KR20150122347A - Anode Using Gel Polymer, Manufacturing Process and Manufacturing Device thereof - Google Patents

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KR20150122347A
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최종환
김원정
김제영
정승현
김주리
김현민
박근하
배상원
안지희
최철훈
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Abstract

The present invention provides a cathode, and a method and apparatus for manufacturing the same. A cathode composite including a cathode activation material, a binder, and a conductive material is applied on a collector. A gel polymer including lithium salt is applied on a cathode composite layer. The gel polymer is formed by optical polymer reaction in a state in which one or more monomers selected from the group consisting of an acrylate monomer, a vinyl monomer, a (meth) acrylic acid ester-based monomer, and a nitrile-based monomer includes the lithium salt. According to the present invention, a battery using the cathode can ensure safety by preventing disconnection. Consequentially, the output and lifetime of the battery are improved.

Description

겔 폴리머를 이용한 음극, 그 제조방법 및 제조 장치{Anode Using Gel Polymer, Manufacturing Process and Manufacturing Device thereof}Technical Field [0001] The present invention relates to an anode using a gel polymer, an anode using the gel polymer,

본 발명은, 겔 폴리머를 이용한 음극, 그 제조방법 및 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a negative electrode using a gel polymer, a method for producing the same, and an apparatus for producing the same.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지는 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다. 이러한 리튬 이차전지는 일반적으로 리튬 전이금속 산화물을 양극 활물질로 사용하고 흑연계 물질을 음극 활물질로 사용하고 있다. As technology development and demand for mobile devices are increasing, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries having high energy density and voltage have been commercialized and widely used. Such a lithium secondary battery generally uses a lithium transition metal oxide as a cathode active material and a graphite based material as an anode active material.

이러한 리튬 이차전지는 안전성 확보가 최우선이며, 특히 고온 및 과충전에 의한 단락 방지를 위하여 다양한 연구가 진행되어 왔다.The safety of such a lithium secondary battery is of the highest priority, and various studies have been made especially for preventing short circuit due to high temperature and overcharge.

첫 번째 방법으로, 리튬 이차전지의 분리막 및 음극 전극에 무기물 코팅을 하는 기술이 있다. 이 경우 전지의 안전성은 향상되지만 내부 저항 증가에 따른 출력 및 수명 특성이 저하되는 문제가 있다. As a first method, there is a technique of coating an inorganic film on a separator and a cathode electrode of a lithium secondary battery. In this case, although the safety of the battery is improved, there is a problem that the output and lifetime characteristics are deteriorated as the internal resistance increases.

두 번째 방법으로 과충전이 일어날 때 가스의 발생을 조장하여 기계적으로 전류를 차단하는 방법이 있지만, 부가적인 전자회로를 필요로 하여 전지의 제조단가가 상승하는 문제가 있다.In the second method, when overcharging occurs, there is a method of mechanically cutting off the current by promoting the generation of gas. However, there is a problem in that an additional electronic circuit is required and the manufacturing cost of the battery is increased.

마지막 방법은 분리막을 녹여서 차단(shut down)시키는 방법이 있으나, 분리막의 기공을 막기 위해서는 과충전 되었을 때 온도가 상승하여야 한다. 이러한 온도의 상승은 과충전에 의해 음극에 석출된 리튬과 양극의 리튬 금속 복합산화물 및 전해액과의 반응에 의해 기인되기 때문에 이 반응이 급격한 온도상승을 초래하여 심지어 분리막이 녹더라도 온도상승을 제어할 수 없는 상황이 되어 실제응용에는 많은 제약을 받고 있다.The final method is to melt the membrane and shut it down. However, to prevent pores in the membrane, the temperature must rise when overcharged. Such a rise in temperature is caused by a reaction between the lithium metal complex oxide of the anode and the lithium metal precipitated on the anode by overcharging and the electrolyte, so that the reaction causes a rapid temperature rise and even if the separation membrane is melted, And there are many restrictions on practical applications.

따라서, 상기 문제점을 해결하고, 전지의 과충전에 의한 단락을 방지하여 전지의 안전성 및 제반 성능을 향상시키기 위한 연구가 필요한 실정이다. Therefore, there is a need to solve the above problems and to study the safety and performance of a battery by preventing a short circuit due to overcharging of the battery.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 음극 합제층 상에 리튬염이 포함된 소정의 겔 폴리머(gel polymer)가 도포되어 있는 음극을 사용하는 경우, 전지의 과충전에 의한 단락을 방지하여, 소망하는 효과를 달성할 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments and have found that when a negative electrode coated with a predetermined gel polymer containing a lithium salt on a negative electrode mixture layer is used, And that the desired effect can be achieved, and have accomplished the present invention.

따라서, 본 발명은, 음극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 것으로 구성된 음극 합제가 집전체 상에 도포되어 있고, 상기 음극 합제층 상에 리튬염이 포함된 겔 폴리머(gel polymer)가 도포되어 있으며, 상기 겔 폴리머는 아크릴레이트계 단량체, 비닐계 단량체, (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 및 니트릴계 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상 단량체들이 리튬염이 포함된 상태에서 광중합 반응에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 음극을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a negative electrode active material composition comprising a negative electrode active material composition comprising a negative electrode active material, a binder and a conductive material coated on a current collector, and a gel polymer containing a lithium salt is applied on the negative electrode material mixture layer , The gel polymer is characterized in that at least one monomer selected from the group consisting of an acrylate monomer, a vinyl monomer, a (meth) acrylate monomer and a nitrile monomer is formed by a photopolymerization reaction in the state that a lithium salt is contained Is provided.

