KR20180092520A - Negative electrode slurry and negative electrode using the slurry - Google Patents

Negative electrode slurry and negative electrode using the slurry Download PDF

Info

Publication number
KR20180092520A
KR20180092520A KR1020170018299A KR20170018299A KR20180092520A KR 20180092520 A KR20180092520 A KR 20180092520A KR 1020170018299 A KR1020170018299 A KR 1020170018299A KR 20170018299 A KR20170018299 A KR 20170018299A KR 20180092520 A KR20180092520 A KR 20180092520A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
negative electrode
weight
slurry
sodium
cmcna
Prior art date
Application number
KR1020170018299A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102258831B1 (en
Inventor
노예철
정광호
김제영
유정우
윤지희
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
Priority to KR1020170018299A priority Critical patent/KR102258831B1/en
Publication of KR20180092520A publication Critical patent/KR20180092520A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102258831B1 publication Critical patent/KR102258831B1/en

Links

Images

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
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, 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
    • H01M4/13Electrodes 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
    • H01M4/36Selection 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
    • H01M4/622Binders being polymers
    • 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)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

The present invention relates to negative electrode slurry in which a mixture, composed of a negative electrode active material, a water-based binder, and a viscosity agent, is dispersed in a water-based solvent, in an attempt to improve adhesiveness in a negative electrode while increasing dispersibility of the negative electrode slurry. The negative electrode slurry contains sodium ions in a predetermined range of concentration, and the negative electrode produced therefrom has excellent electrode adhesiveness and resistance.

Description

음극 슬러리 및 그 슬러리를 이용한 음극{Negative electrode slurry and negative electrode using the slurry}[0001] The present invention relates to a negative electrode slurry and a negative electrode using the slurry,

본 발명은 음극 슬러리 및 그 슬러리를 이용한 음극에 관한 것이다.The present invention relates to a negative electrode slurry and a negative electrode using the slurry.

리튬 이차전지는 통상적으로 양극 집전체의 적어도 일면에 양극 활물질층을 형성시킨 양극, 음극 집전체의 적어도 일면에 음극 활물질층을 형성시킨 음극 및 상기 양극과 음극의 사이에 개재되어 이들을 전기적으로 절연시키는 세퍼레이터를 구비한다. 음극 활물질층을 집전체에 형성하는 방법으로는 음극 활물질 입자와 바인더를 용매에 분산시킨 음극 활물질 슬러리를 집전체에 직접 도포 및 건조시켜 형성하거나, 또는 음극 활물질 슬러리를 별도의 지지체 상부에 도포 및 건조시킨 다음, 이 지지체로부터 박리한 필름을 집전체 상에 라미네이션하는 방법으로 형성한다. 바인더는 음극 활물질 입자들끼리의 결착은 물론, 음극 활물질 입자와 집전체 사이의 결착을 유지시키는 기능을 수행하므로 전극의 성능에 큰 영향을 준다.The lithium secondary battery generally includes a cathode having a cathode active material layer formed on at least one surface of a cathode current collector, a cathode having a cathode active material layer formed on at least one surface of the anode current collector, and a cathode interposed between the anode and the cathode, And a separator. The negative electrode active material layer may be formed on the current collector by coating the negative electrode active material slurry in which the negative electrode active material particles and the binder are dispersed in a solvent directly on the current collector and drying or by applying the negative electrode active material slurry on a separate support , And then the film peeled off from the support is laminated on the current collector. The binder plays a role of binding the negative electrode active material particles and maintaining the binding between the negative electrode active material particles and the current collector, thereby greatly affecting the performance of the electrode.

리튬 이차전지의 바인더로 사용되는 폴리비닐리덴 플루오라이드 고분자는 전기화학적으로 안정하다는 장점을 갖는다. 다만, NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)와 같은 유기용매에 용해시켜 음극 활물질 슬러리로 제조해야 하는 환경적인 문제점이 있다. 이에 따라 최근에는 물과 같은 수계 용매를 분산매로 사용하고 수계 바인더로서 스티렌-부타디엔 고무(SBR)와 같은 합성고무를 이용하여 음극 활물질층을 형성하는 방법이 이용되고 있다. SBR계 바인더는 PVdF에 비해 소량을 사용하여도 같은 효과를 나타내며, SBR계는 전기 화학적으로 안정하다. 바인더로 SBR계를 사용하는 경우 SBR이 물에 분산될 수 있고, 이로 인해 전극 활물질 슬러리 용매로 물을 사용할 수 있으므로, 환경친화적이다.The polyvinylidene fluoride polymer used as the binder of the lithium secondary battery has an advantage of being electrochemically stable. However, there is an environmental problem in that it must be dissolved in an organic solvent such as NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) to prepare an anode active material slurry. Recently, a method of forming an anode active material layer by using an aqueous solvent such as water as a dispersion medium and a synthetic rubber such as styrene-butadiene rubber (SBR) as an aqueous binder has been used. SBR-based binders exhibit the same effect when used in a small amount compared with PVdF, and SBR-based binders are electrochemically stable. When an SBR system is used as a binder, the SBR can be dispersed in water, which makes it possible to use water as an electrode active material slurry solvent, which is environmentally friendly.

한편, 코팅 공정상 점도 조절은 필수적이며, 점도, 고형분 농도, 코팅층 두께, 코팅 속도, 용매 증발 속도 및 용매 증발량은 모두 유기적으로 서로 영향을 준다. 따라서, SBR계 바인더를 사용할 경우 전극 슬러리의 점도 조절을 위해 증점제가 사용되고, 특히 카복시메틸셀룰로오스(CMC)나 카복시메틸셀룰로오스 나트륨염(CMCNa)과 같은 셀룰로오스계 증점제가 검토되고 있다. 이와 같이, 바인더로 스티렌-부타디엔 고무(SBR)를 사용하고 증점제로 셀룰로오스계 고분자를 사용하면, 바인더와 증점제에 포함된 적정량의 나트륨 이온과 그 짝이온이 입자 표면에 쿨롱힘(COULOMB FORCE)을 발생시켜 슬러리의 분산성을 향상시킬 수 있다. On the other hand, it is essential to control the viscosity in the coating process, and viscosity, solid concentration, coating layer thickness, coating rate, solvent evaporation rate and solvent evaporation amount all organically influence each other. Therefore, when an SBR binder is used, a thickener is used to adjust the viscosity of the electrode slurry. In particular, a cellulose-based thickener such as carboxymethylcellulose (CMC) or carboxymethylcellulose sodium salt (CMCNa) has been studied. As described above, when a styrene-butadiene rubber (SBR) is used as a binder and a cellulose-based polymer is used as a thickening agent, an appropriate amount of sodium ions contained in the binder and the thickener and a counter ion thereof generate COULOMB FORCE So that the dispersibility of the slurry can be improved.

그러나, 본 발명자들은 활물질 슬러리에 포함되어 있는 나트륨염의 총 함량이 증가할수록 전극 접착력, 즉, 활물질간 접착력, 활물질과 전극 집전체간의 접착력이 감소됨을 발견하였다. However, the present inventors have found that as the total content of the sodium salt contained in the active material slurry increases, the electrode adhesion, that is, the adhesion between the active material and the adhesion between the active material and the electrode collector is reduced.

이와 관련하여, 본 발명자들은 음극 슬러리에 포함되는 나트륨염의 함량은 바인더 및 증점제로부터 대부분 유래하고, 도전재나 활물질로부터 유래될 수 있는 나트륨염 함량은 미미하거나 거의 없음을 발견하였다.In this connection, the present inventors have found that the sodium salt content contained in the negative electrode slurry is mostly derived from a binder and a thickener, and that the sodium salt content that can be derived from the conductive material or the active material is insignificant or small.

