KR20160010181A - 리튬 이차전지용 전극 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 집전체와 전극 합제 간의 접착력을 강화시켜 전극 합제가 집전체로부터 탈락되는 것을 방지하는 동시에, 전기 전도성의 감소를 방지할 수 있게 하는 리튬 이차전지용 전극 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 집전체; 및 상기 집전체 상에 형성되되, 전극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 전극 합제층;을 포함하는 이차전지용 전극으로서, 상기 집전체와 전극 합제층 사이에 바인더와 도전재가 혼합되어 형성되는 바인더 복합부를 하나 이상 포함하는 리튬 이차전지용 전극 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

리튬 이차전지용 전극 및 그 제조방법{Lithium secondary battery electrode and method for preparing the same}
본 발명은 리튬 이차전지용 전극 및 그 제조방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지며, 사이클 수명이 길고, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.
상기 리튬 이차전지를 제조하는 과정에 있어 전극을 제조하는 통상적인 방법은, 양음극 집전체 상에 페이스트상으로 된 활물질 슬러리(slurry)를 일정 두께로 도포한 후 롤 프레싱(Roll Pressing)하고 건조시키는 것이다.
한편, 상기와 같이 전극을 제조할 때 사용되는 양극음극 활물질 슬러리에 포함되는 각각의 활물질이 나노사이즈(nano size)인 경우에는, 전극을 제조하더라도 집전체(foil)와 전극 활물질 사이에서 접착력이 저하될 수 있다.
이에 따라, 외부로부터 힘이 가해지거나 또는 충방전 과정 중 활물질이 쉽게 벗겨지거나 탈락되는 현상이 발생할 수 있고, 그 결과 리튬 이차전지의 용량이 감퇴되고, 전지 수명이 단축될 뿐만 아니라 안전사고의 위험성이 증가할 수 있기 때문에 문제가 되고 있다.
한국공개특허공보 제2012-0093887호
본 발명의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 집전체와 상기 집전체 상에 형성되는 전극 합제층 사이에, 바인더와 도전재가 혼합된 하나 이상의 바인더 복합부를 포함함으로써, 상기 집전체로부터 전극 합제층이 탈락되는 것을 방지하는 동시에 전극의 전기전도성을 효과적으로 유지할 수 있는 리튬 이차전지용 전극의 제조 방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 이차전지용 전극을 제공한다.
상기의 목적을 달성하기 위한
본 발명의 일실시예에서,
집전체; 및
상기 집전체 상에 형성되되, 전극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 전극 합제층;을 포함하는 이차전지용 전극으로서,
상기 집전체와 전극 합제층 사이에 바인더와 도전재가 혼합되어 형성되는 바인더 복합부를 하나 이상 포함하는 리튬 이차전지용 전극을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서,
바인더와 도전재를 포함하는 복합 용액을 집전체에 도포하여, 상기 집전체 상에 하나 이상의 바인더 복합부를 형성하는 단계;
상기 집전체 및 바인더 복합부 상에 전극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 전극 합제를 도포하여 전극 합제층을 형성하는 단계; 및
상기 형성된 전극 합체층을 열간 압연하는 단계;를 포함하는 리튬 이차전지용 전극 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따라 제조된 전극은 바인더 복합부에 의해 집전체와 전극 합제층 상호 간의 접착이 강화되어, 외부 힘이 가해졌을 때 또는 충방전 과정에서 상기 전극 합제층이 집전체로부터 탈락되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이에 따라 전지의 용량 감퇴 또는 수명 감소 등의 문제점을 해결할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따라 제조된 전극은 바인더 복합부 내에 전기전도성 확보를 위한 도전재를 함께 포함함으로써, 집전체와 전극 합제층 상호 간의 접착을 강화하면서도 전기전도성을 효과적으로 유지하게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 리튬 이차전지용 전극을 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 집전체 상에 형성된 바인더 복합부의 형태를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 집전체 상에 형성된 바인더 복합부의 형태를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 집전체 상에 형성된 바인더 복합부의 형태를 개략적으로 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
리튬 이차전지의 전극을 제조하기 위하여 종래에는 전극활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 전극 합제 슬러리를 집전체(foil) 상에 도포한 다음 이를 압연하는 과정을 거치는 것이 일반적이었다. 이 경우 외부로부터 충격이 가해지거나 또는 충방전되는 과정 중에서 상기 전극활물질이 집전체로부터 탈락될 수 있는 문제점이 존재하였으며, 이는 궁극적으로 리튬 이차전지 용량 감퇴, 전지 수명의 단축, 안전사고 위험성 증가 등의 문제를 가져올 수 있기에 이를 해결할 필요성이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여,
본 발명의 일실시예에서,
집전체; 및
상기 집전체 상에 형성되되, 전극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 전극 합제층을 포함하는 이차전지용 전극으로서,
상기 집전체와 전극 합제층 사이에 바인더와 도전재가 혼합되어 형성되는 바인더 복합부를 하나 이상 포함하는 리튬 이차전지용 전극을 제공한다.
