KR20210015260A - 음극 및 이를 포함하는 이차전지 - Google Patents

음극 및 이를 포함하는 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20210015260A
KR20210015260A KR1020190093839A KR20190093839A KR20210015260A KR 20210015260 A KR20210015260 A KR 20210015260A KR 1020190093839 A KR1020190093839 A KR 1020190093839A KR 20190093839 A KR20190093839 A KR 20190093839A KR 20210015260 A KR20210015260 A KR 20210015260A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
active material
negative electrode
binder polymer
binder
negative
Prior art date
Application number
KR1020190093839A
Other languages
English (en)
Inventor
이종원
유흥식
최현
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020190093839A priority Critical patent/KR20210015260A/ko
Publication of KR20210015260A publication Critical patent/KR20210015260A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/364—Composites as mixtures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 음극 집전체; 및 상기 음극 집전체 상에 형성되는 음극 활물질층을 포함하고, 상기 음극 활물질층은 실리콘계 활물질을 포함하는 음극 활물질, 제1 바인더 고분자 및 제2 바인더 고분자를 포함하는 바인더, 및 도전재를 포함하고, 상기 제1 바인더 고분자는 폴리아크릴산, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴 및 폴리아크릴아미드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하고, 상기 제2 바인더 고분자는 폴리에틸렌글리콜을 포함하며, 상기 바인더는 상기 제1 바인더 고분자 및 상기 제2 바인더 고분자를 79:21 내지 99.8:0.2의 중량비로 포함하는 음극에 관한 것이다.

Description

음극 및 이를 포함하는 이차전지{NEGATIVE ELECTRODE AND SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}
본 발명은 음극 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
최근 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 전기 자동차 등 전지를 사용하는 전자기구의 급속한 보급에 수반하여 소형 경량이면서도 상대적으로 고용량인 이차전지의 수요가 급속히 증대되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 경량이고 고에너지 밀도를 가지고 있어 휴대 기기의 구동 전원으로서 각광을 받고 있다. 이에 따라, 리튬 이차전지의 성능 향상을 위한 연구개발 노력이 활발하게 진행되고 있다.
일반적으로 리튬 이차전지는 양극, 음극, 상기 양극 및 음극 사이에 개재되는 분리막, 전해질, 유기 용매 등을 포함한다. 또한, 양극 및 음극은 집전체 상에 양극 활물질 또는 음극 활물질을 포함하는 활물질층이 형성될 수 있다. 상기 양극에는 일반적으로 LiCoO2, LiMn2O4 등의 리튬 함유 금속 산화물이 양극 활물질로 사용되며, 이에 따라 음극에는 리튬을 함유하지 않는 탄소계 활물질, 실리콘계 활물질이 음극 활물질로 사용되고 있다.
특히, 음극 활물질 중 실리콘계 활물질은 탄소계 활물질에 비해 약 10배 정도의 높은 용량을 갖는 점에서 주목되고 있으며, 높은 용량으로 인해 얇은 전극으로도 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 실리콘계 활물질은 충방전에 따른 부피 팽창, 이에 의한 수명 특성 저하의 문제로 인해 범용적으로 사용되지는 못하고 있다.
한편, 실리콘계 활물질을 함유하는 음극에 있어서, 실리콘계 활물질의 충방전에 따른 부피 팽창을 완화하기 위한 측면에서 강한 응력을 갖는 폴리아크릴산, 폴리비닐알코올 등의 바인더 고분자를 사용하려는 시도가 있다. 그러나, 이들 바인더 고분자의 강한 응력으로 인해 음극의 유연성이 저하되므로, 음극에 크랙이 발생되거나, 롤-투-롤 공정(roll-to-roll) 적용 시에 음극의 손상 등이 발생되는 문제가 있다.
한국공개특허 제10-2017-0074030호는 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이며, 다공성 실리콘-탄소 복합체를 포함하는 음극 활물질을 개시하지만, 전술한 문제점을 해결하기에는 한계가 있다.
한국공개특허 제10-2017-0074030호
본 발명의 일 과제는 유연성과 집전체에 대한 접착력이 우수한 음극을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 과제는 전술한 음극을 포함하는 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명은 음극 집전체; 및 상기 음극 집전체 상에 형성되는 음극 활물질층을 포함하고, 상기 음극 활물질층은 실리콘계 활물질을 포함하는 음극 활물질, 제1 바인더 고분자 및 제2 바인더 고분자를 포함하는 바인더, 및 도전재를 포함하고, 상기 제1 바인더 고분자는 폴리아크릴산, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴 및 폴리아크릴아미드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하고, 상기 제2 바인더 고분자는 폴리에틸렌글리콜을 포함하며, 상기 바인더는 상기 제1 바인더 고분자 및 상기 제2 바인더 고분자를 79:21 내지 99.8:0.2의 중량비로 포함하는 음극을 제공한다.
