KR20140140976A - 이차전지용 전극 및 이를 포함하는 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속 집전체; 및 상기 금속 집전체 상에 형성된 2층 이상의 적층 구조의 다층 전극활물질층을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 및 이를 포함함으로써 사이클 특성이 우수한 이차전지에 관한 것이다.

Description

이차전지용 전극 및 이를 포함하는 이차전지{ELECTRODE FOR SECONDARY BATTERY AND SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}
본 발명은 이차전지용 전극 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것으로, 구체적으로는 전극집전체와 전극활물질층 간의 접착력이 향상시키기 위하여, 다층 구조의 전극활물질층을 포함하는 이차전지용 전극 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
최근 전자, 통신 컴퓨터 산업의 급속한 발전에 따라 휴대용 전자기기의 보급이 늘어나면서, 휴대용 전자기기의 전원으로는 수명이 길고, 에너지 밀도가 높은 이차전지에 대한 연구가 대두되고 있다.
이차전지로는 납 축전지, 니켈 카드뮴 이차전지(Ni-Cd), 니켈 수소 축전지(Ni-MH), 리튬 이온 이차전지, 리튬 이온 폴리머 이차전지가 알려져 있으며, 이 중에서 유기 전해액을 사용하여 기존의 알칼리 수용액을 사용하는 전지보다 2배 이상 높은 방전 전압 및 높은 에너지 밀도를 보이는 리튬 이차전지가 각광받고 있다.
통상적으로, 리튬 이차전지는 음극 또는 양극 활물질과 바인더 및 도전재를 혼합한 슬러리 (slurry)를 금속박이나 판상형의 금속 집전체 (Al, Cu 호일) 표면에 도포한 후, 건조 시키는 과정에 의해 제조된다.
한편, 종래에는 전극활물질층과 집전체 간의 결착력을 향상시키기 위해, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 등과 같은 고분자 물질을 바인더를 이용하여 전극활물질층과 전극집전체 사이를 고정하여 연결하였다. 그러나, 전지가 퇴화될수록 상기 바인더와 유사한 소재로 이루어진 분리막과 전극활물질층 간의 결착력은 강해지는 반면, 상기 바인더와 상이한 재료로 이루어진 집전체와 전극활물질층 간의 결착력은 저하되는 단점이 있다. 이와 같이, 전극의 노화로 인해 전극활물질층과 집전체 간의 결착력이 저하되면, 전극활물질층과 집전체 사이에는 틈새가 발생하여 전극이 박리되고, 따라서 전지의 저항 증가로 인해 전지의 성능이 저하되는 문제가 발생한다.
이에, 전극활물질과 전극집전체 간의 접착력을 확보하여, 전지의 용량을 향상시킬 수 있는 이차전지용 전극에 대한 연구가 대두되고 있다.
본 발명에서는 전극집전체와 전극활물질 간의 계면 저항은 감소되고, 접착력은 향상된 이차전지용 전극을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 상기 이차전지용 전극을 포함함으로써 용량이 향상된 이차전지를 제공한다.
본 발명에서는 금속 집전체; 및 상기 금속 집전체 상에 형성되는 다층 구조의 전극활물질층을 포함하는 이차전지용 전극을 제공한다.
이때, 상기 다층 구조의 전극활물질층에서 각 층의 바인더 분자량은 서로 상이할 수 있다. 즉, 상기 다층 구조의 전극활물질층에서 각 층의 바인더 분자량은 전극집전체를 기준으로 상부층으로 갈수록 감소할 수 있다. 구체적으로, 상기 다층 구조의 전극활물질층에서 전극집전체와 접하는 전극활물질층은 다른층의 전극활물질층에 비하여 바인더의 분자량이 높을 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 이차전지용 전극을 포함하는 이차전지를 제공한다.
본 발명에서는 전극집전체 상에 분자량이 다른 바인더를 각각 함유하는 다층 구조의 전극활물질층을 형성함으로써, 전극집전체와 전극활물질층 간의 접착력이 향상시켜 사이클 특성 및 용량 등이 향상된 이차전지를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실험예 1에 따라 측정된 활물질과 집전체간의 접촉 저항을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실험예 2에 따라 측정된 이차전지의 저항값을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
일반적으로 전극활물질과 전극집전체 간의 접착력을 확보하기 위해서, 바인더 농도를 증가시킨 다층 전극활물질층을 형성하는 방법이 제안된 바 있으나 (일본 공개특허 제2010-182479호 공보 참조), 이 경우 과량의 바인더 사용에 따른 전기 절연성 증가에 의해 전극 전기 저항이 높아지고, 또한 상대적으로 전극활물질 함량이 감소하여 이차전지의 용량이 감소하는 문제가 발생하였다.
