KR20150037071A - 양극 합제의 제조방법 및 이를 이용하여 제조되는 이차전지 - Google Patents

양극 합제의 제조방법 및 이를 이용하여 제조되는 이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 이차전지용 양극 합제의 제조방법으로서, (a) 양극 활물질과 용매를 혼합하는 단계; (b) 상기 단계(a)의 혼합물에 바인더를 투입하여 혼합하는 단계; (c) 상기 단계(b)의 혼합물에 도전재를 투입하여 혼합하는 단계; 및 (d) 상기 단계(c)의 혼합물에 용매를 추가 혼합하는 단계;를 포함하는 이차전지용 양극 합제의 제조방법, 이를 사용하여 제조된 양극 합제, 및 상기 양극 합제를 포함하는 이차전지를 제공한다.

Description

양극 합제의 제조방법 및 이를 이용하여 제조되는 이차전지 {Method for Preparation of Cathode Mixture and Secondary Battery Prepared by the Same}
본 발명은 이차전지용 양극 합제의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, (a) 양극 활물질과 용매를 혼합하는 단계, (b) 상기 단계(a)의 혼합물에 바인더를 투입하여 혼합하는 단계, (c) 상기 단계(b)의 혼합물에 도전재를 투입하여 혼합하는 단계, 및 (d) 상기 단계(c)의 혼합물에 용매를 추가 혼합하는 단계를 포함하는 이차전지용 음극 합제의 제조방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.
또한, 최근에는 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로는 주로 니켈 수소금속(Ni-MH) 이차전지가 사용되고 있지만, 높은 에너지 밀도, 높은 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 상용화 되어 있다.
리튬 이차전지는 전류 집전체 상에 각각 활물질이 도포되어 있는 양극과 음극 사이에 다공성의 분리막이 개재된 전극조립체에 리튬염을 포함하는 비수계 전해질이 함침되어 있는 구조로 이루어져 있다.
이러한 리튬 이차전지의 양극 활물질로는 리튬 코발트계 산화물, 리튬 망간계 산화물, 리튬 니켈계 산화물, 리튬 복합 산화물 등이 사용되고 있고, 음극 활물질로는 탄소재료가 주로 사용되고 있고, 규소 화합물, 황 화합물 등의 사용도 고려되고 있다.
이러한 양극 활물질 층을 집전체에 형성하는 방법으로는 양극 활물질 입자와 도전재를 파우더 상태로 혼합하고, 상기 혼합물에 바인더를 추가한 후, 용매에 분산시킨 양극 합제를 집전체에 직접 도포 및 건조시켜 형성하거나, 또는 양극 활물질 슬러리를 별도의 지지체 상부에 도포 및 건조시킨 다음, 이 지지체로부터 박리한 필름을 집전체 상에 라미네이션하는 방법으로 형성한다.
그러나, 상기와 같은 양극 합제의 제조방법을 사용하는 경우에는 용매 내에서 입자들의 난분산에 의해 양극의 표면이 불량해지는 문제가 발생하고, 이로 인하여 전지 성능에도 영향을 미칠 수 있다.
또한, 상기 난분산을 해결하기 위한 혼합 공정이 길어지면서 전체 공정 효율성이 저하되는 문제가 발생한다.
따라서, 상기와 같은 문제점들을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 특정한 제조방법으로 양극 합제를 제조하는 경우, 양극 슬러리의 분산성이 향상되고, 이로 인하여 전지 성능이 향상되는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명에 따른 이차전지용 양극 합제의 제조방법은,
(a) 양극 활물질과 용매를 혼합하는 단계;
(b) 상기 단계(a)의 혼합물에 바인더를 투입하여 혼합하는 단계;
(c) 상기 단계(b)의 혼합물에 도전재를 투입하여 혼합하는 단계; 및
(d) 상기 단계(c)의 혼합물에 용매를 추가 혼합하는 단계;
를 포함하고 있다.
양극 합제는 양극 활물질, 도전재, 바인더 이외에 선택적으로 충진제 등을 포함하여, 용매에 분산하여 제조하고, 이렇게 제조된 양극 합제를 양극 집전체에 도포 후 건조하여 이차전지용 양극을 제조한다.