또한, 본 발명자들은 나트륨 이온이 증점제의 용해도와 바인더의 상 안정성을 향상시키는 순기능을 갖는 반면, 증점제에 포함된 나트륨염이 활물질 슬러리의 점도를 낮추며, 인조흑연 슬러리의 상 안정성을 저해하는 경향이 있고, 또한, 바인더에 포함된 나트륨염이 이온 강도(ionic strength)를 증가시켜 슬러리 뭉침을 야기시킴을 발견하였다.Further, the present inventors have found that the sodium salt contained in the thickener lowers the viscosity of the active material slurry and tends to impair the phase stability of the artificial graphite slurry, while sodium ions have a net effect of improving the solubility of the thickener and the phase stability of the binder , And also found that the sodium salt contained in the binder increases the ionic strength and causes slurry aggregation.

이에, 본 발명자들은 음극 슬러리에 포함되는 나트륨염의 전체 함량을 적절하게 제어할 필요가 있고, 이와 동시에 바인더에서 유래하는 나트륨염 및 증점제에서 유래하는 나트륨염 각각의 함량 또한 제어하는 것이 바람직함을 발견하였다.Therefore, the present inventors have found that it is necessary to appropriately control the total content of the sodium salt contained in the negative electrode slurry, and at the same time, to control the content of each of the sodium salt derived from the binder and the sodium salt derived from the thickener .

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 음극 슬러리의 상안정성을 확보함과 동시에, 음극의 접착력을 향상시키면서 적절한 범위의 저항을 갖도록 하는 음극 슬러리 및 이를 포함하는 음극을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a negative electrode slurry which secures the phase stability of the negative electrode slurry and has an appropriate range of resistance while improving the adhesion of the negative electrode, and a negative electrode including the negative electrode slurry.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 음극 활물질, 수계 바인더 및 증점제의 혼합물이 수계 용매에 분산된 음극 슬러리에 있어서, 상기 음극 슬러리 중 나트륨 이온(Na+) 농도가 하기 수학식 1을 만족하는 음극 슬러리가 제공된다:According to an aspect of the present invention, there is provided an anode slurry in which a mixture of an anode active material, an aqueous binder, and a thickener is dispersed in an aqueous solvent, wherein a sodium ion (Na + Lt; RTI ID = 0.0 > 1: < / RTI &

[수학식 1][Equation 1]

40 ppmS < Na+ 이온 < 3000 ppmS40 ppmS < Na + ion < 3000 ppmS

S는 전체 음극 슬러리 중 고형분(solid content)이 차지하는 비(%)를 중량 기준으로 나타낸 것이다.S is the weight percentage of the solid content in the entire negative electrode slurry.

상기 나트륨 이온 농도는 수계 바인더와 증점제에서 유래된 나트륨 이온 함량의 합량에 의한 것일 수 있다.The sodium ion concentration may be based on the sum of the sodium ion content derived from the aqueous binder and the thickener.

수계 바인더는 0.02 내지 8 중량%의 나트륨을 포함하는 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber; SBR)인 음극 슬러리가 제공된다.The aqueous binder is provided as a negative electrode slurry which is styrene-butadiene rubber (SBR) containing 0.02 to 8% by weight of sodium.

상기 증점제는 치환도가 0.6 내지 1.4인 나트륨을 포함하는 치환기를 가지는 셀룰로오스계 화합물일 수 있다.The thickener may be a cellulose compound having a substituent containing sodium having a degree of substitution of 0.6 to 1.4.

상기 셀룰로오스계 화합물은 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 벤질셀룰로오스, 트리틸셀룰로오스, 시아노에틸셀룰로오스, 카복시메틸셀룰로오스, 카복시에틸셀룰로오스, 아미노에틸셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 셀룰로오스에테르 및 카복시메틸셀룰로오스와 그 염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으며, 이들 화합물은 전술한 바와 같이 치환도 0.6 내지 1.4를 갖는다. The cellulose-based compound may be selected from the group consisting of methylcellulose, ethylcellulose, hydroxyethylcellulose, benzylcellulose, tritethylcellulose, cyanoethylcellulose, carboxymethylcellulose, carboxyethylcellulose, aminoethylcellulose, nitrocellulose, cellulose ether, carboxymethylcellulose A salt thereof, or a mixture of two or more thereof, and these compounds have a degree of substitution of 0.6 to 1.4 as described above.

상기 셀룰로오스계 화합물의 중량 평균 분자량은 20,000 내지 4,000,000 일 수 있다.The weight average molecular weight of the cellulosic compound may be 20,000 to 4,000,000.

상기 음극 슬러리는, 음극 슬러리를 구성하는 고형분 함량 기준으로 상기 음극 활물질 92 내지 99 중량%, 상기 수계 바인더 0.5 내지 4 중량%, 상기 증점제 0.5 내지 2 중량%를 포함하여 이루어진 것일 수 있다.The negative electrode slurry may include 92 to 99% by weight of the negative electrode active material, 0.5 to 4% by weight of the aqueous binder, and 0.5 to 2% by weight of the thickener based on the solid content constituting the negative electrode slurry.

상기 음극 활물질은 탄소계 물질일 수 있다.The negative electrode active material may be a carbon-based material.

상기 음극 슬러리는 도전재를 더 포함할 수 있다.The negative electrode slurry may further include a conductive material.

상기 도전재는 탄소나노튜브, 탄소나노와이어, 탄소나노섬유, 흑연, 활성탄 및 그래핀으로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상을 포함할 수 있다.The conductive material may include at least two selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanowires, carbon nanofibers, graphite, activated carbon, and graphene.

상기 수계 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 및 글리세롤로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The aqueous solvent may be at least one selected from the group consisting of water, methanol, ethanol, ethylene glycol, diethylene glycol and glycerol.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 음극 활물질, 수계 바인더 및 증점제의 혼합물이 수계 용매에 분산된 음극 슬러리에 있어서, 상기 수계 바인더는 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber; SBR)이고, 상기 증점제는 카복시메틸셀룰로오스 나트륨염(CMCNa)이며, 상기 음극 슬러리 내의 나트륨 이온 함량(FNa)은 하기 수학식 2를 만족하는 것을 특징으로 음극 슬러리가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an anode slurry in which a mixture of an anode active material, an aqueous binder and a thickener is dispersed in an aqueous solvent, wherein the aqueous binder is styrene-butadiene rubber (SBR) Methylcellulose sodium salt (CMCNa), and the sodium ion content (F Na ) in the negative electrode slurry satisfies the following formula (2).

