KR20210064450A - Positive electrodes of lithium ion secondary battery and method of manufacturing the same - Google Patents

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이진희
이세영
이윤성
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Abstract

In a positive electrode of a lithium ion secondary battery according to the present invention, the positive electrode is characterized in that particles of a positive electrode active material are pressed into the surface of a positive electrode current collector to a certain depth or more. The present invention can improve the power density and energy density of a battery cell.

Description

리튬이온 이차전지의 양극 전극 및 그 제조 방법{POSITIVE ELECTRODES OF LITHIUM ION SECONDARY BATTERY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME} Anode electrode of a lithium ion secondary battery and a manufacturing method therefor {POSITIVE ELECTRODES OF LITHIUM ION SECONDARY BATTERY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 리튬이온 이차전지의 양극 전극 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a positive electrode of a lithium ion secondary battery and a method for manufacturing the same.

대기 오염이나 지구 온난화에 대처하기 위해 이산화탄소량의 저감이 절실히 요구되고 있다. 자동차 업계에서는 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차의 도입에 의한 이산화탄소 배출량의 저감에 기대가 모아지고 있고, 이들의 실용화에 열쇠를 쥐고 있는 모터 구동용 리튬이온 이차전지의 개발이 왕성하게 행해지고 있다.There is an urgent need to reduce the amount of carbon dioxide in order to cope with air pollution or global warming. In the automobile industry, expectations are being raised for reduction of carbon dioxide emissions due to the introduction of electric vehicles and hybrid electric vehicles, and the development of lithium-ion secondary batteries for motor driving, which holds the key to their practical use, is being actively carried out.

한편, 리튬이온 이차전지용 양극 전극의 특성을 확보하기 위해서는 기재 계면과 활물질 입자 간의 낮은 계면저항과 높은 접착력이 요구된다. 아울러, 이러한 특성을 얻기 위해서는 일정 크기 이상의 압력이 필요하나, 고출력 전극의 경우 저합제 밀도 구현을 위해 낮은 압력조건에서 프레스를 진행해야 한다는 한계점이 있었다. 이에 따라, 상기 세가지 조건을 동시에 만족하는 전극을 구조에 관한 기술 개발이 필요한 실정이다.On the other hand, in order to secure the characteristics of the positive electrode for a lithium ion secondary battery, low interfacial resistance and high adhesion between the substrate interface and the active material particles are required. In addition, in order to obtain these characteristics, a pressure of a certain size or more is required, but in the case of a high-output electrode, there is a limitation in that the press must be performed under a low pressure condition to realize a low mixture density. Accordingly, there is a need to develop a technology for a structure of an electrode that simultaneously satisfies the above three conditions.

KR 10-1820442KR 10-1820442

상술한 문제를 해결하기 위한 제안된 본 발명은 바인더량 및 도전재량의 중량을 최소화하고, 낮은 프레스 압력 조건에서도 기재면과 활물질 입자 간의 낮은 계면저항 및 높은 접착력을 구현하여 전극 내 이온 및 전자의 이동통로를 최대한 확보함으로써, 배터리 셀의 출력밀도 및 에너지 밀도를 향상시킬 수 있는 리튬이온 이차전지의 양극 전극 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention proposed to solve the above problems minimizes the weight of the amount of binder and the amount of conductive material, and realizes low interfacial resistance and high adhesion between the substrate surface and the active material particles even under low press pressure conditions, so that the movement of ions and electrons in the electrode An object of the present invention is to provide a positive electrode of a lithium ion secondary battery capable of improving the output density and energy density of a battery cell by securing the passage as much as possible, and a method for manufacturing the same.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 리튬이온 이차전지의 양극 전극은 리튬이온 이차전지의 양극 전극에 있어서, 상기 양극 전극은 양극 활물질의 입자가 상기 양극 집전체의 표면에 일정 깊이 이상 압입된 것을 특징으로 한다.The positive electrode of the lithium ion secondary battery according to the present invention for achieving the above object is a positive electrode of a lithium ion secondary battery, wherein the positive electrode has particles of the positive electrode active material pressed into the surface of the positive electrode current collector to a certain depth or more. characterized in that

상기 양극 전극의 합제밀도는 3.0 이하이고, 상기 양극 활물질의 입자는 상기 양극 집전체의 표면에 2um 이상 압입된 것을 특징으로 한다.The mixture density of the positive electrode is 3.0 or less, and the particles of the positive electrode active material are press-fitted to the surface of the positive electrode current collector by 2 μm or more.

