KR20170085425A - 동박, 그 제조방법, 그것을 포함하는 전극, 및 그것을 포함하는 이차전지 - Google Patents
동박, 그 제조방법, 그것을 포함하는 전극, 및 그것을 포함하는 이차전지 Download PDFInfo
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Abstract
높은 용량 유지율을 갖는 이차전지를 담보할 수 있는 동박, 그 제조방법, 그것을 포함하는 전극, 그것을 포함하는 이차전지가 개시된다. 본 발명의 이차전지용 동박은 제1 면 및 그 반대 편의 제2 면을 갖고, 그 단면을 EBSD 사진으로 관찰하였을 때 상기 제1 및 제2 면들 각각은 5㎛ 당 1 내지 8 개의 거대 돌기를 갖는다.
Description
본 발명은 동박, 그 제조방법, 그것을 포함하는 전극, 및 그것을 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꾸어 저장하였다가 전기가 필요할 때 상기 화학 에너지를 전기 에너지로 변환시킴으로써 전기를 발생시키는 에너지 변환 기기의 일종으로서, 재충전이 가능하다는 점에서 “충전식 전지(rechargeable battery)”로도 지칭된다.
1회용의 일차전지에 비해 경제적으로 그리고 환경적으로 이점을 갖고 있는 이차전지로는 납 축전지, 니켈카드뮴 이차전지, 니켈수소 이차전지, 리튬 이차전지 등이 있다.
리튬 이차전지는 다른 이차전지들에 비해 크기 및 중량 대비 상대적으로 많은 에너지를 저장할 수 있다. 따라서, 휴대성 및 이동성이 중요한 정보통신기기 분야의 경우 리튬 이차전지가 선호되고 있으며, 하이브리드 자동차 및 전기 자동차의 에너지 저장 장치로도 그 응용 범위가 확대되고 있다.
리튬 이차전지는 충전과 방전을 하나의 주기로 하여 반복적으로 사용된다. 완전히 충전된 리튬 이차전지로 어떤 기기를 가동시킬 때, 상기 기기의 가동 시간을 늘리기 위해서는 상기 리튬 이차전지가 높은 충전/방전 용량을 가져야 한다. 따라서, 리튬 이차전지의 충전/방전 용량에 대한 수요자의 나날이 높아지는 기대치(needs)를 만족시키기 위한 연구가 지속적으로 요구되고 있다.
그러나, 이차전지가 충분히 높은 충전/방전 용량을 갖고 있다고 하더라도 충전/방전 사이클이 반복됨에 따라 이차전지의 충전/방전 용량이 급격히 감소한다면(즉, 용량 유지율이 낮다면 또는 수명이 짧다면), 소비자는 이차전지를 빈번하게 교체할 필요가 있을 것이고, 그로 인해 소비자 불편 및 자원 낭비가 초래될 것이다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 동박, 그 제조방법, 그것을 포함하는 전극, 및 그것을 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
본 발명의 일 관점은, 높은 용량 유지율을 갖는 이차전지를 담보할 수 있는 동박을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 관점은, 높은 용량 유지율을 갖는 이차전지를 담보할 수 있는 동박을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 관점은, 높은 용량 유지율을 갖는 이차전지를 담보할 수 있는 전극을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 관점은, 높은 용량 유지율을 갖는 이차전지를 제공하는 것이다.
위에서 언급된 본 발명의 관점들 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 설명되거나, 그러한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
위와 같은 본 발명의 일 관점에 따라, 제1 면 및 그 반대 편의 제2 면을 갖는 이차전지용 동박으로서, 상기 제1 면을 향하는 매트면 및 상기 제2 면을 향하는 샤이니면을 갖는 구리막; 상기 구리막의 상기 매트면 상의 제1 구리 돌기층; 상기 제1 구리 돌기층 상의 제1 보호층; 상기 구리막의 상기 샤이니면 상의 제2 구리 돌기층; 및 상기 제2 구리 돌기층 상의 제2 보호층을 포함하고, 상기 이차전지용 동박의 단면을 EBSD(Electron Backscattered Diffraction) 사진으로 관찰하였을 때, 상기 제1 및 제2 면들 각각은 5㎛ 당 1 내지 8 개의 거대 돌기(giant protuberance)를 갖는 것을 특징으로 하는 - 여기서, 상기 거대 돌기는 상기 제1 또는 제2 면에 또는 그 부근에 형성된 골(valleys) 및 공극(pores) 상의 지점들 중 상기 제1 또는 제2 면으로부터 가장 이격된 지점을 지나며 상기 제1 또는 제2 면과 수평한 기준선으로부터 0.7㎛ 이상 돌출된 돌기임 -, 이차전지용 동박이 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 따라, 매트면 및 샤이니면을 갖는 구리막을 제조하는 단계; 상기 구리막의 매트면 및 샤이니면 상에 제1 구리 돌기층 및 제2 구리 돌기층을 각각 형성하는 단계; 및 상기 제1 구리 돌기층 및 상기 제2 구리 돌기층 상에 제1 보호층 및 제2 보호층을 각각 형성하는 단계를 포함하되, 상기 제1 및 제2 구리 돌기층을 형성하는 단계는 상기 구리막을 2 개 이상의 핵 생성 도금조들 및 2개 이상의 핵 성장 도금조들을 순차적으로 통과시킴으로써 수행되고, 상기 핵 생성 도금조들을 통해 인가되는 총 전류에 대한 상기 핵 성장 도금조들을 통해 인가되는 총 전류의 비는 0.2 내지 2인 것을 특징으로 하는, 이차전지용 동박의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 관점에 따라, 제1 면 및 그 반대 편의 제2 면을 갖는 동박; 및 상기 동박의 상기 제1 및 제2 면들 중 적어도 하나 상의 활물질층을 포함하되, 상기 동박은, 상기 제1 면을 향하는 매트면 및 상기 제2 면을 향하는 샤이니면을 갖는 구리막; 상기 구리막의 상기 매트면 상의 제1 구리 돌기층; 상기 제1 구리 돌기층 상의 제1 보호층; 상기 구리막의 상기 샤이니면 상의 제2 구리 돌기층; 및 상기 제2 구리 돌기층 상의 제2 보호층을 포함하고, 상기 동박의 단면을 EBSD 사진으로 관찰하였을 때, 상기 제1 및 제2 면들 각각은 5㎛ 당 1 내지 8 개의 거대 돌기를 갖는 것을 특징으로 하는 - 여기서, 상기 거대 돌기는 상기 제1 또는 제2 면에 또는 그 부근에 형성된 골(valleys) 및 공극(pores) 상의 지점들 중 상기 제1 또는 제2 면으로부터 가장 이격된 지점을 지나며 상기 제1 또는 제2 면과 수평한 기준선으로부터 0.7㎛ 이상 돌출된 돌기임 -, 전극이 제공된다.