이에, 본 발명의 일 실시예에서는
금속 집전체; 및
상기 금속 집전체 상에 형성되는 다층 구조의 전극활물질층을 포함함으로써, 전극집전체와 전극활물질층 간의 접착력이 향상된 이차전지용 전극을 제공한다.
이때, 본 발명의 전극에 있어서, 상기 다층 구조의 전극활물질층을 이루는 각 층의 바인더의 분자량은 서로 상이할 수 있다.
즉, 상기 다층 구조의 전극활물질층에서 각 층의 바인더의 분자량은 전극집전체를 기준으로 상부층으로 갈수록 감소하는 것이 바람직하며, 상기 다층 구조의 전극활물질층에서 전극집전체와 접하는 전극활물질층은 다른층의 전극활물질층에 비하여 바인더 분자량이 높을 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 이차전지용 전극에 있어서,
상기 다층 구조의 전극활물질층은 제1 전극활물질, 제1 도전재 및 제1 바인더를 포함하는 제1 전극활물질층; 및 제2 전극활물질, 제2 도전재 및 상기 제1 바인더에 비해 분자량이 낮은 제2 바인더를 포함하는 제2 전극활물질층을 포함할 수 있다.
이때, 상기 전극집전체와 접하는 제1 전극활물질층에 함유되는 제1 바인더의 분자량은 사용 목적에 따라 변경 가능하며, 예를 들면 접착력 확보를 위하여 적어도 200,000 이상, 구체적으로 300,000 내지 1,500,000 범위인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 전극활물질층 상에 형성되는 제2 전극활물질층에 함유되는 제2 바인더의 분자량은 상기 제1 바인더의 분자량의 1/3 내지 2/3인 것이 바람직하다.
즉, 본 발명에서는 분자량이 커서 접착력이 높은 제1 바인더를 포함하는 1차 전극활물질층을 금속 집전체 상에 형성한 다음, 그 상부에 상기 제1 바인더의 분자량보다 작은 제2 바인더를 포함하는 2차 전극활물질층을 형성함으로써, 금속 집전체와 전극활물질 간의 접착력을 유지하면서 계면 저항을 감소시킬 수 있다. 즉, 1차 전극활물질층은 집전체와 활물질간의 결합을 강하게 하여 옴(ohmic) 저항을 줄이는 효과를 보이며, 2차 전극활물질층은 저분자 바인더를 사용함으로써, 전하 이동 (charge transfer) 저항을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 전극활물질층 상에 형성되는 제2 전극활물질층에 함유되는 제2 바인더의 함량은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 또한, 상기 다층 구조의 전극활물질층에서 각 층의 바인더는 모두 동일한 바인더 조성으로 이루어지거나 또는 상이한 조성으로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 (PVDF-HFP) 폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR), 부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 폴리설파이드 고무, 클로로프렌 고무, 폴리우레탄 고무, 실리콘 고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 메틸렌(EPDM), 아크릴계 고무, 카르복시 메틸 셀룰로오스, 폴리에스틸렌 글리콜류, 셀룰로오스류, 폴리 N-비닐 아미드류, 폴리 N-비닐 아미드류 및 폴리 아크릴아미드류로 이루어진 군에서 선택된 단일물 또는 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로 PVDF 또는 PVDF-HFP계 바인더를 포함할 수 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니다. 즉, 상기 제1 및 제2 바인더의 종류는 동일하거나, 또는 상이할 수 있다.
또한, 본 발명의 전극에 있어서, 상기 각각의 전극활물질층 중의 전극활물질 및 도전재의 함량은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
예컨대, 상기 각각의 전극활물질층은 70 내지 95 중량%의 전극활물질, 1 내지 15 중량%의 도전재 및 1 내지 15중량%의 바인더를 포함할 수 있다.
또한, 상기 다층 구조의 전극활물질층에서 각 층의 전극활물질은 모두 동일한 전극활물질 조성으로 이루어지거나 또는 상이한 조성으로 이루어질 수 있다.
