KR20190118811A - Binder for all-solid-state lithium secondary battery, electrode slurry comprising the same, and the all-solid-state lithium secondary battery comprising the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a binder for an all-solid-state lithium secondary battery, electrode slurry including the same, and a lithium secondary battery manufactured using the electrode slurry. The binder for an all-solid-state lithium secondary battery according to the present invention can enhance interfacial adhesion with an electrode active material and form a stable surface protective layer on a surface of the electrode active material.

Description

전고상 리튬이차전지용 바인더, 이를 포함하는 전극 및 전고상 리튬이차전지{BINDER FOR ALL-SOLID-STATE LITHIUM SECONDARY BATTERY, ELECTRODE SLURRY COMPRISING THE SAME, AND THE ALL-SOLID-STATE LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}Binder for all-solid-state lithium secondary battery, electrode and all-solid-state lithium secondary battery comprising same

본 발명은 전고상 리튬이차전지용 바인더, 이를 포함하는 전극 슬러리 및 상기 전극 슬러리를 이용하여 제조되는 전고상 리튬이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a binder for an all-solid-state lithium secondary battery, an electrode slurry including the same, and an all-solid-state lithium secondary battery manufactured using the electrode slurry.

최근, 스마트폰을 비롯하여 노트북과 같은 휴대용 전자기기의 보급이 확대됨에 따라 이들 전자기기의 경량화 및 소형화 추세에 맞춰 배터리의 고에너지 밀도화가 요구되고 있다. 나아가, 전기자동차 등의 차량용 전원에서부터 에너지저장시스템으로까지의 에너지 저장기술의 적용분야가 갈수록 확대되고 또한 중대형화 되면서 더욱 많은 양의 전기에너지를 저장할 수 있는 이차전지의 고에너지 밀도화가 필요한 실정이다. Recently, as the spread of portable electronic devices such as smart phones and laptops has been expanded, high energy density of batteries has been required to meet the trend of light weight and miniaturization of these electronic devices. In addition, the field of application of energy storage technology from the power source for vehicles such as electric vehicles to energy storage systems is expanding and medium-large and large, the situation is required to increase the high energy density of secondary batteries that can store a larger amount of electrical energy.

이차전지로서 리튬이차전지의 상용화가 확대되고 있는 가운데, 이의 대용량화와 안전성에 대한 문제가 대두되고 있다. 리튬이차전지는 기본적으로 전지 특성이 우수하기는 하나, 안전성, 특히 과충전, 수명 특성 등의 성능이 충분하지 않다. 안전성과 관련하여, 전해질로서 유기용매에 리튬염을 용해시킨 비수전해액이 사용되는 액체 전해질 기반 리튬이차전지는 액체 전해질의 폭발 및 발화 위험이 있어 안전성 확보에 어려움이 있다. 이에, 불안전성 문제를 해결하기 위한 목적으로 전고상 리튬이차전지가 주목 받고 있다. While the commercialization of lithium secondary batteries as secondary batteries is expanding, problems regarding their large capacity and safety have emerged. Although the lithium secondary battery basically has excellent battery characteristics, the performance of safety, especially overcharging and life characteristics is not sufficient. In terms of safety, a liquid electrolyte-based lithium secondary battery using a nonaqueous electrolyte in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent as an electrolyte has a risk of explosion and ignition of the liquid electrolyte, which makes it difficult to secure safety. Accordingly, all-solid-state lithium secondary batteries are attracting attention for the purpose of solving the instability problem.

전고상 리튬이차전지는 기존 리튬이차전지에 사용하는 액체 전해질을 대신하여 고체 전해질을 사용함으로써 전극의 고용량화와 고전압화에 따른 기존 액체 전해질의 사용 한계성을 극복하고 고성능 구현에 맞춰 안전성을 높일 수 있는 장점을 가진다. All-solid-state lithium secondary batteries use solid electrolytes instead of liquid electrolytes used in conventional lithium secondary batteries to overcome the limitations of existing liquid electrolytes due to high capacity and high voltage of electrodes and to increase safety in accordance with high performance. Has

고체 전해질을 이용한 전고상 리튬이차전지는 고체 전해질을 포함하는 전해질층과 이의 양면에 양극 및 음극이 형성되고, 각 전극에 집전체가 결합되어 있는 구조를 가진다. 전고상 리튬이차전지는 기존 리튬이온전지 전극에 존재하는 기공에 전해액 대신에 이온전도체 고체 전해질과 전극 활물질이 복합화된 전극 구조를 가지고 있어 이들 성분들의 물리적인 접촉이 전지 성능에 중요한 요소가 된다. 이에 전고상 리튬이차전지 제조 시 전극 내 비효율적인 접촉으로 인해 저항이 높아지는 것을 한 저항을 최소화하기 위한 다양한 방법들이 연구되고 있으나, 성능 개선 효과가 충분하지 못했다. An all-solid-state lithium secondary battery using a solid electrolyte has an electrolyte layer including a solid electrolyte, a cathode and an anode are formed on both sides thereof, and a current collector is coupled to each electrode. The all-solid-state lithium secondary battery has an electrode structure in which an ion conductor solid electrolyte and an electrode active material are combined with pores existing in an existing lithium ion battery electrode, so that physical contact between these components becomes an important factor for battery performance. Therefore, various methods for minimizing the resistance of the resistance increase due to inefficient contact in the electrode when manufacturing the all-solid-state lithium secondary battery, but the performance improvement effect was not sufficient.

한편, 전고상 리튬이차전지에 적용되는 바인더는 전극 활물질과 전도성 물질을 결착시켜 집전체에 고정시키는 역할을 수행하는 것으로, 그 함량이 낮으면 집전체와 박리가 발생할 수 있고, 함량이 높으면 전극 내 저항이 커져 전극 특성이 저하될 수 있다. 특히, 전고상 리튬이차전지는 고체 전해질을 사용하기 때문에 전극 내 비효율적인 접촉으로 인한 저항이 높은 편이므로 성능 개선에 상기 바인더가 차지하는 중요도는 무시하지 못할 정도이다. On the other hand, the binder applied to the all-solid-state lithium secondary battery serves to fix the electrode active material and the conductive material to the current collector, if the content is low may be peeled off with the current collector, if the content is high in the electrode Increasing resistance may reduce electrode characteristics. In particular, the all-solid-state lithium secondary battery uses a solid electrolyte, so the resistance due to inefficient contact in the electrode is high, and thus the importance of the binder in performance improvement cannot be neglected.

따라서 안전성을 확보할 수 있는 전고상 리튬이차전지를 제공함에 있어서, 적은 함량의 바인더 사용에도 활물질 입자간 결착력과 집전체와의 결착력을 높여 고에너지밀도화 및 고전압화에서도 우수한 성능을 구현할 수 있는 전고상 리튬이차전지에 적용되는 바인더에 대한 연구 개발이 필요한 실정이다.Therefore, in providing an all-solid-state lithium secondary battery that can ensure safety, even if the use of a small amount of binder to increase the binding capacity between the active material particles and the current collector to achieve excellent performance even at high energy density and high voltage There is a need for research and development on a binder applied to a solid state lithium secondary battery.

한국등록특허공보 제10-1422908호(2014.07.23.)Korea Patent Publication No. 10-1422908 (2014.07.23.)

본 발명은 전극 활물질과의 계면 접착력이 우수하고, 전극 활물질의 표면에 보호층을 형성시킴으로써 반복되는 충방전 시 발생되는 활물질의 부피 팽창을 수용할 수 있어 높은 에너지 밀도 및 고전압에도 안전성을 확보할 수 있으며, 내구성을 향상시킬 수 있는 전고상 리튬이차전지용 바인더를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is excellent in interfacial adhesion with the electrode active material, by forming a protective layer on the surface of the electrode active material can accommodate the volume expansion of the active material generated during repeated charging and discharging can ensure safety even at high energy density and high voltage It is an object of the present invention to provide a binder for an all-solid-state lithium secondary battery capable of improving durability.

또한, 본 발명은 적은 함량에도 불구하고 전극 구조의 안전성뿐만 아니라 우수한 사이클 특성, 장기 수명 안정성 및 고에너지 밀도화를 포함한 전지 성능을 향상시킬 수 있는 전고상 리튬이차전지용 바인더, 이를 포함하는 전극 슬러리 및 이로부터 제조된 전고상 리튬이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention is a solid-state lithium secondary battery binder, an electrode slurry comprising the same, which can improve battery performance including not only safety of the electrode structure but also excellent cycle characteristics, long-term stability and high energy density, despite a small content. An object of the present invention is to provide an all-solid lithium secondary battery manufactured therefrom.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태는 In order to achieve the above object, an aspect of the present invention

하기 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 화학식 2로 표시되는 반복단위를 함유한 폴리이미드 공중합체를 포함하는 전고상 리튬이차전지용 바인더를 제공하는 것에 관한 것이다. The present invention relates to a binder for an all-solid-state lithium secondary battery including a polyimide copolymer containing a repeating unit represented by Formula 1 and a repeating unit represented by Formula 2.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[화학식2][Formula 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

(상기 화학식 1 및 화학식 2에서, 상기 R1 내지 R6은 각각 독립적으로 -CH3-xFx 및 -F 중에서 선택되는 어느 하나의 작용기이며, R7은 카르복실기, 히드록시기, 술폰산기, 인산기 및 산무수물기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 작용기이다. 또한, 상기 x는 1 내지 3의 정수이며, 상기 a, b는 각각 독립적으로 2 내지 200인 정수이다.)(In Formula 1 and Formula 2, R 1 to R 6 are each independently a functional group selected from -CH 3-x F x and -F, R 7 is a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group and At least one functional group selected from the group consisting of acid anhydride groups, wherein x is an integer of 1 to 3, and a and b are each independently an integer of 2 to 200.

