KR20140032624A - Electrode for secondary battery and method of preparing the same - Google Patents

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Abstract

The present invention provides: an electrode for a secondary battery which includes (a) an electrode compound coating layer formed of an electrode compound including an electrode active material, a binder, and a conductive material, and (b) a carbon slurry coating layer formed of carbon slurry, and partially coated on an interface of the electrode compound coating layer and a current collector; and a method of manufacturing the same for remarkably improving adhesive force and output properties among the electrode compound and the current collector. [Reference numerals] (AA) HPPC resistance measurement; (BB) rapamycin (nM); (CC) Comparative example 1; (DD) Administration amount of radiation (Gy)

Description

이차전지용 전극 및 그것의 제조 방법 {Electrode for Secondary Battery and Method of Preparing the Same}Electrode for Secondary Battery and Manufacturing Method Thereof {Electrode for Secondary Battery and Method of Preparing the Same}

본 발명은 이차전지용 전극 및 그것의 제조 방법으로서, The present invention is a secondary battery electrode and its manufacturing method,

(a) 전극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 전극 합제로 이루어진 전극 합제 코팅층; 및(a) an electrode mixture coating layer composed of an electrode mixture including an electrode active material, a binder, and a conductive material; And

(b) 카본 슬러리로 이루어져 있고, 상기 전극 합제 코팅층과 집전체의 계면 중의 적어도 일부에 코팅되어 있는 카본 슬러리 코팅층; (b) a carbon slurry coating layer composed of a carbon slurry and coated on at least a part of an interface between the electrode mixture coating layer and a current collector;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 및 그것의 제조 방법에 관한 것이다.It relates to a secondary battery electrode and a manufacturing method thereof comprising a.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해지면서 상용화되어 널리 사용되고 있다.As the development and demand for mobile devices increases, the demand for secondary batteries as energy sources is increasing rapidly. Among them, many researches on lithium secondary batteries with high energy density and discharge voltage have been commercialized and widely used. have.

일반적으로 리튬 이차전지는 양극, 음극 및 양쪽 전극 사이에 배치되는 분리막과 전해액을 포함하는 것으로 구성되어 있으며, 전해액은 유기용매에 리튬염이 적당량 용해된 것을 사용한다.Generally, a lithium secondary battery comprises a separator disposed between an anode, a cathode, and both electrodes, and an electrolytic solution, and an electrolyte in which an appropriate amount of a lithium salt is dissolved in an organic solvent is used.

이와 같은 리튬 이차전지의 전극은 일반적으로 집전체에 전극 합제용 슬러리를 코팅하여 제조하는 바, 상기 전극 합제용 슬러리는 리튬 이온의 흡장 및 방출을 위한 전극 활물질과, 전기전도성을 부여하기 위한 도전제, 및 이를 전극 호일에 접착하기 위한 바인더로 구성된 전극 합제를 NMP(N-methyl pyrrolidone) 등의 용매에서 혼합하여 제조된다. 그러나, 이러한 전극의 제조시 압착 공정이나 이후 제조 공정에서 전극 합제와 집전체 사이의 접착력이 저하되어 분진 등이 발생할 수 있고, 전지의 충전 및 방전이 진행됨에 따라 발생하는 전극의 부피 변화에 의해 전극 활물질간 또는 전극 활물질과 집전체 사이가 탈리되어 상기 활물질이 그 기능을 다하지 못하게 될 수 있다. The electrode of such a lithium secondary battery is generally prepared by coating a current collector with a slurry for an electrode material mixture. The slurry for the electrode material mixture includes an electrode active material for intercalating and deintercalating lithium ions, a conductive material for imparting electrical conductivity , And a binder for bonding the electrode foil to the electrode foil in a solvent such as N-methyl pyrrolidone (NMP). However, in the production of such electrodes, the adhesion between the electrode material mixture and the current collector may be lowered during the pressing process or the subsequent manufacturing process, and dust may be generated. As a result of the volume change of the electrode caused by the progress of charging and discharging of the battery, The active material or the electrode active material may be desorbed between the electrode active material and the current collector so that the active material may not function properly.

이러한 접착력 저하 및 이로 인한 활물질의 박리는 전지의 내부 저항을 증가시켜 출력 특성을 저하시키고 전지 용량의 감소를 유발하는 등 전지 성능을 크게 저하시키는 문제가 있다.Such deterioration of adhesive strength and detachment of the active material due to the deterioration of the active material increases the internal resistance of the battery, thereby deteriorating output characteristics and decreasing the battery capacity.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위하여 집전체의 표면을 에칭하여 미세한 요철을 형성하거나, 집전체의 표면에 특정 물질을 도포하여 집전체와의 결합력을 높이는 등과 같은 다양한 방법이 제시되고 있다.Therefore, in order to solve the above problems, various methods have been proposed, such as etching the surface of the current collector to form minute unevenness, or applying a specific material to the surface of the current collector to increase the bonding force with the current collector.

그러나, 이러한 시도에 불구하고 전극의 제조 공정상 전극 합제와 집전체 사이의 접착력 저하에 따른 분진 현상 등이 완전히 해결되지 않고 있고, 또한, 집전체 표면에 도포된 물질로 인하여 집전체와 전극 합제 사이의 전기 전도성이 감소되는 문제점이 있다. However, despite these attempts, the phenomenon of dust due to the decrease in adhesion between the electrode mixture and the current collector is not completely solved in the manufacturing process of the electrode, and due to the material applied to the surface of the current collector, There is a problem that the electrical conductivity of is reduced.