또한, 본 발명은 전술한 음극; 상기 음극에 대향하는 양극; 상기 음극 및 상기 양극 사이에 개재되는 분리막; 및 전해질을 포함하는 이차전지를 제공한다.
본 발명의 음극은 실리콘계 활물질을 사용하며, 제1 바인더 고분자 및 제2 바인더 고분자를 특정 중량 비율로 포함하는 바인더를 포함한다. 상기 제1 바인더 고분자는 우수한 응력을 발휘하여 실리콘계 활물질의 부피 팽창/수축을 완화하여 줄 수 있으며, 상기 제2 바인더 고분자는 폴리에틸렌글리콜을 포함하여 음극의 유연성을 우수한 수준으로 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 음극은 우수한 유연성을 가짐으로써 롤-투-롤 공정 또는 원통형 셀 제조 시 바람직하게 사용될 수 있으며, 우수한 전극 접착력 및 수명 특성을 가질 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 평균 입경(D50)은 입자의 입경 분포 곡선에 있어서, 체적 누적량의 50%에 해당하는 입경으로 정의할 수 있다. 상기 평균 입경(D50)은 예를 들어, 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있다. 상기 레이저 회절법은 일반적으로 서브미크론(submicron) 영역에서부터 수 mm 정도의 입경의 측정이 가능하며, 고 재현성 및 고 분해성의 결과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명에 대해 구체적으로 설명한다.
<음극>
본 발명은 음극, 구체적으로는 리튬 이차전지용 음극에 관한 것이다.
본 발명의 음극은 음극 집전체; 및 상기 음극 집전체 상에 형성되는 음극 활물질층을 포함하고, 상기 음극 활물질층은 실리콘계 활물질을 포함하는 음극 활물질, 제1 바인더 고분자 및 제2 바인더 고분자를 포함하는 바인더, 및 도전재를 포함하고, 상기 제1 바인더 고분자는 폴리아크릴산, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴 및 폴리아크릴아미드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하고, 상기 제2 바인더 고분자는 폴리에틸렌글리콜을 포함하며, 상기 바인더는 상기 제1 바인더 고분자 및 상기 제2 바인더 고분자를 79:21 내지 99.8:0.2의 중량비로 포함한다.
일반적으로 실리콘계 활물질은 탄소계 활물질에 비해 약 10배 정도의 높은 용량을 갖는 것으로 알려져 있고, 이에 따라 실리콘계 활물질을 음극에 적용할 경우 얇은 두께로도 높은 수준의 에너지 밀도를 갖는 전극 구현이 가능할 것으로 기대되고 있다. 그러나, 실리콘계 활물질은 충방전에 따른 리튬의 삽입/탈리에 따라 부피 팽창/수축이 문제되며, 이에 따라 실리콘계 활물질의 범용적인 사용은 쉽지 않은 상황이다.
이러한 문제를 방지하기 위해, 실리콘계 활물질이 적용된 음극에 있어서, 폴리아크릴산, 폴리비닐알코올 등의 강한 응력을 갖는 바인더 고분자를 음극의 성분으로 사용함으로써 실리콘계 활물질의 충방전에 따른 부피 팽창/수축을 완화하려는 시도가 있으나, 상술한 바인더 고분자의 경우 강한 응력으로 인해 음극의 유연성을 저하시키므로, 음극을 롤-투-롤 공정으로 제조하거나, 음극을 포함하는 원통형 셀 등을 제조할 때 음극이 손상되거나 크랙이 발생하는 문제가 있으며, 이러한 음극의 손상, 크랙은 급격한 수명 저하로 이어지므로 바람직하지 않다.
이에, 본 발명의 음극은 실리콘계 활물질을 사용함에 있어서, 폴리아크릴산, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴 및 폴리아크릴아미드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 제1 바인더 고분자 및 폴리에틸렌글리콜을 포함하는 제2 바인더 고분자를 특정 중량 비율로 포함하는 바인더를 사용한다. 제1 바인더 고분자는 실리콘계 활물질의 부피 팽창/수축을 충분히 완화시키면서 전극 접착력을 향상시킬 수 있고, 제2 바인더 고분자는 음극에 유연성을 부여할 수 있으면서도 전극 접착력을 저하시키지 않을 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 음극은 우수한 유연성 및 전극 접착력을 가질 수 있다.
상기 음극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로 상기 음극 집전체는 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다.
상기 음극 집전체는 통상적으로 3 내지 100㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 음극 집전체는 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있다. 예를 들어, 상기 음극 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 음극 활물질층은 상기 음극 집전체 상에 형성된다.
