KR20190143821A - Current collector, electrode and lithium secondary battery comprising the same - Google Patents

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KR20190143821A KR1020190073383A KR20190073383A KR20190143821A KR 20190143821 A KR20190143821 A KR 20190143821A KR 1020190073383 A KR1020190073383 A KR 1020190073383A KR 20190073383 A KR20190073383 A KR 20190073383A KR 20190143821 A KR20190143821 A KR 20190143821A
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박은경
장민철
윤석일
손병국
정보라
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주식회사 엘지화학
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Abstract

The present invention relates to a current collector, a lithium electrode comprising the same and a lithium secondary battery. More specifically, by preparing a current collector having a three-dimensional structure, in which pores are formed, by using metal powder and a binder, porosity and pore size of the current collector can be easily adjusted and a current collector of a thin film can be manufactured.

Description

집전체, 이를 포함하는 전극 및 리튬 이차전지 {CURRENT COLLECTOR, ELECTRODE AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}Current collector, electrode and lithium secondary battery comprising same {CURRENT COLLECTOR, ELECTRODE AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}

본 발명은 집전체, 이를 포함하는 전극 및 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a current collector, an electrode including the same, and a lithium secondary battery.

최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기 자동차의 에너지까지 적용분야가 확대되면서 전기화학소자의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기화학소자는 이러한 측면에서 가장 주목을 받고 있는 분야이고 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있으며, 최근에는 이러한 전지를 개발함에 있어서 용량 밀도 및 비에너지를 향상시키기 위하여 새로운 전극과 전지의 설계에 대한 연구개발로 진행되고 있다.Recently, interest in energy storage technology is increasing. As the field of application extends to the energy of mobile phones, camcorders, notebook PCs, and even electric vehicles, efforts for research and development of electrochemical devices are becoming more concrete. The electrochemical device is the area that is receiving the most attention in this respect, and the development of a secondary battery capable of charging and discharging has been the focus of attention, and in recent years in the development of such a battery in order to improve the capacity density and specific energy R & D on the design of electrodes and batteries is underway.

현재 적용되고 있는 이차전지 중에서 1990년대 초에 개발된 리튬 이차전지는 수용액 전해액을 사용하는 Ni-MII, Ni-Cd, 황산-납 전지 등의 재래식 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점으로 각광을 받고 있다.Among the secondary batteries currently applied, lithium secondary batteries developed in the early 1990s have a higher operating voltage and greater energy density than conventional batteries such as Ni-MII, Ni-Cd, and sulfuric acid-lead batteries that use an aqueous electrolyte solution. I am in the spotlight.

일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체가 적층 또는 권취된 구조로 전지케이스에 내장되며, 그 내부에 비수 전해액이 주입됨으로써 구성된다.In general, a lithium secondary battery is embedded in a battery case in a structure in which an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode is stacked or wound, and the nonaqueous electrolyte is injected therein.

이때 상기 음극으로서 리튬 전극을 사용하는 경우, 일반적으로 평면상의 집전체 상에 리튬 호일을 부착시킴으로써 형성된 리튬 전극을 사용하여 왔다. 그러나, 리튬 이차전지의 고용량 및 장기 수명화가 요구됨에 따라, 리튬 이차전지의 용량을 향상시킬 수 있고, 충방전 사이클 반복시 용량 저하 현상을 억제할 수 있도록 3차원 구조의 집전체가 개발된 바 있다.At this time, when using a lithium electrode as said negative electrode, the lithium electrode formed by attaching a lithium foil on the planar collector generally has been used. However, as the high capacity and long life of the lithium secondary battery are required, a current collector having a three-dimensional structure has been developed to improve the capacity of the lithium secondary battery and to suppress a decrease in capacity during repeated charge and discharge cycles. .

일본공개특허 제2014-032798호는 비수전해질 이차전지에 관한 것으로, 양극 집전체 및 음극 집전체로서 3차원 구조의 다공질 알루미늄 집전체를 사용하는 이차전지를 개시한다. 집전체로서 다공질 알루미늄 집전체를 사용함으로써, 비수전해질 이차전지가 고용량 및 우수한 충방전 사이클 특성을 가지게 되는 동시에 안전성이 향상된다고 기재되어 있다.Japanese Patent Laid-Open No. 2014-032798 relates to a nonaqueous electrolyte secondary battery, and discloses a secondary battery using a porous aluminum current collector having a three-dimensional structure as a positive electrode current collector and a negative electrode current collector. By using a porous aluminum current collector as the current collector, it is described that the nonaqueous electrolyte secondary battery has high capacity and excellent charge / discharge cycle characteristics and safety is improved.

그러나, 종래 3차원 구조의 집전체는, 집전체의 원료가 되는 금속 자체를 이용하여 합성, 환원, 전기방사 등에 의해 제조되므로, 두께, 기공의 크기 및 기공도와 같이 3차원 구조 집전체의 특성을 조절하기가 쉽지 않았다.However, the current collector of the three-dimensional structure is manufactured by synthesis, reduction, electrospinning, etc. using the metal itself as a raw material of the current collector, so that the characteristics of the three-dimensional structure current collector such as thickness, pore size, and porosity It was not easy to adjust.

따라서, 다양한 형태의 3차원 구조의 집전체를 제조하여 리튬 이차전지의 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 기술 개발이 필요하다.Therefore, it is necessary to develop a technology capable of further improving the performance of a lithium secondary battery by manufacturing a current collector having various shapes of three-dimensional structures.

일본 공개특허 제2014-032798호 (2014.02.20)Japanese Laid-Open Patent No. 2014-032798 (2014.02.20)

이에 본 발명자들은 상기한 문제점을 해결하고자 다각적으로 연구를 수행한 결과, 금속 파우더와 바인더를 사용하여 기공이 형성된 3차원 구조 형태의 집전체를 제조함으로써, 집전체의 기공도 및 기공의 크기를 용이하게 조절할 수 있으며, 얇은 두께의 집전체를 제조할 수 있다는 것을 확인하였다.Accordingly, the present inventors have conducted various studies to solve the above problems, and as a result, by preparing a current collector having a three-dimensional structure in which pores are formed by using metal powder and a binder, the porosity and the pore size of the current collector are easy. It was confirmed that it can be adjusted, and to prepare a current collector of a thin thickness.

본 발명의 목적은 3차원 구조 집전체 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a three-dimensional structure current collector and a method of manufacturing the same.

본 발명의 다른 목적은 3차원 구조 집전체를 포함하는 전극을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an electrode including a three-dimensional structure current collector.

본 발명의 또 다른 목적은 3차원 구조 집전체를 포함하는 전극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a lithium secondary battery including an electrode including a three-dimensional structure current collector.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 금속 및 바인더를 포함하며, 3차원 구조를 가지는, 집전체를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a current collector, including a metal and a binder, having a three-dimensional structure.

상기 금속은 Al, Cu, Zn, Au, Ag 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 전기전도성 금속일 수 있다.The metal may be at least one electrically conductive metal selected from the group consisting of Al, Cu, Zn, Au, Ag, and alloys thereof.

상기 바인더는 폴리비닐리덴 풀루오라이드 (polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene, PVDF-HFP), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리부틸 아크릴레이트 (polybutyl acrylate), 폴리메틸 메타크릴레이트 (polymethyl methacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌 옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리아릴레이트 (polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose), 스티렌부타디엔 고무 (styrene-butadiene rubber), 아크릴로니트릴스티렌부타디엔 공중합체 (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer) 및 폴리이미드 (polyimide)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.The binder is polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene (PVDF-HFP), polyvinylidene fluoride-trichloro Polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene, polybutyl acrylate, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate (polyvinylacetate), ethylene vinyl co-vinyl acetate, polyethylene oxide, polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose Cellulose acetate propionate, cyanoethylpullu (cyanoethylpullulan), cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose, styrenebutadiene rubber Styrene-butadiene rubber), acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer) and polyimide may be one or more selected from the group consisting of.