상기 바인더 복합부는 집전체 전부 또는 일부에 형성될 수 있으며, 구체적으로 집전체 상에 다양한 패턴화 또는 다양한 형태로 형성될 수 있다(도 2 내지 4 참조).
구체적으로, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 바인더 복합부(200)는 원형 형태로서, 상기 바인더 복합부가 집전체(100) 상에 복수개(총 12개)로 형성되어 있다. 상기 각각의 바인더 복합부는 집전체 상에서 서로 이격되어 형성되어 있다. 상기 집전체 상에 형성된 바인더 복합부는 집전체 상에 규칙적으로 분산될 수도 있으나, 도 2의 경우와 같이 불규칙적으로 분산된 형태일 수도 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 바인더 복합부(200)는 집전체(100) 상에 연속적으로 형성된 사각형의 격자 형태로 형성되어 있다. 상기와 같은 형태로 바인더 복합부가 형성되는 경우 적은양의 바인더 복합부로도 집전체와 전극 합제층 사이에 결착력을 충분히 확보할 수 있게 된다.
또한, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 바인더 복합부(200)는 집전체(100) 상에 연속적으로 형성된 육각형의 벌집구조 형태로 형성되어 있다. 상기와 같은 형태 또한, 적은양의 바인더 복합부로도 집전체와 전극 합제층 사이에 결착력을 충분히 확보할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에서, 상기 바인더 복합부는 1층 이상의 바인더 복합층을 포함하는 단층 또는 다층 구조일 수도 있으며, 상기 바인더 복합층이 복수인 경우, 층별로 바인더 성분이 상이할 수도 있다.
이와 같이, 바인더 복합부를 패턴화하여 형성하는 이유는 바인더 복합부의 최소 사용으로 최대의 결착 효과를 얻기 위함이며, 이를 위하여 집전체 상에 형성되는 바인더 복합부의 총 면적은 상기 집전체 일면의 총 면적 대비 3 내지 40%일 수 있다.
상기 바인더 복합부의 총 면적이 3% 미만인 경우 바인더 복합부에 의한 집전체와 전극 합제층 사이의 결착력을 충분히 확보하기 어려우며, 상기 바인더 복합부의 총 면적이 40% 초과인 경우 성능 및 경제성이 떨어진다.
한편, 본 발명의 일실시예에서, 상기 바인더 복합부의 두께는 0.05 ㎛ 내지 50 ㎛ 일 수 있다. 상기 바인더 복합부의 두께가 0.05 ㎛ 미만인 경우 집전체와 전극 합제층 사이에 충분한 결착력을 확보할 수 없고, 상기 바인더 복합부의 두께가 50 ㎛ 초과인 경우 전극의 전기적 성능이 떨어지거나 전극의 부피가 커질 수 있어 공간 활용의 문제점이 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에서, 상기와 같은 바인더 복합부는 바인더와 도전재를 함께 포함하는데, 상기 바인더가 바인더 복합부 총 중량을 기준으로 5 내지 50 wt%로 포함될 수 있다. 한편, 상기 도전재는 상기 바인더 복합부 총 중량을 기준으로 50 내지 95 wt%로 포함될 수 있다.
