KR20190085874A - 양극 슬러리 조성물, 이를 사용하여 제조된 양극 및 이를 포함하는 전지 - Google Patents

양극 슬러리 조성물, 이를 사용하여 제조된 양극 및 이를 포함하는 전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양극활물질, 바인더, 알코올 및 물을 포함하는 양극 슬러리 조성물로서, 상기 알코올의 함량이 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 양극 슬러리 조성물, 이를 사용하여 제조된 전극, 및 상기 전극을 포함하는 전지를 제공한다. 본 발명의 양극 제조용 슬러리 조성물은 양극 활물질과 도전재의 분산성을 크게 개선시키며, 전극 표면의 거칠기를 감소시키며, 전극의 말림 현상을 현저하게 감소시키는 효과를 제공한다. 또한, 분산제를 사용하지 않거나 사용량을 크게 줄일 수 있는 경제적 이점을 제공한다.

Description

양극 슬러리 조성물, 이를 사용하여 제조된 양극 및 이를 포함하는 전지{Slurry composition for forming cathode, cathode manufactured thereby, and battery comprising the same}
본 발명은 양극 슬러리 조성물, 이를 사용하여 제조된 양극, 및 이를 포함하는 전지에 관한 것이다.
에너지 저장 기술의 적용분야가 휴대폰, 태블릿(tablet), 랩탑(laptop) 및 캠코더, 나아가서는 전기 자동차(EV) 및 하이브리드 전기 자동차(HEV)에까지 확대되면서, 에너지 저장용 전기화학소자에 대한 연구 및 개발이 증가하고 있다.
특히, 충·방전이 가능한 리튬-황 전지 등의 이차전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있으며, 최근에는 이차전지의 용량 밀도 및 비 에너지를 향상시키기 위하여, 새로운 전극과 전지의 설계에 대한 연구개발이 활발히 이루어지고 있다.
리튬-황(Li-S) 전지는 높은 에너지 밀도를 가져, 리튬이온전지를 대체할 수 있는 차세대 이차전지로 각광받고 있다. 일반적으로 리튬-황 전지는 전극 활물질로서 황-탄소 복합체를 포함하는 양극과 리튬 금속 또는 리튬 합금을 포함하는 음극 및 분리막으로 이루어진 전극조립체에 리튬 전해질이 함침되어 있는 구조로 이루어져 있다.
이러한 리튬-황 전지의 양극은 일반적으로 금속 호일에 양극 슬러리를 코팅하여 제조하는 바, 상기 양극 슬러리는 에너지를 저장하기 위한 양극활물질과, 전기전도성을 부여하기 위한 도전재, 및 이를 전극 호일에 접착하기 위한 바인더(PVdF)로 구성된 전극 합제를 물 및 NMP(N-methyl pyrrolidone) 등의 용매에 혼합하여 제조된다.
상기 양극 슬러리에 있어서, 양극활물질 및/또는 도전재의 분산성은 전극 제조의 공정성 및 그에 의해 형성되는 전극의 특성에 중요한 영향을 미친다. 따라서 양극 슬러리에서 양극활물질 및/또는 도전재의 분산성을 개선하기 위한 다양한 방법들이 연구되고 있다.
예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2015-0025665호는 “양극 활물질, 도전재, 바인더, 분산제 및 수계 용매를 포함하며, 상기 분산제는 이온 특성의 주쇄와, 비이온성 계면활성제 특성의 측쇄를 포함하는 공중합체인 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 슬러리”에 관하여 개시하고 있다.
그러나, 상기 특허문헌에 소개된 바와 같이 별도의 분산제를 사용하는 경우 전극의 제조공정이 복잡해지고, 전극의 제조원가가 상승되므로 경제적으로도 바람직하지 않다.
그러므로 별도의 분산제를 사용하지 않고 양극활물질 및/또는 도전재의 분산성을 개선시킬 수 있는 방법에 대한 연구가 요구되고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2015-0025665호
본 발명은 종래 기술의 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 양극 활물질과 도전재의 분산성을 크게 개선시키며, 전극 표면의 거칠기를 감소시키며, 전극의 말림 현상을 현저하게 감소시키는 양극 제조용 슬러리 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 별도의 분산제를 사용하지 않으면서도 분산성이 우수하며 전극의 말림 현상이 억제되어 전지 제조 공정상 이점을 갖는 양극 제조용 슬러리 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 양극 제조용 슬러리 조성물로 제조된 전지의 양극 및 상기 양극을 포함하는 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,
양극활물질, 바인더, 알코올 및 물을 포함하는 양극 슬러리 조성물로서, 상기 알코올의 함량이 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 양극 슬러리 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은,
본 발명의 양극 슬러리 조성물을 집전체 상에 도포하여 제조된 양극을 제공한다.
