KR20140099715A - Binder for secondary battery, cathode and secondary battery comprising the same - Google Patents

Binder for secondary battery, cathode and secondary battery comprising the same Download PDF

Info

Publication number
KR20140099715A
KR20140099715A KR1020130012469A KR20130012469A KR20140099715A KR 20140099715 A KR20140099715 A KR 20140099715A KR 1020130012469 A KR1020130012469 A KR 1020130012469A KR 20130012469 A KR20130012469 A KR 20130012469A KR 20140099715 A KR20140099715 A KR 20140099715A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polymer
binder
positive electrode
molecular weight
electrode
Prior art date
Application number
KR1020130012469A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
고지수
설종헌
배준성
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020130012469A priority Critical patent/KR20140099715A/en
Publication of KR20140099715A publication Critical patent/KR20140099715A/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621Binders
    • H01M4/622Binders being polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621Binders
    • H01M4/622Binders being polymers
    • H01M4/623Binders being polymers fluorinated polymers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

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

Abstract

The present invention relates to a binder for a secondary battery, includ.ing a first polymer and a second polymer having a higher weight-average molecular weight than the first polymer; to a cathode; and to a secondary battery including the binder. By using a mixed binder, the homogeneity of electrodes can be achieved while improving the dispersion of a conductive agent to enhance conductivity of the electrodes and to enhance the rate and cycle properties of the battery.

Description

이차 전지용 바인더, 상기 바인더를 포함하는 양극 및 이차 전지 {BINDER FOR SECONDARY BATTERY, CATHODE AND SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a binder for a secondary battery, a positive electrode and a secondary battery including the binder, a cathode,

본 발명은 분자량이 다른 이종 바인더를 포함하는 이차 전지용 바인더, 상기 바인더를 포함하는 양극 및 이차 전지에 관한 것이다.
The present invention relates to a binder for a secondary battery comprising a heterogeneous binder having a different molecular weight, and a positive electrode and a secondary battery including the binder.

화석연료 사용의 급격한 증가로 인하여 대체 에너지나 청정에너지의 사용에 대한 요구가 증가하고 있으며, 그 일환으로 가장 활발하게 연구되고 있는 분야가 전기화학을 이용한 발전, 축전 분야이다.Due to the rapid increase in the use of fossil fuels, the demand for the use of alternative energy or clean energy is increasing. As a part of this, the most active field of research is electric power generation and storage.

현재 이러한 전기화학적 에너지를 이용하는 전기화학 소자의 대표적인 예로 이차 전지를 들 수 있으며, 점점 더 그 사용 영역이 확대되고 있는 추세이다.At present, a typical example of an electrochemical device utilizing such electrochemical energy is a secondary battery, and the use area thereof is gradually increasing.

그중 이차 전지는 통상적으로, 양극, 세퍼레이터 및 음극을 포함하며, 양극 및 음극은 각각의 집전체 상부에 활물질 조성물을 캐스팅하여 활물질층을 형성시키고, 상기 얻어진 양극과 음극 사이에 세퍼레이터를 위치시킨 다음, 열 또는 압력을 이용하여 권취하여 전지를 조립한다.The secondary battery typically includes an anode, a separator, and a cathode. The anode and the cathode are formed by casting the active material composition on the respective current collectors to form an active material layer. The separator is positioned between the obtained anode and cathode, Wind it up using heat or pressure to assemble the battery.

상기 활물질 조성물은 각각의 전극 활물질과 도전제를 포함하며, 상기 전극 활물질과 도전제의 접촉 면적을 증가시켜 전지의 출력 특성을 높이기 위해 바인더를 사용한다.The active material composition includes each electrode active material and a conductive agent, and a binder is used to increase the contact area between the electrode active material and the conductive agent to improve the output characteristics of the battery.

종래에는 도전성을 개선하고 전지의 내부 저항을 감소시키기 위해 폴리아세틸렌, 폴리아닐린 등의 전도성 고분자를 바인더로서 사용하는 방안들이 다양하게 제시되었다.Conventionally, various methods of using a conductive polymer such as polyacetylene or polyaniline as a binder have been proposed in order to improve the conductivity and reduce the internal resistance of the battery.

그러나, 이들 다양한 기술적 제안에도 불구하고, 일반적으로 도전성 고분자는 유기용매에 난용성을 나타내므로, 전극의 제조를 위해 유기용매에 혼합하여 전극을 제조하는 과정에 그대로 적용하기 어렵다는 문제가 있다. 더욱이, 도전성 고분자는 중합도가 커질수록 전기 전도도가 향상되는 바, 중합도가 작은 경우 소망하는 도전성 향상을 발휘할 수 없게 되는 반면에, 분자량을 증가시킬 경우 용매에 대한 분산성이 저하되는 문제가 있다. 이러한 많은 문제점들로 인해, 소망하는 수준의 물성을 발휘하는 바인더로서의 도전성 고분자는 아직까지 개발되지 못하고 있다.However, in spite of these various technical proposals, the conductive polymer generally shows poor solubility in an organic solvent. Therefore, there is a problem that it is difficult to apply the conductive polymer directly to the process of manufacturing an electrode by mixing it with an organic solvent. In addition, as the degree of polymerization of the conductive polymer increases, the electric conductivity improves. When the degree of polymerization is low, desired conductivity improvement can not be exhibited. On the other hand, when the molecular weight is increased, the dispersibility with respect to the solvent is lowered. Due to many problems, a conductive polymer as a binder exhibiting a desired level of physical properties has not yet been developed.