본 발명에 따른 음극은 리튬염이 포함된 겔 폴리머가 음극 합제상에 도포되어 있어, 음극 표면에서 리튬 이온 유입 통로를 조절할 수 있으므로, 과충전시 분리막의 손상에 따른 단락 현상을 방지하여 안전성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 내부 저항 감소에 따른 출력 및 수명 특성 저하를 방지하여, 결과적으로 이를 이용한 전지의 제반 성능을 향상시킬 수 있다. Since the negative electrode according to the present invention is coated with the gel polymer containing the lithium salt on the negative electrode mixture, it is possible to control the lithium ion inflow passage on the surface of the negative electrode, thereby preventing a short circuit due to damage of the separator during overcharging, And it is possible to prevent deterioration of output and lifetime characteristics due to a decrease in internal resistance, and consequently to improve the performance of the battery using the same.

상기 리튬염의 함량은 겔 폴리머 전체 중량을 기준으로 1 중량% 내지 30 중량%일 수 있고, 상세하게는, 5 중량% 내지 20 중량% 일 수 있고, 좀 더 상세하게는 5 중량% 내지 15 중량%일 수 있다. 리튬염의 함량이 지나치게 적을 경우 음극 표면에서 리튬 이온 유입 통로 조절에 의한 안전성 효과가 떨어질 수 있고, 리튬염의 함량이 지나치게 많을 경우, 오히려 전지 내부 저항이 증가할 수 있어 바람직하지 않다.The content of the lithium salt may be 1 wt% to 30 wt%, more specifically 5 wt% to 20 wt%, and more specifically 5 wt% to 15 wt% based on the total weight of the gel polymer. Lt; / RTI > If the content of the lithium salt is excessively small, the safety effect by controlling the lithium ion inflow passage on the surface of the negative electrode may be deteriorated, and if the content of the lithium salt is excessively large, the internal resistance of the battery may be rather increased.

상기 리튬염은 당업계에 알려진 것이면 제한이 없으나, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 및 4 페닐 붕산 리튬으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.The lithium salt is not limited as long as it is known in the art. For example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , And at least one selected from the group consisting of LiSbF 6 , LiAlCl 4 , CH 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylate lithium, and lithium tetraphenylborate.

하나의 예로, 상기 아크릴레이트계 단량체는 메타아크릴록시 에틸에틸렌우레아, β-카르복시 에틸아크릴레이트, 알리파틱 모노아크릴레이트, 디프로필렌 디아크릴레이트, 디트리메틸로프로판 테트라아크릴레이트, 하이드록시에틸 아크릴레이트, 디펜타에리트리올 헥사아크릴레이트, 펜타에리트리올 트리아크릴레이트, 펜타에리트리올 테트라아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 세릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 라우릴 메타 아크릴레이트, 세틸 메타 아크릴레이트 및 스테아릴 메타 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 단량체인 것이 바람직하다.In one example, the acrylate monomer is selected from the group consisting of methacryloxyethyl ethylene urea,? -Carboxyethyl acrylate, aliphatic monoacrylate, dipropylene diacrylate, ditrimethylpropane tetraacrylate, hydroxyethyl acrylate, But are not limited to, dipentaerythritol hexaacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, lauryl acrylate, seryl acrylate, stearyl acrylate, lauryl methacrylate, Stearyl methacrylate, and stearyl methacrylate.

상기 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, n-아밀아크릴레이트, 이소아밀아크릴레이트, n-에틸헥실아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 프로필메크릴레이트, 이소프로필메크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, n-아밀메타크릴레이트, 이소아밀메타크릴레이트, n-헥실메타크릴레이트, n-에틸헥실 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 히드록시에틸 메타크릴레이트, 및 히드록시프로필 메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 단량체일 수 있다.The (meth) acrylic acid ester monomer may be at least one monomer selected from the group consisting of methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, n-amyl acrylate, isoamyl acrylate, n- Ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl Methacrylate, n-amyl methacrylate, isoamyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, n-ethylhexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, hydroxyethyl methacrylate, Propyl methacrylate, and the like.

상기 비닐계 단량체는 스티렌, α-메틸스티렌, β-메틸스티렌, p-t-부틸스티렌, 디비닐벤젠 또는 이들의 혼합물 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 단량체일 수 있다.The vinyl-based monomer may be at least one monomer selected from the group consisting of styrene,? -Methylstyrene,? -Methylstyrene, p-t-butylstyrene, divinylbenzene, and mixtures thereof.