또한, 본 발명은,
본 발명의 양극;
음극 활물질로서 리튬 금속 또는 리튬 합금을 포함하는 음극;
상기 양극과 음극 사이에 구비되는 세퍼레이터; 및
전해질;을 포함하는 전지를 제공한다.
본 발명의 양극 제조용 슬러리 조성물은 양극 활물질과 도전재의 분산성을 크게 개선시키며, 전극 표면의 거칠기를 감소시키며, 전극의 말림 현상을 현저하게 감소시키는 효과를 제공한다. 또한, 분산제를 사용하지 않거나 사용량을 크게 줄일 수 있는 경제적 이점을 제공한다.
상기 양극 제조용 슬러리 조성물로 제조된 양극을 포함하는 전지는 용량, 수명특성, 및 경제성을 크게 향상시키는 효과를 제공한다.
도 1은 시험예 1에 의해 확인된 실시예 5 내지 8, 및 비교예 4 및 5의 전극의 전극 말림 상태를 촬영하여 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 양극활물질, 바인더, 알코올 및 물을 포함하는 양극 슬러리 조성물로서, 상기 알코올의 함량이 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 양극 슬러리 조성물에 관한 것이다.
본 발명자들은 전지의 양극활물질과 도전재가 수계 슬러리 상에서 극성이 높은 바인더나 물과 잘 섞이지 않는 이유에 주목하였다. 즉, 양극 활물질과 도전재 로는 극성이 매우 낮은 물질들이 사용되므로, 수계 슬러리 상에서 극성이 높은 바인더나 물과 잘 섞이지 않는다. 따라서 본 발명은 상기와 같은 문제에 대한 해결방안을 제시하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명에서는 양친매성을 가지는 알코올 용매를 첨가하여 극성이 낮은 탄소, 황 입자의 분산성을 향상시키는 것을 기술적 특징으로 한다. 상기 알코올 용매는 건조과정에서 증발하여 전극 내에 잔존하지 않으므로 전극의 무게를 증가시키지 않으며, 저항을 증가시키지 않기 때문에 전극의 에너지 밀도를 저하시키지 않는다.
상기 알코올 수용액으로는 C1~C5의 저급 알코올 수용액이 사용될 수 있다. 증기압이 너무 낮은 알코올의 경우 빠른 증발 속도로 인해 슬러리 제조 과정에서 슬러리 내 고형분이 감소할 수 있으며, 증기압이 너무 높은 알코올의 경우 건조 속도가 느리기 때문에 건조 온도를 높이거나 혹은 건조 시간을 늘려야 하는 문제가 있다. 상기 C1~C5의 저급 알코올 수용액 중에서도 프로판올 수용액이 더욱 바람직하게 사용될 수 있다. 왜냐하면, 수용액이 슬러리 제조 및 전극 건조가 진행되는 20 ~ 80℃ 사이 온도 범위에서 물과 유사한 증기압을 가지고 있어, 슬러리 제조시 알코올의 증발로 인한 분산 효과 감소 및 슬러리 내 고형분 변화 가능성이 적으며, 기존 전극 건조 공정에 큰 변화 없이 적용 가능한 면에서 바람직하기 때문이다. 상기 프로판올 수용액으로는 1-프로판올 수용액을 들 수 있다.
본 발명에서 상기 알코올은 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 내지 7 중량%로 포함될 수 있다.
상기 양극 슬러리 조성물에 포함되는 알코올 수용액의 함량이 상술한 범위로 포함되는 경우, 양극 활물질 및/또는 도전재의 분산성이 크게 개선되며, 전극 표면의 거칠기가 감소되며, 전극의 말림 현상이 현저하게 감소된다. 특히, 전극 제조시 전극이 말리게 되면, 전지 제작 과정 중 전극을 펴는 과정에서 전극에 크랙이 생성되거나, 집전체로부터 전극이 탈리되는 현상이 나타날 수 있기 때문에 공정 나이도와 비용이 상승하게 되므로 이에 대한 개선은 전극제조 공정상 큰 이점을 제공한다.