한편, 일반적으로 전극의 도전성 향상을 위해 종래 흑연, 카본블랙 등의 도전제를 리튬 이차 전지의 전극 합제에 첨가하고 있다. 그러나, 도전제를 음극 합제에 포함시키는 경우 이러한 도전제는 절연체인 바인더의 내부로 침투될 수 없으므로 전기 전도도를 향상시키는 데 한계가 있었다. 더욱이, 카본계 도전제가 극성 용매에 친화성이 낮기 때문에 분산성이 떨어져 도전제가 불균일하게 분포됨으로써 전압 강하가 야기되고, 원활한 리튬 이온의 이동을 차단함으로써 양극의 율(rate) 특성의 저하를 가져 온다. 또한, 도전제의 혼합 공정이 길어지게 되어 공정상의 제약이 크고, 전지가 충방전 사이클을 반복하면서, 리튬 이온의 이동이 방해되어 음극에서 리튬 금속의 석출이 촉진되는 결과를 가져온다.
On the other hand, conventionally, a conductive agent such as graphite or carbon black is added to an electrode mixture of a lithium secondary battery in order to improve the conductivity of the electrode. However, when the conductive agent is included in the negative electrode material mixture, such a conductive agent can not penetrate into the inside of the binder which is an insulator, so that there is a limit to improve the electric conductivity. Furthermore, since the carbon-based conductive agent has a low affinity for the polar solvent, the dispersibility is deteriorated and the conductive agent is unevenly distributed, causing a voltage drop, and blocking smooth migration of lithium ions, resulting in deterioration of the rate characteristic of the anode . In addition, the mixing process of the conductive agent becomes longer, so that there is a large restriction in the process, and the lithium ions are prevented from migrating and the deposition of lithium metal is promoted at the cathode while the battery repeats the charge / discharge cycle.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 도전제의 분산성, 전극의 균일성 및 전도성을 향상시킴으로써 전극의 율특성 및 사이클 특성을 향상시킬 수 있는 바인더 및 이를 포함하는 양극 및 이차 전지를 제공하는 것이다.
Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention provides a binder capable of improving the dispersibility of a conductive agent, the uniformity of an electrode, and the conductivity thereof, thereby improving the electrode characteristics and cycle characteristics, and a positive electrode and a secondary battery containing the same.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제 1 고분자 및 상기 제 1 고분자 보다 큰 중량 평균 분자량을 갖는 제 2 고분자를 포함하는 바인더를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a binder comprising a first polymer and a second polymer having a larger weight average molecular weight than the first polymer.

또한, 본 발명은 양극 활물질, 도전제 및 상기 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극을 제공한다.The present invention also provides a positive electrode comprising a positive electrode active material, a conductive agent and the binder.

나이가, 본 발명은 상기 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 이차 전지를 제공한다.
The present invention provides a secondary battery including the positive electrode, the negative electrode, and the separator interposed between the positive electrode and the negative electrode.

본 발명은 이종 바인더를 사용함으로써 전극의 균일성을 이룰 뿐만 아니라, 도전제의 네트워크 및 분산성을 우수하게 함으로써 전극의 전도성을 향상시키고 전지의 율특성 및 사이클 특성을 향상시킬 수 있다.
The present invention not only achieves uniformity of electrodes by using a heterogeneous binder but also improves the conductivity of the electrode and improves the rate and cycle characteristics of the battery by making the network and dispersibility of the conductive agent excellent.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실험예 1에 따른 전극 표면의 SEM 사진을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실험예 2에 따른 전극의 단면 SEM 사진을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실험예 4에 따른 이차 전지의 율 특성을 나타낸 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate exemplary embodiments of the invention and, together with the description of the invention, It should not be construed as limited.
1 is a SEM photograph of an electrode surface according to Experimental Example 1 of the present invention.
2 is a cross-sectional SEM photograph of an electrode according to Experimental Example 2 of the present invention.
3 is a graph showing the rate characteristics of a secondary battery according to Experimental Example 4 of the present invention.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail in order to facilitate understanding of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따르는 바인더는 제 1 고분자 및 상기 제 1 고분자 보다 큰 중량 평균 분자량을 갖는 제 2 고분자의 혼합물을 포함한다. 이러한 바인더는 양극 및 음극 제조에 사용될 수 있으나, 바람직하게는 양극에 사용될 수 있다.A binder according to an embodiment of the present invention includes a mixture of a first polymer and a second polymer having a weight average molecular weight larger than that of the first polymer. Such a binder can be used for producing positive and negative electrodes, but can preferably be used for positive electrodes.

일반적으로 바인더는 활물질을 전극 집전체 표면에 코팅함에 있어 전극 집전체와 활물질 사이 또는 활물질과 활물질 사이의 결착력을 제공할 뿐만 아니라, 전지의 충방전에 따른 부피 팽창을 억제하여 전지 특성에 중요한 영향을 끼친다. Generally, the binder not only provides adhesion between the electrode collector and the active material or between the active material and the active material in coating the active material on the surface of the electrode collector, but also inhibits the volume expansion due to charging and discharging of the battery, .

이에, 바인더로서 요구되는 바람직한 특성은 우수한 접착력은 물론이고, 화학적 안정성, 전기적 안정성, 불연성, 양호한 전해액 함침성을 가져야 하며, 분산능력과 결정화도가 높아야 한다. 또한, 이러한 분산능력과 결정화도가 높으면 전지의 율특성 및 사이클 특성을 향상시킬 수 있다.Therefore, preferable characteristics required as a binder are not only excellent adhesion but also chemical stability, electrical stability, nonflammability, good electrolyte impregnability, and high dispersibility and crystallinity. In addition, when the dispersing ability and crystallinity are high, the rate characteristic and the cycle characteristic of the battery can be improved.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제 1 고분자는 중량 평균 분자량(Mw)이 200,000 내지 450,000, 바람직하게는 250,000 내지 400,000이고, 수 평균 분자량(Mn)이 80,000 내지 150,000일 수 있다. 또한, 상기 제 2 고분자는 중량 평균 분자량(Mw)이 500,000 내지 1,000,000, 바람직하게는 550,000 내지 900,000이고, 수 평균 분자량(Mn)이 200,000 내지 400,000일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the first polymer may have a weight average molecular weight (Mw) of 200,000 to 450,000, preferably 250,000 to 400,000, and a number average molecular weight (Mn) of 80,000 to 150,000. The second polymer may have a weight average molecular weight (Mw) of 500,000 to 1,000,000, preferably 550,000 to 900,000, and a number average molecular weight (Mn) of 200,000 to 400,000.

본 발명은 상기 범위의 저 분자량을 갖는 제 1 고분자를 사용함으로써 도전제의 분산성을 더욱 향상시킬 수 있고, 상기 제 1 고분자 보다 큰 중량 평균 분자량을 갖는 제 2 고분자를 사용함으로써 도전제의 전도성 네트워크 형성에 영향을 줄 뿐 만 아니라, 적은 양의 바인더를 사용하더라도 동일 또는 유사한 결착력을 얻을 수 있다. 또한, 상기 범위의 분자량이 서로 다른 이종 바인더를 사용함으로써 전극의 균일성을 확보하고, 도전제의 네트워크 및 분산성을 향상시킬 수 있다. The present invention can further improve the dispersibility of the conductive agent by using the first polymer having a low molecular weight in the above range and by using the second polymer having a weight average molecular weight larger than that of the first polymer, Not only affects the formation, but also the same or similar binding force can be obtained even if a small amount of binder is used. By using a heterogeneous binder having a different molecular weight in the above range, the uniformity of the electrode can be ensured and the network and dispersibility of the conductive agent can be improved.

