KR20180023620A - 리튬 이차전지용 음극 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20180023620A
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김영재
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Abstract

본 발명은 고로딩 음극을 사용함에도, 저항의 상승없이, 음극의 유연성을 향상시켜, 음극의 표면의 크랙을 방지하기 위한 것으로, 음극 집전체; 음극 활물질, 수계 바인더, 증점제 및 도전재를 포함하며, 상기 음극 집전체의 적어도 일면에 형성되는 음극 합제층;을 포함하는 리튬 이차전지용 음극에 있어서, 상기 음극 합제층의 로딩량은 300 mg/25cm2 내지 700 mg/25cm2이고, 상기 증점제는 카복시메틸셀룰로오스이고, 상기 음극 합제층은 디이소시아네이트계 첨가제를 더 포함하는 리튬 이차전지용 음극이 제공된다.

Description

리튬 이차전지용 음극 및 이의 제조방법{Negative electrode for lithium secondary battery and Method for preparing the same}
본 발명은 리튬 이차전지용 음극 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고용량 특성을 갖는 리튬 이차전지용 음극 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 이차 전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 갖고 사이클 수명이 길며, 방전율이 낮은 리튬 이차 전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 양극 집전체의 적어도 일면에 양극 활물질을 포함하는 양극, 음극 집전체의 적어도 일면에 음극 활물질을 포함하는 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 구비하며, 활물질층에는 전지의 에너지 밀도를 향상시키기 위해 도전재가 첨가된다. 또한, 환경 문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기 오염의 주요 원인 중 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석 연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등 고용량 배터리 채용 장치 시장의 성장에 따른 고용량 배터리 수요기반이 확대되면서 이들 장치의 동력원으로 높은 에너지 밀도, 고출력 및 높은 방전 전압을 갖는 리튬 이차전지의 제조를 위한 전극의 고용량화 설계가 요구되고 있는 실정이다.
고로딩 전극의 설계를 위해 활물질의 양을 증가시켜, 전극의 두께가 두꺼운 고로딩 전극이 시도되고 있으며, 이러한 전극은 두께가 두꺼워짐에 따라, 바인더의 함량이 증가하여 저항이 상승하는 문제가 있었다. 또한, 전극의 제조시 슬러리를 높은 점도로 유지해야 함에 따라, 전극의 유연성이 부족하여 전극의 표면에 크랙이 발생하는 문제가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 고로딩 음극에 있어서, 저항의 상승을 방지하고, 음극의 유연성을 향상시킬 수 있는 리튬 이차전지용 음극 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따라, 음극 집전체; 음극 활물질, 수계 바인더, 증점제 및 도전재를 포함하며, 상기 음극 집전체의 적어도 일면에 형성되는 음극 합제층;을 포함하는 리튬 이차전지용 음극에 있어서, 상기 음극 합제층의 로딩량은 300 mg/25cm2 내지 700 mg/25cm2이고, 상기 증점제는 카복시메틸셀룰로오스이고, 상기 음극 합제층은 디이소시아네이트계 첨가제를 더 포함하는 리튬 이차전지용 음극이 제공된다.
바람직하게는, 상기 디이소시아네이트계 첨가제는 상기 증점제 100 중량부를 기준으로 1 내지 20 중량%로 포함될 수 있다.
바람직하게는, 상기 디이소시아네이트계 첨가제는 아이소포오렌 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (Hexamethylene diisocyanate), 1,4-페닐렌 디이소시아네이트 (1,4-Phenylene diisocyanate), m-자일렌 디이소시아네이트 (m-Xylylene diisocyanate) 및 톨루엔-2,4-디이소시아네이트 (Tolylene-2,4-diisocyanate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
바람직하게는, 상기 디이소시아네이트계 첨가제는 100 내지 500 의 분자량을 갖는 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 수계 바인더는 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber; SBR)일 수 있다.
바람직하게는, 상기 음극 합제층은 120㎛ 내지 160㎛의 두께를 가질 수 있다.