따라서, 집전체와 전극 합제 사이의 전기 전도성을 손상시키지 않으면서 결합력을 향상시킬 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high demand for a technology capable of improving the bonding force without compromising the electrical conductivity between the current collector and the electrode mixture.

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, 카본 슬러리 코팅층과 전극 합제 코팅층을 연속적으로 포함하는 구성의 이차전지용 전극을 사용하는 경우 소망하는 효과를 달성할 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. After extensive research and various experiments, the inventors of the present application can achieve a desired effect when using an electrode for a secondary battery having a configuration including a carbon slurry coating layer and an electrode mixture coating layer continuously, as described later. It confirmed that there existed and came to complete this invention.

따라서, 본 발명에 따른 이차전지용 전극은,Therefore, the secondary battery electrode according to the present invention,

(a) 전극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 전극 합제로 이루어진 전극 합제 코팅층; 및(a) an electrode mixture coating layer composed of an electrode mixture including an electrode active material, a binder, and a conductive material; And

(b) 카본 슬러리로 이루어져 있고, 상기 전극 합제 코팅층과 집전체의 계면 중의 적어도 일부에 코팅되어 있는 카본 슬러리 코팅층; (b) a carbon slurry coating layer composed of a carbon slurry and coated on at least a part of an interface between the electrode mixture coating layer and a current collector;

을 포함하는 것을 특징으로 한다.And a control unit.

즉, 본 발명에 따른 이차전지용 전극은, 카본 슬러리가 코팅되어 있어 집전체와 전극 합제 사이의 전기전도성을 향상시킬 수 있고, 상기 카본 슬러리 층은 표면적을 넓히는 효과를 가져오므로 집전체에 대한 전극 합제의 접착력 높일 수 있는 장점을 가지고 있다.That is, the electrode for secondary batteries according to the present invention is coated with a carbon slurry can improve the electrical conductivity between the current collector and the electrode mixture, the carbon slurry layer has an effect of widening the surface area, so the electrode for the current collector Has the advantage of increasing the adhesion of the mixture.

상기 카본 슬러리는, 예를 들어, 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 탄소 섬유 및 불화 카본으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 카본계 물질과, 바인더로서의 고분자 물질을 포함할 수 있다. The carbon slurry may be, for example, at least one carbon-based material selected from the group consisting of graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, summer black, carbon fiber and carbon fluoride, And a polymeric material as a binder.

상기 바인더로서 고분자 물질은, 카본계 물질의 집전체 및 전극 합제 층에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 예를 들어, 폴리불화비닐리덴(PvdF), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌-브틸렌 고무 및 불소 고무로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 또는 둘 이상일 수 있으나 이것만으로 제한되는 것은 아니다. 구체적으로는, 폴리불화비닐리덴(PvdF)일 수 있다.As the binder, the polymer material is a component that assists in bonding the carbon-based material to the current collector and the electrode mixture layer. For example, polyvinylidene fluoride (PvdF), polyvinyl alcohol, and carboxymethyl cellulose (CMC) , Starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene-butylene It may be one or two or more selected from the group consisting of rubber and fluorine rubber, but is not limited thereto. Specifically, it may be polyvinylidene fluoride (PvdF).

상기 카본계 물질은 카본 슬러리 전체 중량을 기준으로 20 내지 80 중량%로 포함되어 있을 수 있다. 카본계 물질의 양이 지나치게 많을 경우에는 상대적으로 바인더의 양이 적어져 접착력이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 반대로 지나치게 적을 경우에는 소망하는 전기전도도를 얻지 못하게 되므로, 바람직하지 않다. 구체적으로, 카본계 물질은 카본 슬러리 전체 중량을 기준으로 30 내지 70 중량%일 수 있다.The carbon-based material may be included in 20 to 80% by weight based on the total weight of the carbon slurry. When the amount of the carbon-based material is too large, the amount of the binder may be relatively low, resulting in a problem of lowering the adhesive force. On the contrary, when the amount of the carbon-based material is too small, the desired electrical conductivity may not be obtained, which is not preferable. Specifically, the carbon-based material may be 30 to 70% by weight based on the total weight of the carbon slurry.

상기 카본 슬러리 코팅층은 0.5 내지 50 ㎛의 두께일 수 있다. 상기 카본 슬러리 코팅층의 두께가 너무 얇으면 소망하는 전기 전도도 향상 효과를 발휘하기 어렵고, 반대로, 너무 두꺼운 경우 규격 대비 전극 합제 코팅층이 감소하는 결과를 초래하는 바 전지 용량을 감소시킬 수 있으므로 문제가 있다. 따라서, 상기 카본 슬러리 코팅층의 두께는 구체적으로는, 10 내지 40 ㎛의 두께일 수 있다.The carbon slurry coating layer may have a thickness of 0.5 to 50 ㎛. If the thickness of the carbon slurry coating layer is too thin, it is difficult to exert a desired electrical conductivity improvement effect, on the contrary, if too thick, the electrode mixture coating layer results in a decrease as compared to the specification, there is a problem because the battery capacity can be reduced. Therefore, the thickness of the carbon slurry coating layer may be specifically, 10 to 40 ㎛ thickness.

