KR20170092122A - Anode Coated with Primer Layer Comprising Graphene and CNT and Method of Manufacturing the Same - Google Patents

Anode Coated with Primer Layer Comprising Graphene and CNT and Method of Manufacturing the Same Download PDF

Info

Publication number
KR20170092122A
KR20170092122A KR1020170014739A KR20170014739A KR20170092122A KR 20170092122 A KR20170092122 A KR 20170092122A KR 1020170014739 A KR1020170014739 A KR 1020170014739A KR 20170014739 A KR20170014739 A KR 20170014739A KR 20170092122 A KR20170092122 A KR 20170092122A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
negative electrode
secondary battery
battery according
binder
primer layer
Prior art date
Application number
KR1020170014739A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102359828B1 (en
Inventor
송준혁
이주성
정효승
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Publication of KR20170092122A publication Critical patent/KR20170092122A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102359828B1 publication Critical patent/KR102359828B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158Carbon nanotubes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182Graphene
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M2/1016
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • H01M4/1393Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621Binders
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624Electric conductive fillers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624Electric conductive fillers
    • H01M4/625Carbon or graphite
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/258Modular batteries; Casings provided with means for assembling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027Negative electrodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • Y02E60/122

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

The present invention relates to a negative electrode for secondary batteries, and a production method thereof. To this end, the negative electrode for secondary batteries comprises: a negative electrode collector; a primer layer formed on at least one side of the negative electrode collector, including a conductive carbon consisting of graphene and carbon nano tube (CNT) and a first binder for bonding the conductive carbon, collectors, and constituents of a negative electrode mixture layer together, and having the thickness of 0.3-2 m; and the negative electrode mixture layer positioned on the primer layer and containing a second binder for bonding gaps between the negative electrode active material and negative electrode active material particles. According to the present invention, it is possible to enhance overall performance of secondary batteries.

Description

그래핀 및 CNT를 포함하는 프라이머 층이 코팅된 음극 및 이의 제조방법{Anode Coated with Primer Layer Comprising Graphene and CNT and Method of Manufacturing the Same} [0001] The present invention relates to an anode coated with a primer layer containing graphene and CNTs,

본 발명은, 그래핀 및 CNT를 포함하는 프라이머 층이 코팅된 음극 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a negative electrode coated with a primer layer containing graphene and CNT and a method for producing the same.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices have increased, there has been a rapid increase in demand for secondary batteries as energy sources. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries, which exhibit high energy density and operational potential, long cycle life, Batteries have been commercialized and widely used.

또한, 최근에는 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로는 높은 에너지 밀도, 높은 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지가 주로 연구, 사용되고 있다.In recent years, there has been a growing interest in environmental issues, and as a result, electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs), which can replace fossil-fueled vehicles such as gasoline vehicles and diesel vehicles, And the like. Lithium secondary batteries having high energy density, high discharge voltage and output stability are mainly used as power sources for electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV).

이러한 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 충방전이 가능한 전극조립체를 전지케이스에 장착한 구조로 이루어져 있으며, 상기 양극 및 음극의 전극은 금속 집전체의 일면 또는 양면에 전극 활물질 및 유무기 화합물을 포함하는 전극 코팅층을 도포하고 건조 및 압연함으로써 제조된다. The secondary battery has a structure in which an electrode assembly capable of charging / discharging with a positive electrode / separator / negative electrode structure is mounted on a battery case. The electrodes of the positive electrode and the negative electrode are made of an electrode active material and an organic compound on one surface or both surfaces of the metal current collector And then drying and rolling the electrode coating layer.

그러나, 상기 전극은 이차전지의 충전과 방전 과정에서 상기 전극 코팅층이 일정한 수축 및 팽창을 반복하게 되고, 이로 인해 집전체로부터 전극 코팅층의 일부가 탈리되는 현상이 발생한다. 그리고, 이와 같이 집전체로부터 탈리된 전극 코팅층의 부분은 이차전지의 안전성에 문제를 일으키거나, 내부 저항을 증가시켜 이차전지의 전반적인 성능을 저하시킨다. 특히 인조흑연을 활물질로서 사용하는 음극의 경우, 형상 문제 및 부피 팽창 심화에 의해 이러한 현상은 더욱 심각하다.However, during the charging and discharging of the secondary battery, the electrode coating layer repeatedly shrinks and expands, thereby causing a phenomenon that part of the electrode coating layer is separated from the current collector. The portion of the electrode coating layer which has been separated from the collector as described above causes a problem in the safety of the secondary battery or increases the internal resistance, thereby deteriorating the overall performance of the secondary battery. Particularly, in the case of an anode using artificial graphite as an active material, this phenomenon is more serious due to the shape problem and the volume expansion.

이에, 전극 코팅층의 접착력을 향상시키는 방법에 대한 연구가 당업계에서 활발히 진행되었으며, 현재 이를 위해 바인더를 전극 내에 다량 포함하는 방법이 널리 쓰이고 있다.Therefore, a method of improving the adhesive strength of the electrode coating layer has been actively studied in the art, and a method of containing a large amount of a binder in the electrode is widely used.

전극을 구성하는 전극 활물질, 도전재, 및 집전체는 상온 상태가 고체이고, 표면 특성이 상이하여, 상온에서 쉽게 결합하기 어렵지만, 상기 고분자 바인더를 사용할 경우, 상기 전극의 구성요소들 간의 결합력을 높여, 전극 코팅, 건조, 압연 공정 시에 전극의 탈리 현상을 억제할 수 있다.The electrode active material, the conductive material, and the current collector constituting the electrode are solid at room temperature, have different surface characteristics and are difficult to easily bond at room temperature. However, when the polymeric binder is used, , It is possible to suppress the desorption of the electrode during the electrode coating, drying and rolling processes.

그러나, 전극 코팅층의 접착력을 향상시키기 위하여 바인더의 함량을 증가시키게 되면, 상대적으로 도전재와 활물질의 함량은 줄어 전극 내부 저항이 커지고, 전자 전도도가 저하되며, 용량도 감소하는 문제가 발생하는 문제가 있다.However, if the content of the binder is increased in order to improve the adhesion of the electrode coating layer, the content of the conductive material and the active material is relatively decreased, thereby increasing the internal resistance of the electrode, decreasing the electron conductivity, and decreasing the capacity have.

이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로서, 바인더와 함께 전체적으로 과량의 도전재를 사용할 수 있으나, 이러한 과량의 도전재 사용은, 상대적으로 전극 활물질의 함량을 더더욱 낮추게 되어 전극의 용량을 낮추는 악영향을 미치게 된다.As an approach to solve such a problem, an excess amount of conductive material can be used together with the binder. However, the use of such an excessive amount of conductive material may further lower the content of the electrode active material, thereby adversely affecting the capacity of the electrode.

한편에서는, 이를 위해 도전재를 이용한 프라이머 코팅층을 형성하는 구성을 채택하고 있으나, 카본 블랙 등의 도전재는 그 자체의 포러스(porous)한 구조로 인해 코팅 공정의 어려움과 함께, 이를 집전체에 접착시키기 위해서는 바인더의 소모량이 많아지고 프라이머 코팅층이 두꺼워지는 문제가 있다.On the other hand, for this purpose, a primer coating layer using a conductive material is adopted. However, since a conductive material such as carbon black has a porous structure, it is difficult to coat the primer coating layer, There is a problem that the consumed amount of the binder is increased and the primer coating layer is thickened.

따라서, 상기 문제점을 해결하고, 우수한 전자 전도성을 갖는 전극 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for an electrode technology that solves the above problems and has excellent electron conductivity.

