KR20170127240A - Electrode, method for fabricating the same, and lithium secondary battery comprising the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to: an electrode which includes an active material, a conductive material including a linear conductive material and a planar conductive material at a weight ratio of 3:7 or 7:3, and a binder; a manufacturing method thereof; and a lithium secondary battery including the same. One objective of the present invention is to provide the electrode capable of reducing production costs, improving productivity, and reducing damage to the electrode during a rolling process. Another objective of the present invention is to provide the lithium secondary battery capable of having an excellent capacity retention rate and excellent resistance characteristics even if charging and discharging are repeated at a high speed. The other objective of the present invention is to provide the lithium secondary battery capable of reducing a swelling phenomenon of a battery caused by side reactions of the conductive material and an electrolyte.

Description

전극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬이차전지{ELECTRODE, METHOD FOR FABRICATING THE SAME, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrode, a method of manufacturing the same, and a lithium secondary battery including the same. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 전극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode, a method for producing the same, and a lithium secondary battery including the same.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기 방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. Of these secondary batteries, lithium secondary batteries having high energy density and operating potential, long cycle life, and low self-discharge rate are commercially available and widely used.

또한, 최근에는 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요 원인 중 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전지자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기자동차(EV), 하이브리드 자동차(HEV) 등의 동력원으로는 리튬이차전지를 사용하기 위하여, 높은 출력, 높은 용량 유지율, 우수한 충방전 특성 및 고온 안정성을 가진 리튬이튬전지를 구현하기 위한 연구가 진행되고 있다.In recent years, as interest in environmental problems has increased, there has been a growing interest in environmental pollutants, such as gasoline vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and the like, which can replace fossil- And the like. As a power source for such electric vehicles (EV) and hybrid vehicles (HEV), a lithium ion battery having high output, high capacity retention rate, excellent charge / discharge characteristics and high temperature stability .

KRKR 2014-00026462014-0002646 AA

본 발명의 목적은 생산 원가를 절감할 수 있으면서 생산성도 향상시킬 수 있고, 압연 공정시 전극의 손상이 적은 전극을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an electrode which can reduce the production cost and can improve the productivity while reducing the damage of the electrode during the rolling process.

본 발명의 다른 목적은 고온에서 충·방전이 반복되어도 용량 유지율 및 저항 특성이 우수한 리튬이차전지를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a lithium rechargeable battery excellent in capacity retention rate and resistance characteristic even when charging / discharging is repeated at a high temperature.

본 발명의 다른 목적은 도전재와 전해질의 부반응으로 인한 전지의 스웰링 현상을 감소시킬 수 있는 리튬이차전지를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a lithium secondary battery capable of reducing a swelling phenomenon of a battery due to a side reaction between a conductive material and an electrolyte.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 활물질; 선형 도전재와 면형 도전재를 3:7 내지 7:3의 중량비로 포함하는 도전재; 및 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극을 제공한다.In order to solve the above-described problems, A conductive material comprising a linear conductive material and a planar conductive material in a weight ratio of 3: 7 to 7: 3; And a binder.

또한, 본 발명은 집전체 상에 활물질, 선형 도전재와 면형 도전재를 3:7 내지 7:3의 중량비로 포함하는 도전재, 바인더 및 용매를 포함하는 전극 형성용 조성물을 형성하는 제1 단계; 및 상기 전극 형성용 조성물을 압연하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for forming an electrode comprising a conductive material, a binder and a solvent, which comprises an active material, a linear conductive material and a planar conductive material in a weight ratio of 3: 7 to 7: 3, ; And a second step of rolling the composition for electrode formation.

또한, 본 발명은 상기 전극을 포함하는 리튬이차전지를 제공한다.Further, the present invention provides a lithium secondary battery including the electrode.

본 발명에 따른 전극은 제조공정에서 기존보다 적은 양의 용매를 사용할 수 있다. 이로 인해 전극의 생산 원가가 절감되고, 제조시간이 단축되어 생산성이 향상된다. The electrode according to the present invention can use a smaller amount of solvent than in the conventional process. As a result, the production cost of the electrode is reduced, the manufacturing time is shortened, and the productivity is improved.

본 발명에 따른 전극은 압연 공정시 전극 내 포함된 활물질에 대한 손상이 감소되고, 전극의 전 영역이 균등한 압연밀도를 구현할 수 있다.In the electrode according to the present invention, damage to the active material contained in the electrode is reduced during the rolling process, and uniform rolling density can be achieved over the entire area of the electrode.

본 발명에 따른 리튬이차전지는 고온에서 충·방전이 반복되어도 용량 유지율 및 저항 특성이 우수하다.The lithium secondary battery according to the present invention is excellent in capacity retention rate and resistance characteristic even when charging / discharging is repeated at a high temperature.

본 발명에 따른 리튬이차전지는 도전재와 전해질의 부반응으로 인한 전지의 스웰링 현상을 감소시킬 수 있다.The lithium secondary battery according to the present invention can reduce the swelling phenomenon of the battery due to the side reaction between the conductive material and the electrolyte.

도 1은 실시예 1 내지 실시예 3에서 선형 도전재로 이용한 탄소나노튜브을 촬영한 SEM 사진이다.
도 2는 실시예 1 내지 실시예 3에서 면형 도전재로 이용한 그래핀을 촬영한 SEM 사진이다.
도 3은 실시예 1의 양극을 촬영한 SEM 사진이다.
도 4는 도 3을 확대한 SEM 사진이다.
도 5는 실시예 2의 양극을 촬형한 SEM 사진이다.
도 6은 도 5를 확대한 SEM 사진이다.
도 7은 실시예 3의 리튬이차전지 및 비교예 3의 리튬이차전지를 45℃에서 SOC100부터 SOC0까지 10C로 충·방전하여 900사이클까지 반복 실시한 측정값을 나타낸 것이다.
도 8은 실시예 3의 리튬이차전지 및 비교예 3의 리튬이차전지를 60℃에서 SOC100로 충전한 후, 시간이 경과함에 따라 변화된 용량 유지율과 저항 유지율의 측정값을 나타낸 것이다.
도 9는 실시예 4의 리튬이차전지 및 비교예 3의 리튬이차전지를 45℃에서 SOC80부터 SOC20까지 10C로 충·방전하여 900사이클까지 반복 실시한 측정값을 나타낸 것이다.
도 10은 실시예 4의 리튬이차전지 및 비교예 3의 리튬이차전지를 상온에서 SOC100로 충전한 후, 60℃에서 시간에 따라 변화된 용량 유지율과 저항 유지율의 측정값을 나타낸 것이다.
FIG. 1 is a SEM photograph of a carbon nanotube used as a linear conductive material in Examples 1 to 3. FIG.
Fig. 2 is an SEM photograph of graphene used as a planar conductive material in Examples 1 to 3; Fig.
3 is a SEM photograph of the anode of Example 1. Fig.
4 is an SEM photograph enlarged in Fig.
5 is an SEM photograph of the anode of Example 2;
6 is an SEM photograph enlarged in Fig.
7 shows measured values obtained by repeating charging the lithium secondary battery of Example 3 and the lithium secondary battery of Comparative Example 3 at 45 ° C from SOC100 to SOC0 at 10 C and repeating the cycle up to 900 cycles.
8 shows the measured values of the capacity retention rate and the resistance retention ratio of the lithium secondary battery of Example 3 and the lithium secondary battery of Comparative Example 3 that were changed over time after charging the secondary battery at 60 DEG C with SOC100.
9 is a graph showing the measured values of the lithium secondary battery of Example 4 and the lithium secondary battery of Comparative Example 3 repeatedly charged up to 900 C from SOC 80 to SOC 20 at 45 ° C and discharging at 10 ° C.
10 shows the measured values of the capacity retention ratio and the resistance retention ratio at 60 캜 after charging the lithium secondary battery of Example 4 and the lithium secondary battery of Comparative Example 3 with SOC100 at room temperature.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail in order to facilitate understanding of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed in an ordinary or dictionary sense and the inventor can properly define the concept of the term to describe its invention in the best possible way It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 전극은 활물질; 선형 도전재와 면형 도전재를 3:7 내지 7:3의 중량비로 포함하는 도전재; 및 바인더를 포함한다.An electrode according to an embodiment of the present invention includes an active material; A conductive material comprising a linear conductive material and a planar conductive material in a weight ratio of 3: 7 to 7: 3; And a binder.

본 발명의 일실시예에 따른 전극에 포함되는 활물질은 리튬이차전지의 에너지를 저장하는 것으로서, 상기 활물질은 양극 활물질 또는 음극 활물질일 수 있으나, 본 발명의 일실시예에 따른 전극에서는 양극 활물질일 수 있다.The active material contained in the electrode according to an embodiment of the present invention stores the energy of the lithium secondary battery, and the active material may be a cathode active material or an anode active material. However, in the electrode according to an embodiment of the present invention, have.

상기 양극 활물질은 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물로서, 이의 형태는 구형, 다면체, 섬유상, 판상 또는 인편상 등을 들 수 있다.The cathode active material is a compound capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium, and examples thereof include spheres, polyhedrons, fibers, platelets, and scales.