상기 니트릴계 단량체는 숙시노니트릴, 세바코니트릴, 플루오르화니트릴, 염화니트릴 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 단량체일 수 있다.The nitrile monomer may be selected from the group consisting of succinonitrile, cevanonitrile, fluorinated nitrile, nitrile chloride, and the like, preferably one or more monomers selected from the group consisting of acrylonitrile, methacrylonitrile, Lt; / RTI >

상세하게는, 상기 겔 폴리머는, 아크릴레이트계 단량체, (메타)아크릴산 에스테르계 단량체, 및 니트릴계 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상 단량체들이 리튬염이 포함된 상태에서 광중합 반응에 의해 형성될 수 있다. Specifically, the gel polymer may be formed by a photopolymerization reaction in which one or more monomers selected from the group consisting of an acrylate monomer, a (meth) acrylic acid ester monomer, and a nitrile monomer are included in a lithium salt have.

상기 단량체들은, 단량체 전체 중량을 기준으로 아크릴레이트계 단량체가 5 내지 40 중량%, (메타)아크릴산 에스테르계 단량체가 10 내지 50 중량%, 및 니트릴계 단량체가 20 내지 50 중량로 이루어질 수 있고, 좀 더 상세하게는 아크릴레이트계 단량체가 15 내지 30 중량%, (메타)아크릴산 에스테르계 단량체가 35 내지 50 중량%, 및 니트릴계 단량체가 25 내지 40 중량로 이루어질 수 있다.The monomers may comprise 5 to 40% by weight of an acrylate monomer, 10 to 50% by weight of a (meth) acrylate monomer, and 20 to 50% by weight of a nitrile monomer, based on the total weight of the monomers, More specifically, the acrylate-based monomer may be 15 to 30 wt%, the (meth) acrylate-based monomer may be 35 to 50 wt%, and the nitrile-based monomer may be 25 to 40 wt%.

상기 리튬염이 포함된 겔 폴리머 층의 도포 두께는 예를 들어 0.1 내지 1000 마이크로미터일 수 있다. 상기 리튬염이 포함된 겔 폴리머 층의 도포 두께가 지나치게 두껍거나 얇은 경우 리튬 이온 유입 통로 조절이 원활하게 이루어질 수 없어 바람직하지 않다.The coating thickness of the gel polymer layer containing the lithium salt may be, for example, 0.1 to 1000 micrometers. When the coating thickness of the gel polymer layer containing the lithium salt is too thick or thin, it is not preferable that the lithium ion inflow passage can not be controlled smoothly.

본 발명은 상기 음극의 제조방법으로, (A) 음극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 것으로 구성된 음극 합제를 집전체 상에 도포하는 과정; (B) 과정(A)의 음극 합제층 상에 리튬염을 포함하는 단량체 용액(monomer solution)을 도포하는 과정; 및 (C) 과정(B)의 단량체 용액을 광중합하여 리튬염이 포함된 겔 폴리머를 제조하는 과정;을 포함하는 음극의 제조방법을 제공한다.According to the present invention, there is provided a method of manufacturing the negative electrode, comprising the steps of: (A) applying a negative electrode material mixture comprising a negative electrode active material, a binder and a conductive material onto a current collector; (B) applying a monomer solution containing a lithium salt onto the negative electrode mixture layer in the step (A); And (C) photopolymerizing the monomer solution of the step (B) to prepare a gel polymer containing a lithium salt.

상기 단량체 용액에는 앞서 설명한 바와 같이 상기 리튬염의 함량은 겔 폴리머 전체 중량을 기준으로 1 중량% 내지 30 중량%일 수 있다. As described above, the content of the lithium salt in the monomer solution may be 1 wt% to 30 wt% based on the total weight of the gel polymer.

용매는 당업계에 알려진 것이라면 제한이 없으나, 예를 들어 톨루엔, 크실렌 등의 방향족계 용매; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 2-메틸-5-헥사논 등의 케톤계 용매; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 락트산에틸 등의 에스테르계 용매; 염화메틸, 디클로로메탄, 디클로 로에탄 등의 할로겐계 용매; 에탄올, 이소프로판올 등의 알코올계 용매; 에틸렌글리콜에틸에테르, 프로필렌글리 콜메틸에테르, 프로필렌글리콜-n-프로필에테르, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 등의 글리콜에테르계 용매, 셀로솔브아세테이트, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, n-부틸셀로솔브, i-부틸셀로솔브, n-프로필셀로솔브 등의 셀로솔브류 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2 종이상 조합하에 사용할 수 있다. 특히, 메틸에틸케톤, 아세트산에틸은 잔류 용매 농도를 감소시키는 것이 용이하기 때문에 바람직하게 사용될 수 있다. The solvent is not limited as long as it is known in the art, and examples thereof include aromatic solvents such as toluene and xylene; Ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and 2-methyl-5-hexanone; Ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate, and ethyl lactate; Halogen-based solvents such as methyl chloride, dichloromethane and dichloroethane; Alcohol solvents such as ethanol and isopropanol; Glycol ether solvents such as ethylene glycol ethyl ether, propylene glycol methyl ether, propylene glycol n-propyl ether and propylene glycol methyl ether acetate, cellosolve acetate, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, n- Sorb, i-butyl cellosolve, n-propyl cellosolve and the like, and they may be used alone or in combination of two or more. In particular, methyl ethyl ketone and ethyl acetate can be preferably used because they are easy to reduce the residual solvent concentration.

상기 단량체 용액에는 광중합 개시제 등이 추가로 더 포함될 수 있다. The monomer solution may further include a photopolymerization initiator and the like.