상기와 같은 함량 비로 바인더와 도전재를 포함하는 바인더 복합부는, 충분한 결착력을 확보하면서도 동시에, 전극의 전기전도성을 떨어뜨리지 않고 잘 유지시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
특히, 상기 바인더 내에 포함되는 도전재는 집전체와 접하는 바인더 복합부 하면으로부터 전극 합제층과 접하는 바인더 복합부 상면까지 일정한 농도 구배를 이룸으로써 상기 복합부 내에 전도성 패스를 형성할 수 있게 되어 전극의 전기전도성을 효과적으로 유지할 수 있게 된다.
한편, 상기 바인더 복합부에 포함되는 바인더는 전극 합제층과 집전체 간의 결합에 조력하는 성분이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무, 불소 고무 및 다양한 공중합체 중 1 또는 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.
한편, 상기 바인더 복합부에 포함되는 바인더는 전극 합제층에 포함되는 바인더와 동종의 물질일 수도 있고, 이종의 물질일 수도 있다.
또한, 상기 바인더 복합부에 포함되는 도전재는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것으로서, 상기 바인더와 혼합되어 전극 합제층과 집전체 간을 전기적으로 연결하여 도전성을 유지하는 성분이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 및 폴리페닐렌 유도체 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.
한편, 상기 바인더 복합부에 포함되는 도전재는 전극 합제층에 포함되는 도전재와 동종의 물질일 수도 있고, 이종의 물질일 수도 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에서, 일련의 과정을 통한 리튬 이차전지용 전극 제조 방법을 제공한다.
구체적으로, 바인더와 도전재를 포함하는 복합 용액을 집전체에 도포하여, 상기 집전체 상에 하나 이상의 바인더 복합부를 형성하는 단계;
상기 집전체 및 바인더 복합부 상에 전극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 전극 합제를 도포하여 전극 합제층을 형성하는 단계; 및
상기 형성된 전극 합체층을 열간 압연하는 단계;를 포함하는 리튬 이차전지용 전극 제조방법을 제공한다.
상기 복합 용액은 바인더와 도전재를 포함하는 것으로서, 용매 내에 바인더와 도전재가 분산된 형태로 제조된다.
상기 용매는 바인더와 도전재를 잘 분산시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 수계용매 및 유기용매일 수 있으며, 상기 수계용매 및 유기용매는 리튬 이차전지용 전극제조 시 사용하는 용매라면 제한 없이 사용할 수 있다.
한편, 상기 복합 용액에 포함되는 바인더는 전극 합제층과 집전체 간의 결합에 조력하는 성분이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무, 불소 고무, 등 다양한 공중합체일 수 있다.
한편, 상기 복합 용액에 포함되는 도전재는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것으로서, 상기 바인더와 혼합되어 전극 합제층과 집전체 간을 전기적으로 연결하여 도전성을 유지하는 성분이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재일 수 있다.
상기 용매 내에 바인더와 도전재를 각각 투입한 후 분산하는 과정을 거친다. 상기 분산은 교반기 등을 이용하여 수행될 수 있으며, 상기 분산은 수차례 반복 실시될 수도 있다.
이때, 상기 복합 용액 중에 바인더는 바인더 복합부 총 중량을 기준으로 5 내지 50 wt%로 포함될 수 있다. 또한, 상기 도전재는 상기 바인더 복합부 총 중량을 기준으로 50 내지 95 wt%로 포함될 수 있다.
상기 과정을 통하여 바인더와 도전재가 잘 분산된 복합 용액이 제조되며, 상기 복합 용액은 집전체(100) 상에 도포되어 상기 집전체의 전부 또는 일부 상에서 바인더 복합부(200)로 형성된다(도 1 참조).