상기 카본 슬러리 코팅층은 집전체 표면의 전부 또는 일부에 코팅될 수 있는 바, 전극 합제와의 결합력 및 전기전도도를 향상시킬 수 있는 범위 내에서 적절하게 조절할 수 있다. 상기 카본 슬러리 코팅층은 전극 합제가 접하는 집전체의 표면적을 기준으로 50 내지 100%로 형성되어 있을 수 있고, 구체적으로는, 80 내지 100%로 형성될 수 있다.The carbon slurry coating layer may be coated on all or part of the surface of the current collector, and can be appropriately adjusted within a range capable of improving the bonding strength and electrical conductivity with the electrode mixture. The carbon slurry coating layer may be formed in 50 to 100% based on the surface area of the current collector in contact with the electrode mixture, specifically, may be formed in 80 to 100%.

상기 카본 슬러리 코팅층의 표면 거칠기(roughness)는 카본 슬러리 고형분비에 따라 적절히 조절할 수 있으며, 예를 들어, 0.01 내지 30 ㎛일 수 있고, 구체적으로는 0.1 내지 10 ㎛일 수 있다. 이러한 표면 거칠기를 가지는 카본 슬러리 코팅층은 전극 합제 코팅층과의 계면 면적이 증가되어, 결과적으로 접착력이 향상될 수 있다.The surface roughness of the carbon slurry coating layer may be appropriately adjusted according to the carbon slurry solid content ratio, and may be, for example, 0.01 to 30 μm, and specifically 0.1 to 10 μm. In the carbon slurry coating layer having such a surface roughness, the interface area with the electrode mixture coating layer is increased, and as a result, the adhesive force may be improved.

상기 카본 슬러리 코팅층과 전극 합제 코팅층의 계면은 요철형 계면 구조를 이루고 있을 수 있다.An interface between the carbon slurry coating layer and the electrode mixture coating layer may form an uneven interface structure.

상기 전극 합제 코팅층의 두께는 5 내지 400 ㎛일 수 있고, 구체적으로는 20 내지 200 ㎛일 수 있다. 상기 코팅층의 두께가 너무 작을 경우에는 도포에 따른 효과를 기대하기 어렵고, 반대로 너무 클 경우에는 집전체의 융착을 저해하므로 바람직하지 않다.The electrode mixture coating layer may have a thickness of 5 to 400 μm, specifically 20 to 200 μm. If the thickness of the coating layer is too small, it is difficult to expect the effect of the application, if the coating layer is too large it is not preferable because it inhibits the fusion of the current collector.

상기 이차전지용 전극의 밀도는 1.5 내지 5 g/cc 일 수 있다. 이러한 전극 밀도를 갖는 경우 집전체와 접촉면적을 크게 유지할 수가 있어서 뛰어난 도전 네트워크를 형성하는 것이 가능하므로 전기 전도도가 우수하다. The density of the secondary battery electrode may be 1.5 to 5 g / cc. With such an electrode density, the contact area with the current collector can be kept large, so that an excellent conductive network can be formed, so that the electrical conductivity is excellent.

상기 전극 활물질은 양극 활물질, 또는 음극 활물질, 또는 양극 활물질 및 음극 활물질일 수 있으며, 구체적인 구성은 이하 설명한다.The electrode active material may be a positive electrode active material, or a negative electrode active material, or a positive electrode active material and a negative electrode active material, a specific configuration will be described below.

또한, 본 발명에 따른 이차전지용 전극의 제조 방법은, In addition, the method of manufacturing an electrode for a secondary battery according to the present invention,

(a) 집전체의 일부 또는 전체 표면 상에 카본 슬러리를 코팅하고 건조하여 카본 슬러리 코팅층을 형성하는 단계;(a) coating and drying a carbon slurry on a part or the entire surface of the current collector to form a carbon slurry coating layer;

(b) 상기 카본 슬러리 코팅층이 형성된 집전체 상에 전극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 전극 합제를 코팅하고 건조하여 전극 합제 코팅층을 형성하는 단계;(b) coating and drying an electrode mixture including an electrode active material, a binder, and a conductive material on the current collector on which the carbon slurry coating layer is formed to form an electrode mixture coating layer;

(c) 연속 코팅된 카본 슬러리 코팅층과 전극 합제 코팅층을 롤 프레싱(roll pressing) 하는 단계;(c) roll pressing the continuously coated carbon slurry coating layer and the electrode mixture coating layer;

(d) 상기 단계(a), (b) 및 (c)를 1회 또는 2회 이상 적용하는 단계;(d) applying the steps (a), (b) and (c) one or more times;

를 포함하는 것으로 구성되어 있다.As shown in FIG.

상기 단계(a)에서는, 앞서 설명한 바와 같이 카본 슬러리의 고형분비 조절을 통해서 카본 슬러리 코팅층의 표면 거칠기 조절할 수 있다.In the step (a), as described above, the surface roughness of the carbon slurry coating layer may be controlled by controlling the solid content ratio of the carbon slurry.