상기 음극 활물질층은 실리콘계 활물질을 포함한다.
상기 실리콘계 활물질은 SiOx(0≤x<2)로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. SiO2의 경우 리튬 이온과 반응하지 않아 리튬을 저장할 수 없으므로, x는 상기 범위 내인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 실리콘계 활물질의 부피 팽창을 적정 수준으로 완화하기 위해 산소를 함유하는 것이 바람직하며, 0.01≤x<2일 수 있다.
상기 실리콘계 활물질의 평균 입경(D50)은 전해액과의 부반응을 최소화하고 실리콘계 활물질의 부피 팽창의 영향을 줄이는 측면에서, 활물질 및 집전체를 결착시키기 위한 음극 바인더와의 접근성이 용이하도록 하는 측면에서 측면에서 1㎛ 내지 15㎛, 바람직하게는 3㎛ 내지 10㎛일 수 있다.
상기 음극 활물질은 전술한 실리콘계 활물질과 함께 탄소계 활물질을 더 포함할 수 있다. 상기 탄소계 활물질은 본 발명의 음극 또는 이차전지에 우수한 사이클 특성 또는 전지 수명 성능을 부여할 수 있다.
구체적으로, 상기 탄소계 활물질은 인조 흑연, 천연 흑연, 하드카본, 소프트카본, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 수퍼 P, 그래핀 및 섬유상 탄소로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 인조 흑연 및 천연 흑연으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있다.
상기 탄소계 활물질의 평균 입경(D50)은 충방전 시에 구조적 안정성을 기하고 전해액과의 부반응을 줄이는 측면에서 10㎛ 내지 30㎛, 바람직하게는 15㎛ 내지 25㎛일 수 있다.
구체적으로, 상기 음극 활물질은 용량 특성 및 사이클 특성을 동시에 개선시키는 측면에서 상기 실리콘계 활물질과 상기 탄소계 활물질을 모두 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로 상기 음극 활물질은 상기 실리콘계 활물질 및 상기 탄소계 활물질을 5:95 내지 40:60, 바람직하게는 10:90 내지 25:75의 중량비로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 범위일 때 용량 및 사이클 특성의 동시 향상 측면에서 바람직하다.
상기 음극 활물질은 상기 음극 활물질층 내에 80중량% 내지 99중량%, 바람직하게는 85중량% 내지 96중량%로 포함될 수 있다.
상기 음극 활물질층은 바인더를 포함한다. 상기 바인더는 제1 바인더 고분자 및 제2 바인더 고분자를 포함한다.
상기 제1 바인더 고분자는 폴리아크릴산(PAA: polyacrylic acid), 폴리비닐알코올(PVA: polyvinyl alcohol), 폴리아크릴로니트릴(PAN: polyacrylonitrile) 및 폴리아크릴 아미드(PAM: polyacryl amide)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함한다. 상기 제1 바인더 고분자는 전술한 성분들의 공중합체일 수도 있다.
상기 제1 바인더 고분자는 물에 친한 특성(hydrophilic)을 가지며, 일반적으로 이차전지에 사용되는 전해질 또는 전해액에 용해되지 않는 성질을 가진다. 이러한 특성은 음극 또는 이차전지에 적용 시에 상기 수계 바인더에 강한 응력 또는 인장 강도를 부여할 수 있으며, 이에 따라 실리콘계 활물질의 충방전에 따른 부피 팽창/수축 문제를 효과적으로 억제할 수 있으며, 우수한 전극 접착력을 발휘할 수 있다.
바람직하게 상기 제1 바인더 고분자는 폴리아크릴산 및 폴리비닐알코올을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 폴리아크릴산 및 폴리비닐알코올의 공중합체를 포함할 수 있으며, 이 경우 폴리아크릴산의 카르복시기(-COOH) 및 폴리비닐알코올의 히드록시기(-OH)의 수소결합 또는 공유결합에 의해 보다 강한 응력을 발휘할 수 있다. 상기 제1 바인더 고분자가 폴리아크릴산 및 폴리비닐알코올을 포함하거나, 폴리아크릴산 및 폴리비닐알코올의 공중합체를 포함할 경우, 상기 제1 바인더 고분자는 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 50:50 내지 90:10의 중량비, 바람직하게는 55:45 내지 80:20의 중량비로 포함할 수 있다.
상기 제1 바인더 고분자의 중량평균분자량(Mw)은 전극의 유연성을 더욱 향상시키면서 전해액에의 용출을 방지하는 측면에서 100,000 내지 500,000, 바람직하게는 200,000 내지 400,000일 수 있다.
상기 제2 바인더 고분자는 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol, PEG)를 포함한다.