상기 양극 활물질의 구체적인 예로는 LixCoO2(0.5<x<1.3) 등의 리튬코발트산화물; LixNiO2(0.5<x<1.3) 등의 리튬니켈산화물; Li1 + xMn2 - xO4(0≤x≤0.33), LiMnO3, LiMn2O3, 또는 LixMnO2(0.5<x<1.3) 등의 리튬망간산화물; Li2CuO2 등의 리튬구리산화물; LiFe3O4 등의 리튬철산화물; Li[NixCoyMnz]O2(x+y+z=1, 0<x<1, 0<y<1, 0<z<1) 등의 리튬니켈코발트망간산화물; Li[NixCoyAlz]O2(x+y+z=1, 0<x<1, 0<y<1, 0<z<1) 등의 리튬니켈코발트알루미늄산화물; LiV3O8 등의 리튬바나듐화합물; LiNi1 - xMxO2(M=Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga, 0.01≤x≤0.3) 등의 니켈 사이트형 리튬니켈산화물; LiMn2 - xMxO2(M=Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta, 0.01≤x≤0.1) 또는 Li2Mn3MO8(M=Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn) 등의 리튬망간복합산화물; 리튬의 일부가 알칼리토금속이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; V2O5 또는 Cu2V2O7 등의 바나듐산화물; 또는 Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있고, 보다 구체적으로는 Li[NixCoyMnz]O2(x+y+z=1, 0.3≤x≤0.8, 0.1≤y≤0.5, 0.1≤z≤0.5) 등의 리튬니켈코발트망간산화물 또는 Li[NixCoyAlz]O2(x+y+z=1, 0.75≤x≤0.85, 0.1≤y≤0.17, 0<z≤0.08) 등의 리튬니켈코발트알루미늄산화물일 수 있다. 이들은 상기 양극 활물질 내에 1종 또는 2종 이상이 포함될 수 있다.Specific examples of the positive electrode active material include lithium cobalt oxide such as Li x CoO 2 (0.5 <x <1.3); Lithium nickel oxides such as Li x NiO 2 (0.5 < x &lt;1.3); Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 - x O 4 (0 ? X? 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , or Li x MnO 2 (0.5 <x <1.3); Lithium copper oxide such as Li 2 CuO 2 ; Lithium iron oxides such as LiFe 3 O 4 ; Lithium nickel cobalt manganese oxide such as Li [Ni x Co y Mn z ] O 2 (x + y + z = 1, 0 <x <1, 0 <y <1, 0 <z <1); Lithium nickel cobalt aluminum oxide such as Li [Ni x Co y Al z ] O 2 (x + y + z = 1, 0 <x <1, 0 <y <1, 0 <z <1); Lithium vanadium compounds such as LiV 3 O 8 ; Nickel-type lithium nickel oxides such as LiNi 1 - x M x O 2 (M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and 0.01? X? 0.3); LiMn 2 - x M x O 2 (M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta, 0.01≤x≤0.1), or Li 2 Mn 3 MO 8 (M = Fe, Co, Ni, Cu or Zn), etc. Lithium manganese composite oxide; LiMn 2 O 4 in which a part of lithium is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Vanadium oxides such as V 2 O 5 or Cu 2 V 2 O 7 ; Or Fe 2 (MoO 4) 3 and the like, more specifically, Li [Ni x Co y Mn z ] O 2 (x + y + z = 1, 0.3≤x≤0.8, 0.1≤y≤0.5, 0.1≤z≤0.5) such as a lithium nickel cobalt manganese oxide or Li [Ni x Co y Al z ] O 2 (x + y + z = 1, 0.75≤x≤0.85, 0.1≤y≤0.17, 0 <z≤ of 0.08), or the like. These may be contained in the positive electrode active material in one or two or more kinds.

상기 음극 활물질의 구체적인 예로는 경화 탄소(hard carbon) 또는 연화 탄소(soft carbon) 등의 저결정성 탄소; 천연 흑연, 키시흑연(kish graphite), 열분해 탄소(pyrolytic carbon), 액정피치(mesophase pitches), 액정피치계 탄소섬유(mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체(meso-carbon microbeads), 석유 유래의 코크스(petroleum derived cokes) 또는 콜타르 유래의 코크스(coal tar pitch derived cokes) 등의 고결정성 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1 - xMe'yOz(Me= Mn, Fe, Pb 또는 Ge; Me'= Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소 또는 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소 합금; 규소 산화물; 주석 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, GeO, GeO2, Bi2O3, 또는 Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni계 재료; 티타늄 산화물; 또는 리튬 티타늄 산화물 등을 들 수 있고, 이들 중 하나 또는 두 이상의 화합물이 포함될 수 있다.Specific examples of the negative electrode active material include low crystalline carbon such as hard carbon or soft carbon; Natural graphite, kish graphite, pyrolytic carbon, mesophase pitches, mesophase pitch based carbon fiber, meso-carbon microbeads, petroleum-derived Highly crystalline carbons such as petroleum derived cokes or coal tar pitch derived cokes; 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 or Ge; Me ' = Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements or halogens of the periodic table, and 0 <x <1> 1 <y>3; Lithium metal; Lithium alloy; Silicon alloy; Silicon oxides; Tin alloy; Metal oxides such as SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , or Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials; Titanium oxide; Or lithium titanium oxide, and one or more of these compounds may be included.

상기 활물질은 전극 총 중량에 대하여, 95.0중량% 내지 98.0중량%로 포함될 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 도전재 사용량이 줄어들어 활물질 함량이 늘어나게 되면, 동일한 ㎃h/㎠(동일면적에서의 에너지)에서 양극 로딩량 (활물질/도전재/바인더를 포함하는 코팅량)이 줄어들어 전극 두께가 낮아지는 효과가 있다. 이로 인해 고출력 특성이 우수해지고, 에너지 밀도 (Wh/L)가 향상된 리튬이차전지를 제공할 수 있다.The active material may be contained in an amount of 95.0% by weight to 98.0% by weight based on the total weight of the electrode. If the above range is satisfied, the amount of the conductive material to be used is reduced and the active material content is increased, the anode loading amount (coating amount including the active material / conductive material / binder) decreases at the same mAh / There is an effect that the thickness is reduced. As a result, it is possible to provide a lithium secondary battery having high output characteristics and improved energy density (Wh / L).

본 발명의 일실시예에 따른 전극에 포함되는 도전재는 활물질의 전기 전도성을 향상시키기 위하여 포함되며, 선형 도전재와 면형 도전재를 3:7 내지 7:3의 중량비로 포함한다. The conductive material included in the electrode according to one embodiment of the present invention is included to improve the electrical conductivity of the active material and includes a linear conductive material and a planar conductive material in a weight ratio of 3: 7 to 7: 3.

상술한 중량비를 만족하면서 상기 선형 도전재와 상기 면형 도전재를 포함하면, 전극 조성물 형성시 기존보다 적은 양의 용매를 사용하더라도 전극 조성물의 점도가 전극 집전체 상에 코팅이 가능한 정도로 유지될 수 있다. 이에 따라 용매의 사용 양이 감소하므로 전극의 생산 원가가 절감되고, 건조시간이 단축되어 생산성을 향상시킬 수 있다. When the linear conductive material and the planar conductive material are contained while satisfying the weight ratio described above, the viscosity of the electrode composition can be maintained to a degree that enables coating on the electrode current collector even when a smaller amount of solvent is used in forming the electrode composition . Accordingly, the amount of the solvent used is reduced, so that the production cost of the electrode is reduced, the drying time is shortened, and the productivity can be improved.

또한, 전극 조성물 형성시 기존보다 적은 양의 용매를 사용하므로 기존과 같은 양의 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하는 전극 조성물을 사용하더라도 전극 집전체 상에 형성된 전극 조성물의 두께가 기존보다 얇아지게 된다. 이에 따라 목표하는 전극 두께로 압연하기 위하여 압연 공정시 비교적 약한 강도로 압연을 수행할 수 있으므로, 활물질에 대한 손상이 적고, 전극의 전 영역이 균등한 압연밀도를 구현할 수 있다. In addition, since a smaller amount of solvent is used in forming the electrode composition, the thickness of the electrode composition formed on the electrode current collector becomes thinner than the conventional electrode composition even when an electrode composition including a positive active material, a conductive material and a binder is used . Accordingly, since the rolling can be performed at a relatively low intensity in the rolling process for rolling to the target electrode thickness, the damage to the active material is small and the rolling density of the whole area of the electrode can be equalized.

또한, 고온에서 예기치 못하게 도전재와 전해질 사이에 부반응이 일어날 때, 전도성을 나타내는 도전재 표면에서 부반응이 일어날 수 있다. 비표면적이 큰 선형 도전재와 비표면적이 적은 면형 도전재를 적절히 혼합한다면 도전재의 양에 비해 비표면적이 줄어들게 되고, 이로 인해 부반응이 일어날 수 있는 공간이 줄어들게 된다. 이에 따라 선형 도전재가 단독으로 포함될 때보다 고온 부반응이 감소되고, 이로 인해 전지의 스웰링(swelling) 현상이 감소될 수 있다.Further, when a side reaction occurs between the conductive material and the electrolyte unexpectedly at a high temperature, side reactions may occur at the surface of the conductive material exhibiting conductivity. If the linear conductive material having a large specific surface area and the planar conductive material having a small specific surface area are properly mixed, the specific surface area is reduced compared to the amount of the conductive material, thereby reducing the space in which side reactions can occur. As a result, the hot side reaction is lower than when the linear conductive material is included alone, and the swelling phenomenon of the battery can be reduced.

한편, 상기 선형 도전재는 전극 내에서 직선이 아닌 꼬인 형태, 보다 구체적으로는, 복수개의 탄소나노튜브가 특정 배향에 한정되지 않고 일정한 형상 없이 뒤엉켜져 있는 형태로 전극 내에 존재할 수 있다. 이러한 형태로 인해 본래 가지고 있는 길이만큼의 전극 내 전기적 네트워크의 구현이 어렵다. 하지만 면형 도전재의 경우 본래의 크기 그대로 전극 내에 존재하므로 의도한 대로 전극 내 전기적 네트워크 구현이 가능하다.On the other hand, the linear conductive material may be present in the electrode in a twisted shape rather than a straight line in the electrode, more specifically, a shape in which a plurality of carbon nanotubes are not limited to a specific orientation but are entangled with each other without a certain shape. Due to this form, it is difficult to realize an electrical network in the electrode as long as it has inherent. However, in the case of the surface-type conductive material, since it exists in the electrode as it is in its original size, it is possible to realize an electrical network in the electrode as intended.

그리고 상기 선형 도전재는 상술한 형태로 인해, 활물질 상에 주로 분포하게 되는데, 상술한 범위 이상으로 포함되면, 상기 선형 도전재가 상기 활물질의 표면에 과도하게 도포되므로 상기 활물질의 표면의 기공과 사이의 기공을 막을 수 있다. 하지만, 상기 면형 도전재를 상술한 비율로 포함시키면, 이러한 현상을 방지할 뿐만 아니라, 활물질 주변의 리튬 이온의 이동을 원활하게 할 수도 있다.When the linear conductive material is contained in an amount greater than the above-mentioned range, the linear conductive material is excessively applied to the surface of the active material. Therefore, the linear conductive material is excessively coated on the surface of the active material, . However, if the planar conductive material is included in the above-described ratio, not only this phenomenon can be prevented but also the movement of lithium ions around the active material can be smoothly performed.