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, 이후 설명하는 바와 같이, 음극 집전체와 음극 합제층 사이에, 그래핀(graphene) 및 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT)로 구성된 도전성 카본과, 구성요소들을 결착시키는 제 1 바인더를 포함하는 프라이머층을 포함하는 경우, 얇은 두께로도 집전체와 전극 코팅층의 우수한 접착력과 전자 전도성을 확보할 수 있고, 이후 충방전 과정에서도 합제층의 탈리를 방지할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments and have succeeded in various experiments and have found that a method of manufacturing an anode current collector and a cathode current collector composed of a graphene and a carbon nano tube (CNT) In the case of including the conductive carbon and the primer layer including the first binder for binding the components, excellent adhesion and electron conductivity of the current collector and the electrode coating layer can be ensured even with a thin thickness, And thus the present invention has been accomplished.

본 발명에 따른 이차전지용 음극은,The negative electrode for a secondary battery according to the present invention,

음극 집전체;Cathode collector;

상기 음극 집전체의 적어도 일면에 형성되어 있고, 그래핀(graphene) 및 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT)로 구성된 도전성 카본과, 상기 도전성 카본, 집전체 및 하기 음극 합제층의 구성요소들을 결착시키는 제 1 바인더를 포함하고, 0.3 ㎛ 내지 2 ㎛의 두께를 가지는 프라이머층; 및 A conductive carbon formed on at least one surface of the anode current collector and composed of graphene and a carbon nanotube (CNT); and a conductive carbon layer formed by binding the constituent elements of the conductive carbon, A primer layer having a thickness of 0.3 占 퐉 to 2 占 퐉; And

상기 프라이머층 상에 위치하고, 음극 활물질과, 상기 음극 활물질 입자들 사이의 결착을 위한 제 2 바인더를 포함하는 음극 합제층;A negative electrode mixture layer disposed on the primer layer and including a negative electrode active material and a second binder for binding between the negative electrode active material particles;

을 포함하는 것을 특징으로 한다.And a control unit.

즉, 본 발명에 따른 음극은, 집전체와 음극 합제층 사이에 일반적으로 사용되는 도전재가 아닌, 그래핀 및 탄소 나노 튜브를 그 도전성 카본으로 사용한 프라이머층을 포함하는 바, 상기 그래핀 및 탄소 나노 튜브는 카본 블랙과 같은 도전재에 비해 웹(web) 형태의 네트워크 구조 형성이 유리하여 전자 전도성 향상에 용이하고, 상기 종래 도전재에 비해 이방성이 커서 집전체에 납작하게 코팅될 수 있는 바, 코팅 공정성에 유리할 뿐 아니라 보다 얇은 두께로도 우수한 접착력을 발휘할 수 있어, 결과적으로 이차전지의 충방전 이후에도 우수한 접착력과 도전성의 확보로 이차전지의 전반적인 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.That is, the negative electrode according to the present invention includes a primer layer using graphene and carbon nanotubes as the conductive carbon, instead of the conductive material generally used between the current collector and the negative electrode material mixture layer. The graphene and carbon nano- Compared to the conductive material such as carbon black, the tube is advantageous in forming a network structure of the web type and is easy to improve the electron conductivity. The tube has an anisotropy larger than that of the conventional conductive material and can be flatly coated on the current collector. The present invention is advantageous not only in terms of processability but also in adhesion even with a thinner thickness. As a result, it is possible to improve the overall performance of the secondary battery by securing excellent adhesion and conductivity even after charging / discharging of the secondary battery.

여기서, 상기 탄소 나노 튜브는 3차원적인 구조로 튜브 형태를 갖는 바 전극의 두께 방향으로 웹 형태의 네트워크 구조의 형성에 좀 더 유리하여 음극 합제층과 집전체와의 전자 전달 경로 확보에 좋고, 그래핀은 집전체 상에 넓게 깔리는 형태로 납작한 코팅이 가능하게 하는 역할에 유리하므로, 상기 프라이머층에는 코팅 공정성과 전도성 등을 모두 고려할 때 함께 포함되는 것이 가장 바람직하고, 이때, 상기 프라이머층에 포함되는 그래핀 및 탄소 나노 튜브는 중량을 기준으로 1:9 내지 9:1로 포함될 수 있고, 본 발명의 근본적인 목적인 도전성의 향상에는 탄소 나노 튜브가 유리하므로, 상세하게는, 1:9 내지 5:5로 포함될 수 있다.Here, the carbon nanotubes are more advantageous in forming a network structure in the form of a web in the thickness direction of the bar electrode having a tube shape in a three-dimensional structure, so that it is good for securing the electron transfer path between the negative electrode mixture layer and the current collector. It is most preferable that the fin is included in the primer layer in consideration of both the processability and the conductivity of the primer layer, and thus the primer layer is most preferably included in the primer layer. The graphene and carbon nanotubes can be contained in a weight ratio of 1: 9 to 9: 1, and the carbon nanotubes are advantageous for improving conductivity, which is a fundamental object of the present invention, ≪ / RTI >

그러나, 본 발명과 달리 그래핀만 포함되거나, 탄소 나노 튜브가 너무 적게 포함되는 경우에는 그래핀의 평면적인 구조로 인해 전극의 두께 방향으로의 전도성을 확보하기 어려워 바람직하지 않다. 유사하게, 탄소 나노 튜브만 포함되거나, 그래핀이 너무 작게 포함되는 경우에는 코팅성의 측면에서 유리하지 않고, 이러한 코팅의 공정성은 활물질의 국부적인 로딩량의 차이로 이차전지 성능에도 영향을 미칠 수 있으므로, 바람직하지 않다.However, unlike the present invention, when only graphene is included or carbon nanotubes are contained in too small amounts, it is difficult to ensure conductivity in the thickness direction of the electrode due to the planar structure of graphene. Similarly, when only carbon nanotubes are included or graphenes are contained too small, the coating properties are not advantageous, and the fairness of such coatings may affect secondary battery performance due to the difference in the local loading amount of the active material , Which is undesirable.

더욱이, 상기 탄소 나노 튜브는 크게 번들형(aligned type) 또는 인탱글형(entangle type) 구조를 가질 수 있고, 본 발명에 따른 상기 탄소 나노 튜브는 어떠한 형태라도 포함될 수 있으나, 상세하게는 번들형 구조를 갖는 것이 바람직하다.In addition, the carbon nanotubes may have an aligned type or an entangle type structure, and the carbon nanotubes according to the present invention may include any shape, .

구체적으로, 상기 번들형 구조의 탄소 나노 튜브와 인탱글형 구조의 탄소 나노 튜브는 입도와 형상으로 구분되고, 화학 기상 증착 방식에 있어서, 소망하는 형태의 탄소 나노 튜브를 제조하기 위해 온도를 달리하여 제조할 수 있다. 이때, 상기 인탱글형 구조의 탄소 나노 튜브는 덩어리진 구조로서 점형 도전재와 상기 번들형 구조의 탄소 나노 튜브의 중간 형태와 유사하므로, 네트워크 구조 형성이 불리한 반면, 상기 번들형 구조는 상기에서 설명한 바와 같이 탄소 원자끼리 소정 거리로 이격되어 가닥가닥 존재하기 때문에 전자 전달에 있어 좀 더 용이하고, 따라서, 본 발명의 프라이머층에 포함되는 탄소 나노 튜브는 번들형 구조를 갖는 것이 보다 바람직하다. Specifically, the bundle-shaped carbon nanotubes and the entangled carbon nanotubes are classified into particle size and shape, and in the chemical vapor deposition method, the carbon nanotubes having a bundle- can do. At this time, since the net structure of the entangled carbon nanotubes is similar to the intermediate form of the point conductive material and the bundled carbon nanotubes as a lumpy structure, the formation of the network structure is disadvantageous, Since carbon atoms are spaced apart from each other by a predetermined distance and are present in strands, it is easier to transfer electrons. Therefore, it is more preferable that the carbon nanotubes included in the primer layer of the present invention have a bundled structure.