경우에 따라서는 상기 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 양극 합제라고 하고, 용매에 분산되어 있는 상태를 양극 슬러리라고도 칭한다. 이하, 본 명세서에는, 용어 “양극 합제”가 용매에 양극 활물질, 도전재 및 바인더가 분산되어 있는 상태를 지칭하는 용어로 통일하여 사용한다.
상기 양극 합제의 제조 과정에서, 종래에는 먼저 양극 활물질, 도전재 및 바인더를 혼합한 후 상기 혼합물을 용매에 분산시키는 것이 일반적이었다. 그러나, 보다 우수한 전기화학적 성능을 위하여 양극 활물질, 도전재 등의 입자 사이즈를 작게 할수록 합제 제조 시 분산성이 저하되어, 더 많은 양의 용매가 사용되어야 하고, 교반 시간이 길어지며, 양극 제조 시 코팅 표면이 불량한 문제가 있다.
그러나, 본 발명과 같이, 양극 활물질을 먼저 용매에 분산시킨 후, 순차적으로 바인더, 도전재 및 추가 용매를 투입하여 혼합하는 경우에는 상대적으로 적은 양의 용매를 사용하면서도 분산성이 향상되고, 이로 인하여 양극 합제 제조 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 양극 제조 시 코팅 표면이 양호하다는 장점이 있다.
상기 양극 활물질은 그 종류에 있어 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 층상 구조, 스피넬 구조 및 올리빈 구조로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 양극 활물질은 전기화학적 반응을 일으킬 수 있는 물질로서, 리튬 전이금속 산화물인 경우, 예를 들어, 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물; 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 망간 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn 또는 Ga 이고 상기 원소 중 하나 이상의 원소를 포함, 0.01≤y≤0.7 임)으로 표현되는 리튬 니켈계 산화물; Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2, Li1+zNi0.4Mn0.4Co0.2O2 등과 같이 Li1+zNibMncCo1-(b+c+d)MdO(2-e)Ae (여기서, -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b+c+d<1 임, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si 또는 Y 이고, A = F, P 또는 Cl 임)으로 표현되는 리튬 니켈 코발트 망간 복합산화물; 화학식 Li1+xM1-yM’yPO4-zXz(여기서, M = 전이금속, 바람직하게는 Fe, Mn, Co 또는 Ni 이고, M’ = Al, Mg 또는 Ti 이고, X = F, S 또는 N 이며, -0.5≤x≤+0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.1 임)로 표현되는 올리빈계 리튬 금속 포스페이트 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 스피넬 구조의 물질은 리튬 망간계 산화물일 수 있고, 상기 올리빈 구조의 물질은 리튬 철인산화물일 수 있다.
상기 올리빈 구조의 리튬 철인산화물을 초임계 수열법을 활용하여 제조하는 경우, 입자 사이즈가 나노 수준의 미세 입자로 제조된다. 이로 인하여, 양극 합제 제조 시 분산성이 저하되는 현상이 두드러지게 되므로, 본 발명의 제조방법을 사용하는 경우 보다 효율적으로 양극 합제를 제조할 수 있다.
상기 용매는 그 종류에 있어 특별한 제한은 없지만, 일반적으로 유기용매 중에서도 NMP를 사용하고 있다. 상기 NMP는 최근 환경 문제로 인하여 그 사용을 최소화하기 위하여 노력하는 추세이다. 실제로, 음극 합제의 제조 시 NMP 대신 물을 용매로 사용하기도 한다. 따라서, 상기 용매의 사용량을 줄이는 것은 기술적으로 매우 큰 의미를 가진다.
하나의 실시예에서, 상기 단계(a)에서 양극 활물질과 용매는 중량비로 100 : 50 내지 100 : 80의 범위로 혼합되는 것이 바람직하다. 양극 활물질이 너무 많은 경우에는 양극 활물질의 분산이 용이하지 않을 수 있고, 반대로 용매가 너무 많은 경우에는 상대적인 용매 사용량의 감소 효과를 나타낼 수 없으므로 바람직하지 않다. 상기와 같은 이유로, 상기 단계(a)에서 양극 활물질과 용매는 중량비로 100 : 60 내지 100 : 70의 범위인 것이 더욱 바람직하다.