그리고, 선형 도전재는 활물질 상에 분포하고 면형 도전재는 활물질 사이에 분포하므로, 활물질들 사이의 전기적 접촉을 늘림으로써 고르게 전기적 네트워크를 구현할 수 있다. 이에 따라 고온에서 리튬이차전지를 충·방전할 때에 활물질이 수축 및 팽창을 반복하더라도 활물질과 도전재 사이에 단락이 억제되어 저항의 증가율이 감소하고 용량 유지율을 개선시킬 수 있다.Since the linear conductive material is distributed on the active material and the planar conductive material is distributed between the active materials, it is possible to realize an even electrical network by increasing the electrical contact between the active materials. Accordingly, even when the active material repeatedly shrinks and expands at the time of charging / discharging lithium secondary battery at a high temperature, shorting between the active material and the conductive material is suppressed, thereby reducing the rate of increase in resistance and improving the capacity retention rate.

상기 선행 도전재의 평균 직경과 길이의 비는 1:100 내지 1:300일 수 있다. The ratio of the average diameter to the length of the preceding conductive material may be from 1: 100 to 1: 300.

상술한 평균 직경과 길이의 비를 만족하면서, 상기 선형 도전재의 평균 직경은 8㎚ 내지 12㎚일 수 있고, 상기 선형 도전재의 길이는 0.8㎛ 내지 3.6㎛일 수 있다. 상기 선형 도전재가 상술한 평균 직경과 길이를 만족한다면, 상기 선행 도전재의 비표면적은 200㎡/g 내지 330㎡/g일 수 있고, 구체적으로는 250㎡/g 내지 260㎡/g일 수 있다. 상술한 범위를 만족한다면, 부피당 절대 가닥수가 적절하게 포함되고 이로 인해 전극 내 선형 도전재의 분산이 용이하고 고에너지 밀도를 가진 전극을 제조할 수 있다. 또한, 전극의 전도성, 강도 및 상온과 고온에서의 전극의 수명이 향상될 수 있다. 또한, 전극 슬러리 형성시 코팅 안정성이 개선되고, 고온에서 우수한 저장성능을 발휘할 수 있다.The average diameter of the linear conductive material may be 8 nm to 12 nm while the ratio of the average diameter to the length is satisfied, and the length of the linear conductive material may be 0.8 to 3.6 탆. If the linear conductive material satisfies the above average diameter and length, the specific surface area of the preceding conductive material may be 200 m2 / g to 330 m2 / g, and more specifically 250 m2 / g to 260 m2 / g. If the above range is satisfied, the number of absolute strands per volume is appropriately included, thereby making it possible to manufacture an electrode with a high energy density and easy dispersion of the linear conductive material in the electrode. In addition, the conductivity and strength of the electrode and the service life of the electrode at room temperature and high temperature can be improved. In addition, coating stability is improved when an electrode slurry is formed, and excellent storage performance can be exhibited at a high temperature.

여기서, 상기 선형 도전재의 비표면적이란 다수의 선형 도전재가 포함된 g당 비표면적 값을 의미한다.Here, the specific surface area of the linear conductive material means a specific surface area per g including a plurality of linear conductive materials.

여기서, 상기 평균 직경과 길이는 전계 방사형 주사전자 현미경을 이용하여 측정할 수 있다. 상기 비표면적은 BET(Brunauer-Emmett-TELLER: BET)법으로 측정할 수 있고, 구체적으로는 BEL Japan사 BELSORP-mino Ⅱ를 이용하여 액체 질소 온도 하(77K)에서의 질소가스 흡착량으로 산출할 수 있다. Here, the average diameter and the length can be measured using a field emission scanning electron microscope. The specific surface area can be measured by a BET (Brunauer-Emmett-TELLER: BET) method. Specifically, the specific surface area can be calculated as the amount of nitrogen gas adsorbed at a liquid nitrogen temperature (77 K) using BEL Japan's BELSORP-mino II .

상기 선형 도전재의 구체적인 예로는 탄소나노튜브, 탄소나노로드 또는 탄소나노섬유 등을 들 수 있다. Specific examples of the linear conductive material include carbon nanotubes, carbon nanorods, and carbon nanofibers.

상기 탄소나노튜브는 매우 우수한 강도를 가지고, 파괴에 대한 높은 저항성을 가지므로, 충·방전의 반복이나 외력에 의한 전극의 변형을 방지할 수 있다. 또한 고온, 과충전 등의 비이상적인 전지 환경에서의 전극 표면의 산화를 방지할 수 있으므로 전지 안전성을 크게 향상시킬 수 있다. 상기 탄소나노튜브는 벽을 이루고 있는 탄소원자의 결합 수에 따라 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT, single-walled carbon nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(DWCNT, double-walled carbon nanotube) 및 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT, multi-walled carbon nanotube)로 분류될 수 있다. 상기 단일벽 탄소나노튜브는 전기전도성과 열전도성이 우수하다. 상기 이중벽 탄소나노튜브는 전기전도성과 기계적 특성이 우수하다. 그리고 상기 다중벽 탄소나노튜브는 기계적 특성이 우수하고, 대량 합성이 가능하므로 제조가 용이하고 응용범위도 넓다.Since the carbon nanotubes have a very high strength and a high resistance to fracture, it is possible to prevent repetition of charge and discharge and deformation of the electrode due to external force. In addition, oxidation of the electrode surface in a non-ideal battery environment such as high temperature and overcharge can be prevented, so that the safety of the battery can be greatly improved. The carbon nanotubes are classified into single-walled carbon nanotubes (SWCNTs), double-walled carbon nanotubes (DWCNTs) and multi-walled carbon nanotubes (DWCNTs) according to the number of carbon atoms MWCNT, and multi-walled carbon nanotubes. The single-walled carbon nanotube is excellent in electrical conductivity and thermal conductivity. The double walled carbon nanotubes are excellent in electrical conductivity and mechanical properties. The multi-walled carbon nanotubes are excellent in mechanical properties and can be mass-synthesized, so that they are easy to manufacture and have a wide application range.

상기 탄소나노튜브는 제조 공정에서 이용된 Fe, Ni, Co, Mo, V 또는 Cr 등과 같은 주 촉매 또는 조 촉매 유래의 금속 원소를 불순물로서 포함할 수 있다. 상기 불순물 중 Fe, Ni 및 Mo으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 이들의 조합은 상기 탄소나노튜브 1㎏에 대하여 3㎎이하, 구체적으로는 2㎎ 이하로 포함될 수 있다. 상기 탄소나노튜브에 불순물로서 Fe이 포함되지 않는다면, 전극 내 부반응에 대한 우려 없이 우수한 전도성을 나타낼 수 있다.The carbon nanotubes may include a main catalyst or a cocatalyst-derived metal element such as Fe, Ni, Co, Mo, V, or Cr used in the manufacturing process as an impurity. Of the impurities, one or a combination of Fe, Ni, and Mo may be included in an amount of 3 mg or less, specifically, 2 mg or less, based on 1 kg of the carbon nanotubes. If the carbon nanotubes do not contain Fe as an impurity, excellent conductivity can be exhibited without concern for side reaction in the electrode.

한편, 상기 탄소나노튜브 내 불순물의 함량은 고주파 유도 결합 플라즈마(inductively coupled plasma, ICP)를 이용하여 분석할 수 있다.Meanwhile, the content of the impurities in the carbon nanotubes can be analyzed using inductively coupled plasma (ICP).

상기 탄소나노튜브는 상업적으로 입수하여 사용될 수 있고, 또는 직접 제조하여 사용될 수도 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 아크방전법, 레이저 증발법 또는 화학기상증착법 등의 통상의 방법을 이용하여 제조될 수 있으며, 제조 과정에서 촉매의 종류, 열처리 온도 및 불순물 제거 방법 등의 제어를 통해 상술한 물성을 구현할 수 있다.The carbon nanotubes may be commercially available or may be used directly. More specifically, it can be manufactured by a conventional method such as an arc discharge method, a laser evaporation method, or a chemical vapor deposition method. In the course of manufacturing, by controlling the kind of the catalyst, the heat treatment temperature, Physical properties can be realized.

상기 면형 도전재는 상기 선형 도전재와는 달리 상기 활물질들 사이에 분포할 수 있고, 10장 내지 20장이 적층된 형태로 존재할 수 있다.Unlike the linear conductive material, the planar conductive material may be distributed among the active materials and may exist in a laminated form of 10 to 20 sheets.

상기 면형 도전재의 가로와 세로의 비율, 즉 종횡비는 1:1 내지 1:10일 수 있다.The aspect ratio of the planar conductive material, that is, the aspect ratio may be 1: 1 to 1:10.

상술한 종횡비를 만족한다면, 상기 면형 도전재의 가로는 1㎛ 내지 10㎛, 세로는 1㎛ 내지 100㎛, 두께는 5㎚ 내지 30㎚일 수 있다. 상기 면형 도전재가 상술한 가로, 세로 및 두께를 만족한다면, 상기 면형 도전재의 비표면적은 40㎡/g 내지 60㎡/g일 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 전극 내에서 선형 도전재만 포함되었을 때 보다 길어진 전기적 네트워크를 형성할 수 있다. 이로 인해 반복적인 충·방전에 의해서 상기 활물질이 수축 및 팽창을 반복하더라도, 상기 도전재와 상기 활물질 사이의 접촉 불안정으로 인한 저항 증가를 억제할 수 있다. 또한, 상기 면형 도전재의 비표면적이 작고, 상기 면형 도전재가 상기 선형 도전재를 대체하므로, 고온에서 예기치 못한 전해질과의 부반응이 일어나더라도, 부반응의 규모가 크지 않아 전지의 스웰링 현상(부반응으로 인한 가스 발생에 따른 스웰링 현상)이 감소된다. If the aspect ratio described above is satisfied, the width of the planar conductive material may be 1 탆 to 10 탆, the length may be 1 탆 to 100 탆, and the thickness may be 5 nm to 30 nm. The specific surface area of the planar conductive material may be from 40 m2 / g to 60 m2 / g, provided that the planar conductive material satisfies the abovementioned width, length and thickness. When the above-described range is satisfied, a longer electrical network can be formed when only the linear conductive material is contained in the electrode. Therefore, even if the active material repeatedly shrinks and expands due to repetitive charging and discharging, increase in resistance due to contact instability between the conductive material and the active material can be suppressed. In addition, since the surface area of the planar conductive material is small and the planar conductive material replaces the linear conductive material, even if a side reaction with an unexpected electrolyte occurs at a high temperature, the scale of the side reaction is not large and the swelling phenomenon Swelling phenomenon due to gas generation) is reduced.