상기 집전체는 상기 금속 50 내지 95 중량% 및 바인더 5 내지 50 중량%를 포함할 수 있다.The current collector may include 50 to 95 wt% of the metal and 5 to 50 wt% of the binder.

상기 집전체에 포함된 기공의 크기는 50 nm 내지 10 μm 일 수 있다.The pore size of the current collector may be 50 nm to 10 μm.

상기 집전체의 두께는 200 nm 내지 10 μm 일 수 있다.The thickness of the current collector may be 200 nm to 10 μm.

본 발명은 또한, 금속 파우더와 바인더를 이용하는, 집전체의 제조방법을 제공한다.This invention also provides the manufacturing method of an electrical power collector using metal powder and a binder.

상기 집전체의 제조방법은, (A1) 금속 파우더와 바인더를 유기용매에 용해시켜 슬러리를 얻는 단계; (A2) 상기 슬러리를 기재 상에 도포하여 집전체 형성용 코팅층을 형성 단계; (A3) 상기 집전체 형성용 코팅층을 건조시키는 단계; 및 (A4) 상기 건조 후 상기 기재와 집전체 형성용 코팅층을 압연시키는 단계;를 포함할 수 있다.Method for producing a current collector, (A1) dissolving a metal powder and a binder in an organic solvent to obtain a slurry; (A2) applying the slurry on a substrate to form a coating layer for forming a current collector; (A3) drying the coating layer for forming the current collector; And (A4) rolling the substrate and the coating layer for forming a current collector after the drying.

또한, 상기 집전체의 제조방법은 (B1) 이형필름 상에 상기 바인더를 도포하여 바인더층을 형성하는 단계; (B2) 상기 바인더층 상에 상기 금속 파우더를 증착시켜 금속층을 형성하는 단계; 및 (B3) 상기 이형필름을 분리하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the method of manufacturing the current collector may include forming a binder layer by applying the binder on a release film (B1); (B2) depositing the metal powder on the binder layer to form a metal layer; And (B3) separating the release film.

상기 금속 파우더 50 내지 95 중량% 및 및 바인더 5 내지 50 중량%를 유기용매에 용해시키는 것일 수 있다.50 to 95% by weight of the metal powder and 5 to 50% by weight of the binder may be dissolved in an organic solvent.

상기 금속 파우더의 입경은 50 nm 내지 45 ㎛ 일 수 있다.The particle diameter of the metal powder may be 50 nm to 45 μm.

상기 유기용매는 아세토 나이트릴 (acetonitrile), 아세톤 (acetone), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드 (methylene chloride), 클로로포름 (chloroform), 디메틸포름아미드 (dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) 및 시클로헥산 (cyclohexane)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.The organic solvent is acetonitrile, acetone, acetone, tetrahydrofuran, methylene chloride, chloroform, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrroli It may be at least one selected from the group consisting of pig (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) and cyclohexane.

본 발명은 또한, 상기 집전체를 포함하는 전극을 제공한다.The present invention also provides an electrode comprising the current collector.

본 발명은 또한, 상기 집전체를 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.The present invention also provides a lithium secondary battery including the current collector.

본 발명에 따르면, 3차원 구조 집전체의 제조 과정에서 기공도, 기공 사이즈 및 비표면적과 같은 집전체 자체의 특성을 용이하게 조절할 수 있어, 리튬 이차전지에 적용시 리튬 덴드라이트 성장을 방지하고, 전지의 성능을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to easily adjust the characteristics of the current collector itself, such as porosity, pore size and specific surface area in the manufacturing process of the three-dimensional structure current collector, to prevent lithium dendrite growth when applied to a lithium secondary battery, The performance of the battery can be improved.

또한, 본 발명에 따르면, 박막의 집전체를 제조할 수 있어, 리튬 이차전지의 상용화에 유리할 수 있다.In addition, according to the present invention, a current collector of a thin film can be manufactured, which can be advantageous for commercialization of a lithium secondary battery.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

집전체House

본 발명은 금속 및 바인더를 포함하며, 3차원 구조(3 dimension structure)를 가지는 집전체에 관한 것이다. 상기 3차원 구조는 기공에 의해 형성된 것일 수 있다.The present invention relates to a current collector comprising a metal and a binder, and having a three dimension structure. The three-dimensional structure may be formed by pores.

본 발명에 있어서, 상기 금속은 전기전도성 금속일 수 있으며, 예를 들어, 상기 전기전도성 금속은 Al, Cu, Au, Ag 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 상기 금속의 산화환원 전위에 따라 양극 집전체 또는 음극 집전체로 사용될 수 있다. 바람직하게는 양극 집전체는 Al 금속을 포함할 수 있고, 음극 집전체는 Cu 집전체를 사용할 수 있다.In the present invention, the metal may be an electrically conductive metal, for example, the electrically conductive metal may be one or more selected from the group consisting of Al, Cu, Au, Ag, and alloys thereof. Depending on the redox potential of the metal can be used as a positive electrode current collector or a negative electrode current collector. Preferably, the positive electrode current collector may include Al metal, and the negative electrode current collector may use a Cu current collector.

구체적으로, 상기 집전체는, 상기 금속과 바인더의 혼합물을 포함하는 3차원 구조일 수 있다.Specifically, the current collector may be a three-dimensional structure including a mixture of the metal and the binder.

본 발명에 있어서, 상기 집전체 내에 포함된 상기 금속의 함량은 50 내지 95 중량%, 바람직하게는 55 내지 90 중량%, 보다 바람직하게는 60 내지 85 중량%일 수 있다. 상기 범위 미만이면 집전체의 전기전도성이 저하될 수 있고, 상기 범위 초과이면 바인더의 함량이 상대적으로 저하되어 집전체의 기계적 물성이 저하될 수 있다.In the present invention, the content of the metal contained in the current collector may be 50 to 95% by weight, preferably 55 to 90% by weight, more preferably 60 to 85% by weight. If it is less than the above range, the electrical conductivity of the current collector may be lowered. If it is more than the above range, the content of the binder may be relatively lowered, thereby lowering the mechanical properties of the current collector.

본 발명에 있어서, 상기 집전체 내에 포함된 상기 바인더의 함량은 5 내지 50 중량%, 바람직하게는 10 내지 45 중량%, 보다 바람직하게는 15 내지 40 중량%일 수 있다. 상기 범위 미만이면 집전체의 기계적 물성이 저하될 수 있고, 상기 범위 초과이면 금속의 함량이 상대적으로 저하되어 집전체의 전기전도성이 저하될 수 있다.In the present invention, the content of the binder contained in the current collector may be 5 to 50% by weight, preferably 10 to 45% by weight, more preferably 15 to 40% by weight. If the range is less than the above range, the mechanical properties of the current collector may be lowered. If the range is more than the range, the metal content may be relatively lowered, thereby decreasing the electrical conductivity of the current collector.

본 발명에 있어서, 상기 바인더는 폴리비닐리덴 풀루오라이드 (polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene, PVDF-HFP), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리부틸 아크릴레이트 (polybutyl acrylate), 폴리메틸 메타크릴레이트 (polymethyl methacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌 옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리아릴레이트 (polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose), 스티렌부타디엔 고무 (styrene-butadiene rubber), 아크릴로니트릴스티렌부타디엔 공중합체 (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer) 및 폴리이미드 (polyimide)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 접착력 및 금속 파우더와의 혼합성을 고려하여, 상기 바인더는 바람직하게는 폴리비닐리덴 풀루오라이드 (polyvinylidene fluoride, PVDF)일 수 있다. In the present invention, the binder is polyvinylidene fluoride (polyvinylidene fluoride (PVDF)), polyvinylidene fluoride-hexafluorofluoropropylene (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene, PVDF-HFP), polyvinylidene Polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene, polybutyl acrylate, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone ), Polyvinylacetate, ethylene vinyl co-vinyl acetate, polyethylene oxide, polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butylate acetate butyrate), cellulose acetate propionate , Cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose ), Styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer) and polyimide may include one or more selected from the group consisting of. In consideration of the adhesion and the mixing with the metal powder, the binder may preferably be polyvinylidene fluoride (PVDF).