또한, 상기 탄소 나노 튜브가 가장 바람직한 전자 전달 경로를 가져 도전성을 보다 향상시키기 위한 직경 및 길이는, 상세하게는, 직경이 0.1nm 내지 20 nm, 길이가 100nm 내지 5 ㎛, 상세하게는, 길이가 100 nm 내지 2 ㎛일 수 있다.The diameter and length of the carbon nanotubes having the most preferable electron transport path for improving the conductivity are specifically in the range of 0.1 to 20 nm in diameter and 100 nm to 5 탆 in length, 100 nm to 2 탆.

여기서, 상기 직경 및 길이는 AFM으로 측정할 수 있고, 상기 범위 내 일 때, 프라이머층의 두께를 너무 두껍게 하지 않으면서, 3차원적인 웹 형태의 네트워크 구조의 형성에 좀 더 유리한 바, 전자 전도성 확보 측면에서 더욱 바람직하다.Here, the diameter and the length can be measured by AFM. When the thickness is within the above range, the thickness of the primer layer is not too thick, and it is more advantageous in forming a three-dimensional web-type network structure. .

상기 범위를 벗어나, 직경이 너무 큰 경우에는 프라이머층의 두께가 필요 이상으로 두꺼워지고, 결정성이 떨어져 전도성이 저하되는 문제가 있으며, 상기 길이가 너무 짧은 경우에는 네트워크 구조 형성에 문제가 있고, 너무 길어 5 ㎛를 초과하는 경우에는 얇고 균일한 프라이머 층 형성에 문제가 있는 바, 바람직하지 않다.If the diameter is too large, there is a problem that the thickness of the primer layer becomes thicker than necessary, the crystallinity is deteriorated and the conductivity is deteriorated. If the length is too short, there is a problem in forming a network structure, If it is longer than 5 탆, there is a problem in forming a thin and uniform primer layer, which is not preferable.

한편, 상기 프라이머층에는, 상기 도전성 카본 외에 상기 도전성 카본을 집전체와 음극 합제층의 구성요소들과 결착시키기 위한 제 1 바인더가 필수적이고, 이때 상기 도전성 카본, 즉 그래핀 및 탄소 나노 튜브 전체 함량과 제 1 바인더의 함량비는 중량을 기준으로 1:3 내지 3:1일 수 있다.In addition, the primer layer is required to have a first binder for binding the conductive carbon with the components of the current collector and the negative electrode mixture layer in addition to the conductive carbon, and the total content of the conductive carbon, that is, graphene and carbon nanotubes And the first binder may be 1: 3 to 3: 1 by weight.

상기 범위에서 가장 바람직한 접착력과 전자 전도성을 나타내고, 상기 범위를 벗어나, 도전성 카본이 너무 적으면 소망하는 정도의 전자 전도성을 확보할 수 없고, 제 1 바인더가 너무 적으면 소정 이상의 접착력을 확보할 없어, 오히려 수명 특성 뿐 아니라 전지 저항 측면에서도 불리하게 작용하는 바, 전자 전도성을 포함한 전지 성능 전반을 저하시키므로 바람직하지 않다.If the amount of the conductive carbon is too small, a desired degree of electron conductivity can not be ensured. When the amount of the first binder is too small, the adhesive strength can not be secured at a predetermined level. Rather, it is disadvantageous not only in terms of life characteristics but also in terms of cell resistance, which is undesirable because it deteriorates overall battery performance including electron conductivity.

이와 같은 구성의 상기 프라이머층의 두께는 상기에서 설명한 바와 같이, 0.3 ㎛ 내지 2 ㎛일 수 있고, 상세하게는 0.3 ㎛ 내지 1 ㎛일 수 있으며, 더욱 상세하게는, 0.3 ㎛ 내지 0.5 ㎛일 수 있다.As described above, the thickness of the primer layer having such a structure may be 0.3 탆 to 2 탆, more specifically 0.3 탆 to 1 탆, and more specifically, 0.3 탆 to 0.5 탆 .

본 발명은 프라이머층의 구성요소로서, 종래 포러스(porous)한 구조의 도전재가 아닌, 이방성이 큰 그래핀 및 탄소 나노 튜브를 포함하기 때문에 보다 납작한 형태로 코팅층을 형성할 수 있어 이를 집전체에 결착시키기 위한 바인더가 많이 필요 없고, 웹 형태의 네트워크 구조 형성에 유리하기 때문에 종래 도전재와 비교하여 많은 양을 포함하지 않아도 되므로, 프라이머층의 두께를 두껍게 할 필요 없이, 매우 얇게 형성하는 것으로도 본 발명이 소망하는 정도의 전자 전도성 및 접착력을 확보할 수 있다.Since the present invention includes graphene and carbon nanotubes having large anisotropy rather than a conductive material having a porous structure as a constituent element of the primer layer, it is possible to form a coating layer in a more flat form, And it is advantageous to form a network structure of the web form. Therefore, it is not necessary to include a large amount in comparison with the conventional conductive material. Therefore, even if the thickness of the primer layer is made very thin without forming the thickness of the primer layer, It is possible to secure the desired electronic conductivity and adhesion.

따라서, 종래 도전재를 사용한 프라이머층을 적용한 경우와 동일한 전자 전도성 및 접착력을 발휘하기 위해 보다 적은 양의 도전성 카본 및 바인더가 필요하므로 프라이머층의 두께를 감소시킬 수 있어, 용량적인 측면에서 우수한 전극을 제조할 수 있고, 종래 프라이머층과 동일한 두께로 프라이머층을 형성하는 경우에는 보다 우수한 접착력 및 전자 전도성을 발휘할 수 있다.Therefore, since a smaller amount of conductive carbon and a binder are required to exhibit the same electronic conductivity and adhesive force as in the case of applying a primer layer using a conventional conductive material, the thickness of the primer layer can be reduced, In the case of forming the primer layer with the same thickness as the conventional primer layer, more excellent adhesive force and electron conductivity can be exhibited.

다만, 용량 등을 모두 고려하였을 때 상기 범위가 가장 바람직하고, 상기 범위를 벗어나, 0.3 ㎛ 미만인 경우에는 코팅 균일성이 떨어지며 프라이머층의 형성이 잘 이루어지지 않거나, 그 역할을 수행할 정도의 접착력 및 전자 전도성을 확보할 수 없고, 2 ㎛를 초과하는 경우에는 종래 프라이머층을 갖는 구성과 동일하게 바인더 및 도전성 카본의 많은 양이 필요하여 제조 비용이 상승하고, 상대적으로 전극 합제층의 함량이 줄거나 부피가 늘어 부피 대비 용량적인 측면에서 효과적이지 아니하므로, 바람직하지 않다.However, in the case of considering all of the capacity, etc., the above range is the most preferable. When the thickness is less than 0.3 탆, the coating uniformity is poor and the primer layer is not formed well, It is impossible to ensure the electron conductivity. When the thickness exceeds 2 탆, a large amount of the binder and conductive carbon is required as in the case of the structure having the conventional primer layer, so that the manufacturing cost is increased and the content of the electrode mixture layer is relatively reduced It is not effective in terms of volume-to-volume and is not preferable.

이러한 프라이머층의 코팅 방법은, 습식, 건식 한정되지 아니하고, 종래 전극 코팅과 관련한 방법을 모두 사용할 수 있으나, 상세하게는 습식 코팅법에 의할 수 있다.The method of coating the primer layer is not limited to wet or dry, and any method related to conventional electrode coating can be used, but the wet coating method can be used in detail.