본 발명의 또 다른 관점에 따라, 양극(cathode); 음극(anode); 상기 양극과 음극 사이에서 리튬 이온이 이동할 수 있는 환경을 제공하는 전해질(electrolyte); 및 상기 양극과 상기 음극을 전기적으로 절연시켜 주는 분리막(separator)을 포함하되, 상기 음극은, 제1 면 및 그 반대 편의 제2 면을 갖는 동박; 및 상기 동박의 상기 제1 및 제2 면들 중 적어도 하나 상의 활물질층을 포함하고, 상기 동박은, 상기 제1 면을 향하는 매트면 및 상기 제2 면을 향하는 샤이니면을 갖는 구리막; 상기 구리막의 상기 매트면 상의 제1 구리 돌기층; 상기 제1 구리 돌기층 상의 제1 보호층; 상기 구리막의 상기 샤이니면 상의 제2 구리 돌기층; 및 상기 제2 구리 돌기층 상의 제2 보호층을 포함하고, 상기 동박의 단면을 EBSD 사진으로 관찰하였을 때, 상기 제1 및 제2 면들 각각은 5㎛ 당 1 내지 8 개의 거대 돌기를 갖는 것을 특징으로 하는 - 여기서, 상기 거대 돌기는 상기 제1 또는 제2 면에 또는 그 부근에 형성된 골(valleys) 및 공극(pores) 상의 지점들 중 상기 제1 또는 제2 면으로부터 가장 이격된 지점을 지나며 상기 제1 또는 제2 면과 수평한 기준선으로부터 0.7㎛ 이상 돌출된 돌기임 -, 이차전지가 제공된다.
위와 같은 본 발명에 대한 일반적 서술은 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.
본 발명에 의하면, 충방전 사이클의 반복에도 불구하고 높은 충전/방전 용량을 오랫동안 유지할 수 있는 장수명의 이차전지가 제조될 수 있다. 따라서, 이차전지의 빈번한 교체로 인한 전자제품 소비자의 불편 및 자원 낭비를 최소화할 수 있다.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 동박의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 동박의 단면의 EBSD 사진이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 동박의 제조 장치를 보여주며,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극의 단면도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 동박의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 동박의 단면의 EBSD 사진이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 동박의 제조 장치를 보여주며,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극의 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다.
본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 동박의 단면도이다.
도 1에 예시된 바와 같이, 제1 면(100a) 및 그 반대 편의 제2 면(100b)을 갖는 본 발명의 동박(100)은, 상기 제1 면(100a)을 향하는 매트면(Matte surface)(110a) 및 상기 제2 면(100b)을 향하는 샤이니면(Shiny surface)(110b)을 갖는 구리막(copper film: 110), 상기 구리막(110)의 상기 매트면(110a) 상의 제1 구리 돌기층(121), 상기 제1 구리 돌기층(121) 상의 제1 보호층(131), 상기 구리막(110)의 상기 샤이니면(110b) 상의 제2 구리 돌기층(122), 및 상기 제2 구리 돌기층(122) 상의 제2 보호층(132)을 포함한다.
본 발명의 동박(100)은 상기 구리막(110)을 기준으로 대칭 구조를 갖기 때문에, 동박(100)이 어느 한 쪽으로 휘는 현상을 방지하거나 최소화할 수 있다.
상기 구리막(110)은 전기도금을 통해 회전음극드럼 상에 형성될 수 있으며, 상기 구리막(110)의 샤이니면(110b)은 상기 회전음극드럼과 접촉하였던 면이고 상기 매트면(110a)은 그 반대 편의 면이다. 본 발명의 구리막(110)은 99중량% 이상의 구리를 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 구리막(110)은 압연을 통해서도 제조될 수 있다. 설명의 편의상, 압연을 통해 제조된 구리막(110)도 그 일면을 매트면(110a)으로 타면을 샤이니면(110b)으로 각각 지칭한다.
본 발명의 동박(100) 상에 활물질층을 형성함으로써 이차전지용 음극이 제조될 수 있다.
이차전지의 충방전이 반복됨에 따라 상기 활물질층의 수축 및 팽창이 번갈아 발생하고, 이것은 상기 활물질층과 상기 동박(100)의 분리를 유발하여 이차전지의 충방전 효율을 저하시킨다. 따라서, 이차전극이 일정 수준 이상의 용량 유지율 및 수명을 확보하기 위해서는(즉, 이차전지의 충방전 효율 저하를 억제하기 위해서는), 상기 동박(100)이 상기 활물질에 대하여 우수한 코팅성을 가짐으로써 상기 동박(100)과 활물질층의 접착 강도가 높아야 한다.
동박(100)의 제1 및 제2 면들(100a, 100b)에 활물질을 코팅하기 위해서는 이들의 표면적이 동일하게 유지되는 것이 이차전지의 안정성을 위해 가장 이상적이다. 따라서, 동박(100)의 제1 및 제2 면들(100a, 100b)은 동일 또는 유사한 10점 평균조도(RzJIS)를 갖는 것이 바람직하다.