상기 양극 집전체 상에는 양극 활물질, 바인더 및 도전재가 코팅되며,A positive electrode active material, a binder and a conductive material are coated on the positive electrode current collector,

상기 바인더 및 도전재를 합한 비율은 상기 양극 활물질, 바인더 및 도전재의 전체 합의 8% 이하인 것을 특징으로 한다.The combined ratio of the binder and the conductive material is 8% or less of the total sum of the positive active material, the binder, and the conductive material.

상온에서 상기 양극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 전극 구성요소의 중량을 측정한 후, 대기조건이고 승온속도가 5℃/min 인 조건의 TGA(Thermogravimetric Analysis) 장치에 상기 양극 활물질, 바인더 및 도전재를 넣고 최대 600℃까지 승온시킨 후 상기 전극 구성요소의 중량을 측정할 시, 감량 비율은 8% 이하인 것을 특징으로 한다.After measuring the weight of the electrode component including the positive active material, the binder, and the conductive material at room temperature, the positive active material, the binder and the conductive material are applied to a TGA (Thermogravimetric Analysis) device under atmospheric conditions and a temperature increase rate of 5° C./min. When the weight of the electrode component is measured after the ash is added and the temperature is raised to a maximum of 600° C., the weight loss ratio is 8% or less.

상기 양극 전극의 셀용량을 기준으로 상기 양극 전극의 전류밀도는 1.3mAh/cm2 이상인 것을 특징으로 한다.Based on the cell capacity of the positive electrode, the current density of the positive electrode is 1.3 mAh/cm 2 or more.

상술한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 리튬이온 이차전지의 양극 전극 제조 방법은 (1) 양극 집전체를 마련하는 단계; (2) 상기 양극 집전체 상에 양극 활물질, 바인더 및 바인더를 코팅하는 단계; (3) 상기 양극 집전체를 히팅시키는 단계; 및 (4) 상기 히팅된 양극 집전체를 가압하여 상기 양극 집전체의 표면에 상기 양극 활물질이 일정깊이 이상 압입되도록 하는 단계;를 포함할 수 있다.A method for manufacturing a positive electrode of a lithium ion secondary battery according to the present invention for achieving the above-described other object comprises the steps of: (1) providing a positive electrode current collector; (2) coating a positive electrode active material, a binder, and a binder on the positive electrode current collector; (3) heating the positive electrode current collector; and (4) pressing the heated positive electrode current collector so that the positive electrode active material is press-fitted to the surface of the positive electrode current collector to a predetermined depth or more.

상기 단계 (2)에서,In step (2),

상기 바인더 및 도전재를 합한 비율은 상기 양극 활물질, 바인더 및 도전재의 전체 합의 8%이하인 것을 특징으로 한다.The combined ratio of the binder and the conductive material is 8% or less of the total sum of the positive active material, the binder, and the conductive material.

상기 단계 (1) 내지 (4)를 통해 제조된 상기 양극 전극의 합제 밀도는 3.0 이하이고, 상기 양극 활물질의 입자는 상기 양극 집전체의 표면에 2um 이상 압입된 것을 특징으로 한다.The mixture density of the positive electrode prepared through the steps (1) to (4) is 3.0 or less, and the particles of the positive active material are press-fitted to the surface of the positive electrode current collector by 2 μm or more.