한편, 고출력 리튬이차전지의 경우 리튬 이온의 이동을 원활하게 하기 위하여 높은 기공도를 갖는 전극을 이용할 수 있다. 높은 기공도로 인해 도전재가 많이 필요할 수 있는데, 넓고 긴 기공을 채우는데 면형 도전재가 선형 도전재보다 유리한 장점이 있다.On the other hand, in the case of a high-output lithium secondary battery, an electrode having high porosity can be used to facilitate the movement of lithium ions. Due to the high porosity, a large amount of conductive material may be required. The advantage of the planar conductive material is that it is more advantageous than the linear conductive material to fill wide and long pores.

여기서, 상기 평균 직경과 길이는 전계 방사형 주사전자 현미경을 이용하여 측정할 수 있다. 상기 비표면적은 BET(Brunauer-Emmett-TELLER: BET)법으로 측정할 수 있고, 구체적으로는 BEL Japan사 BELSORP-mino Ⅱ를 이용하여 액체 질소 온도 하(77K)에서의 질소가스 흡착량으로 산출할 수 있다. Here, the average diameter and the length can be measured using a field emission scanning electron microscope. The specific surface area can be measured by a BET (Brunauer-Emmett-TELLER: BET) method. Specifically, the specific surface area can be calculated as the amount of nitrogen gas adsorbed at a liquid nitrogen temperature (77 K) using BEL Japan's BELSORP-mino II .

상기 면형 도전재의 구체적인 예로는 그래핀 또는 그라파이트 등을 들 수 있다. Specific examples of the planar conductive material include graphene and graphite.

상기 그래핀은 10장 내지 20장이 적층된 형태로 본 발명의 일실시예에 따른 전극 내에 포함될 수 있다. 상기 그래핀은 탄소 원자로 이루어져 있으며 원자 1개의 두께로 이루어진 박막을 의미한다. 상기 그래핀은 물리적 강도, 열전도성 및 유연성이 우수하고, 저항이 낮다. The graphene may be contained in an electrode according to an embodiment of the present invention in a laminated form of 10 to 20 sheets. The graphene refers to a thin film made of carbon atoms and having a thickness of one atom. The graphene is excellent in physical strength, thermal conductivity and flexibility, and has low resistance.

상기 그래핀은 상업적으로 입수하여 사용될 수 있고, 또는 직접 제조하여 사용될 수도 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 물리적 박리법, 화학기상증착법, 화학적 박리법 또는 에피텍셜 합성법 등의 통상적인 방법을 이용하여 제조될 수 있으며, 제조 과정에서 촉매의 종류, 열처리 온도 등의 제어를 통해 상술한 물성을 구현할 수 있다.The graphene may be commercially available and used, or it may be used by direct manufacture. More specifically, it can be produced by a conventional method such as a physical stripping method, a chemical vapor deposition method, a chemical stripping method, or an epitaxial synthesis method. In the course of the production, by controlling the kind of the catalyst and the heat treatment temperature, Physical properties can be realized.

상기 그래파이트는 습식 밀링 공정을 거쳐 층간 박리를 하여 면형 도전재로 이용할 수 있다. 상기 그래파이트는 천연 및 인조 모두 이용가능하며, 자연에서 채굴하거나 높은 온도에서 탄소원을 열처리하여 수득될 수 있다.The graphite can be used as a planar conductive material by delamination through a wet milling process. The graphite can be used both natural and artificial, and can be obtained from nature or by heat treating the carbon source at high temperature.

상기 도전재는 전극 총 중량에 대하여, 1.0중량% 내지 2.5중량%로 포함될 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 상기 활물질의 낮은 전기전도성을 보완해 줄 수 있다.The conductive material may be included in an amount of 1.0 wt% to 2.5 wt% with respect to the total weight of the electrode. When the above-described range is satisfied, the low electrical conductivity of the active material can be compensated.

본 발명의 일실시예에 포함되는 바인더는 전극 슬러리와 전극 집전체와의 접착력을 제공하고, 전극 슬러리 내 활물질과 도전재의 결합력을 제공하기 위해 포함된다.The binder included in one embodiment of the present invention is included to provide an adhesive force between the electrode slurry and the electrode current collector and to provide a bonding force between the active material and the conductive material in the electrode slurry.

상기 바인더의 중량평균분자량이 750,000g/㏖ 초과 900,000g/㏖일 수 있다. 상술한 중량평균분자량을 만족하면, 선형 도전재와 활물질 사이의 결합력 및 면형 도전재와 활물질 사이의 결합력을 모두 개선시킬 수 있다.The weight average molecular weight of the binder may be more than 750,000 g / mol and 900,000 g / mol. When the weight average molecular weight is satisfied, both the bonding force between the linear conductive material and the active material and the bonding force between the planar conductive material and the active material can be improved.

상기 바인더의 구체적인 예로는 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리헥사플루오로프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 폴리헥사플루오로프로필렌-폴리비닐리덴플루오라이드의 공중합체 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 이용될 수 있다.Specific examples of the binder include polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, and copolymers of polyhexafluoropropylene-polyvinylidene fluoride. These may be used alone or in combination of two or more.

상기 바인더는 전극 총 중량에 대하여, 1.0중량% 내지 2.5중량%로 포함될 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 전극 슬러리와 전극 집전체와의 접착력과 전극 슬러리 내 활물질과 도전재의 결합력이 우수해진다.The binder may be contained in an amount of 1.0 wt% to 2.5 wt% based on the total weight of the electrode. When the above-mentioned range is satisfied, the adhesive force between the electrode slurry and the electrode current collector and the bonding force between the active material and the conductive material in the electrode slurry are excellent.

본 발명의 일실시예에 따른 전극은 상기 도전재의 분산성을 높이기 위하여 분산제를 더 포함할 수 있다. The electrode according to an embodiment of the present invention may further include a dispersing agent to improve dispersibility of the conductive material.

상기 분산제는 니트릴계 고무일 수 있으며, 보다 구체적으로는 부분 또는 전체로 수소화된 니트릴부타디엔계 고무일 수 있다. 상기 수소화된 니트릴부타디엔계 고무는 공액 디엔 유래 구조 단위, 수소화된 공액 디엔 유래 구조 단위 및 α, β-불포화 니트릴 유래 구조 단위를 포함할 수 있다. The dispersant may be a nitrile rubber, more specifically, a partially or totally hydrogenated nitrile butadiene rubber. The hydrogenated nitrile-butadiene-based rubber may include a conjugated diene-derived structural unit, a hydrogenated conjugated diene-derived structural unit, and an?,? - unsaturated nitrile derived structural unit.

상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(H-NBR)는 중량평균분자량이 10,000 g/㏖ 내지 700,000g/㏖, 보다 구체적으로는 10,000g/mol 내지300,000 g/㏖인 것일 수 있다. The hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber (H-NBR) may have a weight average molecular weight of 10,000 g / mol to 700,000 g / mol, more specifically 10,000 g / mol to 300,000 g / mol.

상기 부분 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(H-NBR)는 2.0 내지 6.0의 범위, 구체적으로는 2.0 내지 4.0 범위의 다분산지수 PDI(Mw/Mn의 비, Mw는 중량평균 분자량이고 Mn은 수평균 분자량임)을 갖는 것일 수 있다. 상기 부분 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무가 상술한 범위의 중량평균 분자량 및 다분산 지수를 만족할 때, 탄소 나노튜브를 용매 중에 균일하게 분산시킬 수 있다. 상기 중량평균 분자량 및 수평균 분자량은 겔 투과형 크로마토그래피(GPC)로 분석되는 폴리스티렌 환산 분자량이다.The partially hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber (H-NBR) has a polydispersity index PDI (Mw / Mn ratio, Mw is weight average molecular weight and Mn is number average Molecular weight). When the partially hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber satisfies the weight average molecular weight and the polydispersity index within the above-mentioned range, the carbon nanotubes can be uniformly dispersed in the solvent. The weight average molecular weight and the number average molecular weight are molecular weight in terms of polystyrene analyzed by gel permeation chromatography (GPC).

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 전극의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an electrode according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 일실시예에 따른 전극의 제조방법은, 집전체 상에 활물질, 선형 도전재와 면형 도전재를 3:7 내지 7:3의 중량비로 포함하는 도전재, 바인더 및 용매를 포함하는 전극 형성용 조성물을 형성하는 제1 단계를 포함한다.A method of manufacturing an electrode according to an embodiment of the present invention is a method of manufacturing an electrode including an active material, a conductive material including a linear conductive material and a planar conductive material in a weight ratio of 3: 7 to 7: 3, To form a composition for forming a first layer.

상기 제1 단계는 상기 전극 형성용 조성물을 상기 집전체 상에 형성하고 건조하여 형성하는 단계 또는 상기 전극 형성용 조성물을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 후 상기 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 집전체 상에 라미네이션하여 형성하는 단계일 수 있다.The first step is a step of forming the electrode forming composition on the current collector and drying and forming the electrode forming composition on a separate support and then peeling the support from the support to form a film on the current collector And then laminating them.