상기 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol, PEG)은 음극에 유연성을 부여할 수 있다. 상기 제1 바인더 고분자만을 바인더로 사용할 경우, 바인더의 응력이 지나치게 높아지고 음극의 인장 강도가 강해짐으로써, 음극의 유연성이 감소하고 음극의 손상이나 크랙이 발생할 우려가 있으며, 수명 특성 열화의 위험이 있지만, 본 발명의 음극은 상기 제2 바인더 고분자를 제1 바인더 고분자와 함께 사용함으로써, 실리콘계 활물질의 부피 팽창/수축을 충분히 제어하고 우수한 전극 접착력을 구현함과 동시에, 음극의 유연성을 향상시킬 수 있으므로 음극을 롤-투-롤 공정 또는 원통형 셀 제조에 적용할 때 공정성이 향상되고 음극의 손상 발생을 감소시킬 수 있다.
상기 제2 바인더 고분자는 상기 폴리에틸렌글리콜을 40중량% 이상, 바람직하게는 50중량% 이상, 보다 바람직하게는 80중량% 이상으로 포함할 수 있다. 만일 상기 제2 바인더 고분자가 폴리에틸렌글리콜을 40중량% 미만으로 포함할 경우 음극의 유연성 향상 효과가 저하될 우려가 있다.
상기 제2 바인더 고분자의 중량평균분자량(Mw)은 1,000 내지 500,000, 바람직하게는 50,000 내지 400,000, 더 바람직하게는 75,000 내지 300,000일 수 있다. 상기 범위에 있을 때 접착력과 음극의 유연성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 바인더는 상기 제1 바인더 고분자 및 상기 제2 바인더 고분자를 79:21 내지 99.8:0.2의 중량비로 포함한다. 만일 상기 바인더가 상기 제1 바인더 고분자 79중량% 미만, 상기 제2 바인더 고분자를 21중량% 초과로 포함할 경우, 음극의 전극 접착력이 향상될 수 없고 음극의 수명 저하가 발생할 우려가 있다. 만일, 상기 바인더가 상기 제1 바인더 고분자를 99.8중량% 초과, 상기 제2 바인더 고분자를 0.2중량% 미만으로 포함할 경우 음극의 유연성 향상 효과가 발휘될 수 없다.
바람직하게, 상기 바인더는 상기 제1 바인더 고분자 및 상기 제2 바인더 고분자를 83:17 내지 98:2, 더 바람직하게는 92:8 내지 97:3의 중량비로 포함할 수 있으며, 상기 범위에 있을 때 전술한 음극의 유연성 및 전극 접착력 향상 효과가 동시에 우수한 수준으로 발휘될 수 있다.
상기 바인더는 상기 음극 활물질층 내에 1중량% 내지 10중량%, 바람직하게는 2중량% 내지 5중량%, 더 바람직하게는 3중량% 내지 4.5중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에 있을 때, 음극의 유연성 및 전극 접착력 향상 효과를 충분히 발휘하면서도 음극의 용량 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 파네스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 탄소 나노 튜브 등의 도전성 튜브; 플루오로카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 도전재는 상기 음극 활물질층 전체 중량에 대하여 0.5중량% 내지 10중량%, 바람직하게는 1중량% 내지 5중량%로 상기 음극 활물질층에 포함될 수 있다.
상기 음극 활물질층의 두께는 10㎛ 내지 200㎛, 바람직하게는 50㎛ 내지 150㎛일 수 있다.
상기 음극은 상기 음극 집전체 상에 음극 활물질, 바인더, 및 도전재 및/또는 음극 슬러리 형성용 용매를 포함하는 음극 슬러리를 코팅한 다음, 건조 및 압연하여 제조될 수 있다.
상기 음극 슬러리 형성용 용매는 예를 들어 증류수, 에탄올, 메탄올 및 이소프로필 알코올로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종, 바람직하게는 증류수를 포함할 수 있다.
<이차전지>
본 발명은 전술한 음극을 포함하는 이차전지, 구체적으로는 리튬 이차전지를 제공한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 이차전지는 전술한 음극; 상기 음극에 대향하는 양극; 상기 음극 및 상기 양극 사이에 개재되는 분리막; 및 전해질을 포함한다.
상기 양극은 양극 집전체; 상기 양극 집전체 상에 형성되는 양극 활물질층을 포함할 수 있다.
상기 양극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로 상기 음극 집전체는 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다.
상기 양극 집전체는 통상적으로 3 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 양극 집전체는 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있다. 예를 들어, 상기 음극 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 양극 활물질층은 양극 활물질을 포함할 수 있다.
