KR20150086879A - Electrode and method of manufacturing an active material for the electrode - Google Patents

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Abstract

An electrode is disclosed. The electrode comprises: a plat particle type active material; a conductor; and a binder mixed with the active material and the conductor.

Description

전극 및 전극 활물질의 제조방법{ELECTRODE AND METHOD OF MANUFACTURING AN ACTIVE MATERIAL FOR THE ELECTRODE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an electrode and an electrode active material,

본 발명은, 전극 및 전극 활물질의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전지의 충-방전 동안 전극의 기계적 손실을 최소화할 수 있는 전극 및 전극 활물질의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode and a method of manufacturing an electrode active material, and more particularly, to a method of manufacturing an electrode and an electrode active material capable of minimizing mechanical loss of the electrode during charging and discharging of the battery.

최근 전자, 정보통신 산업의 발전은 전자기기의 휴대화, 소형화, 경량화, 고성능화를 통하여 급속한 성장을 보이고 있다. 따라서 이들 휴대용 전자기기의 전원으로 고성능의 리튬이차전지로 채용되고 있으며, 수요가 급증하고 있다. 충전과 방전을 거듭하며 사용하는 이차 전지는 정보통신을 위한 휴대용 전자기기나 전기자전거, 전기 자동차 등의 전원으로 필수적이다. 특히 이들의 제품성능이 핵심부품인 전지에 의해 좌우되므로 고성능 전지에 대한 요구는 대단히 크다. 전지에 요구되는 특성은 충방전 특성, 수명, 고율 특성과 고온에서의 안정성 등 여러 가지 측면이 있으며 가장 많이 사용되고 있는 것이 리튬 이차 전지이다.Recently, the development of electronics and information and communication industry has been rapidly growing through the portability, miniaturization, light weight, and high performance of electronic devices. Therefore, these portable electronic apparatuses are being used as a high-performance lithium secondary battery as a power source, and their demand is rapidly increasing. Rechargeable batteries that are used repeatedly for charging and discharging are essential for power supply for portable electronic devices, electric bicycles, and electric vehicles for information and communication. Particularly, the performance of these products depends on the battery, which is a core component, so the demand for a high performance battery is very large. The characteristics required for batteries are various aspects such as charge / discharge characteristics, lifetime, high rate characteristics and stability at high temperature, and lithium secondary batteries are most widely used.

이차 전지의 구성은 양극-음극 활물질, 활물질간 전도성을 향상시키기 위한 도전재, 회로구성을 위한 집전체, 전해질로 구성되어 있다. The configuration of the secondary battery is composed of a cathode-anode active material, a conductive material for improving the conductivity between the active materials, a current collector for constituting the circuit, and an electrolyte.

이차 전지는 높은 전압과 높은 에너지 밀도를 가지고 있어 가장 주목받고 있는 전지이며 전해질에 따라서 액체를 쓰는 액체형 전지, 액체와 폴리머를 혼용해서 쓰는 젤형 폴리머 전지와 순수하게 고분자만을 사용하는 고체형 폴리머 전지로 구분하기도 한다.Rechargeable batteries have high voltage and high energy density and are the most noteworthy batteries. They are classified into liquid type batteries that use liquid depending on the electrolyte, gel type polymer batteries that use liquid and polymer in combination, and solid type polymer batteries that use only pure polymers. It is also said.

한편, 종래의 리튬 전지의 전극을 구성하는 Si, Sn, Al, Ge, 금속황화물 등의 활물질은 충전-방전 동안 리튬과의 반응으로 전극의 부피 변화를 유발하여 전극 손상이 발생한다는 문제점이 있었다.On the other hand, active materials such as Si, Sn, Al, Ge, and metal sulfides, which constitute the electrode of a conventional lithium battery, cause a change in the volume of the electrode due to reaction with lithium during charge-discharge, thereby causing electrode damage.

본 발명은 상술한 필요성에 따른 것으로, 본 발명의 목적은, 전지의 충-방전 동안 전극의 기계적 손실을 최소화할 수 있는 전극 및 전극 활물질의 제조방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an electrode and an electrode active material capable of minimizing the mechanical loss of the electrode during charge-discharge of the battery.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극은 판상의 입자형태인 활물질, 도전재 및 상기 활물질 및 상기 도전재와 함께 혼합되는 바인더를 포함한다.In order to accomplish the above object, an electrode according to an embodiment of the present invention includes a plate-like particle type active material, a conductive material, and a binder mixed with the active material and the conductive material.

이 경우, 상기 활물질은 Si, Al, Ge, Sn 또는 이들의 합금일 수 있다.In this case, the active material may be Si, Al, Ge, Sn, or an alloy thereof.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극은 상기 활물질의 일 면에 적층된, 판상 구조의 금속 입자를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the electrode according to an embodiment of the present invention may further include a plate-shaped metal particle stacked on one surface of the active material.

이 경우, 상기 활물질과 상기 판상 구조의 금속 입자는, 복수 개의 활물질과 복수 개의 판상 구조의 금속 입자가 교번적으로 적층된 구조일 수 있다.In this case, the metal particles of the active material and the plate-like structure may be a structure in which a plurality of active materials and a plurality of plate-shaped metal particles are alternately stacked.

한편, 상기 전극은 Mg, Na 또는 Li 전지에 사용 가능한 것일 수 있다.On the other hand, the electrode may be one usable for Mg, Na or Li batteries.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 활물질의 제조방법은, 기판을 폴리머로 코팅하는 단계, 상기 폴리머 상부에 전극의 활물질로 이용될 박막을 형성하는 단계 및 상기 기판과 상기 박막 사이에 배치된 상기 폴리머를 제거하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrode active material, the method comprising: coating a substrate with a polymer; forming a thin film to be used as an electrode active material on the polymer; And removing the polymer.

이 경우, 상기 폴리머를 제거하는 단계 이후, 상기 박막을 판상의 입자형태로 분쇄하는 단계가 더 포함될 수 있다.In this case, the step of removing the polymer may further include a step of pulverizing the thin film into a plate-like particle shape.

한편, 상기 기판은 복수 개의 요철을 포함하며, 상기 폴리머 및 상기 박막에는 상기 요철에 의한 저밀도 영역이 형성되는 것일 수 있다.Meanwhile, the substrate may include a plurality of irregularities, and the polymer and the thin film may have low density regions formed by the irregularities.

한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전극 활물질의 제조방법은, 기판 상부에 전극의 활물질로 이용될 박막을 형성하는 단계, 상기 기판과 상기 박막을 열처리하여 분리하는 단계 및 상기 분리된 박막을 판상의 입자형태로 분쇄하는 단계를 포함하며, 상기 기판은 형상기억합금이다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrode active material, comprising: forming a thin film to be used as an electrode active material on a substrate; separating the substrate and the thin film by heat treatment; And pulverizing into a plate-like particle shape, wherein the substrate is a shape memory alloy.

한편, 상기 박막은 Si, Al, Ge, Sn 또는 이들의 합금일 수 있다.Meanwhile, the thin film may be Si, Al, Ge, Sn, or an alloy thereof.

한편, 상기 박막의 일 면에, 상기 박막과 상이한 금속 박막을 적층하는 단계가 더 포함될 수 있다.The method may further include the step of laminating a metal thin film different from the thin film on one surface of the thin film.

이 경우, 상기 적층하는 단계는, 복수 개의 상기 박막과 복수 개의 상기 금속 박막을 교번적으로 적층하는 것일 수 있다.In this case, the stacking step may be a step of alternately stacking the plurality of thin films and the plurality of metal thin films.

상술한 다양한 실시 예에 따른 전극 및 전극 활물질의 제조방법에 의하면, 전극의 충방전 특성 및 싸이클 특성이 향상된 고용량 전극을 얻을 수 있다.According to the method for manufacturing an electrode and an electrode active material according to various embodiments described above, a high capacity electrode having improved charge / discharge characteristics and cycle characteristics of the electrode can be obtained.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 구조를 나타내는 수직 단면도,
도 2 내지 도 4는 본 전극의 일부 구성인 활물질의 다양한 구조를 설명하기 위한 도면,
도 5 내지 도 10은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 활물질 제조방법을 설명하기 위한 도면, 그리고
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전지의 구조를 나타내는 도면이다.1 is a vertical sectional view showing an electrode structure according to an embodiment of the present invention,
FIGS. 2 to 4 are views for explaining various structures of the active material, which is a part of the electrode,
FIGS. 5 to 10 are views for explaining a method of manufacturing an active material according to various embodiments of the present invention, and FIGS.
11 is a view showing a structure of a battery according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 구조를 나타내는 수직 단면도이다.1 is a vertical cross-sectional view illustrating an electrode structure according to an embodiment of the present invention.