상기 단계 (3)에서는,In step (3),

상기 양극 집전체를 150도 이상 200도 이하로 히팅시키는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the positive electrode current collector is heated to 150 degrees or more and 200 degrees or less.

상기 단계 (4) 이전에,Prior to step (4),

상기 프레스롤을 히팅시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Heating the press roll; characterized in that it further comprises.

본 발명에 따르면 바인더량 및 도전재량의 중량을 최소화하고, 낮은 프레스 압력 조건에서도 기재면과 활물질 입자 간의 낮은 계면저항 및 높은 접착력을 구현하여 전극 내 이온 및 전자의 이동통로를 최대한 확보함으로써, 배터리 셀의 출력밀도 및 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.According to the present invention, by minimizing the weight of the amount of binder and the amount of conductive material, and by realizing low interfacial resistance and high adhesion between the substrate surface and the active material particles even under low press pressure conditions, the passage of ions and electrons in the electrode is secured as much as possible, so that the battery cell It is possible to improve the power density and energy density of

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 이차전지의 양극 전극의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래 방법에 따라 제조된 양극 전극의 단면 SEM 이미지와 본 발명에 따라 제조된 양극 전극의 단면 SEM 이미지를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 이차전지의 양극 전극 제조 방법의 흐름도이다.1 is a view showing the structure of a positive electrode of a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a cross-sectional SEM image of a positive electrode manufactured according to a conventional method and a cross-sectional SEM image of a positive electrode manufactured according to the present invention.
3 is a flowchart of a method for manufacturing a positive electrode of a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best describe his invention. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations described in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, so at the time of the present application, various It should be understood that there may be equivalent variations.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 이차전지의 양극 전극의 구조를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 이차전지의 양극 전극(100)은 양극 활물질(120)의 입자가 양극 집전체(110)의 표면에 일정 깊이 이상 압입된 구조일 수 있다.1 is a view showing the structure of a positive electrode of a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the positive electrode 100 of the lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention may have a structure in which particles of the positive electrode active material 120 are press-fitted to the surface of the positive electrode current collector 110 to a certain depth or more. have.

구체적으로, 본 발명에 따른 리튬이온 이차전지의 양극 전극에서 양극 전극의 합제밀도는 3.0 이하이고, 양극 활물질(120)의 입자는 양극 집전체(110)의 표면에 2um 이상 압입되는 것이 바람직하다.Specifically, in the positive electrode of the lithium ion secondary battery according to the present invention, the mixture density of the positive electrode is 3.0 or less, and the particles of the positive electrode active material 120 are preferably pressed into the surface of the positive electrode current collector 110 by 2 μm or more.

본 발명에서 양극 전극의 합제밀도를 3.0 이하로 형성하고, 양극 활물질의 입자를 양극 집전체의 표면에 일정 깊이 이상 압입시키는 이유는 다음과 같다.The reason for forming the mixture density of the positive electrode in the present invention to be 3.0 or less and press-fitting the particles of the positive electrode active material to the surface of the positive electrode current collector to a certain depth or more is as follows.

도 2를 참조하면 종래의 리튬이온 이차전지의 양극 전극에서 양극 활물질과 양극 집전체는 점접촉을 하고 있어 양극 활물질과 양극 집전체 간의 계면 저항이 상대적으로 컸으며 이로 인해 전자이동 이동 저항이 크다는 문제가 있었다.Referring to FIG. 2 , in the positive electrode of a conventional lithium ion secondary battery, the positive electrode active material and the positive electrode current collector are in point contact, so the interfacial resistance between the positive electrode active material and the positive electrode current collector is relatively large. there was