상기 양극 활물질은 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물로서, 구체적으로는 니켈, 코발트, 망간 및 알루미늄으로 이루어진 적어도 1종의 전이금속과 리튬을 포함하는 리튬 전이금속 복합 산화물, 바람직하게는 니켈, 코발트 및 망간을 포함하는 전이금속과 리튬을 포함하는 리튬 전이금속 복합 산화물을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 리튬 전이금속 복합 산화물로는 리튬-망간계 산화물(예를 들면, LiMnO2, LiMn2O4 등), 리튬-코발트계 산화물(예를 들면, LiCoO2 등), 리튬-니켈계 산화물(예를 들면, LiNiO2 등), 리튬-니켈-망간계 산화물(예를 들면, LiNi1-YMnYO2(여기에서, 0<Y<1), LiMn2-zNizO4(여기에서, 0＜Z＜2) 등), 리튬-니켈-코발트계 산화물(예를 들면, LiNi1-Y1CoY1O2(여기에서, 0<Y1<1) 등), 리튬-망간-코발트계 산화물(예를 들면, LiCo1-Y2MnY2O2(여기에서, 0<Y2<1), LiMn2-z1Coz1O4(여기에서, 0＜Z1＜2) 등), 리튬-니켈-망간-코발트계 산화물(예를 들면, Li(NipCoqMnr1)O2(여기에서, 0＜p＜1, 0＜q＜1, 0＜r1＜1, p+q+r1=1) 또는 Li(Nip1Coq1Mnr2)O4(여기에서, 0＜p1＜2, 0＜q1＜2, 0＜r2＜2, p1+q1+r2=2) 등), 또는 리튬-니켈-코발트-전이금속(M) 산화물 (예를 들면, Li(Nip2Coq2Mnr3MS2)O2(여기에서, M은 Al, Fe, V, Cr, Ti, Ta, Mg 및 Mo로 이루어지는 군으로부터 선택되고, p2, q2, r3 및 s2는 각각 독립적인 원소들의 원자분율로서, 0＜p2＜1, 0＜q2＜1, 0＜r3＜1, 0＜s2＜1, p2+q2+r3+s2=1이다) 등) 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 화합물이 포함될 수 있다. 이중에서도 전지의 용량 특성 및 안정성을 높일 수 있다는 점에서 상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 LiCoO2, LiMnO2, LiNiO2, 리튬 니켈-망간-코발트 산화물(예를 들면, Li(Ni0.6Mn0.2Co0.2)O2, Li(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O2, Li(Ni0.7Mn0.15Co0.15)O2 또는 Li(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O2 등), 또는 리튬 니켈코발트알루미늄 산화물(예를 들면, Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)O2 등) 등일 수 있으며, 리튬 전이금속 복합 산화물을 형성하는 구성원소의 종류 및 함량비 제어에 따른 개선 효과의 현저함을 고려할 때 상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 Li(Ni0.6Mn0.2Co0.2)O2, Li(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O2, Li(Ni0.7Mn0.15Co0.15)O2 또는 Li(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O2 등일 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
상기 양극 활물질은 양극 활물질의 충분한 용량 발휘 등을 고려하여 양극 활물질층 내에 80중량% 내지 99중량%, 바람직하게는 92중량% 내지 98.5중량%로 포함될 수 있다.
상기 양극 활물질층은 전술한 양극 활물질과 함께 바인더 및/또는 도전재를 더 포함할 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결착과 집전체에 대한 결착에 조력하는 성분이며, 구체적으로 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌-부타디엔 고무 및 불소 고무로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종, 바람직하게는 폴리비닐리덴플루오라이드를 포함할 수 있다.
상기 바인더는 양극 활물질 등 성분 간 결착력을 충분히 확보하는 측면에서 양극 활물질층 내에 1중량% 내지 20중량%, 바람직하게는 1.2중량% 내지 10중량%로 포함될 수 있다.
상기 도전재는 이차전지에 도전성을 보조 및 향상시키기 위해 사용될 수 있고, 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 구체적으로 상기 도전재는 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 파네스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 탄소 나노 튜브 등의 도전성 튜브; 플루오로카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 및 폴리페닐렌 유도체로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 도전성 향상 측면에서 카본 블랙을 포함할 수 있다.
상기 도전재는 양극 활물질층 형성을 위한 슬러리 제조 시에 도전재의 분산을 용이하게 하고, 전기 전도도를 더욱 향상시키는 측면에서, 도전재의 비표면적이 80m2/g 내지 200m2/g, 바람직하게는 100m2/g 내지 150m2/g일 수 있다.
상기 도전재는 전기 전도성을 충분히 확보하는 측면에서 양극 활물질층 내에 1중량% 내지 20중량%, 바람직하게는 1.2중량% 내지 10중량%로 포함될 수 있다.