거시적 관점에서 볼 때, 상기 동박(100)의 제1 및 제2 면들(100a, 100b)의 10점 평균조도(RzJIS)가 작을수록, 상기 동박(100)을 포함하는 이차전지의 충방전 효율이 대체로 덜 저하되는 경향이 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 동박(100)의 제1 및 제2 면들(100a, 100b) 각각은 0.2 내지 0.8 ㎛의 10점 평균조도(RzJIS)를 갖는다.
상기 동박(100)의 제1 및 제2 면들(100a, 100b)이 0.2㎛ 미만의 10점 평균조도(RzJIS)를 갖는다면, 동박(100)의 표면적이 상대적으로 작아 활물질이 동박(100)으로부터 쉽게 탈리되고, 그 결과, 충방전의 반복에 따른 이차전지의 급격한 수명 저하가 야기된다.
반면, 상기 동박(100)의 제1 및 제2 면들(100a, 100b)이 0.8㎛를 초과하는 10점 평균조도(RzJIS)를 갖는다면, 상기 동박(100)과 활물질층 사이의 접촉 균일성이 일정 수준에 미치지 못해 상기 동박(100)과 활물질층 사이에 다수의 공간들이 존재하게 되고(즉, 코팅 자체가 부분적으로 이루어지지 않고), 그 결과, 충방전의 반복에 따른 이차전지의 급격한 수명 저하가 야기된다.
그러나, 상기 동박(100)의 제1 및 제2 면들(100a, 100b)이 0.2 내지 0.8 ㎛의 10점 평균조도(RzJIS)를 갖는다고 하더라도, 그러한 동박(100)이 반드시 90% 이상의 이차전지 용량 유지율을 담보할 수 있는 것은 아니다. 즉, 동박(100)의 제1 및 제2 면들(100a, 100b)의 0.2 내지 0.8 ㎛의 10점 평균조도(RzJIS)가 90% 이상의 이차전지 용량 유지율에 대한 충분 조건이 될 수 없다.
본 출원인은, 연구를 거듭한 결과, 90% 이상의 용량 유지율을 안정적으로 확보함에 있어서 동박(100)의 제1 및 제2 면들(100a, 100b)에 존재하는 거대 돌기(giant protuberance)(GP) 개수가 중요한 인자임을 밝혀내었다.
이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 동박(100)의 제1 및 제2 면들(100a, 100b)에 존재하는 거대 돌기(GP)를 구체적으로 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 동박(100)의 단면, 더욱 구체적으로는 제1 면(100a) 부근의 단면을 보여주는 EBSD 사진이다.
본 발명에 의하면, 상기 구리막(110)의 매트면(110a) 및 샤이니면(110b) 상에 제1 및 제2 구리 돌기층들(121, 122)이 각각 형성됨으로써, 동박(100)의 제1 및 제2 면들(100a, 100b)에 거대 돌기(GP)가 존재하게 된다. 상기 제1 및 제2 구리 돌기층들(121, 122)은 98중량% 이상의 구리를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 상기 거대 돌기(GP)는 상기 구리막(110)의 제1 또는 제2 면(100a, 100b)에 또는 그 부근에 형성된 골(valleys) 및 공극(pores) 상의 지점들 중 상기 제1 또는 제2 면(100a, 100b)으로부터 가장 이격된 지점을 지나며 상기 제1 또는 제2 면(100a, 100b)과 수평한 기준선(BL)으로부터 0.7㎛ 이상 돌출된 돌기로 정의된다.
본 발명에 의하면, 이차전지용 동박(100)의 단면을 EBSD 사진으로 관찰하였을 때, 상기 동박(100)의 제1 및 제2 면들(100a, 100b) 각각은 5㎛ 당 1 내지 8 개의 거대 돌기(GP)를 갖는다.
상기 5㎛ 당 거대 돌기(GP) 개수가 0개인 경우에는, 이것은 동박(100)과 활물질층의 접촉 면적 부족으로 인해 동박(100)과 활물질의 접착력이 낮아지고, 그 결과, 충방전의 반복에 따른 이차전지의 급격한 수명 저하가 야기된다.
반면, 상기 5㎛ 당 거대 돌기(GP) 개수가 9개 이상인 경우에도 충방전의 반복에 따른 이차전지의 용량 유지율 열화가 발생하는데, 이것은 너무 많은 거대 돌기들(GP)로 인해 활물질이 동박(100)의 제1 및 제2 표면들(100a, 100b)에 완전히 밀착되지 못해 빈 공간이 발생하기 때문인 것으로 판단된다. 이 때문에, 충방전 회수가 증가함에 따라 상기 동박(100)으로부터 탈리되는 활물질의 양이 많아지게 되고 이차전지 수명이 급격히 감소하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 동박(100)의 제1 및 제2 면들(100a, 100b) 모두에 활물질이 코팅되기 때문에, 상기 동박(100)의 제1 및 제2 면들(100a, 100b)에 각각 존재하는 거대돌기(GP)의 개수 차이는 6개 이하인 것이 바람직하다. 상기 개수 차이가 6개를 초과하면 제1 및 제2 면들(100a, 100b)의 표면 형상 차이로 인해 이차전지의 용량 유지율 열화가 발생한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 동박(100)은 상기 제1 및 제2 구리 돌기층들(121, 1222) 상에 각각 형성된 제1 및 제2 보호층들(131, 132)을 더 포함한다.