도 1에 따르면 전극(100)은 집전체(110), 활물질(120), 도전재(130), 및 바인더(140)을 포함한다.1, the electrode 100 includes a current collector 110, an active material 120, a conductive material 130, and a binder 140.

본 전극(100)는 일차 전지 또는 이차 전지에 이용될 수 있다. 또한, 리튬계 전지, 알칼리계, 산성계 전지의 전극 등으로 이용될 수 있다. 여기서, 알칼리계 전지란, 1족, 2족 등의 알칼리계 금속을 이용하는 전지를 의미한다. 예를 들어, H(수소), Na(나트륨), K(칼륨), Rb(루비듐), Cs(세슘), Fr(프랑슘) 등의 1족 원소, Be(베릴륨), Mg(마그네슘), Ca(칼슘), Sr(스트론튬), Ba(바륨), Ra(라듐) 등의 2족 원소, Ni(니켈), Pb(납) 등을 이용하는 전지가 될 수 있다. 리튬 또한, 알칼리계 금속이지만, 일반적으로 리튬계 전지로 별도로 분리하여 명칭하므로 본 발명에서도 이를 따르도록 한다. 한편, 산성계 전극이란 납축전지 등이 될 수 있다. The electrode 100 may be used for a primary cell or a secondary cell. It can also be used as an electrode of a lithium-based battery, an alkaline-based battery or an acidic battery. Here, the alkaline-based battery means a battery using an alkaline-based metal such as a group 1, group 2, or the like. For example, a Group 1 element such as H (hydrogen), Na (sodium), K (potassium), Rb (rubidium), Cs (cesium), Fr (francium), Be (beryllium), Mg (Ni), Pb (lead), or the like, which are group II elements such as calcium (Ca), Sr (strontium), Ba (barium), and Ra Lithium is also an alkaline metal, but it is generally called a lithium-based battery and is separately named, so that the present invention also follows this. On the other hand, the acidic electrode may be a lead-acid battery or the like.

이하에서는 설명의 편의를 위하여 본 전지용 전극(100)이 리튬계 전지에 이용되는 경우를 예를 들어 설명하도록 한다. 하지만, 후술하는 내용은 리튬계 전지 외에 상술한 다른 금속들을 이용하는 전지의 경우에도 이용되는 금속 고유의 성질에 의해 달라지는 구성을 제외하고는 동일하게 적용될 수 있다.Hereinafter, for convenience of explanation, a case where the electrode 100 for a battery is used for a lithium-based battery will be described as an example. However, the following description can be applied equally to a battery using other metals other than the lithium-based battery, except for the configuration that depends on the inherent properties of the metal used.

집전체(110)는 전극활물질과 전지 단자 사이에 전자의 흐름을 만드는 역할을 하는 것으로, 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 한정되지 않고 이용될 수 있다.The current collector 110 serves to make a flow of electrons between the electrode active material and the battery terminal. The current collector 110 is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing a chemical change in the battery.

집전체(110)로는 예를 들어, 구리, 니켈, 스테인레스 스틸, 티타늄, 알루미늄, 카본-코팅된 알루미늄, 니켈 발포체(foam), 구리 발포체, 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 경우에 따라 상기물질을 발포형, 메쉬(mesh)형, 전도재코팅형, 천공형 등으로 가공하여 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또는 상술한 재료 중 적어도 하나의 표면을 다른 재료로 코팅 처리한 재료 등이 사용될 수 있다.The current collector 110 may be made of, for example, copper, nickel, stainless steel, titanium, aluminum, carbon-coated aluminum, nickel foam, copper foil, a polymer substrate coated with a conductive metal, And the material may be processed into a foam, a mesh, a conductive coating material, a perforated material, etc., but it is not limited thereto. Or a material obtained by coating at least one of the above-mentioned materials with another material, or the like can be used.

활물질(120)은 예를 들어 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 사용할 수 있고, 리튬 이온을 가역적으로 삽입/탈리할 수 있는 물질을 포함할 수 있다.The active material 120 may include, for example, a cathode active material for a lithium secondary battery and a material capable of reversibly intercalating / deintercalating lithium ions.

본 활물질은(120) 판상의 입자형태이다. 판상의 입자형태란, 얇은 층(layer) 형태이면서 그 크기가 미소한 것을 의미한다. 예를 들어, 활물질(120)의 형태는 높이가 수 나노미터에서 수 마이크로미터이고, 너비가 수십 나노미터에서 수백 마이크로미터인 직육면체 형태일 수 있다. 이와 같은 판상의 입자형태의 활물질(120)은 리튬 이온의 반복적인 삽입/탈리에도 부피 변화가 크지 않으므로, 충전-방전 동안 부피 변화에 의한 전극 손상이 최소화될 수 있다. 다양한 실시 예에 따른 활물질(120)의 구조에 대해선 도 2 내지 도 4를 통해 더 자세히 설명한다.The active material is a (120) plate-like particle. The particle shape of a plate means a thin layer shape and a small size. For example, the shape of the active material 120 may be in the form of a rectangular parallelepiped having a height of several nanometers to several micrometers and a width of several tens of nanometers to several hundreds of micrometers. Since the plate-like particle-shaped active material 120 does not change in volume even with repetitive intercalation / deintercalation of lithium ions, electrode damage due to volume change during charge-discharge can be minimized. The structure of the active material 120 according to various embodiments will be described in more detail with reference to FIG. 2 to FIG.

한편, 본 전극(100)이 전지의 음극으로 이용되는 경우, 이와 같은 판상의 입자형태인 활물질(120)로는 리튬의 가역반응을 일으킬 수 있는 물질, 리튬 금속과 가역적으로 화합물을 형성할 수 있는 물질, C, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Ti, Ag, Zn, Cd, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, Sb,Ni, Bi 또는 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되거나, 이들의 산화물 또는 질화물을 사용할 수 있다.　또한 상기 물질들과 리튬 합금을 포함하는 음극 활물질로 제조된 것을 사용할 수 있고, 리튬의 탈리(분해)반응이 리튬전극을 기준으로 2.5V(Li/Li+) 이하인 물질을 사용할 수도 있다.When the electrode 100 is used as a negative electrode of a battery, the active material 120, which is in the form of plate like particles, may include a material capable of reversible reaction of lithium, a material capable of forming a reversible compound with lithium metal , C, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Ti, Ag, Zn, Cd, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, , Bi, or alloys thereof, or oxides or nitrides thereof may be used. Further, a material made of a negative electrode active material containing the above materials and a lithium alloy may be used, and a material having a lithium removal (decomposition) reaction of 2.5 V (Li / Li + ) or less based on the lithium electrode may be used.

리튬의 가역 반응을 일으킬 수 있는 물질로는 탄소 물질로서, 리튬 이차 전지에서 일반적으로 사용되는 탄소 음극 활물질은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들을 함께 사용할 수 있다.  As a material capable of generating a reversible reaction of lithium, any of carbonaceous materials commonly used in lithium secondary batteries as a carbonaceous material can be used, and typical examples thereof include crystalline carbon, amorphous carbon, or both.

한편, 본 전극(100)이 전지의 양극으로 이용되는 경우, 양극 활물질로는 리튬의 가역반응이 일으킬 수 있는 화합물이면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 일 예로, Ni3Si2, LiMn2O4, LiCoO2, LiNiO2, LiFeO2, V2O5, LiFePO4, 금속황화물, 유황 등이 있으며, 이 중 적어도 하나가 선택되어 사용될 수 있다. Meanwhile, when the present electrode 100 is used as a positive electrode of a battery, the positive electrode active material may be used without limitation as long as it is a compound capable of causing a reversible reaction of lithium. For example, at least one of Ni 3 Si 2 , LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiFeO 2 , V 2 O 5 , LiFePO 4 , metal sulfides and sulfur may be selected and used.

한편, 활물질(120)은 전극층 총 중량에 대하여 용량 저하나 상대적인 바인더 양의 감소로 집전체와의 결합력이 저하될 우려되지 않을 정도로 포함될 수 있다.On the other hand, the active material 120 may be included to such an extent that the capacity of the active material 120 is reduced with respect to the total weight of the electrode layer, but the binding force with the current collector is not reduced due to a decrease in the relative amount of the binder.