이와 같은 문제를 개선하기 위해서는 양극 활물질과 양극 집전체 간의 계면 저항을 최소화 시켜야 하는데 이를 위해 양극 전극의 압연 공정 중 큰 압력으로 전극을 가압하여 양극 활물질을 양극 집전체의 표면에 압입시킴으로써 양극 활물질과 양극 집전체 간의 계면 저항을 최소화 시키는 방법이 사용되었다. 하지만, 이와 같이 압연 공정 중 큰 압력으로 전극을 가압하면, 양극 집전체 상의 코팅된 양극 활물질, 도전재 및 바인더가 큰 압력으로 가압됨으로써, 양극 전극 상에 기공이 상대적으로 덜 존재하게 되고, 이로 인해 리튬이온의 이동이 제한될 수 있는 문제가 발생할 수 있다.In order to improve this problem, the interfacial resistance between the positive electrode active material and the positive electrode current collector must be minimized. To this end, the positive electrode active material and the positive electrode current collector are pressed with a high pressure during the rolling process of the positive electrode and the positive electrode active material is pressed into the surface of the positive electrode current collector. A method of minimizing the interfacial resistance between current collectors was used. However, when the electrode is pressurized with a large pressure during the rolling process as described above, the coated positive active material, the conductive material, and the binder on the positive electrode current collector are pressurized with a large pressure, so that relatively fewer pores are present on the positive electrode. There may be a problem that the movement of lithium ions may be restricted.

다시 말해, 압연 공정 중 큰 압력으로 전극을 가압하여 양극 활물질 입자를 양극 집전체의 표면에 압입시키는 경우, 양극 활물질과 양극 집전체 간의 계면저항을 최소화시켜 전자의 이동 저항은 최소화할 수 있지만, 양극 전극 내의 기공이 감소함으로써, 리튬이온의 이동 저항이 증가한다는 문제점이 있었다.In other words, when the positive electrode active material particles are pressed into the surface of the positive electrode current collector by pressing the electrode with a large pressure during the rolling process, the interfacial resistance between the positive electrode active material and the positive electrode current collector can be minimized to minimize the electron movement resistance, but the positive electrode As the pores in the electrode decrease, there is a problem in that the movement resistance of lithium ions increases.

이를 위해, 본 발명에서는 양극 활물질의 입자를 양극 집전체의 표면에 2um 이상 압입시켜 양극 활물질과 양극 집전체 간의 계면저항을 최소화시킴으로써 전자이동의 저항을 최소화할 수 있고, 양극 전극의 합제 밀도를 3.0이하로 형성함으로써 양극 전극 내의 높은 기공율을 확보할 수 있으며, 이를 통해 리튬이온의 이동 저항도 최소화할 수 있는 것이다. To this end, in the present invention, particles of the positive electrode active material are pressed into the surface of the positive electrode current collector by 2 μm or more to minimize the interfacial resistance between the positive electrode active material and the positive electrode current collector, thereby minimizing the resistance of electron migration, and increasing the density of the mixture of the positive electrode to 3.0 By forming below, it is possible to secure a high porosity in the positive electrode, and through this, it is possible to minimize the movement resistance of lithium ions.

결과적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 이차전지의 양극 전극에 따르면, 전극의 낮은 합제 밀도에도 불구하고 양극 활물질 입자가 양극 집전체 표면에 일정 깊이 이상 압입된 구조를 가짐으로써, 전자 이동의 저항을 최소화하는 동시에 리튬이온의 이동 저항을 최소화할 수 있고, 이를 통해 셀의 내부 저항을 감소시킴으로써 충방전시 발열량을 최소화하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있고, 셀의 출력을 향상시킬 수 있다. As a result, according to the positive electrode of the lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention, the positive active material particles have a structure in which the positive electrode active material particles are press-fitted to the surface of the positive electrode current collector to a certain depth or more, despite the low mixing density of the electrode, so that electrons are moved It is possible to minimize the resistance of lithium ions and at the same time to minimize the movement resistance of lithium ions, thereby reducing the internal resistance of the cell, thereby minimizing the amount of heat generated during charging and discharging, thereby improving energy efficiency and improving the output of the cell.

