KR20170044732A - 리튬-이온 이차 전지 전극 시트의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서에 제안된 리튬-이온 이차 전지 전극 시트의 제조 방법은, 조립 입자(13a)들을 프레싱하는 공정을 포함하되, 비(t/D50)는 1보다 작고, 여기서 D50은 조립 입자(13a)들의 평균 입경이며, 또한 t는 프레싱 후의 활물질 입자(13a1)들의 층(14)의 두께인 것을 특징으로 한다.

Description

리튬-이온 이차 전지 전극 시트의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING LITHIUM-ION SECONDARY BATTERY ELECTRODE SHEET}
본 발명은 리튬-이온 이차 전지 전극 시트를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 명세서에 있어서, 상기 "이차 전지"란 용어는 일반적으로 반복해서 충전가능한 전지를 말한다. 상기 "리튬-이온 이차 전지"란 용어는, 전해질 이온들로서 리튬 이온들을 이용하고, 정극과 부극들 간의 상기 리튬 이온들의 이동과 연관되는 전하의 이동에 의하여 충전 및 방전을 구현하는 이차 전지를 말한다. 상기 리튬-이온 이차 전지는, 전해질염이 용해되는 비수 용매(non-aqueous solvent)를 포함하여 이루어지는 비수 전해질을 사용하는, 비수 전해질 이차 전지의 일종이다. 본 출원은 2014년 8월 29일에 출원된 일본특허출원 제2014-175920호를 우선권 주장하며, 그 전문이 본 명세서에 인용참조된다.
예를 들어, JP 2004-079370 A는, 활물질 입자(active material particle)들의 층이 집전체(current collector) 상에 형성되는 전극 시트를 얻는 방법을 개시하고 있다. 상기 방법은, 활물질 입자들과 바인더(binder)를 함유하고 있는 혼합 페이스트(paste)로 집전체를 코팅하는 공정과, 상기 페이스트를 건조하는 공정, 및 그 결과 물질을 프레싱하는 공정을 포함한다. 이러한 제조 방법에 있어서, 상기 혼합 페이스트를 건조하는 공정은 대량의 에너지를 요구하는데, 이는 제조 비용을 증가시킨다.
JP 2014-078497 A는, 활물질 입자들과 바인더를 함유하고 있는 입자들을 집전체 상으로 공급한 다음, 상기 입자들과 상기 집전체를 프레싱함으로써, 활물질 입자들의 층이 집전체 상에 형성되는 리튬-이온 이차 전지 전극 시트의 제조 방법을 개시하고 있다. 이러한 제조 방법은, 상기 건조 공정을 단순화하거나 소거할 수 있고, 그 점에 있어서, 제조 비용을 낮게 유지할 수 있다.
특허 문헌 1: JP 2004-079370 A 특허 문헌 2: JP 2014-078497 A
특허 문헌 1에 개시된 바와 같이, 활물질 입자들의 층이 상기 혼합 페이스트로 형성되는 제조 방법에 있어서는, 건조 후의 단위 면적당 혼합 페이스트의 중량과 프레싱 후의 활물질층의 두께(즉, 활물질층의 밀도)에 의거하여 프레싱 압력을 설정하는 것이 바람직하다. 다른 한편으로, 특허 문헌 2에 개시된 바와 같이, 상기 활물질 입자들의 층이 조립 입자들(granulated particles)로 형성되는 경우에는, 상기 활물질 입자들의 층이 상기 혼합 페이스트로 형성되는 경우에 사용되는 것과 동일한 조건 하에 상기 프레싱이 실시되더라도, 상기 결과적인 활물질 입자들의 층이 충분한 박리 강도(peel strength)를 가지지 못할 수도 있다.
본 명세서에 제안된 리튬-이온 이차 전지 전극 시트의 제조 방법은 하기 공정 1 내지 5를 포함한다:
1. 집전체를 준비하는 공정.
2. 활물질 입자들과 바인더를 함유하고 있는 조립 입자들을 준비하는 공정.
3. 조립 입자들을 집전체 상으로 공급하는 공정.
4. 집전체 상에 공급된 조립 입자들을 레벨링(leveling)하는 공정.
5. 레벨링된 조립 입자들을 프레싱하는 공정.
여기서는, 상기 조립 입자들을 공급하는 공정에 있어서, 비(t/D50)가 1보다 작은 것이 바람직하되, 여기서 D50은 상기 집전체 상으로 공급된 조립 입자들의 평균 입경이고, t는 프레싱하는 공정 후에 형성된 상기 활물질 입자들의 층의 두께이다. 이는 상기 형성된 활물질 입자층이 높은 박리 강도를 갖는 리튬-이온 이차 전지 전극 시트를 일관되게 얻을 수 있게 한다.
더욱이, 상기 비(t/D50)는 0.5보다 큰 것이 바람직하다. 이 경우에는, 활물질 입자들의 단위 면적당 중량에 있어서의 불균일(unevenness)이 작게 유지되기 쉽다.
도 1은 본 명세서에 제안된 리튬-이온 이차 전지 전극 시트의 제조 방법을 구체화하는 제조 장치(10)를 예시한 모식도;
도 2는 조립 입자(13a)를 개략적으로 예시한 모식도;
도 3은 조립 입자(13a)들이 프레싱되기 전의 상태를 개략적으로 예시한 모식도;
도 4는 조립 입자(13a)들이 프레싱된 후의 상태를 개략적으로 예시한 모식도;
도 5는 조립 입자(13a)들이 프레싱된 후에 형성되는 활물질 입자(13a1)들의 층(14)의 표면을 도시한 사진;
도 6은 비교예의 제조 방법에 있어서 조립 입자(13a)들이 프레싱되기 전의 상태를 개략적으로 예시한 모식도;
도 7은 비교예의 제조 방법에 있어서 조립 입자(13a)들이 프레싱된 후의 상태를 개략적으로 예시한 모식도;
도 8은 비교예의 제조 방법에 있어서 조립 입자(13a)들이 프레싱된 후의 활물질 입자(13a1)들의 층(14)의 표면을 도시한 사진;
도 9a 내지 도 9f는 샘플들을 준비하는 절차를 예시한 도면; 및
도 10은 각 샘플들의 비(t/D50)와 박리 강도(N/m) 간의 관계를 예시한 그래프이다.
이하, 본 명세서에 제안된 리튬-이온 이차 전지 전극 시트의 제조 방법의 실시예들의 일례를 후술한다. 본 명세서에 기술된 실시예들은 본 발명을 한정하고자 의도되어 있지 않다. 도면들은 개략적으로 도시되어 있고, 상기 도면들의 치수 관계(길이, 폭, 두께 등)는 예를 들어 실제 치수 관계를 반드시 반영할 필요는 없다. 동일한 효과들을 나타내는 부분들과 구성요소들은 동일한 참조 부호들로 표시되어 있고, 그 중복 설명은 적절하게 생략될 수도 있다.