상기 알코올의 함량이 0.1 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 상기와 같은 목적효과를 기대하기 어려우며, 10 중량%를 초과하는 경우에는 알코올에 대한 바인더의 용해도가 떨어지므로 슬러리 제조가 어려워지는 문제가 발생할 수 있어서 바람직하지 않다.
상기 양극 슬러리 조성물은 조성물 총 중량에 대하여 양극활물질 10 ~ 78 중량%, 바인더 1 ~ 50 중량%, 알코올 0.1 ~ 10 중량%, 및 잔량의 물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 조성물은 도전재 0.1 ~ 10 중량%를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 양극 슬러리 조성물은 양극활물질 및 도전재 합산 100 중량부를 기준으로 알코올을 2 내지 45 중량부, 더욱 바람직하게는 5 내지 30 중량부로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 양극 슬러리 조성물은 알코올과 물의 총 중량을 기준으로 알코올을 0.1 내지 15 중량%로 포함하고 물을 85 내지 99.9 중량%로 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 알코올을 0.5 내지 10 중량%로 포함하고 물을 90 내지 99.5 중량%로 포함할 수 있으며, 더 더욱 바람직하게는 알코올을 1 내지 7 중량%로 포함하고, 물을 93 내지 99 중량%로 포함할 수 있다.
상기 양극 슬러리 조성물에 포함되는 알코올의 함량비가 상술한 각각의 범위를 충족하는 경우, 양극 활물질 및/또는 도전재의 분산성이 크게 개선되며, 전극 표면의 거칠기가 감소되며, 전극의 말림 현상이 현저하게 감소된다. 특히, 전극 제조시 전극이 말리게 되면, 전지 제작 과정 중 전극을 펴는 과정에서 전극에 크랙이 생성되거나, 집전체로부터 전극이 탈리되는 현상이 나타날 수 있기 때문에 공정 나이도와 비용이 상승하게 되므로 이에 대한 개선은 전극제조 공정상 큰 이점을 제공한다.
본 발명의 양극 슬러리 조성물은 분산제를 사용하지 않으면서도 양극활물질 및/또는 도전재의 분산성이 매우 우수한 특징을 갖는다.
본 발명의 양극 슬러리 조성물은 리튬-황 전지의 양극 제조용으로 바람직하게 사용될 수 있다. 그리고 이 때, 양극활물질로는 황-탄소 복합체가 바람직하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은
본 발명의 양극 슬러리 조성물을 집전체 상에 도포하여 제조된 양극에 관한 것이다.
상기 집전체로는 이 분야에서 공지된 것이 사용될 수 있으며, 상기 양극의 제조방법도 공지의 방법에 따라 수행될 수 있다.
상기 본 발명의 양극은 전극의 에너지 밀도에 있어서 매우 우수한 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은
상기 본 발명의 양극;
음극 활물질로서 리튬 금속 또는 리튬 합금을 포함하는 음극;
상기 양극과 음극 사이에 구비되는 세퍼레이터; 및
전해질;을 포함하는 전지에 관한 것이다.
상기 전지는 리튬-황 전지일 수 있다.
상기 양극에 관해서는 전술된 내용이 그대로 적용될 수 있다.
본 발명의 전지의 음극으로는 음극 활물질로서 리튬 금속 또는 리튬 합금을 포함하는 음극으로서 이 분야에 공지된 음극이 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 음극 활물질로서 리튬 합금은 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al 및 Sn 등으로 이루어지는 군에서 선택되는 금속의 합금이 사용될 수 있다.
상기 양극과 음극 사이에 위치하는 세퍼레이터는 양극과 음극을 서로 분리 또는 절연시키고, 양극과 음극 사이에 리튬 이온 수송을 가능하게 하는 것으로 다공성 비전도성 또는 절연성 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이 분야에 공지된 세퍼레이터가 사용될 수 있다.
