KR20190051354A - 양극의 제조 방법 - Google Patents

양극의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190051354A
KR20190051354A KR1020170146893A KR20170146893A KR20190051354A KR 20190051354 A KR20190051354 A KR 20190051354A KR 1020170146893 A KR1020170146893 A KR 1020170146893A KR 20170146893 A KR20170146893 A KR 20170146893A KR 20190051354 A KR20190051354 A KR 20190051354A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
active material
positive electrode
mixture
binder
current collector
Prior art date
Application number
KR1020170146893A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102520396B1 (ko
Inventor
구창완
김기태
최상훈
후지 타카부미
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 KR1020170146893A priority Critical patent/KR102520396B1/ko
Publication of KR20190051354A publication Critical patent/KR20190051354A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102520396B1 publication Critical patent/KR102520396B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
    • H01M4/0435—Rolling or calendering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0471—Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • H01M4/623—Binders being polymers fluorinated polymers
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 양극 활물질, 도전재, 및 바인더를 건식 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 집전체 상에 상기 혼합물을 배치하는 단계; 및 상기 혼합물이 배치된 집전체를 롤 프레스 방법을 통해 압연하여 양극 활물질층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드 호모폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 및 폴리테트라플루오로에틸렌 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 롤 프레스 방법에서 사용되는 롤의 온도는 70℃ 내지 120℃인 양극의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

양극의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING POSITIVE ELECTRODE}
본 발명은 양극의 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로 상기 양극의 제조 방법은 양극 활물질, 도전재, 및 바인더를 건식 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 집전체 상에 상기 혼합물을 배치하는 단계; 및 상기 혼합물이 배치된 집전체를 롤 프레스 방법을 통해 압연하여 양극 활물질층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드 호모폴리머(PVdF homopolymer), 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌(PVdF-HFP) 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 롤 프레스 사용되는 롤의 온도는 70℃ 내지 120℃일 수 있다.
화석연료 사용의 급격한 증가로 인하여 대체 에너지나 청정에너지의 사용에 대한 요구가 증가하고 있으며, 그 일환으로 가장 활발하게 연구되고 있는 분야가 전기화학 반응을 이용한 발전, 축전 분야이다.
현재 이러한 전기화학적 에너지를 이용하는 전기화학 소자의 대표적인 예로 이차 전지를 들 수 있으며, 점점 더 그 사용 영역이 확대되고 있는 추세이다. 최근에는 휴대용 컴퓨터, 휴대용 전화기, 카메라 등의 휴대용 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차 전지 중 높은 에너지 밀도, 즉 고용량의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해져 왔고, 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
일반적으로 이차 전지는 양극, 음극, 전해질, 및 분리막으로 구성된다. 이 중, 상기 양극은 양극 활물질, 도전재, 및 바인더를 포함할 수 있다.
기존에 사용되는 양극 제조 방법은 용매를 이용한 습식 방법이다. 구체적으로, 양극 활물질, 도전재, 및 바인더를 용매에 투입한 뒤 혼합하여 양극 슬러리를 제조한 뒤, 집전체 상에 도포하고 건조시켜서 양극을 제조하는 것이 일반적인 습식 방법에 해당한다.
다만, 기존의 이러한 시도들은 양극의 제조 공정에 적합한 점도 등을 고려할 때, 용매 내에 투입될 수 있는 바인더, 도전재의 함량의 상한과 제조된 양극 슬러리의 고형분 함량의 상한이 존재하는 문제가 있다.
또한, 용매를 사용한 양극 슬러리를 통해 양극을 제조하는 경우, 용매 제거를 위해 집전체 상에 도포된 양극 슬러리를 건조시켜야 한다. 이 과정에서 양극 활물질층의 두께가 감소하며, 균일한 두께를 가지는 양극 활물질층이 제조되기 어려운 문제가 있다.
이러한 문제들을 해결하기 위해, 상기 용매를 사용하지 않고 양극 활물질, 도전재, 및 바인더를 건식 상태로 혼합하여 양극 활물질층을 제조하는 방법이 고려되고 있다. 다만, 상기 방식에 의할 시, 양극 활물질층의 로딩양이 높은 경우, 전극 접착력이 현저히 낮아지는 문제가 있으므로 상기 방법의 적용이 어려운 상황이다.
따라서, 용매를 사용하지 않는 건식 방법으로 제조된 양극이 높은 로딩양의 양극 활물질층을 포함하면서도, 충분한 전극 접착력을 가지는 것을 가능하게 하는 양극의 제조 방법이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는 용매를 사용하지 않는 건식 방법으로 제조된 양극이 높은 로딩양의 양극 활물질층을 포함하면서도, 충분한 양극 활물질층의 접착력을 가질 수 있는 양극의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 양극 활물질, 도전재, 및 바인더를 건식 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 집전체 상에 상기 혼합물을 배치하는 단계; 및 상기 혼합물이 배치된 집전체를 롤 프레스 방법을 통해 압연하여 양극 활물질층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드 호모폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 및 폴리테트라플루오로에틸렌 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 롤 프레스 방법에서 사용되는 롤의 온도는 70℃ 내지 120℃인 양극의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양극 제조 방법에 따르면, 용매를 사용하지 않은 건식 방법을 사용하면서, 양극 활물질층을 위한 건식 혼합물이 특정 바인더를 함유하며, 적절한 온도의 롤을 통해 상기 혼합물이 배치된 집전체를 압연하기 때문에, 제조된 양극 활물질층이 높은 로딩양을 가질 수 있으면서, 동시에 집전체에 대하여 충분한 접착력(양극 접착력)을 가질 수 있다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
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.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, "상에" 등의 용어는 타 구성이 일 구성 표면 위에 존재하는 상태를 의미하며, 구체적으로 일 구성의 표면과 접하는 상태 및 표면과 접하지 않더라도 그 위에 존재하는 상태를 모두 포함하는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양극의 제조 방법은 양극 활물질, 도전재, 및 바인더를 건식 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 집전체 상에 상기 혼합물을 배치하는 단계; 및 상기 혼합물이 배치된 집전체를 롤 프레스 방법을 통해 압연하여 양극 활물질층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드 호모폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 및 폴리테트라플루오로에틸렌 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 롤 프레스 방법에서 사용되는 롤의 온도는 70℃ 내지 120℃일 수 있다.