상기 집전체는 상기 집전체는 양극 집전체 또는 음극 집전체일 수 있고, 두께는 3 내지 500㎛일 수 있다. 상기 집전체는 전도성이 높고 상기 전극 형성용 조성물이 용이하게 접착할 수 있고 전지의 전압 범위에서 반응성이 없어야 한다. 상기 양극 집전체의 구체적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 합금 등을 들 수 있다. 상기 음극 집전체의 구체적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 이들의 합금 등을 들 수 있다.The collector may be a cathode current collector or a cathode current collector, and may have a thickness of 3 to 500 탆. The current collector has high conductivity and can easily adhere to the composition for electrode formation and is not reactive in the voltage range of the battery. Specific examples of the cathode current collector include aluminum, nickel, and alloys thereof. Specific examples of the negative electrode current collector include copper, gold, nickel, and alloys thereof.

상기 전극 형성용 조성물은 상기 선형 도전재와 상기 면형 도전재를 3:7 내지 7:3의 중량비로 포함하는 도전재를 용매에 분산시켜 도전재 분산액을 제조하고, 상기 도전재 분산액에 활물질과 바인더, 그리고 필요한 경우 용매를 더 첨가하여 혼합함으로써 제조될 수 있다. 상기 도전재 분산액에는 분산제가 더 포함될 수 있다. Wherein the composition for electrode formation is produced by dispersing a conductive material containing the linear conductive material and the planar conductive material in a weight ratio of 3: 7 to 7: 3 in a solvent to prepare a conductive material dispersion, , And if necessary, further adding a solvent. The conductive material dispersion may further include a dispersant.

상기 도전재와 상기 용매의 혼합은 호모게나이져, 비즈밀, 볼밀, 바스켓밀, 어트리션밀, 만능 교반기, 클리어 믹서 또는 TK 믹서 등과 같은 혼합 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 상기 도전재와 상기 용매와의 혼합은 혼합성 및 분산성을 높이기 위하여 캐비테이션 분산 처리가 수행될 수도 있다. 여기서, 상기 캐비테이션 분산 처리는 액체에 고에너지를 인가했을 때 물에 생긴 진공 기포가 파열되는 것에 의해 생긴 충격파를 이용한 분산 처리방법으로서, 상기 방법에 의해 상기 도전재의 특성을 손상시키는 일 없이 분산시킬 수 있다. 상기 캐비테이션 분산 처리는 초음파, 제트밀, 또는 전단 분산 처리에 의해 수행될 수 있다.The conductive material and the solvent may be mixed using a mixing device such as a homogenizer, a bead mill, a ball mill, a basket mill, an impact mill, a universal stirrer, a clear mixer or a TK mixer. The mixing of the conductive material and the solvent may be performed by a cavitation dispersion treatment in order to improve the mixing property and dispersibility. Here, the cavitation dispersion treatment is a dispersion treatment method using a shock wave generated by rupture of vacuum bubbles formed in water when high energy is applied to a liquid. By this method, it is possible to disperse have. The cavitation dispersion treatment may be performed by ultrasonic wave, jet mill, or shear dispersion treatment.

상기 전극 형성용 조성물의 점도는 상온에서 3,000cps 내지 15,000cps일 수 있다. 상술한 점도 범위를 만족하면, 공정이 용이하다.The viscosity of the electrode forming composition may be 3,000 cps to 15,000 cps at room temperature. When the viscosity range described above is satisfied, the process is easy.

상기 제1 단계가 상기 전극 형성용 조성물을 상기 집전체 상에 형성하고 건조하여 형성하는 단계일 경우, 상기 전극 형성용 조성물은 상기 집전체 상에 닥터 블레이드(doctor blade), 콤마 코팅(comma coating), 스크린 프린팅(screen printing) 또는 그라비아 코팅(gravure coating) 등을 이용하여 형성될 수 있다.In the first step, the electrode forming composition is formed on the current collector by forming a doctor blade, a comma coating, or the like on the current collector. , Screen printing or gravure coating, or the like.

상기 전극 형성용 조성물은 상기 집전체 상에 55㎎/㎠ 내지 30㎎/㎠의 로딩양으로 형성될 수 있고, 구체적으로는 6㎎/㎠ 내지 10㎎/㎠의 로딩양으로 형성될 수 있다. 상술한 양으로 형성하면, 최종생산품인 리튬이차전지의 충방전 속도 특성과 충방전 수명 특성을 개선시킬 수 있다.The electrode forming composition may be formed on the current collector in a loading amount of 55 mg / cm 2 to 30 mg / cm 2, and specifically, a loading amount of 6 mg / cm 2 to 10 mg / cm 2. When formed in the above-described amounts, the charging / discharging rate characteristics and the charge / discharge life characteristics of the lithium secondary battery as a final product can be improved.

상기 집전체 상에 형성된 전극 형성용 조성물은 순환되는 공기의 온도가 100℃ 내지 150℃에서 건조될 수 있다. 상기 건조 공정을 수행하면, 상기 전극 형성용 조성물에 포함된 용매가 제거될 수 있다.The electrode forming composition formed on the current collector may be dried at a temperature of 100 ° C to 150 ° C. When the drying process is performed, the solvent included in the electrode forming composition may be removed.

상기 전극 형성용 조성물에 포함되는 활물질, 선형 도전재와 면형 도전재를 3:7 내지 7:3의 중량비로 포함하는 도전재, 바인더 및 분산제에 대한 설명은 상술하였으므로 생략한다.The conductive material, the binder and the dispersing agent containing the active material, the linear conductive material and the planar conductive material in the weight ratio of 3: 7 to 7: 3, which are contained in the composition for electrode formation, have been described above and thus will be omitted.

상기 전극 형성용 조성물에 포함되는 용매는 디메틸포름아미드(DMF), 디에틸포름아미드(DEF), 디메틸아세트아미드(DMAc) 또는 N-메틸피롤리돈(NMP) 등의 아미드계 극성 유기 용매; 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올(이소프로필 알코올), 1-부탄올(n-부탄올), 2-메틸-1-프로판올(이소부탄올), 2-부탄올(sec-부탄올), 1-메틸-2-프로판올(tert-부탄올), 펜탄올, 헥사놀, 헵탄올 또는 옥탄올 등의 알코올류; 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 또는 헥실렌글리콜 등의 글리콜류; 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 또는 소르비톨 등의 다가 알코올류; 에킬렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르, 테트라에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르, 테트라에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 트리에틸렌글리몰모노부틸에테르 또는 테트라에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 글리콜 에테르류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸프로필케톤, 또는 사이클로펜타논 등의 케톤류; 초산에틸, γ-부틸락톤 및 ε-프로피오락톤 등의 에스테르류 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 이용될 수 있다. 상기 선형 도전재 및 상기 면형 도전재에 대한 분산성 향상효과를 고려할 때 상기 용매는 아미드계 극성 용매일 수 있다.The solvent included in the electrode forming composition may be an amide polar organic solvent such as dimethylformamide (DMF), diethylformamide (DEF), dimethylacetamide (DMAc) or N-methylpyrrolidone (NMP); Propanol (isobutanol), 2-butanol (sec-butanol), 1-methyl -2-propanol (tert-butanol), pentanol, hexanol, heptanol or octanol; Glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,5-pentanediol, or hexylene glycol; Polyhydric alcohols such as glycerin, trimethylol propane, pentaerythritol, or sorbitol; Ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, tetraethylene Glycol ethers such as glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monobutyl ether or tetraethylene glycol monobutyl ether; Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, or cyclopentanone; And esters such as ethyl acetate,? -Butyllactone and? -Propiolactone, and the like, and mixtures of two or more of them may be used. Considering the effect of improving the dispersibility of the linear conductive material and the planar conductive material, the solvent may be an amide-based polar solvent.

본 발명의 일실시예에 따른 전극의 제조방법은, 상기 전극 형성용 조성물을 압연하는 제2 단계를 포함한다.A method of manufacturing an electrode according to an embodiment of the present invention includes a second step of rolling the electrode forming composition.

본 발명의 전극 형성용 조성물은 기존의 전극 조성물 보다 30% 정도 적은 양의 용매를 사용하므로 기존과 같은 양의 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하는 전극 조성물을 사용하더라도 전극 집전체 상에 형성된 전극 조성물의 두께가 기존보다 얇아지게 된다. 이에 따라 목표하는 전극 두께로 압연하기 위하여 압연 공정시 상술한 바와 같이 기존보다 약한 강도로 압연을 수행할 수 있으므로, 활물질에 대한 손상이 적고, 전극의 전 영역이 균등한 압연밀도를 구현할 수 있다. Since the composition for electrode formation of the present invention uses about 30% less solvent than the conventional electrode composition, even when an electrode composition including a positive active material, a conductive material, and a binder is used, the electrode composition Is thinner than the conventional one. As a result, since the rolling can be performed at a weaker strength than that of the conventional method, the damage to the active material can be reduced and the rolling density of the entire area of the electrode can be equalized.

본 발명의 일실시예에 따른 전극의 제조방법은, 상기 압연된 전극 형성용 조성물을 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 건조하는 단계는 전극 형성용 조성물 내 수분이 제거되는 공정일 수 있다. 상기 건조하는 단계는 100℃ 내지 200℃의 온도에서 8시간 내지 12시간 동안 건조하는 단계일 수 있다. 상기 건조하는 단계는 공기의 순환이 없는 진공상태인 오븐에서 수행될 수 있다.The method for manufacturing an electrode according to an embodiment of the present invention may further include drying the rolled electrode forming composition. The drying step may be a step of removing moisture in the electrode forming composition. The drying may be performed at a temperature of 100 ° C to 200 ° C for 8 hours to 12 hours. The drying step may be performed in an oven in a vacuum state without air circulation.

이하, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 리튬이차전지를 설명한다.Hereinafter, a lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 다른 일실시예에 따른 리튬이차전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 위치한 분리막을 포함하는 전극 조립체 및 전해질을 포함한다. 상기 양극 또는 상기 음극은 본 발명의 일실시예에 따른 전극일 수 있고, 보다 구체적으로는 상기 양극이 본 발명의 일실시예에 따른 전극일 수 있다.A lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention includes an anode assembly including an anode, a cathode, and a separator disposed between the anode and the cathode, and an electrolyte. The anode or the cathode may be an electrode according to an embodiment of the present invention, and more specifically, the anode may be an electrode according to an embodiment of the present invention.