광중합 개시제는 광 조사에 의해서 중합 반응을 야기하는 작용을 하며, 예를 들어 벤조페논, o-벤조일벤조산 메틸, 4,4-비스(디메틸아민)벤조페논, 4,4-비스(디에틸아미노)벤조페논, 4,4-디클로로벤조페논, 4-벤조일-4-메틸디페닐케톤, 디벤질케톤, 플루오레논, 2,2-디에톡시아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, p-t-부틸디클로로아세토페논, 티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 2-클로로티오크산톤, 2-이소프로필티오크산톤, 디에틸티오크산톤, 벤질디메틸케탄올, 벤질메톡시에틸아세탈, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인부틸에테르, 안트라퀴논, 2-t-부틸 안트라퀴논, 2-아밀안트라퀴논, 및 β-클로로안트라퀴논으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있아.The photopolymerization initiator acts to cause polymerization reaction by light irradiation, and examples thereof include benzophenone, methyl o-benzoylbenzoate, 4,4-bis (dimethylamine) benzophenone, 4,4-bis (diethylamino) Benzophenone, 4,4-dichlorobenzophenone, 4-benzoyl-4-methyldiphenyl ketone, dibenzyl ketone, fluorenone, 2,2-diethoxyacetophenone, 2,2-dimethoxy- , 2-methylpropiophenone, pt-butyldichloroacetophenone, thioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, diethylthiok Benzoin methyl ether, benzoin butyl ether, anthraquinone, 2-t-butyl anthraquinone, 2-amyl anthraquinone, and? -Chloroanthraquinone It can be one or more of the selected groups.

이러한 광중합 개시제는 단량체 용액 전체 중량 대비 1 중량% 내지 20 중량%를 포함할 수 있다.Such a photopolymerization initiator may include 1% by weight to 20% by weight based on the total weight of the monomer solution.

일반적으로 본 발명에서 광중합은 자외선을 조사하여 이루어질 수 있으므로, 특히 이 범위에서 중합 반응을 야기하는 단량체들을 바람직하게 사용할 수 있다.Generally, in the present invention, photopolymerization can be carried out by irradiating ultraviolet rays. Therefore, monomers which cause polymerization reaction in this range can be preferably used.

상기 단량체 용액에는 각 성분 이외에, 올리고머가 추가로 포함될 수 있다.The monomer solution may further include oligomers in addition to the respective components.

특히, 중량 평균 분자량이 1만 이하인 올리고머가 단량체 용액 전체 중량 대비 1 중량% 내지 10 중량%로 포함도리 수 있다.In particular, an oligomer having a weight average molecular weight of 10,000 or less may be contained in an amount of 1 to 10% by weight based on the total weight of the monomer solution.

본 발명은 상기 과정(C)의 광중합 후에 건조하는 과정을 추가로 포함하여 광중합 반응 후 남아있는 용매를 제거할 수 있다. 이 경우 100 도 내지 300 도 의 열 또는 바람을 이용하여 건조할 수 있다.The present invention further includes a step of drying after the photopolymerization of the step (C) to remove the remaining solvent after the photopolymerization reaction. In this case, it may be dried using heat or wind of 100 to 300 degrees.

본 발명은 상기 음극을 제조하는 장치로, (a) 집전체의 일면 또는 양면에 음극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 것으로 구성된 음극 합제가 도포되어 있는 음극 시트를 이동시키는 회전롤; (b) 음극 합제의 도포층 상에 단량체 용액의 도포를 위한 단량체 용액 투입부; (c) 단량체 용액의 광중합을 일으키기 위한 광조사가 이루어지는 조광부; 및 (d) 광중합으로 형성된 리튬염이 포함된 겔 폴리머가 도포된 음극 시트의 건조를 위한 건조부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 제조장치를 제공한다.The present invention relates to an apparatus for producing the negative electrode, comprising: (a) a rotating roll for moving a negative electrode sheet coated with a negative electrode mixture composed of a negative electrode active material, a binder and a conductive material on one surface or both surfaces of the current collector; (b) a monomer solution injecting portion for applying the monomer solution onto the coating layer of the negative electrode mixture; (c) a light-directing section for irradiating light to cause photopolymerization of the monomer solution; And (d) a drying unit for drying the negative electrode sheet coated with the gel polymer containing the lithium salt formed by photopolymerization.

상기 집전체의 이동 속도가 지나치게 빠를 경우 리튬염을 포함하는 단량체 용액의 광중합반응이 충분히 일어날 수 없고, 지나치게 느릴 경우 음극 제조 공정의 효율성이 떨어진다. 따라서 집전체의 이동 속도는 5 내지 100 cm/sec일 수 있고, 상세하게는, 10 내지 50 cm/sec 일 수 있다.When the moving speed of the current collector is excessively high, the photopolymerization reaction of the monomer solution containing lithium salt can not be sufficiently performed, and if it is too slow, the efficiency of the negative electrode manufacturing process is low. Therefore, the movement speed of the current collector may be 5 to 100 cm / sec, and more specifically 10 to 50 cm / sec.

본 발명의 음극 합제는 음극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하며, 추가로, 점도 조절제, 충진제, 커플링제, 접착 촉진제 등이 필요에 따라 첨가될 수 있다.The negative electrode material mixture of the present invention includes a negative electrode active material, a binder, and a conductive material, and further, a viscosity adjusting agent, a filler, a coupling agent, an adhesion promoter, and the like may be added as needed.