[수학식 2]&Quot; (2) &quot;

(FCMCNa * A + FSBR * 0.02)S ≤ FNa ≤ (23 * FCMCNa + FSBR *0.5) S(F CMCNa * A + F SBR * 0.02) S? F Na ? (23 * F CMCNa + F SBR * 0.5) S

상기에서 S는 전체 음극 슬러리 중 고형분이 차지하는 비(%)를 중량 기준으로 나타낸 것이고, FSBR는 전극내 SBR 무게 함량비(%)를 나타내며, FCMCNa는 전극내 CMCNa 무게 함량비(%)이고, A는 CMCNa내에 포함된 Na+ 이온의 함량으로, A= 23 * Dsub / (80 * Dsub+162)이고, Dsub은 CMCNa의 치환도이다.S represents the ratio of the solid content in the whole negative electrode slurry on a weight basis, F SBR represents the SBR weight content ratio (%) in the electrode, FCMCNa represents the weight content ratio (%) of CMCNa in the electrode, A is the content of Na + ions contained in CMCNa, A = 23 * D sub / (80 * D sub +162), and D sub is the degree of substitution of CMCNa.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 음극 집전체; 및 상기 음극 집전체의 적어도 일면에 형성되는 음극 합제층을 구비하는 음극에 있어서, 상기 음극 합제층은 전술한 음극 슬러리로 제조된 것을 특징으로 하는 음극이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a negative electrode current collector comprising: a negative electrode collector; And a negative electrode mixture layer formed on at least one side of the negative electrode collector, wherein the negative electrode mixture layer is made of the negative electrode slurry described above.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 음극 슬러리에 포함되어 있는 나트륨염의 총 함량을 적절하게 제어함으로써 전극 저항을 낮추며, 전극 접착성을 향상시킬 수 있으며, 전극 압연시 발생하는 전극 압연롤 오염을 감소시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the total content of the sodium salt contained in the negative electrode slurry is appropriately controlled to lower the electrode resistance, improve the electrode adhesiveness, and reduce the electrode rolling roll contamination .

또한, 바인더 유래의 나트륨염을 소정 범위로 제어함으로써 바인더 뭉침 현상이 억제되어 향상된 슬러리 분산성을 가질 수 있고, 증점제 유래의 나트륨염을 소정 범위로 제어함으로써 슬러리 점도 감소를 억제할 수 있다.Further, by controlling the sodium salt derived from the binder to a predetermined range, the binder aggregation phenomenon can be suppressed and the slurry dispersibility can be improved, and the sodium salt derived from the thickener can be controlled to a predetermined range, whereby the slurry viscosity reduction can be suppressed.

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 실시예 3, 4 및 6~8, 비교예 1, 2에 따라 제조된 음극의 저항을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given above, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, It should not be construed as limited.
FIG. 1 is a graph showing the results of measuring the resistance of a negative electrode manufactured according to Examples 3, 4 and 6 to 8 and Comparative Examples 1 and 2. FIG.

이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 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.Hereinafter, the present invention will be described in detail. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른, 음극 슬러리는 음극 활물질, 수계 바인더 및 증점제의 혼합물을 포함하는 것으로, 상기 음극 슬러리중 나트륨 이온의 함량은 하기 수학식을 만족한다.According to an embodiment of the present invention, the negative electrode slurry includes a mixture of a negative electrode active material, an aqueous binder and a thickener, and the content of sodium ions in the negative electrode slurry satisfies the following equation.

[수학식 2]&Quot; (2) &quot;

(FCMCNa * A + FSBR * 0.02)S ≤ FNa ≤ (FCMCNa * A + FSBR *0.5) S(F CMCNa * A + F SBR * 0.02) S? F Na ? (F CMCNa * A + F SBR * 0.5) S

상기에서 S는 전체 음극 슬러리 중 고형분이 차지하는 비(%)를 중량 기준으로 나타낸 것이고, FSBR는 전극내 SBR 무게 함량비(%)를 나타내며, FCMCNa는 전극내 CMCNa 무게 함량비(%)이고, A는 CMCNa내에 포함된 Na+ 이온의 함량으로, A= 23 * Dsub / (80 * Dsub+162)이고, Dsub은 CMCNa의 치환도이다.S represents the ratio of the solid content in the whole negative electrode slurry on a weight basis, F SBR represents the SBR weight content ratio (%) in the electrode, FCMCNa represents the weight content ratio (%) of CMCNa in the electrode, A is the content of Na + ions contained in CMCNa, A = 23 * D sub / (80 * D sub +162), and D sub is the degree of substitution of CMCNa.

또한, 상기 수계 바인더와 증점제 각각은 나트륨염을 포함한다. 고형분 50%인 음극 슬러리 중 나트륨 이온의 농도가 상기 조건 미만이 되면 CMC 및 SBR의 분산성이 확보되지 않으며, 나트륨 이온의 농도가 상기 조건을 초과하면 접착력 저하가 발생하게 된다.In addition, each of the water-based binder and the thickener includes a sodium salt. When the concentration of sodium ions in the negative electrode slurry having a solid content of 50% is less than the above-mentioned condition, the dispersibility of CMC and SBR can not be ensured. If the concentration of sodium ion exceeds the above-mentioned condition,

상기 수계 바인더는 스티렌-부타디엔 고무(SBR)일 수 있으며, 상기 스티렌-부타디엔 고무는 중합을 위하여 나트륨 이온을 포함하는 surfactant를 사용하거나, 스티렌-부타디엔 고무 화합물을 구성하는 하나 이상의 수소가 나트륨 이온으로 치환될 수 있다. 이러한 스티렌-부타디엔 고무는 스티렌-부타디엔 고무 중량 기준으로 0.02 내지 8 중량%의 나트륨 이온을 포함할 수 있다. 상기 스티렌-부타디엔 고무의 나트륨 함량이 0.02 중량%보다 낮은 경우, 수계 바인더 입자의 표면의 쿨롱힘이 낮아져서 입자간 분산성이 떨어지게 되며, 수계 고무 입자간 응집은 슬러리 상안정성을 저해할뿐 아니라 바인더 불균일에 의한 전극 물성 저하의 원인이 된다. 상기 스티렌-부타디엔 고무의 나트륨 함량이 8 중량%보다 큰 경우 증점제의 분산성 저하 및 건조시 바인더가 증발하는 물과 함께 이동하는 바인더 마이그레이션 현상으로 인하여 전극의 접착력이 하락하는 문제가 있다. 바람직하게는, 상기 스티렌-부타디엔 고무의 나트륨 함량은 스티렌 부타디엔 고무의 중량 기준으로 0.05 내지 8 중량%일 수 있다.The aqueous binder may be a styrene-butadiene rubber (SBR), and the styrene-butadiene rubber may be prepared by using a surfactant containing sodium ions for polymerization or by substituting one or more hydrogen atoms constituting the styrene-butadiene rubber compound with sodium ions . Such a styrene-butadiene rubber may include 0.02 to 8% by weight sodium ion based on the weight of the styrene-butadiene rubber. When the sodium content of the styrene-butadiene rubber is lower than 0.02% by weight, the coulombic force of the surface of the aqueous binder particle is lowered and the dispersibility between the particles is lowered. Aggregation between the aqueous rubber particles inhibits the stability of the slurry phase, Which may cause deterioration of the physical properties of the electrode. When the sodium content of the styrene-butadiene rubber is more than 8% by weight, there is a problem that the adhesive strength of the electrode is lowered due to the lowering of the dispersibility of the thickener and the migration of the binder together with the water in which the binder evaporates during drying. Preferably, the sodium content of the styrene-butadiene rubber may be 0.05 to 8% by weight based on the weight of the styrene-butadiene rubber.

스티렌-부타디엔 고무 중 나트륨 함량을 전술한 범위로 조정하기 위해, 스티렌-부타디엔 고무를 구성하는 단량체 중, 아크릴산(Acrylic acid)의 염(salt)형태인 소듐 아크릴레이트(sodium acrylate)의 함량을 줄이거나, 메틸 아크릴레이트(methyl acrylate), 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate), 소듐 아크릴레이트를 메틸메타크릴레이트(MMA)와 같은 단량체로 대체하여 합성하는 방법을 사용하거나, 일부 스티렌-부타디엔 고무를 스티렌-부타디엔으로만 구성되도록 합성하는 방법으로 조절할 수 있다.In order to adjust the sodium content in the styrene-butadiene rubber to the above-mentioned range, it is necessary to reduce the content of sodium acrylate, which is a salt form of acrylic acid among the monomers constituting the styrene-butadiene rubber (Meth) acrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate and sodium acrylate with a monomer such as methyl methacrylate (MMA), or a method in which a part of the styrene-butadiene rubber is styrene-butadiene And the like.