예를 들어, 그 방법은 한정되지 아니하나, 그라비아-롤 코팅을 통해 제조할 수 있다.For example, the method is not limited, but can be prepared by gravure-roll coating.

그 밖의 도전성 카본 및 제 1 바인더를 용매에 분산시킨 분산액을 바 코팅, 닥터블레이드 코팅, 스프레이 코팅, 플로우 코팅, 롤 코팅, 스핀 코팅 및 그라비아 코팅 등의 코팅 방법으로 도포하는 습식 코팅법으로 행해질 수 있음도 물론이다. 프라이머층 코팅 후 건조를 행하고 음극 합제층을 코팅할 수도 있고, 건조 전에 음극 합제층을 코팅할 수도 있으며 한정되지 아니한다.May be carried out by a wet coating method in which a dispersion in which other conductive carbon and a first binder are dispersed in a solvent is applied by a coating method such as bar coating, doctor blade coating, spray coating, flow coating, roll coating, spin coating and gravure coating Of course. The primer layer may be coated and then dried to coat the negative electrode mixture layer, or may be coated with the negative electrode mixture layer before drying, but is not limited thereto.

한편, 상기 음극 합제층의 두께는 실질적인 용량을 발휘하는 음극 활물질을 포함하고 있는 바, 상대적으로 훨씬 두꺼울 수 있고, 상세하게는, 20 ㎛ 내지 200 ㎛, 더욱 상세하게는, 50 ㎛ 내지 200 ㎛일 수 있다.On the other hand, the thickness of the negative electrode material mixture layer includes a negative electrode active material exhibiting a substantial capacity, and may be relatively much thicker, more specifically, 20 to 200 mu m, .

상기 범위를 벗어나, 20 ㎛ 미만인 경우에는 용량이 너무 낮아 전력으로서의 이차전지 역할을 충분히 수행할 수 없고, 200 ㎛을 초과하는 경우에는 전극의 두께가 너무 두꺼워져 제조 비용이 매우 상승되며 음극 합제층 표면에서의 전자 전도성이 확보되기 어렵고, 합제층 내에서 분리가 일어나는 등 전지 성능적인 측면에서도 제조 비용 대비 효과를 발휘할 수 없는 바 바람직하지 않다.If the thickness exceeds 200 탆, the thickness of the electrode becomes too thick and the manufacturing cost is greatly increased. If the thickness exceeds 200 탆, the electrode mixture layer surface It is difficult to secure the electronic conductivity in the mixed layer, and the separating effect in the compounded layer can not be exerted against the manufacturing cost in terms of battery performance.

상기 음극 합제층에 포함되는 음극 활물질은 한정되지 아니하고, 예를 들어, 결정질 인조 흑연, 결정질 천연 흑연, 비정질 하드카본, 저결정질 소프트카본, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 수퍼 P, 그래핀 (graphene), 및 섬유상 탄소로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 탄소계 물질, Si계 물질, LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료; 티타늄 산화물; 리튬 티타늄 산화물 등을 포함할 수 있으나, 상세하게는, 본원발명 프라이머층의 적용으로 가장 큰 효과를 발휘하면서, 용량적인 면에서 바람직한 흑연계 물질, 더욱 상세하게는 인조흑연일 수 있다.The negative electrode active material contained in the negative electrode material mixture layer is not limited and may include, for example, crystalline graphite, crystalline natural graphite, amorphous hard carbon, low crystalline soft carbon, carbon black, acetylene black, Ketjenblack, Super P, graphene, and fibrous carbon, Si-based materials, Li x Fe 2 O 3 (0? x? 1), Li x WO 2 (0? x? 1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, Group 1 of the Periodic Table, Group 2, Group 3 element, a halogen; 0 <x≤1 ; 1? Y? 3; 1? Z? 8); Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials; Titanium oxide; Lithium titanium oxide and the like. In detail, it may be a graphite based material which is most advantageous in application of the primer layer of the present invention, and in view of capacity, and more specifically artificial graphite.

상기 음극 합제층에 포함되는 제 2 바인더의 함량은, 상기 프라이머층의 적용에 의해, 프라이머층이 적용되지 않은 경우와 비교하여 적어도 30% 이상 감소할 수 있고, 특히, 본 발명에 따라, 그래핀과 탄소 나노 튜브를 도전성 카본으로 하여 프라이머층을 형성시킨 경우에는, 상기 도전성 카본의 형상에 의해 더욱 우수한 접착력을 발휘하는 바, 최대 40%까지 감소시킬 수도 있다.The content of the second binder contained in the negative electrode material mixture layer can be reduced by at least 30% or more as compared with the case where the primer layer is not applied by application of the primer layer. In particular, according to the present invention, And the carbon nanotubes are used as the conductive carbon to form the primer layer, the adhesion strength is further improved by the shape of the conductive carbon, and the adhesion can be reduced by up to 40%.

따라서, 상기 음극 합제층의 제 2 바인더의 함량은 음극 합제층의 전체 중량을 기준으로 0.5 내지 2.5 중량%일 수 있고, 상세하게는 0.8 내지 1.5 중량%일 수 있는 바, 상대적으로 음극 활물질의 함량을 늘릴 수 있어, 전지의 용량을 향상시킬 수 있다.Therefore, the content of the second binder in the negative electrode material mixture layer may be 0.5 to 2.5% by weight, and more specifically 0.8 to 1.5% by weight based on the total weight of the negative electrode material mixture layer, and the content of the negative electrode active material It is possible to increase the capacity of the battery.

상기 프라이머층에 포함되는 제 1 바인더와 음극 합제층에 포함되는 제 2 바인더는, 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분이라면 한정되지 아니하고, 예를 들어, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등에서 각각 선택될 수 있으나, 상세하게는, 제조 용이성 측면 및 프라이머층과 음극 합제층의 상호 접착 측면에서 동종(同種)의 화합물인 것이 보다 바람직하다.The first binder contained in the primer layer and the second binder contained in the negative electrode mixture layer are not limited as long as they are components that assist in coupling of the active material and the conductive material and bonding to the current collector. For example, polyvinyl fluoride Polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene But may be selected from the group consisting of terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene-butadiene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like. More specifically, ) Is more preferable.

한편, 이러한 상기 음극 합제층에는 전자 전도성의 도전재가 더 포함될 수 있고, 상세하게는, 음극 합제층 전체 중량을 기준으로, 0.1 내지 5 중량%, 상세하게는, 0.3 중량% 내지 2 중량% 포함될 수 있으며, 이러한 도전재는 종래 공지된 도전재로서 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 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 소재 등이 사용될 수 있다.On the other hand, the negative electrode material mixture layer may further include an electron conductive conductive material. Specifically, the negative electrode material mixture layer may contain 0.1 to 5% by weight, specifically 0.3 to 2% by weight, based on the total weight of the negative electrode material mixture layer Such a conductive material is not particularly limited as long as it is a conventionally known conductive material and has electrical conductivity without causing a chemical change in the battery. For example, carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, , Lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; 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.

또한, 상기 음극 합제층에는 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.Further, the negative electrode material mixture layer may further include a filler or the like.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

본 발명은 또한, 상기 이차전지용 음극을 제조하는 방법을 제공하고, 상기 이차전지용 음극은, The present invention also provides a method of manufacturing the negative electrode for a secondary battery,

음극 집전체의 적어도 일면에, 탄소 나노 튜브 및 그래핀으로 구성된 도전성 카본과, 제 1 바인더를 포함하는 프라이머층을 형성하는 과정; 및Forming a primer layer comprising a conductive carbon composed of carbon nanotubes and graphene and a first binder on at least one surface of the negative electrode current collector; And

상기 프라이머층 상에 음극 활물질 및 제 2 바인더를 포함하는 음극 합제층을 형성하는 과정;Forming a negative electrode mixture layer including the negative active material and the second binder on the primer layer;

을 포함하여 제조될 수 있다.. &Lt; / RTI &gt;

여기서, 상기 음극 집전체는, 당해 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 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.Here, the negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples thereof include copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like may be used. In addition, like the positive electrode collector, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams and nonwoven fabrics.