상기 양극 활물질층의 두께는 30㎛ 내지 400㎛, 바람직하게는 50㎛ 내지 110㎛일 수 있다.
상기 양극은 상기 양극 집전체 상에 양극 활물질 및 선택적으로 바인더, 도전재 및 양극 슬러리 형성용 용매를 포함하는 양극 슬러리를 코팅한 다음, 건조 및 압연하여 제조될 수 있다.
상기 양극 슬러리 형성용 용매는 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone) 등의 유기 용매를 포함할 수 있으며, 상기 양극 활물질, 및 선택적으로 바인더 및 도전재 등을 포함할 때 바람직한 점도가 되는 양으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 양극 슬러리 형성용 용매는 양극 활물질, 및 선택적으로 바인더 및 도전재를 포함하는 고형분의 농도가 50 중량% 내지 95 중량%, 바람직하게 70 중량% 내지 90 중량%가 되도록 상기 양극 슬러리에 포함될 수 있다.
상기 분리막은 음극과 양극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로, 통상 리튬 이차전지에서 분리막으로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용 가능하며, 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. 구체적으로는 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름 또는 이들의 2층 이상의 적층 구조체가 사용될 수 있다. 또 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포가 사용될 수도 있다. 또, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 코팅된 세퍼레이터가 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용되는 전해질로는 이차전지 제조 시 사용 가능한 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 고체 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질, 고체 무기 전해질, 용융형 무기 전해질 등을 들 수 있으며, 이들로 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 전해질은 유기 용매 및 리튬염을 포함할 수 있다.
상기 유기 용매로는 전지의 전기 화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 할 수 있는 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 유기 용매로는, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 감마-부티로락톤, ε-카프로락톤 등의 에스테르계 용매; 디부틸 에테르 또는 테트라히드로퓨란 등의 에테르계 용매; 시클로헥사논 등의 케톤계 용매; 벤젠, 플루오로벤젠 등의 방향족 탄화수소계 용매; 디메틸카보네이트(DMC), 디에틸카보네이트(DEC), 메틸에틸카보네이트(MEC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 에틸렌카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC) 등의 카보네이트계 용매; 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등의 알코올계 용매; R-CN(R은 C2 내지 C20의 직쇄상, 분지상 또는 환 구조의 탄화수소기이며, 이중결합 방향 환 또는 에테르 결합을 포함할 수 있다) 등의 니트릴류; 디메틸포름아미드 등의 아미드류; 1,3-디옥솔란 등의 디옥솔란류; 또는 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다. 이중에서도 카보네이트계 용매가 바람직하고, 전지의 충방전 성능을 높일 수 있는 높은 이온전도도 및 고유전율을 갖는 환형 카보네이트(예를 들면, 에틸렌카보네이트 또는 프로필렌카보네이트 등)와, 저점도의 선형 카보네이트계 화합물(예를 들면, 에틸메틸카보네이트, 디메틸카보네이트 또는 디에틸카보네이트 등)의 혼합물이 보다 바람직하다. 이 경우 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트는 약 1:1 내지 약 1:9의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 전해액의 성능이 우수하게 나타날 수 있다.
상기 리튬염은 리튬 이차전지에서 사용되는 리튬 이온을 제공할 수 있는 화합물이라면 특별한 제한없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 리튬염은, LiPF6, LiClO㎛, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(C2F5SO3)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2, LiCl, LiI, 또는 LiB(C2O4)2 등이 사용될 수 있다. 상기 리튬염의 농도는 0.1 내지 2.0M 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 리튬염의 농도가 상기 범위에 포함되면, 전해질이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해질 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다.
상기 이차전지는 통상의 이차전지의 제조방법에 따라, 상술한 음극과 양극 사이에 분리막을 개재시킨 후, 전해액을 주입하여 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지는 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 등의 휴대용 기기, 및 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle, HEV) 등의 전기 자동차 분야 등에 유용하며, 특히 중대형 전지모듈의 구성 전지로서 바람직하게 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 상기와 같은 이차전지를 단위 전지로 포함하는 중대형 전지모듈을 제공한다.
이러한 중대형 전지모듈은 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 전력저장장치 등과 같이 고출력, 대용량이 요구되는 동력원에 바람직하게 적용될 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
실시예
실시예 1: 음극의 제조
실리콘계 활물질로서 SiOx(0.01≤x<2)(평균 입경(D50): 7㎛) 및 탄소계 활물질로서 인조흑연(평균 입경(D50): 20㎛)를 15:85의 중량비로 혼합한 것을 음극 활물질로 하였다.