상기 제1 및 제2 보호층들(131, 132)은 방청물질(anticorrosion material)이 제1 및 제2 구리 돌기층들(121, 1222) 상에 코팅 또는 전착됨으로써 각각 형성될 수 있다. 상기 방청물질은 크롬산염(chromate), 벤조트리아졸(benzotriazole: BTA) 및 실란 화합물(silane compound) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 보호층들(131, 132)은 상기 구리막(110), 제1 구리 돌기층(121) 및 제2 구리 돌기층(122)의 의 산화 및 부식을 방지하고 내열성을 향상시킴으로써 상기 동박(100) 자체의 수명은 물론이고 이것을 포함하는 이차전지의 수명을 연장시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구리막(110)은 2 내지 34 ㎛의 두께를 갖고, 상기 이차전지용 동박(100)은 4 내지 35 ㎛의 두께를 갖는다. 4㎛ 미만의 두께를 갖는 동박(100)은 이차전지 제조시 쉽게 찢겨짐으로써 작업성 저하를 야기한다. 반면, 35㎛를 초과하는 동박(100)으로 이차전지를 제조할 경우 두꺼운 동박(100)으로 인해 고용량 구현이 어려워진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동박(100)은 28 내지 65 kgf/mm2의 상온인장강도, 25 kgf/mm2 이상의 고온인장강도, 및 3 내지 13 %의 연신율을 갖는다. 본 명세서에서 사용되는 용어 “상온인장강도”는 상온(room temperature)에서 측정되는 인장강도를 의미하고, 용어 “고온인장강도”는 135℃에서 10분 동안 열처리 후 측정되는 인장강도를 의미한다.
상기 동박(100)의 상온인장강도가 28 kgf/mm2 미만이면, 이차전지 제조를 위한 롤투롤(roll-to-roll) 공정에서 동박(100)에 주름이 야기될 수 있다. 반면, 상기 동박(100)의 상온인장강도가 65 kgf/mm2를 초과하면, 동박(100)의 연신율이 낮아져서 이차전지 제조시 동박(100)의 파단이 야기된다. 주름을 갖거나 파단된 동박(100)으로 제조된 이차전지는 50회 충방전시 용량 유지율이 80% 미만으로 저하되는 문제가 있다.
한편, 동박(100)의 고온인장강도가 25 kgf/mm2 이상이 되어야 롤프레스 공정 및/또는 건조 공정 중에 연화가 발생하지 않고 주름 발생으로 인한 핸들링성 저하가 방지될 수 있다.
이와 같이 높은 상온인장강도 및 고온인장강도를 갖는 본 발명의 동박(100)은, 이차전지 용량을 증가시킬 수 있는 활물질(예를 들어, 탄소 활물질에 Si 또는 Sn이 첨가된 복합 활물질)이 이차전지의 충전 및/또는 방전시 심하게 팽창한다고 하더라도 상기 활물질의 열팽창을 충분히 견딜 수 있어 이차전지의 수명 및 신뢰성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이차전지용 전극을 제조하기 위하여 본 발명의 동박(100) 상에 활물질을 코팅할 때 동박(100)의 휨으로 인한 작업성 저하가 방지될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 동박(100)은 3 내지 13 %의 연신율을 갖는다. 상기 연신율이 3% 미만이면, 활물질의 팽창 및 수축시 상기 동박(110)의 파단이 야기될 위험이 있다. 반면, 상기 연신율이 13%를 초과하면, 이차전지 제조 공정 중에 상기 동박(100)이 쉽게 늘어나서 전극의 변형을 유발한다. 파단되거나 변형된 동박(100)으로 제조된 이차전지는 50회 충방전시 용량 유지율이 80% 미만으로 저하되는 문제가 있다.
이하에서는, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 동박(100)의 제조방법을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 방법은 매트면(110a) 및 샤이니면(110b)을 갖는 구리막(110)을 제조하는 단계, 상기 구리막(110)의 매트면(110a) 및 샤이니면(110b) 상에 제1 구리 돌기층(121) 및 제2 구리 돌기층(122)을 각각 형성하는 단계, 및 상기 제1 구리 돌기층(121) 및 상기 제2 구리 돌기층(122) 상에 제1 보호층(131) 및 제2 보호층(132)을 각각 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전해조(10)의 전해액(11) 내에서 서로 이격되게 배치된 양극판(13) 및 회전음극드럼(12)을 40 내지 80 A/dm2의 전류밀도로 통전시킴으로써 상기 회전음극드럼(12) 상에 구리막(110)이 전착된다.
상기 전해액(11)은 50 내지 100 g/L의 구리 이온, 50 내지 150 g/L의 황산, 50 ppm 이하의 염소 이온, 및 유기 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 유기 첨가제는 하이드로에틸 셀룰로오스(HEC), 유기 황화물, 유기 질화물, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물일 수 있다. 상기 전해액(11)은 전기도금이 수행되는 중에 40 내지 60 ℃로 유지될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 구리막(110)의 샤이니면(110b)의 조도는 상기 회전음극드럼(12)의 표면(즉, 전기도금에 의해 구리가 석출되는 면)의 연마 정도에 영향을 받는다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 회전음극드럼(12)의 표면은 #800 내지 #1500의 입도(Grit)를 갖는 연마 브러시로 연마될 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 전기도금 중에 상기 전해액(11) 내의 유기 불순물 및 금속 불순물의 농도를 각각 1 g/L 이하 및 3 g/L 이하로 유지시키기 위하여, 고순도 구리 와이어를 상기 전해액(11)에 투입하기 전에, 600 내지 800℃(예를 들어, 약 700℃)의 고온에서 열처리하여 유기물을 태운 후 황산 등의 산으로 산세(acid cleaning)한다.
또한, 상기 산세된 구리 와이어가 상기 전해액(11) 내에 투입된 상태에서 상기 양극판(13)과 상기 회전음극드럼(12)을 통전시킴으로써 전기도금을 수행하는 동안에, 상기 전해액(11)으로부터 유기 불순물 및 금속 불순물을 포함하는 고형 불순물을 제거하기 위한 연속 여과를 수행함으로써 상기 전해액(11) 내의 유기 불순물 및 금속 불순물의 농도를 각각 1 g/L 이하 및 3 g/L 이하로 유지시킨다. 이때, 상기 전해조(10)로 공급되는 상기 전해액(11)의 유량은 30 내지 50 m3/hour일 수 있다.