본 발명의 일 실시예에 따른 전고상 리튬이차전지용 바인더에 있어서, 상기 폴리이미드 공중합체는 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 화학식 2로 표시되는 반복단위의 몰비(a/b)가 1 내지 10인 것일 수 있다. In the binder for an all-solid-state lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, the polyimide copolymer has a molar ratio (a / b) of a repeating unit represented by Formula 1 and a repeating unit represented by Formula 2 to 1 to 10. It may be.

본 발명의 일 실시예에 따른 전고상 리튬이차전지용 바인더에 있어서, 상기 폴리이미드 공중합체는 하기 화학식 3으로 표시되는 반복단위 및 화학식 4로 표시되는 반복단위를 포함하는 것일 수 있다. In the binder for an all-solid-state lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, the polyimide copolymer may include a repeating unit represented by Formula 3 and a repeating unit represented by Formula 4.

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00004
Figure pat00004

(상기 화학식 3 및 4에서, 상기 a, b는 각각 독립적으로 2 내지 200인 정수이다.)(In Formulas 3 and 4, a and b are each independently an integer of 2 to 200.)

본 발명의 일 실시예에 따른 전고상 리튬이차전지용 바인더에 있어서, 상기 폴리이미드 공중합체는 중량평균분자량이 10,000 내지 200,000 g/mol인 것일 수 있다. In the binder for an all-solid-state lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, the polyimide copolymer may have a weight average molecular weight of 10,000 to 200,000 g / mol.

또한, 본 발명의 다른 양태는 상기의 전고상 리튬이차전지용 바인더, 전극 활물질, 전도성 물질 및 용매를 포함하는 전극 슬러리에 관한 것이다. In addition, another aspect of the present invention relates to an electrode slurry comprising the above-mentioned binder for all-solid-state lithium secondary batteries, an electrode active material, a conductive material and a solvent.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 슬러리에 있어서, 상기 바인더는 바인더, 전극 활물질 및 전도성 물질 합계 중량에 대하여 1 내지 50중량% 포함되는 것일 수 있다. In the electrode slurry according to an embodiment of the present invention, the binder may be included in the range of 1 to 50% by weight based on the total weight of the binder, the electrode active material and the conductive material.

본 발명의 전고상 리튬이차전지용 양극에 있어서, 상기 양극 활물질은 LiaNi1-x-yCoxMnyMbO2 (0.98 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.5, 0 ≤ b ≤ 0.1 이며, M은 Al, Cr, Fe, Mg, Ti, V, Cu, Zn, Ca, La, Ce, Sr, Sn, Si 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 전이 금속 또는 란탄족 원소이다.), LiCoO2, xLi2MnO(1-x)LiMn1-y-zNiyCozO2 (0.05≤x≤0.95, 0.01≤y≤0.98, 0≤z≤0.98) 및 LiaMn2-xMxNbO4 (0.98 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.1 이며, M은 Ni, Cr, Fe, V, Cu, Zn 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, N은 Ni, Cr, Fe, V, Cu, Zn, Mg, Ca, La, Ce, Sr, Sn, Si 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.) 중에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. In the positive electrode for an all-solid-state lithium secondary battery of the present invention, the positive electrode active material is Li a Ni 1-xy Co x Mn y M b O 2 (0.98 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ x ≦ 0.5, 0 ≦ y ≦ 0.5, 0 ≤ b ≤ 0.1, M is a transition metal or lanthanide selected from the group consisting of Al, Cr, Fe, Mg, Ti, V, Cu, Zn, Ca, La, Ce, Sr, Sn, Si and combinations thereof Element)., LiCoO 2 , x Li 2 MnO 3. (1- x) LiMn 1-yz Ni y Co z O 2 (0.05 ≦ x ≦ 0.95, 0.01 ≦ y ≦ 0.98, 0z ≦ 0.98) and Li a Mn 2-x M x N b O 4 (0.98 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 0.1, and M consists of Ni, Cr, Fe, V, Cu, Zn and combinations thereof It may be any one selected from the group, N is any one selected from the group consisting of Ni, Cr, Fe, V, Cu, Zn, Mg, Ca, La, Ce, Sr, Sn, Si and combinations thereof It may be any one or more selected from).

본 발명의 전고상 리튬이차전지용 양극에 있어서, 상기 양극 활물질은 표면이 Al, Zr, Sn, Si, Zn, Nb, Ni 및 Co로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 금속의 산화물, 불화물, 인화물 또는 황화물로 코팅되는 것을 포함할 수 있다. In the positive electrode for an all-solid-state lithium secondary battery of the present invention, the positive electrode active material is an oxide, fluoride, phosphide or any one or more of the metals selected from the group consisting of Al, Zr, Sn, Si, Zn, Nb, Ni and Co. And may be coated with sulfides.

또한, 본 발명의 다른 양태는 집전체, 상기 집전체의 일면에 상기의 전극 슬러리가 도포되어 형성된 양극 및 상기 양극의 일면에 형성되는 고체 전해질층을 포함하는 전고상 리튬이차전지에 관한 것이다. In addition, another aspect of the present invention relates to an all-solid-state lithium secondary battery comprising a current collector, a positive electrode formed by coating the electrode slurry on one surface of the current collector, and a solid electrolyte layer formed on one surface of the positive electrode.

본 발명의 일 실시예에 따른 전고상 리튬이차전지에 있어서, 상기 고체 전해질층은 고분자계, 산화물계, 인산염계, 황화물계 및 보론계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 무기 화합물을 포함하는 것일 수 있다. In the all-solid-state lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, the solid electrolyte layer includes any one or more inorganic compounds selected from the group consisting of polymer, oxide, phosphate, sulfide, and boron compounds. It may be.

본 발명의 일 실시예에 따른 전고상 리튬이차전지는 충전 컷 오프 전압이 4.2V 내지 6.0V인 것일 수 있다. In the all-solid-state lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, the charge cutoff voltage may be 4.2V to 6.0V.

본 발명의 일 실시예에 따른 전고상 리튬이차전지는 작동 온도가 -40℃ 내지 450℃인 것일 수 있다. The all-solid-state lithium secondary battery according to one embodiment of the present invention may have an operating temperature of -40 ° C to 450 ° C.

본 발명에 따른 전고상 리튬이차전지용 바인더는 전극 활물질과의 계면 접착력을 향상시키고 전극 활물질 표면에 안정한 표면 보호층을 형성할 수 있는 것은 물론 열적 안정성을 높일 수 있고, 고에너지 밀도 및 고전압에도 전극 구조 안정성을 확보할 수 있으며, 장기적으로 전고상 리튬이차전지의 내구성을 증진시킬 수 있는 장점을 가진다. The binder for an all-solid-state lithium secondary battery according to the present invention can improve interfacial adhesion with an electrode active material and form a stable surface protective layer on the surface of the electrode active material, as well as increase thermal stability, and can provide an electrode structure even at high energy density and high voltage. It can secure stability and has the advantage of improving the durability of the all-solid-state lithium secondary battery in the long term.

또한, 본 발명에 따른 상기 바인더를 포함하는 전극 및 상기 전극을 포함하여 제조된 전고상 리튬이차전지는 고용량 및 고율의 전지 특성, 나아가 반복 충방전에 우수한 용량 유지 특성, 사이클 특성 및 향상된 수명 특성을 구현하는 장점을 가진다.In addition, the electrode including the binder according to the present invention and the all-solid-state lithium secondary battery prepared by using the electrode has a high capacity and high rate of battery characteristics, further excellent capacity retention characteristics, cycle characteristics and improved life characteristics of repeated charging and discharging Has the advantage of implementing

도 1는 비교예 1에 따른 입자 변화를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 실시예 1에 따른 입자 변화를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 제조예 1에서 제조된 폴리이미드 공중합체의 NMR 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 리튬이차전지의 사이클 특성을 나타낸 것이다.
1 schematically shows particle change according to Comparative Example 1. FIG.
2 schematically illustrates particle change according to Example 1. FIG.
Figure 3 shows the NMR analysis of the polyimide copolymer prepared in Preparation Example 1.
Figure 4 shows the cycle characteristics of the lithium secondary battery according to Example 1 and Comparative Example 1.