도전재(130)는 전극에 도전성(전기화학 반응이 일어나는데 필요한 전자의 이동을 손쉽게 할 수 있도록 함)을 부여하고, 활물질 입자 사이에서 윤활제 역할을 하여 극판 팽창 및 수명 특성을 개선하는 역할을 한다. The conductive material 130 imparts conductivity (facilitates movement of electrons necessary for an electrochemical reaction) to the electrode, plays a role of a lubricant between the active material particles, and improves the expansion of the electrode plate and the lifetime characteristics.

예를 들어, 도전재(130)로는 도전성 고분자가 이용될 수 있다. 전기전도성을 가지는 고분자로, 폴리설퍼니트리트(Poly(sulfurnitrile)), 폴리피롤(Polypyrrole), 폴리페닐렌(Poly(p-phenylene)), 폴리페닐렌설파이드(Poly(phenylenesulfide)), 폴리아닐린(Polyaniline), 폴리페닐렌비닐렌(Poly(p-phenylenevinylene) 등으로 구현될 수 있다.For example, as the conductive material 130, a conductive polymer may be used. Poly (sulfuronitrile), polypyrrole, poly (p-phenylene), poly (phenylenesulfide), and polyaniline are examples of polymers having electrical conductivity. , Poly (p-phenylenevinylene), and the like.

바인더(140)는 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 활물질을 집전체에 잘 부착시키는 역할을 한다.The binder 140 functions to attach the active material particles to each other well and to adhere the active material to the current collector well.

바인더(140)로는 예를 들어 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 디아세틸셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐디플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 바인더(140)는 접착력 및 용량에 문제가 없을 정도로 전극층 총 중량에 대하여 적당한 용량으로 혼합될 수 있다. Examples of the binder 140 include a polymer including polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, carboxylated polyvinyl chloride, polyvinyl difluoride, ethylene oxide, Polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, acrylated styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon and the like can be used. But is not limited thereto. Such a binder 140 may be mixed at a proper capacity with respect to the total weight of the electrode layer to such an extent that adhesion and capacity are not adversely affected.

한편, 활물질(120)(입자 또는 분말), 도전재(130)(입자 또는 분말) 및 바인더(140)는 슬러리 형태로 혼합되어 전극층(150)을 구성할 수 있다. 경우에 따라서는 바인더를 제외한 활물질(120) 및 도전재(130)만으로 전극층(150)이 구성될 수 있다. 또는 전극층(150)을 구성하는 입자들을 분쇄(grinding)하고 체질(seiving)하여 입도를 조절할 수 있고, 또 다른 실시 예에 따르면 전극층(150)은 기공을 포함할 수 있다.The active material 120 (particles or powder), the conductive material 130 (particles or powder), and the binder 140 may be mixed in the form of a slurry to form the electrode layer 150. In some cases, the electrode layer 150 may be composed of only the active material 120 and the conductive material 130 except for the binder. Alternatively, the particles constituting the electrode layer 150 may be grinded and seated to adjust the particle size. According to another embodiment, the electrode layer 150 may include pores.

전극층(150) 내 기공은 통상의 기공형성방법에 따라 형성될 수 있다. 기공형성제를 사용하여 기공을 형성하는 경우 이때 사용되는 기공형성제의 크기, 함량 및 그 처리방법에 따라 전극 전극층(150)에 형성되는 기공의 크기, 분포 및 기공도를 조절할 수 있다. 여기서, 기공형성제로는 통상 기공 형성을 위하여 사용된 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용가능하다. 구체적으로는 열처리에 의해 휘발 제거되어 전극층(150)내 기공을 형성할 수 있는 (NH4)2CO3, NH4HCO3, (NH4)2C2O4 및 이들의 혼합물, 비수성 유기 용매에 용해되어 용출가능한 폴리(알킬렌카보네이트), 폴리(알킬렌옥사이드), 폴리(디알킬실록산), 아크릴레이트계 고분자 등의 고분자 물질, 또는 산에 용해되어 용출가능한 Li2CO3, K2CO3, Na(CO3)2 등의 알칼리 금속 함유 탄산염 등을 사용할 수 있다. The pores in the electrode layer 150 may be formed according to a conventional pore forming method. In the case of forming pores using a pore-forming agent, the size, distribution, and porosity of pores formed in the electrode electrode layer 150 can be controlled according to the size, content, and treatment method of the pore-forming agent. Here, the pore-forming agent is not particularly limited and can be used as long as it is usually used for pore formation. Specifically, (NH 4 ) 2 CO 3 , NH 4 HCO 3 , (NH 4 ) 2 C 2 O 4 and mixtures thereof, which are volatilized by heat treatment to form pores in the electrode layer 150, (Alkylene carbonate), poly (alkylene oxide), poly (dialkylsiloxane), and acrylate polymers, which can be dissolved and eluted, or Li 2 CO 3 , K 2 CO 3 , And an alkali metal-containing carbonate such as Na (CO 3 ) 2 .

여기서, 전극층(150)의 기공도는 부피 팽창 억제 및 에너지 밀도에 부정적인 영향을 미치지 않을 정도가 될 수 있다. Here, the porosity of the electrode layer 150 may be such that it does not negatively affect volume expansion and energy density.

또는 경우에 따라서는, 전극층(150) 상에는 고강도 바인더층(미도시)이 위치할 수 있다. 여기서, 고강도 바인더층은 고강도 바인더 및 필러를 포함할 수 있다.In some cases, a high-strength binder layer (not shown) may be located on the electrode layer 150. Here, the high-strength binder layer may include a high-strength binder and a filler.

고강도 바인더로는 저융점을 가져 저온에서도 용이하게 고결정화되어 기계적 강도를 높일 수 있는 고강도 바인더가 사용될 수 있다. As the high-strength binder, a high-strength binder that has a low melting point and can easily be highly crystallized at low temperatures to increase the mechanical strength can be used.

고강도 바인더로는 아크릴레이트계 고분자, 비닐계 고분자, 플루오르계 고분자, 이미드계 고분자, 셀룰로오스계 고분자, 아미드 이미드계 고분자, 설폰계 고분자, 알킬렌옥사이드계 고분자, 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 구체적으로는 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐리덴 플로우라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체, 폴리비닐알코올, 폴리이미드, 카르복시메틸셀룰로오스, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.Examples of the high-strength binder include an acrylate polymer, a vinyl polymer, a fluorine polymer, an imide polymer, a cellulose polymer, an amide imide polymer, a sulfone polymer, an alkylene oxide polymer, Can be used. Specifically, a polymer selected from the group consisting of polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polyvinyl alcohol, polyimide, carboxymethylcellulose, and mixtures thereof can be used have.

또한 고강도 바인더층은 고강도 바인더와 함께 아크릴계 바인더를 더 포함할 수 있다. 바인더는 전해질이 고강도 바인더층 내로 침입시 전해질과의 친화성을 향상시켜 리튬 이온 전도성을 증가시키는 효과를 가질 수 있다.The high-strength binder layer may further include an acrylic binder together with a high-strength binder. The binder may have an effect of improving the affinity with the electrolyte and increasing the lithium ion conductivity when the electrolyte penetrates into the high-strength binder layer.

고강도 바인더층은 고강도 바인더 및 필러 이외에 고율에서의 전지 특성 향상을 위한 리튬염을 첨가제로서 더 포함할 수 있다. 리튬염은 전해질막의 이온 전도도, 점도 및 유동성을 고려하여 적절한 양이 혼합될 수 있다.The high-strength binder layer may further include a lithium salt as an additive for improving battery characteristics at a high rate in addition to high-strength binders and fillers. The lithium salt can be mixed in an appropriate amount in consideration of the ionic conductivity, viscosity and fluidity of the electrolyte membrane.

또한, 고강도 바인더층은 전극의 이온 전도도 및 전기 전도도를 고려하여 적절한 두께로 형성될 수 있다. 이러한 고강도 바인더층이 형성되는 경우, 전극층에서의 부피 팽창 및 극판에서의 전해액과의 계면 반응이 억제되어 우수한 수명 특성을 나타낼 수 있다.Further, the high-strength binder layer may be formed to have an appropriate thickness in consideration of the ion conductivity and the electric conductivity of the electrode. When such a high-strength binder layer is formed, volume expansion in the electrode layer and interfacial reaction with the electrolyte solution in the electrode plate are suppressed, and excellent lifetime characteristics can be exhibited.