제1 바인더 고분자로서 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산이 65:35의 중량비로 함유된 공중합체(중량평균분자량(Mw): 360,000)를 준비하였고, 제2 바인더 고분자로서 폴리에틸렌글리콜(중량평균분자량(Mw): 35,000)을 준비하여, 상기 제1 바인더 고분자 및 상기 제2 바인더 고분자를 80:20의 중량비로 혼합한 것을 바인더로 하였다.
상기 음극 활물질, 도전재로서 카본 블랙(SuperC65, 제조사:timcal) 및 상기 바인더를 94.5:1.5:4의 중량비로 음극 슬러리 형성용 용매로서 증류수에 첨가하여 음극 슬러리를 제조하였다(고형분 농도: 45중량%).
음극 집전체로서 구리 집전체(두께: 20㎛)의 일면에 상기 음극 슬러리를 코팅하고, 압연(roll press)하고, 100℃의 진공 오븐에서 1시간 동안 건조하여 음극 활물질층(두께: 130㎛)을 형성하여, 이를 실시예 1에 따른 음극으로 하였다.
실시예 2
바인더로서 제1 바인더 고분자 및 제2 바인더 고분자의 중량비를 85:15로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2의 음극을 제조하였다.
실시예 3
바인더로서 제1 바인더 고분자 및 제2 바인더 고분자의 중량비를 90:10으로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 3의 음극을 제조하였다.
실시예 4
바인더로서 제1 바인더 고분자 및 제2 바인더 고분자의 중량비를 95:5로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 4의 음극을 제조하였다.
실시예 5
바인더로서 제1 바인더 고분자 및 제2 바인더 고분자의 중량비를 97.5:2.5로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 5의 음극을 제조하였다.
실시예 6
바인더로서 제1 바인더 고분자 및 제2 바인더 고분자의 중량비를 98.7:1.3으로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 6의 음극을 제조하였다.
실시예 7
바인더로서 제1 바인더 고분자 및 제2 바인더 고분자의 중량비를 99.75:0.25로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 6의 음극을 제조하였다
실시예 8
제2 바인더 고분자의 중량평균분자량(Mw)을 100,000으로 조절한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 실시예 8의 음극을 제조하였다.
실시예 9
제2 바인더 고분자의 중량평균분자량(Mw)을 350,000으로 조절한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 실시예 9의 음극을 제조하였다.
비교예 1
바인더로서 제1 바인더 고분자만을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 1의 음극을 제조하였다.
비교예 2
바인더로서 제1 바인더 고분자 및 제2 바인더 고분자의 중량비를 77.5:22.5로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 2의 음극을 제조하였다.
비교예 3
바인더로서 제1 바인더 고분자 및 제2 바인더 고분자의 중량비를 99.88:0.12로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 3의 음극을 제조하였다.
실험예
실험예 1: 유연성 평가
실시예 1~9, 비교예 1~3에서 제조된 음극으로 cylindrical mandrel bending test를 수행하였다.
구체적으로, 실시예 및 비교예들의 음극을 20mm × 100mm 로 절단하고, 다양한 직경을 갖는 sus 소재의 원통형 막대에 상기 음극을 감은 뒤, 음극의 크랙이 발생하지 않는 최소 직경을 육안으로 관찰하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실험예 2: 전극 접착력 평가
실시예 1~9, 비교예 1~3에서 제조된 음극으로 전극 접착력을 평가하였다.
구체적으로, 실시예 및 비교예들의 음극을 20mm × 100mm 로 절단하였다. 슬라이드 글라스에 양면 테이프를 부착하고, 실시예 및 비교예들의 음극의 음극 활물질층이 상기 슬라이드 글라스와 접하도록, 음극과 슬라이드 글라스를 양면 테이프로 부착하였다. 음극 집전체를 180° 방향으로 음극 활물질층으로부터 5cm 떼면서, 음극 활물질층과 음극 집전체 사이에 작용하는 힘을 Texture analyzer 장비를 통해 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
유연성 평가 전극 접착력 평가
음극의 크랙이 발생하지 않는 최소 직경(mm) 전극 접착력(gf/20cm)
실시예 1 3 25
실시예 2 3 26
실시예 3 3 26
실시예 4 3 28
실시예 5 6 31
실시예 6 10 32
실시예 7 22 34
실시예 8 4 34
실시예 9 4 31
비교예 1 40 37
비교예 2 3 20
비교예 3 34 35
표 1을 참조하면, 제1 바인더 고분자 및 제2 바인더 고분자를 본 발명 범위로 사용하는 실시예 1 내지 9의 음극은 비교예들에 비해 전극의 유연성 및 접착력을 동시에 우수한 수준으로 향상되는 것을 확인할 수 있다.