상기 세퍼레이터는 필름과 같은 독립적인 부재일 수도 있고, 양극 및/또는 음극에 부가된 코팅층일 수도 있다. 상기 세퍼레이터를 이루는 물질은 예를 들어 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 유리 섬유 여과지 및 세라믹 물질이 포함되나, 이에 한정되지 않고, 그 두께는 약 5㎛ 내지 약 50㎛, 상세하게는 약 5㎛ 내지 약 25㎛일 수 있다.
상기 전해질로는 이 분야에 공지된 것이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 리튬염과 유기 용매를 포함하는 형태의 전해질이 사용될 수 있다. 상기 전해질은 음극, 양극 및 세퍼레이터에 함침된 형태로 구성될 수 있다.
상기 전해질에 포함되는 유기 용매로는 예를 들어, 단일 용매 또는 2 이상의 혼합 유기 용매가 사용될 수 있다. 상기 2 이상의 혼합 유기 용매를 사용하는 경우 약한 극성 용매 그룹, 강한 극성 용매 그룹, 및 리튬 메탈 보호 용매 그룹 중 두 개 이상의 그룹에서 하나 이상의 용매를 선택하여 사용할 수 있다. 상기 약한 극성 용매는 아릴 화합물, 바이사이클릭 에테르, 비환형 카보네이트 중에서 황 원소를 용해시킬 수 있는 유전 상수가 15보다 작은 용매로 정의되고, 상기 강한 극성 용매는 비사이클릭 카보네이트, 설폭사이드 화합물, 락톤 화합물, 케톤 화합물, 에스테르 화합물, 설페이트 화합물, 설파이트 화합물 중에서 리튬 폴리설파이드를 용해시킬 수 있는 유전 상수가 15보다 큰 용매로 정의되며, 리튬 메탈 보호용매는 포화된 에테르 화합물, 불포화된 에테르 화합물, N, O, S 또는 이들의 조합이 포함된 헤테로 고리 화합물과 같은 리튬 금속에 안정한 SEI(Solid Electrolyte Interface)를 형성하는 충방전 사이클 효율(cycle efficiency)이 50% 이상인 용매로 정의된다.
상기 약한 극성 용매의 구체적인 예로는, 자일렌(xylene), 디메톡시에탄, 2-메틸테트라하이드로퓨란, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 톨루엔, 디메틸 에테르, 디에틸 에테르, 디글라임, 테트라글라임 등이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 강한 극성 용매의 구체적인 예로는, 헥사메틸 포스포릭 트리아마이드(hexamethyl phosphoric triamide), γ-부티로락톤, 아세토니트릴, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, N-메틸피롤리돈, 3-메틸-2-옥사졸리돈, 디메틸 포름아마이드, 설포란, 디메틸 아세트아마이드, 디메틸 설폭사이드, 디메틸 설페이트, 에틸렌 글리콜 디아세테이트, 디메틸 설파이트, 에틸렌 글리콜 설파이트 등이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 리튬 보호용매의 구체적인 예로는 테트라하이드로 퓨란, 에틸렌 옥사이드, 디옥솔란, 3,5-디메틸이속사졸, 퓨란, 2-메틸 퓨란, 1,4-옥산, 4-메틸디옥솔란 등이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 전지는 상기에서 기술된 본 발명의 특징적인 기술을 제외하고는 이 분야에 공지된 기술들을 적용하여 구성될 수 있다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1: 양극 제조용 슬러리 조성물의 제조
황(sigma-aldrich 제품)과 CNT(carbon nanotube)를 섞은 후 155℃에서 열처리하여 황-탄소 복합체를 제조하였다. 도전재로는 VGCF(vapor-grown carbon fiber)를 사용하였다. 바인더로는 2종의 폴리아크릴산(sigma Aldrich 제품 분자량 450,000, 1,250,000 5:2 중량비 혼합)을 수산화 리튬(sigma-aldrich 제품)으로 완전히 중화한 3% 수용액 상태의 것을 사용하였다. 상기 서술한 황-탄소 복합체, 도전재, 바인더 용액을 1-프로판올 수용액에 섞어 양극 제조용 슬러리 조성물을 제조하였다. 슬러리 내 황-탄소 복합체, 도전재, 바인더의 비율은 중량비로 88:5:7 이었으며, 고형분:용매(1-프로판올 및 물)의 비율은 중량비로 23:77, 슬러리 내 1-프로판올의 함량은 0.77 중량% 가 되도록 하
실시예 2: 양극 제조용 슬러리 조성물의 제조
상기 실시예 1에서 슬러리 내 1-프로판올의 함량이 3.85 중량%가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 양극 제조용 슬러리 조성물을 제조하였다.