또한, 스티렌-부타디엔 고무의 수계 중합을 위하여 계면활성제(Surfactant)가 사용될 수 있다. 예컨대, 음이온 계면활성제는 나트륨 및 하이드로 카본을 포함하는 카르복시산염, 아미노산염, 황산염, 설폰산염, 알파 설폰화지방산염, 인산에스테르 염 등이 있다. Surfactants may also be used for the aqueous polymerization of the styrene-butadiene rubber. For example, anionic surfactants include carboxylic acid salts, amino acid salts, sulfates, sulfonates, alpha sulfonated fatty acid salts, phosphoric ester salts and the like, including sodium and hydrocarbons.

본 발명의 일 실시예에 따라 사용되는 증점제는 나트륨에 의한 치환도가 0.6 내지 1.4인 셀룰로오스계 화합물일 수 있다. The thickener used according to one embodiment of the present invention may be a cellulose-based compound having a substitution degree by sodium of 0.6 to 1.4.

이러한 셀룰로오스계 화합물의 비제한적인 예로는, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 벤질셀룰로오스, 트리틸셀룰로오스, 시아노에틸셀룰로오스, 카복시메틸셀룰로오스, 카복시에틸셀룰로오스, 아미노에틸셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 셀룰로오스에테르 및 카복시메틸셀룰로오스 및 그 염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으며, 이들 화합물 각각에서 나트륨에 의한 치환도는 전술한 바와 같이 0.6 내지 1.4 범위일 수 있다. Non-limiting examples of such a cellulosic compound include methylcellulose, ethylcellulose, hydroxyethylcellulose, benzylcellulose, tritylcellulose, cyanoethylcellulose, carboxymethylcellulose, carboxyethylcellulose, aminoethylcellulose, nitrocellulose, cellulose Ether, and carboxymethylcellulose and salts thereof, or a mixture of two or more thereof. The substitution degree by sodium in each of these compounds may be in the range of 0.6 to 1.4 as described above.

또한, 상기 셀룰로오스계 화합물의 중량 평균 분자량은 20,000 내지 4,000,000인 것을 사용할 수 있다. 상기 범위의 분자량과 치환도를 가지는 셀룰로오스계 화합물을 사용한 경우, 음극 슬러리의 분산성 향상, 음극 슬러리의 점도 안정화 및 활물질과 도전제의 고른 분포로 인해 음극 활물질의 고형분 비를 높일 수 있어서 리튬 이차 전지의 용량 및 율특성을 향상시킬 수 있다.The weight average molecular weight of the cellulosic compound may be 20,000 to 4,000,000. In the case of using the cellulose compound having the molecular weight and degree of substitution in the above range, the solid content ratio of the negative electrode active material can be increased due to the improvement of dispersibility of the negative electrode slurry, the stabilization of the viscosity of the negative electrode slurry and the even distribution of the active material and the conductive agent, The capacity and the rate characteristics can be improved.

상기 셀룰로오스계 화합물은 셀룰로오스 반복 단위 당 셀룰로오스에 치환된 치환 그룹의 평균 개수를 치환도(degree of substitution, DS)라고 한다. 예컨대 카복시메틸셀룰로오스 나트륨염(CMCNa)의 치환도에 따라 다음과 같은 실험식(1)을 갖는다. 한 CMC 단량체 unit은 치환도가 x일 때,The average number of substitution groups substituted on cellulose per cellulosic repeating unit is referred to as a degree of substitution (DS). (1) according to the degree of substitution of carboxymethylcellulose sodium salt (CMCNa). When a CMC monomer unit has x degree of substitution,

C6+ 2xH10 + xO5 + 2xNax … 실험식(1) C 6+ 2x H 10 + x O 5 + 2x Na x ... The empirical formula (1)

이 때, CMCNa에 포함된 Na함량은 23x/(80x+162)으로 표시된다. At this time, the Na content in CMCNa is expressed as 23x / (80x + 162).

본 발명의 일 실시예에 따른 음극 슬러리는 음극 슬러리를 구성하는 고형분 100중량% 기준으로 상기 음극 활물질 92 내지 99 중량%, 상기 수계 바인더 0.5 내지 4 중량%, 상기 증점제 0.5 내지 2 중량%가 수계 용매에 분산 혹은 용해되어 이루어진 것일 수 있다.The negative electrode slurry according to an embodiment of the present invention may contain 92 to 99% by weight of the negative electrode active material, 0.5 to 4% by weight of the aqueous binder, and 0.5 to 2% by weight of the thickener based on 100% by weight of the solid component constituting the negative electrode slurry, Or may be dispersed or dissolved therein.

상기 음극 활물질은 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 탄소 복합체와 같은 탄소계 음극 활물질이 단독으로 또는 2종 이상이 혼용되어 사용될 수 있으며, 바람직하게는 결정질 탄소로 천연흑연과 인조흑연과 같은 흑연질(graphite) 탄소일 수 있다.The negative electrode active material may be a carbonaceous negative electrode active material such as crystalline carbon, amorphous carbon, or carbon composite. The carbonaceous negative electrode active material may be used alone or as a mixture of two or more thereof. Preferably, the carbonaceous active material is graphite, such as natural graphite and artificial graphite, Carbon.

상기 수계 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 및 글리세롤로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 바람직하게, 상기 수계 용매는 물이다.The aqueous solvent may be at least one selected from the group consisting of water, methanol, ethanol, ethylene glycol, diethylene glycol, and glycerol. Preferably, the aqueous solvent is water.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 음극 슬러리는 도전재를 더 포함할 수 있다. 이러한 도전재는 전지의 기타 요소들과 부반응을 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것 이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 천연 흑연, 인조 흑연, 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 탄소 나노튜브, 플러렌, 탄소 섬유, 금속 섬유, 불화카본, 알루미늄, 니켈 분말, 산화 아연, 티탄산 칼륨, 산화 티탄 및 폴리페닐렌 유도체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 사용될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the negative electrode slurry may further include a conductive material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it is conductive without causing side reactions with other elements of the battery. For example, natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, summer black, carbon nanotube, fullerene, carbon fiber, metal fiber, carbon fluoride, Powder, zinc oxide, potassium titanate, titanium oxide and polyphenylene derivative, or a mixture of two or more thereof may be used.

또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 음극 활물질, 수계 바인더 및 증점제의 혼합물이 수계 용매에 분산된 음극 슬러리에 있어서, 상기 수계 바인더는 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber; SBR)이고, 상기 증점제는 카복시메틸셀룰로오스 나트륨염(CMCNa)이며, 상기 음극 슬러리 내의 나트륨 함량(FNa)은 하기 수학식을 만족하는 음극 슬러리가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an anode slurry in which a mixture of an anode active material, an aqueous binder and a thickener is dispersed in an aqueous solvent, wherein the aqueous binder is styrene-butadiene rubber (SBR) The thickener is carboxymethylcellulose sodium salt (CMCNa), and the sodium content (F Na ) in the negative electrode slurry is provided as an anode slurry satisfying the following equation.