상기 집전체는 양극 집전체 또는 음극 집전체일 수 있다.
상기 양극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인레스 스틸 표면에 탄소, 니켈 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것을 사용할 수 있다.
상기 음극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등을 사용할 수 있다.
한편, 상기 집전체는 통상적으로 3 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상기 집전체 표면 상에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질 또는 음극 활물질의 접착력을 높인 것일 수도 있다. 상기 집전체는 예를 들어 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 복합 용액을 집전체 상에 도포하는 방법은 당해 기술분야에서 통용되는 일반적인 방법을 채용할 수 있으며, 예를 들어 스프레이 코팅 방법 등이 채용될 수 있다.
다음으로, 상기 집전체(100) 상에 바인더 복합부(200)를 형성한 다음, 전극 합제를 상기 집전체 및 바인더 복합부 상에 도포하여 전극 합제층(300)을 형성한다(도 1 참조).
상기 전극 합제는 전극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함할 수 있으며, 상기 전극 활물질은 양극 활물질 또는 음극 활물질일 수 있다.
상기 양극 활물질은 리튬 이차전지에 사용되는 일반적인 활물질일 수 있으며, 예를 들어 리튬 함유 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 인산철 화합물(LiFePO4), 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물(LiNi0 .8Co0 .15Al0 .05O2), 리튬 망간 산화물(LiMn2O4) 또는 리튬 니켈 망간 코발트 산화물(LiNi1/3Mn1 /3Co1 /3O2)등 일 수 있다.
상기 음극 활물질은 리튬 이차전지에 사용되는 일반적인 활물질일 수 있으며, 예를 들어 흑연 또는 실리콘과 탄소의 복합체 등일 수 있다.
한편, 상기 전극 합제에 포함되는 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합 및 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무, 불소 고무, 및 다양한 공중합체를 들 수 있다. 한편, 상기 전극 합제에 포함되는 바인더는 바인더 복합부에 포함되는 바인더와 동종의 물질일 수도 있고, 이종의 물질일 수도 있다.
한편, 상기 전극 합제에 포함되는 도전재는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재일 수 있다. 한편, 상기 전극 합제에 포함되는 도전재는 바인더 복합부에 포함되는 도전재와 동종의 물질일 수도 있고, 이종의 물질일 수도 있다.
다음으로, 상기 과정을 통하여 제조된 전극을 열간 압연하면, 최종적으로 리튬 이차전지에 사용되는 전극이 제조된다(도 1 참조).
상기 열간 압연 단계에서는 전극에 일정한 열을 가해줌으로써 바인더 복합부를 다소 녹여 상기 바인더 복합부로 하여금 집전체와 전극 합제층을 단단히 결착하게 한다. 또한, 상기 열간 압연 시 강한 압력을 가해줌으로써 집전체와 전극 합제층을 더욱 단단히 결착하게 한다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 열간 압연은 50 내지 90℃의 온도 조건에서 수행될 수 있다.
상기에서 설명한 리튬 이차전지용 전극 제조방법 및 이에 따라 제조된 전극은 사용된 전극 활물질의 종류와 집전체 종류 등에 따라 양극 또는 음극으로 제조될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에서, 상기 방법에 따라 각각 제조된 양극과 음극 사이에 분리막을 개재시킨 전극조립체 및 전해액을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.
이때, 상기 분리막은 상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용될 수 있다. 상기 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ㎛ 내지 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ㎛ 내지 300 ㎛일 수 있다.
상기 분리막은 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용될 수 있다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
한편, 전해액은 비수계 유기용매 또는 유기 고체 전해질 등이 사용될 수 있다.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부티로락톤, 1,2-디메톡시에탄, 테트라히드록시푸란, 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10C10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4-페닐붕산리튬 및 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.