상기 분리막은 상기 양극과 음극 사이의 단락을 방지하고, 리튬 이온의 이동통로를 제공한다. 상기 분리막은 높은 이온 투과도, 기계적 강도를 가지는 절연성 박막이 이용될 수 있다. 상기 분리막의 구체적인 예로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀계 고분자막 또는 이들의 다중막, 미세다공성 필름, 직포, 또는 부직포 등을 들 수 있다. 후술할 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수 있다.The separation membrane prevents a short circuit between the positive electrode and the negative electrode, and provides a movement path of lithium ions. The separator may be an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength. Specific examples of the separation membrane include polyolefin-based polymer membranes such as polypropylene and polyethylene, or their multiple membranes, microporous films, woven fabrics, and nonwoven fabrics. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte to be described later, the solid electrolyte can also serve as a separation membrane.

상기 전해질은 리튬염을 함유하는 전해질일 수 있다. 상기 리튬염의 음이온의 구체적인 예로는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, SCN- 또는 (CF3CF2SO2)2N- 등을 들 수 있다. 이들은 전해질 내에 1종 또는 2종 이상이 포함될 수 있다.The electrolyte may be an electrolyte containing a lithium salt. Examples of the lithium salt of the anion is F -, Cl -, Br - , I -, NO 3 -, N (CN) 2 -, BF 4 -, ClO 4 -, PF 6 -, (CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3) 3 PF 3 -, (CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF -, (CF 3) 6 P -, CF 3 SO 3 -, CF 3 CF 2 SO 3 -, (CF 3 SO 2) 2 N -, (FSO 2) 2 N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, (SF 5) 3 C -, (CF 3 SO 2 ) 3 C - , CF 3 (CF 2 ) 7 SO 3 - , CF 3 CO 2 - , SCN - or (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N - . These may be contained in the electrolyte either singly or in combination.

본 발명의 다른 일실시예에 따른 리튬이차전지의 외형은 특별히 한정하지는 않으나, 구체적인 예로는 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등을 들 수 있다.The outer shape of the lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention is not particularly limited, but specific examples thereof include a cylindrical shape, a square shape, a pouch shape, or a coin shape using a can.

본 발명의 다른 일실시예에 따른 리튬이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지모듈에 단위전지로 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 중대형 다비이스의 구체적인 예로는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력 저장용 시스템 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention can be used not only in a battery cell used as a power source for a small device but also as a unit cell in a middle or large battery module including a plurality of battery cells. Specific examples of the medium and large-sized devices include, but are not limited to, electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, or electric power storage systems.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 상기 실시예는 본 기재를 예시하는 것일 뿐 본 기재의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것은 당연한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the appended claims. Such variations and modifications are intended to be within the scope of the appended claims.

실시예Example 1 및  1 and 실시예Example 2: 양극의 제조 2: Preparation of anode

하기 표 1에 기재된 선형 도전재로서 탄소나노튜브 및 N-메틸피롤리돈(NMP)을 혼합하고 비드밀(beads mill)을 이용하여 선형 도전재 분산액을 형성하였다. 하기 표 1에 기재된 면형 도전재로서 그래핀 및 N-메틸피롤리돈(NMP)을 혼합하고 비드밀(beads mill)을 이용하여 면형 도전재 분산액을 형성하였다. 상기 선형 도전재와 상기 면형 도전재가 표 1에 기재된 중량비로 혼합되도록 선형 도전재 분산액과 면형 도전재를 혼합한 후, 표 1에 기재된 양극 활물질로서 Li[Ni0.3Co0.4Al0.3]O2 및 바인더로서 PVdF를 첨가하였다. 이후 TK 믹서와 호모지나이저를 이용하여 1시간 동안 혼합하여 전극 형성용 슬러리를 완성하였다. 한편, 표 1에 기재된 양극활물질, 도전재 및 바인더의 합과 N-메틸피롤리돈(NMP)의 중량비는 표 2에 기재하였다. Carbon nanotubes and N-methyl pyrrolidone (NMP) were mixed as the linear conductive material described in Table 1 below and a linear conductive material dispersion was formed using beads mill. Grapine and N-methylpyrrolidone (NMP) were mixed as the planar conductive material described in Table 1 below, and a planar conductive material dispersion was formed by using a bead mill. The linear conductive material dispersion and the planar conductive material were mixed so that the linear conductive material and the planar conductive material were mixed at the weight ratios shown in Table 1, and then Li [Ni 0.3 Co 0.4 Al 0.3 ] O 2 and the binder 0.0 &gt; PVdF &lt; / RTI &gt; Then, the slurry for electrode formation was completed by mixing for 1 hour using a TK mixer and a homogenizer. On the other hand, the weight ratios of the sum of the positive electrode active material, the conductive material and the binder and the N-methyl pyrrolidone (NMP) shown in Table 1 are shown in Table 2.

이후, 20㎛ 두께의 양극 집전체인 알루미늄(Al) 박막 상에 전극 형성용 조성물을 스크린 프린팅법으로 형성한 후 순환되는 공기의 온도가 140℃인 상태에서 1차 건조하였다. 이때, 1차 건조된 양극의 두께는 64㎛이었다. 이어서, 압연(roll press)한 후, 100℃에서 24시간 동안 2차 건조한 후 두께가 44㎛인 양극을 제조하였다.Thereafter, a composition for forming an electrode was formed on an aluminum (Al) thin film having a thickness of 20 μm by a screen printing method, and then primary drying was performed at a temperature of the circulating air of 140 ° C. At this time, the thickness of the primary dried anode was 64 占 퐉. Then, after roll pressing, the cathode was dried at 100 ° C for 24 hours to prepare a positive electrode having a thickness of 44 μm.

한편, 하기 표 3에는 도전재로 이용된 탄소나노튜브와 그래핀의 특성을 기재하였고, 도 1에는 탄소나노튜브의 SEM 사진과, 도 2에는 그래핀의 SEM 사진을 도시하였다.Meanwhile, the properties of carbon nanotubes and graphenes used as a conductive material are shown in Table 3 below. FIG. 1 shows SEM pictures of carbon nanotubes and FIG. 2 shows SEM pictures of graphenes.

도 3 내지 도 6은 양극을 촬영한 SEM 사진이다. 도 3 내지 도 6을 참조하면, 선형 도전재인 탄소나노튜브는 양극활물질 상에 주로 분포하고, 면형 도전재인 그래핀은 양극활물질 사이에 분포하는 것을 알 수 있다.3 to 6 are SEM photographs of the anode. Referring to FIGS. 3 to 6, carbon nanotubes, which are linear conductive materials, are mainly distributed on the cathode active material, and graphene, which is a planar conductive material, is distributed among the cathode active materials.

구분division 양극활물질Cathode active material 도전재Conductive material 바인더bookbinder 성분
(중량비)
ingredient
(Weight ratio)
함량
(중량%)
content
(weight%)
성분
(중량비)
ingredient
(Weight ratio)
함량
(중량%)
content
(weight%)
성분ingredient 함량
(중량%)
content
(weight%)
실시예 1Example 1 Li[Ni0.3Co0.4Al0.3]O2 Li [Ni 0.3 Co 0.4 Al 0.3 ] O 2 97.497.4 탄소나노튜브:
그래핀=7:3
Carbon nanotubes:
Graffin = 7: 3
1.21.2 PVdFPVdF 1.41.4
실시예 2Example 2 탄소나노튜브:
그래핀=6:4
Carbon nanotubes:
Graffin = 6: 4

구분division 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 합Sum of cathode active material, conductive material and binder 용매menstruum 점도
(cps)
Viscosity
(cps)
중량비Weight ratio 실시예 1Example 1 5555 4545 7,5007,500 실시예 2Example 2 5656 4444 7,8007,800

크기size 2차 구조 형상Secondary structural feature 비표면적Specific surface area 탄소나노튜브Carbon nanotube 평균 직경: 10㎚
평균 길이: 1㎛
Average diameter: 10 nm
Average length: 1 탆
복수개의 탄소나노튜브가 특정 배향에 한정되지 않고 일정한 형상 없이 뒤엉켜져 있는 형태A plurality of carbon nanotubes are not limited to specific orientations but are entangled with each other without a certain shape 255㎡/g255㎡ / g
그래핀Grapina 평균 가로 길이: 5㎛
평균 세로 길이: 5㎛
평균 두께: 5㎚
Average width: 5㎛
Average length: 5㎛
Average thickness: 5 nm
10개 내지 20 개 이상의 그래핀이 적층된 형상10 to 20 or more graphene laminated shapes 55㎡/g55 m2 / g

비교예Comparative Example 1 및  1 and 비교예Comparative Example 2: 양극의 제조 2: Preparation of anode

도전재로서 탄소나노튜브 또는 그래핀과 N-메틸피롤리돈(NMP)을 혼합하고 비드밀(beads mill)을 이용하여 도전재 분산액을 형성하였다. 도전재 분산액을 형성하였다. 상기 도전재 분산액에 양극 활물질로서 Li[Ni0.3Co0.4Al0.3]O2 및 바인더로서 PVdF를 첨가한 후 TK 믹서와 호모지나이저를 이용하여 1시간 동안 혼합하여 전극 형성용 슬러리를 완성하였다. 한편, 표 4에 기재된 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 합과 N-메틸피롤리돈(NMP)의 중량비는 표 5에 기재하였다.Carbon nanotubes or graphene were mixed with N-methylpyrrolidone (NMP) as a conductive material and a conductive material dispersion was formed using a beads mill. Thereby forming a conductive material dispersion. Li [Ni 0.3 Co 0.4 Al 0.3 ] O 2 as a cathode active material and PVdF as a binder were added to the conductive material dispersion and mixed with a TK mixer and a homogenizer for 1 hour to complete a slurry for electrode formation. On the other hand, the weight ratios of the sum of the cathode active material, the conductive material and the binder and the N-methyl pyrrolidone (NMP) shown in Table 4 are shown in Table 5.