[수학식 2]&Quot; (2) &quot;

(FCMCNa * A + FSBR * 0.02)S ≤ FNa ≤ (FCMCNa * A + FSBR *0.5) S(F CMCNa * A + F SBR * 0.02) S? F Na ? (F CMCNa * A + F SBR * 0.5) S

상기에서 S는 전체 음극 슬러리 중 고형분이 차지하는 비(%)를 중량 기준으로 나타낸 것이고, FSBR는 전극내 SBR 무게 함량비(%)를 나타내며, FCMCNa는 전극내 CMCNa 무게 함량비(%)이고, A는 CMCNa내에 포함된 Na+ 이온의 함량으로, A= 23 * Dsub / (80 * Dsub+162)이고, Dsub은 CMCNa의 치환도이다.S represents the ratio of the solid content in the whole negative electrode slurry on a weight basis, F SBR represents the SBR weight content ratio (%) in the electrode, FCMCNa represents the weight content ratio (%) of CMCNa in the electrode, A is the content of Na + ions contained in CMCNa, A = 23 * D sub / (80 * D sub +162), and D sub is the degree of substitution of CMCNa.

본 발명의 또 다른 실시양태에서, 바람직하게, 음극 슬러리 고형분 중 나트륨 함량은 500 내지 2000 ppm 범위일 수 있다. 나트륨 함량이 상기 하한치보다 작은 경우에는 카복시메틸 셀룰로오즈 용해와 스티렌-부타디엔 고무의 상 안정성에 불리하게 되고, 상기 상한치보다 큰 경우에는 전극 공정에 불리하게 된다. 또한, 나트륨 함량은 음극과 다른 전극 구성요소, 예컨대, 접착력이 충분히 확보될 수 있는지에 따라 상이하게 결정될 수 있는데, 음극과 결합하는 다른 구성요소에 의해 접착력이 충분히 확보될 수 있는 경우에는 음극 슬러리의 나트륨 함량을 높이는 것이 전지 저항을 낮추는데 도움이 되는 반면, 음극과 결합하는 다른 구성요소에 의한 접착력이 불충분한 경우에는 음극 슬러리의 나트륨 함량을 최소한으로 하여 접착력을 저해하지 않도록 하는 것이 바람직하다.In another embodiment of the present invention, preferably, the sodium content in the negative electrode slurry solids may range from 500 to 2000 ppm. When the sodium content is lower than the lower limit, the stability of the carboxymethyl cellulose dissolution and the styrene-butadiene rubber is deteriorated. When the sodium content is larger than the upper limit, the electrode process becomes disadvantageous. In addition, the sodium content can be determined differently depending on the cathode and other electrode components, for example, whether the adhesive force can be sufficiently ensured. In the case where the adhesive force can be sufficiently secured by other components that are combined with the cathode, While increasing the sodium content helps lowering the battery resistance, it is desirable that the sodium content of the negative electrode slurry is minimized so as not to adversely affect the adhesive strength when the adhesive strength by other components that are bonded to the negative electrode is insufficient.

또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 음극 집전체, 상기 음극 집전체의 적어도 일면에 형성되며 전술한 음극 슬러리로 제조된 음극이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a negative electrode current collector, a negative electrode formed on at least one surface of the negative electrode current collector and made of the above-described negative electrode slurry.

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.The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery. For example, the negative electrode current collector may have a surface of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can 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.

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.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments. The embodiments of the present invention are provided so that those skilled in the art can explain the present invention more clearly and completely.

실시예Example 1 One

음극 활물질로 구형 흑연과 인편상 흑연을 중량비로 9:1로 혼합하여 음극 활물질을 제조하였다. 이어서, (1) 제조된 음극 활물질, (2) 도전재로 입경이 30 nm의 구형 및 인편상 흑연, (3) 바인더로 0.2중량%의 나트륨 함량을 갖는 스티렌-부타디엔 러버 및 (4) 증점제로 나트륨 치환도가 1.1이며 나트륨을 별도로 포함하지 않는 카르복시메틸셀룰로오스(분자량 160만 g/mol)를 95.7:1:2.2:1.1의 중량비로 혼합하고 이들을 용매인 물과 함께 혼합하여 균일한 음극 슬러리를 제조하였다. 상기 고형분 50% 음극 슬러리중 나트륨 농도는 20 ppm 이었다.Spherical graphite and scaly graphite were mixed as a negative electrode active material in a weight ratio of 9: 1 to prepare an anode active material. (3) a styrene-butadiene rubber having a sodium content of 0.2 wt% as a binder, and (4) a thickener as a binder. Carboxymethylcellulose (molecular weight: 1.6 million g / mol) having a sodium substitution degree of 1.1 and no sodium content was mixed at a weight ratio of 95.7: 1: 2.2: 1.1 and mixed with water as a solvent to prepare a uniform negative electrode slurry Respectively. The sodium concentration in the solid 50% negative electrode slurry was 20 ppm.

상기 제조된 음극 슬러리를 10㎛의 두께를 갖는 구리 호일에 350 mg/25 ㎠의 무게로 도포한 후 100 ℃의 진공 오븐에서 건조 및 압연하여, 음극을 제조하였다.The prepared negative electrode slurry was coated on a copper foil having a thickness of 10 mu m to a weight of 350 mg / 25 cm &lt; 2 &gt;, followed by drying and rolling in a vacuum oven at 100 DEG C to prepare a negative electrode.

양극 활물질로서 LiNi1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3O2, 도전재로서 Super-P, 바인더로서 PVdF를 98:1:1로 혼합하여 양극합제 슬러리를 제조한 후, 이러한 양극합제 슬러리를 금속 집전체인 알루미늄 호일에 코팅한 후, 120 ℃의 진공 오븐에서 2시간 이상 건조하여 양극을 제조하였다. LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2, the PVdF as a Super-P, a binder 98 as the conductive material as a positive electrode active material: 1: After producing the positive electrode material mixture slurry was mixed in a 1, this positive electrode mixture slurry Coated on an aluminum foil as a metal current collector, and then dried in a vacuum oven at 120 DEG C for 2 hours or more to prepare a positive electrode.

상기에서 제조된 음극과 양극을 사용하고 상기 음극과 양극 사이에 폴리프로필렌 분리막을 개재시킨 후 1M의 LiPF6이 용해된 부피비 1:1의 에틸렌 카보네이트(EC)와 디메틸 카보네이트(DMC) 용액을 주입하여 직사각 형태의 모노셀(음극 17.34 ㎠ / 양극 16.5 ㎠)을 제조하였다.The prepared cathode and anode were used, and a polypropylene separator was interposed between the anode and the cathode. Then, ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) solutions having a volume ratio of 1: 1 in which 1 M of LiPF 6 was dissolved were injected A monocell of a rectangular shape (cathode 17.34 cm 2 / anode 16.5 cm 2) was prepared.

실시예Example 2 2

실시예 1의 음극 활물질, 실시예 1의 도전재, 바인더로 0.4 중량%의 나트륨 함량을 갖는 스티렌-부타디엔 러버, 증점제로 카르복시메틸셀룰로오스(CMC, 치환도 1.1, 분자량 160만 g/mol)와 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨(CMCNa, 나트륨 치환도 1.1, 분자량 160만g/mol)을 95.7:1:2.2:0.5:0.6 중량 조성비로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 음극을 제조하였다. 상기에서 CMCNa Na 함량은 10% 이었으며, 상기 고형분 50% 음극 슬러리중 나트륨 이온의 농도는 350 ppm 이었다.(CMC, degree of substitution: 1.1, molecular weight: 1.6 million g / mol) and carboxymethylcellulose as a thickening agent were mixed in the same manner as in Example 1, using the negative active material of Example 1, the conductive material of Example 1, a styrene-butadiene rubber having a sodium content of 0.4% The same negative electrode as in Example 1 was prepared, except that sodium methylcellulose (CMCNa, sodium substitution degree 1.1, molecular weight: 1.6 million g / mol) was used at a weight ratio of 95.7: 1: 2.2: 0.5: 0.6. In the above, the content of CMCNa Na was 10%, and the concentration of sodium ions in the solid fraction 50% negative electrode slurry was 350 ppm.