상기 본 발명의 전극에 있어서, 상기 전극은 양극 또는 음극일 수 있으며, 양극인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 이차전지용 전극이 양극인 경우, 상기 전극활물질은 당업계에서 통상적으로 사용되는 리튬 함유 금속 산화물이면 모두 사용가능하며, 그 비제한적인 예로 LixM1 yOz (M1은 Co, Ni 또는 Mn이고, 이때 0.5≤x≤1.3, 1<x+y≤3, 2≤z≤4이다.), Li1 +x(NiaMnbCo1 -a-b-x)O2(-0.1≤x≤0.1, 0≤a≤1, x+a+b=1), Li1 +x(Mn2 -x- yCoy)O4(-0.1≤x≤0.1, 0≤y≤2), LiNioM3 pO2(M3는 Co 및 Al 이고, 0.7≤o≤0.8, 0.2<p<0.3), LiNi2-xMnxO2y(0<x<2,y=1,2), LiNi1 - xMnxO2x, LiNi0 .6Co0 .2Mn10 .2O2, LiNiO2, LiFeO2, 올리빈 결정 구조의 LiFePO4, LiVoPO4, 및 LiV3O8 등의 리튬의 산화 환원이 가능한 화합물 등을 포함할 수 있다.
만약, 본 발명의 이차전지용 전극이 음극인 경우, 상기 전극활물질로는 카본계 물질로서, 흑연, 그라파이트, 코크스, 산화주석, 금속 리튬, 규소 및 이들의 혼합물 등, 리튬 이온을 삽입 이탈할 수 있는 것이라면 그 종류를 제한하지 않고 포함할 수 있다.
또한, 상기 다층 구조의 전극활물질층에서 각 층의 도전재는 모두 동일한 도전재 조성으로 이루어지거나 또는 상이한 조성으로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 도전재로는 전극활물질 입자의 전도성을 향상시키기 위하여 사용될 수 있는 것이라면 그 종류가 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 아세틸렌 블랙, 카본블랙, 그래파이트, 탄소 섬유 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 이때, 상기 제1 및 제2 도전재의 종류는 동일하거나, 또는 상이해도 된다.
또한, 본 발명의 이차전지용 전극에 있어서, 상기 다층 구조의 전극활물질층은 각층을 동일한 두께로 형성할 수 있고, 또는 고출력 효과를 부여하기 위하여 전극집전체를 기준으로 상부층으로 갈수록 두께를 증가하여 형성할 수도 있다.
구체적으로, 상기 다층 구조의 전극활물질층에서 전극집전체와 접하는 전극활물질층, 예컨대 제1 전극활물질층은 바인더 함량이 높은 제2 전극활물질층에 비하여 두께를 얇게 형성할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 전극활물질층은 전체 전극 두께의 50% 이내, 보다 구체적으로 전체 전극활물질 두께의 1 내지 50%의 두께로 형성할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 전극에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극활물질층은 각층의 전극활물질, 도전재 및 바인더를 용매에 분산시켜 슬러리를 제조한 다음, 이를 금속 집전체 표면에 도포하고, 건조시켜 형성할 수 있다.
이때, 상기 분산 용매의 경우, 양극은 NMP 및 H2O(수계) 용매를 사용할 수 있고, 음극은 수계) 용매를 사용할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 이차전지용 전극은
금속 집전체 상에 제1 전극활물질용 슬러리를 도포한 후, 건조하여 제1 전극활물질층을 형성하는 단계;
상기 건조된 제1 전극활물질층 상에 제2 활물질용 슬러리를 도포한 후, 건조하여 제2 전극활물질층을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된다.
이때, 상기 제1 및 제2 전극활물질용 슬러리 도포 단계는 스프레이 코팅법, 스핀 코팅법 또는 닥터 블레이드 법을 이용하여 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 본 발명의 이차전지용 전극을 포함하는 이차전지를 제공한다.
구체적으로, 상기 리튬 이차전지는 본 발명의 전극, 양극, 분리막 및 리튬염을 함유하는 전해액을 포함한다.