또한, 양극 집전체(110) 상에는 양극 활물질(120), 도전재(130) 및 바인더(140)가 코팅될 수 있다. In addition, the positive electrode active material 120 , the conductive material 130 , and the binder 140 may be coated on the positive electrode current collector 110 .

여기서, 양극 집전체(110)는 도전체이고 사용범위 내에서 전기화학적으로 안정한 것이라면 어떠한 것이라도 무방하며, 실시예에 따라 알루미늄, 스테인리스강 또는 니켈 도금 강 등일 수 있다.Here, the positive electrode current collector 110 may be any material as long as it is a conductor and is electrochemically stable within the range of use, and may be aluminum, stainless steel, or nickel-plated steel according to an embodiment.

또한, 양극 활물질(120)은 결정 내에 존재하는 리튬을 방출하거나 저장하는 역할을 한다. 실시예에 따라 양극 활물질(120)은 리튬을 포함하는 고용체 산화물이지만 전기화학적으로 리튬 이온을 흡장 및 방출할 수 있는 물질이라면 특별히 제한되지 않는다.In addition, the positive active material 120 serves to release or store lithium present in the crystal. According to an embodiment, the positive active material 120 is a solid solution oxide containing lithium, but is not particularly limited as long as it is a material capable of electrochemically occluding and releasing lithium ions.

아울러, 도전재(130)는 전자가 이동하는 매개체의 역할을 하며, 비표면적 또는 성분에 따라 한가지 내지 세가지를 혼합하여 사용 가능하다.In addition, the conductive material 130 serves as a medium through which electrons move, and one to three mixtures may be used depending on the specific surface area or component.

더 나아가, 바인더(140)는 양극 활물질(120) 입자와 입자 사이, 도전재(130)와 양극 활물질(120) 입자 사이, 도전재(130)와 도전재(130) 입자 사이, 상술한 각 구성과 양극 집전체(110)를 접착시키는 역할을 한다.Furthermore, the binder 140 is between the particles of the positive electrode active material 120 , between the particles of the conductive material 130 and the positive electrode active material 120 , between the particles of the conductive material 130 and the conductive material 130 , each of the above-described components. and serves to bond the positive electrode current collector 110 .

또한, 도 1을 참조하면, 양극 전극(100) 내에는 다수의 기공(150)이 존재하는데, 기공(150)은 양극 활물질(120) 입자와 입자 사이, 도전재(130)와 양극 활물질(120) 입자 사이, 도전재(130)와 도전재(130) 입자 사이에 존재하는 공간으로서 전해액이 함침되어 리튬이온을 전달할 수 있게 하는 공간이다.In addition, referring to FIG. 1 , a plurality of pores 150 are present in the positive electrode 100 , and the pores 150 are between the particles of the positive electrode active material 120 , and the conductive material 130 and the positive electrode active material 120 . ) between the particles, the conductive material 130 and the conductive material 130 as a space between the particles is impregnated with the electrolyte is a space that allows the delivery of lithium ions.

한편, 상술한 바와 같이, 양극 집전체(110) 상에는 양극 활물질(120), 도전재(130) 및 바인더(140)가 코팅되는데, 이때 도전재(130) 및 바인더(140)를 합한 비율은, 양극 활물질(120), 도전재(130) 및 바인더(140)의 전체 합의 8% 이하인 것이 바람직하다. 만약, 도전재(130) 및 바인더(140)를 합한 비율이 8% 이상 커지면 전극의 합제밀도를 낮춰 높은 기공율을 확보할 수 있지만 그만큼 양극 활물질의 비율이 작아짐으로써 전체적인 에너지 밀도가 감소될 수 있고, 추가적인 도전재로 인해 전체 비용이 증가한다는 문제점이 있다.On the other hand, as described above, the positive electrode active material 120, the conductive material 130, and the binder 140 are coated on the positive electrode current collector 110. At this time, the combined ratio of the conductive material 130 and the binder 140 is, It is preferable that the total sum of the positive electrode active material 120 , the conductive material 130 , and the binder 140 is 8% or less. If the combined ratio of the conductive material 130 and the binder 140 increases by 8% or more, high porosity can be secured by lowering the mixing density of the electrode, but the overall energy density can be reduced as the ratio of the positive electrode active material is reduced by that amount, There is a problem in that the overall cost increases due to the additional conductive material.