상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 천연 흑연, 인조 흑연, 팽창 흑연, 탄소섬유, 난흑연화성 탄소, 카본블랙, 카본나노튜브, 플러렌, 활성탄 등의 탄소 및 흑연재료; 리튬과 합금이 가능한 Al, Si, Sn, Ag, Bi, Mg, Zn, In, Ge, Pb, Pd, Pt, Ti 등의 금속 및 이러한 원소를 포함하는 화합물; 금속 및 그 화합물과 탄소 및 흑연재료의 복합물; 리튬 함유 질화물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 탄소계 활물질, 규소계 활물질, 주석계 활물질, 또는 규소-탄소계 활물질이 더욱 바람직하며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수도 있다. Examples of the negative electrode active material include carbon and graphite materials such as natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, carbon fiber, non-graphitizable carbon, carbon black, carbon nanotube, fullerene and activated carbon; Metals such as Al, Si, Sn, Ag, Bi, Mg, Zn, In, Ge, Pb, Pd, Pt and Ti which can be alloyed with lithium and compounds containing these elements; Complexes of metals and their compounds and carbon and graphite materials; Lithium-containing nitrides, and the like. Among them, a carbon-based active material, a silicon-based active material, a tin-based active material, or a silicon-carbon based active material is more preferable, and these may be used singly or in combination of two or more.

상기 바인더로는, 예를 들어 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사플루오르프로필렌, 폴리비닐리덴플루오라이드-트리클로로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴로니트릴-스티렌 공중합체, 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 폴리에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 젤라틴, 시아노에틸풀루란, 시아노에틸폴리비닐알콜, 시아노에틸셀룰로오스, 시아노에틸수크로오스, 풀루란, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 폴리에틸렌글리콜, 글림, 폴리에틸렌글리콜 디메틸에테르및 카르복실 메틸 셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나 이것만으로 한정되는 것은 아니다.The binder includes, for example, polyethylene oxide, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichlorethylene, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, poly Acrylonitrile-styrene copolymer, polyvinyl chloride (PVC), polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl acetate, polyethylene vinyl acetate copolymer, gelatin, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinyl alcohol, cyanoethylcellulose Cellulose acetate propionate, polyethylene glycol, glyme, polyethylene glycol dimethyl ether, and carboxymethyl cellulose, but it may be limited to only one of them. Being It is not.

상기 도전재는 전극 활물질의 도전성을 더욱 향상시키기 위한 성분으로서, 전극 합제 전체 중량을 기준으로 1 ~ 30 중량%로 첨가될 수 있다. 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 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 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is a component for further improving the conductivity of the electrode active material and may be added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the electrode mixture. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; 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 whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

상기 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, 카르복시메틸셀룰로우즈, 폴리비닐리덴 플로라이드 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, polyvinylidene fluoride and the like, 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, 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 and carbon fibers are used.

상기 커플링제는 전극 활물질과 바인더 사이의 접착력을 증가시키기 위한 보조성분으로서, 두 개 이상의 관능기를 가지고 있는 것을 특징으로 하며, 바인더 중량을 기준으로 30 중량%까지 사용될 수 있다. 이러한 커플링제는, 예를 들어, 하나의 관능기가 실리콘, 주석, 또는 흑연계 활물질 표면의 히드록실기나 카르복실기와 반응하여 화학적인 결합을 형성하고, 다른 관능기가 고분자 바인더와의 반응을 통하여 화학결합을 형성하는 물질일 수 있다. 커플링제의 구체적인 예로는, 트리에톡시실일프로필 테트라셀파이드(triethoxysilylpropyl tetrasulfide), 멀캡토프로필 트리에톡시실란(mercaptopropyl triethoxysilane), 아미노프로필 트리에톡시실란(aminopropyl triethoxysilane), 클로로프로필 트리에톡시실란(chloropropyl triethoxysilane), 비닐 트리에톡시실란(vinyl triethoxysilane), 메타아크릴옥시프로필 트리에톡시실란(methacryloxypropyl triethoxysilane), 글리시독시프로필 트리에톡시실란(glycidoxypropyl triethoxysilane), 이소시안아토프로필(isocyanatopropyl triethoxysilane), 시안아토프로필 트리에톡시실란(cyanatopropyl triethoxysilane) 등의 실란계 커플링제를 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The coupling agent is an auxiliary component for increasing the adhesive force between the electrode active material and the binder. The coupling agent has two or more functional groups and can be used up to 30% by weight based on the weight of the binder. Such a coupling agent can be obtained by, for example, a method in which one functional group reacts with a hydroxyl group or a carboxyl group on the surface of a silicon, a tin, or a graphite active material to form a chemical bond and the other functional group reacts with a polymeric binder to form a chemical bond Lt; / RTI > Specific examples of the coupling agent include triethoxysilylpropyl tetrasulfide, mercaptopropyl triethoxysilane, aminopropyl triethoxysilane, and chloropropyltriethoxysilane ( chloropropyl triethoxysilane, vinyl triethoxysilane, methacryloxypropyl triethoxysilane, glycidoxypropyl triethoxysilane, isocyanatopropyl triethoxysilane, And silane-based coupling agents such as cyanopropyl triethoxysilane, but are not limited thereto.