상기 일련의 단계를 통하여 제조되는 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지는 집전체와 전극 합제 간의 접착력이 강화되어 전극 합제가 집전체로부터 탈락되는 것을 방지하는 동시에, 전기 전도성의 감소가 방지된다.
100: 집전체
200: 바인더 복합부
300: 전극 합제층

Claims (19)

  1. 집전체; 및
    상기 집전체 상에 형성되되, 전극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 전극 합제층;을 포함하는 이차전지용 전극으로서,
    상기 집전체와 전극 합제층 사이에 바인더와 도전재가 혼합되어 형성되는 바인더 복합부를 하나 이상 포함하는 리튬 이차전지용 전극.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더 복합부는 집전체 전부 또는 일부에 형성되는 리튬 이차전지용 전극.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더 복합부는 집전체 상에 패턴화되어 형성되는 리튬 이차전지용 전극.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 바인더 복합부는 원형이고, 상기 집전체 상에 규칙 또는 불규칙적으로 형성되는 리튬 이차전지용 전극.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 바인더 복합부는 집전체 상에 연속적으로 형성된 사각형의 격자 형태인 리튬 이차전지용 전극.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 바인더 복합부는 집전체 상에 연속적으로 형성된 육각형의 벌집구조인 리튬 이차전지용 전극.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더 복합부는 1층 이상의 바인더 복합층을 포함하는 단층 또는 다층 구조인 리튬 이차전지용 전극.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 집전체 상에 형성된 바인더 복합부의 총 면적은, 상기 집전체 일면의 총 면적 대비 3 내지 40%인 리튬 이차전지용 전극.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 집전체 상에 형성된 바인더 복합부의 두께는 0.05 ㎛~ 50 ㎛인 리튬 이차전지용 전극.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더 복합부 내에 포함되는 바인더의 중량은 바인더 복합부 총 중량을 기준으로 5 내지 50 wt%인 리튬 이차전지용 전극.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더 복합부 내에 포함되는 도전재의 중량은 바인더 복합부 총 중량을 기준으로 50 내지 95 wt%인 리튬 이차전지용 전극.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더 복합부 내의 도전재는 집전체와 접하는 바인더 복합부 하면으로부터 전극 합제층과 접하는 바인더 복합부 상면까지 일정한 농도 구배를 이룸으로써 상기 복합부 내에 전도성 패스가 형성되는 리튬 이차전지용 전극.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더 복합부 내의 바인더는 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무 및 불소 고무로 이루어지는 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 혼합물을 포함하는 리튬 이차전지용 전극.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더 복합부 내의 바인더는 상기 전극 합제층에 포함되는 바인더와 동일 또는 상이한 성분을 포함하는 리튬 이차전지용 전극.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더 복합부 내의 도전재는 천연 흑연이나 인조 흑연을 포함하는 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙을 포함하는 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유를 포함하는 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말을 포함하는 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨을 포함하는 도전성 위스키; 산화 티탄을 포함하는 도전성 금속 산화물; 및 폴리페닐렌 유도체를 포함하는 도전성 소재로 이루어지는 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 혼합물을 포함하는 리튬 이차전지용 전극.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더 복합부 내의 도전재는 상기 전극 합제층에 포함되는 도전재와 동일 또는 상이한 성분을 포함하는 리튬 이차전지용 전극.
  17. 바인더와 도전재를 포함하는 복합 용액을 집전체에 도포하여, 상기 집전체 상에 하나 이상의 바인더 복합부를 형성하는 단계;
    상기 집전체 및 바인더 복합부 상에 전극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 전극 합제를 도포하여 전극 합제층을 형성하는 단계; 및
    상기 제조된 전극 합제층을 열간 압연하는 단계;를 포함하는 청구항 1 기재의 리튬 이차전지용 전극 제조방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 열간 압연은 50 내지 90℃ 온도 범위 내에서 수행되는 리튬 이차전지용 전극 제조방법.
  19. 청구항 1에 기재된 리튬 이차전지용 전극을 포함하는 리튬 이차전지.
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