이러한 음극 집전체에 상기에서 설명한 바와 같이 프라이머층과 음극 합제층을 형성한다.A primer layer and a negative electrode mixture layer are formed on the negative electrode current collector as described above.

이때, 상기 프라이머층과 음극 합제층은 종래 전극 도포 방식을 따를 수 있으며, 한정되지 아니하나, 상기 프라이머층은 습식 방법, 예를 들어, 그라비아-롤 코팅 방식에 의해 형성될 수 있고, 상기 음극 합제층은, 이러한 프라이머층 상에, 음극 활물질 및 제 2 바인더를 용매에 넣고 혼합한 전극 슬러리를 도포한 후 건조하는 습식 방법에 의해 형성할 수 있다.In this case, the primer layer and the negative electrode material mixture layer may be formed by a wet method, for example, a gravure-roll coating method, although the primer layer and the negative electrode material mixture layer may be formed by conventional electrode coating methods. Layer can be formed by a wet method in which an electrode slurry in which a negative electrode active material and a second binder are mixed in a solvent is coated on the primer layer and then dried.

본 발명은 또한, 상기 이차전지용 음극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.The present invention also provides a lithium secondary battery including the negative electrode for a secondary battery.

상기 리튬 이차전지는 상기 음극, 양극 및 분리막을 포함하는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스에 내장되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.The lithium secondary battery may have a structure in which the electrode assembly including the negative electrode, the positive electrode, and the separator is embedded in the battery case together with the electrolyte solution.

상기 양극은 예를 들어, 양극 집전체에 양극 활물질을 및 바인더가 혼합된 양극 합제를 도포하여 제조될 수 있고, 필요에 따라서는 상기 음극에서 설명한 바와 같이 도전재, 및 충진제를 더 첨가할 수 있다.The positive electrode may be prepared by, for example, applying a positive electrode mixture mixed with a positive electrode active material and a binder to a positive electrode collector, and if necessary, further adding a conductive material and a filler as described in the negative electrode .

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 201 ㎛의 두께로 제조되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 및 알루미늄이나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티타늄 또는 은으로 표면처리 한 것 중에서 선택되는 하나를 사용할 수 있고, 상세하게는 알루미늄이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 점착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The cathode current collector is generally formed to a thickness of 3 to 201 탆 and is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery. For example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium , And a surface treated with carbon, nickel, titanium or silver on the surface of aluminum or stainless steel can be used. Specifically, aluminum can be used. The current collector may form fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the cathode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.

상기 양극 활물질은, 예를 들어, 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, LiV3O4, 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, for example, a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or 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 , LiV 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 바인더, 도전재, 및 충진제의 예는 음극에서 설명한 바와 같다.Examples of the binder, conductive material, and filler are as described for the negative electrode.

상기 분리막은, 서로 동일한 물질로 이루어진 것일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 전지셀의 안전성, 에너지 밀도, 및 전반적인 성능에 따라서, 서로 상이한 물질로 이루어질 수 있음은 물론이다.The separation membrane may be made of the same material but is not limited thereto and may be made of materials different from each other depending on safety, energy density, and overall performance of the battery cell.

상기 분리막의 기공 크기 및 기공도는 특별한 제한이 없으나, 기공도는 10 내지 95% 범위, 기공 크기(직경)는 0.1 내지 50 ㎛일 수 있다. 기공 크기 및 기공도가 각각 0.1 ㎛ 및 10% 미만인 경우에는 저항층으로 작용하게 되며, 기공 크기 및 기공도가 50 ㎛ 및 95%를 초과할 경우에는 기계적 물성을 유지하기가 어렵게 된다.The pore size and porosity of the separation membrane are not particularly limited, but the porosity may be in the range of 10 to 95% and the pore size (diameter) may be 0.1 to 50 탆. When the pore size and porosity are 0.1 μm or less and 10% or less, respectively, it acts as a resistive layer. If the pore size and porosity are more than 50 μm and 95%, it is difficult to maintain the mechanical properties.

상기 전해액은 리튬염 함유 비수 전해질일 수 있고, 상기 리튬염 함유 비수 전해질은 비수 전해질과 리튬염으로 이루어져 있으며, 상기 비수 전해질로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The electrolyte solution may be a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and the non-aqueous electrolyte containing a lithium salt is composed of a non-aqueous electrolyte and a lithium salt. Non-aqueous organic solvents, organic solid electrolytes, inorganic solid electrolytes, The present invention is not limited thereto.

상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 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.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile , Nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivatives, Tetrahydrofuran derivatives, ether, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can 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 설파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 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 A polymer containing an acid dissociation group and the like may 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 and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.

상기 리튬염은 상기 비수 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a substance that is soluble in the nonaqueous 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 2 ) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylate lithium, lithium tetraphenylborate, and imide.

또한, 비수 전해질에는 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 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.The nonaqueous electrolyte may contain, for the purpose of improving charge / discharge characteristics, flame retardancy, etc., for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride and the like may be added have. In some cases, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability. In order to improve the high-temperature storage characteristics, carbon dioxide gas may be further added. FEC (Fluoro-Ethylene Carbonate, PRS (Propene sultone), and the like.

하나의 구체적인 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수 전해질을 제조할 수 있다.In one specific example, LiPF 6, LiClO 4, LiBF 4, LiN (SO 2 CF 3) 2 , such as a lithium salt, a highly dielectric solvent of DEC, DMC or EMC Fig solvent cyclic carbonate and a low viscosity of the EC or PC of And then adding it to a mixed solvent of linear carbonate to prepare a lithium salt-containing nonaqueous electrolyte.

본 발명은, 상기 리튬 이차전지를 단위전지로 포함하는 전지모듈, 및 상기 전지모듈을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공한다. 물론, 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩을 디바이스의 전원으로 할 수 있다.The present invention provides a battery module including the lithium secondary battery as a unit cell, and a device including the battery module as a power source. Of course, the battery pack including the battery module can be used as the power source of the device.

상기 디바이스는, 예를 들어, 노트북 컴퓨터, 넷북, 태블릿 PC, 휴대폰, MP3, 웨어러블 전자기기, 파워 툴(power tool), 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV), 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter), 전기 골프 카트(electric golf cart), 또는 전력저장용 시스템일 수 있지만, 이들만으로 한정되지 않음은 물론이다.The device may be, for example, a notebook computer, a netbook, a tablet PC, a mobile phone, MP3, a wearable electronic device, a power tool, an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV) , A plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), an electric bike (E-bike), an electric scooter (E-scooter), an electric golf cart, However, the present invention is not limited thereto.

이러한 전지모듈, 전지팩, 및 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.Such a battery module, a battery pack, and a structure and a manufacturing method of the device are well known in the art, so a detailed description thereof will be omitted herein.