상기 분리막으로는 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용 가능하다. 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 유리 섬유, 폴리에스테르(polyester), 테프론(Teflon), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 그 조합물중에서 선택된 재질로서, 부직포 또는 직포 형태이어도 무방하다. 이를 보다 상세하게 설명하면 리튬 이온 전지의 경우에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 재료로 된 권취가능한 세퍼레이터를 사용하며, 리튬 이온 폴리머 전지의 경우에는 유기전해액 함침 능력이 우수한 세퍼레이터를 사용하는데, 이러한 세퍼레이터는 통상의 방법에 따라 제조가능하다.
상기 리튬염으로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x +1SO2)(CyF2y +1SO2) (단 x,y는 자연수), LiCl, LiI 등으로 이루어진 1종 또는 이들을 2종 이상의 리튬염을 사용할 수 있다.
또한, 상기 전해액 용매는 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 에틸 메틸 카보네이트, 메틸 프로필 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 벤조니트릴, 아세토니트릴, 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran), 2-메틸테트라히드로퓨란, γ-부티로락톤, 디옥소란(dioxorane), 4-메틸디옥소란, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 디옥산(dioxane), 1,2-디메톡시에탄, 설포란(sulforane), 디클로로에탄, 클로로벤젠, 니트로벤젠, 디메틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 메틸이소프로필카보네이트, 에틸프로필카보네이트, 디프로필카보네이트, 디부틸카보네이트, 디에틸렌글리콜 또는 디메틸에테르 등의 용매 또는 이들의 혼합 용매를 사용한다.
전술한 바와 같이, 종래 전극 제조에서는 단층의 전극활물질층을 이용하여 코팅함으로써, 제조법에 따라 집전체와 전극활물질층 사이 계면 저항이 증가하고, 접착력이 낮아 계속적인 충방전시에 전극활물질층이 탈리되는 단점이 있었으나, 본 발명에서는 분자량이 다른 2 종류의 바인더를 함유하는 다층 구조의 전극활물질층을 이용함으로써, 집전체와 전극활물질층 사이 계면의 저항을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 접착력을 확보하여 충방전시 전극활물질층이 탈리를 방지할 수 있으므로, 사이클 특성 및 용량이 향상된 이차전지를 제조할 수 있다.
이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들 만으로 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
실시예
실시예 1.
86:6:6의 조성비(중량비)로 양극 활물질(LiFePO4),도전재(카본블랙), 분자량이 1,200,000의 제1 바인더(PVDF)를 혼합하여 제1 양극 슬러리를 제조하였다. 이어서, 86:6:6의 조성비(중량비)로 양극 활물질(LiFePO4),도전재(카본블랙), 분자량이 500,000인 제2 바인더(PVDF)를 혼합하여 제2 양극 슬러리를 제조하였다. 알루미늄 집전체 상에 제1 양극 슬러리를 30㎛의 두께로 코팅하고, 건조한 다음, 그 상부에 제2 양극 슬러리를 30㎛의 두께로 코팅하고, 건조하여 다층 전극활물질층을 포함하는 양극을 제조하였다.
그 다음으로, 음극 활물질(흑연), 도전재(카본블랙), 바인더(SBR) 및 증점제(CMC)를 93.5:2:1:3.5의 조성비(중량비)로 혼합하여 음극 슬러리를 제조하였다. 구리 집전체 상에 상기 음극 슬러리를 50㎛ 두께로 코팅하고, 건조하여 음극을 제조하였다.
상기 양극과 음극 사이에 폴리올레핀 세퍼레이터를 개재시킨 후, 에틸렌 카보네이트(EC) 및 디에틸 카보네이트(DEC)를 30:70의 부피비로 혼합한 용매에 1M LiPF6가 용해된 전해질을 주입하여 모노셀 (직사각형 형태 면적 12.6cm2)리튬 이차전지를 제조하였다.
비교예 1.
86:6:6의 조성비(중량비)로 양극 활물질(LiFePO4),도전재(카본블랙), 분자량이 400,000의 바인더(PVDF)를 혼합하여 양극 슬러리를 제조하였다. 알루미늄 집전체 상에 양극 슬러리를 50㎛의 두께로 코팅하고, 건조하여 양극을 제조하였다.
그 다음으로, 음극 활물질(흑연), 도전재(카본블랙), 바인더(SBR) 및 증점제(CMC)를 93.5:2:1:3.5의 조성비(중량비)로 혼합하여 음극 슬러리를 제조하였다. 구리 집전체 상에 상기 음극 슬러리를 50 ㎛ 두께로 코팅하고, 건조하여 음극을 제조하였다.
상기 양극과 음극 사이에 폴리올레핀 세퍼레이터를 개재시킨 후, 에틸렌 카보네이트(EC) 및 디에틸 카보네이트(DEC)를 30:70의 부피비로 혼합한 용매에 1M LiPF6가 용해된 전해질을 주입하여 모노셀 (직사각형 형태 면적 12.6cm2)리튬 이차전지를 제조하였다.
비교예 2.
86:6:6의 조성비(중량비)로 양극 활물질(LiFePO4),도전재(카본블랙), 분자량이 500,000의 바인더(PVDF)를 혼합하여 양극 슬러리를 제조하였다. 알루미늄 집전체 상에 양극 슬러리를 50㎛의 두께로 코팅하고, 건조하여 양극을 제조하였다.
그 다음으로, 음극 활물질(흑연), 도전재(카본블랙), 바인더(SBR) 및 증점제(CMC)를 93.5:2:1:3.5의 조성비(중량비)로 혼합하여 음극 슬러리를 제조하였다. 구리 집전체 상에 상기 음극 슬러리를 50 ㎛ 두께로 코팅하고, 건조하여 음극을 제조하였다.
상기 양극과 음극 사이에 폴리올레핀 세퍼레이터를 개재시킨 후, 에틸렌 카보네이트(EC) 및 디에틸 카보네이트(DEC)를 30:70의 부피비로 혼합한 용매에 1M LiPF6가 용해된 전해질을 주입하여 모노셀 (직사각형 형태 면적 12.6cm2)리튬 이차전지를 제조하였다.
비교예 3
80:10:10의 조성비(중량비)로 양극 활물질(LiFePO4),도전재(카본블랙), 분자량 1,200,000의 바인더(PVDF)를 혼합하여 양극 슬러리를 제조하였다. 알루미늄 집전체 상에 양극 슬러리를 50 ㎛의 두께로 코팅하고, 건조하여 양극을 제조하였다.
그 다음으로, 음극 활물질(흑연), 도전재(카본블랙), 바인더(SBR) 및 증점제(CMC)를 93.5:2:1:3.5의 조성비(중량비)로 혼합하여 음극 슬러리를 제조하였다. 구리 집전체 상에 상기 음극 슬러리를 50 ㎛ 두께로 코팅하고, 건조하여 음극을 제조하였다.
상기 양극과 음극 사이에 폴리올레핀 세퍼레이터를 개재시킨 후, 에틸렌 카보네이트(EC) 및 디에틸 카보네이트(DEC)를 30:70의 부피비로 혼합한 용매에 1M LiPF6가 용해된 전해질을 주입하여 모노셀 (직사각형 형태 면적 12.6cm2)리튬 이차전지를 제조하였다.
비교예 4.
86:6:6의 조성비(중량비)로 양극 활물질(LiFePO4),도전재(카본블랙), 분자량이 500,000의 바인더(PVDF)를 혼합하여 양극 슬러리를 제조하였다. 알루미늄 집전체 상에 양극 슬러리를 60㎛의 두께로 코팅하고, 건조하여 양극을 제조하였다.
그 다음으로, 음극 활물질(흑연), 도전재(카본블랙), 바인더(SBR) 및 증점제(CMC)를 93.5:2:1:3.5의 조성비(중량비)로 혼합하여 음극 슬러리를 제조하였다. 구리 집전체 상에 상기 음극 슬러리를 50㎛ 두께로 코팅하고, 건조하여 음극을 제조하였다.
상기 양극과 음극 사이에 폴리올레핀 세퍼레이터를 개재시킨 후, 에틸렌 카보네이트(EC) 및 디에틸 카보네이트(DEC)를 30:70의 부피비로 혼합한 용매에 1M LiPF6가 용해된 전해질을 주입하여 모노셀 (직사각형 형태 면적 12.6cm2)리튬 이차전지를 제조하였다.
비교예 5.
80:10:10의 조성비(중량비)로 양극 활물질(LiFePO4),도전재(카본블랙), 분자량 1,200,000의 바인더(PVDF)를 혼합하여 양극 슬러리를 제조하였다. 알루미늄 집전체 상에 양극 슬러리를 60㎛의 두께로 코팅하고, 건조하여 양극을 제조하였다.