Claims (10)

  1. 음극 집전체; 및
    상기 음극 집전체 상에 형성되는 음극 활물질층을 포함하고,
    상기 음극 활물질층은 실리콘계 활물질을 포함하는 음극 활물질, 제1 바인더 고분자 및 제2 바인더 고분자를 포함하는 바인더, 및 도전재를 포함하고,
    상기 제1 바인더 고분자는 폴리아크릴산, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴 및 폴리아크릴아미드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하고,
    상기 제2 바인더 고분자는 폴리에틸렌글리콜을 포함하며,
    상기 바인더는 상기 제1 바인더 고분자 및 상기 제2 바인더 고분자를 79:21 내지 99.8:0.2의 중량비로 포함하는 음극.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더는 상기 음극 활물질층 내에 1중량% 내지 10중량%로 포함되는 음극.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 바인더 고분자는 상기 폴리에틸렌글리콜을 80중량% 이상 포함하는 음극.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 바인더 고분자의 중량평균분자량(Mw)는 1,000 내지 500,000인 음극.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 바인더 고분자는 폴리아크릴산 및 폴리비닐알코올을 포함하는 음극.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 바인더 고분자의 중량평균분자량(Mw)은 100,000 내지 500,000인 음극.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 실리콘계 활물질은 SiOx(0≤x<2)로 표시되는 화합물을 포함하는 음극.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 음극 활물질은 탄소계 활물질을 더 포함하는 음극.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 음극 활물질은 상기 실리콘계 활물질 및 상기 탄소계 활물질을 5:95 내지 40:60의 중량비로 포함하는 음극.
  10. 청구항 1에 따른 음극;
    상기 음극에 대향하는 양극;
    상기 음극 및 상기 양극 사이에 개재되는 분리막; 및
    전해질을 포함하는 이차전지.
KR1020190093839A 2019-08-01 2019-08-01 음극 및 이를 포함하는 이차전지 KR20210015260A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190093839A KR20210015260A (ko) 2019-08-01 2019-08-01 음극 및 이를 포함하는 이차전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190093839A KR20210015260A (ko) 2019-08-01 2019-08-01 음극 및 이를 포함하는 이차전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210015260A true KR20210015260A (ko) 2021-02-10

Family

ID=74561007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190093839A KR20210015260A (ko) 2019-08-01 2019-08-01 음극 및 이를 포함하는 이차전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210015260A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024101563A1 (ko) * 2022-11-10 2024-05-16 에스케이온 주식회사 음극 합제 슬러리, 상기 음극 합제 슬러리로 제조된 이차전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이온 배터리

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170074030A (ko) 2015-12-21 2017-06-29 주식회사 포스코 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170074030A (ko) 2015-12-21 2017-06-29 주식회사 포스코 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024101563A1 (ko) * 2022-11-10 2024-05-16 에스케이온 주식회사 음극 합제 슬러리, 상기 음극 합제 슬러리로 제조된 이차전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이온 배터리

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102417200B1 (ko) 리튬 이차전지용 음극, 이의 제조방법 및 상기 리튬 이차전지용 음극을 포함하는 리튬 이차전지
KR102564970B1 (ko) 음극 및 이를 포함하는 이차전지
KR20210060191A (ko) 음극 및 이를 포함하는 이차전지
EP4109592A1 (en) Secondary battery
KR20210038364A (ko) 복합 음극 활물질, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 음극
KR20210001708A (ko) 음극 및 이를 포함하는 이차전지
KR20210016799A (ko) 음극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 이차전지
KR102567400B1 (ko) 이차전지
US20230135194A1 (en) Negative electrode and secondary battery comprising the same
KR20220109700A (ko) 음극 및 이를 포함하는 이차전지
KR20210101540A (ko) 음극, 및 이를 포함하는 이차전지
KR20210120686A (ko) 음극의 제조방법
KR20210034985A (ko) 이차전지의 제조방법
KR20210012801A (ko) 복합 음극 활물질, 이의 제조방법, 이를 포함하는 음극 및 이차전지
KR102597492B1 (ko) 음극 활물질, 이의 제조방법, 이를 포함하는 음극 및 이차전지
KR20210015260A (ko) 음극 및 이를 포함하는 이차전지
KR20210084277A (ko) 음극용 바인더 조성물, 음극, 및 이차전지
KR20220109699A (ko) 이차전지의 제조방법
KR20210056165A (ko) 음극 및 이를 포함하는 이차전지
KR20210034984A (ko) 전지 시스템, 이의 사용방법, 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20210011245A (ko) 이차전지의 제조방법
KR20210083098A (ko) 음극 활물질의 제조방법
KR20220109698A (ko) 음극 및 이를 포함하는 이차전지
KR20230061278A (ko) 음극 및 이를 포함하는 이차전지
KR20220103469A (ko) 이차전지의 충방전 방법

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant