KR20190022162A - 납-카본 복합전지용 전극코팅조성물, 상기 코팅조성물로 형성된 코팅층을 포함하는 납-카본 복합전지용 전극 및 상기 전극을 포함하는 납-카본 복합전지 - Google Patents
납-카본 복합전지용 전극코팅조성물, 상기 코팅조성물로 형성된 코팅층을 포함하는 납-카본 복합전지용 전극 및 상기 전극을 포함하는 납-카본 복합전지 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 납-카본 복합전지에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 친수성 작용기가 도입된 섬유보강재를 포함한 납-카본 복합전지용 전극코팅조성물을 표면에 코팅함으로써 친수성이 강화된 납-카본 복합전지용 전극 및 상기 전극을 포함하는 납-카본 복합전지에 관한 것이다.
Description
본 발명은 납-카본 복합전지에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 친수성 작용기가 도입된 섬유보강재를 포함한 납-카본 복합전지용 전극코팅조성물을 표면에 코팅함으로써 친수성이 강화된 납-카본 복합전지용 전극 및 상기 전극을 포함하는 납-카본 복합전지에 관한 것이다.
에너지저장장치는 전력에너지를 전기화학적, 물리적 등 다양한 방법으로 저장하는 장치로, 전력의 효율적 사용, 신재생에너지의 전력망 연계와 같은 에너지정책 및 연구분야의 핵심 기술이다. 이러한 에너지저장장치들은 환경 및 자원소모 등의 문제에 대한 솔루션으로서 그 가치가 부상하고 있다.
에너지저장장치의 일종인 납-카본 복합전지는 오랜기간 그 성능과 안정성이 검증되어온 납축전지를 기반으로 하여, 음극판에 커패시터층을 도입한 전지로서 양극과 전해액, 전지구조 등을 급진적으로 변화시킬 필요가 없어, 기존 생산설비의 활용도가 높은 기술이다.
납-카본 복합전지의 기반이 되는 납축전지는 높은 용량 및 낮은 가격과 안정성 및 높은 자원회수율 등의 장점을 가지고 있으나, 에너지저장장치에 요구되는 핵심 성능 중 하나인 수명성능이 다른 에너지저장장치에 비해 다소 낮게 나타나는 경향이 있어 경쟁력이 약화되고 있었다. 납-카본 복합전지는 이를 해결하기 위해 고안된 기술로, 음극전극에 커패시터층이 도입됨에 따라 출력과 부분충전상태에서의 성능, 수명성능을 향상시킬 수 있었다.
이와 같이 납축전지용 음극판에 카본를 도입할 경우 납축전지의 출력 특성과 특히 고율에서의 장기수명 성능이 향상되는 것으로 알려져 있다.
하지만 음극판에 카본 혼합물층을 도입할 때 카본 혼합물 층의 낮은 친수성으로 전해액이 극판으로 충분히 전달되지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 이처럼 극판으로 전해액이 전달되지 못할 경우 내부 저항이 증가하여 충전 및 방전이 의도한 것보다 조기에 종료되어 용량에 손실이 발생하고, 무리하게 운용할 경우 극판의 손상을 초래할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 친수성섬유보강재를 포함함으로써 납-카본복합전지용 전극에 형성되는 카본코팅층의 친수성 강화는 물론 부착력 향상을 통해 카본의 탈락을 방지할 수 있는 납-카본복합전지용 전극코팅조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 그 표면에 형성되는 카본코팅층을 구성하는 전극코팅조성물에 포함된 친수성섬유보강재를 통해 전해액이 침투할 수 있는 빈 공간을 형성하고, 친수성섬유보강재에 결합된 친수성작용기의 극성에 의하여 황산전해액의 확산도를 향상시킬 수 있어 출력특성과 싸이클 수명을 향상시킬 수 있는 납-카본복합전지용 전극 및 이를 포함하는 납-카본복합전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술된 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 고결정성 카본재료, 고비표면적 카본재료, 친수성섬유보강재 및 바인더를 포함하는 납-카본 복합전지용 전극코팅조성물을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 고결정성 카본재료는 25 내지 80중량%, 상기 고비표면적 카본재료는 15 내지 70중량%, 상기 친수성섬유보강재는 1 내지 20중량% 및 상기 바인더는 0.1 내지 15중량%로 포함된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 친수성섬유보강재는 내산성 고분자물질에 양이온전도성작용기 또는 음이온전도성작용기 중 하나 이상이 도입되어 친수성을 나타낸다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 내산성 고분자물질은 