상기 양극 활물질, 도전재, 및 바인더를 건식 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계에 있어서, 상기 건식 혼합은 용매를 동반하지 않은 상태에서 혼합하는 것을 의미한다. 다시 말해, 상기 건식 혼합은 상기 양극 활물질, 상기 도전재, 및 상기 바인더를 용매를 사용하지 않고 혼합하는 것을 의미한다. 상기 용매는 통상적으로 양극 슬러리 제조에 사용되는 용매를 의미하며, 예를 들어 물, N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 등일 수 있다. 상기 건식 혼합은 교반 기기를 이용하여 상온 이하에서 600rpm 내지 1800rpm으로 40분 내지 60분간 혼합하는 것으로 수행될 수도 있다.
상기 양극 활물질은 통상적으로 사용되는 양극 활물질일 수 있다. 구체적으로, 상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; LiFe3O4 등의 리튬 철 산화물; 화학식 Li1+a1Mn2-a1O4 (0≤a1≤0.33), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 Li[Ni0.6Mn0.2Co0.2]O2, Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 등을 포함하는 LiNi1-a2Ma2O2 (여기서, M은 Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 및 Ga으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이고, 0.01≤a2≤0.5를 만족한다)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-a3Ma3O2 (여기서, M은 Co, Ni, Fe, Cr, Zn 및 Ta 으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이고, 0.01≤a3≤0.1를 만족한다) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M은 Fe, Co, Ni, Cu 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이다.)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4 등으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 양극 활물질은 Li[Ni0.6Mn0.2Co0.2]O2 및 Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
상기 도전재는 양극에 도전성을 부여할 수 있다. 상기 도전재는 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 전도성 고분자 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드 호모폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 및 폴리테트라플루오로에틸렌 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 구체적으로 상기 폴리비닐리덴플루오라이드 호모폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 및 폴리테트라플루오로에틸렌 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 바인더는 본 발명의 특정 온도를 가지는 롤을 이용한 압연 공정과 긴밀한 관계가 있다. 구체적으로, 상기 바인더를 사용하면서, 본 발명의 특정 온도를 가지는 롤을 이용한 압연 공정을 적용할 경우, 양극 활물질층의 접착력이 개선될 수 있으며, 양극 활물질층에 크랙(crack)이 발생하는 것이 억제될 수 있다. 여기서, 상기 양극 활물질층의 접착력은 상기 양극 활물질층과 상기 집전체 간의 접착력을 의미한다.
상기 폴리비닐리덴플루오라이드 호모폴리머 및 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌은 각각 1차 입자가 응집된 2차 입자 형태일 수 있다. 상기 1차 입자의 입경은 40nm 내지 1000nm일 수 있으며, 구체적으로 50nm 내지 750nm일 수 있으며, 더욱 구체적으로 100nm 내지 500nm일 수 있다. 상기 1차 입자의 크기는 주사전자현미경(SEM )으로 확인할 수 있다.
한편, 상기 2차 입자 형태의 폴리비닐리덴플루오라이드 호모폴리머 및 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 각각의 평균 입경(D50)은 20㎛ 내지 1000㎛일 수 있으며, 구체적으로 50㎛ 내지 800㎛일 수 있으며, 더욱 구체적으로 100㎛ 내지 500㎛일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 건식 혼합 공정에서 양극 활물질 및 도전재와 접하는 바인더의 접촉 면적이 충분할 수 있다. 이 후, 특정 온도의 롤로 압연이 되어 양극 활물질층이 형성되면, 상기 양극 활물질층 내에서 상기 접촉 면적이 바람직한 수준으로 유지될 수 있다. 따라서, 양극 접착력이 개선될 수 있으며, 양극 활물질층 내의 저항이 균일할 수 있어서, 전지의 사이클 특성이 개선될 수 있다. 한편, 본 명세서에서 평균 입경(D50)은 입자의 입경 분포 곡선에 있어서, 체적 누적량의 50%에 해당하는 입경으로 정의할 수 있다. 상기 평균 입경(D50)은 예를 들어, 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있다. 상기 레이저 회절법은 일반적으로 서브미크론(submicron) 영역에서부터 수 mm 정도의 입경의 측정이 가능하며, 고 재현성 및 고 분해성의 결과를 얻을 수 있다.