<<제조 장치(10)>>
도 1은 본 명세서에 제안된 리튬-이온 이차 전지 전극 시트의 제조 방법을 구체화하는 제조 장치(10)을 예시한 모식도이다. 도 1에 예시된 바와 같이, 상기 제조 장치(10)는, 반송 장치(conveyor device; 21), 코팅 장치(22), 공급 장치(24), 스퀴지(squeegee; 25), 및 압력 롤러(26, 27)들을 구비하고 있다. 도면의 화살표 F는 적절하게 반송 방향을 나타내고 있다. 상기 반송 장치(21)는 집전체(11)를 반송하기 위한 장치이다. 상기 코팅 장치(22)는 바인더 용액(12)을 도포하기 위한 장치이다. 상기 공급 장치(24)는 조립 입자(13a)(도 2 참조)들을 공급하기 위한 장치이다. 상기 제조 장치(10)를 구성하는 이들 장치들의 상세는 후술하기로 한다. 도 2는 조립 입자(13a)를 개략적으로 예시한 도면이다.
<<리튬-이온 이차 전지 전극 시트의 제조 방법>>
본 명세서에 제안된 리튬-이온 이차 전지 전극 시트의 제조 방법은 하기 공정 1 내지 5를 포함한다:
1. 집전체(11)를 준비하는 공정;
2. 활물질 입자들과 바인더를 함유하고 있는 조립 입자(13a)들을 준비하는 공정;
3. 조립 입자(13a)들을 집전체(11) 상으로 공급하는 공정;
4. 집전체(11) 상에 공급된 조립 입자(13a)들을 레벨링하는 공정; 및
5. 레벨링된 조립 입자(13a)들을 프레싱하는 공정.
<<집전체(11)를 준비하는 공정>>
공정 1에서는, 집전체(11)가 준비된다. 본 명세서에서 준비된 상기 집전체(11)는, 상기 전극 시트에 있어서 전기를 얻기 위한 부재이다. 예를 들어, 리튬-이온 이차 전지에 사용되는 상기 집전체(11)로서 적절한 재료는, 전자 전도성이 우수하면서, 상기 전지 내부에 안정하게 존재할 수 있는 재료이다. 상기 집전체(11)는 또한 경량화, 소정의 기계적 강도, 가공성(processability) 등도 요구한다. 예를 들어, 알루미늄 포일(aluminum foil)이 리튬-이온 이차 전지의 정극을 위한 집전체(11)로서 사용된다. 구리 포일은 그 부극을 위한 집전체(11)로서 사용된다. 도 1에 도시된 예시에 있어서는, 스트립-형상 금속 포일(구체적으로는, 알루미늄 포일(두께 15㎛) 또는 구리 포일(두께 10㎛))이 집전체 포일로서 준비된다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 집전체 포일로서의 스트립-형상 금속 포일은, 권선 코어 주위에 감긴 상태로 준비되는 것이 바람직하다.
도 1에 도시된 제조 장치(10)에는, 스트립-형상 집전체(11)를 그 길이 방향에 따라 반송하는 공정이 제공된다. 여기서는, 상기 스트립-형상 집전체로서의 집전체 포일(11)이, 소정의 반송 경로에 따라 상기 반송 장치(21)에 의하여 반송된다. 이러한 스트립-형상 집전체 포일(11)은, 도 1에 예시된 바와 같이, 롤-대-롤 프로세스(roll-to-roll process)에서 반송되는 동안, 소정의 처리를 실시하는데 적합하다. 상기 집전체가 금속 포일을 필요로 하지 않는다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 제조되는 전극 시트의 용도에 따라서는, 상기 집전체(11)가 도전성 수지막일 수도 있다. 본 명세서에 있어서, 상기 "준비하는"이란 용어는, 예를 들어 적절하게 상기 재료의 제조업자로부터 소요 재료를 얻는다는 것을 의미할 수도 있다.
<<조립 입자(13a)들을 준비하는 공정>>
공정 2에서는, 조립 입자(13a)들이 준비된다. 본 명세서에서 준비된 조립 입자(13a)들은, 도 2에 예시된 바와 같이, 적어도 활물질 입자(13a1)들과 바인더(13a2)(즉, 제1바인더)를 함유하고 있다. 상기 조립 입자(13a)들은, 예를 들어 활물질 입자(13a1)들과 바인더(13a2)가 분무 건조법(spray drying method)에 의하여 용매와 혼합되는 혼합물(현탁액)을 조립(granulating)함으로써 얻어질 수 있다. 상기 분무 건조법에 있어서는, 혼합물이 건조 분위기에서 분무된다. 이러한 단계에서는, 분무된 액적들 각각에 함유된 입자들이 하나의 덩어리(aggregate)로 거칠게 병합되어, 보다 큰 입자로 형성된다. 그러므로, 상기 액적들의 크기에 따라, 상기 조립 입자(13a)에 함유된 고형 분량(solid content)이 변할 수 있고, 또한 상기 조립 입자(13a)의 크기, 질량 등이 변할 수 있게 된다.
상기 분무될 액적들은, 적어도 활물질 입자(13a1)들과 바인더(13a2)를 함유하는 것이 바람직하다. 또한 상기 분무될 액적들은, 상기 활물질 입자(13a1) 및 상기 바인더(13a2) 이외의 재료들을 함유할 가능성도 있다. 예를 들어, 도전제(conductive agent) 및/또는 증점제(thickening agent)가 그 안에 함유될 수도 있다. 여기에 준비된 조립 입자(13a)들은, 평균 입경이 대략 60㎛ 내지 100㎛ 정도인 것이 바람직하다. 본 명세서에 있어서, 상기 "평균 입경"이란 용어는, 특별히 언급하지 않는 한, 입경 분석기(particle size analyzer)를 이용하여 레이저 산란 회절법에 의해 결정된 입경 분포에 있어서 적산값 50%에서의 입경, 다시 말해 50% 체적 평균 입경을 의미한다. 여기서, 상기 입경 분포에 있어서 적산값 50%, 다시 말해 50% 체적 평균 입경은 적절하게 "D50"이라고 한다. 보다 구체적으로, 상기 50% 체적 평균 입경은, 압축 공기에 의한 입자들의 분산없이, 레이저 회절/산란 입경 분석기(예를 들면, Nikkiso 주식회사 제품인 Microtrac MT-3200II)를 이용하여 건식 측정법에 의하여 측정된다.