이하, 본 발명의 전고상 리튬이차전지용 바인더, 이를 포함하는 전극 슬러리 및 상기 전극 슬러리를 이용하여 제조되는 전고상 리튬이차전지에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의해 보다 더 잘 이해될 수 있다. 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 특허 청구범위에 의해 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다. Hereinafter, a binder for an all-solid-state lithium secondary battery of the present invention, an electrode slurry including the same, and an all-solid-state lithium secondary battery manufactured using the electrode slurry will be described in detail. The invention can be better understood by the following examples. The following examples are for illustrative purposes of the invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims. In this case, unless otherwise defined, the technical and scientific terms used have the meanings that are commonly understood by those of ordinary skill in the art.

본 발명의 발명자들은 고체 전해질을 포함하여 비발화 특성을 가지는 전고상 리튬이차전지에 있어서 에너지 밀도를 높이고 고전압에서도 안전성을 확보할 수 있는 전고상 리튬이차전지에 대한 연구를 심화하던 중, 불소 기능기를 포함한 특정의 작용기의 조합을 갖는 폴리이미드를 포함하는 바인더를 제공하고, 상기 바인더를 전극 조성물의 구성성분으로서 제공함으로써 전극 활물질의 표면에 안정적인 표면 보호층을 형성할 수 있고, 이를 통해 충방전에 따른 전극 활물질의 부피 팽창을 수용할 수 있고, 나아가 고체 전해질층과의 접착력 향상을 유도하여 전극 저항을 감소시킬 수 있어 전극 안정성 특히 열적 안정성 및 고전압 안정성을 확보할 수 있고, 전극 용량을 획기적으로 높일 수 있으며, 우수한 용량 유지 특성, 사이클 특성 및 장기 수명 특성을 구현할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다. The inventors of the present invention, while deepening the research on all-solid-state lithium secondary battery that can increase the energy density and ensure safety at high voltage in the all-solid-state lithium secondary battery having a non-ignition characteristics including a solid electrolyte, fluorine functional group It is possible to form a stable surface protective layer on the surface of the electrode active material by providing a binder comprising a polyimide having a combination of specific functional groups, and providing the binder as a component of the electrode composition, thereby It can accommodate the volume expansion of the electrode active material, further reduce the electrode resistance by inducing improved adhesion to the solid electrolyte layer can ensure electrode stability, particularly thermal stability and high voltage stability, and can significantly increase the electrode capacity Excellent capacity retention characteristics, cycle characteristics and long lifespan characteristics To find that to implement thereby completing the present invention.

본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 전고상 리튬이차전지용 바인더는 산기 및 플루오린기를 동시에 갖는 폴리이미드 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 폴리이미드 공중합체는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함한다. According to one aspect of the invention, the all-solid-state lithium secondary battery binder is characterized in that it comprises a polyimide copolymer having an acid group and a fluorine group at the same time. Specifically, the polyimide copolymer according to the present invention includes a repeating unit represented by Formula 1 and a repeating unit represented by Formula 2.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00005
Figure pat00005

[화학식2][Formula 2]

Figure pat00006
Figure pat00006

상기 화학식 1 및 화학식 2에 따른 반복단위 화합물에 있어서, 상기 R1 내지 R6은 각각 독립적으로 플루오르 또는 탄소수 1 내지 3의 플루오로알킬이며, 구체적으로, 상기 R1 내지 R6은 각각 독립적으로 -CH3-xFx 및 -F 중에서 선택되는 어느 하나의 플루오린기(fluorine group)이다. 이때, 상기 x는 1 내지 3의 정수이다. In the repeating unit compound according to Formula 1 and Formula 2, R 1 to R 6 are each independently fluorine or fluoroalkyl having 1 to 3 carbon atoms, and specifically, R 1 to R 6 are each independently − Fluorine group selected from CH 3-x F x and -F. In this case, x is an integer of 1 to 3.

또한, 상기 R7은 카르복실기, 히드록시기, 술폰산기, 인산기 및 산무수물기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 산기(acid group)일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 R7은 카르복실기 또는 히드록시기일 수 있다. In addition, the R 7 may be any one or more acid groups selected from the group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group and an acid anhydride group, but is not limited thereto. Specifically, R 7 may be a carboxyl group or a hydroxyl group.

또한, 상기 a, b는 각각 독립적으로 2 내지 200, 구체적으로 10 내지 100, 보다 구체적으로 30 내지 80인 정수이다. 상기 범위를 만족하는 경우, 전극 활물질 표면에 표면 보호층의 형성에 유리하고 반복적인 충방전에도 성능 저하를 최소화할 수 있고 안전성을 확보할 수 있는 특성을 가질 수 있으나, 이는 비한정적인 일예일 뿐, 상기 수치범위에 제한받지 않는다. In addition, a and b are each independently an integer of 2 to 200, specifically 10 to 100, more specifically 30 to 80. When the above range is satisfied, it is advantageous to form a surface protective layer on the surface of the electrode active material and may have a characteristic of minimizing performance deterioration and ensuring safety even in repeated charging and discharging, but this is only one non-limiting example. It is not limited to the above numerical range.

상기 폴리이미드 공중합체는 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 중합체로, 공중합체의 형태가 크게 제한되는 것은 아니지만, 교대 공중합체(alternating copolymer), 랜덤 공중합체(random copolymer), 블록 공중합체(block copolymer) 및 그래프트 공중합체(graft copolymer) 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 공중합체일 수 있다. The polyimide copolymer is a polymer including a repeating unit represented by Chemical Formula 1 and a repeating unit represented by Chemical Formula 2, but the form of the copolymer is not particularly limited, but an alternating copolymer or a random copolymer The copolymer may be any one or more copolymers selected from random copolymers, block copolymers, and graft copolymers.

본 발명의 일양태에 따르면, 상기 폴리이미드 공중합체를 포함하는 전고상 리튬이차전지용 바인더는 전도성 물질 및 전극 활물질과의 접착력을 높일 수 있고, 동시에 전극과 집전체의 계면에서의 접착력을 향상시킬 수 있는 특성을 가진다. 특히, 상기 바인더가 전극 활물질 표면에 표면 보호층을 형성함으로써 복합 성능을 가질 수 있다. 즉, 반복되는 충방전 시 발생될 수 있는 전극 활물질의 부피 팽창을 수용하여 전극 전극 구조의 안정성, 열적 안정성 및 전지 특성, 구체적으로 고율, 고용량 및 사이클 특성을 향상시키는 면에서 더욱 효과적이다. According to one aspect of the present invention, the binder for an all-solid-state lithium secondary battery including the polyimide copolymer may increase adhesion between the conductive material and the electrode active material, and at the same time, improve adhesion between the electrode and the current collector. Has the property. In particular, the binder may have a composite performance by forming a surface protective layer on the surface of the electrode active material. That is, it is more effective in accommodating the volume expansion of the electrode active material that may occur during repeated charging and discharging to improve the stability, thermal stability and battery characteristics of the electrode electrode structure, specifically high rate, high capacity and cycle characteristics.

상기 폴리이미드 공중합체는 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 화학식 2로 표시되는 반복단위의 몰비(a/b)가 조절될 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리이미드 공중합체는 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 화학식 2로 표시되는 반복단위의 몰비(a/b)는 1 내지 10, 구체적으로 2 내지 7, 보다 구체적으로 3 내지 5일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 폴리이미드 공중합체는 화학식 1로 표시되는 반복단위의 몰비 : 화학식 2로 표시되는 반복단위의 몰비가 3:1 내지 5:1일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 고율, 고용량 및 사이클 수명 특성을 포함한 전지 성능 개선은 물론 열적 안정성 및 고전압에서의 안정성을 확보하는 측면에서 더욱 효과적이다. The polyimide copolymer may have a molar ratio (a / b) of the repeating unit represented by Formula 1 and the repeating unit represented by Formula 2. Specifically, in the polyimide copolymer, the molar ratio (a / b) of the repeating unit represented by Formula 1 and the repeating unit represented by Formula 2 may be 1 to 10, specifically 2 to 7, more specifically 3 to 5 days. have. More specifically, the polyimide copolymer may have a molar ratio of the repeating unit represented by Formula 1: molar ratio of the repeating unit represented by Formula 2 may be 3: 1 to 5: 1. When the above range is satisfied, it is more effective in terms of improving battery performance including high rate, high capacity, and cycle life characteristics, as well as securing thermal stability and stability at high voltage.

상기 폴리이미드 공중합체는 중량평균분자량이 크게 제한되는 것은 아니지만, 구체적으로, 10,000 내지 200,000 구체적으로, 19,000 내지 186,000 g/mol, 보다 구체적으로, 25,000 내지 85,000 g/mol인 것일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 전극 활물질 및 전도성 물질과의 접착력 향상, 전극 구조 안정성 측면에서 효과적이나, 이는 비한정적인 일예일 뿐, 상기 수치범위에 제한받지 않는다. 이때, 중량평균분자량은 시료를 테트라하이드로퓨란(THF)에 녹여 겔 삼투 크로마토그래피(GPC)를 이용(분석 컬럼: WATERS사의 Styragel HR, 표준물질: 폴리스티렌(PS))하여 측정한 것이다. The polyimide copolymer is not particularly limited in weight average molecular weight, specifically, 10,000 to 200,000, specifically, 19,000 to 186,000 g / mol, more specifically, may be 25,000 to 85,000 g / mol. If the above range is satisfied, it is effective in terms of improving adhesion between the electrode active material and the conductive material and stability of the electrode structure, but this is merely an example and is not limited to the above numerical range. At this time, the weight average molecular weight is measured by dissolving the sample in tetrahydrofuran (THF) using gel osmosis chromatography (GPC) (analysis column: Styragel HR, WATERS, standard: polystyrene (PS)).