폴리에스테르(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플로라이드(PVdF)로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상이고, 상기 양이온전도성작용기는 하이드록시기, 술폰산기, 인산기, 카르복실기로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나이상이며, 상기 음이온전도성작용기는 아민기,하이드록시기로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 친수성섬유보강재는 종횡비가 20 내지 500이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 친수성섬유보강재는 산수용액으로 단섬유의 오염물을 제거하는 전처리 단계; 친수성처리용 용액의 제조단계; 및 단섬유를 친수성처리용 용액에 침전시키고 가열하여 친수성작용기를 부착하는 단계;를 포함하여 제조된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 고비표면적 카본재료는 비표면적이 100 내지 3,000 m2/g이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 고결정성 카본재료는 결정성이 50% 이상이고, 전도성이 10,000S/m이상이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 바인더는 폴리에스테르, PET, PTFE, PVdF, CMC로 구성된 그룹에서 선택되는 1개 이상이다.
또한, 본 발명은 상술된 어느 하나의 전극코팅조성물로 구성된 코팅층을 포함하는 납-카본 복합전지용 전극을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 0.005 내지 0.5 mm이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 전극코팅조성물은 상기 코팅층이 형성되는 전극의 활물질 무게 대비 0.1 내지 10중량% 이내로 포함된다.
또한, 본 발명은 상술된 전극을 포함하는 납-카본 복합전지를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 전극은 음극이다.
먼저, 본 발명의 납-카본복합전지용 전극코팅조성은 친수성섬유보강재를 포함함으로써 납-카본복합전지용 전극에 형성되는 카본코팅층의 친수성 강화는 물론 부착력 향상을 통해 카본의 탈락을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 납-카본복합전지용 전극 및 이를 포함하는 납-카본복합전지는 그 표면에 형성되는 카본코팅층을 구성하는 전극코팅조성물에 포함된 친수성섬유보강재를 통해 전해액이 침투할 수 있는 빈 공간을 형성하고, 친수성섬유보강재에 결합된 친수성작용기의 극성에 의하여 황산전해액의 확산도를 향상시킬 수 있어 출력특성과 싸이클 수명을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에서 얻어진 단위셀들의 10시간율 용량평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에서 얻어진 단위셀들의 싸이클별 방전 종료전압결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에서 얻어진 단위셀들의 싸이클별 방전 종료전압결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 본 발명을 설명하기 위해 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명의 기술적 특징은 납-카본복합전지용 전극에 코팅되는 카본코팅층을 형성하는 전극코팅조성물에 친수성작용기가 도입된 친수성섬유보강재를 일정 함량으로 포함시킴으로써 황산용해액의 확산도 향상은 물론 카본 탈락을 방지할 수 있는 새로운 조성의 전극코팅조성물을 개발한 것에 있다.
즉, 일반적으로 몇몇 이차전지에서는 활물질의 탈락방지를 위하여 고분자 혹은 유리섬유 소재의 단섬유를 보강재로 이용해왔으나, 성능향상을 위한 개질시도는 거의 없었는데, 본 발명의 섬유보강재는 친수성작용기를 도입함으로써 전해액의 확산도를 증가시켜 전지의 출력과 활물질의 이용율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 카본의 부착률을 향상시킬 수 있기 때문이다.
따라서, 본 발명은 고결정성 카본재료, 고비표면적 카본재료, 친수성섬유보강재 및 바인더를 포함하는 납-카본 복합전지용 전극코팅조성물을 제공한다.
일 구현예로서, 고결정성 카본재료는 25 내지 80 중량%, 고결정성카본재료는 15 내지 70중량%, 친수성섬유보강재는 1 내지 20중량% 및 바인더는 0.1 내지 15중량%로 포함될 수 있다. 상기 중량비는 실험적으로 결정된 것으로, 상기 중량비 범위 밖에서는 적절한 효과를 얻을 수 없었다.