이에 따라, 에너지 밀도를 확보하는 동시에 리튬이온 이동의 저항을 최소한으로 하기 위해서는 도전재 및 바인더를 합한 비율은 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 전체 합의 8% 이하인 것이 바람직하다. Accordingly, in order to secure energy density and minimize the resistance of lithium ion migration, the ratio of the conductive material and the binder is preferably 8% or less of the total sum of the positive electrode active material, the conductive material, and the binder.

한편, 본 발명에 따른 리튬이온 이차전지의 양극 전극은, 상온에서 양극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함한 전극 구성요소의 중량을 측정한 후, 대기조건이고 승온 속도가 5℃/min 인 조건의 TGA(Thermogravimetric Analysis) 장치에 상기 양극 활물질, 바인더 및 도전재를 넣고 최대 600℃까지 승온시킨 후 상기 전극 구성요소의 중량을 측정할 시, 감량 비율이 8% 이하인 것이 바람직하다.On the other hand, the positive electrode of the lithium ion secondary battery according to the present invention, after measuring the weight of the electrode components including the positive electrode active material, the binder and the conductive material at room temperature, TGA under atmospheric conditions and the temperature increase rate is 5 ° C./min. (Thermogravimetric Analysis) When the weight of the electrode component is measured after putting the cathode active material, the binder and the conductive material in a device and raising the temperature to a maximum of 600° C., the weight loss ratio is preferably 8% or less.

여기서, 감량 비율 8%가 의미하는 바는 도전재 및 바인더를 합한 비율이 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 전체 합의 8% 이하인 것을 의미할 수 있다. 일반적으로, 양극 활물질은 산화물로서 600℃의 온도에서도 분해가 안되지만, 도전재 및 바인더는 600℃ 이하의 온도에서 분해되기 때문에 상온에서 측정한 중량과 600℃ 이하까지 승온시킨 뒤 측정한 중량의 차이는 도전재와 바인더의 중량일 수 있는 것이다.Here, the weight reduction ratio of 8% may mean that the sum of the conductive material and the binder is 8% or less of the total sum of the positive active material, the conductive material, and the binder. In general, as an oxide, the positive active material does not decompose even at a temperature of 600°C, but since the conductive material and the binder are decomposed at a temperature of 600°C or lower, the difference between the weight measured at room temperature and the weight measured after raising the temperature to 600°C or lower is It may be the weight of the conductive material and the binder.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 이차전지의 양극 전극에서, 양극 전극의 셀용량을 기준으로 양극 전극의 전류밀도는 1.3mAh/cm2 이상인 것이 바람직하다.On the other hand, in the positive electrode of the lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention, the current density of the positive electrode based on the cell capacity of the positive electrode is preferably 1.3 mAh/cm 2 or more.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 이차전지의 양극 전극 제조 방법의 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 이차전지의 양극 전극 제조 방법 (1) 양극 집전체를 마련하는 단계, (2) 상기 양극 집전체 상에 양극 활물질, 바인더 및 바인더를 코팅하는 단계, (3) 상기 양극 집전체를 히팅시키는 단계 및 (4) 상기 히팅된 양극 집전체를 가압하여 상기 양극 집전체의 표면에 상기 양극 활물질이 일정깊이 이상 압입되도록 하는 단계를 포함할 수 있다.3 is a flowchart of a method for manufacturing a positive electrode of a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3 , a method for manufacturing a positive electrode of a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention (1) preparing a positive electrode current collector, (2) a positive electrode active material, a binder and a binder on the positive electrode current collector coating, (3) heating the positive electrode current collector, and (4) pressing the heated positive electrode current collector to press-fit the positive electrode active material to the surface of the positive electrode current collector to a predetermined depth or more. have.