본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 폴리이미드 공중합체는 하기 화학식 3으로 표시되는 반복단위 및 화학식 4로 표시되는 반복단위를 포함하는 것일 수 있다. According to an aspect of the present invention, the polyimide copolymer may include a repeating unit represented by Formula 3 and a repeating unit represented by Formula 4.

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00007
Figure pat00007

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00008
Figure pat00008

이때, 상기 화학식 3 및 4에서, 상기 a, b는 2 내지 200인 정수이다.In this case, in Formulas 3 and 4, a and b are integers of 2 to 200.

본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 폴리이미드 공중합체를 포함하는 전고상 리튬이차전지용 바인더는 양극에 적용되는 것이 더욱 효과적이다. 통상 전극의 구조 안정성 측면에서 전도성 물질 및 전극 활물질과의 조합에 따른 특성 변화가 크며, 전극 슬러리에 함유되는 바인더가 전극 활물질 또는 전도성 물질과의 접착력, 이들을 포함하는 전극 슬러리의 균일성 또는 분산성에 중요한 역할을 수행하므로 리튬의 용출 등 용량이 감소하거나 사이클 특성이 저하되는 것을 방지하는 면에서 상기 바인더를 전고상 리튬이차전지 양극용도로 사용할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.According to an aspect of the present invention, the binder for an all-solid-state lithium secondary battery including the polyimide copolymer is more effective to be applied to a positive electrode. In general, in terms of structural stability of the electrode, there is a large change in characteristics due to the combination of the conductive material and the electrode active material, and the binder contained in the electrode slurry is important for the adhesion between the electrode active material or the conductive material, and the uniformity or dispersibility of the electrode slurry containing them. The binder may be used as the all-solid-state lithium secondary battery positive electrode in terms of preventing a decrease in capacity such as dissolution of lithium or deterioration of cycle characteristics, but is not limited thereto.

본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 바인더의 경우는 카르복시기를 포함하여 전위금속 산화물 성분의 양극재에 대하여 배위를 통한 바인딩 특성을 가지며, 전극 활물질과의 우수한 접착력을 제공하는 효과를 가진다. 나아가, 카르복시기의 비율을 조절하여 전이금속산화물 양극 표면에 바인딩 특성을 제어할 수 있는 특성을 가진다. 비한정적인 일예로, -CF3 기는 극성을 높이므로 바인더의 용해도를 높이는 역할을 하여 양극표면에의 균일할 표면층을 형성할 수 있는 효과를 가진다(도 2). 또한, 상기 바인더는 기존 상용화된 PVdF 바인더와 대비하여 볼 때, 전기화학적 산화안정성과 열적안정성을 크게 향상시킬 수 있으며, 바인더가 양극 표면에 균일한 보호층을 형성함으로써 4.2V 이상의 충전 컷 오프 전압에서 발생하는 계면에서의 전해질의 전기화학적 산화반응을 방지할 수 있는 특성을 가진다. According to one aspect of the present invention, the binder has a binding property through coordination with respect to the positive electrode material of the dislocation metal oxide component including a carboxyl group, and has an effect of providing excellent adhesion with the electrode active material. Furthermore, it has a property of controlling the binding property on the surface of the transition metal oxide anode by adjusting the ratio of carboxyl groups. In one non-limiting example, the -CF 3 group increases the polarity and thus increases the solubility of the binder, thereby having an effect of forming a uniform surface layer on the anode surface (FIG. 2). In addition, the binder can significantly improve the electrochemical oxidation stability and thermal stability as compared to the conventional commercially available PVdF binder, the binder forms a uniform protective layer on the surface of the anode at a charge cutoff voltage of 4.2V or more It has a property to prevent the electrochemical oxidation of the electrolyte at the interface generated.

본 발명의 다른 양태는 상술한 전고상 리튬이차전지용 바인더, 전극 활물질, 전도성 물질 및 용매를 포함하는 전극 슬러리를 제공하는 것이다. Another aspect of the present invention is to provide an electrode slurry comprising the above-described binder for all-solid-state lithium secondary batteries, an electrode active material, a conductive material and a solvent.

상기 전극 슬러리는 집전체의 일면에 캐스팅 후 건조되어 전극을 형성할 수 있으며, 이는 고체전해질과 함께 전고상 이차전지를 제공할 수 있다.The electrode slurry may be dried after casting on one surface of the current collector to form an electrode, which may provide an all-solid secondary battery together with a solid electrolyte.

본 발명의 일 양태에 따른 전극 슬러리는 상술한 전고상 리튬이차전지용 바인더를 포함함으로써 적은 함량의 바인더에도 불구하고 전극 활물질 표면상에 구조적 안정성을 높일 수 있는 표면 보호층의 형성을 용이하게 할 뿐만 아니라 전극 구조 안정성 및 고체 전해질과의 접착력을 향상시켜 저항을 감소시킬 수 있고, 이로 인해 이차전지의 용량 특성 및 충방전 특성이 우수하고 나아가, 높은 전압에서도 안정적으로 출력이 가능하고, 에너지 밀도를 향상시키는 데 더욱 효과적이다. Electrode slurry according to an aspect of the present invention by including the above-mentioned binder for all-solid-state lithium secondary battery not only facilitates the formation of a surface protective layer that can increase the structural stability on the surface of the electrode active material in spite of a small amount of binder It is possible to reduce the resistance by improving the electrode structure stability and adhesion with the solid electrolyte, which is excellent in the capacity characteristics and charge and discharge characteristics of the secondary battery, and furthermore, it is possible to stably output even at high voltage and to improve the energy density. Is more effective.

본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 전고상 리튬이차전지용 바인더는 바인더, 전극 활물질 및 전도성 물질 합계 중량에 대하여 1 내지 50중량%, 구체적으로 3 내지 30중량%, 보다 구체적으로 5 내지 20중량% 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 본 발명의 목적하는 물성을 구현할 수 있으며, 특히 통상 사용되는 바인더에 비하여 소량 함유되더라도 충분히 목적하는 바를 구현할 수 있는 점에서 유리한 특성을 가지나, 이는 비한정적인 일예일 뿐, 상기 수치범위에 제한받지 않는다. According to an aspect of the present invention, the binder for the all-solid-state lithium secondary battery may include 1 to 50% by weight, specifically 3 to 30% by weight, and more specifically 5 to 20% by weight, based on the total weight of the binder, the electrode active material, and the conductive material. Can be. It is possible to implement the desired physical properties of the present invention within the above range, in particular, even if it contains a small amount compared to the commonly used binder has an advantageous characteristic in that it can achieve the desired purpose, but this is just one non-limiting example, the numerical range Not restricted to

본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 전극 슬러리는 전고상 리튬이차전지용 바인더 이외에 본 발명의 목적하는 효과를 벗어나지 않는 범위에서 상기 바인더 이외의 공지의 것과 혼합하여 사용할 수 있다. According to one aspect of the present invention, the electrode slurry may be used in addition to a binder for an all-solid-state lithium secondary battery by mixing with a known one other than the binder in a range not departing from the desired effect of the present invention.

상기 바인더로는 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVdF), 헥사플루오로프로필렌(hexafluoro propylene, HFP), 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌(polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluorideco-trichloroethylene), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리아크릴산 나트륨(sodium polyacrylate), 알긴산 나트륨(sodium alginate), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리아릴레이(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 풀루란(pullulan), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 카르복시메틸셀룰로오스(carboxylic methyl cellulose, CMC), 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드(polyamide), 폴리아미드이미드(polyamideimide), 폴리스티렌 (polystyrene), 스티렌부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber, SBR), 스티렌에틸렌부틸렌스티렌 공중합체(styrene-ethylene-butylene-styrene, SEBS), 폴리비닐알코올(PVA) 및 에틸렌비닐아세테이트 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer; EVA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The binder may include polyvinylidene fluoride (PVdF), hexafluoro propylene (HFP), polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene, polyvinylidene Fluoride-trichloroethylene (polyvinylidene fluorideco-trichloroethylene), polyacrylic acid, sodium polyacrylate, sodium alginate, polymethylmethacrylate, polybutylacrylate ), Polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyethylene oxide, polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butylate (cellulose acetate butyrate), cellulose acetate Cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, pullulan, cyanoethylsucrose, Carboxylic methyl cellulose (CMC), polyimide, polyamide, polyamideimide, polystyrene, styrene-butadiene rubber (SBR), styrene ethylene butyl Styrene-styrene-butylene-styrene (SEBS), polyvinyl alcohol (PVA), and ethylene vinyl acetate copolymer (ethylene-vinyl acetate copolymer); EVA) may be any one or more selected from the group consisting of, but is not limited thereto.