여기서, 상기 제 1 고분자와 제 2 고분자의 혼합비는 40 내지 60 중량부 : 40 내지 60 중량부 일 수 있다. 상기 제 1 고분자의 함량이 상기 범위를 초과할 경우 제 1 고분자의 과다 함량으로 인해 전극의 비저항이 증가할 수 있고, 상기 제 1 고분자의 함량이 상기 범위 미만일 경우 바인더의 전기 절연성에 의해 전극의 저항이 증가하는 문제가 생길 수 있다. Here, the mixing ratio of the first polymer and the second polymer may be 40 to 60 parts by weight: 40 to 60 parts by weight. If the content of the first polymer exceeds the above range, the specific resistance of the electrode may increase due to the excessive amount of the first polymer. If the content of the first polymer is less than the above range, the resistance of the electrode There may arise a problem of increasing the number.

또한, 상기 제 2 고분자의 함량이 상기 범위를 초과할 경우 전극의 전도도를 향상시킬 수 있으나, 양극 슬러리의 고점도화에 의해 슬러리의 제조 및 코팅 공정에 있어서 어려움이 발생할 수 있다. 또한, 상기 제 2 고분자의 함량이 상기 범위 미만일 경우 바인더의 전기 절연성에 의해 전극 저항이 증가하는 문제가 생길 수 있다. If the content of the second polymer exceeds the above range, the conductivity of the electrode can be improved. However, it may be difficult to manufacture and coat the slurry by increasing the viscosity of the positive electrode slurry. If the content of the second polymer is less than the above range, the electrode resistance may increase due to the electrical insulation of the binder.

본 발명의 일 실시예에 따르는 제 1고분자는 상기 범위의 중량 평균 분자량 또는 수 평균 분자량을 갖는 고분자라면 제한 되지 않고 사용될 수 있으나, 예를 들어 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTEF), 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 폴리올레핀계 및 폴리아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다. 또한 시판되어 있는 것을 사용할 수 있다. 시판되어 있는 폴리비닐리덴 플루오라이드를 사용할 수 있으며, 예를 들어 KF1100 (Kureha Chemicals, Ltd.)가 있다. The first polymer according to an embodiment of the present invention can be used without limitation as long as it has a weight average molecular weight or a number average molecular weight within the above range. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber (SBR), polyolefin-based and polyacrylate, or a mixture of two or more thereof. Commercially available ones can also be used. Commercially available polyvinylidene fluoride can be used, for example, KF1100 (Kureha Chemicals, Ltd.).

본 발명의 일 실시예에 따르는 제 2 고분자는 상기 범위의 중량 평균 분자량 또는 수 평균 분자량을 갖는 고분자라면 제한 없이 사용될 수 있으나, 예를 들어 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTEF), 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 및 폴리아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있고, 또한 시판되어 있는 것을 사용할 수 있다. 예를 들어 시판되어 있는 폴리비닐리덴 플루오라이드는 Solef 6020 (Solvay 사)를 들 수 있다. The second polymer according to an embodiment of the present invention may be any polymer having a weight average molecular weight or a number average molecular weight within the above range without limitation. For example, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co (HFP), polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene (PTEF), styrene butadiene rubber (SBR), and polyacrylate, or a mixture of two or more thereof, Can be used. For example, commercially available polyvinylidene fluoride is Solef 6020 (Solvay).

또한, 발명은 상기 바인더를 포함하는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 이차 전지를 제공한다.The present invention also provides a secondary battery comprising a positive electrode including the binder, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode.

본 발명의 일 실시예에 따르는 이차 전지용 양극은 양극 활물질, 도전제 및 상기 바인더를 포함할 수 있으며, 이차 전지용 음극은 음극 활물질, 도전제 및 바인더를 포함할 수 있으며, 이들은 당 분야의 통상적인 방법으로 제조될 수 있다. The anode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention may include a cathode active material, a conductive agent, and a binder. The cathode for a secondary battery may include a negative electrode active material, a conductive agent, and a binder, ≪ / RTI >

양극은 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전제, 바인더 등의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질, 도전제, 바인더 등의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조된다.The positive electrode is prepared, for example, by applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive agent, a binder and the like on the positive electrode current collector, and drying the mixture. The negative electrode is formed by applying a mixture of an anode active material, Followed by drying.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 바인더의 함량은 양극 활물질 100 중량부에 대해 0.1 내지 10 중량부, 바람직하게는 1 내지 4 중량부를 사용할 수 있다.The binder may be used in an amount of 0.1 to 10 parts by weight, preferably 1 to 4 parts by weight based on 100 parts by weight of the positive electrode active material according to an embodiment of the present invention.

상기 바인더를 과량 사용하게 되면 전지 극판의 전기 저항을 높이고, 전극 활물질의 함량이 상대적으로 낮아져 전지의 출력 저하를 야기시키고, 너무 적게 함유하게 되면 극판 결착력과 전극 활물질과 도전제간의 접촉이 미비하여 이 또한 전지의 출력을 저하시킬 수 있다.If the binder is used excessively, the electrical resistance of the battery electrode plate is increased, and the content of the electrode active material is relatively lowered to cause a decrease in the output of the battery. When the binder is contained in an excessively small amount, contact between the electrode plate active material and the conductive agent is insufficient And the output of the battery can be lowered.

한편 상기 양극 활물질은 망간계 스피넬(spinel) 활물질, 리튬 금속 산화물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 리튬 금속 산화물은 리튬-코발트계 산화물, 리튬-망간계 산화물, 리튬-니켈-망간계 산화물, 리튬-망간-코발트계 산화물 및 리튬-니켈-망간-코발트계 산화물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 보다 구체적으로는 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li(NiaCobMnc)O2(여기에서, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi1-YCoYO2, LiCo1-YMnYO2, LiNi1-YMnYO2 (여기에서, 0≤Y<1), Li(NiaCobMnc)O4(0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn2-zNizO4, LiMn2 -zCozO4(여기에서, 0<Z<2) 일 수 있다. Meanwhile, the cathode active material may include a manganese-based spinel active material, a lithium metal oxide, or a mixture thereof. Further, the lithium metal oxide may be selected from the group consisting of lithium-cobalt oxide, lithium-manganese oxide, lithium-nickel-manganese oxide, lithium-manganese-cobalt oxide and lithium-nickel-manganese-cobalt oxide And more specifically LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li (Ni a Co b Mn c ) O 2 (where 0 <a <1, 0 <b < c <1, a + b + c = 1), in LiNi 1-Y Co Y O 2 , LiCo 1-Y Mn Y O 2, LiNi 1-Y Mn Y O 2 ( here, 0≤Y <1), Li (Ni a Co b Mn c ) O 4 (0 <a <2, 0 <b <2, 0 <c <2, a + b + c = 2), LiMn 2-z Ni z O 4, LiMn 2 -z Co z O 4 (where 0 <Z <2).

상기 도전제는 전극 활물질의 도전성을 더욱 향상시키기 위한 성분으로서, 전극 활물질 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 30 중량%로 첨가될 수 있다. 이러한 도전제는 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 나노튜브나 플러렌 등의 탄소 유도체, 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive agent is a component for further improving the conductivity of the electrode active material and may be added in an amount of 0.01 to 30% by weight based on 100 parts by weight of the electrode active material. Such a conductive agent is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing a chemical change in the battery, and examples thereof include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Carbon fibers such as carbon nanotubes and fullerene; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskers 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.

또한 상기 전극에서 집전체는 활물질의 전기화학적 반응에서 전자의 이동이 일어나는 부위로서, 전극의 종류에 따라 양극 집전체와 음극 집전체가 존재한다.The current collector in the electrode is a portion where electrons move in the electrochemical reaction of the active material, and the positive electrode collector and the negative electrode collector exist depending on the type of the electrode.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄 또는 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다.The cathode current collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, or a surface of aluminum or stainless steel Treated with carbon, nickel, titanium, silver, or the like may be used.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄 또는 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다.The negative electrode 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 conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, surface of copper or stainless steel Nickel, titanium or silver, an aluminum-cadmium alloy, or the like may be used.

이들 집전체들은 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 전극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체 또는 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.These current collectors may be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam or a nonwoven fabric, or the like, by forming fine irregularities on the surface of the current collectors to enhance the binding force of the electrode active material.

한편, 상기 음극 활물질로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 탄소 복합체와 같은 탄소계 음극 활물질이 단독으로 또는 2종 이상이 혼용되어 사용될 수 있다.On the other hand, as the negative electrode active material, carbon-based negative electrode active materials such as crystalline carbon, amorphous carbon or carbon composite may be used alone or in combination of two or more.

본 발명의 일 실시예에서 사용되는 음극용 바인더는 상기 양극에서와 동일하게 분자량이 다른 이종 바인더를 사용하거나, 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 및 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 스티렌-부타디엔 고무 (SBR), 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 및 폴리아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등 다양한 종류의 바인더 고분자가 사용될 수 있다.The binder for a negative electrode used in an embodiment of the present invention may be prepared by using a heterogeneous binder having a molecular weight different from that of the positive electrode or by using a binder such as vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP) One or more selected from the group consisting of polyvinylidenefluoride, polyacrylonitrile and polymethylmethacrylate, styrene-butadiene rubber (SBR), carboxymethylcellulose (CMC) and polyacrylate A mixture of two or more kinds of binder polymers may be used.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 전극 활물질, 도전제 및 바인더 등의 혼합물(전극 합제)에는 점도 조절제 및 충진제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 기타 첨가제가 더 포함될 수도 있다.According to an embodiment of the present invention, the mixture (electrode mixture) of the electrode active material, the conductive agent and the binder may further include at least one other additive selected from the group consisting of a viscosity adjusting agent and a filler.

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

상기 충진제는 전극의 팽창을 억제하는 보조성분으로서, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 중합체; 유리섬유 또는 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is an auxiliary component for suppressing the expansion of the electrode. The filler is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery, and examples thereof include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers or carbon fibers are used.

또한, 상기 세퍼레이터는 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독 중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름이 단독으로 또는 2종 이상이 적층된 것일 수 있다. 이 외에 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.The separator may be a porous polymer film such as a porous polymer film made of a polyolefin-based polymer such as an ethylene homopolymer, a propylene homopolymer, an ethylene / butene copolymer, an ethylene / hexene copolymer, or an ethylene / methacrylate copolymer Or may be a laminate of two or more kinds. In addition, nonwoven fabrics made of conventional porous nonwoven fabrics, for example, glass fibers having a high melting point, polyethylene terephthalate fibers, or the like can be used, but the present invention is not limited thereto.

상기 이차 전지는 일반적으로 상기 전극 및 세퍼레이터 외에도 리튬염 함유 비수 전해액을 더 포함하는 것으로 구성 되어 있다.The secondary battery generally comprises a non-aqueous electrolyte solution containing a lithium salt in addition to the electrode and the separator.

상기 리튬 함유 비수계 전해액은 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다.The lithium-containing non-aqueous electrolyte is composed of a non-aqueous electrolyte and a lithium salt.

본 발명의 일 실시예에서 사용되는 전해액에 있어서, 전해질로서 포함될 수 있는 리튬염은 이차 전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 상기 리튬염의 음이온으로는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-,(SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. In the electrolyte solution used in the embodiment of the present invention, the lithium salt that can be included as the electrolyte may be any of those conventionally used for the electrolyte for the secondary battery. For example, the anion of the lithium salt may include F - , Cl - , Br -, I -, NO 3 -, N (CN) 2 -, BF 4 -, ClO 4 -, PF 6 -, (CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3) 3 PF 3 -, (CF 3) 4 PF 2 -, ( CF 3) 5 PF -, (CF 3) 6 P -, CF 3 SO 3 -, CF 3 CF 2 SO 3 -, (CF 3 SO 2) 2 N -, (FSO 2 ) 2 N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, (SF 5) 3 C -, (CF 3 SO 2) 3 C -, CF 3 (CF 2 ) 7 SO 3 - , CF 3 CO 2 - , CH 3 CO 2 - , SCN - and (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N - .

본 발명에서 사용되는 전해액에 있어서, 전해액에 포함되는 유기 용매로는 이차 전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 대표적으로 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 디메틸 설퍼옥사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 비닐렌 카보네이트, 설포란, 감마-부티로락톤, 프로필렌 설파이트 및 테트라하이드로푸란으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 대표적으로 사용될 수 있다. 특히, 상기 카보네이트계 유기용매 중 고리형 카보네이트인 에틸렌 카보네이트 및 프로필렌 카보네이트는 고점도의 유기용매로서 유전율이 높아 전해질 내의 리튬염을 잘 해리시키므로 바람직하게 사용될 수 있으며, 이러한 고리형 카보네이트에 디메틸 카보네이트 및 디에틸 카보네이트와 같은 저점도, 저유전율 선형 카보네이트를 적당한 비율로 혼합하여 사용하면 높은 전기 전도율을 갖는 전해액을 만들 수 있어 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.Examples of the organic solvent included in the electrolytic solution include propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), ethylene carbonate (EC), and the like. ), Diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate, dipropyl carbonate, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane , Vinylene carbonate, sulfolane, gamma-butyrolactone, propylene sulfite, and tetrahydrofuran, or a mixture of two or more thereof. In particular, ethylene carbonate and propylene carbonate, which are cyclic carbonates in the carbonate-based organic solvent, can be preferably used because they have high permittivity as a high-viscosity organic solvent and dissociate the lithium salt in the electrolyte well. In this cyclic carbonate, dimethyl carbonate and diethyl When a low viscosity, low dielectric constant linear carbonate such as carbonate is mixed in an appropriate ratio, an electrolyte having a high electric conductivity can be prepared, and thus it can be more preferably used.

선택적으로, 본 발명에 따라 저장되는 전해액은 통상의 전해액에 포함되는 과충전 방지제 등과 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다.Alternatively, the electrolytic solution stored in accordance with the present invention may further include an additive such as an overcharge inhibitor or the like contained in an ordinary electrolytic solution.

본 발명에 따른 이차 전지는 휴대폰 또는 노트북 등에 사용되는 소형 전지 이외에도, 특히 긴 사이클 특성과 높은 율(rate) 특성 등이 요구되는 전기 자동차, 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 연료 전지 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV) 및 전지 스쿠터와 같은 운송 장치 등에 사용되는 대형 전지로 바람직하게 적용될 수 있다.The secondary battery according to the present invention can be applied to electric vehicles, hybrid electric vehicles (HEV), fuel cell vehicles (Fuel), and the like which require long cycle characteristics and high rate characteristics, Cell Electric Vehicle (FCEV), and a transportation device such as a battery scooter.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.

실시예Example

이하 실시예 및 실험예를 들어 더욱 설명하나, 본 발명이 이들 실시예 및 실험예에 의해 제한되는 것은 아니다.
EXAMPLES The present invention will be further illustrated by the following examples and experimental examples, but the present invention is not limited by these examples and experimental examples.

실시예Example 1  One

<양극의 제조>&Lt; Preparation of positive electrode &

중량 평균 분자량(Mw)이 550,000이고 수 평균 분자량(Mn)이 130,000인 Solef 6020(Solvay 사) 및 중량 평균 분자량(Mw)이 260,000이고 수 평균 분자량(Mn)이 80,000인 KF1100(Kureha Chemicals, Ltd.)를 5:5의 혼합비로 혼합한 바인더 2 중량부를 N-메틸 피롤리돈(NMP) 50 중량부에 용해시킨 다음, 양극 활물질로 LiCoO2 96 중량부와 도전제로 아세틸렌 블랙 2 중량부를 첨가하여 양극 슬러리를 제조하였다. 얻어진 양극 슬러리를 알루미늄 집전체에 코팅한 후 건조 및 압연하여 양극을 제조하였다.
Solef 6020 (Solvay) having a weight average molecular weight (Mw) of 550,000 and a number average molecular weight (Mn) of 130,000 and KF1100 (Kureha Chemicals, Ltd.) having a weight average molecular weight (Mw) of 260,000 and a number average molecular weight (Mn) of 80,000. ) In a mixing ratio of 5: 5 was dissolved in 50 parts by weight of N-methylpyrrolidone (NMP). Then, 96 parts by weight of LiCoO 2 as a positive electrode active material and 2 parts by weight of acetylene black as a conductive agent were added, Slurry. The obtained positive electrode slurry was coated on an aluminum current collector, followed by drying and rolling to prepare a positive electrode.

<이차 전지의 제조>&Lt; Preparation of Secondary Battery >

음극 활물질로서 천연 흑연, 바인더로 SBR 및 증점제로 CMC를 각각 96 중량%, 3 중량% 및 1 중량%로 혼합한 후, 이들을 물에 분산시켜 음극 슬러리를 제조하고, 상기 음극 슬러리를 구리 집전체에 코팅한 후 건조 및 압연하여 음극을 제조하였다.SBR as a binder and CMC as a thickener were mixed at 96 wt%, 3 wt%, and 1 wt%, respectively, and dispersed in water to prepare an anode slurry. The anode slurry was mixed with a copper current collector Coated, dried and rolled to prepare a negative electrode.

에틸렌 카보네이트(EC) 및 디에틸 카보네이트(DEC)를 30:70의 부피비로 혼합하고, 상기 용매에 LiPF6를 첨가하여 1M LiPF6 비수 전해액을 제조하였다.Ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) were mixed at a volume ratio of 30:70, and LiPF 6 was added to the solvent to prepare a 1 M LiPF 6 nonaqueous electrolyte solution.

이와 같이 제조된 양극과 음극 사이에 무기물 입자가 도입된 다공성 폴리에틸렌 세퍼레이터를 개재시킨 후, 상기 전해액을 주입하여 리튬 이차 전지의 제조를 제조하였다.
After the porous polyethylene separator having the inorganic particles introduced between the anode and the cathode thus prepared was interposed, the electrolyte solution was injected to prepare a lithium secondary battery.

비교예Comparative Example 1 One

양극의 제조에 있어서, 바인더로 중량 평균 분자량(Mw)이 1,100,000이고 수 평균 분자량(Mn)이 490,000인 KF 7208(Kureha Chemicals, Ltd.)을 단독으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지를 제조하였다.
A positive electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that KF 7208 (Kureha Chemicals, Ltd.) having a weight average molecular weight (Mw) of 1,100,000 and a number average molecular weight (Mn) of 490,000 was used alone as a binder Thereby preparing a lithium secondary battery.

비교예Comparative Example 2 2

양극의 제조에 있어서, 바인더로 중량 평균 분자량(Mw)이 260,000이고 수 평균 분자량(Mn)이 80,000인 KF 1100(Kureha Chemicals, Ltd.)을 단독으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지를 제조하였다.
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that KF 1100 (Kureha Chemicals, Ltd.) having a weight average molecular weight (Mw) of 260,000 and a number average molecular weight (Mn) of 80,000 was used alone as a binder Thereby preparing a lithium secondary battery.

비교예Comparative Example 3 3

양극의 제조에 있어서, 바인더로 중량 평균 분자량(Mw)이 550,000이고 수 평균 분자량(Mn)이 120,000인 Solef 6020(Solvay 사)을 단독으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지를 제조하였다.
The procedure of Example 1 was repeated except that Solef 6020 (Solvay) having a weight average molecular weight (Mw) of 550,000 and a number average molecular weight (Mn) of 120,000 was used alone as a binder in the production of the positive electrode, .

실험예Experimental Example 1  One

<전극 표면 형상 (SEM)>&Lt; Electrode surface shape (SEM) >

실시예 1 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 리튬 이차 전지용 전극 표면을 주사 전자 현미경(SEM) 사진 촬영하여 도 1에 나타내었다. The surface of the electrode for a lithium secondary battery manufactured in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 was photographed by a scanning electron microscope (SEM) and is shown in Fig.

도 1에 있어서, 상단 사진은 전극 표면에 5KeV의 전자빔을 투과시켜 발생하는 이차 전지를 신호원으로 생성된 200 배 비율의 SEM 이미지 이며, 하단 사진은 1,000 배 비율의 이미지이다. 상단 및 하단 사진의 검은색 부분은 도전제이다. In FIG. 1, the top photograph is a SEM image at a ratio of 200 times generated as a signal source by the secondary battery, which is generated by transmitting an electron beam of 5 KeV to the electrode surface, and the bottom image is an image at a ratio of 1,000 times. The black portions of the top and bottom photographs are the conductive agents.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 고분자량, 저분자량 및 중간분자량 바인더를 각각 단독으로 사용한 비교예 1 내지 3은 전극 표면에 도전제가 뭉쳐져 있거나 골고루 분산되어 있지 않은 것을 확인할 수 있다. 반면, 저 분자량과 중간 분자량의 이종 바인더를 사용한 실시예 1의 전극 표면은 뭉침 없이 전체적으로 골고루 분포되어 있음을 확인할 수 있다. 즉, 분자량이 다른 이종 바인더를 사용함으로써 전극 표면에서의 분산성이 우수함을 알 수 있다.
As can be seen from Fig. 1, in Comparative Examples 1 to 3 in which the high molecular weight, low molecular weight and medium molecular weight binders were used singly, it was confirmed that the conductive agent was not aggregated or evenly dispersed on the electrode surface. On the other hand, it can be seen that the electrode surface of Example 1 using a heterogeneous binder of low molecular weight and medium molecular weight is uniformly distributed throughout without aggregation. That is, by using a heterogeneous binder having a different molecular weight, it can be seen that the dispersibility on the electrode surface is excellent.

실험예Experimental Example 2  2

<전극 단면 형상 (SEM)>&Lt; Electrode cross-sectional shape (SEM) >

실시예 1 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 리튬 이차 전지용 전극 단면을 주사 전자 현미경(SEM) 사진 촬영하여 도 2에 나타내었다. SEM photographs of the electrodes for lithium secondary batteries manufactured in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were shown in FIG.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 고 분자량을 갖는 바인더를 사용한 비교예 1의 경우 분산성이 좋이 않았고, 저 분자량을 갖는 바인더를 사용한 비교예 2의 경우 전극 표면 분산성은 좋으나 도전제의 전극 표면으로의 편재가 심해짐을 알 수 있다. 또한, 중간 분자량을 갖는 바인더를 사용한 비교예 3의 경우 도전제의 전극 표면으로의 편재가 다소 완화되는 것이 보이나, 실시예 1에 비해 분산성 및 균일성이 저하됨을 알 수 있다. As can be seen from FIG. 2, Comparative Example 1 using a binder having a high molecular weight had poor dispersibility and Comparative Example 2 using a binder having a low molecular weight showed good electrode surface dispersion, As shown in FIG. Also, in Comparative Example 3 using a binder having an intermediate molecular weight, it is seen that the localization of the conductive agent to the electrode surface is somewhat alleviated, but the dispersibility and uniformity are lowered than in Example 1.

실시예 1의 경우 전극 단면에 도전제가 전체적으로 골고루 분포되어 있음을 확인할 수 있다. 이는 도전제의 네트워크 형성이 향상되어 전극의 균일성이 우수함을 알 수 있다.
In the case of Example 1, it can be confirmed that the conductive agent is evenly distributed over the entire surface of the electrode. This shows that the network formation of the conductive agent is improved and the uniformity of the electrode is excellent.

실험예Experimental Example 3 3

<전극 비저항 측정>&Lt; Electrode resistivity measurement >

실시예 1 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 리튬 이차 전지의 전극 비저항을 4침법(Four Point Probe), 시트저항(sheet resistance)을 이용하여 측정하였다. 구체적으로, 전기 비저항 측정은 동일한 간격의 4개 탐침(probe)으로 측정하였고, 탐침은 1 mm 간격으로 일렬로 구성된 탐침을 사용하였다. 4개의 탐침으로 전류와 전압을 이용하여 저항을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. The electrode resistivities of the lithium secondary batteries prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were measured using a four point probe and a sheet resistance. Specifically, electrical resistivity measurements were made with four probes of equal spacing and probes were used with probes arranged in a line at 1 mm intervals. The resistance was measured using current and voltage with four probes. The results are shown in Table 1 below.

고분자량
바인더
(Mw:1,100,000)
High molecular weight
bookbinder
(Mw: 1,100,000)
저분자량
바인더
(Mw:260,000)
Low molecular weight
bookbinder
(Mw: 260,000)
중간분자량
바인더
(Mw:550,000)
Medium molecular weight
bookbinder
(Mw: 550,000)
이종 바인더
(Mw:550,000 및
260,000)
Heterogeneous binder
(Mw: 550,000 and
260,000)
비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 실시예 1Example 1 전극 비저항(Ωcm)Electrode resistivity (? Cm) 1.945x10-3 1.945x10 -3 0.691x10-9 0.691x10 -9 0.586x10-3 0.586x10 -3 0.329x10-3 0.329x10 -3

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 제 1 고분자와 제 1 고분자 보다 큰 중량 평균 분자량을 갖는 제 2 고분자의 이종 바인더를 사용한 실시예 1의 전기 비저항은 고분자량, 저분자량, 또는 중간분자량을 각각 갖는 바인더를 단독으로 사용한 비교예 1 내지 3에 비해 현저히 낮음을 알 수 있다. As can be seen from Table 1, the electrical resistivity of Example 1 using the first polymer of the present invention and a heterogeneous binder of a second polymer having a weight average molecular weight larger than that of the first polymer was high, Is significantly lower than that of Comparative Examples 1 to 3 in which the binder having the respective molecular weights alone is used.

이러한 우수한 전도도에 의해 율특성 및 사이클 특성이 개선 가능함을 알 수 있다.It can be seen that the rate characteristic and the cycle characteristic can be improved by this excellent conductivity.

실험예Experimental Example 4 4

<율 특성 측정><Measurement of rate characteristics>

실시예 1 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 리튬 이차 전지를 23℃에서 0.5C의 정전류로 4.3V가 될 때까지 충전하고 이후 4.3V의 정전압으로 충전하여 충전 전류가 66Ma가 되면 충전을 종료하였다. 이후 10분간 방치한 다음, 0.2C의 정전류로 3.0V가 될 때가지 방전하였으며, 동일한 충전 조건으로 0.5C, 1.0C, 1.5C, 2.0C 방전하여 전지의 방전 용량 (%))을 측정하였다. 그 결과를 도 3에 나타내었다.The lithium secondary batteries prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were charged at a constant current of 0.5 C at 23 캜 until the voltage reached 4.3 V and then charged at a constant voltage of 4.3 V to complete the charging when the charging current reached 66Ma . Thereafter, the battery was allowed to stand for 10 minutes, discharged at a constant current of 0.2 C until it reached 3.0 V, and discharge capacity (%) of the battery was measured by discharging at 0.5 C, 1.0 C, 1.5 C and 2.0 C under the same charging conditions. The results are shown in Fig.

도 3에 있어서, C는 A(Ampere)로 표현되는 전지의 충방전 전류 속도, C-Rate를 나타내는 것으로서, 통상 전지 용량에 비율로 표시된다. 즉, 상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 리튬 이차 전지들의 1C는 1320 mA의 전류를 의미한다.In Fig. 3, C represents the charging / discharging current speed, C-Rate, of the battery expressed by A (Ampere), which is usually expressed in proportion to the battery capacity. That is, 1C of the lithium secondary batteries manufactured in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 means a current of 1320 mA.

도 3을 살펴보면, 실시예 1, 및 비교예 1 내지 3은 0.5C 및 1.0C까지는 용량이 유사하였으나, 비교예 1 내지 3, 특히 비교예 2는 1.0C 부터 용량이 급격히 감소하였다. 반면 이종 바인더를 사용한 실시예 1의 경우 비교예 1 내지 3에 비해 용량 변화가 거의 없었다.Referring to FIG. 3, the capacities of Example 1 and Comparative Examples 1 and 3 were similar to 0.5C and 1.0C, but the capacities of Comparative Examples 1 to 3, particularly Comparative Example 2, decreased drastically from 1.0C. On the other hand, in Example 1 using a different kind of binder, there was little change in capacity as compared with Comparative Examples 1 to 3.

Claims (11)

제 1 고분자 및 상기 제 1 고분자 보다 큰 중량 평균 분자량을 갖는 제 2 고분자를 포함하는 바인더.
1. A binder comprising a first polymer and a second polymer having a weight average molecular weight greater than that of the first polymer.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 고분자는 중량 평균 분자량(Mw)이 200,000 내지 450,000인 것을 특징으로 하는 바인더.
The method according to claim 1,
Wherein the first polymer has a weight average molecular weight (Mw) of 200,000 to 450,000.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 고분자는 중량 평균 분자량(Mw)이 500,000 내지 1,000,000인 것을 특징으로 하는 바인더.
The method according to claim 1,
Wherein the second polymer has a weight average molecular weight (Mw) of 500,000 to 1,000,000.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 고분자는 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTEF), 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 폴리올레핀계 및 폴리아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 바인더.
The method according to claim 1,
Wherein the first polymer is at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene (PTEF), styrene butadiene rubber (SBR), polyolefin and polyacrylate, or a mixture of two or more thereof .
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 고분자는 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTEF), 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 및 폴리아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 바인더.
The method according to claim 1,
The second polymer may be selected from the group consisting of vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene (PTEF), styrene butadiene rubber (SBR) Or a mixture of two or more thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 고분자 : 제 2 고분자의 혼합비는 40 내지 60 중량부 : 40 내지 60 중량부인 것을 특징으로 하는 바인더.
The method according to claim 1,
Wherein the mixing ratio of the first polymer to the second polymer is 40-60 parts by weight: 40-60 parts by weight.
양극 활물질, 도전제 및 제 1 항의 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극.
A positive electrode comprising a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder according to claim 1.
제 7 항에 있어서,
상기 바인더의 함량은 양극 활물질 100 중량부에 대해 0.1 내지 10 중량부인 것을 특징으로 하는 양극.
8. The method of claim 7,
Wherein the content of the binder is 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the positive electrode active material.
제 7 항에 있어서,
상기 양극 활물질은 망간계 스피넬(spinel) 활물질, 리튬 금속 산화물 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 양극.
8. The method of claim 7,
Wherein the cathode active material is a manganese-based spinel active material, a lithium metal oxide, or a mixture thereof.
제 9 항에 있어서,
상기 리튬 금속 산화물은 리튬-코발트계 산화물, 리튬-망간계 산화물, 리튬-니켈-망간계 산화물, 리튬-망간-코발트계 산화물 및 리튬-니켈-망간-코발트계 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 양극.
10. The method of claim 9,
The lithium metal oxide is selected from the group consisting of lithium-cobalt oxide, lithium-manganese oxide, lithium-nickel-manganese oxide, lithium-manganese-cobalt oxide and lithium-nickel-manganese-cobalt oxide The anode.
양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 이차 전지에 있어서, 상기 양극이 제 7 항에 따른 양극인 것을 특징으로 하는 이차 전지.A secondary battery comprising: a positive electrode; a negative electrode; and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, wherein the positive electrode is the positive electrode according to claim 7.
KR1020130012469A 2013-02-04 2013-02-04 Binder for secondary battery, cathode and secondary battery comprising the same KR20140099715A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130012469A KR20140099715A (en) 2013-02-04 2013-02-04 Binder for secondary battery, cathode and secondary battery comprising the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130012469A KR20140099715A (en) 2013-02-04 2013-02-04 Binder for secondary battery, cathode and secondary battery comprising the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140099715A true KR20140099715A (en) 2014-08-13