구체적으로, 단계 (2)에서 바인더 및 도전재를 합한 비율은 양극 활물질, 바인더 및 도전재의 전체 합의 8% 이하인 것이 바람직하다.Specifically, the ratio of the binder and the conductive material in step (2) is preferably 8% or less of the total sum of the positive electrode active material, the binder, and the conductive material.

아울러, 단계 (1) 내지 단계 (4)를 통해 제조된 양극 전극의 합제 밀도는 3.0이하이고, 양극 활물질의 입자는 양극 집전체의 표면에 2um 이상 압입될 수 있다.In addition, the mixture density of the positive electrode prepared through steps (1) to (4) is 3.0 or less, and the particles of the positive electrode active material may be press-fitted to the surface of the positive electrode current collector by 2 μm or more.

본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 이차전지의 제조 방법에 따라 제조된 리튬이온 이차전지가 높은 기공율을 확보하는 동시에 양극 활물질의 입자가 집전체의 표면에 압입될 수 있는 구조를 갖는 것은, 전극을 가압하기 이전에 양극 집전체를 히팅시켜 양극 집전체의 연성을 확보한 후 프레스롤로 가압함으로써, 상대적으로 낮은 압력으로 전극을 가압해도 양극 활물질을 양극 집전체 표면에 압입시킬 수 있고 상대적으로 낮은 압력으로 전극을 가압하기 때문에 높은 기공율을 확보할 수 있는 것이다.The lithium ion secondary battery manufactured according to the method for manufacturing a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention has a structure in which particles of the positive electrode active material can be press-fitted to the surface of the current collector while ensuring high porosity, the electrode By heating the positive electrode current collector prior to pressurizing to secure the ductility of the positive electrode current collector and then pressing with a press roll, the positive electrode active material can be press-fitted into the surface of the positive electrode current collector even when the electrode is pressurized at a relatively low pressure, and a relatively low pressure It is possible to secure high porosity because the electrode is pressurized.

한편, 단계 (3)에서는 양극 집전체를 150도 이상 200도 이하로 히팅시키는 것이 바람직하다. 여기서, 150도는 양극 집전체로 사용되는 알루미늄의 인장강도가 낮아지는 온도이고, 200도는 양극 집전체 상에 코팅되는 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 물성이 변하지 않는 온도이다. 다시 말해, 양극 집전체의 인정 강도가 유지되는 동시에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 물성이 변하지 않는 150도 이상 200도 이하로 양극 집전체를 히팅시키는 것이 바람직하다.On the other hand, in step (3), it is preferable to heat the positive electrode current collector to 150 degrees or more and 200 degrees or less. Here, 150°C is a temperature at which the tensile strength of aluminum used as a positive electrode current collector is lowered, and 200°C is a temperature at which physical properties of the positive electrode active material, conductive material and binder coated on the positive electrode current collector do not change. In other words, it is preferable to heat the positive electrode current collector at 150 degrees or more and 200 degrees or less, while maintaining the recognized strength of the positive electrode current collector and at the same time the physical properties of the positive electrode active material, the conductive material, and the binder do not change.

실시예에 따라, 양극 집전체는 프레스롤을 통해 가압되기 이전에 유도전기 가열장치를 통해 히팅될 수 있으며, 다른 실시예에 따라 프레스롤 이전에 위치한 히팅롤을 통해 150도 이상 200도 이하로 히팅될 수 있다.According to an embodiment, the positive electrode current collector may be heated through an induction electric heating device before being pressed through the press roll, and according to another embodiment, it is heated to 150 degrees or more and 200 degrees or less through a heating roll positioned before the press roll. can be