상기 접착 촉진제는 집전체에 대한 활물질의 접착력을 향상시키기 위해 첨가되는 보조성분으로서, 바인더 대비 10 중량% 이하로 첨가될 수 있으며, 예를 들어 옥살산(oxalic acid), 아디프산(adipic acid), 포름산(formic acid), 아크릴산(acrylic acid) 유도체, 이타콘산(itaconic acid) 유도체 등을 들 수 있다.The adhesion promoter may be added in an amount of 10% by weight or less based on the binder, for example, oxalic acid, adipic acid, Formic acid, acrylic acid derivatives, itaconic acid derivatives, and the like.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 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. The negative electrode current collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has 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 A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used.

본 발명은 상기 음극을 포함하는 이차전지를 제공한다. 이러한 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 이차전지로서, 예를 들어, 양극, 음극, 분리막, 리튬염 함유 비수 전해액 등으로 구성되어 있다.The present invention provides a secondary battery including the negative electrode. The secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, a separator, a nonaqueous electrolyte solution containing a lithium salt, and the like. The secondary battery includes an electrode assembly having a positive electrode / separator / negative electrode structure embedded in a battery case.

양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 앞서 언급한 바와 같은 점도 조절제, 충진제, 커플링제, 접착 촉진제 등의 성분들이 더 포함될 수 있다.The positive electrode is prepared, for example, by applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode current collector, followed by drying, and if necessary, a viscosity adjusting agent, a filler, a coupling agent, And the like can be further included.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 -x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.

상기 도전재, 바인더 등의 그밖에 양극 합제 성분들은 앞서 정의한 바와 같다.Other components of the positive electrode material mixture, such as the conductive material, the binder, and the like, are as defined above.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다.         The cathode current collector generally has a thickness of 3 to 500 mu m. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical 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.

이들 집전체들은 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 전극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 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, a non-woven 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.

상기 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머, 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The pore diameter of the separation membrane is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. As such a separation membrane, for example, a sheet or a nonwoven fabric made of an olefin-based polymer such as polypropylene which is chemically resistant and hydrophobic, glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.

상기 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.

상기 비수 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the nonaqueous electrolytic solution include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, But are not limited to, lactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, Nitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivatives , Tetrahydrofuran derivatives, ether, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해액에 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.The lithium salt is a material which is soluble in the non-aqueous liquid electrolyte and includes, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

경우에 따라서는 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용될 수도 있다. In some cases, organic solid electrolytes, inorganic solid electrolytes, etc. may be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides, sulfates and the like of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.

또한, 비수계 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 있다.For the purpose of improving the charge-discharge characteristics and the flame retardancy, the non-aqueous liquid electrolyte may contain, for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride, etc. are added It is possible. In some cases, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability, or a carbon dioxide gas may be further added to improve high-temperature storage characteristics.

본 발명에 따른 이차전지는 리튬 이차전지일 수 있고, 상기 리튬 이차전지는 고출력 대용량의 전지 또는 전지팩용 단위전지로서 바람직하게 사용될 수 있으며, 상기 전지팩은 특히, 우수한 고온 저장 특성이 요구되는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 파워툴 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력저장 장치 등과 같은 차량용 동력원으로서 바람직하게 사용될 수 있다. The secondary battery according to the present invention may be a lithium secondary battery, and the lithium secondary battery may be suitably used as a high output large capacity battery or a unit battery for a battery pack. The battery pack is particularly suitable for an electric vehicle , A hybrid electric vehicle, a power tool plug-in hybrid electric vehicle, a power storage device, and the like.

이상의 설명과 같이 본 발명에 따른 음극은 음극 합제층 상에 소정의 단량체들이 리튬염이 포함된 상태에서 광중합 반응에 의해 형성되는 리튬염이 포함된 겔 폴리머가 도포되어 있어, 리튬 이온의 유입 통로를 조절할 수 있으므로 전지의 과충전에 의한 단락을 방지하여 안전성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 결과적으로 전지의 출력 및 수명 특성이 향상될 수 있다.As described above, the negative electrode according to the present invention has a structure in which a gel polymer containing a lithium salt formed by a photopolymerization reaction is coated on a negative electrode mixture layer in a state where predetermined monomers include a lithium salt, The battery can be prevented from being short-circuited by overcharging, so that safety can be ensured, and as a result, the output and lifetime characteristics of the battery can be improved.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 음극 제조장치의 평면 모식도이다. 1 is a schematic plan view of a cathode manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 구체적인 실시예에 대해 상술하지만, 이는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not intended to be limited by the scope of the present invention.

본 발명의 이해의 편의를 위하여, 도면에는 음극 제조장치의 일부 구성만을 도시하였으며, 그 외의 음극 제조장치의 세부 구성들은 생략하였다.For the sake of understanding of the present invention, only a part of the construction of the cathode manufacturing apparatus is shown, and the detailed construction of the other cathode manufacturing apparatuses is omitted.