<활물질 입자(13a1)>
본 명세서에 제안된 전극 시트의 제조 방법은, 각종 타입의 전극 시트들에 적용가능하다. 예를 들어, 상기 방법은 리튬-이온 이차 전지에 있어서 정극 시트 또는 부극 시트 중 어느 것에도 적용될 수 있다. 상기 조립 입자(13a)들에 함유된 활물질 입자(13a1)들은, 제조될 전극 시트에 따라 바뀔 수도 있다. 리튬-이온 이차 전지의 정극용 전극 시트가 제조되는 경우에는, 상기 정극을 위한 활물질 입자들이 상기 활물질 입자(13a1)들로 사용된다. 다른 한편으로, 상기 부극용 전극 시트가 제조되는 경우에는, 상기 부극을 위한 활물질 입자들이 상기 활물질 입자(13a1)들로 사용된다.
<리튬-이온 이차 전지의 정극에 사용되는 활물질 입자들의 예시들>
여기서는, 리튬-이온 이차 전지가 일례로서 취해진다. 상기 리튬-이온 이차 전지의 정극에 사용되는 활물질 입자(13a1)들의 바람직한 예시들은: 리튬 니켈 산화물(예를 들면, LiNiO2), 리튬 코발트 산화물(예를 들면, LiCoO2), 및 리튬 망간 산화물(예를 들면, LiMn2O4)과 같은 리튬 및 1이상의 천이 금속 원소들을 함유하고 있는 산화물(즉, 리튬-천이 금속 산화물)들; 및 리튬 인산 망간(LiMnPO4)과 리튬 인산 철(LiFePO4)과 같은 리튬 및 1이상의 천이 금속 원소들을 함유하고 있는 인산염들을 포함한다. 이들은 입자 형태로 사용되고 또한 적절하게 정극 활물질 입자들로서 칭해질 수도 있다. 상기 정극 활물질 입자들은, 단독으로 또는 조합하여 사용될 수도 있다. 이들 정극 활물질 입자들은 도전성이 낮기 때문에, 상기 정극 활물질 층은 도전성을 증대시키기 위하여 도전제를 함유하고 있다. 이 경우, 상기 도전제는, 분무 건조에서 분무되는 액적들에 함유되는 것이 바람직하다.
<리튬-이온 이차 전지의 부극에 사용되는 활물질 입자들의 예시들>
리튬-이온 이차 전지의 부극에 사용되는 활물질 입자들의 바람직한 예시들은, 그라파이트 카본들과 아모퍼스 카본들과 같은 탄소계 재료들, 리튬-천이 금속 산화물들, 및 리튬-천이 금속 질화물들을 포함한다. 이들은 입자 형태로 사용되고 또한 적절하게 부극 활물질 입자들로서 칭해질 수도 있다. 상기 부극 활물질 입자들은 단독으로 또는 조합하여 사용될 수도 있다. 상기 부극 활물질 층은, 도전성을 증대시키기 위하여 도전제를 함유할 수도 있다. 이 경우, 상기 도전제는, 분무 건조에서 분무되는 액적들에 함유되는 것이 바람직하다.
<도전제(도전성 강화제)>
상기 도전제의 예시들은, 카본 분말과 카본 파이버와 같은 카본 재료들을 포함한다. 방금 언급된 도전제들의 예시들 중 하나는 단독으로 또는 다른 1이상의 예시들과 조합하여 사용될 수 있다. 상기 카본 분말의 예시들은, 아세틸렌 블랙, 유로(oil-furnace) 블랙, 흑연화 카본 블랙, 카본 블랙, 케첸 블랙(Ketjen Black), 및 그라파이트의 분말들을 포함한다. 이러한 도전제들은, 도전성이 약한 활물질 입자(13a1)들이 활물질 입자(13a1)들과 집전체 포일(11) 간의 도전 경로들을 형성하도록 사용되는 경우에 첨가되는 것이 바람직하다.
<바인더(13a2)>
다음으로, 조립 입자(13a)들을 준비하는 공정에 있어서, 상기 조립 입자(13a)들에 첨가되는 바인더(13a2)를 후술한다. 상기 조립 입자(13a)들은 분무 건조법에 의하여 조립되는 것이 바람직하다. 이러한 이유로, 용매에 용해되거나 또는 분산될 수 있는 폴리머가, 상기 조립 입자(13a)들에 첨가되는 상기 바인더(13a2)로서 사용된다. 수계 용매에 용해되거나 또는 분산될 수 있는 폴리머의 예시들은, 고무 재료들(스티렌-부타디엔 코폴리머(SBR)와 아크릴산-변성 SBR 수지(SBR 라텍스) 등), 비닐 아세테이트 코폴리머들, 및 아크릴레이트 폴리머들을 포함한다. 비수 용매에 용해되거나 또는 분산될 수 있는 폴리머의 예시들은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)를 포함한다. 또한, 상기 조립 입자(13a)들에 첨가되는 상기 바인더(13a2)로서, 셀룰로스계 폴리머, 플루오로폴리머(폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등) 등을 사용할 수도 있다. 상기 조립 입자(13a)들에 첨가되는 상기 바인더(13a2)의 예시들이 본 명세서에 도시되어 있지만, 상기 조립 입자(13a)들에 첨가되는 상기 바인더(13a2)가 본 명세서에 도시된 예시들로 한정되는 것은 아니라는 점에 유의한다.
<<조립 입자(13a)들을 공급하는 공정>>
공정 3에서는, 상기 조립 입자(13a)들이 상기 집전체 포일(11) 상으로 공급된다. 이러한 실시예에 있어서는, 도 1에 예시된 바와 같이, 상기 조립 입자(13a)들이 공급되기 전에, 바인더 용액(12)이 상기 집전체(11) 상으로 도포된다.
<<바인더 용액(12)을 준비하는 공정>>
여기에서 준비된 바인더 용액(12)은, 바인더가 용매와 혼합되는 용액이다. 환경 부하를 경감한다는 관점에서는, 상기 바인더 용액(12)용 용매로서, 소위 수계 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 물 또는 주로 물로 이루어진 혼합 용매가 사용된다. 상기 바인더 용액(12)의 용매는 소위 수계 용매로 한정되지 않고, 소위 유기계 용매일 수도 있다. 상기 유기계 용매의 일례는 N-메틸피롤리돈(NMP)이다.
또한, 상기 바인더 용액(12)에 함유된 바인더(즉, 제2바인더)는 용매에 분산될 수 있는 것이 바람직하다. 본 실시예에 있어서, 바람직한 예시들은, 상기 용매가 수계 용매이기 때문에, 스티렌-부타디엔 고무(SBR)와 폴리아크릴산(PAA)을 포함한다. 유기계 용매가 상기 용매로서 사용되는 경우에는, 상기 바인더의 바람직한 예시들이, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)와 폴리아크릴산(PAA)을 포함한다. 상기 바인더 용액(12)의 바람직한 예시로서는, 상기 용매로서 물이 사용되고, 상기 바인더로서의 아크릴 수지(예를 들면, 폴리메틸 메타크릴레이트)가 상기 용매와 혼합되는 리튬-이온 이차 전지의 정극에 바람직하다. 상기 리튬-이온 이차 전지의 부극에 있어서는, 상기 용매로서 물이 사용되고, 상기 바인더로서의 SBR이 상기 용매와 혼합되는 것이 바람직하다.
<바인더 용액(12)을 코팅하는 공정>
상기 바인더 용액(12)은 소정의 패턴으로 상기 집전체(11) 상에 도포되는 것이 바람직하다. 여기서는, 상기 바인더 용액(12)이 상기 집전체(11)에서의 소정의 영역 상으로 도포된다. 상기 바인더 용액(12)은, 예를 들면 대략 1㎛ 내지 20㎛ 정도의 두께로 상기 집전체(11) 상에 얇게 도포되고, 그라비어 프린팅(gravure printing) 등에 의하여 도포되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 다이렉트 그라비어 롤 코터(direct gravure roll coater)가 상기 코팅 장치(22)로서 사용될 수 있다. 이러한 코팅 장치(22)는, 미세한 패턴들이 그 표면 상에 새겨진 그라비어 롤러(gravure roller; 22a)를 이용하는 다이렉트 그라비어 프린팅에 의하여, 상기 바인더 용액(12)이 상기 집전체(11) 상으로 이동되도록 한다. 상기 그라비어 롤러(22a)는, 회전축에 대하여 기울어진 사선을 따라, 예를 들면 프린트 깊이가 대략 10㎛ 내지 30㎛(예를 들면, 20㎛), 폭이 50㎛, 및 피치가 200㎛인 복수의 홈을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 그라비어 롤러(22a)에 형성된 홈들의 패턴은, 가로 줄무늬 패턴 또는 격자 패턴일 수도 있다. 도면들에 도시되어 있지는 않지만, 상기 격자 패턴은, 예를 들면 사선들이 격자 패턴과 조합되는 이러한 패턴일 수도 있다. 상기 가로 줄무늬 패턴은, 상기 스트립-형상 집전체(11)의 폭방향에 따라 그리고 그 길이방향에 따라 소정의 간격으로, 상기 바인더 용액(12)이 도포되도록 되어 있을 수도 있다. 상기 그라비어 롤러(22a)의 홈들의 폭과 피치는 여러가지 방식으로 변경될 수도 있다.
도 1에 도시된 예시에 있어서는, 상기 바인더 용액(12)으로 도포될 처리면(즉, 활물질층이 형성되는 면)이 하방으로 향하면서, 상기 스트립-형상 집전체(11)가 반송되고, 또한 상기 그라비어 롤러(22a)가 이러한 조건에서 상기 집전체(11)에 도포되는 것이 바람직하다. 상기 그라비어 롤러(22a)의 하측은, 저장조(reservoir; 22b)에 저장된 상기 바인더 용액(12)에 침지된다. 또한, 백킹 롤러(backing roller; 22c)는, 상기 그라비어 롤러(22a)가 접촉하게 만드는 그 표면에 대하여 상기 집전체(11)의 대향면에 도포된다. 이에 따라, 상기 저장조(22b)에 저장된 상기 바인더 용액(12)이, 상기 그라비어 롤러(22a)를 통해 상기 집전체(11)에 연속적으로 이동된다. 상기 바인더 용액(12)은, 예를 들면 대략 1㎛ 내지 10㎛ 정도의 두께로 상기 집전체(11)에 도포되는 것이 바람직하다.
도 1에 도시된 예시에 있어서는, 상기 집전체 포일(11)(스트립-형상 집전체 포일)이, 상기 반송 장치(21)의 반송 롤러(21b) 주위에 랩핑되어(wrapped), 상기 바인더 용액(12)으로 도포된 처리면이 상방으로 향하도록 반송된다. 상기 공급 장치(24), 상기 스퀴지(25), 및 상기 압력 롤러(26, 27)들은, 상기 집전체 포일(11)의 반송 경로에 있어서 그 순서대로 배치되어 있다.
<공급 장치(24)>
상기 조립 입자(13a)들은, 상기 공급 장치(24)에 의하여 상기 집전체 포일(11) 상으로 공급된다. 상기 공급 장치(24)에는, 상기 조립 입자(13a)들을 저장하기 위한 호퍼(hopper; 24a)가 설치된다. 도면들에 도시되어 있지는 않지만, 상기 호퍼(24a)에는, 공급될 조립 입자(13a)들의 양을 조정하기 위한 조정 장치가 설치되는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 호퍼(24a)는, 적절한 양의 조립 입자(13a)들을 상기 집전체 포일(11) 상으로 공급하기 위하여, 예를 들면 상기 집전체 포일(11)의 반송 속도에 따라, 상기 조립 입자(13a)들의 공급량을 조정해야만 하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 조립 입자(13a)들은, 복수의 조립 입자(13a)들이 모아지는 덩어리(분말 재료(13))의 형태로 공급된다.
<스퀴지(25)>
공정 4에서는, 상기 집전체 포일(11) 상에 공급된 상기 조립 입자(13a)들이 레벨링된다. 이러한 공정에서는, 예를 들면 상기 집전체 포일(11) 상에 공급된 상기 조립 입자(13a)들의 두께(즉, 조립 입자(13a)들의 분말 재료(13)의 두께)가 균일하게 조정된다. 상기 실시예에 있어서, 상기 스퀴지(25)는 상기 공급 장치(24)의 하류측(즉, 집전체 포일의 반송 경로에 있어서의 하류측)에 설치되어 있다. 상기 스퀴지(25)는, 상기 집전체 포일(11) 상에 공급된 상기 조립 입자(13a)들의 두께를 조정한다. 예를 들어, 상기 스퀴지 부재(25)와 반송될 집전체 포일(11) 사이에는 간극이 있고, 또한 통과하는 상기 조립 입자(13a)들의 두께가 상기 간극에 따라 조정된다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 스퀴지(25)는, 상기 집전체 포일(11) 상에 공급된 상기 조립 입자(13a)들을, 두께 방향으로 그 사이에 끼워넣기 위하여 배치되는 롤러 스퀴지(25a)와 백킹 롤러(25b)를 포함한다. 여기에서의 스퀴지(25)는 롤러-형상 부재로 이루어져 있지만, 블레이드-형상 부재로 이루어질 수도 있다는 점에 유의한다. 상기 스퀴지(25)와 상기 반송된 집전체 포일(11) 사이의 간극은, 상기 조립 입자(13a)들의 입경 및 단위 면적당 중량(단위 면적당 설계 중량)에 좌우될 수도 있지만, 예를 들면 대략 100㎛ 내지 300㎛ 정도(바람직하게는, 대략 150㎛ 내지 250㎛ 정도)로 조정되는 것이 바람직하다.
<<레벨링된 조립 입자(13a)들을 프레싱하는 공정>>
공정 5에서는, 상기 레벨링된 조립 입자(13a)들이 상기 집전체 포일(11)에 대항하여 프레싱된다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 압력 롤러(26, 27)들은, 상기 스트립-형상 집전체 포일(11)이 반송되는 반송 경로에 있어서, 상기 조립 입자(13a)들과 상기 집전체 포일(11)을 그 사이에 끼워넣기 위한 부재들이다. 이 경우, 상기 집전체 포일(11) 상에 퇴적될 상기 조립 입자(13a)들의 두께를 고려하여, 상기 압력 롤러(26, 27)들 사이의 간극을 조정하는 것이 바람직하다. 그 결과, 상기 조립 입자(13a)들이 적절한 힘으로 상기 집전체 포일(11)에 대항하여 프레싱된다. 이러한 공정에 의하면, 상기 조립 입자(13a)들이 파괴되면서, 상기 활물질 입자(13a1)들과 상기 집전체(11)와의 상기 바인더(13a2)의 접촉 지점들의 수가 증가하게 된다. 따라서, 상기 조립 입자(13a)들의 층(14)이 형성된다.
본 발명자들은, 앞서 기술된 바와 같이, 상술된 일련의 공정들을 포함하는, 상기 조립 입자(13a)들을 사용하여 상기 집전체(11) 상에 상기 활물질 입자(13a1)들의 층(14)을 형성하는 제조 방법이, 상기 활물질 입자(13a1)의 결과적인 층에 있어서의 충분한 강도와 충분한 접착 강도를 얻지 못할 수도 있다는 것을 찾아냈다. 보다 구체적으로는, 상기 활물질 입자(13a1)들의 층(14)이, 상기 집전체(11) 상에 공급된 상기 조립 입자(13a)들을 레벨링하여, 그리고 프레싱하는 공정에서는, 상기 레벨링된 조립 입자(13a)들을 상방으로부터 강하게 프레싱함으로써 형성된다. 이러한 단계에서는, 상기 활물질 입자(13a1)들의 형성된 층(14)이 소정의 밀도를 가지도록 상기 프레싱 압력이 조정된다면, 상기 활물질 입자(13a1)들의 형성된 층(14)이 충분한 강도와 충분한 접착 강도를 가지지 못할 수도 있다.
예를 들어, 특허 문헌 1에 개시된 바와 같이, 상기 활물질 입자들의 층이 혼합 페이스트로 형성되는 제조 방법에 있어서, 상기 프레싱 압력은, 건조 후의 단위 면적당 혼합 페이스트의 중량과 프레싱 후의 상기 활물질층의 두께(즉, 활물질층의 밀도)에 의거하여 결정될 수도 있다. 하지만, 상기 활물질 입자(13a1)들의 층(14)이 상기 조립 입자(13a)들로 형성되는 제조 방법에 있어서는, 상기 활물질 입자들의 층을 혼합 페이스트로 형성하는 경우에서와 동일한 방식으로 상기 프레싱 압력이 설정되더라도, 상기 활물질 입자(13a1)들의 형성된 층(14)이 충분한 강도와 충분한 접착 강도를 가지지 못할 수도 있다.
본 발명자들에 의한 발견에 따르면, 상기 집전체 상에 코팅된 혼합 페이스트를 건조 및 프레싱하여, 상기 활물질 입자들의 층을 형성하는 제조 방법에 있어서는, 상기 활물질 입자들과 상기 바인더가 상기 코팅된 혼합 페이스트에 분산된다. 그 후, 상기 바인더가 상기 활물질 입자들 사이의 간극들에 들어간 상태에서 건조가 실시된다. 나아가, 상기 바인더가 상기 활물질 입자들 사이의 간극들에 들어간 상태에서, 상기 건조된 재료에 대하여 프레싱이 수행된다. 이는 상기 활물질 입자들과 상기 집전체와의 상기 바인더의 충분한 접촉 면적을 확보하여, 상기 활물질 입자들 간에 그리고 상기 활물질 입자들과 상기 집전체 간에 충분한 접합(bonding) 강도가 확보될 수 있게 된다. 이 경우, 상기 프레싱 압력은, 단위 면적당 혼합 페이스트의 중량과 프레싱 후의 활물질층의 두께(즉, 활물질층의 밀도)에 의거하여 결정될 수도 있다. 즉, 상기 활물질입자층이 상기 혼합 페이스트로 형성되는 제조 방법에 있어서는, 상기 페이스트를 형성하는 용매(액체)가 건조되고 있는 동안에 혼합층이 형성된다. 이 경우, 상기 건조하는 공정에서 상기 바인더의 접점들의 수가 증가되기 때문에, 프레싱하는 공정 전에 어느 정도까지, 상기 활물질층이 상기 집전체에 접착된다.
이와는 대조적으로, 상기 조립 입자(13a)들은, 상술된 바와 같이, 상기 활물질 입자(13a1)들과 상기 바인더(13a2)를 함유하고 있는 혼합물(현탁액)을 분무-건조시켜 생성된다. 이 경우, 상기 조립 입자(13a)들에 함유된 상기 바인더(13a2)는, 상기 바인더(13a2)가 상기 활물질 입자(13a1)들에 부착되어 있는 상태로 건조되었다. 상기 프레싱 전, 상기 조립 입자(13a)들은 단지 상기 집전체(11) 상에만 배치되어 있다. 이러한 조건 하에, 단 하나의 조립 입자(13a)에 함유된 상기 활물질 입자(13a1)들이 상기 바인더(13a2)에 의해 서로 접합된다. 하지만, 다른 조립 입자(13a)들은 상기 바인더(13a2)에 의해 서로 접합되지 않는다. 상기 활물질 입자(13a1)들의 층(14)이 상기 조립 입자(13a)들로 형성되는 경우에는, 상기 프레싱하는 공정에 있어서, 다른 조립 입자(13a)들에 함유된 상기 활물질 입자(13a1)들을 서로 접합시킬 필요가 있고, 그리고 상기 활물질 입자(13a1)들을 상기 집전체(11)에 충분한 강도로 접합시킬 필요가 있다. 다시 말해, 상기 활물질 입자(13a1)들의 층(14)이 상기 조립 입자(13a)들로 형성되는 제조 방법에 있어서(즉, 분말 성형의 경우에), 사전에 미리 건조된 상기 조립 입자(13a)들이 서로 프레싱하는 공정에서 접착되어, 상기 활물질 입자(13a1)들의 층(14)을 형성하게 된다. 이러한 이유로, 충분한 박리 강도를 확보하기 위해서는, 상기 프레싱에 의하여 상기 조립 입자(13a)들 간에 접착이 발현되어야만 한다.