본 발명에 있어서, 상기 집전체에 포함된 기공의 크기는 50 nm 내지 10 μm, 바람직하게는 100 nm 내지 5 μm, 보다 바람직하게는 150 nm 내지 3 μm 일 수 있다. 이때, 상기 기공의 크기는 기공에서 측정되는 최장축의 길이를 의미한다. 상기 기공의 크기가 50 nm 미만이면 리튬 덴드라이트 성장 억제 효과가 미미할 수 있고, 상기 10 μ 초과이면 집전체의 기계적 물성이 저하될 수 있다.In the present invention, the pore size of the current collector may be 50 nm to 10 μm, preferably 100 nm to 5 μm, and more preferably 150 nm to 3 μm. In this case, the pore size means the length of the longest axis measured in the pore. If the pore size is less than 50 nm, the effect of inhibiting lithium dendrite growth may be insignificant. If the pore size is greater than 10 μ, mechanical properties of the current collector may be reduced.

본 발명에 있어서, 상기 집전체의 두께는 200 nm 내지 10 μm, 바람직하게는 250 nm 내지 5 μm, 보다 바람직하게는 300 nm 내지 3 μm 일 수 있다. 상기 집전체의 두께가 200 nm 미만이면 집전체의 내구성이 저하될 수 있고, 상기 10 μm 초과이면 전지가 두꺼워질 수 있다.In the present invention, the thickness of the current collector may be 200 nm to 10 μm, preferably 250 nm to 5 μm, and more preferably 300 nm to 3 μm. When the thickness of the current collector is less than 200 nm, the durability of the current collector may be reduced, and when the thickness of the current collector is greater than 10 μm, the battery may be thickened.

본 발명에 따른 금속 및 바인더를 포함하고 기공이 형성된 3차원 구조의 집전체는 리튬 금속의 산화환원전위(redox potential) 대비 0 내지 3V 또는 2 내지 4.5V 전위 내에서 안정한 특성을 나타내므로, 리튬 이차전지의 양극 또는 음극 집전체로서 적합하다. Since the current collector of the three-dimensional structure including pores and the metal and the binder according to the present invention exhibits stable characteristics within a 0 to 3 V or 2 to 4.5 V potential with respect to the redox potential of the lithium metal, the lithium secondary It is suitable as a positive electrode or negative electrode current collector of a battery.

또한, 본 발명에 따른 집전체는 전해액 웨팅(wetting) 특성 및 리튬 이온의 이동에 적합한 기공도 및 기공 크기를 가지므로 전해액을 사용하는 리튬 이차전지용 집전체로서 적합하다.In addition, the current collector according to the present invention is suitable as a current collector for a lithium secondary battery using an electrolyte because it has electrolyte wetting characteristics and porosity and pore size suitable for movement of lithium ions.

집전체의 제조방법Manufacturing method of current collector

본 발명은 또한, 금속 파우더와 바인더를 이용한 집전체의 제조방법에 관한 것이다.The present invention also relates to a method for producing a current collector using a metal powder and a binder.

상기 집전체의 제조방법은 후술하는 바와 같은, 집전체의 제조방법(1) 및 집전체의 제조방법(2)를 포함할 수 있다.The method of manufacturing the current collector may include a method (1) of manufacturing a current collector and a method (2) of manufacturing a current collector, as described below.

집전체의 제조방법(1)Manufacturing method of current collector (1)

본 발명은 또한, (A1) 금속 파우더와 바인더를 유기용매에 용해시켜 슬러리를 얻는 단계; (A2) 상기 슬러리를 기재 상에 도포하여 집전체 형성용 코팅층을 형성 단계; (A3) 상기 집전체 형성용 코팅층을 건조시키는 단계; 및 (A4) 상기 건조 후 상기 기재와 집전체 형성용 코팅층을 압연시키는 단계;를 포함하는, 집전체의 제조방법에 관한 것이다.The present invention also comprises the steps of (A1) dissolving a metal powder and a binder in an organic solvent to obtain a slurry; (A2) applying the slurry on a substrate to form a coating layer for forming a current collector; (A3) drying the coating layer for forming the current collector; And (A4) rolling the substrate and the coating layer for forming a current collector after the drying.

이하, 각 단계별로 집전체의 제조방법을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the current collector in each step will be described in more detail.

(A1) 단계(A1) step

(A1) 단계에서는, 금속 파우더와 바인더를 유기용매에 용해시켜 슬러리를 얻을 수 있다.In step (A1), the metal powder and the binder may be dissolved in an organic solvent to obtain a slurry.

상기 유기용매에 용해시키는 금속 파우더의 중량은, 상기 금속 파우더와 바인더 전체 중량을 기준으로 50 내지 95 중량%, 바람직하게는 55 내지 90 중량%, 보다 바람직하게는 60 내지 85 중량%일 수 있다. 상기 금속 파우더가 50 중량% 미만이면 집전체의 전기전도성이 저하될 수 있고, 95 중량% 초과이면 바인더의 함량이 상대적으로 저하되어 집전체의 기계적 물성이 저하될 수 있다.The weight of the metal powder dissolved in the organic solvent may be 50 to 95% by weight, preferably 55 to 90% by weight, and more preferably 60 to 85% by weight, based on the total weight of the metal powder and the binder. If the metal powder is less than 50% by weight, the electrical conductivity of the current collector may be lowered. If the metal powder is more than 95% by weight, the binder content may be relatively lowered, thereby lowering the mechanical properties of the current collector.

또한, 유기용매에 용해시키는 바인더의 중량은, 상기 금속 파우더와 바인더 전체 중량을 기준으로 5 내지 50 중량%, 바람직하게는 10 내지 45 중량%, 보다 바람직하게는 15 내지 40 중량%일 수 있다. 상기 바인더의 중량이 5 중량% 미만이면 집전체의 기계적 물성이 저하될 수 있고, 50 중량% 초과이면 금속의 함량이 상대적으로 저하되어 집전체의 전기전도성이 저하될 수 있다.In addition, the weight of the binder dissolved in the organic solvent may be 5 to 50% by weight, preferably 10 to 45% by weight, and more preferably 15 to 40% by weight, based on the total weight of the metal powder and the binder. If the weight of the binder is less than 5% by weight, the mechanical properties of the current collector may be lowered. If the weight of the binder is greater than 50% by weight, the metal content may be relatively lowered, thereby lowering the electrical conductivity of the current collector.

또한, 상기 금속 파우더와 바인더의 고형분 대비 유기 용매의 중량비는 5:95 내지 90:10, 바람직하게는 20:80 내지 80:20, 보다 바람직하게는 30:70 내지 70:30 일 수 있다. 상기 고형분 대비 용매의 중량비가 상기 범위 미만이면 제조되는 집전체의 물성이 좋지 않고, 상기 범위 초과이면 코팅 공정이 원활히 이루어지지 않을 수 있다. In addition, the weight ratio of the organic solvent to the solid content of the metal powder and the binder may be 5:95 to 90:10, preferably 20:80 to 80:20, and more preferably 30:70 to 70:30. If the weight ratio of the solvent to the solid content is less than the above range, the physical properties of the current collector to be produced are not good, and if it exceeds the above range, the coating process may not be performed smoothly.

본 발명에 있어서, 상기 유기용매는 금속 파우더와 바인더를 충분히 용해시킬 수 있으며, 건조 시 휘발하여 집전체에 기공을 형성시킬 수 있는 용매일 수 있다. In the present invention, the organic solvent may be a solvent capable of sufficiently dissolving the metal powder and the binder, the volatilization upon drying to form pores in the current collector.

예컨대, 상기 유기용매는 아세토 나이트릴 (acetonitrile), 아세톤 (acetone), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드 (methylene chloride), 클로로포름 (chloroform), 디메틸포름아미드 (dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) 및 시클로헥산 (cyclohexane)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 바람직하게는, 상기 유기용매는 아세톤일 수 있다.For example, the organic solvent may be acetonitrile, acetone, acetone, tetrahydrofuran, methylene chloride, chloroform, dimethylformamide, N-methyl-2- It may be at least one selected from the group consisting of pyrrolidone (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) and cyclohexane (cyclohexane). Preferably, the organic solvent may be acetone.