본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 전극 슬러리는 리튬의 용출 방지 및 용량을 높이고 사이클 특성을 향상시키는 면에서 양극 형성용인 것일 수 있으며, 이는 슬러리 내 함유된 전고상 리튬이차전지용 바인더가 전극 활물질과의 우수한 접착력을 제공하고, 양극 활물질 표면에 균일한 보호층을 형성할 수 있으며, 나아가, 상술한 전고상 리튬이차전지용 바인더를 포함한 다른 성분과의 조합으로 고체 전해질과의 계면에서의 접착력을 높일 수 있어 저항을 줄일 수 있고, 적절한 기공율과 높은 로딩 레벨을 가지는 양극을 제조함으로써 리튬이온의 확산은 물론 충방전 성능을 향상시킬 수 있어 우수한 사이클 수명 특성을 가진다. According to one aspect of the present invention, the electrode slurry may be for forming a positive electrode in terms of preventing elution of lithium and increasing capacity and improving cycle characteristics, and the binder for an all-solid-state lithium secondary battery contained in the slurry may be combined with an electrode active material. It can provide excellent adhesion, form a uniform protective layer on the surface of the positive electrode active material, and further increase the adhesion at the interface with the solid electrolyte in combination with other components including the binder for the all-solid-state lithium secondary battery. The resistance can be reduced, and by manufacturing a positive electrode having an appropriate porosity and a high loading level, it is possible to improve the diffusion and charge / discharge performance of lithium ions and thus has excellent cycle life characteristics.

본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 전극 활물질로서 양극 활물질은 이 기술분야에서 사용되는 통상의 양극 활물질을 사용할 수 있으며, 구체적으로, 코발트산 리튬복합산화물(LiCoO2), 스피넬 결정형 망간산 리튬복합산화물(LiMn2O4), 망간산 리튬복합산화물(LiMnO2), 니켈산 리튬복합산화물(LiNiO2), 인산철 리튬(lithium iron phosphate; LiFePO4), 인산망간 리튬(LiMnPO4), 인산코발트 리튬(LiCoPO4), 피로인산철(iron pyrophosphate; Li2FeP2O7), 니오브산 리튬 복합산화물(LiNbO2), 철산리튬 복합산화물(LiFeO2), 마그네슘산 리튬복합산화물(LiMgO2), 칼슘산 리튬복합산화물(LiCaO2), 구리산 리튬복합산화물(LiCuO2), 아연산 리튬복합산화물(LiZnO2), 몰리브덴산 리튬복합산화물(LiMoO2), 탄탈산 리튬복합산화물(LiTaO2), 텅스텐산 리튬복합산화물(LiWO2), 리튬-니켈-코발트-알루미늄 복합산화물(LiNi0.8Co0.15Al0.05O2), 리튬-니켈-코발트-망간 복합산화물(LiNi1-x-yCoxMnyO2), 과리튬 과망간 복합산화물(xLi2MnO3·(1-x)LiMn1-y-zNiyCozO2), 산화-망간-니켈(LiNi0.5Mn1.5O4) 등을 들 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. According to an aspect of the present invention, as the electrode active material, a cathode active material may use a conventional cathode active material used in the art, and specifically, lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) and spinel crystalline lithium manganate composite oxide. (LiMn 2 O 4 ), lithium manganate complex (LiMnO 2 ), lithium nickelate complex oxide (LiNiO 2 ), lithium iron phosphate (LiFePO 4 ), lithium manganese phosphate (LiMnPO 4 ), lithium cobalt phosphate (LiCoPO 4 ), iron pyrophosphate (Li 2 FeP 2 O 7 ), lithium niobate composite oxide (LiNbO 2 ), lithium ferric oxide composite oxide (LiFeO 2 ), lithium magnesium oxide composite oxide (LiMgO 2 ), calcium lithium compound oxide (LiCaO 2), copper lithium compound oxide (LiCuO 2), zincate lithium composite oxide (LiZnO 2), molybdate and lithium compound oxide (LiMoO 2), lithium tantalate complex oxide (LiTaO 2), tungsten lithium compound oxide (LiWO 2), lithium-nickel-cobalt Aluminum composite oxide (LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2), lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide (LiNi 1-xy Co x Mn y O 2), and lithium permanganate between the compound oxide (xLi 2 MnO 3 · (1 x) LiMn 1-yz Ni y Co z O 2 ), manganese oxide-nickel (LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 ), and the like, but are not limited thereto.

보다 구체적으로, 상기 양극 활물질은 LiaNi1-x-yCoxMnyMbO2 (0.98 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.5, 0 ≤ b ≤ 0.1 이며, M은 Al, Cr, Fe, Mg, Ti, V, Cu, Zn, Ca, La, Ce, Sr, Sn, Si 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 전이 금속 또는 란탄족 원소이다.), LiCoO2, xLi2MnO3·(1-x)LiMn1-y-zNiyCozO2 (0.05≤x≤0.95, 0.01≤y≤0.98, 0≤z≤0.98) 및 LiaMn2-xMxNbO4 (0.98 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.1 이며, M은 Ni, Cr, Fe, V, Cu, Zn 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, N은 Ni, Cr, Fe, V, Cu, Zn, Mg, Ca, La, Ce, Sr, Sn, Si 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.) 중에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 상기 양극 활물질을 사용하는 경우 상술한 폴리이미드 공중합체의 조합에 의해 4.2V 이상의 고전압 충전 컷 오프 전압에서 반복되는 충방전에도 우수한 용량유지 특성 및 사이클 수명특성이 향상되며, 열적, 고전압에도 전극 구조안정성을 확보하는 측면에서 더욱 효과적이다.More specifically, the cathode active material is Li a Ni 1-xy Co x Mn y M b O 2 (0.98 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.5, 0 ≤ b ≤ 0.1, M is Al, Cr, Fe, Mg, Ti, V, Cu, Zn, Ca, La, Ce, Sr, Sn, Si, and a combination thereof, or a lanthanide element selected from the group consisting of a combination thereof), LiCoO 2 , xLi 2 MnO 3. (1- x) LiMn 1-yz Ni y Co z O 2 (0.05 ≦ x ≦ 0.95, 0.01 ≦ y ≦ 0.98, 0z ≦ 0.98) and Li a Mn 2-x M x N b O 4 (0.98 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 0.1, and M may be any one selected from the group consisting of Ni, Cr, Fe, V, Cu, Zn, and combinations thereof , N may be any one selected from the group consisting of Ni, Cr, Fe, V, Cu, Zn, Mg, Ca, La, Ce, Sr, Sn, Si, and combinations thereof.) It may be abnormal. In the case of using the positive electrode active material, the combination of the above-described polyimide copolymer improves capacity retention characteristics and cycle life characteristics even after repeated charging and discharging at high voltage charge cut-off voltage of 4.2 V or higher, and electrode structure stability even at thermal and high voltage. It is more effective in terms of securing it.

상기 전극 활물질의 함량은 바인더, 전극 활물질 및 전도성 물질의 합계 질량에 대하여 2 내지 95중량%, 구체적으로 20 내지 85중량%, 더욱 구체적으로 50 내지 75중량% 포함될 수 있으며, 상기 범위를 만족하는 경우 본 발명에서 목적하는 효과를 달성할 수 있는 면에서 효과적이나, 이는 비한정적인 일예일 뿐 상기 수치범위에 제한받지 않는다. The electrode active material may be included in an amount of 2 to 95 wt%, specifically 20 to 85 wt%, and more specifically 50 to 75 wt%, based on the total mass of the binder, the electrode active material, and the conductive material. The present invention is effective in that the desired effect can be achieved, but this is only one non-limiting example and is not limited to the above numerical range.

상기 전도성 물질은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 구체적으로 탄소 분말을 사용할 수 있다. 일예로, 카본블랙, 슈퍼피(Super-P) 카본블랙, 아세틸렌 블랙(acetylene black), 케첸블랙(ketjen black), 흑연(graphite), 탄소섬유(carbon fiber), 탄소튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노튜브, 탄소나노와이어 및 그래핀(graphene)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 들 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity, and specifically, carbon powder may be used. For example, carbon black, Super-P carbon black, acetylene black, ketjen black, graphite, carbon fiber, carbon tube, carbon nanofiber, carbon One or more selected from the group consisting of nanotubes, carbon nanowires and graphene, but is not limited thereto.

상기 전도성 물질의 함량은 바인더, 전극 활물질 및 전도성 물질의 합계 질량에 대하여 1 내지 50중량%, 구체적으로 3 내지 30중량%, 보다 구체적으로 5 내지 20중량% 포함될 수 있으며, 상기 범위를 만족하는 경우 효과적으로 전자를 이동시킬 수 있어 고율, 고용량 특성을 부여할 수 있는 면에서 효과적이나, 이는 비한정적인 일예일 뿐 상기 수치범위에 제한받지 않는다. The content of the conductive material may include 1 to 50% by weight, specifically 3 to 30% by weight, more specifically 5 to 20% by weight, based on the total mass of the binder, the electrode active material and the conductive material. It is effective in terms of being able to move electrons effectively to impart high rate and high capacity characteristics, but this is only a non-limiting example and is not limited to the numerical range.