그 다음으로, 음극 활물질(흑연), 도전재(카본블랙), 바인더(SBR) 및 증점제(CMC)를 93.5:2:1:3.5의 조성비(중량비)로 혼합하여 음극 슬러리를 제조하였다. 구리 집전체 상에 상기 음극 슬러리를 50㎛ 두께로 코팅하고, 건조하여 음극을 제조하였다.
상기 양극과 음극 사이에 폴리올레핀 세퍼레이터를 개재시킨 후, 에틸렌 카보네이트(EC) 및 디에틸 카보네이트(DEC)를 30:70의 부피비로 혼합한 용매에 1M LiPF6가 용해된 전해질을 주입하여 모노셀 (직사각형 형태 면적 12.6cm2)리튬 이차전지를 제조하였다.
실험예
실험예 1.
SOC 50%로 세팅한 후, EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy) 방법을 이용하여 상기 비교예 1 내지 3에서 제조된 이차전지의 ohmic 저항값 (relative ohmic resistance) 을 측정하였다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 분자량이 클수록 ohmic 저항값이 낮게 나타나, 활물질과 집전체간의 저항이 감소함을 알 수 있다.
실험예 2.
SOC 50%로 세팅한 후, HPPC (Hybrid pulse power characterization) 방법을 이용하여 상기 실시예 1과 비교예 4 및 5에서 제조된 이차전지의 상대적인 저항값 (relative resistance) 을 측정하였다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1의 전지의 경우 충전 저항값 및 방전 저항값이 100 이하로 개선된 반면, 비교예 1 및 2의 전지의 경우에는 충, 방전 저항값이 거의 100이거나, 그 이상으로 높은 것을 알 수 있다.
따라서, 이러한 결과에 따라 본 발명의 이차전지용 전극 집전체와 전극 활물질층 간의 접착력이 향상시킴으로써, 보다 향상된 이차전지의 사이클 특성 및 용량 등을 가져올 수 있을 것으로 판단된다.

Claims (18)

  1. 금속 집전체; 및
    상기 금속 집전체 상에 형성되는 다층 구조의 전극활물질층을 포함하는 이차전지용 전극.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 다층 구조의 전극활물질층에서 각 층의 바인더의 분자량은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 다층 구조의 전극활물질층에서 각 층의 바인더의 분자량은 전극집전체를 기준으로 상부층으로 갈수록 감소하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 다층 구조의 전극활물질층에서 전극집전체와 접하는 전극활물질층은 다른층의 전극활물질층에 비하여 바인더의 분자량이 높은 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 다층 구조의 전극활물질층에서 각 층의 바인더는 모두 동일한 바인더 조성으로 이루어지거나 또는 상이한 조성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 다층 구조의 전극활물질층은 제1 전극활물질, 제1 도전재 및 제1 바인더를 포함하는 제1 전극활물질층; 및 제2 전극활물질, 제2 도전재 및 상기 제1 바인더에 비해 분자량이 낮은 제2 바인더를 포함하는 제2 전극활물질층을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 전극집전체와 접하는 제1 전극활물질층에 함유되는 제1 바인더의 분자량은 200,000 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 전극집전체와 접하는 제1 전극활물질층에 함유되는 제1 바인더의 분자량은 300,000 내지 1,500,000 범위인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 전극활물질층에 함유되는 제2 바인더의 분자량은 상기 제1 바인더의 분자량의 1/3 내지 2/3인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 전극활물질층에서 각 층의 전극활물질 및 도전재의 함량은 서로 동일하거나 또는 상이한 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 다층 구조의 전극활물질층에서 각 층의 전극활물질은 모두 동일한 전극활물질 조성으로 이루어지거나 또는 상이한 조성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  12. 청구항 6에 있어서,
    상기 다층 구조의 전극활물질층에서 각 층의 도전재는 모두 동일한 도전재 조성으로 이루어지거나 또는 상이한 조성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극은 음극 또는 양극인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 다층 구조의 전극활물질층에서 각 층은 동일한 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 다층 구조의 전극활물질층에서 각 층의 두께는 전극집전체를 기준으로 상부층으로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 다층 구조의 전극활물질층에서 전극집전체와 접하는 전극활물질층은 다른층의 전극활물질층에 비하여 두께가 얇은 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  17. 청구항 6 또는 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 전극활물질층은 전체 전극 두께의 50% 이내의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.
  18. 청구항 1에 기재된 이차전지용 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
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