이후, 20㎛ 두께의 양극 집전체인 알루미늄(Al) 박막 상에 전극 형성용 조성물을 스크린 프린팅법으로 형성한 후 순환되는 공기의 온도는 140℃인 상태에서 1차 건조하였다. 이때, 1차 건조된 양극의 두께는 64㎛이었다. 이어서, 압연(roll press)한 후, 130℃에서 12시간 동안 건조한 후 두께가 44㎛인 양극을 제조하였다. Thereafter, a composition for forming an electrode was formed on an aluminum (Al) thin film having a thickness of 20 μm by a screen printing method, and then the temperature of circulated air was first dried at 140 ° C. At this time, the thickness of the primary dried anode was 64 占 퐉. Subsequently, after roll pressing, the anode was dried at 130 DEG C for 12 hours to prepare a cathode having a thickness of 44 mu m.

한편, 비교예 1 및 비교예 2의 양극 제조시 사용된 도전재로 이용된 탄소나노튜브와 그래핀의 특성은 상기 표 4에 기재된 바와 같다.On the other hand, the characteristics of the carbon nanotubes and graphenes used as the conductive material in the preparation of the positive electrode of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 are as shown in Table 4 above.

구분division 양극활물질Cathode active material 도전재Conductive material 바인더bookbinder 성분
(중량비)
ingredient
(Weight ratio)
함량
(중량%)
content
(weight%)
성분
(중량비)
ingredient
(Weight ratio)
함량
(중량%)
content
(weight%)
성분ingredient 함량
(중량%)
content
(weight%)
비교예 1Comparative Example 1 Li[Ni0.3Co0.4Al0.3]O2 Li [Ni 0.3 Co 0.4 Al 0.3 ] O 2 97.497.4 탄소나노튜브Carbon nanotube 1.21.2 PVdFPVdF 1.41.4 비교예 2Comparative Example 2 Li[Ni0.3Co0.4Al0.3]O2 Li [Ni 0.3 Co 0.4 Al 0.3 ] O 2 97.497.4 그래핀Grapina 1.21.2 PVdFPVdF 1.41.4

구분division 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 합Sum of cathode active material, conductive material and binder 용매menstruum 점도
(cps)
Viscosity
(cps)
중량비Weight ratio 비교예 1Comparative Example 1 4949 5151 7,5007,500 비교예 2Comparative Example 2 6565 3535 7,3007,300

실시예Example 3,  3, 실시예Example 4,  4, 비교예Comparative Example 3 및  3 and 비교예Comparative Example 4:  4: 리튬이차전지의The lithium secondary battery 제조 Produce

<음극의 제조>&Lt; Preparation of negative electrode &

음극 활물질로 탄소분말 96.3중량%, 도전재로 super-p 1.0중량%, 바인더로 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 1.5중량% 및 증점제로 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 1.2중량%를 포함하는 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합물 200g과 2차 증류수 220㎖을 혼합하여 음극 활물질 슬러리를 제조하였다. 제조된 상기 음극 활물질 슬러리를 10㎛ 두께의 음극 집전체인 구리 (Cu) 박막에 도포하고 건조한 후, 압연(roll press)하여 음극을 제조하였다.A mixture containing 96.3% by weight of carbon powder, 1.0% by weight of super-p as a conductive material, 1.5% by weight of styrene-butadiene rubber (SBR) as a binder and 1.2% by weight of carboxymethylcellulose (CMC) as a thickener was prepared as an anode active material. 200 g of the mixture and 220 ml of secondary distilled water were mixed to prepare a negative electrode active material slurry. The prepared negative electrode active material slurry was applied to a copper (Cu) thin film as an anode current collector having a thickness of 10 탆, dried, and rolled to prepare a negative electrode.

<전해질의 제조>&Lt; Preparation of electrolyte &

에틸렌카보네이트(EC) 및 디에틸카보네이트(DEC)를 3:7의 부피비로 혼합한 용매에 LiPF6를 첨가하여 1M의 LiPF6 전해질을 제조하였다.LiPF 6 was added to a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) in a volume ratio of 3: 7 to prepare a 1M LiPF 6 electrolyte.

<리튬이차전지의 제조>&Lt; Production of lithium secondary battery >

하기 표 6에 기재된 양극과 상기 음극 사이에 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 혼합 세퍼레이터를 개재시킨 후, 통상적인 방법으로 파우치형 폴리머 전지를 제조한 후, 상기 전해질을 주입하여 리튬이차전지를 완성하였다.After a mixed separator of polyethylene and polypropylene was interposed between the positive electrode and the negative electrode described in Table 6 below, a pouch type polymer battery was prepared by a conventional method, and the electrolyte was injected to complete a lithium secondary battery.

구분division 양극anode 실시예 3Example 3 실시예 1Example 1 실시예 4Example 4 실시예 2Example 2 비교예 3Comparative Example 3 비교예 1Comparative Example 1 비교예 4Comparative Example 4 비교예 2Comparative Example 2

시험예Test Example 1: 초기 출력 평가 1: Initial output evaluation

실시예 3, 실시예 4, 비교예 3 및 비교예 4의 리튬이차전지를 SOC50에서 초기 출력을 측정하였고, 이를 표 7에 나타내었다.The initial outputs of the lithium rechargeable batteries of Examples 3, 4, 3 and 4 were measured at SOC50, and the results are shown in Table 7.

구분division 초기 출력(DC-IR)(Ω)Initial Output (DC-IR) (Ω) 실시예 3Example 3 0.70.7 실시예 4Example 4 0.70.7 비교예 3Comparative Example 3 0.70.7 비교예 4Comparative Example 4 1.81.8

표 7을 참조하면, 실시예 3, 실시예 4 및 비교예 3의 리튬이차전지의 초기 출력은 0.7Ω이므로 전지로서의 기능을 수행할 수 있었다. 하지만, 비교예 4의 리튬이차전지의 경우, 전극 내 도전성이 원활히 부여되지 않아 초기 출력이 1.8Ω로 나타났다. 이에 따라 비교예 4의 리튬이차전지의 경우 높은 초기 출력으로 인해 전지로서 역할을 수행하기는 무리가 있는 것으로 나타났다. Referring to Table 7, the initial output of the lithium secondary batteries of Example 3, Example 4, and Comparative Example 3 was 0.7 OMEGA, so that it was able to function as a battery. However, in the case of the lithium secondary battery of Comparative Example 4, since the conductivity in the electrode was not smoothly provided, the initial output was 1.8 Ω. As a result, it was found that the lithium secondary battery of Comparative Example 4 was not able to function as a battery due to a high initial output.

시험예Test Example 2: 45℃에서2: at 45 [deg.] C 용량 및 저항 특성 평가 1 Evaluation of Capacitance and Resistance Characteristics 1

실시예 3의 리튬이차전지 및 비교예 3의 리튬이차전지를 45℃에서 4.2V까지 10C로 충전한 다음, 45℃에서 SOC100부터 SOC0까지 10C로 충·방전하여 이를 900사이클까지 반복 실시하였고, 300 사이클, 600 사이클 및 900 사이클에서 측정한 용량 유지율(%)과 저항 증가율(%)을 표 8 및 도 7에 나타내었다.The lithium secondary battery of Example 3 and the lithium secondary battery of Comparative Example 3 were charged at 10 ° C from 45 ° C to 4.2 V and then charged and discharged at 10 ° C from SOC 100 to SOC 0 at 45 ° C and repeatedly carried out up to 900 cycles. The capacity retention rate (%) and resistance increase rate (%) measured at cycle, 600 cycle and 900 cycle are shown in Table 8 and FIG.

용량 유지율(%)Capacity retention rate (%) 저항 증가율(%)Rate of resistance increase (%) 300 사이클300 cycles 600 사이클600 cycles 900 사이클900 cycles 300 사이클300 cycles 600 사이클600 cycles 900 사이클900 cycles 실시예 3Example 3 93.193.1 91.391.3 90.090.0 6.06.0 9.49.4 7.97.9 비교예 3Comparative Example 3 93.393.3 91.691.6 90.490.4 5.75.7 12.612.6 15.515.5

표 8 및 도 7을 참조하면, 실시예 4의 리튬이차전지 및 비교예 3의 리튬이차전지의 용량 유지율은 동등 수준이나, 저항 증가율은 본 발명의 일실시예에 따른 실시예 4의 리튬이차전지가 비교예 1의 리튬이차전지보다 낮은 것을 알 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이차전지는 선형 도전재와 면형 도전재를 7:3의 중량비로 포함하므로, 고온에서 양극 활물질이 수축 및 팽창을 반복하여도 전기적 단락현상은 억제되어 저항 증가율이 낮은 것을 알 수 있다.Referring to Table 8 and FIG. 7, the capacity retention ratios of the lithium secondary battery of Example 4 and the lithium secondary battery of Comparative Example 3 were the same, but the rate of resistance increase was similar to that of the lithium secondary battery of Example 4 according to one embodiment of the present invention. Is lower than that of the lithium secondary battery of Comparative Example 1. Since the lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention includes the linear conductive material and the planar conductive material in a weight ratio of 7: 3, even if the cathode active material repeatedly shrinks and expands at a high temperature, the electric short- Low.

시험예Test Example 3: 60℃에서3: at 60 캜 용량 및 저항 특성 평가 1 Evaluation of Capacitance and Resistance Characteristics 1

실시예 3의 리튬이차전지 및 비교예 3의 리튬이차전지를 60℃에서 SOC100인 4.2V로 충전하였다. 1주, 2주, 3주, 및 4주 후에 용량 유지율과 저항 유지율을 평가하였고, 이를 표 9 및 도 8에 나타내었다. The lithium secondary battery of Example 3 and the lithium secondary battery of Comparative Example 3 were charged at 4.2 V of SOC100 at 60 占 폚. Capacity retention and resistance retention were evaluated after 1 week, 2 weeks, 3 weeks, and 4 weeks, and these are shown in Table 9 and FIG.