이상에선 도 1을 통해 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극(100)에 대해 설명하였고, 이하 도 2 내지 도 4에선 본 전극(100)의 일부 구성인 활물질의 구조와 관련한 다양한 실시 예에 대해 설명한다.2 through 4, various embodiments relating to the structure of the active material that is a part of the electrode 100 will be described with reference to FIG. 1. FIG. do.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 활물질을 나타낸 도면이다.2 is a view illustrating an active material according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면 활물질(120)의 형태는 얇은 판상의 입자 형태이다. 도 2에선 활물질(120)의 형태가 직육면체 형태인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 활물질(120)은 얇은 원기둥 형태, 얇은 삼각기둥 형태 등 다양한 형태일 수 있다. 이온의 가역적 탈리에 의한 부피 변화를 최소화하기 위해 적합한 얇은 층(layer)형태라면 어떠한 형태라도 본 활물질(120)의 형태가 될 수 있음이다.2, the shape of the active material 120 is a thin plate-like particle shape. 2, the active material 120 has a rectangular parallelepiped shape. However, the active material 120 may have various shapes such as a thin cylindrical shape and a thin triangular shape. Any form of thin layer suitable for minimizing the volume change due to the reversible desorption of ions can be in the form of the present active material 120.

이와 같은 활물질(120)은 예를 들어 Si, Al, Ge, Sn 또는 이들의 합금으로 구성될 수 있다. 활물질이 실리콘으로 구성되는 경우, 실리콘은 리튬과 합금반응을 하고 그 이론용량이 약 4200mAh/g에 이를 수 있다. 일반적으로 종래기술에 의한 실리콘 활물질은 충 방전 과정에서 300%가 넘는 부피 변화를 겪으면서 전기적인 접촉을 잃게 되고 그에 따라 전극 저항이 급격하게 증가한다는 문제가 있었으나, 입자형태로 분산배치되는 얇은 판상 형태인 본 활물질(120)에 의하면, 이와 같은 부피 변화를 최소화할 수 있게 된다.Such an active material 120 may be composed of, for example, Si, Al, Ge, Sn, or an alloy thereof. When the active material consists of silicon, the silicon reacts with lithium and its theoretical capacity can reach about 4200 mAh / g. Generally, the conventional silicon active material undergoes a volume change of more than 300% during charging and discharging, thereby losing electrical contact, thereby causing a rapid increase in electrode resistance. However, in the case of a thin plate- The present active material 120 can minimize the volume change.

본 발명의 일 실시 예에 따른 활물질(120)이 도 2에 도시된 것과 같이 직육면체 형상인 경우, 그 너비는 예를 들어 수십 나노미터에서 수백 마이크로미터이고, 그 높이는 수 나노미터에서 수 마이크로 미터일 수 있다. When the active material 120 according to an embodiment of the present invention has a rectangular parallelepiped shape as shown in Fig. 2, the width thereof is, for example, several tens of nanometers to several hundreds of micrometers, and the height thereof may be several nanometers to several micrometers .

도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 활물질의 구조를 나타낸 도면이다.3 is a view showing a structure of an active material according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참고하면, 활물질(121)의 일 면에는 판상 구조의 금속 입자(122)가 적층될 수 있다. 활물질(121)과 판상 구조의 금속 입자(122)를 적층시킨 구조이므로, 단일의 활물질(121)을 사용한 경우보다 더 좋은 도전성을 얻을 수 있다.Referring to FIG. 3, metal particles 122 having a plate-like structure may be laminated on one surface of the active material 121. Since the active material 121 and the plate-shaped metal particles 122 are stacked, better conductivity can be obtained than when a single active material 121 is used.

이 경우 판상 구조의 금속 입자(122)는 단일 금속 혹은 합금일 수 있으며, 예를 들어 전기 전도성이 우수한 구리(Cu) 또는 V, Cr, Mn, Co, Hf, Zr, Pd, Pt, Nb, Fe, Al, Au, Ag, Zn, 및 이들의 조합일 수 있다.In this case, the plate-shaped metal particles 122 may be a single metal or an alloy. For example, copper (Cu) or V, Cr, Mn, Co, Hf, Zr, Pd, Pt, , Al, Au, Ag, Zn, and combinations thereof.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 활물질 구조를 나타낸 도면이다.4 is a view showing an active material structure according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 복수 개의 활물질(121, 123..)과 복수 개의 판상 구조의 금속 입자(122, 124..)가 교번적으로 적층된다. 따라서 복수 개의 활물질층을 이용할 수 있다는 효과가 있으며, 복수 개의 금속층에 따른 개선된 전도 특성을 얻을 수 있다.Referring to FIG. 4, a plurality of active materials 121 and 123 .. and a plurality of plate-shaped metal particles 122 and 124 .. are alternately stacked. Therefore, there is an effect that a plurality of active material layers can be used, and an improved conduction characteristic according to a plurality of metal layers can be obtained.

이러한 적층구조의 형성방법은 활물질층의 물성에 악영향을 주지 않는 방법으로 예를 들어 화학기상 증착법, 물리기상 증착법, 스프레이 코팅, 침지법 등을 이용할 수 있으며, 이러한 공정은 당업자 수준에서 잘 이해될 수 있는 내용이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 적층된 구조를 형성한 후, 층 간의 결합력 향상을 위해 열처리가 수행될 수 있으며, 열처리는 예를 들어 300℃ 내지 800℃에서 수행될 수 있다. The method of forming such a laminated structure can be, for example, a chemical vapor deposition method, a physical vapor deposition method, a spray coating method, a dipping method, or the like in a manner not adversely affecting the physical properties of the active material layer, The details are omitted here. After the laminated structure is formed, a heat treatment may be performed to improve the bonding strength between the layers, and the heat treatment may be performed at, for example, 300 ° C to 800 ° C.

이상에선 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전극(100)에 대하여 설명하였고, 이하에선, 본 전극(100)의 구성요소인 판상 입자 형태의 활물질을 제조하는 다양한 방법에 대해 도 5 내지 도 10을 통해 설명한다.Hereinafter, the electrode 100 according to various embodiments of the present invention will be described. Hereinafter, various methods of manufacturing the plate-shaped particle type active material that is a component of the electrode 100 will be described with reference to FIGS. 5 to 10 Explain.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 활물질을 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an active material according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참고하면, 먼저 기판을 마련하고, 기판을 폴리머로 코팅한다(S510).구체적으로, 도 6에서와 같이 기판(510)의 일면에 폴리머(520)가 얇게 코팅된다. 5, a substrate is first provided and the substrate is coated with a polymer (S510). Specifically, a polymer 520 is thinly coated on one surface of the substrate 510 as shown in FIG.

그 다음 공정으로 코팅된 폴리머 상부에 전극의 활물질로 이용될 박막을 형성한다(S520). 구체적으로, 도 6에서와 같이 폴리머(520) 상부에 전극의 활물질로 이용될 박막(530)이 얇게 형성된다. Next, a thin film to be used as an electrode active material is formed on the polymer coated by the process (S520). Specifically, as shown in FIG. 6, a thin film 530 to be used as an electrode active material is formed thinly on the polymer 520.

코팅은 스핀코팅 방식 또는 침지법 등을 이용할 수 있고, 박막을 형성하는 공정은 화학기상 증착법, 물리기상 증착법 등 다양한 방식에 의할 수 있다. 이러한 공정은 당업자 수준에서 자명한 사항이므로 자세한 설명은 생략한다. 전극의 활물질로 이용될 박막(530)을 구성하는 물질은, 리튬의 가역반응을 일으킬 수 있는 물질, 리튬 금속과 가역적으로 화합물을 형성할 수 있는 물질, C, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Ti, Ag, Zn, Cd, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, Ni, Bi 또는 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되거나, 이들의 산화물 또는 질화물일 수 있다.　또한 상기 물질들과 리튬 합금을 포함하는 음극 활물질로 제조된 것을 사용할 수 있고, 리튬의 탈리(분해)반응이 리튬전극을 기준으로 2.5V(Li/Li+) 이하인 물질을 사용할 수도 있다.The coating can be performed by a spin coating method or a dipping method, and the thin film forming process can be performed by various methods such as a chemical vapor deposition method and a physical vapor deposition method. These processes are self-explanatory at the level of those skilled in the art, so a detailed description is omitted. The material constituting the thin film 530 to be used as an electrode active material may be a material capable of causing a reversible reaction of lithium, a material capable of reversibly forming a compound with lithium metal, a material capable of reversibly forming a compound such as C, Na, K, Rb, Cs, Fr Or a mixture of these metals is selected from the group consisting of Ba, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Ti, Ag, Zn, Cd, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, , Oxides or nitrides thereof. Further, a material made of a negative electrode active material containing the above materials and a lithium alloy may be used, and a material having a lithium removal (decomposition) reaction of 2.5 V (Li / Li + ) or less based on the lithium electrode may be used.