실시예 3: 양극 제조용 슬러리 조성물의 제조
상기 실시예 1에서 슬러리 내 1-프로판올의 함량이 7.7 중량%가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 양극 제조용 슬러리 조성물을 제조하였다.
실시예 4: 양극 제조용 슬러리 조성물의 제조
상기 실시예 1에서 슬러리 내 1-프로판올 대신 에탄올을 사용하였으며, 에탄올의 함량이 3.85 중량%가 되게 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 양극 제조용 슬러리 조성물을 제조하였다.
비교예 1: 양극 제조용 슬러리 조성물의 제조
상기 실시예 1에서 용매로서 1-프로판올 수용액 대신 물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 양극 제조용 슬러리 조성물을 제조하였다.
비교예 2: 양극 제조용 슬러리 조성물의 제조
상기 비교예 1에서 사용한 황-탄소 복합체, 도전재, 바인더에 분산제(PVA poly vinyl alcohol)를 추가로 섞어주어 각각의 비율이 중량비로 87:5:7:1이 되도록 하였으며 고형분:물의 비율이 25:75의 중량비가 되도록 양극 제조용 슬러리 조성물을 제조하였다.
비교예 3: 양극 제조용 슬러리 조성물의 제조
상기 실시예 1에서 슬러리 내 1-프로판올의 함량이 11.55 중량%가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 양극 제조용 슬러리 조성물을 제조하였다. 하지만, 바인더의 용해도 저하로 인해 믹싱이 불가능할 정도로 슬러리의 점성이 높아져서 슬러리를 정상적으로 제조할 수 없었다.
실시예 5: 양극의 제조
상기 실시예 1에서 제조된 양극 제조용 슬러리 조성물을 알루미늄 집전체 상에 11.4 mg/cm2 로 코팅하여 양극을 제조하였다.
실시예 6: 양극의 제조
상기 실시예 2에서 제조된 양극 제조용 슬러리 조성물을 알루미늄 집전체 상에 11.4 mg/cm2 로 코팅하여 양극을 제조하였다.
실시예 7: 양극의 제조
상기 실시예 3에서 제조된 양극 제조용 슬러리 조성물을 알루미늄 집전체 상에 11.4 mg/cm2 로 코팅하여 양극을 제조하였다.
실시예 8: 양극의 제조
상기 실시예 4에서 제조된 양극 제조용 슬러리 조성물을 알루미늄 집전체 상에 11.4 mg/cm2 로 코팅하여 양극을 제조하였다.
비교예 4: 양극의 제조
상기 비교예 1에서 제조된 양극 제조용 슬러리 조성물을 알루미늄 집전체 상에 11.4 mg/cm2 로 코팅하여 양극을 제조하였다.
비교예 5: 양극의 제조
상기 비교예 2에서 제조된 양극 제조용 슬러리 조성물을 알루미늄 집전체 상에 11.4 mg/cm2 로 코팅하여 양극을 제조하였다.
실시예 9~12 및 비교예 6~7: 전지의 제조
상기 실시예 5 및 8 및 비교예 4 및 5에서 제조된 각각의 양극; 음극으로서 약 45㎛ 두께를 갖는 리튬 호일; 에테르계 용매에 1M의 LiTFSI와 1 중량%의 LiNO3를 첨가한 전해액; 및 세퍼레이터로 20 마이크론 폴리올레핀을 사용하여 실시예 9 내지 12, 및 비교예 6 및 7의 리튬-황 이차 전지를 제조하였다. 구체적인 내용은 하기 표 1에 나타내었다.