상기 폴리테트라플루오로에틸렌은 2차 입자 형태가 아닌 단일 입자 형태일 수 있다. 상기 폴리테트라플루오로에틸렌의 평균 입경(D50)은 0.2mm 내지 3.0mm일 수 있으며, 구체적으로 0.3mm 내지 2.0mm일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 건식 혼합 공정에서 양극 활물질 및 도전재와 접하는 바인더의 접촉 면적이 충분할 수 있다. 이 후, 특정 온도의 롤로 압연이 되어 양극 활물질층이 형성되면, 상기 양극 활물질층 내에서 상기 접촉 면적이 바람직한 수준으로 유지될 수 있다. 따라서, 양극 접착력이 개선될 수 있으며, 양극 활물질층 내의 저항이 균일할 수 있어서, 전지의 사이클 특성이 개선될 수 있다.
상기 바인더는 상기 혼합물 전체 중량을 기준으로 0.5중량% 내지 5.0중량%로 포함될 수 있으며, 구체적으로 1.0중량% 내지 3.0중량%로 포함될 수 있으며, 더욱 구체적으로 1.5중량% 내지 2.0중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 습식 방법으로 제조된 양극에 비해 높은 양극 접착력을 가질 수 있으며, 상기 양극 접착력이 양극 내에서 균일할 수 있다.
상기 집전체 상에 상기 혼합물을 배치하는 단계 전에, 상기 혼합물에 고 전단력을 인가하는 단계가 수행될 수 있다. 상기 고 전단력을 인가하는 단계는 상기 혼합물을 전단 압축하여 고 전단력을 인가하는 것을 포함할 수 있다. 구체적으로, 전단력 인가를 위한 기기, 예를 들어 Nobilta(Hosokawa micron 社) 또는 Twin screw extruder(Thermo KA社)를 이용하는 경우, 기기 내 블레이드(blade)를 통해 상기 혼합물을 전단 압축하여 고 전단력을 인가할 수 있다. 그러나 반드시 이와 같은 방법에 한정되는 것은 아니다. 상기 혼합물에 고 전단력을 인가하는 경우, 상기 혼합물 내 바인더가 서로 엉킬(entanglement) 수 있다. 따라서, 양극 활물질 및 도전재가 상기 바인더에 의해 지지되어 양극 활물질, 도전재, 및 바인더 간의 결합력이 증가할 수 있다. 이에 따라, 집전체 상에 상기 혼합물을 배치하는 공정이 용이해지며, 제조된 양극 활물질층의 접착력이 더욱 개선될 수 있다.
상기 집전체 상에 상기 혼합물을 배치하는 단계에 있어서, 상기 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인레스 스틸 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 또, 상기 양극 집전체는 통상적으로 3 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상기 집전체 표면 상에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있다. 상기 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 집전체 상에 상기 혼합물을 배치시키는 단계는, 다음과 같은 방법으로 상기 집전체 상에 상기 혼합물을 배치하는 것을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 혼합물을 스캐터링 방법으로 상기 집전체 상에 균일한 두께로 배치시킬 수 있다. 더욱 구체적으로, 스캐터링 방법을 이용할시, 피딩 롤러(feeding roller)를 통해 상기 혼합물을 이동시키고, 상기 혼합물이 집전체에 도포될 때, 스퀴즈 롤(squeeze roll)를 사용하여 상기 혼합물을 정량으로 도포시킬 수 있다.
상기 혼합물은 분말 상태로 상기 집전체 상에 배치되며, 필름 상태로 제조된 뒤 집전체 상에 배치되지 않는다. 상기 혼합물이 분말 상태로 집전체 상에 배치될 수 있기 때문에, 필름 형태로 배치되는 경우에 비해 집전체와 혼합물 간의 접촉이 증가할 수 있고, 이에 따라 양극 접착력이 더욱 개선될 수 있다.
상기 혼합물은 상기 집전체의 일면 또는 양면 상에 배치될 수 있다. 상기 혼합물이 양면에 배치되기 위해서, 상기 혼합물을 상기 집전체의 일면에 도포한 뒤 압연하여 일면 상에 양극 활물질층을 형성시킨 뒤, 타면 상에 혼합물을 배치시킬 수 있다.
상기 집전체 상에 배치된 상기 혼합물은 압연 공정을 거쳐 양극 활물질층으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 양극 활물질층은 상기 혼합물이 배치된 집전체를 압연하는 것을 통해 형성될 수 있으며, 상기 압연은 롤 프레스 방법으로 수행될 수 있다.
상기 롤 프레스 방법은 두 개의 롤이 상기 혼합물이 배치된 집전체의 상부와 하부에 배치된 상태에서, 상기 롤로 상기 혼합물이 배치된 집전체에 압력을 가하고, 동시에 상기 혼합물이 배치된 집전체를 수평 방향으로 이동시키는 것을 포함한다.
이 때, 상기 롤 프레스 방법에서 사용되는 롤의 온도는 70℃ 내지 120℃일 수 있으며, 구체적으로 75℃ 내지 100℃일 수 있으며, 더욱 구체적으로 75℃ 내지 95℃일 수 있다. 상기 롤의 온도는 상기 바인더가 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 및 폴리테트라플루오로에틸렌 중 적어도 어느 하나인 것을 고려할 때 최적의 온도이다. 상기 롤의 온도가 70℃ 미만인 경우, 상기 바인더의 열 용융이 제대로 발생하지 않기 때문에 상기 집전체에 양극 활물질층이 원활하게 접착되지 않는다. 반대로, 상기 롤의 온도가 120℃를 초과하는 경우, 열 용융되었던 바인더가 압연 후 지나치게 딱딱하게 변하므로, 양극의 유연성이 저하되어, 전지의 사이클 특성 및 안전성이 저하될 수 있다.