프레싱 전의 상기 활물질 입자(13a1)들과 상기 바인더(13a2)의 상태들은, 상기 활물질 입자(13a1)들의 층(14)이 상기 조립 입자(13a)들로 형성되는 경우와 상기 활물질 입자들의 층이 혼합 페이스트로 형성되는 경우(도시되지 않음) 간에 상이하다. 또한, 상기 활물질 입자들의 층을 형성하기 전에, 상기 활물질 입자(13a1)들이 서로 접합되는 메커니즘들도 상이하다.
상술된 발견에 의거하여, 본 발명자들은, 상기 활물질 입자(13a1)들의 층(14)이 상기 조립 입자(13a)들로 형성되는 경우에, 적절한 박리 강도를 얻기 위하여, 상기 집전체(11)에 공급될 상기 조립 입자(13a)들과 상기 프레싱의 적절한 조건들을 찾아냈다. 도 3 및 도 4는 본 명세서에 제안된 리튬-이온 이차 전지 전극 시트의 제조 방법에 있어서, 상기 조립 입자(13a)들을 프레싱하는 공정을 개략적으로 예시하고 있다. 도 3은 조립 입자(13a)들이 프레싱되기 전의 상태를 개략적으로 예시하는 도면이다. 도 4는 조립 입자(13a)들이 프레싱된 후의 상태를 개략적으로 예시하는 도면이다. 도 5는 조립 입자(13a)들이 프레싱된 후에 형성되는 활물질 입자(13a1)들의 층(14)의 표면을 도시한 사진이다. 도 6 및 도 7은 리튬-이온 이차 전지 전극 시트의 제조 방법의 비교예에 있어서, 조립 입자(13a)들을 프레싱하는 공정을 개략적으로 예시하고 있다. 도 6은 조립 입자(13a)들이 프레싱되기 전의 상태를 개략적으로 예시하고 있다. 도 7은 조립 입자(13a)들이 프레싱된 후의 상태를 개략적으로 예시하고 있다. 도 8은 제조 방법의 비교예에 있어서, 조립 입자(13a)들이 프레싱된 후의 활물질 입자(13a1)들의 층(14)의 표면을 도시한 사진이다.
여기서, 도 3을 참조하면, 본 발명자들은, 조립 입자(13a)들을 공급하는 공정에 있어서, 상기 비(t/D50)는 (t/D50) < 1 범위에서 설정되어야만 한다고 제안하는데, 여기서 D50은 상기 집전체(11) 상으로 공급된 상기 조립 입자(13a)들의 평균 입경이고, t는 프레싱하는 공정 후에 형성된 상기 활물질 입자(13a1)들의 층(14)의 두께이다. 다시 말해, 상기 조립 입자(13a)들의 평균 입경(D50)은, 프레싱 후의 상기 활물질 입자(13a1)들의 층(14)의 두께 t 보다 큰 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 조립 입자(13a)들의 평균 입경과 단위 면적당 중량은, 상기 비(t/D50)가 (t/D50) < 1 범위에 있도록 결정되는 것이 바람직하다.
이 경우, 도 3에 예시된 바와 같이, 상기 조립 입자(13a)들의 평균 입경(D50)이 프레싱 후의 상기 활물질 입자(13a1)들의 층(14)의 두께 t 보다 크기 때문에, 상기 조립 입자(13a)들의 입자 구성은, 도 4 및 도 5에 예시된 바와 같이, 상기 프레싱하는 시기에 파괴된다. 이에 따라, 상기 조립 입자(13a)들에 함유된 상기 바인더(13a2)가 상기 활물질 입자(13a1)들 사이에서 으깨진다(squashed). 그 결과, 상기 활물질 입자(13a1)들과 상기 바인더(13a2) 간의 접촉 면적이 증가된다. 더욱이, 상기 조립 입자(13a)들의 입자 구성이 파괴되기 때문에, 상이한 조립 입자(13a)들에 함유되었던 상기 활물질 입자(13a1)들 사이에 상기 바인더(13a2)가 접착되어, 상기 활물질 입자(13a1)들이 서로 충분한 강도로 접합되도록 한다. 나아가, 상기 활물질 입자(13a1)들은 또한 상기 집전체(11)에 대항해서도 프레싱되므로, 상기 바인더(13a2) 또한 상기 집전체(11)와 상기 활물질 입자(13a1)들 사이에서도 으깨진다. 그 결과, 상기 집전체(11)와 상기 활물질 입자(13a1)들 간에 충분한 접합 강도도 확보된다.
상기 실시예에 있어서, 상기 집전체(11)에는 상기 바인더 용액(12)이 코팅된다. 이러한 이유로, 상기 집전체(11)와 상기 활물질 입자(13a1)들 간에 충분한 접합 강도를 얻기 쉽게 된다. 또한, 상기 집전체(11) 상으로 공급될 상기 조립 입자(13a)들은, 프레싱 후의 상기 활물질 입자(13a1)들의 층(14)의 두께 t 보다 작은 입경을 갖는 조립 입자(13a)들을 함유할 가능성도 있다. 또한, 그 입자 구성이 프레싱 후에 파괴되지 않은 상기 조립 입자(13a)들이 상기 집전체(11) 상으로 공급될 상기 조립 입자(13a)들에 부분적으로 남아있을 가능성도 있다. 따라서, 분말 성형의 경우에는, 상기 조립 입자(13a)들이 서로 파괴될 수(즉, 으깨어질 수) 있도록, 상기 조립 입자(13a)들의 입경이 결정될 수도 있다. 이에 따라, 상기 조립 입자(13a)들에 함유된 상기 바인더(13a2)가 상기 활물질 입자(13a1)들 사이에서 으깨어지고, 그 접착 강도가 얻어진다. 그 결과, 상기 활물질 입자(13a1)들 간의 소요 접합 강도가 얻어질 수 있게 된다.