Family

ID=51745897

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130012469A KR20140099715A (en) 2013-02-04 2013-02-04 Binder for secondary battery, cathode and secondary battery comprising the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20140099715A (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016053063A1 (en) * 2014-10-02 2016-04-07 주식회사 엘지화학 Positive electrode active material slurry comprising rubber-based binder and positive electrode produced from same
KR20170045910A (en) * 2015-10-20 2017-04-28 주식회사 엘지화학 Electrode and electrochemical device including the same
KR20170103208A (en) * 2016-03-03 2017-09-13 주식회사 엘지화학 An electrode assembly with enhanced interlayer binding force between a separator and an anode
KR20180063065A (en) * 2015-09-30 2018-06-11 니폰 제온 가부시키가이샤 A conductive paste composition for a secondary battery electrode, a slurry composition for a secondary battery electrode, a current collector for an undercoat layer for a secondary battery electrode, an electrode for a secondary battery,
US10367200B2 (en) 2014-10-02 2019-07-30 Lg Chem, Ltd. Positive electrode active material slurry including two types of binders and positive electrode prepared therefrom
US10476081B2 (en) 2015-06-12 2019-11-12 Lg Chem, Ltd. Positive electrode material mixture and secondary battery including the same
US10707467B2 (en) 2016-05-17 2020-07-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Separator for rechargeable battery and rechargeable lithium battery including the same
WO2022086102A1 (en) * 2020-10-21 2022-04-28 주식회사 엘지에너지솔루션 Electrode for secondary battery, secondary battery including same, and method for manufacturing electrode
KR20230087685A (en) 2021-12-09 2023-06-19 한국재료연구원 Dry electrode, and manufacturing method thereof
WO2024091019A1 (en) * 2022-10-26 2024-05-02 주식회사 엘지에너지솔루션 High-loading positive electrode, slurry for positive electrode, and lithium secondary battery

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016053063A1 (en) * 2014-10-02 2016-04-07 주식회사 엘지화학 Positive electrode active material slurry comprising rubber-based binder and positive electrode produced from same
US10135070B2 (en) 2014-10-02 2018-11-20 Lg Chem, Ltd. Positive electrode active material slurry including rubber-based binder and positive electrode prepared therefrom
US10367200B2 (en) 2014-10-02 2019-07-30 Lg Chem, Ltd. Positive electrode active material slurry including two types of binders and positive electrode prepared therefrom
US10680247B2 (en) 2014-10-02 2020-06-09 Lg Chem, Ltd. Positive electrode active material slurry including rubber-based binder and positive electrode prepared therefrom
US10476081B2 (en) 2015-06-12 2019-11-12 Lg Chem, Ltd. Positive electrode material mixture and secondary battery including the same
KR20180063065A (en) * 2015-09-30 2018-06-11 니폰 제온 가부시키가이샤 A conductive paste composition for a secondary battery electrode, a slurry composition for a secondary battery electrode, a current collector for an undercoat layer for a secondary battery electrode, an electrode for a secondary battery,
KR20170045910A (en) * 2015-10-20 2017-04-28 주식회사 엘지화학 Electrode and electrochemical device including the same
KR20170103208A (en) * 2016-03-03 2017-09-13 주식회사 엘지화학 An electrode assembly with enhanced interlayer binding force between a separator and an anode
US10707467B2 (en) 2016-05-17 2020-07-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Separator for rechargeable battery and rechargeable lithium battery including the same
WO2022086102A1 (en) * 2020-10-21 2022-04-28 주식회사 엘지에너지솔루션 Electrode for secondary battery, secondary battery including same, and method for manufacturing electrode
KR20230087685A (en) 2021-12-09 2023-06-19 한국재료연구원 Dry electrode, and manufacturing method thereof
WO2024091019A1 (en) * 2022-10-26 2024-05-02 주식회사 엘지에너지솔루션 High-loading positive electrode, slurry for positive electrode, and lithium secondary battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10361426B2 (en) Secondary graphite particle and secondary lithium battery comprising the same
CN110785886B (en) Lithium secondary battery
KR101558774B1 (en) Lithium secondary battery comprising multilayered active materials
US9742000B2 (en) Electrode having a dual layer structure, method for manufacturing thereof, and lithium secondary battery comprising the same
KR20140099715A (en) Binder for secondary battery, cathode and secondary battery comprising the same
KR20190024761A (en) Lithium Secondary Battery
US11495780B2 (en) Method of preparing electrode for lithium secondary battery and electrode for lithium secondary battery prepared thereby
KR102100879B1 (en) Positive electrode for secondary battery, preparation method thereof, and lithium secondary battery comprising the same
KR102071589B1 (en) Charging and discharging method for lithium secondary battery
KR102094465B1 (en) Negative electrode for lithium metal secondary battery and lithium metal secondary battery comprising the same
KR20150043769A (en) Anode for lithium secondary battery, preparation method thereof and lithium secondary battery comprising the same
KR20180125312A (en) Anode Having Double Active Material Layers, Method of Preparing the Same, and Secondary Battery Comprising the Same
KR20180006054A (en) Positive electrode for lithium secondary battery having improved capacity and safety and lithium secondary battery comprising the same
JP2013114848A (en) Lithium ion secondary battery and method for manufacturing the same
KR20190042335A (en) Negative electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising the same
KR102609884B1 (en) Multi-layer Electrode for Secondary Battery Comprising Binder with High Crystallinity
CN113574702A (en) Negative electrode active material for secondary battery, method for producing same, negative electrode for secondary battery comprising same, and lithium secondary battery
KR20190032096A (en) Designing method for electrode for lithium secondary battery and method for preparing electrode for lithium secondary battery comprising the same
KR20180124659A (en) Negative electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising the same
US20230135194A1 (en) Negative electrode and secondary battery comprising the same
KR102567400B1 (en) Secondary battery
KR20170135425A (en) Electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same
KR20200126205A (en) Positive electrode slurry for lithium secondary battery, method for preparing the same, positive electrode and lithium secondary battery comprising the same
KR20160079508A (en) Lithium secondary battery
KR101756938B1 (en) Anode active material and lithium secondary battery comprising the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application