상기 용매는 그 종류가 크게 제한되는 것은 아니지만, 구체적으로 메탄올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 톨루엔, 자일렌, 헥사데칸, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 1,4-다이옥산, N,N-디메틸아세트아마이드, 트리에틸포스페이트, 디메틸설폭사이드 및 테트라하이드로퓨란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다. The solvent is not limited in kind, but specifically, methanol, butanol, pentanol, hexanol, toluene, xylene, hexadecane, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), 1,4-dioxane , N, N-dimethylacetamide, triethyl phosphate, dimethyl sulfoxide and tetrahydrofuran may be any one or more selected from the group consisting of.

상기 집전체는 전기 전도성을 가지고, 전극 재료에 통전이 가능한 재료라면 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있다. 일예로, C, Ti, Cr, Mo, Ru, Rh, Ta, W, Os, Ir, Pt, Au 및 Al으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 구체적으로, 집전체로서는 C, Al, 스테인리스강 등을 들 수 있으며, 더욱 구체적으로 비용 및 효율 면에서 Al이 바람직하다. 상기 집전체의 형상은 크게 제한되는 것은 아니지만, 박막 기재 또는 발포금속, 매쉬, 직포, 부직포, 폼(foam) 등의 3차원 기재 등을 이용할 수 있으며, 이는 슬러리가 집전체에 충분히 밀착하므로 바인더의 함량이 낮더라도 높은 용량밀도의 전극을 얻을 수 있어 고율 및 충방전 특성에서 효과적이다. The current collector may have any electrical conductivity and may be used without particular limitation as long as it is a material capable of energizing the electrode material. For example, any one or more selected from the group consisting of C, Ti, Cr, Mo, Ru, Rh, Ta, W, Os, Ir, Pt, Au, and Al may be used. Specifically, as a current collector, C, Al, stainless steel, etc. are mentioned, More specifically, Al is preferable at cost and efficiency. The shape of the current collector is not particularly limited, but may be a thin film substrate or a three-dimensional substrate such as a foamed metal, a mesh, a woven fabric, a nonwoven fabric, a foam, or the like. Even if the content is low, an electrode of high capacity density can be obtained, which is effective in high rate and charge / discharge characteristics.

본 발명의 또 다른 양태는 상술한 전극 슬러리를 집전체의 일면에 도포 및 건조하여 형성한 양극 및 상기 양극의 일면에 형성되는 고체 전해질층을 포함하는 전고상 리튬이차전지를 제공하는 것이다. Another aspect of the present invention is to provide an all-solid-state lithium secondary battery comprising a positive electrode formed by applying and drying the above-described electrode slurry on one surface of a current collector and a solid electrolyte layer formed on one surface of the positive electrode.

상기 양극과 함께 음극으로 음극 집전체 상에 음극 활물질, 전도성 물질 및 바인더를 포함하는 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조된 것을 사용할 수 있다. In addition to the positive electrode, a mixture prepared by applying a mixture including a negative electrode active material, a conductive material, and a binder on a negative electrode current collector as a negative electrode may be used.

상기 음극 활물질로는 리튬금속 포일, 리튬금속 분말, 흑연, 하드카본, 소프트카본, 글래스카본, 그래핀, 실리콘, 실리콘산화물, 주석, 주석산화물, 리튬티타늄산화물, 티타늄산화물 및 이들의 조합 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The negative electrode active material is selected from lithium metal foil, lithium metal powder, graphite, hard carbon, soft carbon, glass carbon, graphene, silicon, silicon oxide, tin, tin oxide, lithium titanium oxide, titanium oxide and combinations thereof Any one or more may be used, but is not limited thereto.

본 발명의 일 양태에 따르면, 전고상 이차전지는 상술한 양극, 고체 전해질층 및 음극의 재료를 적층하고 프레스함으로써 제조될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. According to an aspect of the present invention, the all-solid-state secondary battery may be manufactured by laminating and pressing materials of the positive electrode, the solid electrolyte layer, and the negative electrode described above, but is not limited thereto.

상기 고체전해질층은 통상의 이온전도성 고체가 사용될 수 있으며, 구체적으로, 고분자계, 산화물계, 인산염계, 황화물계 및 보론계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 화합물로 이루어진 리튬이온 전도체를 고체 전해질로 포함하는 것일 수 있으며, 이의 성형체, 소결체 또는 필름 형태인 것일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 성형체는 펠렛 형태일 수 있으며, 전극 사이를 지지할 수 있도록 충분한 강도를 가질 수 있으며, 기공을 포함하는 것일 수 있따. 또한, 상기 고체전해질층 내 기공은 오픈 채널(open channel)을 형성하는 것일 수 있다. 상기 고분자계 화합물은 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide, PEO), 폴리아크릴레이트계(polyacrylate) 및 폴리실록산(polysiloxane)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 성분일 수 있다. 또한, 상기 산화물계 화합물로는 Li3xLa2/(3-x)TiO3(0<X≤2) 및 Li7-yLa3-xAxZr2-yMyO12(A는 Y, Nd, Sm 또는 Gd이고, M는 Nb 또는 Ta이고, 0≤x<3, 0≤y<2 이다) 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 성분일 수 있으며, 상기 Li7-yLa3-xAxZr2-yMyO12에서 x=0 및 y=0인 경우에 해당되는 Li7La3Zr2O12로 이루어질 수 있다. 또한, 인산염계 화합물은 Li1+x+y(Al,Ga)x(Ti,Ge)2-xSiyP3-yO12(0≤x≤1, 0≤y≤l이다)로 표시되는 단일 성분 또는 2종 이상의 성분으로 이루어지는 것일 수 있으며, 황화물계 화합물은 Li10GeP2S12, Li10SiP2S12, Li10+δ(SnySi1-y)1+δP2-δS12, Li3.25Ge0.25P0.75S4, Li2S, Li2S-P2S5, Li2S-SiS2, Li2S-GeS2, Li2S-B2S5, Li2S-B2S3-LiI, Li2S-SiS2-Li3PO4, Li2S-P2S5, Li2S-Al2S5 및 Li2PS4-Li4SnS4-Li4SiS4 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 성분으로 이루어지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The solid electrolyte layer may be a conventional ion conductive solid, and specifically, a solid lithium ion conductor made of any one or more compounds selected from the group consisting of polymer, oxide, phosphate, sulfide and boron compounds It may be included as an electrolyte, but may be in the form of a molded body, a sintered body or a film thereof, but is not necessarily limited thereto. The molded body may be in the form of pellets, may have sufficient strength to support the electrodes, and may include pores. In addition, the pores in the solid electrolyte layer may be to form an open channel (open channel). The polymer compound may be any one or more components selected from the group consisting of polyethylene oxide (PEO), polyacrylate (polyacrylate) and polysiloxane (polysiloxane). In addition, the oxide-based compound is Li 3x La 2 / (3-x) TiO 3 (0 <X ≤ 2) and Li 7-y La 3-x A x Zr 2-y M y O 12 (A is Y , Nd, Sm, or Gd, M may be Nb or Ta, and 0 ≦ x <3, 0 ≦ y <2), and any one or more components selected from the group consisting of Li 7-y La 3-x A x Zr 2-y M y O 12 It may be composed of Li 7 La 3 Zr 2 O 12 corresponding to the case of x = 0 and y = 0. In addition, the phosphate compound is represented by Li 1 + x + y (Al, Ga) x (Ti, Ge) 2-x Si y P 3-y O 12 (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ l) It may be composed of a single component or two or more components, the sulfide-based compound is Li 10 GeP 2 S 12 , Li 10 SiP 2 S 12 , Li 10 + δ (Sn y Si 1-y ) 1 + δ P 2- δ S 12 , Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 , Li 2 S, Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-GeS 2 , Li 2 SB 2 S 5 , Li 2 SB 2 S Any of 3 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 , Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 S-Al 2 S 5 and Li 2 PS 4 -Li 4 SnS 4 -Li 4 SiS 4 It may be composed of one or more components, but is not limited thereto.

본 발명의 일 양태에 따른 전고상 리튬이차전지는 열적 특성, 고전압에서의 안정성 및 사이클 수명 특성이 우수하며, 고율 및 고용량 특성을 구현할 수 있다. The all-solid-state lithium secondary battery according to an aspect of the present invention is excellent in thermal characteristics, stability at high voltage, and cycle life characteristics, and may implement high rate and high capacity characteristics.