이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 음극은, 음극 집전체와 음극 합제층 사이에, 그래핀(graphene) 및 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT)로 구성된 도전성 카본과, 구성요소들을 결착시키는 제 1 바인더를 포함하는 프라이머층을 포함함으로써, 프라이머층 내에서의 웹(web) 형태의 네트워크 구조 형성으로 집전체와 음극 합제층 사이의 전자 전달 경로가 확보되는 바 전도성을 더욱 향상시킬 수 있고, 본 발명의 도전성 카본은 종래 도전재에 비해 이방성이 커서 집전체에 납작하게 코팅될 수 있는 바, 코팅 공정성에 유리할 뿐 아니라 보다 얇은 두께로도 우수한 접착력을 발휘할 수 있어, 결과적으로 이차전지의 충방전 이후에도 우수한 접착력과 도전성의 확보가 가능하므로 이차전지의 전반적인 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the negative electrode for a secondary battery according to the present invention is characterized in that a conductive carbon composed of graphene and carbon nano tube (CNT) is formed between the negative electrode current collector and the negative electrode mixture layer, A network structure in the form of a web in the primer layer ensures the electron transfer path between the current collector and the negative electrode mixture layer so that the conductivity can be further improved , The conductive carbon of the present invention has a greater anisotropy than conventional conductive materials and can be flatly coated on the current collector. As a result, the conductive carbon is advantageous in terms of coating processability and can exhibit excellent adhesion even with a thinner thickness. As a result, It is possible to secure excellent adhesive force and conductivity even after discharging, so that the overall performance of the secondary battery can be improved.

이하에서는 실시예를 통해 본 발명의 내용을 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

바인더로서 CMC, SBR, 및 도전성 카본으로 번들형 CNT(직경: 5 nm, 길이: 1 ㎛) : 그래핀 = 5 : 5의 혼합물을 중량을 기준으로 1 : 10 : 10으로 혼합하여 물에 첨가하여 프라이머층 제조용 전구체를 제조하였다. The mixture of CMC, SBR, and conductive carbon as a binder was mixed with a mixture of bundled CNT (diameter: 5 nm, length: 1 탆): graphene = 5: 5 as a binder in a weight ratio of 1:10:10 To prepare a precursor for producing a primer layer.

음극 활물질로서 플래이크형의 인조 흑연, 바인더로서 CMC, SBR, 및 도전재로서 카본 블랙을 중량을 기준으로 96 : 1 : 2 : 1로 혼합하고, 용매로서 물을 첨가하여 음극 슬러리를 준비하였다.The negative electrode slurry was prepared by mixing artificial graphite as a negative electrode active material, CMC, SBR as a binder, and carbon black as a conductive material in a weight ratio of 96: 1: 2: 1 and adding water as a solvent.

40 ㎛ 두께의 구리 호일에 상기 프라이머층을 그라비아-롤 코팅법으로 0.3 ㎛의 두께로 도포한 후, 음극 슬러리를 150 ㎛ 두께로 도포하였다. 공극률이 25%가 되도록 압연(press)하고 진공 하에서 130℃로 약 12시간 동안 건조하여 음극을 제조하였다.The primer layer was applied to a copper foil having a thickness of 40 占 퐉 in a thickness of 0.3 占 퐉 by a gravure-roll coating method, and then an anode slurry was coated to a thickness of 150 占 퐉. Pressed to have a porosity of 25% and dried at 130 DEG C under vacuum for about 12 hours to prepare a negative electrode.

<실시예 2>&Lt; Example 2 >

도전성 카본으로 인탱클형 CNT(직경: 10 nm, 길이: 1.3 ㎛) : 그래핀 = 5 : 5의 혼합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 음극을 제조하였다.A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that a mixture of a conductive carbon-type CNT (diameter: 10 nm, length: 1.3 μm): graphene = 5: 5 was used.

<실시예 3>&Lt; Example 3 >

도전성 카본으로 번들형 CNT(직경: 5 nm, 길이: 1 ㎛) : 그래핀 = 9 : 1의 혼합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 음극을 제조하였다.A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that a mixture of bundled CNT (diameter: 5 nm, length: 1 탆): graphene = 9: 1 was used as the conductive carbon.

<실시예 4><Example 4>

도전성 카본으로 번들형 CNT(직경: 5 nm, 길이: 1 ㎛) : 그래핀 = 1 : 9의 혼합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 음극을 제조하였다.A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that a mixture of bundled CNT (diameter: 5 nm, length: 1 탆): graphene = 1: 9 was used as the conductive carbon.

<실시예 5>&Lt; Example 5 >

음극 활물질로서 플래이크형의 인조 흑연, 바인더로서 CMC, SBR, 및 도전재로서 카본 블랙을 중량을 기준으로 97 : 1 : 1 : 1로 혼합하고, 용매로서 물을 첨가하여 음극 슬러리를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 음극을 제조하였다.Except that artificial graphite as a negative electrode active material, a mixture of CMC, SBR as a binder, and carbon black as a conductive material in a weight ratio of 97: 1: 1: 1 and water was added as a solvent to prepare a negative electrode slurry A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

도전성 카본으로 그래핀만을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 음극을 제조하였다.A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that graphene alone was used as the conductive carbon.

<비교예 2>&Lt; Comparative Example 2 &

도전성 카본으로 아세틸렌 블랙을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 음극을 제조하였다.A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that acetylene black was used as the conductive carbon.

<비교예 3>&Lt; Comparative Example 3 &

도전성 카본으로 번들형 CNT(직경: 5 nm, 길이: 1 ㎛)만을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 음극을 제조하였다.A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that only bundled CNT (diameter: 5 nm, length: 1 mu m) was used as the conductive carbon.

<비교예 4>&Lt; Comparative Example 4 &

프라이머층을 형성하지 않고, 음극 슬러리만 도포하여 음극을 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 음극을 제조하였다.A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that the negative electrode was prepared by applying only the negative electrode slurry without forming the primer layer.

<비교예 5>&Lt; Comparative Example 5 &

프라이머층을 0.1㎛ 두께로 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 음극을 제조하였다.A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that the primer layer was formed to a thickness of 0.1 탆.

<실험예 1><Experimental Example 1>

양극 활물질(LiCoO2) 90 중량%, Super-P(도전재) 5 중량%, 및 PVDF(결착제) 5 중량% 조성의 양극 합제를 용제인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하여 양극 슬러리를 제조한 후, 알루미늄 집전체 상에 코팅하여 양극을 제조하였다.A positive electrode mixture of 90 wt% of a positive electrode active material (LiCoO 2 ), 5 wt% of Super-P (conductive material) and 5 wt% of PVDF (binder) was added to NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) A positive electrode slurry was prepared and then coated on an aluminum current collector to prepare a positive electrode.

상기 실시예들 및 비교예들에서 제조된 음극들에 상기 양극, 분리막으로서 폴리 에틸렌막(Celgard, 두께: 20 ㎛), 및 에틸렌 카보네이트, 디메틸렌 카보네이트, 디에틸 카보네이트가 1: 2: 1로 혼합된 용매에 LiPF6가 1M로 녹아 있는 액체 전해액을 사용하여, 이차전지들 제조하였다.A polyethylene film (Celgard, thickness: 20 占 퐉) and a mixture of ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and diethyl carbonate in a ratio of 1: 2: 1 were mixed with the positive and negative electrodes prepared in the above Examples and Comparative Examples, And a liquid electrolyte in which LiPF 6 was dissolved at 1 M in a solvent was used to prepare secondary batteries.

이들 이차전지들을 2.5 V 내지 4.4 V 전압 영역에서 레이트(rate) 테스트를 실시하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.These secondary cells were subjected to a rate test in the voltage range of 2.5 V to 4.4 V, and the results are shown in Table 1 below.