이러한 공정에 의해 형성된 양극에 포함된 양극 활물질층의 로딩양은 24mg/cm2 이상일 수 있으며, 구체적으로 24mg/cm2 내지 80mg/cm2일 수 있다. 본 발명의 제조 방법이 아니라 통상의 습식 공정에 의해 제조된 양극 활물질층은 양호한 성능을 위해 24mg/cm2 미만의 로딩양을 가지는 것이 일반적이다. 그러나, 본 발명의 제조 방법에 따르면, 상기 24mg/cm2 이상의 로딩양의 양극 활물질층을 포함하는 양극의 제조가 가능하다. 또한, 상기 로딩양에 기하여 상기 음극을 포함하는 전지의 용량이 개선될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상술한 일 실시예에 따른 양극의 제조 방법과 유사하나, 양극의 제조 방법이 상기 집전체 상에 상기 혼합물을 배치하는 단계 이전에, 상기 집전체의 표면 상에 표면개질층을 배치하는 단계를 더 포함하며, 상기 양극 활물질층은 상기 표면개질층 상에 배치되는 점에서 차이가 있다. 이하, 상기 차이점에 대해서 설명하도록 한다.
상기 표면개질층은 상기 집전체와 양극 활물질층의 접착력을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 또한, 상기 표면개질층은 슬러리 상태가 아닌 분말 상태의 상기 혼합물이 상기 집전체 상에 원활하게 배치될 수 있게 할 수 있다. 나아가, 롤 프레스 공정 시, 상기 표면개질층은 상기 혼합물이 배치된 위치에서 이동하지 않도록 하여, 제조된 양극 활물질층이 더욱 균일한 두께를 가질 수 있다.
상기 표면개질층은 스티렌-부타디엔 고무(Styrene Butadiene Rubber, SBR), 카르복시메틸 셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose, CMC) 및 카본 블랙(carbon black)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 스티렌-부타디엔 고무일 수 있다. 상기 표면개질층이 상기 물질을 포함하는 경우, 상기 혼합물과 상기 표면개질층의 접촉 면적이 크기 때문에, 양극 접착력이 더욱 향상될 수 있다.
상기 표면개질층의 두께는 1㎛ 내지 10㎛일 수 있으며, 구체적으로 1㎛ 내지 5㎛일 수 있고, 더욱 구체적으로 1㎛ 내지 2㎛일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 전극 두께가 지나치게 증가하지 않으면서도 양극 접착력을 충분히 개선시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 양극의 제조 방법으로 제조된 양극이 제공될 수 있다. 나아가, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 양극을 포함하는 전기화학소자가 제공된다. 상기 전기화학소자는 구체적으로 전지 또는 커패시터 등일 수 있으며, 보다 구체적으로는 이차 전지일 수 있다.
상기 이차 전지는 구체적으로 양극, 상기 양극과 대향하여 위치하는 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 세퍼레이터 및 전해질을 포함하며, 상기 양극은 앞서 설명한 바와 같다. 또, 상기 이차 전지는 상기 양극, 음극, 세퍼레이터의 전극 조립체를 수납하는 전지용기, 및 상기 전지용기를 밀봉하는 밀봉 부재를 선택적으로 더 포함할 수 있다.
상기 이차 전지에 있어서, 상기 음극은 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 상에 위치하는 음극 활물질층을 포함한다.
상기 음극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또, 상기 음극 집전체는 통상적으로 3 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있으며, 양극 집전체와 마찬가지로, 상기 집전체 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있다. 예를 들어, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 음극 활물질층은 음극 활물질과 함께 선택적으로 바인더 및 도전재를 포함한다. 상기 음극 활물질층은 일례로서 음극 집전체 상에 음극 활물질, 및 선택적으로 바인더 및 도전재를 포함하는 음극 형성용 조성물을 도포하고 건조하거나, 또는 상기 음극 형성용 조성물을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 음극 집전체 상에 라미네이션함으로써 제조될 수도 있다.
상기 음극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물이 사용될 수 있다. 구체적인 예로는 인조흑연, 천연흑연, 흑연화 탄소섬유, 비정질탄소 등의 탄소질 재료; Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si합금, Sn합금 또는 Al합금 등 리튬과 합금화가 가능한 금속질 화합물; SiOx(0 < x < 2), SnO2, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물과 같이 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 금속산화물; 또는 Si-C 복합체 또는 Sn-C 복합체과 같이 상기 금속질 화합물과 탄소질 재료를 포함하는 복합물 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 또한, 상기 음극 활물질로서 금속 리튬 박막이 사용될 수도 있다. 또, 탄소재료는 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소 (soft carbon) 및 경화탄소 (hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 무정형, 판상, 인편상, 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연, 키시흑연 (Kish graphite), 열분해 탄소 (pyrolytic carbon), 액정피치계 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.
또, 상기 바인더 및 도전재는 앞서 양극에서 설명한 바와 동일한 것일 수 있다.