실시예Example 3 3

실시예 1의 음극 활물질, 실시예 1의 도전재, 바인더로 0.02 중량%의 나트륨 함량을 갖는 스티렌-부타디엔 러버, 증점제로 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨(CMCNa, 치환도 0.8, 분자량 300 만 g/mol)을 95.7:1:2.2:1.1 중량 조성비로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 음극을 제조하였다. 상기에서 CMCNa Na 함량은 8% 이었으며, 상기 고형분 50% 음극 슬러리중 나트륨 이온의 농도는 450 ppm 이었다.(CMCNa, degree of substitution of 0.8, molecular weight: 3,000,000 g / mol) as a thickener was added to the negative active material of Example 1, the conductive material of Example 1, a styrene-butadiene rubber having a sodium content of 0.02% 95.7: 1: 2.2: 1.1 The same negative electrode as in Example 1 was prepared, except that the weight ratio was used. In the above, the content of CMCNa Na was 8%, and the concentration of sodium ions in the solid fraction 50% negative electrode slurry was 450 ppm.

실시예Example 4 4

실시예 1의 음극 활물질, 실시예 1의 도전재, 바인더로 0.1 중량%의 나트륨 함량을 갖는 스티렌-부타디엔 러버, 증점제로 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨(CMCNa, 치환도 0.9, 분자량 180 만 g/mol)을 95.7:1:2.2:1.1 중량 조성비로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 음극을 제조하였다. 상기에서 CMCNa Na 함량은 9% 이었으며, 상기 고형분 50% 음극 슬러리중 나트륨 이온의 농도는 500 ppm 이었다.(CMCNa, degree of substitution of 0.9, molecular weight of 180,000 g / mol) as a thickener was added to the negative active material of Example 1, the conductive material of Example 1, the styrene-butadiene rubber having a sodium content of 0.1% by weight and the carboxymethylcellulose sodium 95.7: 1: 2.2: 1.1 The same negative electrode as in Example 1 was prepared, except that the weight ratio was used. In the above, the content of CMCNa Na was 9%, and the concentration of sodium ion in the solid fraction 50% negative electrode slurry was 500 ppm.

실시예Example 5 5

실시예 1의 음극 활물질, 실시예 1의 도전재, 바인더로 0.8 중량%의 나트륨 함량을 갖는 스티렌-부타디엔 러버, 증점제로 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨(CMCNa, 치환도 1.1, 분자량 160 만 g/mol)을 95.7:1:2.2:1.1 중량 조성비로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 음극을 제조하였다. 상기에서 CMCNa Na 함량은 10% 이었으며, 상기 고형분 50% 음극 슬러리중 나트륨 이온의 농도는 650 ppm 이었다.(CMCNa, degree of substitution: 1.1, molecular weight: 1,600,000 g / mol) as a thickener was added to the negative active material of Example 1, the electroconductive material of Example 1, the styrene-butadiene rubber having a sodium content of 0.8% by weight and the carboxymethylcellulose sodium 95.7: 1: 2.2: 1.1 The same negative electrode as in Example 1 was prepared, except that the weight ratio was used. In the above, the content of CMCNa Na was 10%, and the concentration of sodium ion in the solid fraction 50% negative electrode slurry was 650 ppm.

실시예Example 6 6

실시예 1의 음극 활물질, 실시예 1의 도전재, 바인더로 1.8 중량%의 나트륨 함량을 갖는 스티렌-부타디엔 러버, 증점제로 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨(CMCNa, 치환도 1.1, 분자량 160 만 g/mol)을 95.7:1:2.2:1.1 중량 조성비로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 음극을 제조하였다. 상기에서 CMCNa Na 함량은 10% 이었으며, 상기 고형분 50% 음극 슬러리중 나트륨 이온의 농도는 750 ppm 이었다.(CMCNa, degree of substitution 1.1, molecular weight: 1,600,000 g / mol) as a thickener was added to the negative active material of Example 1, the conductive material of Example 1, a styrene-butadiene rubber having a sodium content of 1.8% by weight as a binder and carboxymethylcellulose sodium 95.7: 1: 2.2: 1.1 The negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that the weight ratio was used. In the above, the content of CMCNa Na was 10%, and the concentration of sodium ion in the above 50% solid negative electrode slurry was 750 ppm.

실시예Example 7 7

실시예 1의 음극 활물질, 실시예 1의 도전재, 바인더로 2.7 중량%의 나트륨 함량을 갖는 스티렌-부타디엔 러버, 증점제로 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨(CMCNa, 치환도 1.1, 분자량 160 만 g/mol)을 95.7:1:2.2:1.1 중량 조성비로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 음극을 제조하였다. 상기에서 CMCNa Na 함량은 10% 이었으며, 상기 고형분 50% 음극 슬러리중 나트륨 이온의 농도는 850 ppm 이었다.(CMCNa, degree of substitution 1.1, molecular weight: 1,600,000 g / mol) as a thickener was added to the negative active material of Example 1, the conductive material of Example 1, a styrene-butadiene rubber having a sodium content of 2.7% 95.7: 1: 2.2: 1.1 The negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that the weight ratio was used. In the above, the content of CMCNa Na was 10%, and the concentration of sodium ions in the solid fraction 50% negative electrode slurry was 850 ppm.

실시예Example 8 8

실시예 1의 음극 활물질, 실시예 1의 도전재, 바인더로 4.2 중량%의 나트륨 함량을 갖는 스티렌-부타디엔 러버, 증점제로 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨(CMCNa, 치환도 1.2, 분자량 70 만 g/mol)을 95.7:1:2.2:1.1 중량 조성비로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 음극을 제조하였다. 상기에서 CMCNa Na 함량은 11% 이었으며, 상기 고형분 50% 음극 슬러리중 나트륨 이온의 농도는 1050 ppm 이었다.(CMCNa, degree of substitution: 1.2, molecular weight: 700,000 g / mol) as a thickening agent was added to the negative active material of Example 1, the conductive material of Example 1, a styrene-butadiene rubber having a sodium content of 4.2% by weight and a carboxymethylcellulose sodium 95.7: 1: 2.2: 1.1 The negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that the weight ratio was used. In the above, the content of CMCNa Na was 11%, and the concentration of sodium ions in the solid fraction 50% negative electrode slurry was 1050 ppm.

비교예Comparative Example 1 One

실시예 1의 음극 활물질, 실시예 1의 도전재, 바인더로 10.0 중량%의 나트륨 함량을 갖는 스티렌-부타디엔 러버, 증점제로 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨(CMCNa, 치환도 1.1, 분자량 180 만 g/mol)을 95.7:1:2.2:1.1 중량 조성비로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 음극을 제조하였다. 상기에서 CMCNa Na 함량은 10% 이었으며, 상기 고형분 50% 음극 슬러리중 나트륨 이온의 농도는 1650 ppm 이었다. (CMCNa, degree of substitution 1.1, molecular weight: 1,800,000 g / mol) as a thickener was added to the negative active material of Example 1, the conductive material of Example 1, the styrene-butadiene rubber having a sodium content of 10.0% by weight and the carboxymethylcellulose sodium 95.7: 1: 2.2: 1.1 The negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that the weight ratio was used. In the above, the content of CMCNa Na was 10%, and the concentration of sodium ions in the solid content slurry of 50% was 1650 ppm.