0.1C/0.1C
vs.
0.1C/0.1C
0.1C / 0.1C
etc.
0.1C / 0.1C
0.5C/0.5C
vs.
0.1C/0.1C
0.5C / 0.5C
etc.
0.1C / 0.1C
1C/1C
vs.
0.1C/0.1C
1C / 1C
etc.
0.1C / 0.1C
2C/2C
vs.
0.1C/0.1C
2C / 2C
etc.
0.1C / 0.1C
실시예 1Example 1 100%100% 98.7%98.7% 97.7%97.7% 93.4%93.4% 실시예 2Example 2 100%100% 98.698.6 96.296.2 88.388.3 실시예 3Example 3 100%100% 98.898.8 98.398.3 94.194.1 실시예 4Example 4 100%100% 98.498.4 97.197.1 93.193.1 실시예 5Example 5 100%100% 99.399.3 98.198.1 95.695.6 비교예 1Comparative Example 1 100%100% 97.497.4 92.492.4 81.181.1 비교예 2Comparative Example 2 100%100% 98.198.1 95.295.2 83.483.4 비교예 3Comparative Example 3 100%100% 98.898.8 96.896.8 92.292.2 비교예 4Comparative Example 4 100%100% 96.296.2 88.388.3 74.174.1 비교예 5Comparative Example 5 100%100% 96.896.8 90.490.4 75.575.5

상기 표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 프라이머층을 포함하는 전극을 사용한 이차전지(실시예 1)의 레이트 특성은, CNT(갖은 형태를 기준으로 할 때) 및 그래핀 중 어느 하나만 사용한 경우(비교예 1 및 3), 다른 물질을 포함하는 프라이머층을 사용한 경우(비교예 2), 및 프라이머층을 사용하지 않은 경우(비교예 4)에 비해 우수한 특성을 발휘함을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, the rate characteristics of the secondary battery (Example 1) using the electrode including the primer layer according to the present invention were evaluated in the case of using either CNT (based on all types) or graphene (Comparative Examples 1 and 3), the use of a primer layer containing other materials (Comparative Example 2), and the use of a primer layer (Comparative Example 4).

또한, 인탱클형 구조를 갖는 CNT를 사용하는 경우(실시예 2)보다 번들형 구조의 CNT(실시예 1)를 사용하는 경우, 더욱 우수하고, CNT와 그래핀의 혼합함량에 있어서는, CNT의 함량이 높아질수록 우수한 효과를 나타냄을 확인할 수 있다.In addition, the use of a CNT having a bundle structure (Example 1) is better than that of CNT having a tantalum type structure (Example 2), and the content of CNT and graphene is higher than that of CNT The better the effect is.

더 나아가, 실시에 5를 참조하면, 음극 슬러리의 바인더의 함량이 줄더라도, 우수한 레이트 특성을 가짐을 확인할 수 있다.Furthermore, referring to Embodiment 5, it can be confirmed that even if the content of the binder in the negative electrode slurry is reduced, it has excellent rate characteristics.

마지막으로, 실시예 1과 비교예 5을 참조하면, 프라이머층의 두께는 소정 값 이상 두꺼운 경우에만 우수한 효과를 발휘함을 확인할 수 있다. Finally, referring to Example 1 and Comparative Example 5, it can be confirmed that an excellent effect is exerted only when the thickness of the primer layer is thicker than a predetermined value.

<실험예 2><Experimental Example 2>

각 음극의 접착력을 평가하기 위해, 실시예들 및 비교예들에서 제조된 음극에 분리막을 적층하고 이들을 85℃에서 5kg/cm2으로 5 분간 가열/가압 공정으로 프레싱한 후, 음극으로부터 분리막을 벗겨 내며 180ㅀ벗김 강도를 측정한 결과를, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.In order to evaluate the adhesion of each of the negative electrode, embodiments and then laminating the membrane to the produced negative electrode in Comparative Example, and pressed for 5 minutes heating / pressurizing step to 5kg / cm 2 thereof at 85 ℃, peel off the membrane from the cathode The results are shown in Table 2 below. &Lt; tb &gt;&lt; TABLE &gt;

접착력(gf/cm)Adhesion (gf / cm) 실시예 1Example 1 26.626.6 실시예 2Example 2 25.825.8 실시예 3Example 3 27.827.8 실시예 4Example 4 19.319.3 실시예 5Example 5 18.318.3 비교예 1Comparative Example 1 18.218.2 비교예 2Comparative Example 2 23.123.1 비교예 3Comparative Example 3 23.623.6 비교예 4Comparative Example 4 16.516.5 비교예 5Comparative Example 5 17.117.1

상기 표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예들의 음극 접착력이 보다 우수하거나, 적어도 유사한 정도의 접착력을 가짐을 확인할 수 있다.Referring to Table 2, it can be confirmed that the negative electrode adhesive force of the examples according to the present invention is better or at least similar to the adhesive force.

단, 이러한 접착력은 다른 전지 특성의 효과를 발휘하기 위해 갖는 예비적인 것으로 높을수록 항상 좋은 것은 아니며, 이에 본 발명의 실시예들에 따른 음극의 접착력이 대체적으로 우수하나, 상기 표 1에서 보는 바와 같이, 그렇지 않은 실시예 4 및 5의 레이트 특성이, 접착력이 우수한 비교예 2 및 3보다 더 우수한 특성을 가질 수 있다. However, this adhesive strength is not always good as it is a preliminary one for the purpose of exerting the effect of other battery characteristics, and thus the adhesive strength of the negative electrode according to the embodiments of the present invention is generally excellent. However, , And the rate characteristics of Examples 4 and 5, which are not so, can have characteristics superior to Comparative Examples 2 and 3 that have excellent adhesion.

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 (19)