이어서, 상기 구리막(110)을 2 개 이상의 핵 생성 도금조들(20, 30) 및 2개 이상의 핵 성장 도금조들(40, 50)을 순차적으로 통과시킴으로써, 상기 구리막(110)의 매트면(110a) 및 샤이니면(110b) 상에 제1 및 제2 구리 돌기층들(121, 122)을 각각 형성시킨다.
상기 핵 생성 도금조들(20, 30)의 전해액(21, 31)은 8 내지 25 g/L의 구리 이온, 50 내지 160 g/L의 황산, 및 0.05 내지 1 g/L의 제1 첨가제를 포함하고, 상기 핵 성장 도금조들(40, 50)의 전해액(41, 51)은 30 내지 70 g/L의 구리 이온, 50 내지 160 g/L의 황산, 및 0.03 내지 1.2 g/L의 제2 첨가제를 포함하며, 상기 제1 및 제2 첨가제 각각은 Fe, Mo, W, V, Co, Cr, Mn, Zn, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물일 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 핵 생성 도금조들(20, 30)을 통해 인가되는 총 전류(ic_total)는 3000 내지 7000 A이고, 상기 핵 생성 도금조들(20, 30)을 통해 인가되는 총 전류(ic_total)에 대한 상기 핵 성장 도금조들(40, 50)을 통해 인가되는 총 전류(ig_total)의 비는 0.2 내지 2이다.
상기 총 전류의 비가 0.2 미만이면, 최종 동박(100)의 단면을 EBSD 사진으로 관찰할 때 제1 및 제2 면들(100a, 100b)에 거대 돌기(GP)가 존재하지 않게 된다. 반면, 상기 총 전류의 비가 2를 초과하면 동박(100)의 제1 및 제2 면들(100a, 100b) 각각은 5㎛ 당 9 개 이상의 거대 돌기(GP)를 갖게 된다.
전술한 바와 같이, 5㎛ 당 거대 돌기(GP) 개수가 0개인 경우에는 동박(100)과 활물질층의 접촉 면적 부족으로 인해 동박(100)과 활물질의 접착력이 낮아지고, 그 결과, 충방전의 반복에 따른 이차전지의 급격한 수명 저하가 야기된다.
반면, 상기 5㎛ 당 거대 돌기(GP) 개수가 9개 이상인 경우에도 충방전의 반복에 따른 이차전지의 용량 유지율 열화가 발생하는데, 이것은 너무 많은 거대 돌기들(GP)로 인해 활물질이 동박(100)의 제1 및 제2 표면들(100a, 100b)에 완전히 밀착되지 못해 빈 공간이 발생하기 때문이다. 이 때문에, 충방전 회수가 증가함에 따라 상기 동박(100)으로부터 탈리되는 활물질의 양이 많아지게 되고 이차전지 수명이 급격히 감소하게 된다.
이어서, 상기 제1 및 제2 구리 도금층들(121, 122)이 매트면(110a) 및 샤이니면(110b) 상에 각각 형성된 구리막(110)을 방청처리함으로써 상기 제1 및 제2 보호층들(131, 132)을 형성한다.
도 3에 예시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 및 제2 보호층들(131, 132) 형성 단계는, 상기 제1 및 제2 구리 도금층들(121, 122)이 매트면(110a) 및 샤이니면(110b) 상에 각각 형성된 구리막(110)을 방청 처리조(60)의 방청액(anticorrosion solution)(61) 내에 2 내지 10초 동안 침지시킴으로써 수행될 수 있다.
위와 같은 방법을 통해 제조된 본 발명의 이차전지용 동박(100)의 일면 또는 양면 상에 음극 활물질을 통상의 방법을 통해 코팅함으로써 본 발명의 이차전지용 전극(즉, 음극)이 제조될 수 있으며, 상기 이차전지용 전극(음극)과 함께 통상의 양극, 전해질, 및 분리막을 이용하여 리튬 이차전지를 제조할 수 있다.
리튬 이차전지는, 충전 시 리튬 이온을 음극으로 제공하는 양극(cathode), 방전 시 리튬 이온을 양극으로 제공하는 음극(anode), 상기 양극과 음극 사이에서 리튬 이온이 이동할 수 있는 환경을 제공하는 전해질(electrolyte), 및 하나의 전극에서 발생된 전자가 이차전지 내부를 통해 다른 전극으로 이동함으로써 무익하게 소모되는 것을 방지하기 위하여 상기 양극과 음극을 전기적으로 절연시켜 주는 분리막(separator)을 포함한다.
리튬 이차전지에 있어서, 양극 활물질과 결합되는 양극 집전체로서는 알루미늄 호일(foil)이 사용되고 음극 활물질과 결합되는 음극 집전체로서는 동박(100)이 사용되는 것이 일반적이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극의 단면도이다.
도 4에 예시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극(200)은 이차전지의 음극이고, 상술한 본 발명의 실시예들 중 어느 하나의 동박(100) 및 상기 동박(100)의 제1 및 제2 면들(100a, 110b) 중 적어도 하나 상에 형성된 활물질층(210, 220)을 포함한다.
상기 활물질층(210, 220)은 탄소; Si, Ge, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni 또는 Fe의 금속(Me); 상기 금속(Me)을 포함하는 합금; 상기 금속(Me)의 산화물(MeOx); 및 상기 금속(Me)과 탄소의 복합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 음극 활물질로 형성될 수 있다.
이하에서는, 실시예들 및 비교예들을 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐으로, 본 발명의 권리범위가 이들 실시예들로 제한되지 않는다.
* 동박의 제조
실시예 1
전해조에 담겨진 전해액 내에 10mm의 간격을 두고 이격되게 배치된 양극판 및 회전음극드럼을 50 A/dm2의 전류밀도로 통전시킴으로써 상기 회전음극드럼 상에 구리막을 전착(electrodeposit)시켰다. 이와 같은 전기도금을 위하여, 700℃에서 열처리된 구리 와이어가 황산으로 산세된 후 상기 전해액에 투입되었고, 상기 회전음극드럼의 표면은 #1000의 입도(Grit)를 갖는 연마 브러시로 연마되었다.