본 발명에 있어서, 금속 파우더는 앞서 설명한 바와 같은 금속들의 파우더를 사용할 수 있다.In the present invention, the metal powder may use a powder of metals as described above.

상기 금속 파우더의 입경은 200 nm 내지 45 ㎛, 바람직하게는 250 nm 내지 40 ㎛, 가장 바람직하게는 300 nm 내지 35 ㎛ 일 수 있다. 상기 금속 파우더의 입경이 200 nm 미만이면 집전체의 기계적 물성이 저하될 수 있고, 45 ㎛ 초과이면 바인더와의 혼합성이 좋지 않아 집전체 제조 공정의 진행이 어려울 수 일 수 있다. 상기 금속 파우더의 입경이 작을수록 대기 중에서 발화 위험이 크기 때문에 공정성이 낮다. 그러나, 상기 금속 파우더의 입경이 작을수록 기공의 크기를 조절할 수 있어서 금속 파우더의 입경은 공정성을 가지면서, 기공이 과도하게 커지지 않는 범위 내에서 적절히 조절하는 것이 바람직하다.The particle diameter of the metal powder may be 200 nm to 45 μm, preferably 250 nm to 40 μm, and most preferably 300 nm to 35 μm. If the particle diameter of the metal powder is less than 200 nm, the mechanical properties of the current collector may be lowered. If the particle size of the metal powder is greater than 45 μm, the mixing properties with the binder may not be good, and thus the progress of the current collector manufacturing process may be difficult. The smaller the particle diameter of the metal powder is, the greater the risk of ignition in the air, so the processability is lower. However, as the particle diameter of the metal powder is smaller, the size of the pores can be adjusted, so that the particle size of the metal powder has fairness, and it is preferable to appropriately adjust it within a range in which the pores are not excessively large.

본 발명에 있어서, 상기 바인더의 종류는 앞서 설명한 바와 같다.In the present invention, the type of the binder is as described above.

(A2) 단계(A2) step

(A2) 단계에서는, 상기 슬러리를 기재 상에 도포하여 집전체 형성용 코팅층을 형성할 수 있다.In step (A2), the slurry may be applied onto a substrate to form a coating layer for forming a current collector.

상기 기재는 코팅 공정을 형성할 수 있는 기재라면 특별히 제한되지 않는다. 상기 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르설폰(PES), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리아미드 및 폴리이미드로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 바람직하게는 상기 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)일 수 있다.The substrate is not particularly limited as long as it is a substrate capable of forming a coating process. The substrate is polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polycarbonate (PC), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE), polymethyl It may be selected from the group consisting of methacrylate (PMMA), polyamide and polyimide. Preferably the substrate may be polyethylene terephthalate (PET).

상기 집전체 형성용 코팅층을 형성하기 위한 방법으로는 딥 코팅(dip coating), 그라비어 코팅(gravure coating), 슬릿 다이 코팅(slit die coating), 스핀 코팅(spin coating), 콤마 코팅(comma coating), 바 코팅(bar coating), 리버스 롤 코팅(reverse roll coating), 스크린 코팅(screen coating) 및 캡 코팅(cap coating)으로 이루어진 군에서 선택되는 코팅 방법일 수 있다. 바람직하게는, 코팅층의 두께를 조절하기에 용이한 바코팅 또는 캐스팅법을 사용할 수 있다.As a method for forming the current collector-forming coating layer, dip coating, gravure coating, slit die coating, spin coating, comma coating, The coating method may be selected from the group consisting of bar coating, reverse roll coating, screen coating, and cap coating. Preferably, a bar coating or casting method which is easy to control the thickness of the coating layer may be used.

(A3) 단계(A3) step

(A3) 단계에서는, 상기 집전체 형성용 코팅층을 건조시킬 수 있다. 건조 시, 상기 슬러리에 포함된 유기용매가 휘발되어 제거되면서, 기공이 형성된 3차원 구조를 가지는 집전체를 제조할 수 있다.In step (A3), the coating layer for forming the current collector may be dried. When drying, the organic solvent included in the slurry is removed by volatilization, thereby preparing a current collector having a three-dimensional structure in which pores are formed.

상기 건조 온도는 25℃ 내지 150℃, 바람직하게는 40℃ 내지 130℃, 보다 바람직하게는 80℃ 내지 120℃ 일 수 있다. 상기 건조 온도가 상기 범위 미만이면 건조가 충분히 이루어지지 않아 완제품 형태의 집전체를 얻을 수 없고, 상기 범위 초과이면 기공이 과도하게 형성되어 집전체의 내구성이 저하될 수 있다.The drying temperature may be 25 ℃ to 150 ℃, preferably 40 ℃ to 130 ℃, more preferably 80 ℃ to 120 ℃. When the drying temperature is less than the above range, the drying is not sufficiently performed to obtain a finished product current collector, and when the drying temperature exceeds the above range, pores may be excessively formed, thereby reducing durability of the current collector.

상기 건조 방법은 진공건조, 열풍건조, NIR(Near Infra-Red) 건조 및 과열증기 건조로 이루어진 군에서 선택되는 방법일 수 있다. 바람직하게는, 유기용매의 충분한 휘발정도 및 기공형성을 고려하여, 진공건조를 사용하여 건조할 수 있다. The drying method may be a method selected from the group consisting of vacuum drying, hot air drying, NIR (Near Infra-Red) drying and superheated steam drying. Preferably, in consideration of the sufficient degree of volatilization and pore formation of the organic solvent, it can be dried using vacuum drying.

(A4) 단계(A4) step

(A4) 단계에서는, 상기 기재 및 상기 기재 상에 형성된 코팅층을 압연하여 상기 코팅층의 기공도를 조절할 수 있다.In step (A4), the porosity of the coating layer may be adjusted by rolling the substrate and the coating layer formed on the substrate.

구체적으로, 상기 압연시 가하게 되는 압력은 집전체의 두께와 기공도에 따라 달라지며 집전체의 기공도는 20% 내지 90%, 바람직하게는 30% 내지 80%, 보다 바람직하게는 40% 내지 70% 일 수 있다. 상기 범위 미만이면 상기 집전체를 적용한 리튬 이차전지에서 리튬 덴드라이트 성장 억제 효과가 미미하고, 상기 범위 초과이면 집전체의 기계적 물성이 저하될 수 있다.Specifically, the pressure applied during the rolling is dependent on the thickness and porosity of the current collector, the porosity of the current collector is 20% to 90%, preferably 30% to 80%, more preferably 40% to 70 Can be%. If the range is less than the above range, the lithium dendrite growth inhibiting effect of the lithium secondary battery to which the current collector is applied is insignificant. If the range exceeds the range, mechanical properties of the current collector may be reduced.

집전체의 제조방법(2)Manufacturing method of current collector (2)

본 발명은 또한, (B1) 이형필름 상에 상기 바인더를 도포하여 바인더층을 형성하는 단계; (B2) 상기 바인더층 상에 상기 금속 파우더를 증착시켜 금속층을 형성하는 단계; 및 (B3) 상기 이형필름을 분리하는 단계;를 포함하는 집전체의 제조방법에 관한 것이다.The present invention also (B1) by applying the binder on the release film to form a binder layer; (B2) depositing the metal powder on the binder layer to form a metal layer; And (B3) separating the release film.

(B1) 단계(B1) step

(B1) 단계에서, 상기 이형필름은 당 기술분야에 알려져 있는 것들을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름이 사용될 수 있다.In the step (B1), the release film may be those known in the art, for example, polyethylene terephthalate (PET) film may be used.

상기 바인더를 도포하는 방법은 당 기술분에서 통상적으로 사용되는 코팅 방법을 사용할 수 있으며, 예컨대, 앞서 설명한 바와 같은 딥 코팅(dip coating), 그라비어 코팅(gravure coating), 슬릿 다이 코팅(slit die coating), 스핀 코팅(spin coating), 콤마 코팅(comma coating), 바 코팅(bar coating), 리버스 롤 코팅(reverse roll coating), 스크린 코팅(screen coating) 및 캡 코팅(cap coating)으로 이루어진 군에서 선택되는 코팅 방법일 수 있다.The method of applying the binder may be a coating method commonly used in the art, for example, dip coating, gravure coating, slit die coating as described above. Selected from the group consisting of spin coating, comma coating, bar coating, reverse roll coating, screen coating and cap coating Coating method.

(B2) 단계(B2) step

(B2) 단계에서는, 상기 바인더층 상에 상기 금속 파우더를 증착시켜 금속층을 형성할 수 있다.In step (B2), the metal powder may be deposited on the binder layer to form a metal layer.

상기 증착 방법으로는 물리적 기상 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD)은, 열증착법(thermal evaporation), 전자빔증발법(e-beam evaporation) 또는 스퍼터링법(sputtering) 일 수 있다.As the deposition method, physical vapor deposition (PVD) may be thermal evaporation, e-beam evaporation, or sputtering.

상기 금속 파우더를 이용하여 증착함으로서 기공이 형성된 3차원 구조의 금속층을 형성할 수 있다.By depositing using the metal powder, a metal layer having a three-dimensional structure in which pores are formed may be formed.

(B3) 단계(B3) step

(B3) 단계에서는, 상기 이형필름을 분리함으로써, 상기 금속과 바인더의 혼합물을 포함하는 3차원 구조의 집전체를 제조할 수 있다.In the step (B3), by separating the release film, it is possible to produce a three-dimensional current collector comprising a mixture of the metal and the binder.

상기 (B1) 단계에서 형성되는 바인더층은 두께가 얇은 박막 형태로 형성되고, 상기 (B2) 단계의 금속 파우더를 적층시 물리적 에너지가 크기 때문에, 최종적으로 제조되는 집전체에서는 바인더층과 금속층이 별도로 구분이 되지 않고, 바인더와 금속 파우더가 혼합된 집전체가 형성된다.The binder layer formed in the step (B1) is formed in a thin film form, and because the physical energy is large when laminating the metal powder of the (B2) step, the binder layer and the metal layer separately in the current collector to be manufactured Without distinguishing, a current collector in which a binder and a metal powder are mixed is formed.

전극electrode

본 발명은 또한, 전술한 바와 같은 집전체를 포함하는 전극에 관한 것이다.The invention also relates to an electrode comprising the current collector as described above.

상기 집전체는 바인더와 함께 포함되어 있는 금속의 산화환원전위에 따라 양극 집전체 또는 음극 집전체로 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 집전체가 Al 금속을 포함한다면 양극 집전체로 사용될 수 있고, 상기 집전체가 Cu 금속을 포함한다면 음극 집전체로 사용될 수 있다. 상기 Al은 Li 대비 0V 범위의 전위차에서 Li과 alloy를 형성하여 불안정하고, 상기 Cu의 경우 Li 대비 3.4V 이상에서 산화되므로, 상기 Al은 음극 집전체로 사용하기 어렵고, 상기 Cu는 양극 집전체로 사용하기 어려울 수 있다.The current collector may be used as a positive electrode current collector or a negative electrode current collector according to the redox potential of the metal included with the binder. For example, if the current collector includes an Al metal, it may be used as a positive electrode current collector, and if the current collector includes Cu metal, it may be used as a negative electrode current collector. The Al is unstable by forming an alloy with Li at a potential difference in the range of 0 V with respect to Li, and the Cu is oxidized at 3.4 V or more compared with Li, so that Al is difficult to use as a negative electrode current collector and the Cu is a positive electrode current collector. Can be difficult to use

본 발명에 따른 집전체가 리튬 이차전지의 음극에 사용될 경우, 상기 음극은 상기 음극 집전체의 적어도 일면에 형성된 리튬 금속을 포함하는 리튬 전극일 수 있다.When the current collector according to the present invention is used for a negative electrode of a lithium secondary battery, the negative electrode may be a lithium electrode including lithium metal formed on at least one surface of the negative electrode current collector.

또한, 본 발명에 따른 집전체가 리튬 이차전지의 양극에 사용될 경우, 상기 양극은 상기 양극 집전체의 적어도 일면에 형성된 양극 활물질층을 포함할 수 있다. 이때, 상기 양극은, 양극 집전체와 그의 일면 또는 양면에 도포된 양극 활물질층으로 구성될 수 있다. 상기 양극 활물질층에 포함된 양극 활물질은, LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiCoPO4, LiFePO4, LiNiMnCoO2 및 LiNi1 -x-y- zCoxM1yM2zO2(M1 및 M2는 서로 독립적으로 Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, x, y 및 z는 서로 독립적으로 산화물 조성 원소들의 원자 분율로서 0 ≤ x < 0.5, 0 ≤ y < 0.5, 0 ≤ z < 0.5, x+y+z ≤ 1임)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 슬러리일 수 있다.In addition, when the current collector according to the present invention is used for the positive electrode of the lithium secondary battery, the positive electrode may include a positive electrode active material layer formed on at least one surface of the positive electrode current collector. In this case, the positive electrode may include a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer coated on one or both surfaces thereof. The cathode active material included in the cathode active material layer is LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiCoPO 4 , LiFePO 4 , LiNiMnCoO 2 and LiNi 1- xy- z Co x M1 y M2 z O 2 (M1 and M2 is Independently from each other Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg and Mo is any one selected from the group, x, y and z are the atomic fraction of the elements of the oxide composition independently of each other And 0 ≦ x <0.5, 0 ≦ y <0.5, 0 ≦ z <0.5, and x + y + z ≦ 1) or two or more of these slurries.

리튬 이차전지Lithium secondary battery

본 발명은 또한, 양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체; 상기 전극조립체를 수용하는 전지케이스; 및 상기 전지케이스에 내장되며, 상기 전극조립체를 함침시키는 비수 전해액;을 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것으로, 상기 양극 또는 음극은 전술한 바와 같은 3차원 구조의 집전체를 포함할 수 있다.The present invention also includes an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode; A battery case accommodating the electrode assembly; And a nonaqueous electrolyte solution embedded in the battery case and impregnating the electrode assembly, wherein the positive electrode or the negative electrode may include a current collector having a three-dimensional structure as described above.

상기 양극 및 음극은 앞서 설명한 바와 같다.The positive electrode and the negative electrode are as described above.

상기 분리막은 다공성 기재로 이루어질 수 있으며, 상기 다공성 기재는, 통상적으로 전기화학소자에 사용되는 다공성 기재라면 모두 사용이 가능하고, 예를 들면 폴리올레핀계 다공성 막(membrane) 또는 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.The separator may be made of a porous substrate, and the porous substrate may be used as long as it is a porous substrate commonly used in an electrochemical device. For example, a polyolefin-based porous membrane or a nonwoven fabric may be used. It is not specifically limited.

상기 폴리올레핀계 다공성 막의 예로는, 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리펜텐 등의 폴리올레핀계 고분자를 각각 단독으로 또는 이들을 혼합한 고분자로 형성한 막(membrane)을 들 수 있다.Examples of the polyolefin-based porous membrane, polyolefin-based polymers, such as polyethylene, polypropylene, polybutylene, polypentene, such as high density polyethylene, linear low density polyethylene, low density polyethylene, ultra high molecular weight polyethylene, respectively, or a mixture thereof One membrane may be mentioned.