구체적으로, 본 발명은 고용량 및 고전압용 전고상 리튬이차전지를 제공하는 것으로, 상기 리튬이차전지는 충전 컷 오프(cut off) 전압이 4.2V 내지 6.0V, 구체적으로 4.3V 내지 5.5V, 더욱 구체적으로 4.3 내지 5.0V인 것일 수 있다. 상기 범위 내에서 고온 및 고전압에서도 안정성을 확보할 수 있으며, 고율, 고용량 특성과 함께 사이클 수명 특성을 가진다.Specifically, the present invention provides an all-solid-state lithium secondary battery for high capacity and high voltage, wherein the lithium secondary battery has a charge cut off voltage of 4.2 V to 6.0 V, specifically 4.3 V to 5.5 V, more specifically. It may be 4.3 to 5.0V. It is possible to ensure stability even at high temperature and high voltage within the above range, and has a cycle life characteristic with high rate, high capacity characteristics.

또한, 상기 전고상 리튬이차전지는 작동 온도가 -40℃ 내지 450℃, 구체적으로 20℃ 내지 100℃인 것일 수 있다. 상기 범위와 같이 저온 또는 고온에서도 구조 안정성으로 인해 작동 시 균열 또는 손상 없이 충방전 성능을 포함한 우수한 전지 특성을 가진다. In addition, the all-solid-state lithium secondary battery may be an operating temperature of -40 ℃ to 450 ℃, specifically 20 ℃ to 100 ℃. Due to the structural stability even at low or high temperature as in the above range has excellent battery characteristics including charge and discharge performance without cracking or damage during operation.

상기 전고상 리튬이차전지는 고용량, 고출력 및 높은 안전성이 요구되는 것으로, 소형 디바이스의 전원 혹은 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지모듈에 단위전지로 사용될 수 있다. 이러한 디바이스의 예로, 모바일 전자기기(mobile device), 웨어러블 전자기기(wearable device), 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 스마트그리드 연계 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The all-solid-state lithium secondary battery requires high capacity, high output, and high safety, and may be used as a unit battery in a medium-large battery module including a plurality of battery cells used as a power source for a small device or a power source for a medium-large device. Examples of such devices include mobile devices, wearable devices, power tools powered by an electric motor; Electric vehicles including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs), and the like; Electric motorcycles including electric bicycles (E-bikes) and electric scooters (E-scooters); Electric golf carts; Smart grid-connected power storage device (Energy Storage System) and the like, but is not limited thereto.

이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 전고상 리튬이차전지용 바인더 및 이를 이용하여 제조되는 리튬이차전지에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다. Hereinafter, the binder for the all-solid-state lithium secondary battery and the lithium secondary battery manufactured using the same according to the present invention will be described in more detail. However, the following examples are only one reference for describing the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto and may be implemented in various forms.

또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.Also, unless defined otherwise, all technical and scientific terms have the same meanings as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terminology used in the description herein is for the purpose of effectively describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.Also, the singular forms used in the specification and the appended claims may be intended to include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise.

(제조예 1)(Manufacture example 1)

6-FDA/TFDB/DABA 단량체가 각각 5:4:1 몰비로 조합된 폴리이미드 공중합체를 제조하였다. TFDB (19.1g, 59.6mmol, Aldrich) 및 6-FDA (33.1g, 74.5mmol, Aldrich)를 90ml의 DMF(N,N′-dimethylformamide)에 용해하고, DABA(2.30g, 14.9mmol, Aldrich)를 DMF 50ml에 용해한 것을 질소분위기 하에서 둥근 플라스크에 넣고 0℃에서 5시간 동안 혼합하였다. 온도는 상온(25℃)까지 승온시키고 17시간 동안 교반하였다. 이후, 아세트산 무수물(Acetic anhydride) 40 ml와 피리딘(pyridine) 29 ml를 넣고 교반하여 폴리아믹산 용액을 만들고 80℃에서 24시간 동안 교반하였다. 이후 상온에서 냉각하고 증류수가 담긴 비이커에 적하하여 침전시켰다. 이를 여과 및 세척한 다음 120℃에서 건조하여 하기 화학식 3으로 표시되는 단위체 및 화학식 4로 표시되는 단위체를 포함하는 폴리이미드 공중합체(a/b=4, 중량평균분자량=55,000 g/mol)를 제조하였다. 제조된 폴리이미드 공중합체의 NMR 분석 결과 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 하기 화학식 3 및 화학식 4의 공중합체가 생성되었음을 확인할 수 있었다.Polyimide copolymers were prepared in which the 6-FDA / TFDB / DABA monomers were each combined in a 5: 4: 1 molar ratio. TFDB (19.1 g, 59.6 mmol, Aldrich) and 6-FDA (33.1 g, 74.5 mmol, Aldrich) were dissolved in 90 ml of DMF (N, N'-dimethylformamide) and DABA (2.30 g, 14.9 mmol, Aldrich) What was dissolved in 50 ml of DMF was placed in a round flask under nitrogen atmosphere and mixed at 0 ° C. for 5 hours. The temperature was raised to room temperature (25 ° C.) and stirred for 17 hours. Thereafter, 40 ml of acetic anhydride and 29 ml of pyridine were added thereto, followed by stirring to make a polyamic acid solution. The mixture was stirred at 80 ° C. for 24 hours. After cooling to room temperature and dropwise to precipitate in a beaker containing distilled water. This was filtered and washed and dried at 120 ° C. to prepare a polyimide copolymer (a / b = 4, weight average molecular weight = 55,000 g / mol) comprising a unit represented by Formula 3 and a unit represented by Formula 4 It was. As a result of NMR analysis of the prepared polyimide copolymer, as shown in FIG. 3, it was confirmed that the copolymer of Formula 3 and Formula 4 was produced.

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00009
Figure pat00009

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00010
Figure pat00010

(실시예 1)(Example 1)

양극 활물질로 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (직경 약 10㎛)을 70중량%, 바인더로 하기 화학식 3으로 표시되는 단위체 및 화학식 4로 표시되는 단위체를 포함하는 폴리이미드 공중합체(a/b=4, 중량평균분자량=55,000 g/mol)를 6중량%, 전도성 물질로 카본 블랙(super-P) 8중량%, 리튬염 Bis(trifluoromethane) sulfonamide (LiTFSI) 3중량%, 리튬이온 전도체 PEGDME(Polyethylene glycol dimethyl ether, MW=250) 13중량%을 사용하여 혼합하였다. 이때, 중량%는 이들 전체 중량을 기준으로 하였다. 상기의 성분들을 메틸피롤리돈(NMP)에 넣은 다음 균일하게 혼합하여 양극 활물질 슬러리를 제조하였다. 제조된 슬러리를 집전체인 알루미늄 호일 위에 도포한 후 120분 동안 110℃에서 건조하여 양극 활물질층을 포함하는 전고상 리튬이차전지용 양극을 제조하였다. 또한, 리튬금속 포일 음극을 상대전극으로 하고, 고분자 전해질은 가교제(Bisphenol-A ethoxylatediacrylate), 리튬 트리풀루오로메탄설폰이미드(lithium trifluoromethanesulfonimide, LiTFSI) 염, PEGDME(MW=250) 및 개시제(t-Butyl peroxypivalate, t-BPP)를 혼합한 것을 사용하여 전고상 코인 리튬셀을 제작하였다.70 wt% of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 (diameter: about 10 μm) as a positive electrode active material, a polyimide copolymer comprising a unit represented by the following formula (3) and a unit represented by the formula (4) as a binder (a / b = 4, weight average molecular weight = 55,000 g / mol) 6% by weight, 8% by weight carbon black (super-P) as a conductive material, 3% by weight of lithium salt Bis (trifluoromethane) sulfonamide (LiTFSI), lithium ion conductor PEGDME (Polyethylene) glycol dimethyl ether, M W = 250) 13% by weight was mixed. At this time, the weight percent was based on these total weights. The above components were put in methylpyrrolidone (NMP) and then mixed uniformly to prepare a positive electrode active material slurry. The prepared slurry was applied onto an aluminum foil as a current collector, and then dried at 110 ° C. for 120 minutes to prepare a cathode for an all-solid lithium secondary battery including a cathode active material layer. In addition, a lithium metal foil anode is used as a counter electrode, and the polymer electrolyte is a crosslinking agent (Bisphenol-A ethoxylatediacrylate), lithium trifluoromethanesulfonimide (LiTFSI) salt, PEGDME (M W = 250), and an initiator ( t-Butyl peroxypivalate (t-BPP) was used to prepare a solid lithium coin cell.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

실시예 1에서 사용한 바인더 대신에, 상용화된 PVdF(Kynar™ 761, Arkema사)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.Instead of the binder used in Example 1, it was carried out in the same manner as in Example 1 except for using a commercially available PVdF (Kynar ™ 761, Arkema).

[전지 특성 평가]Battery Characteristic Evaluation

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 전고상 리튬셀을 이용하여 초기 충전-방전 특성을 평가하였다. 구체적으로, 제조된 리튬 코인셀을 45℃에서 3.0 내지 4.4V의 구동전압 범위 내에서 0.1C/0.1C의 조건으로 충방전을 실시하여여 그 결과를 도 4에 나타내었다. Initial charge-discharge characteristics were evaluated using the all-solid lithium cells prepared in Example 1 and Comparative Example 1. Specifically, charging and discharging the manufactured lithium coin cell under the condition of 0.1C / 0.1C in the drive voltage range of 3.0 to 4.4V at 45 ℃ and the results are shown in FIG.