한편, 상기 리튬 이차전지에 있어서, 세퍼레이터는 음극과 양극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로, 통상 리튬 이차전지에서 세퍼레이터로 사용되는 것이라면 특별한 제한없이 사용가능하며, 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. 구체적으로는 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름 또는 이들의 2층 이상의 적층 구조체가 사용될 수 있다. 또 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포가 사용될 수도 있다. 또, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 코팅된 세퍼레이터가 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.
또, 본 발명에서 사용되는 전해질로는 이차 전지 제조시 사용 가능한 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 고체 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질, 고체 무기 전해질, 용융형 무기 전해질 등을 들 수 있으며, 이들로 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 전해질은 유기 용매 및 리튬염을 포함할 수 있다.
상기 유기 용매로는 전지의 전기 화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 할 수 있는 것이라면 특별한 제한없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 유기 용매로는, 메틸 아세테이트(methyl acetate), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), ε-카프로락톤(ε-caprolactone) 등의 에스테르계 용매; 디부틸 에테르(dibutyl ether) 또는 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran) 등의 에테르계 용매; 시클로헥사논(cyclohexanone) 등의 케톤계 용매; 벤젠(benzene), 플루오로벤젠(fluorobenzene) 등의 방향족 탄화수소계 용매; 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate, DMC), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate, DEC), 메틸에틸카보네이트(methylethylcarbonate, MEC), 에틸메틸카보네이트(ethylmethylcarbonate, EMC), 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate, PC) 등의 카보네이트계 용매; 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등의 알코올계 용매; R-CN(R은 C2 내지 C20의 직쇄상, 분지상 또는 환 구조의 탄화수소기이며, 이중결합 방향 환 또는 에테르 결합을 포함할 수 있다) 등의 니트릴류; 디메틸포름아미드 등의 아미드류; 1,3-디옥솔란 등의 디옥솔란류; 또는 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다. 이중에서도 카보네이트계 용매가 바람직하고, 전지의 충방전 성능을 높일 수 있는 높은 이온전도도 및 고유전율을 갖는 환형 카보네이트(예를 들면, 에틸렌카보네이트 또는 프로필렌카보네이트 등)와, 저점도의 선형 카보네이트계 화합물(예를 들면, 에틸메틸카보네이트, 디메틸카보네이트 또는 디에틸카보네이트 등)의 혼합물이 보다 바람직하다. 이 경우 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트는 약 1:1 내지 약 1:9의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 전해액의 성능이 우수하게 나타날 수 있다.
상기 리튬염은 이차 전지에서 사용되는 리튬 이온을 제공할 수 있는 화합물이라면 특별한 제한없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 리튬염은, LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAl04, LiAlCl4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(C2F5SO3)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2. LiCl, LiI, 또는 LiB(C2O4)2 등이 사용될 수 있다. 상기 리튬염의 농도는 0.1 내지 2.0M 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 리튬염의 농도가 상기 범위에 포함되면, 전해질이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해질 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다.
상기 전해질에는 상기 전해질 구성 성분들 외에도 전지의 수명특성 향상, 전지 용량 감소 억제, 전지의 방전 용량 향상 등을 목적으로 예를 들어, 디플루오로 에틸렌카보네이트 등과 같은 할로알킬렌카보네이트계 화합물, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사인산 트리아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올 또는 삼염화 알루미늄 등의 첨가제가 1종 이상 더 포함될 수도 있다. 이때 상기 첨가제는 전해질 총 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.
상기 이차 전지는 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 등의 휴대용 기기, 및 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle, HEV) 등의 전기 자동차 분야 등에 이용될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 이차 전지를 단위 셀로 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩이 제공된다. 상기 전지모듈 또는 전지팩은 파워 툴(Power Tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차, 및 플러그인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용될 수 있다.
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.
실시예 및 비교예
실시예 1: 양극의 제조
평균 입경(D50)이 각각 5㎛, 15㎛인 Li[Ni0.6Mn0.2Co0.2]O2를 양극 활물질로 사용하였으며, 평균 입경(D50)이 65nm인 카본 블랙을 도전재로 사용하였고, 단일 입자 형태이며 평균 입경(D50)이 1mm인 PTFE를 바인더로 사용하였다.
nobilta 기기(Hosokawa 社)를 사용하여, 상기 양극 활물질, 상기 도전재, 및 상기 바인더를 96.5:1.5:2.0의 중량비로, 용매 없이 1800rpm에서 25분간 혼합시켰다. 그 뒤, 상기 혼합물에 250N의 전단력을 가하였다(Nobilta(Hosokawa micron 社)). 이 후, 상기 혼합물을 두께가 15㎛인 알루미늄 집전체의 일면 상에 스캐터링 방법을 이용하여 배치시켜, 예비 양극을 제조하였다. 상기 예비 양극은 롤 프레스 장비의 벨트 상에 배치되었고, 이 후, 75℃의 롤을 이용하여 0.5m/min 속도로 상기 예비 양극을 압연하여 양극 활물질층을 포함하는 실시예 1의 양극을 제조하였다. 상기 양극 활물질층의 로딩양은 48mg/cm2였다.
실시예 2: 양극의 제조
실시예 1의 PTFE 대신, 2차 입자의 평균 입경(D50)이 200㎛인 PVdF-HFP를 바인더로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2의 양극을 제조하였다. 제조된 양극의 양극 활물질층의 로딩양은 48mg/cm2였다.