친수성섬유보강재는 내산성 고분자물질에 양이온전도성작용기 또는 음이온전도성작용기 중 하나 이상이 도입되어 친수성을 나타내는데, 그 형태는 종횡비가 20 내지 500인 것이 사용될 수 있다. 일 구현예로서 직경 1 내지 30 μm, 길이 0.05 내지 2 mm인 고분자물질에 친수성 고분자의 부착 혹은 황산용액이나 황산훈연과의 반응, 플라즈마방사 등의 공지된 기법으로 친수성작용기를 도입하여 친수성섬유보강재를 얻을 수 있다.
여기서, 내산성 고분자물질은 폴리에스테르(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플로라이드(PVdF) 및 이들의 조합으로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 양이온전도성작용기는 하이드록시기, 술폰산기, 인산기, 카르복실기로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나이상일 수 있으며, 음이온전도성작용기는 아민기, 하이드록시기로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
친수성섬유보강재는 상술된 바와 같이 친수성작용기를 고분자섬유에 도입할 수 있기만 하면 공지된 모든 제조방법이 사용될 수 있는데, 일 구현예로서 산수용액으로 단섬유의 오염물을 제거하는 전처리 단계; 친수성처리용 용액의 제조단계; 및 단섬유를 친수성처리용 용액에 침전시키고 가열하여 친수성작용기를 부착하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.
이 때, 전처리 단계는 섬유보강재 표면의 오염물을 상온에서 산용액을 이용해 제거하기 위한 단계로 5 내지 20 %의 질산, 염산, 황산, 아세트산, 옥살산 또는 이들의 조합물을 이용한다. 이러한 전처리단계를 통해 표면의 오염을 제거하고 결과물의 품질을 향상시킬 수 있다. 친수성처리용 용액의 제조단계는 섬유보강재에 친수성작용기를 도입하기 위한 용액을 준비하는 단계로서, 수산화나트륨, 수산화칼륨 혹은 이들의 혼합물을 물에 용해시켜 0.1내지 5N의 알칼리 용액을 제조하는 단계; 수용성 고분자 알코올을 알칼리 용액에 용해시키는 단계를 포함한다. 수용성 고분자 알코올을 용해시키는 단계에서는 용액의 온도를 85℃이상으로 가열하는 것이 바람직할 수 있다. 친수성작용기 부착단계는 준비한 단섬유를 알칼리성 고분자 알코올 용액에 침전시킨 후 용액을 90 내지 110 ℃로 가열하여 0.5 내지 5 시간동안 끓는 상태로 유지하여 섬유에 친수성을 부여하는 단계이다. 친수성작용기 부착과정 중 일정 수준 낮은 온도에서는 반응이 원활히 진행되지 않을 수 있으므로, 85 ℃ 이상으로 유지할 수 있다.
고비표면적 카본재료는 비표면적이 100 내지 3,000 m2/g인 카본재료일 수 있는데, 고 비표면적 카본재료의 비표면적인 100m2/g 미만이면 충분한 반응면적을 제공하지 못하게 되고, 3,000 m2/g을 초과하게 되면 소재의 비용상승 및 안정성하락의 문제가 발생하기 때문이다. 본 발명에서 사용되는 고비표면적 카본재료는 상술된 비표면적의 범위에 있기만 하면 공지된 모든 카본재료가 사용될 수 있는데 일 구현예로서 활성탄, 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 무연탄, 카본나노튜브, 카본섬유 또는 이들의 조합 중 어느 하나일 수 있다. 고비표면적 카본재료는 0.1 내지 100㎛ 크기의 분말이 사용될 수 있는데, 고 비표면적 카본 재료의 크기가 0.1㎛ 미만이면 카본 재료의 비산으로 작업공정의 안정성이 매우 저하되고, 100㎛를 초과하게 전극층을 형성하기 위한 코팅조성물을 구성하는데 있어 균일한 혼합이 이뤄지지 않기 때문이다.
고결정성 카본재료는 결정성이 50% 이상이고, 전기전도도가 10,000S/m이상인 카본재료일 수 있는데, 고결정성 카본재료의 결정성이 50%미만이면 전기화학적 안정성이 낮아지고, 전기전도도가 10,000S/m 미만이면 전극에 적용시 충분한 성능을 발휘하지 못하기 때문이다. 본 발명에서 사용되는 고결정성 카본재료는 상술된 전기전도도의 범위에 있기만 하면 공지된 모든 카본재료가 사용될 수 있는데 일 구현예로서 그라파이트, 그래핀, 카본 나노튜브, 카본섬유 또는 이들의 조합 중 어느 하나일 수 있다. 고결정성카본재료 또한 고비표면적 카본재료와 동일한 크기의 분말이 사용될 수 있다.
바인더는 이차전지 전극에 적용할 수 있는 모든 고분자물질일 수 있으며, 예를 들면 PTFE, PVdF, CMC, SBR, 클로로프렌고무 중 하나 혹은 둘이상의 조합일 수 있다. 바인더는 전극코팅조성물에 분말상태로 혼합되거나, 분산제에 분산된 상태로 적용될 수 있으며, 상술된 바와 같이 0.1 내지 15 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 납-카본 복합전지용 전극은 상술된 구성의 전극코팅조성물을 납-카본복합전지용 음극 또는 양극의 표면에 코팅하여 형성된 전극코팅층을 포함한다.
전극코팅층은 상술된 구성의 전극코팅조성물이 분산될 수 있는 모든 종류의 유기 또는 무기 용매에서 선택된 분산제를 이용하여 페이스트상으로 제조한 후, 제조된 페이스트상 전극코팅조성물을 캐스팅, 시트 성형 및 부착, 딥코팅 등의 다양한 코팅방법을 이용하여 전극 표면에 코팅함으로써 형성될 수 있다. 전극코팅층이 형성된 전극은 습윤상태에서 60 내지 150 ℃의 범위에서 1 내지 100 시간 동안 건조하여 납-카본 복합전지용 전극을 완성할 수 있다. 일 구현예로서, 페이스트상 전극코팅조성물을 제조하기 위해 물, 아세톤, 알코올, 방향족 용제, 메틸기를 포함하는 용제 등으로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나 혹은 둘 이상의 분산제가 사용될 수 있다.
완성된 전극에 포함된 전극코팅층은 0.005 내지 0.5 mm의 두께를 가질 수 있는데, 0.005 mm이하로 형성되면 혼합카본층이 전도성 네트워크가 형성되지 못하고 0.5 mm이상으로 코팅될 경우 전해액의 확산이 저하되는 문제가 발생 할 수 있기 때문이다. 또한, 전극코팅조성물은 전극코팅층이 형성되는 전극의 활물질 무게 대비 0.1 내지 10중량% 이내로 포함되는데, 상기 0.1중량%이하로 포함되면 충분한 전도성 및 반응면적을 제공하지 못하고 10중량%이상이면 지나치게 부피가 커지는 문제점이 있기 때문이다.
본 발명의 납-카본 복합전지는 상술된 납-카본 복합전지용 전극을 포함한다. 즉 상술된 구조의 전극을 음극전극, 양극전극 중 하나 이상을 포함한 2차전지로 구현할 수 있는데, 예를 들어 양극 및 음극을 모두 본 발명의 전극을 사용하고 양극전극과 음극전극 사이에 격리막을 두고 황산으로 함침한 구조로 납-카본 복합전지 구현할 수 있을 것이다. 특히, 본 발명의 납-카본 복합전지는 상기 전극을 음극으로 구현할 수 있다.
실시예 1
1. 친수성섬유보강재 준비
폴리에스테르섬유에 친수성 작용기를 도입하기 이전 오염물 제거를 위하여 40 ℃ 로 유지된 10%염산수용액에 1시간동안 함침시켰다. PVA를 1.5중량%만큼 1 N 수산화나트륨 용액에 완전히 용해시켜 알칼리 PVA수용액을 제조하였다. 제조한 알칼리 PVA용액에 산처리한 폴리에스테르 섬유를 가열하여 끓는 상태의 알칼리 PVA수용액에 1시간 동안 침전시킨 후 세척하여 친수성섬유보강재를 제조하였다.
2. 카본재료 준비
고비표면적 카본으로 활성탄, 고결정성 카본으로 그라파이트를 선택하고, 활성탄 및 그라파이트를 분쇄하여 10-30㎛ 크기의 분말을 제조하였다.
3. 전극코팅조성물 제조
활성탄분말 45중량%, 그라파이트분말 44중량%, 친수성섬유보강재 1중량% 및 바인더 10중량% 로 구성된 전극코팅조성물을 제조하였다.
4. 페이스트상 전극코팅조성물 제조
전극코팅조성물 33 중량% 및 증점제 2 중량%를 물 65 중량%에 분산시켜 페이스트상 전극코팅조성물을 제조하였다.
5. 납-카본복합전지용 전극 형성
제조한 페이스트상 전극코팅조성물을 납축전지용 음극판 표면에 건조두께가 0.5mm가 되도록 코팅한 후 평활 압축기를 이용 1MPa로 10분간 압착하여 납-카본복합전지용 전극1을 제작하였다.
6. 단위셀 제작
제작한 납-카본복합전극1을 양극 2매 사이에 끼우고 세퍼레이터와 함께 조립하여 단위셀1을 제작하였다.
실시예 2 내지 5
친수성 섬유보강재의 함량을 하기 표와 같이 적용한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법을 수행하여 납-카본복합전지용 전극2 내지 5를 제작한 후 단위셀2 내지 5를 제작하였다.
| 구분 | 친수성섬유보강재함량 |
| 실시예 2 | 2.5중량% |
| 실시예 3 | 5중량% |
| 실시예 4 | 10중량% |
| 실시예 5 | 15중량% |
비교예 1
일반적인 납전극을 사용한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 비교예단위셀1을 제조하였다.
비교예2
친수성섬유보강재 대신 일반 섬유보강재를 5중량%로 사용한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 비교예단위셀2를 제조하였다.
비교예3
친수성섬유보강재를 사용하지 않고 전극코팅조성물을 제조한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 비교예단위셀3을 제조하였다.
실험예 1
실시예1 내지 실시예 5에서 얻어진 단위셀1 내 5 및 비교예1 내지 비교예3에서 얻어진 비교예단위셀1 내지 3을 대상으로 다음과 같이 용량을 측정하고 그 결과를 하기 표 2 및 도 1에 나타내었다.
용량평가는 0.1C(10시간율 전류)의 전류로 2.45V에 도달할 때까지 충전 후, 전압 및 온도 안정화를 위해 10분 동안 방치한 다음, 1.75V에 도달할 때까지 0.1C의 전류로 방전하여 실시하였다.
| 구분 | 0.1C 방전용량(Ah) |
| 실시예 1 | 1.30 |
| 실시예 2 | 1.31 |
| 실시예 3 | 1.33 |
| 실시예 4 | 1.38 |
| 실시예 5 | 1.29 |
| 비교예 1 | 1.22 |
| 비교예 2 | 1.30 |
| 비교예 3 | 1.22 |
표 2에 나타난 바와 같이, 용량평가결과 일반 납축전지용 전극을 사용한 비교예1과 섬유보강재를 사용하지 않은 비교예3에 비하여 비교예2의 값이 높게 나타나 섬유보강재가 포함되는 것만으로도 성능이 향상됨을 확인할 수 있었다. 0.1C 방전용량평가에서 가장 높은 성능을 나타낸 것은 실시예3 및 4로, 용량측면에서는 친수성작용기가 도입된 섬유보강재가 복합카본층의 5 내지 10 %일 때 가장 바람직한 결과를 얻을 수 있었다.
실험예 2
실시예1 내지 실시예 5에서 얻어진 단위셀1 내 5 및 비교예1 내지 비교예3에서 얻어진 비교예단위셀1 내지 3을 대상으로 다음과 같이 싸이클수명을 평가하고 그 결과를 하기 표 3 및 도 2에 나타내었다.
수명평가는 각 단위셀을 0.1C의 전류로 완전충전한 뒤, 0.5C(2시간율 전류)로 61초 충전 후. 0.5C로 60초 방전을 반복하였다. 방전 종지전압이 1.2V가 되면 사이클을 종료하였다.
| 구분 | 싸이클수 |
| 실시예 1 | 26,723 |
| 실시예 2 | 29,012 |
| 실시예 3 | 30,292 |
| 실시예 4 | 27,282 |
| 실시예 5 | 25,217 |
| 비교예 1 | 2,255 |
| 비교예 2 | 20,594 |
| 비교예 3 | 14,594 |
표 3에 나타난 바와 같이, 싸이클 수명평가 결과 일반 납축전지를 사용한 비교예1의 수명이 가장 단시일에 종료되었으며, 섬유보강재가 사용되지 않은 비교예3이 14,594싸이클로 두 번째로 종료되었다. 친수성작용기가 도입되지 않은 비교예2의 경우 비교예 1과 3에 비하여 수명이 크게 향상되었음을 확인하였으며, 이에 따라 섬유보강재의 도입만으로도 유의미한 성능향상이 나타남이 확인되었다.
싸이클 수명평가결과 가장 높게 나타난 실시예는 30,292싸이클로 종료된 실시예 3이었으며, 실시예 2와 4도 훌륭한 성능을 나타내었다. 상기의 평가결과를 토대로 친수성작용기가 도입된 섬유보강재의 도입이 전지의 성능을 향상시킴을 확인하였으며, 적절한 적용비율은 1 내지 20중량%로서 바람직하게는 1 내지 15중량%, 보다 바람직하게는 2.5 내지 10%임을 확인하였다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
Claims (14)
- 고결정성 카본재료, 고비표면적 카본재료, 친수성섬유보강재 및 바인더를 포함하는 납-카본 복합전지용 전극코팅조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 고결정성 카본재료는 25 내지 80중량%, 상기 고비표면적 카본재료는 15 내지 70중량%, 상기 친수성섬유보강재는 1 내지 20중량% 및 상기 바인더는 0.1 내지 15중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 납-카본 복합전지용 전극코팅조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 친수성섬유보강재는 내산성 고분자물질에 양이온전도성작용기 또는 음이온전도성작용기 중 하나 이상이 도입되어 친수성을 나타내는 것을 특징으로 하는 납-카본 복합전지용 전극코팅조성물.
- 제 3 항에 있어서,
상기 내산성 고분자물질은 폴리에스테르(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플로라이드(PVdF)로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상이고, 상기 양이온전도성작용기는 하이드록시기, 술폰산기, 인산기, 카르복실기로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나이상이며, 상기 음이온전도성작용기는 아민기, 하이드록시기로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 납-카본 복합전지용 전극코팅조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 친수성섬유보강재는 종횡비가 20 내지 500인 것을 특징으로 하는 납-카본 복합전지용 전극코팅조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 친수성섬유보강재는 산수용액으로 단섬유의 오염물을 제거하는 전처리 단계; 친수성처리용 용액의 제조단계; 및 단섬유를 친수성처리용 용액에 침전시키고 가열하여 친수성작용기를 부착하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 납-카본 복합전지용 전극코팅조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 고비표면적 카본재료는 비표면적이 100 내지 3,000 m2/g인 것을 특징으로 하는 납-카본 복합전지용 전극코팅조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 고결정성 카본재료는 결정성이 50% 이상이고, 전도성이 10,000S/m이상인 것을 특징으로 하는 납-카본 복합전지용 전극코팅조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 바인더는 폴리에스테르, PET, PTFE, PVdF, CMC로 구성된 그룹에서 선택되는 1개 이상인 것을 특징으로 하는 납-카본 복합전지용 전극코팅조성물.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 전극코팅조성물로 구성된 코팅층을 포함하는 납-카본 복합전지용 전극.
- 제 10 항에 있어서,
상기 코팅층의 두께는 0.005 내지 0.5 mm이 것을 특징으로 하는 납-카본 복합전지용 전극.
- 제 10 항에 있어서,
상기 전극코팅조성물은 상기 코팅층이 형성되는 전극의 활물질 무게 대비 0.1 내지 10중량% 이내로 포함되는 것을 특징으로 하는 납-카본 복합전지.
- 제 10 항의 전극을 포함하는 납-카본 복합전지.
- 제 13 항에 있어서,
상기 전극은 음극인 것을 특징으로 하는 납-카본 복합전지.
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