상기 부직포로는 폴리올레핀계 부직포 외에 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르 (polyester), 폴리아세탈 (polyacetal), 폴리아미드 (polyamide), 폴리카보네이트 (polycarbonate), 폴리이미드 (polyimide), 폴리에테르에테르케톤 (polyetheretherketone), 폴리에테르설폰 (polyethersulfone), 폴리페닐렌 옥사이드 (polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌 설파이드 (polyphenylenesulfide) 및 폴리에틸렌 나프탈렌 (polyethylenenaphthalene) 등을 각각 단독으로 또는 이들을 혼합한 고분자로 형성한 부직포를 들 수 있다. 부직포의 구조는 장섬유로 구성된 스폰본드 부직포 또는 멜트 블로운 부직포일 수 있다.The nonwoven fabric may include, for example, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyester, polyacetal, polyamide, polycarbonate, or polycarbonate. ), Polyimide, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyphenyleneoxide, polyphenylenesulfide and polyethylenenaphthalene, alone or in combination The nonwoven fabric formed from the polymer which mixed these is mentioned. The structure of the nonwoven can be a spunbond nonwoven or melt blown nonwoven composed of long fibers.

상기 다공성 기재의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 3 ㎛ 내지 50 ㎛이다, 보다 바람직하게는 5 ㎛ 내지 30 ㎛ 일 수 있다. 상기 다공성 기재에 존재하는 기공의 크기 및 기공도 역시 특별히 제한되지 않으나 각각 0.001㎛ 내지 50㎛ 및 10% 내지 95%일 수 있다.The thickness of the porous substrate is not particularly limited, but may be 1 μm to 100 μm, preferably 3 μm to 50 μm, and more preferably 5 μm to 30 μm. The pore size and pore present in the porous substrate are also not particularly limited, but may be 0.001 μm to 50 μm and 10% to 95%, respectively.

또한, 본 발명에서 사용될 수 있는 비수 전해액에 포함되는 전해질 염은 리튬염이다. 상기 리튬염은 리튬 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들 것 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어 상기 리튬염은 LiFSI, LiPF6, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiPF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬 및 4-페닐 붕산 리튬으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.In addition, the electrolyte salt contained in the nonaqueous electrolyte solution which can be used in the present invention is a lithium salt. The lithium salt may be used without limitation as those conventionally used in the lithium secondary battery electrolyte. For example, the lithium salt is LiFSI, LiPF 6 , LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiPF 6 , LiAlCl 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, may be one or more selected from the group consisting of lithium chloroborane and lithium 4-phenyl borate.

전술한 비수 전해액에 포함되는 유기용매로는 리튬 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들을 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 에테르, 에스테르, 아미드, 선형 카보네이트, 환형 카보네이트 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 그 중에서 대표적으로는 환형 카보네이트, 선형 카보네이트, 또는 이들의 슬러리인 카보네이트 화합물을 포함할 수 있다.As the organic solvent included in the aforementioned non-aqueous electrolyte, those conventionally used in the lithium secondary battery electrolyte may be used without limitation, and for example, ethers, esters, amides, linear carbonates, and cyclic carbonates may be used alone or in combination of two or more. It can be mixed and used. Among them, a carbonate compound which is typically a cyclic carbonate, a linear carbonate, or a slurry thereof may be included.

상기 환형 카보네이트 화합물의 구체적인 예로는 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 1,2-부틸렌 카보네이트, 2,3-부틸렌 카보네이트, 1,2-펜틸렌 카보네이트, 2,3-펜틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트, 비닐에틸렌 카보네이트 및 이들의 할로겐화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 슬러리가 있다. 이들의 할로겐화물로는 예를 들면, 플루오로에틸렌 카보네이트(fluoroethylene carbonate, FEC) 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the cyclic carbonate compound include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, 2,3-pentylene carbonate, vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, and any one selected from the group consisting of halides thereof, or two or more of these slurries. These halides include, for example, fluoroethylene carbonate (FEC), but are not limited thereto.

또한, 상기 선형 카보네이트 화합물의 구체적인 예로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트 및 에틸프로필 카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 슬러리 등이 대표적으로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 특히, 상기 카보네이트계 유기용매 중 환형 카보네이트인 에틸렌 카보네이트 및 프로필렌 카보네이트는 고점도의 유기용매로서 유전율이 높아 전해질 내의 리튬염을 보다 더 잘 해리시킬 수 있으며, 이러한 환형 카보네이트에 디메틸 카보네이트 및 디에틸 카보네이트와 같은 저점도, 저유전율 선형 카보네이트를 적당한 비율로 혼합하여 사용하면 보다 높은 전기 전도율을 갖는 전해액을 만들 수 있다.In addition, specific examples of the linear carbonate compound may be any one selected from the group consisting of dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, ethylmethyl carbonate (EMC), methylpropyl carbonate and ethylpropyl carbonate. Two or more of these slurries and the like may be representatively used, but are not limited thereto. In particular, ethylene carbonate and propylene carbonate, which are cyclic carbonates among the carbonate-based organic solvents, have high dielectric constants and can dissociate lithium salts in the electrolyte more efficiently. By using a low viscosity, low dielectric constant linear carbonate mixed in an appropriate ratio it can be made an electrolyte having a higher electrical conductivity.

또한, 상기 유기 용매 중 에테르로는 디메틸 에테르, 디에틸 에테르, 디프로필 에테르, 메틸에틸 에테르, 메틸프로필 에테르 및 에틸프로필 에테르로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 슬러리를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, as the ether in the organic solvent, any one selected from the group consisting of dimethyl ether, diethyl ether, dipropyl ether, methylethyl ether, methylpropyl ether, and ethylpropyl ether or two or more of these slurries may be used. It is not limited to this.

또한, 상기 유기 용매 중 에스테르로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프로락톤, α-발레로락톤 및 ε-카프로락톤으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 슬러리를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the ester in the organic solvent is methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, Any one selected from the group consisting of α-valerolactone and ε-caprolactone or two or more of these slurries may be used, but is not limited thereto.

상기 비수 전해액의 주입은 최종 제품의 제조 공정 및 요구 물성에 따라, 전기화학소자의 제조 공정 중 적절한 단계에서 행해질 수 있다. 즉, 전기화학소자 조립 전 또는 전기화학소자 조립 최종 단계 등에서 적용될 수 있다.The injection of the nonaqueous electrolyte may be performed at an appropriate step in the manufacturing process of the electrochemical device, depending on the manufacturing process and the required physical properties of the final product. That is, it may be applied before the electrochemical device assembly or the final step of the electrochemical device assembly.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는, 일반적인 공정인 권취(winding) 이외에도 세퍼레이터와 전극의 적층(lamination, stack) 및 접음(folding) 공정이 가능하다.The lithium secondary battery according to the present invention may be a lamination (stack) and folding process of the separator and the electrode in addition to the winding (winding) which is a general process.

그리고, 상기 전지케이스의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 원통형, 적층형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등 다양한 형상으로 할 수 있다.In addition, the shape of the battery case is not particularly limited, and may be in various shapes such as cylindrical, stacked, square, pouch or coin type.

본 발명은 또한, 상기 리튬 이차전지를 단위전지로 포함하는 전지모듈을 제공한다.The present invention also provides a battery module including the lithium secondary battery as a unit cell.

상기 전지모듈은 고온 안정성, 긴 사이클 특성 및 높은 용량 특성 등이 요구되는 중대형 디바이스의 전원으로 사용될 수 있다.The battery module may be used as a power source for medium and large devices requiring high temperature stability, long cycle characteristics, and high capacity characteristics.

상기 중대형 디바이스의 예로는 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); 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of the medium-to-large device include a power tool that is driven 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; Power storage systems and the like, but is not limited thereto.

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.Hereinafter, preferred examples are provided to help the understanding of the present invention, but the following examples are merely for exemplifying the present invention, and various changes and modifications within the scope and spirit of the present invention are apparent to those skilled in the art. It goes without saying that changes and modifications belong to the appended claims.

하기 실시예, 비교예 및 실험예에서는 기공이 형성된 3차원 구조를 가지는 집전체를 3D 구조 집전체라 하고, 기공이 형성되지 않은 구조의 집전체를 2D 구조 집전체라 한다.In the following Examples, Comparative Examples, and Experimental Examples, a current collector having a three-dimensional structure with pores is called a 3D structural current collector, and a current collector having a structure without pores is called a 2D structural current collector.