리튬의 가역 반응을 일으킬 수 있는 물질로는 탄소 물질로서, 리튬 이차 전지에서 일반적으로 사용되는 탄소 음극 활물질은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들을 함께 사용할 수 있다.  As a material capable of generating a reversible reaction of lithium, any of carbonaceous materials commonly used in lithium secondary batteries as a carbonaceous material can be used, and typical examples thereof include crystalline carbon, amorphous carbon, or both.

한편, 본 전극(100)이 전지의 양극으로 이용되는 경우, 양극 활물질로는 리튬의 가역반응이 일으킬 수 있는 화합물이면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 일 예로, Ni3Si2, LiMn2O4, LiCoO2, LiNiO2, LiFeO2, V2O5, LiFePO4, 금속황화물, 유황 등이 있으며, 이 중 적어도 하나가 선택되어 사용될 수 있다. Meanwhile, when the present electrode 100 is used as a positive electrode of a battery, the positive electrode active material may be used without limitation as long as it is a compound capable of causing a reversible reaction of lithium. For example, at least one of Ni 3 Si 2 , LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiFeO 2 , V 2 O 5 , LiFePO 4 , metal sulfides and sulfur may be selected and used.

그 다음 공정으로 폴리머를 제거(S530)하여 기판(510)으로부터 박막(530)을 분리시킨다. 폴리머(520)를 제거하는 공정은, 폴리머(520)의 종류에 따라 폴리머(520)를 용해시킬 수 있는 적절한 용액을 선택하여 수행될 수 있다. 이 경우 용해액은 박막(530)의 물성에는 영향을 주지 않는 용액이어야 할 것이다.Next, the polymer is removed (S530) to separate the thin film 530 from the substrate 510. The process of removing the polymer 520 may be performed by selecting an appropriate solution capable of dissolving the polymer 520 according to the kind of the polymer 520. [ In this case, the solution should be a solution that does not affect the physical properties of the thin film 530.

폴리머(520)가 제거되면 박막(530)은 기판(510)으로부터 분리되고, 분리된 박막(510)을 전극의 활물질로 이용할 수 있다.When the polymer 520 is removed, the thin film 530 is separated from the substrate 510, and the separated thin film 510 can be used as an electrode active material.

또 다른 실시 예에 따르면, 폴리머를 제거한 후 분리된 박막(510)을 작은 입자로 분쇄하는 단계가 더 수행될 수 있다. 이와 같이 박막을 판상의 입자형태로 더 작게 분쇄하여 전극의 활물질로 이용하면, 이온의 출입에 의한 활물질의 부피 변화에 따른 영향을 더 최소화시킬 수 있게 된다. 이 경우 분쇄는 볼밀을 이용하여 박막을 파쇄시키는 것으로 수행될 수 있거나, 또는 초음파 분쇄, 패터닝 에 의한 에칭 공정 등에 의해 다양하게 수행될 수 있다. 이와 같은 공정은 일반적인 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.According to another embodiment, a step of removing the polymer and then pulverizing the separated thin film 510 into small particles may be further performed. When the thin film is crushed to a smaller particle size in the form of plate-like particles and used as an active material of the electrode, the effect of volume change of the active material due to ion entry and exit can be further minimized. In this case, the pulverization may be performed by crushing the thin film using a ball mill, or may be carried out variously by ultrasonic pulverization, an etching process by patterning, and the like. Since such a process is a general technique, a detailed description is omitted.

박막층(530)의 분쇄를 용이하게 하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따르면 기판을 복수 개의 요철을 포함한 형상의 것으로 선택할 수 있다. 도 7을 참고하면, 복수 개의 요철을 포함한 형상의 기판(610) 그리고 그 위에 기판의 형상에 따라 코팅 및 증착된 폴리머(620) 및 박막층(630)이 형성될 수 있다. 이 경우 요철 영역에 형성된 박막층(630)에는 저밀도 영역, 즉 더 얇은 두께를 가진 영역이 형성될 수 있고, 그 저밀도 영역에서 분쇄가 더 용이하게 일어날 수 있게 된다.In order to facilitate the pulverization of the thin film layer 530, the substrate may be of a shape including a plurality of irregularities according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, a substrate 610 having a shape including a plurality of irregularities, and a polymer 620 and a thin film layer 630 coated and deposited according to the shape of the substrate may be formed thereon. In this case, a low-density region, that is, a region having a thinner thickness can be formed in the thin film layer 630 formed in the uneven region, and the grinding can be more easily performed in the low-density region.

폴리머(620)를 제거하게 되면 도 8에 도시된 바와 같이 요철형상을 띈 박막층(630)이 기판으로부터 분리되고, 저밀도 영역에서 분쇄공정 시 갈라짐이 쉽게 발생할 수 있게 된다.When the polymer 620 is removed, the thin film layer 630 having a concavo-convex shape is separated from the substrate as shown in FIG. 8, and cracking can be easily caused in the low density region.

따라서 상술하였듯이 요철을 가진 기판(610)을 이용하는 공정에 의하면, 분쇄 공정이 용이할 뿐만 아니라 일정한 크기의 판상의 입자 형태의 활물질을 얻을 수 있다. 또한 복수의 요철 간의 간격은 조절 가능하므로, 그에 따라 활물질의 크기도 조절할 수 있게 된다.As described above, according to the process using the substrate 610 having the concavities and convexities, the crushing process is easy, and a plate-like particle type active material having a uniform size can be obtained. Also, since the interval between the plurality of irregularities can be adjusted, the size of the active material can be adjusted accordingly.

박막층을 기판으로부터 분리하는 방식은 상술한 폴리머를 이용하는 경우를 포함하여 다양한 방식이 있을 수 있다. 이하에선 그러한 다양한 실시 예에 대해 설명한다.There are various ways of separating the thin film layer from the substrate, including the case of using the polymer described above. The various embodiments are described below.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 활물질의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an active material according to another embodiment of the present invention.

도 9를 참고하면, 먼저 기판 상부에 전극의 활물질로 이용될 박막을 형성한다(S910). 구체적으로 도 10을 참고하면, 전극의 활물질로 이용될 박막(720)이 기판(710) 상부에 직접적으로 얇게 형성된다.Referring to FIG. 9, a thin film to be used as an electrode active material is formed on a substrate (S910). Specifically, referring to FIG. 10, a thin film 720 to be used as an electrode active material is formed directly on the upper surface of the substrate 710.

여기서 기판은 형상기억합금(shape memory alloy) 계열의 금속이 이용될 수 있으며, 대표적으로 Ti-Ni 2원 합금(예를 들어 니티놀(nitinol))이 이용될 수 있다. 또는, Ti-Ni 2원 합금에 제3원소(예를 들어, V, Cr, Mn, Co, Hf, Zr, Pd, Pt, Nb, Cu, Fe 등)를 첨가하는 3원 합금 이상의 형태의 형상기억합금을 이용할 수도 있다. 경우에 따라서는, 니켈계(Ni), 구리계(Cu), 철계(Fe) 등으로 크게 나뉘며 세부적으로는 아연(Zn), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag) 등의 금속을 조합한 Cu-Zn-Ni, Cu-Al-Ni, Ag-Ni, Au-Cd 등 수십 종류의 형상 기억 합금이 이용될 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 사용온도에 따라 처음부터 마르텐사이트(Martensite) 또는 2개의 상(오스테나이트, 마르텐사이트)이 공존하는 형태를 첨가물(또는 도전재)로 사용하는 것도 가능하다. 형상기억합금은 용해법(아토마이징법, Arc melting법), 폭발법(건식, 습식), 소결법, 가압통전소결법 등으로 제조할 수 있으며, 이에 대한 내용은 당업자에게 자명하므로 자세한 설명은 생략하도록 한다. Here, the substrate may be a shape memory alloy type metal, and typically a Ti-Ni binary alloy (e.g., nitinol) may be used. Alternatively, a shape of a ternary alloy or more in which a third element (for example, V, Cr, Mn, Co, Hf, Zr, Pd, Pt, Nb, Cu or Fe) is added to the Ti- A memory alloy may also be used. (Ni), a copper (Cu), an iron (Fe), and the like, and more specifically, a metal such as zinc (Zn), aluminum (Al), gold (Au) Several kinds of shape memory alloys such as Cu-Zn-Ni, Cu-Al-Ni, Ag-Ni and Au-Cd can be used. Depending on the use temperature, it is also possible to use martensite or two phases (austenite, martensite) as an additive (or a conductive material) depending on the use temperature. The shape memory alloy can be manufactured by a dissolution method (atomization method, arc melting method), an explosion method (dry method, wet method), a sintering method, a pressurized electric current sintering method and the like.

이와 같이 기판 상부에 박막을 형성한 후 그 다음 공정으로, 기판과 박막을 열처리하여 분리한다(S920). 기판과 박막의 분리는 형상기억합금의 성질을 이용할 수 있다. 구체적으로, 형상기억합금이란, 외부의 에너지(열, 자기, 응력)에 의해 물질의 상(phase)의 변화가 발생되는 물질로, 특히, 형상 기억 합금은 오스테나이트(Austenite)와 마르텐사이트(Martensite)의 상변이(phase transformation)에 따라 딱딱한 물성에서 부드러운 물성을 나타낼 수 있다. 또한, 외부 응력이 주어지면, 응력 유기 마르텐사이트가 형성되고, 응력이 제거되면 다시 오스테나이트로 돌아간다. 즉, 이러한 형상기억합금을 기판으로 이용할 경우, 박막은 열처리에 의한 형상기억합금 기판의 수축, 팽창을 이용하여 기판으로부터 용이하게 분리할 수 있다.After the thin film is formed on the substrate, the substrate and the thin film are separated by heat treatment (S920). The separation of the substrate and the thin film can utilize the properties of the shape memory alloy. Specifically, the shape memory alloy is a material in which the phase of a material is changed by external energy (heat, magnetism, stress). Particularly, the shape memory alloy is made of a mixture of austenite and martensite ) Can exhibit soft physical properties in a rigid physical property according to the phase transformation of the polymer. Also, given external stress, stress-induced martensite is formed, and once the stress is removed, it returns to the austenite. That is, when such a shape memory alloy is used as a substrate, the thin film can be easily separated from the substrate by utilizing shrinkage and expansion of the shape memory alloy substrate by heat treatment.

박막을 기판으로부터 분리시킨 후, 박막을 판상의 입자 형태로 분쇄(S930)함으로써 활물질을 제조할 수 있다. 이 경우 분쇄는 볼밀을 이용하여 박막을 파쇄시키는 것으로 수행될 수 있거나, 또는 초음파 분쇄, 패터닝 에 의한 에칭 공정 등에 의해 다양하게 수행될 수 있다. After separating the thin film from the substrate, the thin film may be pulverized (S930) into a plate-like particle form to prepare an active material. In this case, the pulverization may be performed by crushing the thin film using a ball mill, or may be carried out variously by ultrasonic pulverization, an etching process by patterning, and the like.

이상의 다양한 실시 예에 따른, 활물질로 이용될 박막은 Si, Al, Ge, Sn 또는 이들의 합금일 수 있다.According to the above various embodiments, the thin film to be used as the active material may be Si, Al, Ge, Sn, or an alloy thereof.

또 다른 실시 예에 따른 전극 활물질의 제조방법에 의하면, 활물질로 이용될 박막의 일면에 박막과 상이한 금속 박막을 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우 복수 개의 박막과 복수 개의 금속 박막이 교번적으로 적층될 수 있다.According to another embodiment of the method of manufacturing an electrode active material, the method may further include the step of laminating a metal thin film different from the thin film on one surface of the thin film to be used as an active material. In this case, a plurality of thin films and a plurality of thin metal films may be alternately stacked.

이와 같이 적층된 구조의 경우에는 실리콘 박막과 금속 박막 간의 결합력 향상을 위한 열처리 공정이 더 수반될 수 있다. 형상기억합금을 기판으로 이용하는 실시 예에 따르면, 예를 들어 폴리머를 이용하지 않고도 박막을 용이하게 기판으로부터 분리할 수 있다. 또한 폴리머를 이용하는 경우엔 적층 구조 형성을 위한 열처리는 폴리머 분리 이후에만 수행될 수 있으나, 형상기억합금을 기판으로 이용하는 실시예에 따르면 폴리머를 이용하지 않으므로, 열처리 공정이 박막을 기판에 형성시키는 과정에서 함께 수행될 수 있게 되므로, 공정이 간소화될 수 있다.In the case of such a stacked structure, a heat treatment process for improving the bonding strength between the silicon thin film and the metal thin film may be further involved. According to the embodiment using the shape memory alloy as a substrate, the thin film can be easily separated from the substrate without using, for example, a polymer. In the case of using the polymer, the heat treatment for forming the laminated structure can be performed only after the polymer separation, but according to the embodiment using the shape memory alloy as the substrate, since the polymer is not used, in the process of forming the thin film on the substrate So that the process can be simplified.

상술한 다양한 실시 예에 따라 제조된 활물질을 도전재와 혼합하여 본 전극을 구성하는 전극층 조성물을 마련할 수 있다. 또한 바인더를 추가로 혼합하여 전극층 조성물을 마련할 수도 있다. 도전재 및 활물질의 구체적인 예에 대해선 상술하였으므로 반복설명하지 않겠다.The electrode layer composition constituting the present electrode can be prepared by mixing the active material prepared according to the various embodiments described above with the conductive material. It is also possible to prepare an electrode layer composition by further mixing a binder. Specific examples of the conductive material and the active material have been described above and will not be repeated.

이와 같이 마련된 전극층 조성물을 집전체 상에 도포한 후 고정하여 본 전극을 제조할 수 있다. 구체적으로 도포 공정은 전극층 구성 조성물의 점성에 따라 스크린 프린팅법, 스프레이 코팅법, 닥터 블레이드를 이용한 코팅법, 그라비어 코팅법, 딥코팅법, 실크 스크린법, 페인팅법, 슬롯다이(slot die)법, 에어로졸 증착법 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 방법으로 실시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The electrode layer composition thus prepared can be coated on a current collector and then fixed to manufacture the electrode. Specifically, the coating step may be performed by a screen printing method, a spray coating method, a coating method using a doctor blade, a gravure coating method, a dip coating method, a silk screen method, a painting method, a slot die method, Aerosol deposition, and combinations thereof. However, the present invention is not limited thereto.

또한, 고정 공정은 신터링 방식 또는 핫 프레싱 방식을 수행하여 혼합된 물질을 집전체 상에 고정할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서 신터링 방식이란 가압 성형한 것을 가열하면서 서로 단단히 밀착하여 고결하는 방식이며, 핫 프레싱 방식은 가열하면서 가압하는 방식이다. In addition, the fixing step may be performed by a sintering method or a hot pressing method to fix the mixed material on the current collector, but the present invention is not limited thereto. Here, the sintering method is a method in which a press-formed material is tightly adhered to each other while heating, while the hot-pressing method is a method of pressurizing while heating.

한편, 활물질과 도전재의 열처리공정으로도 활용할 수 있으며, 적층 공정 및 고정 공정은 하나의 공정으로 구현될 수 있다. On the other hand, it can be utilized as a heat treatment process of the active material and the conductive material, and the lamination process and the fixing process can be realized as one process.

또한, 건조 공정이 수행될 수도 있다. 여기서 건조 공정은 자연 건조, 열풍 건조 등 통상의 방법으로 실시할 수 있다.Also, a drying process may be performed. Here, the drying process can be carried out by conventional methods such as natural drying and hot air drying.

또는, 경우에 따라서는 전극층 내 기공을 형성할 수 있다. 기공 형성 공정은 집전체 상에 전극층이 도포된 전극을 열처리함으써 이루어질 수 있다. 즉, 전극을 열처리함으로써, 융점이 낮은 바인더는 기화되어 적절한 기공을 형성할 수 있게 된다. 또는 기공형성제를 이용하여 기공을 형성할 수 있다. 여기서, 기공형성제로는, 전극층 내 열처리에 의해 휘발되는 기공 형성제, 비수성 유기 용매 또는 산에 의해 용출되는 기공 형성제 등이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이 경우, 기공형성제의 종류에 따라 적절한 제거공정으로 실시할 수 있다. In some cases, pores in the electrode layer can be formed. The pore forming process may be performed by heat treating an electrode coated with an electrode layer on a current collector. That is, by heat-treating the electrode, the binder having a low melting point is vaporized to form an appropriate pore. Or a pore-forming agent may be used to form pores. Examples of the pore-forming agent include, but are not limited to, a pore-forming agent volatilized by heat treatment in the electrode layer, a non-aqueous organic solvent, or a pore-forming agent eluted by an acid. In this case, the pore-forming agent can be appropriately removed according to the kind of the pore-forming agent.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전지의 구조를 나타내는 도면이다. 11 is a view showing a structure of a battery according to an embodiment of the present invention.

도 11에 따르면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전지(800)는 음극(802), 양극(804), 및 음극(802)과 양극(804) 사이에 존재하는 세퍼레이터(803)에 함침된 전해액을 포함하는 전지 용기(805)와, 전지 용기(805)를 봉입하는 봉입 부재(806)를 포함한다. 이 경우, 전지(800)는 예를 들어, 리튬 이차 전지가 될 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않으며, 전지(800)는 1족, 2족 등의 알칼리계 금속을 이용하는 전지가 될 수 있다. 예를 들어, H(수소), Li(리튬), Na(나트륨), K(칼륨), Rb(루비듐), Cs(세슘), Fr(프랑슘) 등의 1족 원소, Be(베릴륨), Mg(마그네슘), Ca(칼슘), Sr(스트론튬), Ba(바륨), Ra(라듐) 등의 2족 원소, Ni(니켈), Pb(납) 등을 이용하는 전지가 될 수 있다. 다만, 설명의 편의를 위하여 리튬 전지의 경우를 예를 들어 설명하도록 한다. 11, a battery 800 according to an embodiment of the present invention includes a cathode 802, an anode 804, and an electrolyte solution 803 impregnated into the separator 803 existing between the cathode 802 and the anode 804. [ And a sealing member 806 for sealing the battery container 805. The sealing member 806 is a sealing member for sealing the battery container 805. [ In this case, the battery 800 may be, for example, a lithium secondary battery. However, the present invention is not limited thereto, and the battery 800 may be a battery using an alkaline metal such as a group 1, group 2, or the like. For example, a Group 1 element such as H (hydrogen), Li (lithium), Na (sodium), K (potassium), Rb (rubidium), Cs (cesium) (Nickel), Pb (lead), or the like, which are group II elements such as magnesium (magnesium), Ca (calcium), Sr (strontium), Ba (barium), and Ra (radium) However, for convenience of explanation, the case of a lithium battery will be described as an example.

여기서, 음극(802)과 양극(804)에는 상술한 다양한 실시 예에 따른 판상의 입자 형태의 활물질이 포함되어 있을 수 있고, 이러한 활물질의 구조를 통해 충-방전 동안의 전극 손상이 최소화될 수 있다.Here, the cathode 802 and the anode 804 may include a plate-like particle type active material according to various embodiments described above, and electrode damage during charge-discharge can be minimized through the structure of the active material .

한편, 도 11에 따른 전지(800)는 세퍼레이터(803)를 포함하는 구성이나, 음극 전극이 고강도 바인더층을 포함하는 경우에는 세퍼레이터(803)를 포함하지 않을 수도 있다.On the other hand, the battery 800 according to Fig. 11 includes the separator 803, but may not include the separator 803 when the negative electrode includes a high-strength binder layer.

전지(800)는 사용하는 세퍼레이터와 전해질의 종류에 따라 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 및 리튬 폴리머 전지로 분류될 수 있고, 형태에 따라 원통형, 각형, 코인형, 파우치형 등으로 분류될 수 있으며, 사이즈에 따라 벌크 타입과 박막 타입으로 나눌 수 있다. The battery 800 can be classified into a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, and a lithium polymer battery according to the type of the separator and electrolyte used. The battery 800 can be classified into a cylindrical shape, a square shape, a coin shape, Depending on the size, it can be divided into bulk type and thin type.

음극(802) 및 양극(804)에 대해서는 상술하였으므로 자세한 설명을 생략하도록 한다. Since the cathode 802 and the anode 804 have been described above, a detailed description thereof will be omitted.

전해질로는 얇은 필름 형태나 벌크 형태의 물질이 사용되는데, 실제 사용되는 장치에는 고체 무기 전해질이나 유기 고분자 전해질이 많이 사용되는 반면, 실험용으로는 액체 전해질이 많이 사용된다. Thin film type or bulk type material is used for the electrolyte. Solid inorganic electrolytes or organic polymer electrolytes are often used in practical devices, but liquid electrolytes are often used for experimental purposes.

전해질은 리튬염 및 비수성 유기 용매를 포함할 수 있다. 여기서 리튬염은 유기 용매에 용해되어, 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 이차 전지의 작동을 가능하게 하고, 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 촉진하는 역할을 하는 물질이다.The electrolyte may comprise a lithium salt and a non-aqueous organic solvent. The lithium salt is dissolved in an organic solvent to act as a supply source of lithium ions in the battery to enable the operation of a basic lithium secondary battery and to promote the movement of lithium ions between the anode and the cathode.

리튬염으로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2,LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CpF2p+1SO2)(CqF2q+1SO2)(여기서, p 및 q는 자연수임), LiSO3CF3, LiCl, LiI, 리튬 비스옥살레이트 보레이트(lithium bisoxalate borate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것인 아니다. The lithium salt may be LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, LiCF4SO3, LiN (CF3SO2) 2, LiN (C2F5SO2) 2, LiAlO2, LiAlCl4, LiN (CpF2p + 1SO2) and q is a natural number), LiSO3CF3, LiCl, LiI, lithium bisoxalate borate, and mixtures thereof, but is not limited thereto.

비수성 유기용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다. 비수성 유기용매로는 카보네이트계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계, 알코올계, 또는 비양성자성 용매를 사용할 수 있다. The non-aqueous organic solvent serves as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the cell can move. As the non-aqueous organic solvent, a carbonate-based, ester-based, ether-based, ketone-based, alcohol-based or aprotic solvent may be used.

비수성 유기 용매는 단독으로 또는 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 하나 이상 혼합하여 사용하는 경우의 혼합 비율은 목적하는 전지 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있고, 이는 당업자의 수준에서 이해될 수 있는 내용이므로 자세한 설명은 생략하도록 한다. The non-aqueous organic solvent may be used singly or in a mixture of one or more, and the mixing ratio in the case of mixing one or more of them may be appropriately adjusted according to the performance of the desired battery, and this is understandable at the level of those skilled in the art The detailed description is omitted.

리튬 전지의 종류에 따라 양극과 음극 사이에 세퍼레이터(113)가 존재할 수 있다. 세퍼레이터(803)는 음극(802)과 양극(804)을 분리시키고, 리튬 이온의 이동통로를 제공한다. 이러한 세퍼레이터로는 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용가능하다. 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있음은 물론이다. Depending on the type of the lithium battery, the separator 113 may exist between the positive electrode and the negative electrode. The separator 803 separates the cathode 802 and the anode 804, and provides a passage for lithium ions. Such a separator can be used as long as it is commonly used in a lithium battery. Particularly, it is preferable that the electrolytic solution has a low resistance against the ion movement of the electrolyte and an excellent ability to impregnate the electrolyte. For example, polyethylene, polyester, polypropylene, polyvinylidene fluoride or a multilayer film of two or more thereof may be used, and a polyethylene / polypropylene double layer separator, a polyethylene / polypropylene / polyethylene triple layer separator, A polyethylene / polypropylene three-layer separator, or the like can be used.

한편, 도 11에 도시된 이차 전지의 형태는 원통형이나 이는 일 실시 예에 불과하며, 이외에 원통형, 각형, 코인형, 파우치형 또는 쉬트형 등의 다양한 형상으로 될 수 있다.Meanwhile, the shape of the secondary battery shown in FIG. 11 is a cylindrical shape, but it is not limited to the embodiment, and may be various shapes such as a cylindrical shape, a square shape, a coin shape, a pouch shape, or a sheet shape.

상술한 바와 같이 양극 극판과 음극 극판 사이에 세퍼레이터를 배치하여 전지 구조체를 형성한다. 이러한 전지 구조체를 와인딩하거나 접어서 원통형 전지 케이스나 또는 사각형 전지 케이스에 넣은 다음, 본 발명의 유기 전해액을 주입하면 리튬 이온 전지가 완성된다. 또한 전지 구조체를 바이셀 구조로 적층한 다음, 이를 유기 전해액에 함침시키고, 얻어진 결과물을 파우치에 넣어 밀봉하면 리튬 이온 폴리머 전지를 완성할 수 있다. As described above, a separator is disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate to form a battery structure. This battery structure is wound or folded into a cylindrical battery case or a rectangular battery case, and then an organic electrolyte solution of the present invention is injected to complete a lithium ion battery. Further, the battery structure may be laminated by a bi-cell structure, then impregnated with an organic electrolytic solution, and the resulting product is sealed in a pouch to complete a lithium ion polymer battery.

이에 따라 리튬과의 비반응 화합물, 또는 반응도가 낮은 화합물을 전극층으로 이용하여 전극의 부피변화로 인한 전극 손상을 최소화할 수 있게 된다. 구체적으로 형상기억합금을 도전재로 이용하여 전극의 부피 변화에 의해 발생하는 응력에 의해 상의 변화를 일으키고 응력을 흡수함으로써 전극의 손상을 최소화할 수 있어 리튬전지용 전극의 손상을 최소화할 수 있어 전극수명을 향상시키게 된다.Accordingly, it is possible to minimize the electrode damage due to the change in the volume of the electrode by using a non-reactive compound with lithium or a compound having a low reactivity as an electrode layer. Specifically, by using a shape memory alloy as a conductive material, it is possible to minimize the damage of the electrode by absorbing the stress caused by the stress caused by the change in the volume of the electrode, thereby minimizing damage to the electrode of the lithium battery, .

다만, 상기에서도 언급한 바와 같이 본 발명에 따른 전극을 리튬 전지에 이용하는 것은 일 실시 예에 불과하며, 다른 알칼리계 금속을 이용하는 전지의 전극으로 이용되는 것도 가능하다. 예를 들어, H(수소), Na(나트륨), K(칼륨), Rb(루비듐), Cs(세슘), Fr(프랑슘) 등의 1족 원소, Be(베릴륨), Mg(마그네슘), Ca(칼슘), Sr(스트론튬), Ba(바륨), Ra(라듐) 등의 2족 원소, Ni(니켈), Pb(납) 등을 이용하는 전지의 전극으로 이용될 수 있다.However, as mentioned above, the use of the electrode according to the present invention in a lithium battery is merely an example, and it may be used as an electrode of a battery using another alkali metal. For example, a Group 1 element such as H (hydrogen), Na (sodium), K (potassium), Rb (rubidium), Cs (cesium), Fr (francium), Be (beryllium), Mg (Ni), Pb (lead) or the like, such as Group II elements such as calcium (Ca), Sr (strontium), Ba (barium) and Ra (radium)

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 이해되어서는 안 될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention.

100: 전극 110: 집전체
120: 활물질 130: 도전재
140: 바인더100: electrode 110: current collector
120: active material 130: conductive material
140: binder

Claims (12)

전극에 있어서,
판상의 입자형태인 활물질;
도전재; 및
상기 활물질 및 상기 도전재와 함께 혼합되는 바인더;를 포함하는 전극.In the electrode,
An active material in the form of a plate-like particle;
Conductive material; And
And a binder mixed with the active material and the conductive material. 제1항에 있어서,
상기 활물질은 Si, Al, Ge, Sn 또는 이들의 합금인 것을 특징으로 하는, 전극.The method according to claim 1,
Wherein the active material is Si, Al, Ge, Sn, or an alloy thereof. 제1항에 있어서,
상기 활물질의 일 면에 적층된, 판상 구조의 금속 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극.The method according to claim 1,
Further comprising metal particles of a plate-like structure laminated on one surface of the active material. 제3항에 있어서,
상기 활물질과 상기 판상 구조의 금속 입자는,
복수 개의 활물질과 복수 개의 판상 구조의 금속 입자가 교번적으로 적층된 구조인 것을 특징으로 하는, 전극.The method of claim 3,
The metal particles of the active material and the plate-
Wherein a plurality of active materials and a plurality of plate-shaped metal particles are stacked alternately. 제1항에 있어서,
상기 전극은 Mg, Na 또는 Li 전지에 사용 가능한 것을 특징으로 하는, 전극.The method according to claim 1,
Wherein said electrode is usable for Mg, Na or Li batteries. 전극 활물질의 제조방법에 있어서,
기판을 폴리머로 코팅하는 단계;
상기 폴리머 상부에 전극의 활물질로 이용될 박막을 형성하는 단계; 및
상기 기판과 상기 박막 사이에 배치된 상기 폴리머를 제거하는 단계;를 포함하는 전극 활물질의 제조방법.A method for producing an electrode active material,
Coating the substrate with a polymer;
Forming a thin film to be used as an electrode active material on the polymer; And
And removing the polymer disposed between the substrate and the thin film. 제6항에 있어서,
상기 폴리머를 제거하는 단계 이후, 상기 박막을 판상의 입자형태로 분쇄하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 활물질의 제조방법.The method according to claim 6,
The method of claim 1, further comprising, after the step of removing the polymer, pulverizing the thin film into a plate-like particle shape. 제6항에 있어서,
상기 기판은
복수 개의 요철을 포함하며,
상기 폴리머 및 상기 박막에는 상기 요철에 의한 저밀도 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는, 전극 활물질의 제조방법.The method according to claim 6,
The substrate
A plurality of concavities and convexities,
Wherein the polymer and the thin film have a low density region formed by the unevenness. 전극 활물질의 제조방법에 있어서,
기판 상부에 전극의 활물질로 이용될 박막을 형성하는 단계;
상기 기판과 상기 박막을 열처리하여 분리하는 단계; 및
상기 분리된 박막을 판상의 입자형태로 분쇄하는 단계;를 포함하며,
상기 기판은 형상기억합금인, 전극 활물질의 제조방법.A method for producing an electrode active material,
Forming a thin film to be used as an electrode active material on a substrate;
Separating the substrate and the thin film by heat treatment; And
And pulverizing the separated thin film into a plate-like particle shape,
Wherein the substrate is a shape memory alloy. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 박막은 Si, Al, Ge, Sn 또는 이들의 합금인 것을 특징으로 하는 전극 활물질의 제조방법.10. The method according to any one of claims 6 to 9,
Wherein the thin film is Si, Al, Ge, Sn, or an alloy thereof. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 박막의 일 면에, 상기 박막과 상이한 금속 박막을 적층하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 활물질의 제조방법.9. The method according to any one of claims 5 to 8,
And laminating a metal thin film different from the thin film on one surface of the thin film. 제10항에 있어서,
상기 적층하는 단계는,
복수 개의 상기 박막과 복수 개의 상기 금속 박막을 교번적으로 적층하는 것을 특징으로 하는 전극 활물질의 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the step of stacking comprises:
Wherein a plurality of said thin films and a plurality of said thin metal films are alternately laminated.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017099523A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-15 주식회사 엘지화학 Method for preparing anode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery to which method is applied
KR20170123957A (en) * 2016-04-29 2017-11-09 한국기계연구원 Anode material for lithium secondary battery, method for preparing the same, and electrode for lithium secondary battery comprising the same
US10511048B2 (en) 2015-12-10 2019-12-17 Lg Chem, Ltd. Method of preparing negative electrode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same
CN115986099A (en) * 2022-12-15 2023-04-18 天津大学 Three-dimensional carbon skeleton zinc composite material for dendrite-free zinc metal battery cathode and preparation method thereof
KR102590272B1 (en) * 2023-02-17 2023-10-17 (주)아이엠혁신소재 Method of manufacturing cathode active material, method of manufacturing cathode material by using cathode active material, and second battery having the cathode material

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9257702B2 (en) * 2010-06-23 2016-02-09 Ngk Insulators, Ltd. Plate-like particle of cathode active material for lithium secondary battery, cathode of the lithium secondary battery and lithium secondary battery
JP2012033371A (en) * 2010-07-30 2012-02-16 Panasonic Corp Lithium ion secondary battery negative electrode and method for manufacturing the same, and lithium ion secondary battery using the lithium ion secondary battery negative electrode
KR101288743B1 (en) * 2011-06-30 2013-07-23 주식회사 엘지화학 Electrode active agent, lithium secondary battery comprising the same

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017099523A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-15 주식회사 엘지화학 Method for preparing anode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery to which method is applied
US10511048B2 (en) 2015-12-10 2019-12-17 Lg Chem, Ltd. Method of preparing negative electrode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same
KR20170123957A (en) * 2016-04-29 2017-11-09 한국기계연구원 Anode material for lithium secondary battery, method for preparing the same, and electrode for lithium secondary battery comprising the same
CN115986099A (en) * 2022-12-15 2023-04-18 天津大学 Three-dimensional carbon skeleton zinc composite material for dendrite-free zinc metal battery cathode and preparation method thereof
CN115986099B (en) * 2022-12-15 2024-05-14 天津大学 Three-dimensional carbon skeleton zinc composite material for dendrite-free zinc metal battery cathode and preparation method thereof
KR102590272B1 (en) * 2023-02-17 2023-10-17 (주)아이엠혁신소재 Method of manufacturing cathode active material, method of manufacturing cathode material by using cathode active material, and second battery having the cathode material
WO2024172314A1 (en) * 2023-02-17 2024-08-22 (주)아이엠혁신소재 Negative electrode active material preparation method, method for producing negative electrode material using negative electrode active material prepared thereby, and secondary battery including negative electrode material produced by negative electrode material production method

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