음극 집전체;
상기 음극 집전체의 적어도 일면에 형성되어 있고, 그래핀(graphene) 및 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT)로 구성된 도전성 카본과, 상기 도전성 카본, 집전체 및 하기 음극 합제층의 구성요소들을 결착시키는 제 1 바인더를 포함하고, 0.3 ㎛ 내지 2 ㎛의 두께를 가지는 프라이머층; 및
상기 프라이머층 상에 위치하고, 음극 활물질과, 상기 음극 활물질 입자들 사이의 결착을 위한 제 2 바인더를 포함하는 음극 합제층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.
Cathode collector;
A conductive carbon formed on at least one surface of the anode current collector and composed of graphene and a carbon nanotube (CNT); and a conductive carbon layer formed by binding the constituent elements of the conductive carbon, A primer layer having a thickness of 0.3 占 퐉 to 2 占 퐉; And
A negative electrode mixture layer disposed on the primer layer and including a negative electrode active material and a second binder for binding between the negative electrode active material particles;
And a negative electrode for a secondary battery.
제 1 항에 있어서, 상기 그래핀 및 탄소 나노 튜브는 중량을 기준으로 1:9 내지 9:1로 포함되어 있는 것을 특징으로 이차전지용 음극.The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the graphene and the carbon nanotube are contained in a weight ratio of 1: 9 to 9: 1. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소 나노 튜브는 번들형(aligned type) 또는 인탱글형(entangle type) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the carbon nanotubes have an aligned type or an entangle type structure. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소 나노 튜브의 직경은 0.1nm 내지 20nm이고, 길이는 100 nm 내지 5 ㎛인 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the carbon nanotube has a diameter of 0.1 nm to 20 nm and a length of 100 nm to 5 탆. 제 1 항에 있어서, 상기 프라이머층에서, 도전성 카본과 제 1 바인더의 함량비는 중량을 기준으로 1:3 내지 3:1인 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the content ratio of the conductive carbon and the first binder in the primer layer is 1: 3 to 3: 1 based on weight. 제 1 항에 있어서, 상기 프라이머층은 습식 코팅법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the primer layer is formed by a wet coating method. 제 1 항에 있어서, 상기 음극 합제층의 두께는 20 ㎛ 내지 200 ㎛인 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the thickness of the negative electrode material mixture layer is 20 占 퐉 to 200 占 퐉. 제 1 항에 있어서, 상기 음극 활물질은 흑연계 물질인 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the negative active material is a graphite based material. 제 8 항에 있어서, 상기 흑연계 물질은 인조흑연인 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.The negative electrode for a secondary battery according to claim 8, wherein the graphite-based material is artificial graphite. 제 1 항에 있어서, 상기 음극 합체층의 제 2 바인더의 함량은 음극 합제층의 전체 중량을 기준으로 0.5 내지 2.5 중량%인 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극. The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the content of the second binder in the negative electrode mixture layer is 0.5 to 2.5 wt% based on the total weight of the negative electrode mixture layer. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 바인더와 상기 제 2 바인더는 서로 동종(同種)의 화합물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the first binder and the second binder are the same kind of compound. 제 1 항에 있어서, 상기 음극 합제층은 전자 전도성의 도전재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode material mixture layer further comprises an electrically conductive conductive material. 제 12 항에 있어서, 상기 도전재의 함량은 음극 합제층 전체 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 5 중량%인 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.The negative electrode for a secondary battery according to claim 12, wherein the content of the conductive material is 0.1 wt% to 5 wt% based on the total weight of the negative electrode material mixture layer. 음극 집전체의 적어도 일면에, 탄소 나노 튜브 및 그래핀으로 구성된 도전성 카본과, 제 1 바인더를 포함하는 프라이머층을 형성하는 과정; 및
상기 프라이머층 상에 음극 활물질 및 제 2 바인더를 포함하는 음극 합제층을 형성하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극의 제조방법.
Forming a primer layer including a first binder and conductive carbon composed of carbon nanotubes and graphenes on at least one surface of the negative electrode current collector; And
Forming a negative electrode mixture layer including the negative active material and the second binder on the primer layer;
Wherein the negative electrode comprises a positive electrode and a negative electrode.
제 14 항에 있어서, 상기 프라이머층은 습식 코팅법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극의 제조방법.15. The method according to claim 14, wherein the primer layer is formed by a wet coating method. 제 14 항에 있어서, 상기 음극 합제층은, 음극 활물질 및 제 2 바인더를 용매에 넣고 혼합한 전극 슬러리를 프라이머층 상에 도포한 후 건조하여 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극의 제조방법.15. The method of manufacturing a negative electrode for a secondary battery according to claim 14, wherein the negative electrode mixture layer is formed by applying an electrode slurry prepared by mixing and mixing a negative electrode active material and a second binder in a solvent, followed by drying. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 하나에 따른 이차전지용 음극을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지. A lithium secondary battery comprising a negative electrode for a secondary battery according to any one of claims 1 to 13. 제 17 항에 따른 리튬 이차전지를 단위전지로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.A battery module comprising the lithium secondary battery according to claim 17 as a unit cell. 제 18 항에 따른 전지모듈을 전원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.The device as claimed in claim 18, comprising the battery module as a power source.
KR1020170014739A 2016-02-02 2017-02-02 Anode Coated with Primer Layer Comprising Graphene and CNT and Method of Manufacturing the Same KR102359828B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160012827 2016-02-02
KR20160012827 2016-02-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170092122A true KR20170092122A (en) 2017-08-10
KR102359828B1 KR102359828B1 (en) 2022-02-09

Family

ID=59652458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170014739A KR102359828B1 (en) 2016-02-02 2017-02-02 Anode Coated with Primer Layer Comprising Graphene and CNT and Method of Manufacturing the Same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102359828B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108365219A (en) * 2018-01-31 2018-08-03 天津大学 A kind of preparation method of graphene-based lithium ion battery negative material

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090078656A (en) * 2008-01-15 2009-07-20 삼성전자주식회사 Electrode, lithium battery, method for preparing electrode and composition for electrode coating
US20130045413A1 (en) * 2011-08-16 2013-02-21 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Current collector and lithium ion battery
KR20130118268A (en) * 2012-04-19 2013-10-29 주식회사 엘지화학 Multilayer-structured electrode and lithium secondary battery comprising the same
KR20150067049A (en) * 2013-12-09 2015-06-17 삼성에스디아이 주식회사 Conductive composition for rechargeable lithium battery, positive electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090078656A (en) * 2008-01-15 2009-07-20 삼성전자주식회사 Electrode, lithium battery, method for preparing electrode and composition for electrode coating
US20130045413A1 (en) * 2011-08-16 2013-02-21 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Current collector and lithium ion battery
KR20130118268A (en) * 2012-04-19 2013-10-29 주식회사 엘지화학 Multilayer-structured electrode and lithium secondary battery comprising the same
KR20150067049A (en) * 2013-12-09 2015-06-17 삼성에스디아이 주식회사 Conductive composition for rechargeable lithium battery, positive electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108365219A (en) * 2018-01-31 2018-08-03 天津大学 A kind of preparation method of graphene-based lithium ion battery negative material

Also Published As

Publication number Publication date
KR102359828B1 (en) 2022-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102053063B1 (en) Multi-layer anode with Different Binder Content and Different Particle Size of Active Material in each layer and Lithium Secondary Battery Comprising the Same
KR102359813B1 (en) Anode Coated with Primer Layer Comprising CNT and Method of Manufacturing the Same
KR101793270B1 (en) The Electrodes and the Secondary Battery Comprising the Same
KR101658510B1 (en) The Cathode Electrodes For Secondary Battery and the Secondary Battery Comprising the Same
KR101838316B1 (en) An anode for lithium ion secondary battery with low resistance
EP3401984B1 (en) Method for manufacturing electrode for lithium secondary battery, and electrode for lithium secondary battery manufactured thereby
KR101623724B1 (en) Anode Mixture for Secondary Battery Having Improved Structural Safety and Secondary Battery Having the Same
KR102071489B1 (en) Electrode Comprising Active Material Layers Having Active Material Particles of Different Average Particle Sizes
KR101590678B1 (en) Anode Active Material for Lithium Secondary Battery and Lithium Secondary Battery Comprising the Same
KR20200047287A (en) Anode Comprising Graphite and Silicon-based material having the Different Diameter and Lithium Secondary Battery Comprising the Same
KR101495302B1 (en) Multi Layered Electrode and the Method of the Same
KR101588624B1 (en) Electrode of Improved Electrode Conductivity and Method For Manufacturing The Same
KR102590425B1 (en) Anode Comprising Graphite and Silicon-based material having the Different Diameter and Lithium Secondary Battery Comprising the Same
KR101772420B1 (en) Anode Comprising Anode Active Material having Large Specific Surface Area and Method of Manufacturing the Same
US20170005323A1 (en) Electrode for secondary battery and secondary battery including the same
KR20160126840A (en) Cathode Active Material Particles Comprising One or More Coating Layer and Method for Preparation of the Same
KR102094483B1 (en) Positive Electrode Mix for Secondary Battery Comprising Conductive Materials of Different Shapes
US9831493B2 (en) Cathode active material and lithium secondary battery comprising the same
KR101514303B1 (en) The Method for Preparing Electrodes and the Electrodes Prepared by Using the Same
KR101580486B1 (en) Anode with Improved Wetting Properties and Lithium Secondary Battery Having the Same
KR20130116810A (en) Cathode for secondary battery
KR102359828B1 (en) Anode Coated with Primer Layer Comprising Graphene and CNT and Method of Manufacturing the Same
KR101588615B1 (en) Lithium Secondary Battery of High Power
KR20130117607A (en) The electrodes and the secondary battery comprising the same
US20230261185A1 (en) Sacrificial Positive Electrode Material With Reduced Gas Emissions, And Lithium Secondary Battery Comprising Same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right