상기 단계(b)에서는, 카본 슬러리 코팅층 상에 전극 합제 코팅층을 연속으로 코팅함으로써, 제조 공정비 감소를 통해 공정성이 개선될 수 있고, 카본 슬러리 코팅층과 전극 합제 코팅층의 계면 면적을 증가시킬 수 있다. In the step (b), by continuously coating the electrode mixture coating layer on the carbon slurry coating layer, the processability can be improved by reducing the manufacturing process cost, it is possible to increase the interface area of the carbon slurry coating layer and the electrode mixture coating layer.

상기 단계(a) 및 단계(b)의 건조는 카본 슬러리 및 전극 합제 슬러리 내의 바인더가 변성되지 않는 온도 내에서 수행할 수 있으며, 예를 들어, 상기 건조는 80 내지 200 ℃에서 1 내지 20분 동안 수행할 수 있다. 좀 더 구체적으로는 100 내지 150 ℃에서 1 내지 10분 동안 수행할 수 있다.The drying of steps (a) and (b) may be carried out within a temperature at which the binder in the carbon slurry and the electrode mixture slurry is not denatured, for example, the drying may be performed at 80 to 200 ° C. for 1 to 20 minutes. Can be done. More specifically, it may be performed at 100 to 150 ° C. for 1 to 10 minutes.

상기 단계(c)에서는, 롤 프레싱(roll pressing)을 통해 연속 코팅으로 형성된 카본 슬러리 코팅층과 전극 합제 코팅층 계면에서, 전극 합제가 카본 슬러리 코팅층 표면으로 침투하게 하여 카본 슬러리 코팅층과의 접촉을 향상시킬 수 있다. 이 경우, 상기 단계(a)에서 카본 슬러리의 고형분비 조절을 통해서 전극 합제, 구체적으로는 양극 활물질의 침투 정도를 조절할 수 있다. In the step (c), at the interface of the carbon slurry coating layer and the electrode mixture coating layer formed of the continuous coating through roll pressing, the electrode mixture may penetrate into the surface of the carbon slurry coating layer to improve contact with the carbon slurry coating layer. have. In this case, it is possible to control the penetration of the electrode mixture, specifically, the positive electrode active material, by controlling the solid secretion of the carbon slurry in the step (a).

본 발명의 제조방법에 따르면 상기 단계(a), (b) 및 (c)를 1회 또는 2회 이상 반복함으로써, 2중 또는 3중 이상으로 형성된 카본 슬러리 코팅 층 및 전극 합제 코팅층을 포함하는 이차전지용 전극을 제공할 수 있다.According to the production method of the present invention by repeating the steps (a), (b) and (c) once or twice or more, a secondary comprising a carbon slurry coating layer and electrode mixture coating layer formed in two or more than three times A battery electrode can be provided.

본 발명은, 또한, 상기 이차전지용 전극을 양극, 또는 음극, 또는 양극 및 음극을 포함하는 이차전지를 제공하며, 이러한 이차전지는 구체적으로는, 리튬 이차전지일 수 있다. The present invention also provides a secondary battery including the positive electrode, the negative electrode, or the positive electrode and the negative electrode as the secondary battery electrode, and the secondary battery may specifically be a lithium secondary battery.

이하, 이러한 리튬 이차전지의 구성을 설명한다.Hereinafter, the configuration of such a lithium secondary battery will be described.

리튬 이차전지는 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조되는 양극과, 동일한 방법을 사용하여 제조되는 음극을 포함하며, 이 경우, 필요에 따라서는 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가기도 한다.The lithium secondary battery includes a positive electrode prepared by applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode collector, followed by drying and pressing, and a negative electrode prepared using the same method. In this case, A filler is 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 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; LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2, LiNi0.5Mn0.3Ni0.2 등의 리튬 니켈 망간 코발트 복합 산화물; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 , LiNixMn2 - xO4(0.01 ≤ x ≤ 0.6) 등을 사용할 수 있다.The cathode active material may be, 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 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); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Lithium nickel manganese cobalt composite oxides such as LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 , LiNi 0.5 Mn 0.3 Ni 0.2, and the like; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and LiNi x Mn 2 - x O 4 (0.01 ≦ x ≦ 0.6).

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 whiskey 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 공중합제 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, and various copolymers.

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 중합제; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing 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-based polymerizers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

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, 천연 흑연과 같이 층상 결정구조가 완전히 이루어진 그라파이트, 저결정성 층상 결정 구조(graphene structure; 탄소의 6각형 벌집 모양 평면이 층상으로 배열된 구조)를 갖는 소프트 카본 및 이런 구조들이 비결정성 부분들과 혼합되어 있는 하드 카본, 인조 흑연, 팽창 흑연, 탄소섬유, 난흑연화성 탄소, 카본블랙, 카본나노튜브, 플러렌, 활성탄 등의 탄소 및 흑연재료; 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 등; 상기 화합물들의 복합물이 사용될 수 있다.The negative electrode active material may be, for example, graphite having a complete layered crystal structure such as natural graphite, soft carbon having a low crystalline graphene structure (structure in which hexagonal honeycomb planes of carbon are arranged in layers) and Carbon and graphite materials such as hard carbon, artificial graphite, expanded graphite, carbon fibers, non-graphitizable carbon, carbon black, carbon nanotubes, fullerenes, activated carbons, in which these structures are mixed with amorphous portions; 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 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 and the like; Complexes of the above compounds can be used.