바람직하게는, 상기 음극 활물질은 인조흑연 및 SiO을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따라, (S1) 음극 활물질, 수계 바인더, 도전재 및 디이소시아네이트계 첨가제를 수계 용매에 분산시켜 음극 슬러리를 제조하는 단계; (S2) 상기 음극 슬러리에 음극 집전체의 일면에 300 내지 700mg/25cm2의 로딩량으로 도포하는 단계; 및 (S3) 상기 음극 슬러리가 도포된 음극 집전체를 건조 및 압연하여 음극을 제조하는 단계;를 포함하는 리튬 이차전지용 음극의 제조방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 수계 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 및 글리세롤로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 음극은, 고로딩 음극을 사용함에도, 저항의 상승없이, 음극의 유연성을 향상시켜, 음극의 표면의 크랙을 방지할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 음극의 접착력을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2a 내지 3b는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 음극의 유연성 테스트 결과를 나타낸 도면이다.
도 4a 및 4b는 비교예에 따라 제조된 음극의 유연성 테스트 결과를 나타낸 도면이다.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시양태에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물 및 변형예가 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
종래의 고로딩 음극의, 음극의 두께가 두꺼워짐에 따라, 바인더의 함량이 증가하여 저항이 상승하고, 음극 제조시 슬러리를 높은 점도로 유지해야 함에 따라, 전극의 유연성이 부족하여 전극의 표면에 크랙이 발생하는 문제가 있었다.
본 발명은 수계 바인더를 이용하는 고로딩 음극에 있어서, 증점제와 반응할 수 있는 디이소시아네이트계 첨가제를 더 포함함으로써, 바인더의 함량을 증가시키지 않고, 유연성이 향상된 고로딩 음극을 얻을 수 있다.
본 발명의 음극은 통상의 리튬 이차전지에 사용되는 음극과 마찬가지로, 음극 집전체; 음극 활물질, 수계 바인더, 증점제 및 도전재를 포함하며, 상기 음극 집전체의 적어도 일면에 형성되는 음극 합제층;을 포함한다.
본 발명의 음극은 음극 합제층이 300 mg/25cm2 내지 700 mg/25cm2 의 로딩량을 갖는 고로딩 전극이다. 바람직하게는, 상기 음극 합제층은 450 mg/25cm2 내지 550 mg/25cm2의 로딩량을 가질 수 있다. 고로딩 전극의 설계를 위해 상기 음극 합제층은 120 ㎛ 내지 160 ㎛의 두께를 가질 수 있으며, 바람직하게는, 상기 음극 합제층은 135 ㎛ 내지 145 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 음극은 음극 활물질 및 도전재가 균일하게 분산되도록 수계 바인더를 사용할 수 있으며, 점도 조절을 위해 증점제를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 음극에 있어서, 상기 증점제는 카복시메틸셀룰로오스를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 음극은 증점제인 카복시메틸셀룰로오스와 반응하여 우레탄 결합을 만들 수 있는 디이소시아네이트(diisocyanate)계 첨가제를 포함함으로써, 고로딩 음극의 유연성을 향상시킬 수 있다. 상기 디이소시아네이트계 첨가제는 상기 증점제 100 중량부를 기준으로 1 내지 20 중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는, 5 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 상기 디이소시아네이트계 첨가제는 상기 범위로 포함됨으로써, 적정 점도를 가짐과 동시에 음극의 유연성을 향상시킬 수 있다.
상기 디이소시아네이트계 첨가제는 아이소포오렌 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (Hexamethylene diisocyanate), 1,4-페닐렌 디이소시아네이트 (1,4-Phenylene diisocyanate),m-자일렌 디이소시아네이트 (m-Xylylene diisocyanate) 및 톨루엔-2,4-디이소시아네이트 (Tolylene-2,4-diisocyanate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 100 내지 500의 분자량을 갖는 것을 사용할 수 있다.
상기 음극 활물질은 음극 활물질은 통상적으로 리튬 이온이 흡장 및 방출될 수 있는 리튬 금속, 탄소재, 금속 화합물 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 음극 활물질은 인조흑연 및 SiO를 사용할 수 있다.