비교예Comparative Example 2 2

실시예 1의 음극 활물질, 실시예 1의 도전재, 바인더로 46.8 중량%의 나트륨 함량을 갖는 스티렌-부타디엔 러버, 증점제로 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨(CMCNa, 치환도 1.1, 분자량 160 만 g/mol)을 95.7:1:2.2:1.1 중량 조성비로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 음극을 제조하였다. 상기에서 CMCNa Na 함량은 10% 이었으며, 상기 고형분 50% 음극 슬러리중 나트륨 이온의 농도는 5500 ppm 이었다. (CMCNa, degree of substitution 1.1, molecular weight: 1,600,000 g / mol) as a thickener was added to the negative active material of Example 1, the conductive material of Example 1, a styrene-butadiene rubber having a sodium content of 46.8 wt% 95.7: 1: 2.2: 1.1 The negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that the weight ratio was used. In the above, the content of CMCNa Na was 10%, and the concentration of sodium ions in the solid fraction 50% negative electrode slurry was 5500 ppm.

음극 접착력 측정Cathode adhesion measurement

상기 실시예 1 내지 8, 비교예 1 및 2에 따라 제조된 음극을 이용하여 음극 합제층의 접착력(gf/15mm)을 측정하였으며, 측정된 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 상기 접착력은 전극 1.5 mm 너비로 잘라 슬라이드 글라스에 고정시킨 후, 전극 집전체를 벗겨내면서 180도 벗김 강도(peel strength)를 측정하였다.The adhesive force (gf / 15 mm) of the negative electrode mixture layer was measured using the negative electrode prepared according to Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2, and the measured results are shown in Table 1 below. The adhesive force was cut to a width of 1.5 mm of the electrode and fixed to the slide glass, and the peel strength of 180 degrees was measured while peeling the electrode current collector.

실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 실시예4Example 4 실시예5Example 5 실시예6Example 6 실시예7Example 7 실시예8Example 8 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2

Fold
Cling
Power
31.831.8 26.926.9 2525 2323 2020 1717 1414 1010 탈리Tally 탈리Tally

음극 저항 측정Cathode resistance measurement

상기 실시예 3 내지 4 및 6 내지 8, 비교예 1 및 2에 따라 제조된 음극을 이용하여 음극 합제층의 SOC 조건에 따른 저항을 측정하였으며, 측정결과는 도 1에 나타내었다. 방전저항은, 상기 제조된 전지를 충전 종지 전압 4.2 V, 방전 종지 전압 3.0 V으로 하고 각 SOC마다 각 1C로 30초 방전 저항을 측정하였다. SOC 50% 조건에서 모노셀의 방전저항의 측정 결과는 하기 표 2에 나타내었다.Resistance of the negative electrode mixture layer according to the SOC condition was measured using the negative electrode prepared according to Examples 3 to 4, 6 to 8, and Comparative Examples 1 and 2, and the measurement results are shown in FIG. The discharge resistance was measured at a charging end voltage of 4.2 V and a discharge end voltage of 3.0 V, and the discharging resistance was measured for 30 seconds at 1 C for each SOC. The measurement results of the discharge resistance of the mono cell at the SOC 50% condition are shown in Table 2 below.

실시예3Example 3 실시예4Example 4 실시예6Example 6 실시예7Example 7 실시예8Example 8 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 저항(ohm)Resistance (ohm) 1.91.9 1.81.8 1.81.8 1.71.7 1.61.6 측정불가Not measurable 측정불가Not measurable

비교예 1과 비교예 2의 경우, 전지 제작시 음극의 탈리 현상으로 인하여 집전체 위에 전극이 고르게 분포되어 있지 못한다. 집전체와 전극 간 계면의 접촉불량으로 해당전극으로 제작된 5개 이상의 전지 set에 대하여 저항측정시 측정치가 수렴하지 않아 측정을 할 수 없었다. In the case of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the electrodes were not evenly distributed on the current collector due to the desorption phenomenon of the cathode at the time of manufacturing the battery. Because of the poor contact between the current collector and the electrode, the measurement value could not be measured because the measured value did not converge when measuring the resistance of 5 or more battery sets made of the electrode.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

Claims (12)

음극 활물질, 수계 바인더 및 증점제의 혼합물이 수계 용매에 분산된 음극 슬러리에 있어서, 상기 음극 슬러리 중 나트륨 이온 농도가 하기 수학식 1을 만족하는 음극 슬러리:
[수학식 1]
40 ppmS < Na+ 이온 < 3000 ppmS
S는 전체 음극 슬러리 중 고형분(solid content)이 차지하는 비(%)를 중량 기준으로 나타낸 것이다.
A negative electrode slurry in which a mixture of a negative electrode active material, an aqueous binder and a thickener is dispersed in an aqueous solvent, wherein the negative electrode slurry satisfies the following formula (1)
[Equation 1]
40 ppmS < Na + ion < 3000 ppmS
S is the weight percentage of the solid content in the entire negative electrode slurry.
제1항에 있어서,
상기 나트륨 이온 농도는 수계 바인더와 증점제에서 유래된 나트륨 이온 함량의 합량에 의한 것임을 특징으로 하는 음극 슬러리.
The method according to claim 1,
Wherein the sodium ion concentration is based on the sum of the sodium ion content derived from the aqueous binder and the thickener.
제1항에 있어서,
상기 수계 바인더는 0.02 내지 8 중량%의 나트륨을 포함하도록 나트륨 치환된 스티렌-부타디엔 고무인 것을 특징으로 하는 음극 슬러리.
The method according to claim 1,
Wherein the aqueous binder is a sodium substituted styrene-butadiene rubber so as to include 0.02 to 8% by weight of sodium.
제1항에 있어서,
상기 증점제는 치환도가 0.6 내지 1.4인 셀룰로오스계 화합물인 것을 특징으로 하는 음극 슬러리.
The method according to claim 1,
Wherein the thickener is a cellulose compound having a substitution degree of 0.6 to 1.4.
제4항에 있어서,
상기 셀룰로오스계 화합물은 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 벤질셀룰로오스, 트리틸셀룰로오스, 시아노에틸셀룰로오스, 카복시메틸셀룰로오스, 카복시에틸셀룰로오스, 아미노에틸셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 셀룰로오스에테르 및 카복시메틸셀룰로오스와 그 염들로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 음극 슬러리.
5. The method of claim 4,
The cellulose-based compound may be selected from the group consisting of methylcellulose, ethylcellulose, hydroxyethylcellulose, benzylcellulose, tritethylcellulose, cyanoethylcellulose, carboxymethylcellulose, carboxyethylcellulose, aminoethylcellulose, nitrocellulose, cellulose ether, carboxymethylcellulose And a mixture of two or more thereof.
제4항에 있어서,
상기 셀룰로오스계 화합물의 중량 평균 분자량은 20,000 내지 4,000,000인 것을 특징으로 하는 음극 슬러리.
5. The method of claim 4,
Wherein the cellulose-based compound has a weight-average molecular weight of 20,000 to 4,000,000.
제1항에 있어서,
상기 음극 슬러리는 음극 활물질 92 내지 99 중량%, 수계 바인더 0.5 내지 4 중량%, 증점제를 0.5 내지 2 중량%을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 음극 슬러리.
The method according to claim 1,
Wherein the negative electrode slurry comprises 92 to 99% by weight of the negative electrode active material, 0.5 to 4% by weight of an aqueous binder, and 0.5 to 2% by weight of a thickener.
제1항에 있어서,
상기 음극 활물질은 탄소계 물질인 것을 특징으로 하는 음극 슬러리.
The method according to claim 1,
Wherein the negative electrode active material is a carbonaceous material.
제1항에 있어서,
상기 음극 슬러리는 도전재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 슬러리.
The method according to claim 1,
Wherein the negative electrode slurry further comprises a conductive material.
제1항에 있어서,
상기 수계 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 및 글리세롤로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 음극 슬러리.
The method according to claim 1,
Wherein the aqueous solvent is at least one selected from the group consisting of water, methanol, ethanol, ethylene glycol, diethylene glycol, and glycerol.
음극 활물질, 수계 바인더 및 증점제의 혼합물이 수계 용매에 분산된 음극 슬러리에 있어서,
상기 수계 바인더는 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber; SBR)이고, 상기 증점제는 카복시메틸셀룰로오스 나트륨염(CMCNa)이며, 상기 음극 슬러리 내의 나트륨 함량(FNa)은 하기 수학식 2를 만족하는 것을 특징으로 음극 슬러리.
[수학식 2]
(FCMCNa * A + FSBR * 0.02)S ≤ FNa ≤ (FCMCNa * A + FSBR *0.5) S
상기에서 S는 전체 음극 슬러리 중 고형분이 차지하는 비(%)를 중량 기준으로 나타낸 것이고, FSBR는 전극내 SBR 무게 함량비(%)를 나타내며, FCMCNa는 전극내 CMCNa 무게 함량비(%)이고, A는 CMCNa내에 포함된 Na+ 이온의 함량으로, A= 23 * Dsub / (80 * Dsub+162)이고, Dsub은 CMCNa의 치환도이다.
A negative electrode slurry in which a mixture of a negative electrode active material, an aqueous binder and a thickener is dispersed in an aqueous solvent,
Wherein the aqueous binder is styrene-butadiene rubber (SBR), the thickener is carboxymethylcellulose sodium salt (CMCNa), and the sodium content (F Na ) in the negative electrode slurry satisfies the following formula Features cathodic slurry.
&Quot; (2) &quot;
(F CMCNa * A + F SBR * 0.02) S? F Na ? (F CMCNa * A + F SBR * 0.5) S
S represents the ratio of the solid content in the whole negative electrode slurry on a weight basis, F SBR represents the SBR weight content ratio (%) in the electrode, FCMCNa represents the weight content ratio (%) of CMCNa in the electrode, A is the content of Na + ions contained in CMCNa, A = 23 * D sub / (80 * D sub +162), and D sub is the degree of substitution of CMCNa.
음극 집전체; 및 상기 음극 집전체의 적어도 일면에 형성되는 음극 합제층을 구비하는 음극에 있어서,
상기 음극 합제층은 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 음극 슬러리로 제조된 것을 특징으로 하는 음극.
Cathode collector; And a negative electrode mixture layer formed on at least one surface of the negative electrode collector,
Wherein the negative electrode material mixture layer is made of the negative electrode slurry according to any one of claims 1 to 11.
KR1020170018299A 2017-02-09 2017-02-09 Negative electrode slurry and negative electrode using the slurry KR102258831B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170018299A KR102258831B1 (en) 2017-02-09 2017-02-09 Negative electrode slurry and negative electrode using the slurry

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170018299A KR102258831B1 (en) 2017-02-09 2017-02-09 Negative electrode slurry and negative electrode using the slurry

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180092520A true KR20180092520A (en) 2018-08-20
KR102258831B1 KR102258831B1 (en) 2021-05-31

Family

ID=63443102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170018299A KR102258831B1 (en) 2017-02-09 2017-02-09 Negative electrode slurry and negative electrode using the slurry

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102258831B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024049246A1 (en) * 2022-09-02 2024-03-07 주식회사 엘지에너지솔루션 Thickener dispersion, negative electrode slurry comprising same, negative electrode, and lithium secondary battery

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150129267A (en) * 2014-05-09 2015-11-19 한양대학교 산학협력단 Slurry composition for electrode and lithium-ion Battery
KR20150134735A (en) * 2014-05-22 2015-12-02 삼성에스디아이 주식회사 Negative electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150129267A (en) * 2014-05-09 2015-11-19 한양대학교 산학협력단 Slurry composition for electrode and lithium-ion Battery
KR20150134735A (en) * 2014-05-22 2015-12-02 삼성에스디아이 주식회사 Negative 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
WO2024049246A1 (en) * 2022-09-02 2024-03-07 주식회사 엘지에너지솔루션 Thickener dispersion, negative electrode slurry comprising same, negative electrode, and lithium secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
KR102258831B1 (en) 2021-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101938236B1 (en) Negative electrode slurry for secondary battery for improving dispensability and reducing resistance and negative electrode comprising the same
JP2020074311A (en) Conductive material fluid dispersion for electrochemical devices, slurry for electrochemical device positive electrodes, positive electrode for electrochemical devices, and electrochemical device
JP6145693B2 (en) Electrode element electrode binder, electrochemical element electrode composition, electrochemical element electrode and electrochemical element
EP3605666A1 (en) Positive electrode for lithium ion secondary cell, and lithium ion secondary cell
TW201324929A (en) Secondary-battery current collector, secondary-battery cathode, secondary-battery anode, secondary battery and production method thereof
KR20180004021A (en) Positive electrode for lithium secondary battery and method for preparing the same
KR20120094003A (en) Binder particles for electrochemical element
WO2011002013A1 (en) Active material for electrode for nonaqueous-electrolyte secondary battery, and nonaqueous-electrolyte secondary battery
CN111213268B (en) Binder, and electrode and lithium secondary battery comprising same
KR20190064398A (en) Binder for manufacturing a positive electrode of lithium-sulfur battery and mathod for manufacturing the positive electrode using the same
JP7114152B2 (en) Negative electrode slurry composition, negative electrode and secondary battery manufactured using the same
WO2022045153A1 (en) Conductive material dispersed liquid for electrochemical element, slurry for electrochemical element electrode, electrode for electrochemical element, and electrochemical element
EP2960968B1 (en) Slurry composition for positive electrodes of lithium ion secondary batteries, method for producing positive electrode for lithium ion secondary batteries, positive electrode for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery
CN113224294B (en) Formula and application of positive electrode of double-ion battery
TW201405924A (en) Collector, electrode structure, nonaqueous electrolyte battery, and electricity storage component
TW202011631A (en) Current collector for electrical storage device, method for manufacturing same, and coating liquid used for manufacturing same
KR20190038332A (en) Binder for manufacturing a positive electrode of lithium-sulfur secondary battery and mathod for manufacturing the positive electrode using the same
KR101902054B1 (en) A binder having improved properties for secondary battery and negative electrode for secondary battery comprising the same
JP2016021391A (en) Conductive material fluid dispersion for electrochemical devices, slurry for electrochemical device positive electrodes, positive electrode for electrochemical devices, and electrochemical device
KR102258831B1 (en) Negative electrode slurry and negative electrode using the slurry
KR102077789B1 (en) Manufacturing method of positive electrode active material slurry
KR101623637B1 (en) Slurry composition for electrode and lithium-ion Battery
KR20220120752A (en) Method for manufacturing a positive electrode active material surface-modified using sericin, and a positive electrode active material and lithium secondary battery manufactured using the same
KR20220135543A (en) Method for manufacturing electrode slurry for battery, and electrode indcluding the same
KR102390892B1 (en) Negative electrode slurry and negative electrode using the slurry

Legal Events

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