상기 구리막 형성 단계 중에, 상기 전해액은 50℃로 유지되었고, 전해액의 연속 여과가 수행되었고, 상기 전해조로 공급되는 상기 전해액의 유량은 40 m3/hour이었으며, 유량 편차는 1% 이내로 조절되었다. 상기 전해액 내에서, 구리 농도는 70±10 g/L로 유지되었고, 황산 농도는 80±10 g/L로 유지되었고, 유기 황화물계 첨가제인 티오요소의 농도는 2 ppm으로 유지되었으며, 염소 농도는 10 ppm으로 유지되었다.
이어서, 상기 구리막을, 2개의 핵 생성 도금조들, 2개의 핵 성장 도금조들, 및 방청 처리조를 순차적으로 통과시킴으로써 24㎛ 두께의 동박을 완성하였다.
이때, 상기 핵 생성 도금조들을 통해 인가된 총 전류((ic_total)는 2500 A이었고, 상기 핵 생성 도금조들을 통해 인가된 총 전류(ic_total)에 대한 상기 핵 성장 도금조들을 통해 인가되는 총 전류(it_total)의 비는 0.23이었다.
실시예 2
상기 핵 생성 도금조들을 통해 인가된 총 전류(ic_total)에 대한 상기 핵 성장 도금조들을 통해 인가되는 총 전류(it_total)의 비가 0.31이었다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 동박을 완성하였다.
실시예 3
상기 핵 생성 도금조들을 통해 인가된 총 전류(ic_total)에 대한 상기 핵 성장 도금조들을 통해 인가되는 총 전류(it_total)의 비가 1.97이었다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 동박을 완성하였다.
비교예 1
상기 구리막이 핵 생성 도금조들 및 핵 성장 도금조들을 거치지 않고 바로 방청 처리조에서 방청처리되었다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 동박을 완성하였다.
비교예 2
상기 핵 생성 도금조들을 통해 인가된 총 전류(ic_total)에 대한 상기 핵 성장 도금조들을 통해 인가되는 총 전류(it_total)의 비가 0.17이었다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 동박을 완성하였다.
비교예 3
상기 핵 생성 도금조들을 통해 인가된 총 전류(ic_total)에 대한 상기 핵 성장 도금조들을 통해 인가되는 총 전류(it_total)의 비가 2.15이었다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 동박을 완성하였다.
위와 같이 제조된 실시예들 및 비교예들의 동박들의 제1 및 제2 면들 각각의 거대 돌기 개수, 10점 평균조도(RzJIS), 상온인장강도, 고온인장강도, 및 연신율을 아래의 방법으로 각각 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
* 10점 평균조도(R
zJIS
)
JIS B 0601-1994 「표면조도의 정의와 표시」 규정에 따라 접촉식 표면조도 측정기를 이용하여 동박의 제1 면(구리막의 매트면에 인접한 면) 및 그 반대 측의 제2면(구리막의 샤이니면에 인접한 면)의 10점 평균조도(RzJIS)를 각각 측정하였다.
* 거대 돌기 개수
샘플의 단면에 대한 EBSD 사진을 관찰함으로써 동박의 제1 및 제2 면들 각각의 5㎛ 당 거대 돌기(구리막의 제1 또는 제2 면에 또는 그 부근에 형성된 골(valleys) 및 공극(pores) 상의 지점들 중 상기 제1 또는 제2 면으로부터 가장 이격된 지점을 지나며 상기 제1 또는 제2 면과 수평한 기준선으로부터 0.7㎛ 이상 돌출된 돌기)의 개수를 얻었다.
* 상온인장강도 및 고온인장강도
상온에서 IPC-TM-650 Test Method Manual에 규정된 방법을 통해 만능재료시험기(Universal Testing Machine: UTM)를 이용하여 동박의 상온인장강도를 각각 측정하였다. 이어서, 상기 동박을 135℃에서 10분 동안 열처리한 후 동일한 방법을 통해 상기 열처리된 동박의 인장강도를 측정하였다.
| 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | ||
| 구리 돌기층 형성 여부 | ○ | ○ | ○ | × | ○ | ○ | |
| ic_total | 2500 | 2500 | 2500 | 2500 | 2500 | 2500 | |
| ic_total/ig_total | 0.23 | 0.31 | 1.97 | - | 0.17 | 2.15 | |
| RzJIS (㎛) | 제1면 | 0.22 | 0.29 | 0.78 | 0.18 | 0.22 | 0.77 |
| 제2면 | 0.23 | 0.23 | 0.75 | 0.22 | 0.23 | 0.78 | |
| 거대 돌기 개수 | 제1면 | 1 | 8 | 8 | 0 | 0 | 9 |
| 제2면 | 5 | 3 | 7 | 0 | 0 | 3 | |
| 상온인장강도 (kgf/mm2) | 45.2 | 64.3 | 28.8 | 45.3 | 27.5 | 29.5 | |
| 고온인장강도 (kgf/mm2) | 39.3 | 43.2 | 25.7 | 39.3 | 24.3 | 24.2 | |
위 표 1로부터, 구리 돌기층이 형성되지 않거나(비교예 1), 핵 생성 도금조들을 통해 인가된 총 전류(ic_total)에 대한 상기 핵 성장 도금조들을 통해 인가되는 총 전류(it_total)의 비가 0.2 미만인 경우(비교예 2)에는 동박의 표면에 거대 돌기가 형성되지 않음을 알 수 있고, 핵 생성 도금조들을 통해 인가된 총 전류(ic_total)에 대한 상기 핵 성장 도금조들을 통해 인가되는 총 전류(it_total)의 비가 2를 초과하면(비교예 3) 동박의 표면에 8개를 초과하는 개수의 거대 돌기가 형성됨을 알 수 있다.