도 1은 본 발명에 따른 음극 제조장치의 평면 모식도이다.1 is a schematic plan view of a negative electrode manufacturing apparatus according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 음극 제조장치는 집전체의 일면에 음극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 것으로 구성된 음극 합제가 도포되어 있는 음극 시트(111)를 이동시키는 회전롤(110), 음극 합제의 도포층 상에 단량체 용액의 도포를 위한 단량체 용액 투입부(120), 단량체 용액의 광중합을 일으키기 위한 광조사가 이루어지는 조광부(130), 광중합으로 형성된 리튬염이 포함된 겔 폴리머가 도포된 음극 시트의 건조를 위한 건조부들(150)로 구성되어 있다.1, the apparatus for manufacturing a negative electrode according to the present invention comprises a rotating roll 110 for moving a negative electrode sheet 111 coated with a negative electrode mixture composed of a negative electrode active material, a binder and a conductive material on one surface of a current collector, , A monomer solution inlet 120 for applying a monomer solution onto the coating layer of the negative electrode mixture, a light-emitter 130 for light irradiation to cause photopolymerization of the monomer solution, and a gel polymer containing a lithium salt formed by photopolymerization And drying units 150 for drying the coated negative electrode sheet.

구체적으로, 음극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 것으로 구성된 음극 합제가 집전체 상에 도포되어 있는 음극 시트(111)는 공급부(도시 하지 않음)을 통해 회전롤(110)에 공급되어, 이동할 수 있다. 단량체 용액 투입부(120)을 통해 장치 내로 투입된 리튬염이 포함된 단량체 수용액은 부분(A)에서 음극 합제 상에 도포된 후, 조광부(130)의 광조사를 통해 광중합 반응이 일어날 수 있다. 광중합 반응 후 음극 시트(111)는 건조부들(150)을 통과하여 배출구(112)쪽으로 이동하며, 상기 건조부들(150)에서는 열 또는 바람을 이용하여 음극 시트(111) 상에 광중합 반응 후 잔류하는 용매 등을 제거할 수 있다. Specifically, the negative electrode sheet 111, on which the negative electrode mixture composed of the negative electrode active material, the binder and the conductive material is applied on the current collector, is supplied to the rotating roll 110 through the supply portion (not shown) have. The monomer aqueous solution containing the lithium salt introduced into the device through the monomer solution input portion 120 may be applied to the negative electrode mixture in the portion A and then the photopolymerization reaction may occur through light irradiation of the light-directing portion 130. After the photopolymerization reaction, the negative electrode sheet 111 passes through the drying units 150 and moves toward the discharge port 112. In the drying units 150, the negative electrode sheet 111 remains on the negative electrode sheet 111 after heat- Solvents and the like can be removed.

음극 시트(111)의 이동 속도는 리튬염이 포함된 단량체 수용액의 함량, 광조사에 이용되는 자외선의 세기 등에 따라 적절히 조절될 수 있음은 물론이다.
It is a matter of course that the moving speed of the negative electrode sheet 111 can be appropriately adjusted according to the content of the aqueous monomer solution containing the lithium salt, the intensity of ultraviolet rays used for light irradiation, and the like.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

Claims (15)