여기서, 비교예를 예시하고 있는 도 6 및 도 7에서는, 상기 조립 입자(13a)들의 평균 입경(D50)과 프레싱 후의 상기 활물질 입자(13a1)들의 층(14)의 두께 t의 비(t/D50)가 (t/D50) > 1 범위에 있다. 다시 말해, 도 6에 예시된 바와 같이, 상기 조립 입자(13a)들의 평균 입경(D50)이 프레싱 후의 상기 활물질 입자(13a1)들의 층(14)의 두께 t 보다 작다. 이러한 이유로, 상기 조립 입자(13a)들을 프레싱하는 공정에 있어서, 상기 입자 구성은, 도 7 및 도 8에 예시된 바와 같이, 상기 조립 입자(13a)들의 비교적 높은 비율로 온전하게 남게 된다. 이 경우, 상기 바인더(13a2)가 그 기능을 충분히 감당하지 못할 수도 있다. 결과적으로는, 충분한 박리 강도가 얻어지지 못할 수도 있다.
여기서, 본 발명자들은 리튬-이온 이차 전지 전극 시트의 샘플들을 준비하여, 그 박리 강도를 비교하였다. 도 9a 내지 도 9f는 샘플들을 준비하는 절차를 보여준다. 여기서는, 도 9a에 도시된 바와 같이, 두께가 15㎛이고, 치수가 200mm×200mm인 알루미늄 포일(201)이 준비된다. 이러한 알루미늄 포일(201)의 폭방향의 중앙부에, 폭 160mm에 걸쳐 바인더 용액(202)이 도포된다. 다음으로, 도 9b에 예시된 바와 같이, 상기 바인더 용액(202)으로 코팅된 부분이 마스크(203)에 의해 커버된다. 치수가 100mm×100mm인 개구(203a)가 상기 마스크(203)의 중앙부에 형성되어 있고, 또한 상기 바인더 용액(202)으로 코팅된 알루미늄 포일(201)이 상기 개구(203a)로부터 노출되어 있다. 여기서, 상기 마스크(203)에 대해서는 두께가 500㎛인 PET 시트를 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 9c에 예시된 바와 같이, 사전에 미리 준비된 평균 입경(D50)이 75㎛인 조립 입자(204a)들은, 상기 개구(203a)로부터 노출되어 상기 바인더 용액(202)으로 코팅된 상기 알루미늄 포일(201)의 일부분 상에 체로 걸러진다(sieved out). 그 후, 도 9d에 예시된 바와 같이, 상기 알루미늄 포일(201) 상에 체로 걸러진 상기 조립 입자(204a)들이 레벨링되어, 단위 면적당 중량을 조정하게 된다. 그런 다음, 상기 마스크(203)가 도 9e에 예시된 바와 같이 벗겨내어 진다. 그 후, 소정의 단위 면적당 중량을 갖도록 조정되었던 상기 조립 입자(204a)들이 제공된 상기 알루미늄 포일(201)이, 도 9f에 예시된 바와 같이, 상기 압력 롤러(206, 207)들 사이의 간극을 통과하게 된다. 이러한 단계에서는, 상기 조립 입자(204a)들로 형성된 상기 활물질 입자들의 층(205)의 밀도가 1.35 g/cm3가 되도록, 상기 프레싱 압력이 조정되었다.
여기서, 상기 알루미늄 포일(201) 상에 체로 걸러진 상기 조립 입자(204a)들의 단위 면적당 중량들을 변경한 4개의 샘플들이 준비되었다. 각각의 샘플들에 대한 단위 면적당 중량(mg/cm2), 프레싱 후의 활물질 입자들의 층(205)의 두께 t(㎛), 체로 걸러진 조립 입자(204a)들의 평균 입경(D50)(㎛), 비(t/D50), 및 박리 강도(N/m)는 하기 표 1에 도시된 바와 같다. 도 10은 각각의 샘플들에 있어서 상기 비(t/D50)와 상기 박리 강도(N/m) 간의 관계를 예시하는 그래프이다. 여기서, 상기 박리 강도는 JIS K 6854에 따라 90도 박리 테스트에 의해 결정된 값으로 평가된다. 프레싱 후의 상기 활물질 입자들의 층(205)의 두께 t(㎛)는, Mitutoyo사가 제작한 막 두께 게이지 547-315에 의해 측정되는, 각 샘플에 있어서의 임의의 4점에서의 두께값들의 평균값으로 평가된다.
단위 면적당
중량
(mg/cm2)
프레싱 후의
두께 t
평균 입경
(D50)
t/D50
박리 강도
샘플 1 8.5 63.0 76 0.83 1.9
샘플 2 9.8 72.6 75 0.97 1.1
샘플 3 11.5 85.2 77 1.11 0.7
샘플 4 13.1 97.0 77 1.26 0.55
이 경우, 상기 조립 입자(204a)들의 형성된 층(205)의 밀도는 대략 1.35(g/cm3)로 거의 균일하였지만, 박리 강도는 변경되었다. 여기서, 샘플 1은 단위 면적당 중량이 8.5(mg/cm2), 비(t/D50)가 0.83, 및 박리 강도가 1.9(N/m)를 가졌다. 샘플 2는 단위 면적당 중량이 9.8(mg/cm2), 비(t/D50)가 0.97, 및 박리 강도가 1.1(N/m)을 가졌다. 샘플 3은 단위 면적당 중량이 11.5(mg/cm2), 비(t/D50)가 1.11, 및 박리 강도가 0.7(N/m)을 가졌다. 샘플 4는 단위 면적당 중량이 13.1(mg/cm2), 비(t/D50)가 1.26, 및 박리 강도가 0.55(N/m)를 가졌다. 따라서, 상기 집전체로서의 역할을 하는 상기 알루미늄 포일(201) 상에 공급된 상기 조립 입자(204a)들의 평균 입경(D50)에 대한, 프레싱 후의 상기 활물질 입자들의 층(205)의 두께 t의 비(t/D50)가 작을수록, 상기 박리 강도가 높아진다는 경향이 있다. 또한, 여기에서는 상기 프레싱 압력이 일정하기 때문에, 프레싱 후의 상기 활물질 입자의 층(205)의 두께 t가, 상기 조립 입자(13a)들의 단위 면적당 중량을 변경시켜 조정될 수 있다.
본 발명자들에 의한 발견에 따르면, 상기 비(t/D50)가 1보다 작은 것이 바람직한데, 여기서 D50은 상기 조립 입자(204a)들의 평균 입경이고, t는 프레싱 후의 상기 활물질 입자들의 층(205)의 두께이다. 이 경우, 상기 리튬-이온 이차 전지 전극 시트에 형성된 상기 활물질 입자들의 층(205)이 높은 박리 강도를 일관되게 얻게 하는 경향이 있다.