이러한 리튬 이차전지는 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극조립체에 리튬염 함유 전해액이 함침되어 있는 구조로 이루어질 수 있다. Such a lithium secondary battery may have a structure in which a lithium salt-containing electrolyte is impregnated in an electrode assembly having a separator interposed between a cathode and an anode.

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 and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can 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 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 example, lithium salts such as LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2, and the like, are linear with cyclic carbonates of EC or PC, which are highly dielectric solvents, and DEC, DMC, or EMC, which are low viscosity solvents. The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte can be prepared by adding to a mixed solvent of carbonate.

본 발명에 따른 전극을 포함하는 리튬 이차전지는 내부 저항이 감소하므로, 이를 포함한 전지팩은 고온 안정성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 및 수명 특성이 요구되는 차량의 전원으로 사용될 수 있다.Since the lithium secondary battery including the electrode according to the present invention has reduced internal resistance, the battery pack including the same may be used as a power source for a vehicle requiring high temperature stability, long cycle characteristics, high rate characteristics, and lifetime characteristics.

상기 차량의 예로는 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Examples of the vehicle may be an electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) But is not limited thereto.

이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 전극은 카본 슬러리 코팅층과 전극 합제 코팅층이 연속적으로 집전체에 형성된 후 롤 플레싱 과정을 통하여 제조되므로, 전극 합제와 집전체 사이의 접착력을 향상되고, 저항이 감소될 수 있어, 이를 포함하는 이차전지는 우수한 출력 특성을 나타낼 수 있다.As described above, since the secondary battery electrode according to the present invention is manufactured through a roll fleshing process after the carbon slurry coating layer and the electrode mixture coating layer are continuously formed on the current collector, the adhesion between the electrode mixture and the current collector is improved, and the resistance is increased. This can be reduced, the secondary battery comprising the same can exhibit excellent output characteristics.

도 1은 실시예 1과 비교예 1 및 2에 따라 제조된 양극을 각각 포함하는 이차전지의 HPPC 저항을 측정하여 나타낸 그래프이다;
도 2는 실시예 1과 비교예 1 및 2에 따라 제조된 양극을 각각 포함하는 이차전지의 충방전 사이클을 측정하여 나타낸 그래프이다.
1 is a graph showing the measurement of the HPPC resistance of a secondary battery comprising a positive electrode prepared according to Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, respectively;
FIG. 2 is a graph showing charge and discharge cycles of a secondary battery including positive electrodes prepared according to Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, respectively.

이하, 본 발명에 따른 일부 실시예를 참조하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, although described in more detail with reference to some embodiments according to the present invention, the scope of the present invention is not limited thereto.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

1-1.1-1. 카본 슬러리의 제조 및 코팅Preparation and Coating of Carbon Slurry

카본계 물질로서 Super-P 65 (carbon), 바인더로서 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVdF: KF1100)를 60 : 40의 중량비로 혼합하고, 상기 혼합물에 N-메틸 피롤리돈(NMP)를 적가하여 카본 슬러리를 제조하였다. 상기에서 제조된 카본 슬러리를 20 ㎛ 두께로 알루미늄 호일에 코팅하고 오븐에서 120℃에서 5분 동안 건조하였다.
Super-P 65 (carbon) as a carbon-based material and polyvinylidene fluoride (PVdF: KF1100) as a binder were mixed at a weight ratio of 60:40, and N-methyl pyrrolidone (NMP) was added dropwise to the mixture. Slurry was prepared. The carbon slurry prepared above was coated on aluminum foil with a thickness of 20 μm and dried in an oven at 120 ° C. for 5 minutes.

1-2.1-2. 양극 합제의 제조 및 코팅Preparation and Coating of Anode Mixtures

양극 활물질로서 LiNi1 /3Mn1 /3Co1 /3O2 , 도전재로서 Super-P 65 및 바인더로서 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF: KF1100)를 90 : 5 : 5의 중량비로 혼합하고, 상기의 혼합물에 N-메틸 피롤리돈(NMP)를 적가하여 전극 합제를 제조하였다. 상기에서 제조된 전극 합제를 카본 슬러리가 코팅된 알루미늄 호일에 도포하고, 120℃에서 10분 동안 건조하였다.
A: (KF1100 PVdF) 90: LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2, as the conductive material as a Super-P 65 and a binder of polyvinylidene fluoride as a positive electrode active material were mixed at a weight ratio of 5: 5 N-methyl pyrrolidone (NMP) was added dropwise to the mixture to prepare an electrode mixture. The electrode mixture prepared above was applied to an aluminum foil coated with a carbon slurry, and dried at 120 ° C. for 10 minutes.

1-3.1-3. 롤 프레싱 수행Perform roll pressing

상기 단계 1-1 및 1-2를 거쳐 제조된 양극에 롤 프레싱(roll pressing)을 수행 하였다.
Roll pressing was performed on the positive electrode manufactured by the steps 1-1 and 1-2.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

알루미늄 호일에 카본 슬러리 및 전극 합제를 코팅한 후, 롤 프레싱을 수행하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 이차전지용 양극을 제조하였다.
After coating the carbon slurry and the electrode mixture on the aluminum foil, a positive electrode for a secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that roll pressing was not performed.