실시예 3: 양극의 제조
실시예 1의 PTFE 대신, 2차 입자의 평균 입경(D50)이 200㎛인 PVdF 호모폴리머를 바인더로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 3의 양극을 제조하였다. 제조된 양극의 양극 활물질층의 로딩양은 48mg/cm2였다.
실시예 4: 양극의 제조
평균 입경(D50)이 각각 5㎛, 15㎛인 Li[Ni0.6Mn0.2Co0.2]O2를 양극 활물질로 사용하였으며, 평균 입경(D50)이 65nm인 카본 블랙을 도전재로 사용하였고, 2차 입자의 평균 입경(D50)이 200㎛인 PVdF-HFP를 바인더로 사용하였다.
두께가 15㎛인 알루미늄 집전체의 일면 상에 그라비아 코팅(gravure coating)의 방법으로 SBR을 2㎛ 두께로 배치하여 표면개질층을 형성시켰다.
한편, nobilta 기기(Hosokawa 社)를 사용하여, 상기 양극 활물질, 상기 도전재, 및 상기 바인더를 96.5:1.5:2의 중량비로, 용매 없이 1800rpm에서 25분간 혼합시켰다. 그 뒤, 상기 혼합물에 250N의 전단력을 가하였다(Nobilta(Hosokawa micron 社)). 이 후, 상기 혼합물을 집전체 상에 배치된 표면개질층 상에 스캐터링 방법을 이용하여 배치시켜, 예비 양극을 제조하였다. 상기 예비 양극은 롤 프레스 장비의 벨트 상에 배치되었고, 이 후, 75℃의 롤을 이용하여 0.5m/min 속도로 상기 예비 양극을 압연하여 양극 활물질층을 포함하는 실시예 4의 양극을 제조하였다. 상기 양극 활물질층의 로딩양은 48mg/cm2였다.
비교예 1: 양극의 제조
상기 롤 온도가 75℃가 아닌 50℃인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 1의 양극을 제조하였다.
비교예 2: 양극의 제조
상기 롤 온도가 75℃가 아닌 150℃인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 2의 양극을 제조하였다.
비교예 3: 양극의 제조
상기 롤 온도가 75℃가 아닌 50℃인 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 비교예 3의 양극을 제조하였다.
비교예 4: 양극의 제조
상기 롤 온도가 75℃가 아닌 200℃인 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 비교예 4의 양극을 제조하였다.
비교예 5: 양극의 제조
평균 입경(D50)이 각각 5㎛, 15㎛인 Li[Ni0.6Mn0.2Co0.2]O2를 양극 활물질로 사용하였으며, 평균 입경(D50)이 65nm인 카본 블랙을 도전재로 사용하였고, 2차 입자의 평균 입경(D50)이 200㎛인 PVdF-HFP를 바인더로 사용하였다.
nobilta 기기(Hosokawa 社)를 사용하여, 상기 양극 활물질, 상기 도전재, 및 상기 바인더를 96.5:1.5:2.0의 중량비로, 용매 없이 1800rpm에서 25분간 혼합시켰다. 그 뒤, 상기 혼합물에 250N의 전단력을 가하였다(Nobilta(Hosokawa micron 社)). 이 후, 상기 혼합물을 2 Roll Press를 사용하여 1000㎛ 두께의 예비 필름을 제조하고, 상기 제조된 예비 필름을 2 Roll Press를 사용하여 500㎛ 두께의 필름으로 제조하였다. 상기 필름의 로딩양은 48mg/cm2였다.
한편, 두께가 15㎛인 알루미늄 집전체의 일면 상에 그라비아 코팅(gravure coating)의 방법으로 SBR을 2㎛ 두께로 배치하여 표면개질층을 형성시켰다.
상기 제조된 필름을 상기 표면개질층 상에 배치시킨 뒤, 75℃의 롤을 이용하여 0.5m/min 속도로 압연하여 비교예 5의 양극을 제조하였다.
비교예 6: 양극의 제조
상기 롤 온도가 75℃가 아닌 23℃인 것을 제외하고는 비교예 5와 동일한 방법으로 비교예 6의 양극을 제조하였다.
실험예 1: 양극 접착력의 평가
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 6의 양극 각각에 대하여, 상기 양극을 20mm×150mm로 타발하여 25mm×75mm 슬라이드 글라스 중앙부에 테이프를 사용하여 고정시킨 후, UTM을 사용하여 집전체를 벗겨 내면서 90도 벗김 강도를 측정하였다. 평가는 5개 이상의 벗김 강도를 측정하여 평균값으로 정하였다. 이를 하기 표 1에 나타내었다.
실험예 2: 양극 크랙(crack) 평가
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 6의 양극 각각에 대하여, 상기 양극을 20mm×150mm로 타발하여 지름 10mm의 로드(rod)에 감은 뒤 크랙 발생 여부를 확인하였다(발생 시 fail, 미발생 시 pass). 구체적으로, 각각의 실시예들 및 비교예들마다 5회 실험을 실시하여 크랙이 발생하는 경우가 발생하는지로 평가하였다.