또 다른 실시예에서, 상기 용매는 양극 합제 전체 중량을 기준으로 30 내지 70 중량% 범위로 포함될 수 있다. 상기 용매가 너무 적게 포함되는 경우, 양극 활물질 등의 분산이 용이하지 않고 점도가 너무 높아 코팅 공정성이 저하되므로 바람직하지 않다. 반대로, 상기 용매가 너무 많이 포함되는 경우, 상대적인 용매 사용량의 감소 효과를 나타낼 수 없고, 양극 제조 시 건조 과정에서 오랜 시간을 요구하므로 전체 공정 효율성이 저하될 수 있고, 지나치게 낮은 점도로 인해 소정의 두께로 음극 합제층을 집전체 상에 도포하기 어려울 수 있으므로 바람직하지 않다. 상기와 같은 이유로, 상기 용매는 양극 합제 전체 중량을 기준으로 40 내지 60 중량% 범위로 포함되는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명은 또한, 이차전지용 양극 합제의 제조방법으로서,
(a) 양극 활물질과 용매를 혼합하는 단계; 및
(b) 상기 단계(a)의 혼합물에 바인더, 도전재 및 용매를 함께 혼합하거나, 또는 도전재가 용매에 분산되어 있는 용액과 바인더를 혼합하는 단계;
를 포함하는 제조방법을 제공한다.
상기 단계(a)의 혼합물에 바인더, 도전재 및 용매를 투입하는 방법은 각각 순서대로 투입해야만 하는 것은 아니고, 상기와 같이 여러 방법으로 투입할 수 있다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다.
이러한 바인더의 예로는, 앞서 설명한 PVdF, PTFE, 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 이외에도 폴리비닐알코올, 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 불소 고무, 다양한 공중합제 등의 고형분 포함 용액을 들 수 있다.
경우에 따라서는, 상기 양극 활물질, 도전재, 바인더 이외에 선택적으로 충진제 등이 양극 합제에 더 포함될 수도 있다.
상기 충진제는 전극의 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.
본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조되는 이차전지용 양극 합제를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 양극 합제가 양극 집전체에 도포되어 있는 이차전지용 양극을 제공한다. 상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 합제를 도포한 후 건조하여 제조될 수 있다.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 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, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체는, 상기 음극 집전체에서와 마찬가지로, 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
본 발명은 또한 상기 양극을 포함하는 이차전지를 제공하며, 상기 전지는 바람직하게는 리튬 이차전지일 수 있다.
이러한 리튬 이차전지는 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극조립체에 리튬염 함유 비수계 전해액이 함침되어 있는 구조로 이루어져 있다.
상기 음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질을 포함하는 음극 합제를 도포 및 건조하여 제작되며, 상기 음극 합제는 음극 활물질 이외에 선택적으로 도전재, 바인더, 충진제 등이 포함될 수 있다. 그 중 도전재, 바인더, 충진제 등은 앞서 설명한 바와 동일할 수 있으므로, 그에 대한 설명은 생략한다.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 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.
상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 천연 흑연, 인조 흑연, 팽창 흑연, 탄소섬유, 난흑연화성 탄소, 카본블랙, 카본나노튜브, 플러렌, 활성탄 등의 탄소 및 흑연 재료; 리튬과 합금이 가능한 Al, Si, Sn, Ag, Bi, Mg, Zn, In, Ge, Pb, Pt, Ti 등의 금속 및 이러한 원소를 포함하는 화합물; 금속 및 그 화합물과 탄소 및 흑연 재료의 복합물; 리튬 함유 질화물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 탄소계 활물질, 주석계 활물질, 규소계 활물질, 또는 규소-탄소계 활물질이 더욱 바람직하며, 이들은 단독 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수도 있다.
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.
경우에 따라서는, 상기 분리막 위에는 전지의 안정성을 높이기 위하여 겔 폴리머 전해질이 코팅될 수 있다. 이러한 겔 폴리머 중 대표적인 것으로 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐리덴플루라이드, 폴리아크릴로나이트릴 등이 있다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
상기 리튬염 함유 비수계 전해액은 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 상기 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
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.
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.