<비교예 2>Comparative Example 2

알루미늄 호일에 카본 슬러리를 코팅한 후 롤 프레싱을 수행하였고, 이러한 롤 프레싱이 수행된 카본 슬러리 코팅층 상에 전극 합제를 코팅한 후 다시 한번 롤 프레싱을 수행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 이차전지용 양극을 제조하였다
Roll pressing was performed after coating the carbon slurry on the aluminum foil, and the same method as in Example 1 except that the electrode mixture was coated on the carbon slurry coating layer on which the roll pressing was performed, and then roll pressing was performed again. To prepare a secondary battery positive electrode

<실험예 1><Experimental Example 1>

상기 실시예 1과 비교예 1 및 2에 따른 양극에서 집전체에 대한 양극 합제의 결합력을 비교하기 위하여, 제조된 각각의 양극 표면을 일정한 크기로 잘라 슬라이드 글라스에 고정시킨 후, 알루미늄 호일을 벗겨 내며 180℃ 벗김 강도를 측정하였고, 그 결과 하기 표 1에 나타내었다. In order to compare the bonding strength of the positive electrode mixture to the current collector in the positive electrode according to Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, each of the prepared positive electrode surface was cut to a fixed size and fixed on a slide glass, and then peeled off the aluminum foil. Peel strength was measured at 180 ℃, the results are shown in Table 1 below.

<표 1><Table 1>

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1의 양극은 비교예 1 및 2의 양극에 비하여 높은 접착력을 나타낸다. 즉, 집전체에 카본 슬러리 층과 전극 합제 층을 연속으로 형성한 뒤 수행된 롤 프레싱에 의하여 집전체에 대한 양극 합제의 결합력이 향상되었음을 알 수 있었다.
As shown in Table 1, the positive electrode of Example 1 according to the present invention exhibits a higher adhesive force than the positive electrode of Comparative Examples 1 and 2. That is, it was found that the bonding force of the positive electrode mixture to the current collector was improved by roll pressing performed after continuously forming the carbon slurry layer and the electrode mixture layer on the current collector.

<실험예 2><Experimental Example 2>

상기 실시예 1과 비교예 1 및 2에 따라 각각 제조된 양극을 포함하여 1C 셀용량이 20mAh 급의 파우치 형 이차전지(Polymer pouch type single layer cell)를 각각 제조하였다.Including the positive electrode prepared according to Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, 1C cell capacity of the pouch type secondary battery (Polymer pouch type single layer cell) of 20mAh class was prepared, respectively.

음극으로는 천연 흑연 : CMC : SBR 바인더: 카본 도전재(super-C65)을 95 : 1: 2 : 2로 혼합하여 제조된 음극 슬러리를 60 ㎛ 두께로 구리 호일에 코팅 및 건조한 것을 사용하였으며, 이 경우, 양극과 달리 카본 슬러리를 적용하지 않았다. 분리막으로는 폴리 에틸렌(poly ethylene)을 사용하였다.As a negative electrode, a negative electrode slurry prepared by mixing natural graphite: CMC: SBR binder: carbon conductive material (super-C65) with 95: 1: 2: 2 was coated and dried on a copper foil having a thickness of 60 μm. In this case, unlike the positive electrode, no carbon slurry was applied. Polyethylene was used as the separator.

상기에서 제작된 이차전지는 상온(25도)에서 HPPC 측정방법을 통해서 셀 저항을 측정하였으며, 이후 동일 셀을 45도 충전 1C/ 방전 2C 조건으로 충방전 사이클 특성을 측정하여 하기 표 2와 도 1 및 2에 나타내었다.In the secondary battery manufactured above, cell resistance was measured by HPPC at room temperature (25 ° C.), and then the charge and discharge cycle characteristics of the same cell were measured at 45 ° C. under 1C / discharge 2C. And 2.

<표 2><Table 2>

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 표 2와 하기 도 1 및 2에 따르면 실시예 1의 양극은 비교예 1 및 2의 양극과 비교하여 양극 합제와 집전체 간의 계면 저항을 줄임으로써 셀 저항이 감소되므로, 이를 포함하는 이차전지의 출력 특성이 개선될 수 있다. 이러한 저항 차이는, 사이클 수가 증가하거나 하나의 전지셀에 다량의 활물질 등을 사용한 중대형 이차전지에서 더욱 현격히 벌어지게 된다.According to Table 2 and FIGS. 1 and 2 below, the positive electrode of Example 1 is reduced in cell resistance by reducing the interfacial resistance between the positive electrode mixture and the current collector as compared with the positive electrodes of Comparative Examples 1 and 2, and thus the secondary battery including the same. Output characteristics can be improved. This resistance difference is more noticeable in a medium-large secondary battery using an increased number of cycles or a large amount of active material in one battery cell.