양극 활물질층의 로딩양(mg/cm2) 양극 접착력(gf/15mm) 양극 크랙 발생 여부
실시예 1 48 12 Pass
실시예 2 48 24 Pass
실시예 3 48 22 Pass
실시예 4 48 32 Pass
비교예 1 48 9 Pass
비교예 2 48 11 Fail
비교예 3 48 10 Pass
비교예 4 48 13 Fail
비교예 5 48 9 Pass
비교예 6 48 3 Pass
상기 표 1을 참조하면, 롤 온도가 본 발명의 온도 범위를 만족하는 실시예 1 내지 4의 경우, 롤 온도가 상기 범위를 만족하지 못하는(ex. 50℃, 150℃, 200℃) 비교예 1 내지 4에 비해 양극 접착력이 월등히 우수한 것을 알 수 있다. 더불어, 150℃ 또는 200℃의 롤 온도를 적용한 비교예 2와 4의 경우, 양극 활물질층의 유연성이 지나치게 저하되어 크랙이 발생하는 것을 확인할 수 있다.
한편, 집전체 상에 건조된 혼합물(분말 형태)을 배치한 뒤 압연한 본 발명과 달리, 상기 혼합물을 필름으로 제조하여 집전체 상에 배치시킨 비교예 5 및 6은 양극 접착력이 열악한 것을 확인할 수 있다.
나아가, 실시예 2과 실시예 4를 참조하면, 표면개질층이 도입된 양극의 경우 양극 접착력이 더욱 개선될 수 있음을 확인할 수 있다.

Claims (9)

  1. 양극 활물질, 도전재, 및 바인더를 건식 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
    집전체 상에 상기 혼합물을 배치하는 단계; 및
    상기 혼합물이 배치된 집전체를 롤 프레스 방법을 통해 압연하여 양극 활물질층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드 호모폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 및 폴리테트라플루오로에틸렌 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
    상기 롤 프레스 방법에서 사용되는 롤의 온도는 70℃ 내지 120℃인 양극의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 롤의 온도는 75℃ 내지 100℃인 양극의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더는 상기 혼합물 전체 중량을 기준으로 0.5중량% 내지 5.0중량%로 포함되는 양극의 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 양극 활물질, 도전재, 및 바인더를 건식 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계에 있어서,
    상기 폴리비닐리덴플루오라이드 호모폴리머 및 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌은 각각 1차 입자가 응집된 2차 입자 형태이며,
    상기 2차 입자의 평균 입경(D50)은 20㎛ 내지 1000㎛인 양극의 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 양극 활물질, 도전재, 및 바인더를 건식 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계에 있어서,
    상기 폴리테트라플루오로에틸렌은 단일 입자 형태이며,
    상기 폴리테트라플루오로에틸렌의 평균 입경(D50)은 0.2mm 내지 3.0mm인 양극의 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 양극 활물질층의 로딩양은 24mg/cm2 이상인 양극의 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 집전체 상에 상기 혼합물을 배치하는 단계 이전에,
    상기 집전체의 표면 상에 표면개질층을 배치하는 단계를 더 포함하며,
    상기 양극 활물질층은 상기 표면개질층 상에 배치되며,
    상기 표면개질층은 스티렌-부타디엔 고무, 카르복시메틸 셀룰로오스 및 카본 블랙으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 양극의 제조 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 표면개질층의 두께는 1㎛ 내지 10㎛인 양극의 제조 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 건식 혼합은 상기 양극 활물질, 상기 도전재, 및 상기 바인더를 용매를 사용하지 않고 혼합하는 것인 양극의 제조 방법.
KR1020170146893A 2017-11-06 2017-11-06 양극의 제조 방법 KR102520396B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170146893A KR102520396B1 (ko) 2017-11-06 2017-11-06 양극의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170146893A KR102520396B1 (ko) 2017-11-06 2017-11-06 양극의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190051354A true KR20190051354A (ko) 2019-05-15
KR102520396B1 KR102520396B1 (ko) 2023-04-12

Family

ID=66579456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170146893A KR102520396B1 (ko) 2017-11-06 2017-11-06 양극의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102520396B1 (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021010629A1 (ko) * 2019-07-15 2021-01-21 주식회사 엘지화학 전극 바인더의 제조방법 및 상기 전극 바인더를 포함하는 전극 복합체
CN114628640A (zh) * 2020-12-14 2022-06-14 泰星能源解决方案有限公司 电极片材的制造方法
WO2022169350A1 (ko) * 2021-02-08 2022-08-11 주식회사 엘지화학 전기화학소자용 전극, 그 제조방법 및 이를 포함하는 전기화학소자
WO2023121275A1 (ko) * 2021-12-24 2023-06-29 주식회사 엘지에너지솔루션 양극 슬러리 조성물, 이를 이용하여 제조된 양극 및 리튬 이차전지
WO2023163073A1 (ja) * 2022-02-22 2023-08-31 Ａｐｂ株式会社 電極の製造方法
WO2024021018A1 (zh) * 2022-07-29 2024-02-01 宁德时代新能源科技股份有限公司 干法电极用底涂胶及其制备方法、复合集流体、电池极片、二次电池、电池模块、电池包和用电装置
WO2024078923A1 (en) * 2022-10-10 2024-04-18 Solvay Specialty Polymers Italy S.P.A. Battery electrode and method of making the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140122500A (ko) * 2013-04-10 2014-10-20 주식회사 엘지화학 이차전지용 양극 및 이의 제조 방법