용량 유지율(%)Capacity retention rate (%) 저항 증가율(%)Rate of resistance increase (%) 1주1 week 2주2 weeks 4주4 weeks 1주1 week 2주2 weeks 4주4 weeks 실시예 3Example 3 88.9%88.9% 87.2%87.2% 84.5%84.5% 20.4%20.4% 26.1%26.1% 37.5%37.5% 비교예 3Comparative Example 3 90.8%90.8% 86.3%86.3% 83.8%83.8% 20.6%20.6% 35.7%35.7% 46.3%46.3%

표 9 및 도 8을 참조하면, 시간이 경과하여도, 실시예 3의 리튬이차전지의 용량 유지율과 비교예 3의 리튬이차전지의 용량 유지율은 동등한 수준이었다. 하지만, 시간이 경과할 수록 실시예 3의 리튬이차전지의 저항 증가율이 비교예 3의 리튬이차전지의 저항 증가율보다 낮아졌다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이차전지는 선형 도전재와 면형 도전재를 7:3의 중량비로 포함하므로, 고온에서 양극 활물질이 수축 및 팽창을 반복하여도 전기적 단락현상은 억제되어 저항 증가율이 낮은 것을 알 수 있다.Referring to Table 9 and FIG. 8, the capacity retention ratio of the lithium secondary battery of Example 3 and the capacity retention ratio of the lithium secondary battery of Comparative Example 3 were equal to each other even after a lapse of time. However, the resistance increase rate of the lithium secondary battery of Example 3 was lower than that of the lithium secondary battery of Comparative Example 3 as time elapsed. That is, since the lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention includes the linear conductive material and the planar conductive material at a weight ratio of 7: 3, even if the cathode active material repeatedly shrinks and expands at a high temperature, the electric short- The growth rate is low.

시험예Test Example 4: 45℃에서4: at 45 ° C 용량 및 저항 특성 평가 2 Capacity and resistance characteristics evaluation 2

실시예 4의 리튬이차전지 및 비교예 3의 리튬이차전지를 45℃에서 SOC80부터 SOC20까지 10C로 충·방전하여 900사이클까지 반복 실시하였고, 300사이클, 600사이클 및 900사이클에서 측정한 용량 유지율(%)과 저항 증가율(%)을 표 10 및 도 9에 나타내었다.The lithium secondary battery of Example 4 and the lithium secondary battery of Comparative Example 3 were repeatedly charged up to 900 cycles at SOC 80 to SOC 20 at 45 ° C and discharged at a rate of 10 C, and the capacity retention ratios measured at 300 cycles, 600 cycles, and 900 cycles %) And resistance increase rate (%) are shown in Table 10 and FIG.

용량 유지율(%)Capacity retention rate (%) 300 사이클300 cycles 600 사이클600 cycles 900 사이클900 cycles 실시예 4Example 4 96.5%96.5% 95.1%95.1% 93.9%93.9% 비교예 3Comparative Example 3 96.7%96.7% 95.1%95.1% 93.5%93.5%

표 10 및 도 9를 참조하면, 실시예 4의 리튬이차전지 및 비교예 3의 리튬이차전지의 용량 유지율은 동등 수준이었다.Referring to Table 10 and FIG. 9, the capacity retention ratios of the lithium secondary battery of Example 4 and the lithium secondary battery of Comparative Example 3 were the same.

시험예Test Example 5: 60℃에서5: at 60 DEG C 용량 및 저항 특성 평가 2 Capacity and resistance characteristics evaluation 2

실시예 4의 리튬이차전지 및 비교예 3의 리튬이차전지를 상온에서 SOC100인 4.2V로 충전한 후, 60℃에서 시간에 따라 변화된 용량 유지율과 저항 유지율의 측정값을 나타내었고 이를 표 11 및 도 10에 나타내었다. The capacity retention ratios and resistance retention ratios of the lithium secondary batteries of Example 4 and Comparative Example 3 varied with time at 60 DEG C after charging the secondary battery at 4.2 V of SOC100 at room temperature, 10.

용량 유지율(%)Capacity retention rate (%) 저항 증가율(%)Rate of resistance increase (%) 3주3 weeks 5주5 weeks 3주3 weeks 4주4 weeks 실시예 4Example 4 79.5%79.5% 80.0%80.0% 33.3%33.3% 42.0%42.0% 비교예 3Comparative Example 3 70.5%70.5% 72.6%72.6% 50.4%50.4% 55.2%55.2%

표 11 및 도 10을 참조하면, 시간이 경과할수록, 실시예 4의 리튬이차전지의 용량 유지율이 비교예 3의 리튬이차전지의 용량 유지율 보다 우수하였다. 그리고, 실시예 4의 리튬이차전지의 저항 증가율이 비교예 3의 리튬이차전지의 저항 증가율보다 낮았다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이차전지는 선형 도전재와 면형 도전재를 6:4의 중량비로 포함하므로, 고온에서 양극 활물질이 수축 및 팽창을 반복하여도 전기적 네트워크가 안정적으로 작동하므로 용량 유지율은 비교적 완만하게 저하되고, 전기적 단락현상은 억제되어 저항 증가율이 낮은 것을 알 수 있다.Referring to Table 11 and FIG. 10, as the time passed, the capacity retention rate of the lithium secondary battery of Example 4 was superior to that of the lithium secondary battery of Comparative Example 3. The resistance increase rate of the lithium secondary battery of Example 4 was lower than that of the lithium secondary battery of Comparative Example 3. That is, since the lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention includes the linear conductive material and the planar conductive material in a weight ratio of 6: 4, even if the cathode active material repeatedly shrinks and expands at a high temperature, The capacity retention rate is relatively slowly lowered, and the electrical short circuit phenomenon is suppressed and the resistance increase rate is low.

Claims (19)

활물질;
선형 도전재와 면형 도전재를 3:7 내지 7:3의 중량비로 포함하는 도전재; 및
바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극.
Active material;
A conductive material comprising a linear conductive material and a planar conductive material in a weight ratio of 3: 7 to 7: 3; And
And a binder.
청구항 1에 있어서,
상기 선형 도전재의 평균 직경과 길이의 비는 1:100 내지 1:300인 것을 특징으로 하는 전극.
The method according to claim 1,
Wherein the ratio of the average diameter to the length of the linear conductive material is from 1: 100 to 1: 300.
청구항 2에 있어서,
상기 선형 도전재의 평균 직경은 8㎚ 내지 12㎚인 것을 특징으로 하는 전극.
The method of claim 2,
Wherein the linear conductive material has an average diameter of 8 nm to 12 nm.
청구항 2에 있어서,
상기 선형 도전재의 길이는 0.8㎛ 내지 3.6㎛인 것을 특징으로 하는 전극.
The method of claim 2,
Wherein the linear conductive material has a length of 0.8 mu m to 3.6 mu m.
청구항 2에 있어서,
상기 선형 도전재의 비표면적은 200㎡/g 내지 330㎡/g인 것을 특징으로 하는 전극.
The method of claim 2,
Wherein the linear conductive material has a specific surface area of 200 m &lt; 2 &gt; / g to 330 m &lt; 2 &gt; / g.
청구항 1에 있어서,
상기 선형 도전재는 탄소나노튜브, 탄소나노로드 및 탄소나노섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 전극.
The method according to claim 1,
Wherein the linear conductive material is at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanorods, and carbon nanofibers.
청구항 1에 있어서,
상기 면형 도전재는 종횡비가 1:1 내지 1:10인 것을 특징으로 하는 전극.
The method according to claim 1,
Wherein the planar conductive material has an aspect ratio of 1: 1 to 1:10.
청구항 7에 있어서,
상기 면형 도전재의 가로는 1㎛ 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 전극.
The method of claim 7,
And the width of the planar conductive material is 1 占 퐉 to 10 占 퐉.
청구항 7에 있어서,
상기 면형 도전재의 세로는 1㎛ 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 전극.
The method of claim 7,
And the length of the planar conductive material is 1 占 퐉 to 100 占 퐉.
청구항 7에 있어서,
상기 면형 도전재의 두께는 5 내지 30㎚인 것을 특징으로 하는 전극.
The method of claim 7,
Wherein the planar conductive material has a thickness of 5 to 30 nm.
청구항 7에 있어서,
상기 면형 도전재의 비표면적은 40㎡/g 내지 60㎡/g인 것을 특징으로 하는 전극.
The method of claim 7,
And the specific surface area of the planar conductive material is 40 m &lt; 2 &gt; / g to 60 m &lt; 2 &gt; / g.
청구항 1에 있어서,
상기 면형 도전재는 그래핀 또는 그래파이트인 것을 특징으로 하는 전극.
The method according to claim 1,
Wherein the planar conductive material is graphene or graphite.
청구항 1에 있어서,
상기 바인더는 중량평균분자량이 750,000g/㏖ 초과 900,000g/㏖ 이하인 것을 특징으로 하는 전극.
The method according to claim 1,
Wherein the binder has a weight average molecular weight of 750,000 g / mol to 900,000 g / mol or less.
청구항 13에 있어서,
상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리헥사플루오로프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리헥사플루오로프로필렌-폴리비닐리덴플루오라이드의 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 전극.
14. The method of claim 13,
The binder is characterized in that the binder is at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene and copolymers of polyhexafluoropropylene-polyvinylidene fluoride Electrode.
청구항 1에 있어서,
전극 총 중량에 대하여,
상기 활물질 95.0 중량% 내지 98.0 중량%;
상기 도전재 1.0 중량% 내지 2.5 중량%; 및
상기 바인더 1.0 중량% 내지 2.5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극.
The method according to claim 1,
With respect to the total weight of the electrode,
95.0 wt% to 98.0 wt% of the active material;
1.0 wt% to 2.5 wt% of the conductive material; And
And 1.0 wt% to 2.5 wt% of the binder.
청구항 1에 있어서,
상기 전극은 분산제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극.
The method according to claim 1,
Wherein the electrode further comprises a dispersing agent.
집전체 상에 활물질, 선형 도전재와 면형 도전재를 3:7 내지 7:3의 중량비로 포함하는 도전재, 바인더 및 용매를 포함하는 전극 형성용 조성물을 형성하는 제1 단계; 및
상기 전극 형성용 조성물을 압연하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극의 제조방법.
A first step of forming an electrode forming composition comprising a conductive material, a binder and a solvent, which comprises an active material, a linear conductive material and a planar conductive material in a weight ratio of 3: 7 to 7: 3 on a current collector; And
And a second step of rolling the composition for electrode formation.
청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항의 전극을 포함하는 리튬이차전지.
A lithium secondary battery comprising the electrode according to any one of claims 1 to 16.
청구항 18에 있어서,
상기 전극은 양극인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.
19. The method of claim 18,
And the electrode is a positive electrode.
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