또한, 박리 강도가 높은 리튬-이온 이차 전지 전극 시트를 일관되게 얻는다는 관점에서는, 상기 조립 입자(204a)들의 평균 입경(D50)이, 프레싱 후의 상기 활물질 입자들의 층(205)의 두께 t에 비해 충분히 큰 것이 바람직하다. 하지만, 상기 조립 입자(204a)들의 평균 입경(D50)이, 프레싱 후의 상기 활물질 입자들의 층(205)의 두께 t에 비해 지나치게 크다면, 단위 면적당 중량에 있어서 불균일을 초래하기 쉽다. 이러한 관점에서, 상기 조립 입자(204a)들의 평균 입경(D50)은, 프레싱 후의 상기 활물질 입자들의 층(205)의 두께 t에 비해 지나치게 크지 않은 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 본 발명자들의 발견에 따르면, 상기 조립 입자(204a)들을 프레싱하는 공정에 있어서는, 상기 비(t/D50)가 0.5 < (t/D50) < 1 범위에 있는 것이 바람직하다.
또한, 예를 들어 상기 조립 입자(13a)들을 프레싱하는 공정 후의 상기 활물질 입자(13a1)들의 층(14)의 두께 t는, 상기 조립 입자(13a)들에 함유된 상기 활물질 입자(13a1)들의 평균 입경(D50)의 2배 이상인 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 프레싱하는 공정 후의 상기 활물질 입자들의 층의 두께 t는, 상기 조립 입자(13a)들에 함유된 상기 활물질 입자(13a1)들의 평균 입경(D50)에 비해 커지도록 확보된다. 그러므로, 상기 활물질 입자들의 층(14)이 적절하게 형성되기 쉽다.
이상, 본 명세서에 제안된 리튬-이온 이차 전지 전극 시트의 제조 방법의 각종 실시예들을 설명하였지만, 특별히 언급되어 있지 않는 한, 본 발명에 따른 리튬-이온 이차 전지 전극 시트의 제조 방법이 상기 어느 하나의 실시예들로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도 1에 도시된 실시예에 있어서는, 상기 스트립-형상 집전체(11)가 길이방향에 따라 반송되고 있는 동안, 상기 집전체(11)의 폭방향으로의 소정의 영역 상으로 상기 조립 입자(13a)들을 공급하고, 상기 조립 입자(13a)들을 레벨링하며, 또한 상기 조립 입자(13a)들을 프레싱함으로써, 상기 활물질 입자(13a1)들의 층이 형성된다. 본 명세서에 제안된 리튬-이온 이차 전지 전극 시트의 제조 방법이 이러한 실시예로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 9a 내지 도 9f에 예시된 바와 같이, 소정의 형상을 갖는 집전체(201)가 준비된다(도 9a 참조). 후속해서, 조립 입자(204a)들이 상기 집전체(201) 상으로 공급된다(도 9c 참조). 다음으로, 상기 집전체(201) 상에 공급된 상기 조립 입자(204a)들이 레벨링된다(도 9d 참조). 그 후, 상기 레벨링된 조립 입자(204a)들이 프레싱된다(도 9e 참조). 이러한 방식으로, 본 명세서에 제안된 리튬-이온 이차 전지 전극 시트의 제조 방법은, 상기 집전체(201)가 롤-대-롤 프로세스에서 반송되고 있는 동안 소정의 처리들이 실시되는 경우 뿐만 아니라, 상기 활물질 입자들의 층(205)이 상기 집전체(201)의 한 시트마다 형성되는 경우에도, 다시 말해 낱장식(sheet-by-sheet system)에도 적용가능하다.
본 명세서에 제안된 제조 방법에 의해 제조된 전극 시트는 양호한 생산성을 제공한다. 본 명세서에 제안된 제조 방법은 품질이 안정된 전극 시트를 생산할 수 있다. 그러므로, 양산성과 안정한 성능을 요구하는 이러한 용도들에 적합하게 사용될 수 있다. 이러한 용도들의 일례는 차량들에 탑재되는 전동기용 동력원(구동용 전원)이다. 상기 차량들의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니고, 예시들은 플러그-인 하이브리드 자동차(PHVs), 하이브리드 자동차(HVs), 전기 자동차(EVs), 전기 트럭, 소형 모터사이클, 동력 보조 자전거, 전동 휠체어, 및 전기 철도들을 포함한다. 상기 비수 전해질 이차 전지는, 복수의 전지들이 서로 직렬 및/또는 병렬로 접속되는 전지 모듈의 형태로 사용될 수도 있다.
10 -- 제조 장치
11 -- 집전체(집전체 포일)
12 -- 바인더 용액
13 -- 분말 재료
13a -- 조립 입자
13a1 -- 활물질 입자
13a2 -- 바인더
14 -- 프레싱 후의 활물질 입자(13a1)들의 층
21 -- 반송 장치
21a -- 반송 롤러
22 -- 코팅 장치
22a -- 그라비어 롤러
22b -- 저장조
22c -- 백킹 롤러
24 -- 공급 장치
24a -- 호퍼
25 -- 스퀴지
26, 27 -- 압력 롤러
201 -- 알루미늄 포일(집전체)
202 -- 바인더 용액
203 -- 마스크
203a -- 개구
204a -- 조립 입자들
205 -- 프레싱 후의 활물질 입자들의 층
206, 207 -- 압력 롤러
F -- 반송 방향
t -- 프레싱 후의 활물질 입자들의 층의 두께

Claims (2)

  1. 리튬-이온 이차 전지 전극 시트의 제조 방법으로서,
    집전체를 준비하는 공정;
    활물질 입자들과 바인더를 함유하고 있는 조립 입자들을 준비하는 공정;
    상기 조립 입자들을 상기 집전체 상으로 공급하는 공정;
    상기 집전체 상에 공급된 상기 조립 입자들을 레벨링하는 공정; 및
    상기 레벨링된 조립 입자들을 프레싱하는 공정을 포함하여 이루어지고,
    상기 조립 입자들을 공급하는 공정에 있어서, 비(t/D50)는 1보다 작되, 여기서 D50은 상기 집전체 상으로 공급된 상기 조립 입자들의 평균 입경이고, 또한 t는 상기 프레싱하는 공정 후에 형성된 상기 활물질 입자들의 층의 두께인 리튬-이온 이차 전지 전극 시트의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비(t/D50)는 0.5보다 큰 리튬-이온 이차 전지 전극 시트의 제조 방법.
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