* 이차전지의 제조
실시예 4 내지 6 및 비교예 4 내지 6
음극 활물질용으로 시판되는 탄소 100 중량부에 스티렌부타디엔고무(SBR) 2 중량부 및 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC) 2 중량부를 혼합한 후 증류수를 용제로 이용하여 슬러리를 제조하였다. 10cm의 폭을 갖는 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 동박들 상에 상기 슬러리를 닥터 블레이드를 이용하여 50㎛의 두께로 각각 도포하고 120℃에서 건조시킨 후 1 ton/cm2의 압력으로 프레스함으로써 총6개의 이차전지용 음극들을 제조하였다.
이와 같이 제조된 이차전지용 음극들 각각과 함께 전해액, 이차전지용 양극, 및 분리막(다공성 폴리에틸렌 필름)을 이용하여 총6개의 이차전지들을 제조하였다. 상기 전해액과 양극은 아래와 같이 준비되었다.
에틸렌카보네이트(EC) 및 에틸렌메틸카보네이트(EMC)를 1:2의 비율로 혼합한 비수성 유기용매에 용질로서 LiPF6를 1M 용해시킨 것을 기본 전해액으로 하고, 이 기본 전해액 99.5 중량%와 숙신산 무수물(succinic anhydride) 0.5 중량%를 혼합하여 전해액을 제조하였다.
또한, 리튬망간산화물(Li1 . 1Mn1 . 85Al0 . 05O4)과 orthorhombic 결정구조의 리튬망간산화물(o-LiMnO2)을 90:10(중량비)로 혼합하여 양극 활물질을 제조하였다. 상기 양극 활물질과 카본블랙을 결착제인 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)와 85:10:5(중량비)로 유기용매인 NMP와 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리를 두께 20㎛의 알라미늄 호일의 양면에 도포한 후 건조시킴으로써 양극을 제조하였다.
위와 같이 제조된 실시예 4 내지 6 및 비교예 4 내지 6의 이차전지들의 방전용량 유지율을 아래의 방법으로 측정하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
* 이차전지의 방전용량 유지율
4.3V의 충전작동전압 및 3.4V의 방전작동전압으로 양극의 g당 용량을 측정하였고, 고온 수명을 평가하기 위하여 50 ℃의 고온에서 0.2 C의 전류밀도로 50 회의 충/방전 실험을 수행하였으며, 방전용량 유지율을 아래의 식 1에 따라 산출하였다.
식 1: 방전용량 유지율(%) = (50회차의 방전용량/1회차의 방전용량)×100
참고로, 업계에서 요구되는 이차전지의 방전용량 유지율은 90% 이상이다.
| 실시예4 | 실시예5 | 실시예6 | 비교예4 | 비교예5 | 비교예6 | ||
| RzJIS (㎛) | 제1면 | 0.22 | 0.29 | 0.78 | 0.18 | 0.22 | 0.77 |
| 제2면 | 0.23 | 0.23 | 0.75 | 0.22 | 0.23 | 0.78 | |
| 거대 돌기 개수 | 제1면 | 1 | 8 | 8 | 0 | 0 | 9 |
| 제2면 | 5 | 3 | 7 | 0 | 0 | 3 | |
| 방전용량 유지율 (%) | 92.5 | 96.2 | 93.5 | 88.5 | 85.2 | 88.7 | |
위 표 2로부터, 동박의 제1 및 제2 면들 중 어느 하나라도 1 내지 8개의 거대 돌기를 갖지 않을 경우(비교예 4 내지 6), 그러한 동박으로 제조된 이차전지의 방전용량 유지율은 업계에서 요구되는 90% 이상을 만족시키지 못함을 알 수 있다.
100: 동박
110: 구리막
121, 122: 구리 돌기층 131, 132: 보호층
200: 전극 210, 220: 활물질층
121, 122: 구리 돌기층 131, 132: 보호층
200: 전극 210, 220: 활물질층
Claims (15)
- 제1 면 및 그 반대 편의 제2 면을 갖는 이차전지용 동박(100)에 있어서,
상기 제1 면을 향하는 매트면 및 상기 제2 면을 향하는 샤이니면을 갖는 구리막;
상기 구리막의 상기 매트면 상의 제1 구리 돌기층;
상기 제1 구리 돌기층 상의 제1 보호층;
상기 구리막의 상기 샤이니면 상의 제2 구리 돌기층; 및
상기 제2 구리 돌기층 상의 제2 보호층을 포함하고,
상기 이차전지용 동박의 단면을 EBSD(Electron Backscattered Diffraction) 사진으로 관찰하였을 때, 상기 제1 및 제2 면들 각각은 5㎛ 당 1 내지 8 개의 거대 돌기(giant protuberance)를 갖는 것을 특징으로 하는 - 여기서, 상기 거대 돌기는 상기 제1 또는 제2 면에 또는 그 부근에 형성된 골(valleys) 및 공극(pores) 상의 지점들 중 상기 제1 또는 제2 면으로부터 가장 이격된 지점을 지나며 상기 제1 또는 제2 면과 수평한 기준선으로부터 0.7㎛ 이상 돌출된 돌기임 -,
이차전지용 동박. - 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 면들 각각은 0.2 내지 0.8 ㎛의 10점 평균조도(ten-point mean roughness: RzJIS)를 갖는 것을 특징으로 하는,
이차전지용 동박. - 제1항에 있어서,
상기 이차전지용 동박은 4 내지 35 ㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는,
이차전지용 동박. - 제1항에 있어서,
상기 이차전지용 동박은 28 내지 65 kgf/mm2의 상온인장강도 및 25 kgf/mm2 이상의 고온인장강도를 갖는 것을 특징으로 하는 - 상기 고온인장강도는 135℃에서 10분 동안의 열처리 후 측정되는 인장강도임 -,
이차전지용 동박. - 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 보호층들 각각은 크롬, 질소화합물, 및 실란화합물 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
이차전지용 동박. - 매트면 및 샤이니면을 갖는 구리막을 제조하는 단계;