JP2014203625A (ja) * 2013-04-03 2014-10-27 株式会社豊田自動織機 リチウムイオン二次電池正極用集電体、リチウムイオン二次電池用正極及びリチウムイオン二次電池
JP2014211960A (ja) * 2013-04-17 2014-11-13 進和工業株式会社 集電体材料
KR20150021844A (ko) * 2013-08-21 2015-03-03 주식회사 엘지화학 양극 활물질, 그의 제조방법 및 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬이차전지
KR20170016859A (ko) * 2014-06-03 2017-02-14 알케마 인코포레이티드 무용제 전극 제작

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014203625A (ja) * 2013-04-03 2014-10-27 株式会社豊田自動織機 リチウムイオン二次電池正極用集電体、リチウムイオン二次電池用正極及びリチウムイオン二次電池
KR20140122500A (ko) * 2013-04-10 2014-10-20 주식회사 엘지화학 이차전지용 양극 및 이의 제조 방법
JP2014211960A (ja) * 2013-04-17 2014-11-13 進和工業株式会社 集電体材料
KR20150021844A (ko) * 2013-08-21 2015-03-03 주식회사 엘지화학 양극 활물질, 그의 제조방법 및 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬이차전지
KR20170016859A (ko) * 2014-06-03 2017-02-14 알케마 인코포레이티드 무용제 전극 제작

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021010629A1 (ko) * 2019-07-15 2021-01-21 주식회사 엘지화학 전극 바인더의 제조방법 및 상기 전극 바인더를 포함하는 전극 복합체
CN113728472A (zh) * 2019-07-15 2021-11-30 株式会社Lg新能源 电极粘合剂的制造方法和包含所述电极粘合剂的电极组件
CN114628640A (zh) * 2020-12-14 2022-06-14 泰星能源解决方案有限公司 电极片材的制造方法
JP2022093920A (ja) * 2020-12-14 2022-06-24 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 電極シートの製造方法
CN114628640B (zh) * 2020-12-14 2023-10-31 泰星能源解决方案有限公司 电极片材的制造方法
WO2022169350A1 (ko) * 2021-02-08 2022-08-11 주식회사 엘지화학 전기화학소자용 전극, 그 제조방법 및 이를 포함하는 전기화학소자
WO2023121275A1 (ko) * 2021-12-24 2023-06-29 주식회사 엘지에너지솔루션 양극 슬러리 조성물, 이를 이용하여 제조된 양극 및 리튬 이차전지
WO2023163073A1 (ja) * 2022-02-22 2023-08-31 Ａｐｂ株式会社 電極の製造方法
JP2023122455A (ja) * 2022-02-22 2023-09-01 Ａｐｂ株式会社 電極の製造方法
WO2024021018A1 (zh) * 2022-07-29 2024-02-01 宁德时代新能源科技股份有限公司 干法电极用底涂胶及其制备方法、复合集流体、电池极片、二次电池、电池模块、电池包和用电装置
WO2024078923A1 (en) * 2022-10-10 2024-04-18 Solvay Specialty Polymers Italy S.P.A. Battery electrode and method of making the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR102520396B1 (ko) 2023-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108475772B (zh) 二次电池用正极和包含该正极的锂二次电池
KR102124950B1 (ko) 이차전지용 양극, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102268081B1 (ko) 양극, 이를 포함하는 이차 전지, 및 상기 양극의 제조 방법
KR102288290B1 (ko) 이차전지용 양극 활물질, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102520396B1 (ko) 양극의 제조 방법
KR20190093453A (ko) 이차전지용 양극 활물질, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
CN111226330A (zh) 二次电池用正极材料和包含该正极材料的锂二次电池
KR20210111728A (ko) 이차전지용 양극 활물질, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102270113B1 (ko) 이차전지용 양극의 제조방법, 이와 같이 제조된 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20190041420A (ko) 리튬 이차전지용 양극 활물질, 이의 제조방법, 이를 포함하는 리튬 이차전지용 양극 및 리튬 이차전지
KR20180108463A (ko) 이차전지 양극용 슬러리의 제조방법
KR102158680B1 (ko) 이차전지용 양극의 제조방법
KR20190133456A (ko) 리튬 이차전지용 양극재, 이를 포함하는 리튬 이차전지용 양극 및 리튬 이차전지
KR20190038395A (ko) 이차전지용 양극 활물질의 제조방법, 이와 같이 제조된 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
JP7357997B2 (ja) 二次電池用正極材及びこれを含むリチウム二次電池
US20240097107A1 (en) Method of Preparing Positive Electrode
CN110651384B (zh) 用于锂二次电池的负极和包括该负极的锂离子二次电池
CN114127987A (zh) 具有降低的水分反应性的高镍电极片及其制造方法
KR102227802B1 (ko) 전극 활물질 슬러리 조성물 및 이를 이용한 전극을 포함하는 리튬 이차전지
KR102630170B1 (ko) 이차전지용 양극 활물질, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20210031324A (ko) 이차전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102459882B1 (ko) 리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20210044117A (ko) 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 리튬 이차전지용 양극 활물질
KR101906639B1 (ko) 리튬이차전지의 양극 형성용 조성물, 그리고 이를 이용하여 제조된 양극 및 리튬이차전지
KR102683205B1 (ko) 리튬 이차전지의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 리튬 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right