구체적으로는 상기 탄소재로는 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소(soft carbon) 및 경화탄소(hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 천연 흑연, 키시흑연(Kishgraphite), 열분해 탄소(pyrolytic carbon), 액정 피치계 탄소섬유(mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체(meso-carbon microbeads), 액정피치(Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스(petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소가 대표적이다.
상기 금속 화합물로는 Si, Ge, Sn, Pb, P, Sb, Bi, Al, Ga, In, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Mg, Sr, Ba 등의 금속 원소를 1종 이상 함유하는 화합물을 들 수 있다. 이들 금속 화합물은 단체, 합금, 산화물(TiO2, SnO2등), 질화물, 황화물, 붕화물, 리튬과의 합금 등, 어떤 형태로도 사용할 수 있지만, 단체, 합금, 산화물, 리튬과의 합금은 고용량화될 수 있다. 그 중에서도, Si, Ge 및 Sn으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유할 수 있고, Si 및 Sn으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 것이 전지를 더 고용량화할 수 있다.
상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 각각 독립적으로 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 수계 바인더는 음극 활물질 입자들 간의 결착 및 음극활물질과 집전체와의 접착력을 향상시키는 역할을 하는 것으로, 아크릴레이트-스티렌부타디엔 공중합체 러버(acrylate-co-SBR), 아크릴로 나이트릴-스티렌 부타티엔 공중합체 러버(acrylonitrileco-SBR) 등의 스티렌계 고무; 또는 메틸메타크릴레이트-리튬메타크릴산의 공중합체(PMMA-co-LiMA)) 또는 알킬아크릴레이트-아크릴로나이트릴-아크릴산 공중합체(P(alkyl acrylate-co-acrylonitrile-acrylic acid)) 등의 아크릴레이트계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 증점제는 음극 구성성분들의 분산성 향상 및 조성물의 점도를 제어하기 위한 것으로, OH기를 갖는 셀룰로오스계 증점제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 카복시메틸셀룰로오스를 사용할 수 있다.
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 표면 처리한 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.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따른, 리튬 이차전지용 음극의 제조방법은 (S1) 음극 활물질, 수계 바인더, 도전재 및 디이소시아네이트계 첨가제를 수계 용매에 분산시켜 음극 슬러리를 제조하는 단계; (S2) 상기 음극 슬러리에 음극 집전체의 일면에 300 내지 700mg/25cm2의 로딩량으로 도포하는 단계; 및 (S3) 상기 음극 슬러리가 도포된 음극 집전체를 건조 및 압연하여 음극을 제조하는 단계;를 포함한다.
상기 (S1) 단계에서, 음극 슬러리의 제조시 음극 활물질과 도전재를 먼저 수계 용매에 분산시키며, 이후 수계 바인더와 디이소시아네이트계 첨가제를 투입하여 음극 슬러리를 제조한다. 디이소시아네이트계 첨가제를 먼저 투입하는 경우, 슬러리가 응집되는 문제가 발생할 수 있어, 마지막에 투입하는 것이 바람직하다.
상기 수계 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 및 글리세롤로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따른 리튬 이차전지는 통상의 리튬 이차전지와 마찬가지로 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함한다. 상기 양극은 양극 집전체 및 상기 양극 집전체의 적어도 일면에 형성되는 양극 합제층을 포함하며, 상기 양극 합제층은 양극 활물질, 수계 바인더, 증점제 및 도전재를 포함할 수 있다.
상기 양극 활물질은 리튬 함유 산화물일 수 있으며, 리튬 함유 전이금속 산화물이 바람직하게 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물은, LixCoO2(0.5<x<1.3), LixNiO2(0.5<x<1.3), LixMnO2(0.5<x<1.3), LixMn2O4(0.5<x<1.3), Lix(NiaCobMnc)O2(0.5<x<1.3, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LixNi1-yCoyO2(0.5<x<1.3, 0<y<1), LixCo1 - yMnyO2(0.5<x<1.3, 0≤y<1), LixNi1 -yMnyO2(0.5<x<1.3, O≤y<1), Lix(NiaCobMnc)O4(0.5<x<1.3, 0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LixMn2 - zNizO4(0.5<x<1.3, 0<z<2), LixMn2 - zCozO4(0.5<x<1.3, 0<z<2), LixCoPO4(0.5<x<1.3) 및 LixFePO4(0.5<x<1.3)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으며, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물은 알루미늄(Al) 등의 금속이나 금속산화물로 코팅될수 도 있다. 또한, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물 외에 황화물(sulfide), 셀렌화물(selenide) 및 할로겐화물(halide) 등도 사용될 수 있다.
상기 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
상기 분리막은 다공성 고분자 기재일 수 있으며, 상기 다공성 고분자 기재에 존재하는 기공 크기 및 기공도 역시 특별히 제한되지 않으나 각각 약 0.01 내지 약 50㎛, 및 약 10 내지 약 95%일 수 있다.
또한, 상기 다공성 고분자 기재는 기계적 강도 향상 및 양극과 음극 사이의 단락 억제를 위해, 다공성 고분자 기재의 적어도 일면에 무기물 입자와 고분자 바인더를 포함하는 다공성 코팅층을 포함할 수 있다.
상기 다공성 고분자 기재로는 비제한적으로 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리아릴에테르케톤(polyaryletherketone), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리아미드이미드(polyamideimide), 폴리벤지미다졸(polybenzimidazole), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 사이클릭 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide) 및 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 고분자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성될 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 명확하고 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예 1
음극 활물질로서 천연 흑연 95.7 중량%, 도전재로서 카본블랙 1 중량%, 수계 바인더로 SBR 2.2 중량%, 증점제로 CMC 1 중량% 및 디이소시아네이트계 첨가제로서 헥사메틸렌 디이소시아네이트 0.1중량%를 물에 분산시켜 음극 슬러리를 제조한 후,
이러한 음극 슬러리를 460 mg/25cm2의 로딩량으로 구리 호일에 도포한 후, 100℃의 진공오븐에서 10 시간 이상 건조하였고, 롤 형태의 프레스를 이용하여 149.2 ㎛ 두께의 음극을 제조하였다.
상기에서 제조된 음극과 리튬메탈을 사용하고 상기 음극과 리튬메탈 사이에 폴리올레핀 분리막을 개재시킨 후 1M의 LiPF6이 용해된 부피비 7:3의 에틸렌카보네이트(EC), 에틸메틸카보네이트(EMC)와 LiPF6가 1mol 분산된 전해액을 주입하여 음극 기준 1.4875 cm2 크기의 코인 하프셀을 제조하였다.
실시예 2
음극 활물질로서 천연 흑연 95.7 중량%, 도전재로서 카본블랙 1 중량%, 수계 바인더로 SBR 2.2 중량%, 증점제로 CMC 0.92 중량% 및 디이소시아네이트계 첨가제로서 헥사메틸렌 디이소시아네이트 0.18중량%를 물에 분산시켜 음극 슬러리를 제조한 후,
이러한 음극 슬러리를 453 mg/25cm2의 로딩량으로 구리 호일에 도포한 후, 100℃의 진공오븐에서 10 시간 이상 건조하였고, 롤 형태의 프레스를 이용하여 147.0 ㎛ 두께의 음극을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 코인 하프셀을 제조하였다.
비교예
디이소시아네이트계 첨가제를 포함하지 않고, 증점제로 CMC 1.1 중량%를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 코인 하프셀을 제조하였다.
전극 접착력 테스트
상기 실시예 1, 2 및 비교예에 따라 제조된 음극을 이용하여, 접착력을 측정하였으며, 측정된 결과를 도 1에 나타내었다. 도 1을 참조하면, 실시예 1의 음극의 경우, 비교예의 음극보다 접착력이 개선된 것을 알 수 있다. 실시예 2의 경우, 상대적으로 낮은 접착력을 나타낸다. 디이소시아네이트계 첨가제의 비율이 증가하는 경우, 가교점이 많아지게 되며 이에 따라 슬리리 상에서 국부적인 응집 현상이 발생하게 된다. 따라서, 입도가 증가한 활물질 응집체의 경우 건조 시 빠르게 가라앉게 되면서 최종적으로 바인더 표면 상승 효과가 증가하게 되고 이는 전극 접착력을 감소시키는 효과를 발생시킨다. 실시예 1의 음극의 경우, 적절한 가교로 인해, 활물질과 활물질 간의 접착력을 증가 시키는 역할이 접착력을 증가시켰다.
전극 유연성 테스트
상기 실시예 1, 2 및 비교예에 따라 제조된 음극을 이용하여, 하기의 측정방법에 따라 0.8mm의 크기를 갖는 플레이트와 0.4mm의 크기를 갖는 플레이트를 이용하여 유연성을 측정하였다.
1. 구체적으로, 일정한 두께와 직각 면을 가진 플레이트를 음극의 뒷면에 놓고 음극이 플레이트를 감싸듯이 접는다.
2. 접고 나서 다시 편 상태에서 접힌 부분의 크랙을 현미경으로 관찰하여 정성적으로 유연성을 판단하였다.
측정된 결과를 도 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 및 4b에 나타내었다. 측정된 결과 중 a는 바깥쪽 면을 측정한 결과이고 b는 안쪽 면을 측정한 결과이다. 도 2a 및 2b는 실시예 1의 음극의 유연성 테스트 결과를 나타낸 도면이고, 도 3a 및 3b는 실시예 2의 음극의 유연성 테스트 결과를 나타낸 도면이며, 도 4a 및 4b는 비교예의 음극의 유연성 테스트 결과를 나타낸 도면이다. 도 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 및 4b를 참조하면, 비교예의 경우 크랙이 뚜렷하게 발생한 것을 알 수 있으며, 실시예 1의 경우 다소 완화된 크랙의 발생한 것을 알 수 있으며, 실시예 2의 경우 크랙이 거의 발생하지 않은 것을 알 수 있다. 실시예 2의 경우, 디이소시아네이트계 첨가제의 함량이 증가되면서, 가교된 CMC/SBR 컴퍼지트가 증가하였고 이는 실시예 2의 음극의 유연성을 향상시켰다.

Claims (9)

  1. 음극 집전체; 음극 활물질, 수계 바인더, 증점제 및 도전재를 포함하며, 상기 음극 집전체의 적어도 일면에 형성되는 음극 합제층;을 포함하는 리튬 이차전지용 음극에 있어서,
    상기 음극 합제층의 로딩량은 300 mg/25cm2 내지 700 mg/25cm2이고,
    상기 증점제는 카복시메틸셀룰로오스이고, 상기 음극 합제층은 디이소시아네이트계 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 음극.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디이소시아네이트계 첨가제는 상기 증점제 100 중량부를 기준으로 1 내지 20 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 음극.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 디이소시아네이트계 첨가제는 아이소포오렌 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (Hexamethylene diisocyanate), 1,4-페닐렌 디이소시아네이트 (1,4-Phenylene diisocyanate), m-자일렌 디이소시아네이트 (m-Xylylene diisocyanate) 및 톨루엔-2,4-디이소시아네이트 (Tolylene-2,4-diisocyanate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 음극.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디이소시아네이트계 첨가제는 100 내지 500 의 분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 음극.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수계 바인더는 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber; SBR)인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 음극.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 음극 합제층은 120㎛ 내지 160㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 음극.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 음극 활물질은 인조흑연 및 SiO을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 음극.
  8. (S1) 음극 활물질, 수계 바인더, 도전재 및 디이소시아네이트계 첨가제를 수계 용매에 분산시켜 음극 슬러리를 제조하는 단계;
    (S2) 상기 음극 슬러리에 음극 집전체의 일면에 300 내지 700mg/25cm2의 로딩량으로 도포하는 단계; 및
    (S3) 상기 음극 슬러리가 도포된 음극 집전체를 건조 및 압연하여 음극을 제조하는 단계;를 포함하는 리튬 이차전지용 음극의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수계 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 및 글리세롤로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용한 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 음극의 제조방법.
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