또한, 실시예 1의 양극은 높은 접착력으로 인해, 이를 포함하는 이차전지는 충방전 중 부반응에 의한 가스 발생, 전극 합제 내의 부산물 생성, 및 양극 활물질 자체의 부피 수축 팽창 등에 의한 기계적인 스트레스에 의하여 집전체와 전극 합제 간에 접촉 열화가 발생한 경우에도 개선된 수명 특성을 보여 줄 수 있다.
In addition, the positive electrode of Example 1 due to the high adhesion, the secondary battery including the same due to the mechanical stress due to the generation of gas by the side reaction during charging and discharging, by-product generation in the electrode mixture, and volumetric shrinkage expansion of the positive electrode active material itself, etc. Improved lifespan characteristics can also be demonstrated when contact degradation occurs between the whole and the electrode mixture.

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 (14)

a) 전극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 전극 합제로 이루어진 전극 합제 코팅층; 및
b) 카본 슬러리로 이루어져 있고, 상기 전극 합제 코팅층과 집전체의 계면 중의 적어도 일부에 코팅되어 있는 카본 슬러리 코팅층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
a) an electrode mixture coating layer comprising an electrode mixture including an electrode active material, a binder, and a conductive material; And
b) a carbon slurry coating layer composed of a carbon slurry and coated on at least part of an interface between the electrode mixture coating layer and a current collector;
Secondary battery electrode comprising a.
1 항에 있어서, 상기 카본 슬러리는 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 탄소 섬유 및 불화 카본으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 카본계 물질과, 바인더로서의 고분자 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극. The method of claim 1, wherein the carbon slurry is at least one carbon-based material selected from the group consisting of graphite, carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, summer black, carbon fiber and carbon fluoride, A secondary battery electrode comprising a polymer material as a binder. 제 2 항에 있어서, 상기 고분자 물질은 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌-브틸렌 고무 및 불소 고무로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The method of claim 2, wherein the polymer material is polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluor A secondary battery electrode, characterized in that at least one selected from the group consisting of ethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene- butylene rubber and fluorine rubber. 2 항에 있어서, 상기 카본계 물질은 카본 슬러리 전체 중량을 기준으로 20 내지 80 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극. The electrode of claim 2, wherein the carbon-based material is included in an amount of 20 to 80 wt% based on the total weight of the carbon slurry. 1 항에 있어서, 상기 카본 슬러리 코팅층은 0.5 내지 50 ㎛의 두께인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극. The method of claim 1, wherein the carbon slurry coating layer is a secondary battery electrode, characterized in that the thickness of 0.5 to 50 ㎛. 1 항에 있어서, 상기 카본 슬러리 코팅층은 집전체의 표면적을 기준으로 50 내지 100%로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극. According to claim 1, wherein the carbon slurry coating layer is a secondary battery electrode, characterized in that formed in 50 to 100% based on the surface area of the current collector. 1 항에 있어서, 상기 카본 슬러리 코팅층의 표면 거칠기(roughness)는 0.01 내지 30 ㎛의 크기인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극. The method of claim 1, wherein the surface roughness of the carbon slurry coating layer (roughness) is a secondary battery electrode, characterized in that the size of 0.01 to 30 ㎛. 제 1 항에 있어서, 상기 카본 슬러리 코팅층과 전극 합제 코팅층의 계면은 요철형 계면 구조를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극. The electrode for secondary batteries according to claim 1, wherein an interface between the carbon slurry coating layer and the electrode mixture coating layer has an uneven interface structure. 1 항에 있어서, 상기 전극 합제 코팅층은 5 내지 400 ㎛의 두께인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극. The method of claim 1, wherein the electrode mixture coating layer is a secondary battery electrode, characterized in that the thickness of 5 to 400 ㎛. 제 1 항에 있어서, 상기 전극의 밀도는 1.5 내지 5 g/cc인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The method of claim 1, wherein the density of the electrode is a secondary battery electrode, characterized in that 1.5 to 5 g / cc. 1 항에 따른 이차전지용 전극의 제조 방법으로서,
a) 집전체의 일부 또는 전체 표면 상에 카본 슬러리를 코팅하고 건조하여 카본 슬러리 코팅층을 형성하는 단계;
b) 상기 카본 슬러리 코팅층이 형성된 집전체 상에 전극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 전극 합제를 코팅하고 건조하여 전극 합제 코팅층을 형성하는 단계;
c) 연속 코팅된 카본 슬러리 코팅층과 전극 합제 코팅층을 롤 프레싱(roll pressing) 하는 단계;
d) 상기 단계(a), (b) 및 (c)를 1회 또는 2회 이상 적용하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
As a method of manufacturing an electrode for secondary batteries according to claim 1,
a) coating a carbon slurry on a part or the entire surface of the current collector and drying to form a carbon slurry coating layer;
b) coating and drying an electrode mixture including an electrode active material, a binder, and a conductive material on the current collector on which the carbon slurry coating layer is formed to form an electrode mixture coating layer;
c) roll pressing the continuously coated carbon slurry coating layer and the electrode mixture coating layer;
d) applying the steps (a), (b) and (c) one or more times;
&Lt; / RTI &gt;
11 항에 있어서, 상기 단계(a) 및 단계(b)의 건조는 80 내지 200℃에서 1 내지 20분 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 제조 방법. The method of claim 11, wherein the drying of step (a) and step (b) is carried out at 80 to 200 ℃ for 1 to 20 minutes. 제 1 항에 따른 전극을 양극, 또는 음극, 또는 양극 및 음극으로서 포함하고 있는 이차전지.A secondary battery comprising the electrode according to claim 1 as a positive electrode, a negative electrode, or a positive electrode and a negative electrode. 제 11 항에 있어서, 상기 이차전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.
The secondary battery of claim 11, wherein the secondary battery is a lithium secondary battery.
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104122447A (en) * 2014-06-26 2014-10-29 武汉理工大学 Online estimation method for direct current resistance of power battery of electric vehicle
KR20150113759A (en) * 2014-03-31 2015-10-08 (주)탑전지 Aluminum current collector, electrode comprising the Aluminum current collector, and electrochemical device comprising the electrode
KR101701317B1 (en) * 2016-04-01 2017-02-03 (주) 퓨리켐 Electro-conductive adhesive using graphene and preparation of electrode using the same
US9742000B2 (en) 2014-10-02 2017-08-22 Lg Chem, Ltd. Electrode having a dual layer structure, method for manufacturing thereof, and lithium secondary battery comprising the same
WO2018026117A1 (en) * 2016-08-01 2018-02-08 삼성에스디아이(주) Secondary battery
KR20190053120A (en) * 2017-11-09 2019-05-17 주식회사 엘지화학 Multi-layer Electrode for Secondary Battery Comprising Binder with High Crystallinity
KR20190084759A (en) * 2018-01-09 2019-07-17 주식회사 엘지화학 Electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same
CN110208700A (en) * 2019-04-09 2019-09-06 清华大学 The calculation method of energy-storage system virtual battery open-circuit voltage in a kind of direct-current micro-grid
CN110596612A (en) * 2019-09-16 2019-12-20 上海理工大学 Selection method of retired lithium battery classification method for face-to-face echelon utilization
US10586975B2 (en) 2016-09-06 2020-03-10 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including same
KR20200048511A (en) * 2018-10-30 2020-05-08 서울대학교산학협력단 Electrode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same
WO2021177666A1 (en) * 2020-03-03 2021-09-10 삼성전자 주식회사 Lithium ion battery and electronic apparatus comprising same
CN114122312A (en) * 2020-08-31 2022-03-01 宁德新能源科技有限公司 Pole piece, electrochemical device and electronic device