실시예 1: Cu 및 PVDF 포함 3D 구조 집전체 및 이를 이용한 반쪽 전지 제조Example 1 Preparation of 3D Structure Current Collector including Cu and PVDF and Half Cell Using the Same

(1)3D 구조 집전체 제조(1) 3D structure collector

금속으로서 Cu 파우더를 사용하였으며, 상기 Cu 파우더 입자는 입경이 1 내지 45 ㎛ 사이의 균일하지 않은 입자 (dendritic, CAS Number 7440-50-8)이다.Cu powder was used as the metal, and the Cu powder particles were non-uniform particles (dendritic, CAS Number 7440-50-8) having a particle diameter of 1 to 45 μm.

Cu 파우더 및 PVDF-HFP 바인더를 아세톤 용매에 용해시켜, 용매 중량 대비 Cu 파우더와 바인더의 중량이 20 중량%인 슬러리를 얻었다 (이때, Cu와 PVDF의 중량비는 80:20 이다).Cu powder and PVDF-HFP binder were dissolved in an acetone solvent to obtain a slurry in which the weight of the Cu powder and the binder was 20% by weight based on the weight of the solvent (wherein the weight ratio of Cu and PVDF was 80:20).

상기 슬러리를 기재 상에 닥터블레이드 코팅법으로 코팅하여, 집전체 형성용 코팅층을 형성하였다.The slurry was coated on a substrate by a doctor blade coating method to form a coating layer for forming a current collector.

그 후, 건조 및 압연하여, 기공이 형성된 3D 구조 집전체를 제조하였다.Then, it dried and rolled and produced the 3D structural collector in which the pore was formed.

(2) 전극 제조(2) electrode manufacturing

음극은, 상기 3D 구조 집전체의 일면에 20 ㎛의 리튬 금속층을 압연시켜 리튬 금속 음극을 제조하였다.The negative electrode was manufactured by rolling a lithium metal layer having a thickness of 20 μm on one surface of the 3D structure current collector.

양극은 반쪽 전지 용으로 상기 3D 구조의 집전체가 없는 30 ㎛의 리튬 금속층을 사용하였다.As the positive electrode, a 30 μm lithium metal layer without a current collector having the above-mentioned 3D structure was used for the half cell.

(3)코인형 반쪽 전지 제조(3) Coin-type half battery manufacturing

전술한 바와 같이 제조된 음극 및 양극 사이에 폴리올레핀 세퍼레이터를 개재시킨 후, EC : DEC : DMC 를 1: 2: 1의 부피비로 혼합한 용매에 1M LiPF6와 VC가 2 중량% 용해된 전해액을 주입하여 코인형 반쪽 전지를 제조하였다 (EC: 에틸렌 카보네이트, DEC: 디에틸카보네이트, DMC: 디메틸카보네이트, VC: 비닐클로라이드).After the polyolefin separator was interposed between the anode and the cathode prepared as described above, 1M LiPF 6 and VC were dissolved in an electrolyte solution containing 2% by weight of 1M LiPF 6 and VC in a volume ratio of 1: 2: 1. Coin type half cell was prepared (EC: ethylene carbonate, DEC: diethyl carbonate, DMC: dimethyl carbonate, VC: vinyl chloride).

실시예 2Example 2

Cu 파우더와 PVDF-HFP 바인더의 중량비를 95:5 로 한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 3D 구조 집전체 및 전지를 제조하였다.A 3D structure current collector and a battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the weight ratio of Cu powder and PVDF-HFP binder was 95: 5.

실시예 3Example 3

실리콘계 이형필름(SKC Haas社) 상에 PVDF 공중합체 바인더를 200 nm 두께로 코팅한 후, Cu 파우더를 진공 증착하여 50 nm 두께로 Cu 금속층을 형성한 후, 상기 이형필름을 분리하여, Cu와 PVDF-HFP의 혼합물을 3D 구조의 집전체를 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 전지를 제조하였다. 상기 Cu 파우더 입자는 입경이 50 nm 내지 2 ㎛ 사이의 균일하지 않은 입자이다.After coating the PVDF copolymer binder to 200 nm thickness on a silicon release film (SKC Haas, Inc.), Cu powder was vacuum deposited to form a Cu metal layer having a thickness of 50 nm, and then the release film was separated to separate Cu and PVDF. A battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that the mixture of -HFP prepared a current collector having a 3D structure. The Cu powder particles are non-uniform particles having a particle diameter between 50 nm and 2 μm.

실시예 4Example 4

Cu 파우더 대신 Au 파우더를 사용한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 3D 구조 집전체 및 전지를 제조하였다.A 3D structure current collector and a battery were manufactured in the same manner as in Example 3, except that Au powder was used instead of Cu powder.

실시예 5Example 5

Cu 파우더 대신 Ag 파우더를 사용한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 3D 구조 집전체 및 전지를 제조하였다.A 3D structure current collector and a battery were manufactured in the same manner as in Example 3, except that Ag powder was used instead of Cu powder.

비교예 1: 2D 구조 Cu 집전체 및 이를 이용한 반쪽 전지 제조Comparative Example 1: Preparation of 2D Structure Cu Current Collector and Half Battery Using the Same

2D 구조 Cu 집전체로서 Cu 포일을 이용하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 반쪽 전지를 제조하였다.A half cell was produced in the same manner as in Example 1 using a Cu foil as a 2D structure Cu current collector.

비교예 2: 3D 구조 Cu 집전체 및 이를 이용한 반쪽 전지 제조Comparative Example 2: 3D structure Cu current collector and half cell manufacturing using same

Cu 파우더와 PVDF-HFP 바인더의 중량비를 99:1 로 한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 3D 구조 집전체 및 전지를 제조하였다.A 3D structure current collector and a battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the weight ratio of Cu powder and PVDF-HFP binder was 99: 1.

비교예 3: 3D 구조 Cu 집전체 및 이를 이용한 반쪽 전지 제조Comparative Example 3: 3D structure Cu current collector and half cell manufacturing using the same

Cu 파우더와 PVDF-HFP의 중량비를 45:55로 한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 3D 구조 집전체 및 전지를 제조하였다.A 3D structure current collector and a battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the weight ratio of Cu powder and PVDF-HFP was 45:55.

비교예 4: 3D 구조 Cu 집전체 및 이를 이용한 반쪽 전지 제조Comparative Example 4: 3D structure Cu current collector and half cell manufacturing using same

Cu 파우더 대신 Ni 파우더를 사용한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 3D 구조 집전체 및 전지를 제조하였다.A 3D structure current collector and a battery were manufactured in the same manner as in Example 3, except that Ni powder was used instead of Cu powder.

비교예 5: 3D 폼 형태 Cu 집전체 및 이를 이용한 반쪽 전지 제조Comparative Example 5: 3D foam-shaped Cu current collector and a half cell manufacturing using the same

3D 폼 형태 Cu 집전체를 이용하여(100 ㎛ 두께), 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.A battery was prepared in the same manner as in Example 1 using a 3D foam-shaped Cu current collector (100 μm thick).

실험예 1: 수명 특성 측정Experimental Example 1: Measurement of Life Characteristics

상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 반쪽 전지를 상온(25℃)에서 1일 동안 유지한 후, 0.2C 정전류로 3 mAh/㎠ 용량까지 충전을 실시하였다. 이후 0.2C 정전류로 2.0V가 될 때까지 방전을 실시하여 초기 충방전을 수행하였다. 이 후의 충방전은, 0.2C 정전류로 동일하게 충방전을 실시하였다. 이를 1 사이클로 하여 반복한 후, 첫 사이클 효율 및 용량 유지율 50% 일 때의 사이클을 하기 표 1에 기재하였다.The half cells prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 were maintained at room temperature (25 ° C.) for 1 day, and then charged to a capacity of 3 mAh / cm 2 at 0.2 C constant current. Thereafter, discharge was performed until the voltage reaches 2.0 V at a constant current of 0.2 C, thereby performing initial charge and discharge. The subsequent charge / discharge was similarly charged and discharged at a 0.2C constant current. After repeating this as one cycle, the cycle at the first cycle efficiency and the capacity retention rate of 50% is shown in Table 1 below.