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.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene carbonate), PRS(Propene sultone), FPC(Fluoro-Propylene carbonate) 등을 더 포함시킬 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 이차전지를 단위전지로 사용하는 전지모듈 및 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩을 제공한다.
상기 전지팩은 고온 안전성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 중대형 디바이스의 전원으로 사용될 수 있다.
상기 중대형 디바이스의 바람직한 예로는 전지 기반 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 방법을 사용하여 양극 합제를 제조하는 경우, 제조된 양극의 표면 상태가 양호하여 전기화학적 특성이 우수한 이차전지를 제조할 수 있고, 양극 합제의 제조 공정에서 입자들의 분산이 용이하여 공정 효율성을 향상시키는 효과가 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명의 내용을 상세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
양극 활물질로서 평균 입경 500 nm인 올리빈계 리튬 철인산화물 48 g을 용매인 NMP 26 g과 혼합하여 분산시킨 후, 혼합물에 PVdF 바인더를 (고형분 함량 12%, NMP 88%)을 27 g 투입하여 혼합하였다. 이렇게 얻어진 혼합물에 도전재로 카본블랙을 3 g 투입하여 혼합한 후, 추가로 NMP 3.5 g을 혼합하여 이차전지용 양극 합제를 제조하였다. 전체 혼합 시간은 120 분 이었다.
<비교예 1>
양극 활물질, 도전재 및 바인더를 혼합한 후 NMP 29.5 g에 분산시킨 것을 제외하고는 각 성분의 함량은 상기 실시예 1과 동일하게 하여 이차전지용 양극 합제를 제조하였다.
<실험예 1>
실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 양극 합제를 양극 집전체에 도포하고 건조하여 양극을 제조하였다. 이렇게 제조된 양극의 표면 불량을 측정하였다.
측정 결과, 비교예 1의 양극 합제를 사용한 양극이 실시예 1의 양극 합제를 사용한 양극보다 표면 불량이 더 심하게 나타났다. 이는 비교예 1의 활물질 및 도전재의 분산성이 상대적으로 떨어지기 때문에 발생하는 것이다. 즉, 동일한 시간으로 혼합하는 경우, 실시예 1의 양극 합제가 분산성이 우수하여 보다 양호한 양극을 제조할 수 있다. 비교예 1의 양극 합제로 실시예 1과 같은 분산성을 얻기 위해서는 훨씬 더 오랜 시간 동안 혼합해야 하므로 공정성이 저하된다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 이차전지용 양극 합제의 제조방법으로서,
    (a) 양극 활물질과 용매를 혼합하는 단계;
    (b) 상기 단계(a)의 혼합물에 바인더를 투입하여 혼합하는 단계;
    (c) 상기 단계(b)의 혼합물에 도전재를 투입하여 혼합하는 단계; 및
    (d) 상기 단계(c)의 혼합물에 용매를 추가 혼합하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 합제의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 양극 활물질은 층상 구조, 스피넬 구조 및 올리빈 구조로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 합제의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 스피넬 구조는 리튬 망간계 산화물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 합제의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 올리빈 구조는 리튬 철인산화물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 합제의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 용매는 NMP인 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 합제의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(a)에서 양극 활물질과 용매는 중량비로 100 : 50 내지 100 : 80의 범위로 혼합되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 합제의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 용매는 양극 합제 전체 중량을 기준으로 30 내지 70 중량% 범위로 포함되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 합제의 제조방법.
  8. 이차전지용 양극 합제의 제조방법으로서,
    (a) 양극 활물질과 용매를 혼합하는 단계; 및
    (b) 상기 단계(a)의 혼합물에 바인더, 도전재 및 용매를 함께 혼합하거나, 또는 도전재가 용매에 분산되어 있는 용액과 바인더를 혼합하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 합제의 제조방법.
  9. 제 1 항 또는 제 8 항에 따른 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 합제.
  10. 제 9 항에 따른 양극 합제가 양극 집전체에 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극.
  11. 제 10 항에 따른 양극을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제 11 항에 따른 이차전지를 단위전지로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  13. 제 12 항에 따른 전지모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 전지팩은 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 중대형 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장용 시스템인 것을 특징으로 하는 전지팩.
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