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101936339B1 (en) 2015-08-31 2019-04-03 주식회사 엘지화학 Device for Manufacturing Electrode for Secondary Battery Comprising Mold for Providing Electrode Mix Layer
US20220344672A1 (en) * 2020-08-28 2022-10-27 Lg Energy Solution, Ltd. Current collector comprising primer coating layer having improved adhesive strength, and manufacturing method for same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100382302B1 (en) * 2000-12-14 2003-05-09 삼성에스디아이 주식회사 Positive active material composition for lithium-sulfur battery and lithium-sulfur battery manufactured using same
KR101256065B1 (en) * 2011-06-02 2013-04-18 로베르트 보쉬 게엠베하 Positive electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including same

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150113759A (en) * 2014-03-31 2015-10-08 (주)탑전지 Aluminum current collector, electrode comprising the Aluminum current collector, and electrochemical device comprising the electrode
CN104122447B (en) * 2014-06-26 2017-05-10 武汉理工大学 Online estimation method for direct current resistance of power battery of electric vehicle
CN104122447A (en) * 2014-06-26 2014-10-29 武汉理工大学 Online estimation method for direct current resistance of power battery of electric vehicle
US9742000B2 (en) 2014-10-02 2017-08-22 Lg Chem, Ltd. Electrode having a dual layer structure, method for manufacturing thereof, and lithium secondary battery comprising the same
KR101701317B1 (en) * 2016-04-01 2017-02-03 (주) 퓨리켐 Electro-conductive adhesive using graphene and preparation of electrode using the same
WO2018026117A1 (en) * 2016-08-01 2018-02-08 삼성에스디아이(주) Secondary battery
KR20180014520A (en) * 2016-08-01 2018-02-09 삼성에스디아이 주식회사 Secondary Battery
US10916778B2 (en) 2016-08-01 2021-02-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery
US10586975B2 (en) 2016-09-06 2020-03-10 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including same
KR20190053120A (en) * 2017-11-09 2019-05-17 주식회사 엘지화학 Multi-layer Electrode for Secondary Battery Comprising Binder with High Crystallinity
KR20190084759A (en) * 2018-01-09 2019-07-17 주식회사 엘지화학 Electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same
KR20200048511A (en) * 2018-10-30 2020-05-08 서울대학교산학협력단 Electrode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same
CN110208700B (en) * 2019-04-09 2020-07-10 清华大学 Method for calculating open-circuit voltage of virtual battery of energy storage system in direct-current micro-grid
CN110208700A (en) * 2019-04-09 2019-09-06 清华大学 The calculation method of energy-storage system virtual battery open-circuit voltage in a kind of direct-current micro-grid
CN110596612A (en) * 2019-09-16 2019-12-20 上海理工大学 Selection method of retired lithium battery classification method for face-to-face echelon utilization
WO2021177666A1 (en) * 2020-03-03 2021-09-10 삼성전자 주식회사 Lithium ion battery and electronic apparatus comprising same
CN114122312A (en) * 2020-08-31 2022-03-01 宁德新能源科技有限公司 Pole piece, electrochemical device and electronic device

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