도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 고온-고전압 충전전압 조건임에도 불구하고, 본 발명에 따른 폴리이미드 공중합체를 바인더로 사용한 실시예 1의 경우는 양극의 용량값이 1회 충방전시 207 mAh/g로부터 5회 충방전시 190 mAh/g를 보이며 92% 용량유지율을 나타내어 탁월한 고전압 안정성을 구현함을 확인할 수 있었다. 반면, 기존 상용 PVdF 바인더를 사용한 비교예 1의 경우는 도 1 및 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이 고온-고전압 충전에 따른 바인더 결착력과 전극 활물질 유지성이 감소하면서, 양극의 용량값이 1회 충방전시 205 mAh/g로부터 5회 충방전시 183 mAh/g를 보이며 89% 용량유지율을 나타내었고, 사이클의 횟수가 증가함에 따라 실시예 1에 비해 더 빠른 용량 감소가 예상된다. 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 바인더가 고전압 충전에도 불구하고 전극 활물질의 유지특성 및 용량 유지율을 더욱 향상시키는 효과를 가짐을 확인한 것이다. As can be seen in Figure 4, despite the high-temperature high-voltage charging voltage conditions, in Example 1 using the polyimide copolymer according to the present invention as a binder, the capacity value of the positive electrode is 207 mAh / It was confirmed that excellent high voltage stability was achieved by showing 190 mAh / g and 92% capacity retention rate when the battery was charged and discharged five times from g. On the other hand, in Comparative Example 1 using a conventional commercial PVdF binder, as shown in FIGS. 1 and 4, the binder binding force and the electrode active material retention due to high temperature and high voltage charging are reduced, and the capacity value of the positive electrode is charged and discharged once. 5 times charging and discharging from 205 mAh / g showed 183 mAh / g, and showed 89% capacity retention rate, it is expected that a faster capacity decrease compared to Example 1 as the number of cycles increases. This is to confirm that the binder according to an embodiment of the present invention has the effect of further improving the retention characteristics and capacity retention rate of the electrode active material in spite of the high voltage charging.

이상과 같이 본 발명에서는 한정된 실시예에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above in the present invention has been described by a limited embodiment, but this is only provided to help a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, the present invention is not limited to the common knowledge Those having a variety of modifications and variations are possible from these descriptions.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the present invention. .

Claims (11)

하기 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 화학식 2로 표시되는 반복단위를 함유한 폴리이미드 공중합체를 포함하는 전고상 리튬이차전지용 바인더.
[화학식 1]
Figure pat00011

[화학식2]
Figure pat00012

(상기 화학식 1 및 화학식 2에서, 상기 R1 내지 R6은 각각 독립적으로 -CH3-xFx 및 -F 중에서 선택되는 어느 하나의 작용기이며, R7은 카르복실기, 히드록시기, 술폰산기, 인산기 및 산무수물기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 작용기이다. 또한, 상기 x는 1 내지 3의 정수이며, 상기 a, b는 각각 독립적으로 2 내지 200인 정수이다.)
A binder for an all-solid-state lithium secondary battery comprising a polyimide copolymer containing a repeating unit represented by Formula 1 and a repeating unit represented by Formula 2.
[Formula 1]
Figure pat00011

[Formula 2]
Figure pat00012

(In Formula 1 and Formula 2, R 1 to R 6 are each independently a functional group selected from -CH 3-x F x and -F, R 7 is a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group and And at least one functional group selected from the group consisting of acid anhydride groups, wherein x is an integer of 1 to 3, and a and b are each independently an integer of 2 to 200.
제 1항에 있어서,
상기 폴리이미드 공중합체는 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 화학식 2로 표시되는 반복단위의 몰비(a/b)가 1 내지 10인 전고상 리튬이차전지용 바인더.
The method of claim 1,
The polyimide copolymer is a binder for an all-solid-state lithium secondary battery, wherein the molar ratio (a / b) of the repeating unit represented by Formula 1 and the repeating unit represented by Formula 2 is 1 to 10.
제 2항에 있어서,
상기 폴리이미드 공중합체는 하기 화학식 3으로 표시되는 반복단위 및 화학식 4로 표시되는 반복단위를 포함하는 것인 전고상 리튬이차전지용 바인더.
[화학식 3]
Figure pat00013

[화학식 4]
Figure pat00014

(상기 화학식 3 및 4에서, 상기 a, b는 각각 독립적으로 2 내지 200인 정수이다.)
The method of claim 2,
The polyimide copolymer is a binder for an all-solid-state lithium secondary battery comprising a repeating unit represented by Formula 3 and a repeating unit represented by Formula 4.
[Formula 3]
Figure pat00013

[Formula 4]
Figure pat00014

(In Formulas 3 and 4, a and b are each independently an integer of 2 to 200.)
제1항에 있어서,
상기 폴리이미드 공중합체는 중량평균분자량이 10,000 내지 200,000 g/mol인 전고상 리튬이차전지용 바인더.
The method of claim 1,
The polyimide copolymer has a weight average molecular weight of 10,000 to 200,000 g / mol binder for all solid lithium secondary batteries.
제1항 내지 제4항 중에서 선택되는 어느 한 항의 전고상 리튬이차전지용 바인더, 전극 활물질, 전도성 물질 및 용매를 포함하는 전극 슬러리. An electrode slurry comprising the binder for an all-solid-state lithium secondary battery selected from claims 1 to 4, an electrode active material, a conductive material, and a solvent. 제5항에 있어서,
상기 전고상 리튬이차전지용 바인더는 바인더, 전극 활물질 및 전도성 물질 합계 중량에 대하여 1 내지 50중량% 포함되는 전극 슬러리.
The method of claim 5,
The all-solid-state lithium secondary battery binder is an electrode slurry containing 1 to 50% by weight based on the total weight of the binder, electrode active material and conductive material.
제5항에 있어서,
상기 전극 활물질은 LiaNi1-x-yCoxMnyMbO2 (0.98 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.5, 0 ≤ b ≤ 0.1 이며, M은 Al, Cr, Fe, Mg, Ti, V, Cu, Zn, Ca, La, Ce, Sr, Sn, Si 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 전이 금속 또는 란탄족 원소이다.), LiCoO2, xLi2MnO3·(1-x)LiMn1-y-zNiyCozO2 (0.05≤x≤0.95, 0.01≤y≤0.98, 0≤z≤0.98) 및 LiaMn2-xMxNbO4 (0.98 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.1 이며, M은 Ni, Cr, Fe, V, Cu, Zn 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, N은 Ni, Cr, Fe, V, Cu, Zn, Mg, Ca, La, Ce, Sr, Sn, Si 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.) 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 전극 슬러리.
The method of claim 5,
The electrode active material is Li a Ni 1-xy Co x Mn y M b O 2 (0.98 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ x ≦ 0.5, 0 ≦ y ≦ 0.5, 0 ≦ b ≦ 0.1, and M is Al, Cr, Is a transition metal or lanthanide element selected from the group consisting of Fe, Mg, Ti, V, Cu, Zn, Ca, La, Ce, Sr, Sn, Si, and combinations thereof), LiCoO 2 , xLi 2 MnO 3 (1- x) LiMn 1-yz Ni y Co z O 2 (0.05 ≦ x ≦ 0.95, 0.01 ≦ y ≦ 0.98, 0z ≦ 0.98) and Li a Mn 2-x M x N b O 4 (0.98 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.1, M may be any one selected from the group consisting of Ni, Cr, Fe, V, Cu, Zn and combinations thereof, N is Ni And Cr, Fe, V, Cu, Zn, Mg, Ca, La, Ce, Sr, Sn, Si, and combinations thereof.
집전체, 상기 집전체의 일면에 제5항에 따른 전극 슬러리가 도포되어 형성된 양극 및 상기 양극에 고체 전해질이 포함되는 전고상 리튬이차전지. The collector, the positive electrode formed by applying the electrode slurry according to claim 5 on one surface of the current collector and the all-solid-state lithium secondary battery comprising a solid electrolyte in the positive electrode. 제8항에 있어서,
상기 고체 전해질층은 고분자계, 산화물계, 인산염계, 황화물계 및 보론계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 화합물을 포함하는 전고상 리튬이차전지.
The method of claim 8,
The solid electrolyte layer is an all-solid-state lithium secondary battery comprising any one or more compounds selected from the group consisting of polymers, oxides, phosphates, sulfides and boron compounds.
제8항에 있어서,
상기 전고상 리튬이차전지는 충전 컷 오프 전압이 4.2V 내지 6.0V인 전고상 리튬이차전지.
The method of claim 8,
The all-solid-state lithium secondary battery is an all-solid-state lithium secondary battery having a charge cutoff voltage of 4.2V to 6.0V.
제8항에 있어서,
상기 리튬이온전지는 작동 온도가 -40℃ 내지 450℃인 전고상 리튬이차전지.
The method of claim 8,
The lithium ion battery is an all-solid-state lithium secondary battery of the operating temperature is -40 ℃ to 450 ℃.
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