음극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 것으로 구성된 음극 합제가 집전체 상에 도포되어 있고, 상기 음극 합제층 상에 리튬염이 포함된 겔 폴리머(gel polymer)가 도포되어 있으며, 상기 겔 폴리머는 아크릴레이트계 단량체, 비닐계 단량체, (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 및 니트릴계 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상 단량체들이 리튬염이 포함된 상태에서 광중합 반응에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 음극.A negative electrode material mixture comprising a negative electrode active material, a binder and a conductive material is applied on a current collector, and a gel polymer containing a lithium salt is applied on the negative electrode material mixture layer, Wherein one or more monomers selected from the group consisting of a carboxylate monomer, a carboxylate monomer, a carboxylate monomer, a vinylate monomer, a (meth) acrylate monomer, and a nitrile monomer are formed by a photopolymerization reaction in the presence of a lithium salt. 제 1 항에 있어서, 상기 리튬염의 함량은 겔 폴리머 전체 중량을 기준으로 1 중량% 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는 음극.The negative electrode according to claim 1, wherein the content of the lithium salt is 1% by weight to 30% by weight based on the total weight of the gel polymer. 제 1 항에 있어서, 상기 리튬염은 LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 및 4 페닐 붕산 리튬으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 음극.The method of claim 1, wherein the lithium salt is LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, chloroborane lithium, lithium lower aliphatic carboxylate, and lithium tetraphenylborate. 제 1 항에 있어서, 상기 겔 폴리머는, 아크릴레이트계 단량체, (메타)아크릴산 에스테르계 단량체, 및 니트릴계 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상 단량체들이 리튬염이 포함된 상태에서 광중합 반응에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 음극.The gel polymer according to claim 1, wherein the gel polymer comprises at least one monomer selected from the group consisting of an acrylate monomer, a (meth) acrylate monomer, and a nitrile monomer, which is formed by a photopolymerization reaction in the state that a lithium salt is contained And a cathode. 제 4 항에 있어서, 상기 단량체들은, 단량체 전체 중량을 기준으로 아크릴레이트계 단량체가 5 내지 40 중량%, (메타)아크릴산 에스테르계 단량체가 10 내지 50 중량%, 및 니트릴계 단량체가 20 내지 50 중량로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 음극5. The thermoplastic resin composition according to claim 4, wherein the monomers comprise 5 to 40% by weight of an acrylate monomer, 10 to 50% by weight of a (meth) acrylate monomer, and 20 to 50% by weight of a nitrile monomer, Characterized in that the cathode 제 1 항에 따른 음극의 제조방법으로,
(A) 음극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 것으로 구성된 음극 합제를 집전체 상에 도포하는 과정;
(B) 과정(A)의 음극 합제층 상에 리튬염을 포함하는 단량체 용액(monomer solution)을 도포하는 과정; 및
(C) 과정(B)의 단량체 용액을 광중합하여 리튬염이 포함된 겔 폴리머를 제조하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.
A method of manufacturing a negative electrode according to claim 1,
(A) applying a negative electrode mixture composed of a negative electrode active material, a binder and a conductive material onto a current collector;
(B) applying a monomer solution containing a lithium salt onto the negative electrode mixture layer in the step (A); And
(C) photopolymerizing the monomer solution of the step (B) to prepare a gel polymer containing a lithium salt;
Wherein the negative electrode is made of a metal.
제 6 항에 있어서, 상기 단량체 용액은 단량체 용액 전체 중량 대비 1 중량% 내지 20 중량%의 광중합 개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.[7] The method of claim 6, wherein the monomer solution comprises 1 to 20% by weight of a photopolymerization initiator based on the total weight of the monomer solution. 제 7 항에 있어서, 상기 광중합 개시제는 벤조페논, o-벤조일벤조산 메틸, 4,4-비스(디메틸아민)벤조페논, 4,4-비스(디에틸아미노)벤조페논, 4,4-디클로로벤조페논, 4-벤조일-4-메틸디페닐케톤, 디벤질케톤, 플루오레논, 2,2-디에톡시아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, p-t-부틸디클로로아세토페논, 티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 2-클로로티오크산톤, 2-이소프로필티오크산톤, 디에틸티오크산톤, 벤질디메틸케탄올, 벤질메톡시에틸아세탈, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인부틸에테르, 안트라퀴논, 2-t-부틸 안트라퀴논, 2-아밀안트라퀴논, 및 β-클로로안트라퀴논으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.8. The photopolymerization initiator according to claim 7, wherein the photopolymerization initiator is at least one selected from the group consisting of benzophenone, methyl o-benzoylbenzoate, 4,4-bis (dimethylamine) benzophenone, 4,4-bis (diethylamino) benzophenone, Phenol, 4-benzoyl-4-methyldiphenyl ketone, dibenzyl ketone, fluorenone, 2,2-diethoxyacetophenone, 2,2-dimethoxy- Propylphenone, propylphenone, pt-butyldichloroacetophenone, thioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, diethylthioxanthone, benzyldimethylketanol, At least one selected from the group consisting of ethoxyethyl acetal, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin butyl ether, anthraquinone, 2-t-butyl anthraquinone, 2-amylanthraquinone, By weight. 제 6 항에 있어서, 상기 광중합은 자외선을 조사하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.The method of manufacturing a cathode according to claim 6, wherein the photopolymerization is performed by irradiating ultraviolet rays. 제 6 항에 있어서, 상기 과정(C)의 광중합 후에 건조하는 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.[7] The method of claim 6, further comprising a step of drying after the photopolymerization of the step (C). 제 10 항에 있어서, 100 도 내지 300 도의 열 또는 바람을 이용하여 건조하는 것을 특징으로 하는 음극 제조장치.The cathode manufacturing apparatus according to claim 10, wherein the drying is performed using heat or wind of 100 to 300 degrees. 제 1 항에 따른 음극을 제조하는 장치로,
(a) 집전체의 일면 또는 양면에 음극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 것으로 구성된 음극 합제가 도포되어 있는 음극 시트를 이동시키는 회전롤;
(b) 음극 합제의 도포층 상에 단량체 용액의 도포를 위한 단량체 용액 투입부;
(c) 단량체 용액의 광중합을 일으키기 위한 광조사가 이루어지는 조광부; 및
(d) 광중합으로 형성된 리튬염이 포함된 겔 폴리머가 도포된 음극 시트의 건조를 위한 건조부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 제조장치.
An apparatus for producing a negative electrode according to claim 1,
(a) a rotating roll for moving a negative electrode sheet coated with a negative electrode mixture composed of a negative electrode active material, a binder and a conductive material on one surface or both surfaces of the current collector;
(b) a monomer solution injecting portion for applying the monomer solution onto the coating layer of the negative electrode mixture;
(c) a light-directing section for irradiating light to cause photopolymerization of the monomer solution; And
(d) a drying unit for drying a negative electrode sheet to which a gel polymer containing a lithium salt formed by photopolymerization is applied;
And a negative electrode.
제 12 항에 있어서, 상기 집전체의 이동 속도는 5 내지 100 cm/sec인 것을 특징으로 하는 음극 제조장치.13. The apparatus for manufacturing a negative electrode according to claim 12, wherein a moving speed of the current collector is 5 to 100 cm / sec. 제 1 항에 따른 음극을 포함하는 것으로 구성되는 이차전지A secondary battery comprising a negative electrode according to claim 1 제 14 항에 있어서, 상기 전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.15. The secondary battery according to claim 14, wherein the battery is a lithium secondary battery.
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