상기 구리막의 매트면 및 샤이니면 상에 제1 구리 돌기층 및 제2 구리 돌기층을 각각 형성하는 단계; 및
상기 제1 구리 돌기층 및 상기 제2 구리 돌기층 상에 제1 보호층 및 제2 보호층을 각각 형성하는 단계를 포함하되,
상기 제1 및 제2 구리 돌기층들을 형성하는 단계는 상기 구리막을 2 개 이상의 핵 생성 도금조들 및 2개 이상의 핵 성장 도금조들을 순차적으로 통과시킴으로써 수행되고,
상기 핵 생성 도금조들을 통해 인가되는 총 전류에 대한 상기 핵 성장 도금조들을 통해 인가되는 총 전류의 비는 0.2 내지 2인 것을 특징으로 하는,
이차전지용 동박의 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 구리막을 제조하는 단계는, 전해액 내에서 서로 이격되게 배치된 양극판 및 회전음극드럼을 통전시킴으로써 수행되고,
상기 전해액은 50 내지 100 g/L의 구리 이온, 50 내지 150 g/L의 황산, 50 ppm 이하의 염소 이온, 및 유기 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는,
이차전지용 동박의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 유기 첨가제는 하이드로에틸 셀룰로오스(HEC), 유기 황화물, 유기 질화물, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는,
이차전지용 동박의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 회전음극드럼의 표면은 #800 내지 #1500의 입도(Grit)를 갖는 연마 브러시로 연마된 것을 특징으로 하는,
이차전지용 동박의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 구리막을 제조하는 단계는,
구리 와이어를 600 내지 800℃에서 열처리하는 단계;
상기 열처리된 구리 와이어를 산세하는 단계;
상기 산세된 구리 와이어를 상기 전해액 내에 투입하는 단계;
상기 산세된 구리 와이어가 상기 전해액 내에 존재하는 동안 상기 양극판과 상기 회전음극드럼을 통전시킴으로써 전기도금을 수행하는 단계; 및
상기 전기도금이 수행되는 중에 상기 전해액의 연속 여과를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
이차전지용 동박의 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 전기도금 중에 상기 전해액 내의 유기 불순물 및 금속 불순물의 농도가 각각 1 g/L 이하 및 3 g/L 이하로 유지되는 것을 특징으로 하는,
이차전지용 동박의 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 제1 및 제2 보호층들은 크롬산염(chromate), 벤조트리아졸(benzotriazole: BTA), 및 실란화합물(silane compound) 중 적어도 하나를 이용한 방청처리(anticorrosion treatment)를 통해 형성되는 것을 특징으로 하는,
이차전지용 동박의 제조방법. - 제1 면 및 그 반대 편의 제2 면을 갖는 동박; 및
상기 동박의 상기 제1 및 제2 면들 중 적어도 하나 상의 활물질층을 포함하되,
상기 동박은,
상기 제1 면을 향하는 매트면 및 상기 제2 면을 향하는 샤이니면을 갖는 구리막;
상기 구리막의 상기 매트면 상의 제1 구리 돌기층;
상기 제1 구리 돌기층 상의 제1 보호층;
상기 구리막의 상기 샤이니면 상의 제2 구리 돌기층; 및
상기 제2 구리 돌기층 상의 제2 보호층을 포함하고,
상기 동박의 단면을 EBSD 사진으로 관찰하였을 때, 상기 제1 및 제2 면들 각각은 5㎛ 당 1 내지 8 개의 거대 돌기를 갖는 것을 특징으로 하는 - 여기서, 상기 거대 돌기는 상기 제1 또는 제2 면에 또는 그 부근에 형성된 골(valleys) 및 공극(pores) 상의 지점들 중 상기 제1 또는 제2 면으로부터 가장 이격된 지점을 지나며 상기 제1 또는 제2 면과 수평한 기준선으로부터 0.7㎛ 이상 돌출된 돌기임 -,
전극. - 제13항에 있어서,
상기 활물질층은 탄소; Si, Ge, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni 또는 Fe의 금속(Me); 상기 금속(Me)을 포함하는 합금; 상기 금속(Me)의 산화물(MeOx); 및 상기 금속(Me)과 탄소의 복합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 음극 활물질로 형성된 것을 특징으로 하는,
전극. - 양극(cathode);
음극(anode);
상기 양극과 음극 사이에서 리튬 이온이 이동할 수 있는 환경을 제공하는 전해질(electrolyte); 및
상기 양극과 상기 음극을 전기적으로 절연시켜 주는 분리막(separator)을 포함하되,
상기 음극은,
제1 면 및 그 반대 편의 제2 면을 갖는 동박; 및
상기 동박의 상기 제1 및 제2 면들 중 적어도 하나 상의 활물질층을 포함하고,
상기 동박은,
상기 제1 면을 향하는 매트면 및 상기 제2 면을 향하는 샤이니면을 갖는 구리막;
상기 구리막의 상기 매트면) 상의 제1 구리 돌기층;
상기 제1 구리 돌기층 상의 제1 보호층;
상기 구리막의 상기 샤이니면 상의 제2 구리 돌기층; 및
상기 제2 구리 돌기층 상의 제2 보호층을 포함하고,
상기 동박의 단면을 EBSD 사진으로 관찰하였을 때, 상기 제1 및 제2 면들 각각은 5㎛ 당 1 내지 8 개의 거대 돌기를 갖는 것을 특징으로 하는 - 여기서, 상기 거대 돌기는 상기 제1 또는 제2 면에 또는 그 부근에 형성된 골(valleys) 및 공극(pores) 상의 지점들 중 상기 제1 또는 제2 면으로부터 가장 이격된 지점을 지나며 상기 제1 또는 제2 면과 수평한 기준선으로부터 0.7㎛ 이상 돌출된 돌기임 -,
이차전지.
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