집전체
형성 유무
House
Formation
중량비
(금속:바인더)
Weight ratio
(Metal: binder)
금속 파우더의 입경Particle size of metal powder 반쪽 전지
첫 사이클
효율 (%)
Half cell
First cycle
efficiency (%)
반쪽 전지
용량 유지율 50% 이상
사이클 (cycle)
Half cell
50% or more capacity retention
Cycle
실시예 1Example 1 80:2080:20 1~45 ㎛1 ~ 45 ㎛ 90.790.7 1212 실시예 2Example 2 95:595: 5 1~45 ㎛1 ~ 45 ㎛ 90.290.2 99 실시예 3Example 3 50:5050:50 50 nm ~ 2 ㎛50 nm to 2 μm 92.192.1 1313 실시예 4Example 4 50:5050:50 50 nm ~ 2 ㎛50 nm to 2 μm 95.195.1 1515 실시예 5Example 5 50:5050:50 50 nm ~ 2 ㎛50 nm to 2 μm 96.396.3 1616 비교예 1Comparative Example 1 -- 100:0100: 0 -- 89.189.1 99 비교예 2Comparative Example 2 XX 99:199: 1 1~45 ㎛1 ~ 45 ㎛ -- -- 비교예 3Comparative Example 3 45:5545:55 50 nm ~ 2 ㎛50 nm to 2 μm 88.388.3 77 비교예 4Comparative Example 4 50:5050:50 50 nm ~ 2 ㎛50 nm to 2 μm 86.686.6 44 비교예 5Comparative Example 5 -- 100:0100: 0 -- 90.590.5 1111

상기 표 1을 참조하면, 금속 파우더와 바인더를 적정 중량비로 포함하는 실시예 1 내지 5의 경우, 수명 특성이 우수한 것을 알 수 있다.Referring to Table 1, in the case of Examples 1 to 5 including the metal powder and the binder in an appropriate weight ratio, it can be seen that the life characteristics are excellent.

또한, 비교예 2의 경우, Cu 파우더에 비해 PVDF-HFP 바인더의 함량이 과도하게 적어 Cu 파우더를 충분히 연결해주지 못하므로, 코팅 후 건조하게 되면 Cu 파우더와 PVDF-HFP 바인더를 포함하는 3차원 구조의 집전체가 형성되지 않고 바스러지는 현상이 나타났다.In addition, in Comparative Example 2, since the content of the PVDF-HFP binder is excessively less than that of the Cu powder, the Cu powder cannot be sufficiently connected. The current collector was not formed and crumbled.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto. Various modifications and variations are possible without departing from the scope of the appended claims.

Claims (14)

금속 및 바인더를 포함하며, 3차원 구조를 가지는, 집전체.A current collector, comprising a metal and a binder, having a three-dimensional structure. 제1항에 있어서,
상기 금속은 Al, Cu, Zn, Au, Ag 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 전기전도성 금속인, 집전체.
The method of claim 1,
The metal is a current collector, which is an electrically conductive metal selected from the group consisting of Al, Cu, Zn, Au, Ag and alloys thereof.
제1항에 있어서,
상기 바인더는 폴리비닐리덴 풀루오라이드 (polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene, PVDF-HFP), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리부틸 아크릴레이트 (polybutyl acrylate), 폴리메틸 메타크릴레이트 (polymethyl methacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌 옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리아릴레이트 (polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose), 스티렌부타디엔 고무 (styrene-butadiene rubber), 아크릴로니트릴스티렌부타디엔 공중합체 (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer) 및 폴리이미드 (polyimide)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 집전체.
The method of claim 1,
The binder is polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene (PVDF-HFP), polyvinylidene fluoride-trichloro Polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene, polybutyl acrylate, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate (polyvinylacetate), ethylene vinyl co-vinyl acetate, polyethylene oxide, polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose Cellulose acetate propionate, cyanoethylpullu (cyanoethylpullulan), cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose, styrenebutadiene rubber At least one member selected from the group consisting of styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer and polyimide.
제1항에 있어서,
상기 집전체는 상기 금속 50 내지 95 중량% 및 바인더 5 내지 50 중량%를 포함하는, 집전체.
The method of claim 1,
The current collector comprises 50 to 95% by weight of the metal and 5 to 50% by weight binder.
제1항에 있어서,
상기 집전체에 포함된 기공의 크기는 50 nm 내지 10 μm 인, 집전체
The method of claim 1,
The pore size of the current collector is included in the current collector, 50 nm to 10 μm
제1항에 있어서,
상기 집전체의 두께는 200 nm 내지 10 μm 인, 집전체.
The method of claim 1,
The current collector has a thickness of 200 nm to 10 μm.
금속 파우더와 바인더를 이용하는, 집전체의 제조방법.The manufacturing method of an electrical power collector using metal powder and a binder. 제7항에 있어서,
상기 집전체의 제조방법은
(A1) 금속 파우더와 바인더를 유기용매에 용해시켜 슬러리를 얻는 단계;
(A2) 상기 슬러리를 기재 상에 도포하여 집전체 형성용 코팅층을 형성 단계;
(A3) 상기 집전체 형성용 코팅층을 건조시키는 단계; 및
(A4) 상기 건조 후 상기 기재와 집전체 형성용 코팅층을 압연시키는 단계;
를 포함하는 집전체의 제조방법.
The method of claim 7, wherein
The manufacturing method of the current collector
(A1) dissolving a metal powder and a binder in an organic solvent to obtain a slurry;
(A2) applying the slurry on a substrate to form a coating layer for forming a current collector;
(A3) drying the coating layer for forming the current collector; And
(A4) rolling the substrate and the coating layer for forming a current collector after the drying;
Method for producing a current collector comprising a.
제7항에 있어서,
상기 집전체의 제조방법은
(B1) 이형필름 상에 상기 바인더를 도포하여 바인더층을 형성하는 단계;
(B2) 상기 바인더층 상에 상기 금속 파우더를 증착시켜 금속층을 형성하는 단계; 및
(B3) 상기 이형필름을 분리하는 단계;
를 포함하는 집전체의 제조방법.
The method of claim 7, wherein
The manufacturing method of the current collector
(B1) forming a binder layer by applying the binder on a release film;
(B2) depositing the metal powder on the binder layer to form a metal layer; And
(B3) separating the release film;
Method for producing a current collector comprising a.
제7항에 있어서,
상기 금속 파우더 50 내지 95 중량% 및 및 바인더 5 내지 50 중량%를 사용하는 것인, 집전체의 제조방법.
The method of claim 7, wherein
50 to 95% by weight of the metal powder and 5 to 50% by weight of the binder, the method of producing a current collector.
제7항에 있어서,
상기 금속 파우더의 입경은 50 nm 내지 45 ㎛ 인, 집전체의 제조방법.
The method of claim 7, wherein
Particle diameter of the metal powder is 50 nm to 45 ㎛ method of manufacturing a current collector.
제8항에 있어서,
상기 유기용매는 아세토 나이트릴 (acetonitrile), 아세톤 (acetone), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드 (methylene chloride), 클로로포름 (chloroform), 디메틸포름아미드 (dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) 및 시클로헥산 (cyclohexane)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 집전체의 제조방법.
The method of claim 8,
The organic solvent is acetonitrile, acetone, acetone, tetrahydrofuran, methylene chloride, chloroform, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrroli A method for producing a current collector, which is at least one member selected from the group consisting of ton (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) and cyclohexane.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 집전체를 포함하는 전극.An electrode comprising the current collector of any one of claims 1 to 6. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 집전체를 포함하는 리튬 이차전지.
A lithium secondary battery comprising the current collector of any one of claims 1 to 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111640911A (en) * 2020-06-22 2020-09-08 南京邮电大学 Novel high-load pole piece and preparation method thereof
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