전지 사용양극
실시예 9 실시예 5 제조 양극(실시예 1의 슬러리로 제조됨(1-프로판올 0.77 wt% 사용))
실시예 10 실시예 6 제조 양극(실시예 2의 슬러리로 제조됨(1-프로판올 3.85 wt % 사용))
실시예 11 실시예 7 제조 양극(실시예 3의 슬러리로 제조됨(1-프로판올 7.7 wt% 사용))
실시예 12 실시예 8 제조 양극(실시예 4의 슬러리로 제조됨(에탄올 3.85 wt% 사용))
비교예 6 비교예 4 제조 양극(비교예 1의 슬러리로 제조됨(용매로 물만 사용))
비교예 7 비교예 5 제조 양극(비교예 2의 슬러리로 제조됨(용매로 물 사용 + 분산제 사용))
시험예 1: 양극 제조용 슬러리 조성물로 제조된 전극의 물성 및 형태 평가
상기 실시예 5 내지 8, 및 비교예 4 및 5에서 제조된 양극의 표면조도(거칠기)를 측정하고, 건조 후 전극의 형태를 육안으로 확인하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
Figure pat00001
상기 표 2로부터 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 5 내지 8 전극의 표면거칠기는 용매로 물만을 사용한 비교예 4의 전극과 동등하거나 크게 개선된 것을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예 5 내지 8 전극의 건조 후 전극 말림은 용매로 물만을 사용한 비교예 4의 전극과 비교하여 현저히 개선되었으며, 분산제를 사용한 비교예 5와 동등 이상의 개선을 나타냈다.
또한, 용매로 물만을 사용한 비교예 4의 전극은 말려 있는 전극을 펴는 과정에서 전극에 크랙이 생성되고, 전극이 탈리되는 문제가 발생하였으나, 본 발명의 실시예 5 내지 8 전극에서는 크랙이나 탈리가 발생하지 않았다.
시험예 2: 전지의 에너지 밀도 평가
상기 실시예 9 내지 12, 및 비교예 7에서 제조된 전지의 에너지 밀도를 다음과 같은 방법으로 측정하였다.
<분석 조건>
-기기: 100mA 급 충방전기
-방전: 0.1C, 정전류 모드, 1.8V 전압 도달시 방전 종료
-온도: 25oC
방전 후 측정된 전지의 에너지를 집전체를 제외한 양극의 무게로 나누어 에너지 밀도를 구하였으며, 각 조건별 3개씩 동일한 전지를 만들어 평균 값으로 결과를 나타내었다.
시험 전지 조건 에너지 밀도 (Wh/kg)
실시예 9 1-프로판올 0.77% (실시예1,5) 1416
실시예 10 1-프로판올 3.85% (실시예2,6) 1381
실시예 11 1-프로판올 7.7% (실시예3,7) 1429
실시예 12 에탄올 3.85% (실시예4,8) 1426
비교예 7 물, 분산제(비교예2,5) 1348
상기 표 3으로부터 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 9 내지 12의 전지는 별도의 분산제를 사용하지 않았음에도 불구하고, 분산제를 사용한 비교예 7의 전지보다 우수한 에너지 밀도를 나타냈다.

Claims (12)

  1. 양극활물질, 바인더, 알코올 및 물을 포함하는 양극 슬러리 조성물로서, 상기 알코올의 함량이 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 양극 슬러리 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 알코올과 물의 총 중량을 기준으로 알코올을 0.1 내지 15 중량%로 포함하고 물을 85 내지 99.9 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 슬러리 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 알코올은 C1~C5의 저급 알코올인 것을 특징으로 하는 양극 슬러리 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 C1~C5의 저급 알코올은 프로판올인 것을 특징으로 하는 양극 슬러리 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 양극활물질 10 ~ 78 중량%, 바인더 1 ~ 50 중량%, 알코올 0.1~10 중량%, 및 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 슬러리 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 조성물은 도전재 0.1 ~ 10 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 슬러리 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 조성물은 양극활물질 및 도전재 합산 100 중량부를 기준으로 알코올을 2 내지 45 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 슬러리 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 리튬-황 전지의 양극 제조용인 것을 특징으로 하는 양극 슬러리 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 양극활물질은 황-탄소 복합체인 것을 특징으로 하는 양극 슬러리 조성물.
  10. 제1항의 양극 슬러리 조성물을 집전체 상에 도포하여 제조된 양극.
  11. 제10항의 양극;
    음극 활물질로서 리튬 금속 또는 리튬 합금을 포함하는 음극;
    상기 양극과 음극 사이에 구비되는 세퍼레이터; 및
    전해질;을 포함하는 전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 리튬 합금은 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al 및 Sn으로 이루어지는 군에서 선택되는 금속의 합금인 것을 특징으로 하는 전지.
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