한편, 단계 (4) 이전에 프레스롤을 히팅시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 프레스롤로 코팅된 양극 집전체를 가압하기 이전에 프레스롤을 히팅시킴으로써 낮은 압력으로 양극 집전체를 가압하더라도 양극 집전체의 표면에 양극 활물질이 일정 깊이 이상으로 압입되도록 할 수 있다.On the other hand, it may further include the step of heating the press roll before step (4). According to another embodiment of the present invention, even when the positive electrode current collector is pressed with a low pressure by heating the press roll before pressing the positive electrode current collector coated with the press roll, the positive electrode active material is press-fitted to the surface of the positive electrode current collector to a certain depth or more. can make it happen

100: 양극 전극 110: 양극 집전체
120: 양극 활물질 130: 도전재
140: 바인더 150: 기공100: positive electrode 110: positive current collector
120: positive active material 130: conductive material
140: binder 150: pores

Claims (10)

리튬이온 이차전지의 양극 전극에 있어서,
상기 양극 전극은 양극 활물질의 입자가 상기 양극 집전체의 표면에 일정 깊이 이상 압입된 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지의 양극 전극.In the positive electrode of a lithium ion secondary battery,
The positive electrode is a positive electrode of a lithium ion secondary battery, characterized in that the particles of the positive electrode active material are press-fitted to the surface of the positive electrode current collector to a certain depth or more. 청구항 1에 있어서,
상기 양극 전극의 합제밀도는 3.0 이하이고, 상기 양극 활물질의 입자는 상기 양극 집전체의 표면에 2um 이상 압입된 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지의 양극 전극.The method according to claim 1,
A positive electrode of a lithium ion secondary battery, characterized in that the mixture density of the positive electrode is 3.0 or less, and the particles of the positive electrode active material are press-fitted to the surface of the positive electrode current collector by 2 μm or more. 청구항 1에 있어서,
상기 양극 집전체 상에는 양극 활물질, 바인더 및 도전재가 코팅되며,
상기 바인더 및 도전재를 합한 비율은 상기 양극 활물질, 바인더 및 도전재의 전체 합의 8% 이하인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지의 양극 전극.The method according to claim 1,
A positive electrode active material, a binder and a conductive material are coated on the positive electrode current collector,
A positive electrode of a lithium ion secondary battery, characterized in that the total ratio of the binder and the conductive material is 8% or less of the total sum of the positive active material, the binder, and the conductive material. 청구항 3에 있어서,
상온에서 상기 양극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 전극 구성요소의 중량을 측정한 후, 대기조건이고 승온속도가 5℃/min 인 조건의 TGA(Thermogravimetric Analysis) 장치에 상기 양극 활물질, 바인더 및 도전재를 넣고 최대 600℃까지 승온시킨 후 상기 전극 구성요소의 중량을 측정할 시, 감량 비율은 8% 이하인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지의 양극 전극. 4. The method according to claim 3,
After measuring the weight of the electrode component including the positive active material, the binder, and the conductive material at room temperature, the positive active material, the binder and the conductive material are applied to a TGA (Thermogravimetric Analysis) device under atmospheric conditions and a temperature increase rate of 5° C./min A positive electrode of a lithium ion secondary battery, characterized in that when the weight of the electrode component is measured after adding ashes and raising the temperature to a maximum of 600°C, the weight loss ratio is 8% or less. 청구항 1에 있어서,
상기 양극 전극의 셀용량을 기준으로 상기 양극 전극의 전류밀도는 1.3mAh/cm2 이상인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지의 양극 전극.The method according to claim 1,
Based on the cell capacity of the positive electrode, the current density of the positive electrode is 1.3 mAh/cm 2 A positive electrode of a lithium ion secondary battery, characterized in that at least. (1) 양극 집전체를 마련하는 단계;
(2) 상기 양극 집전체 상에 양극 활물질, 바인더 및 바인더를 코팅하는 단계;
(3) 상기 양극 집전체를 히팅시키는 단계; 및
(4) 상기 히팅된 양극 집전체를 가압하여 상기 양극 집전체의 표면에 상기 양극 활물질이 일정깊이 이상 압입되도록 하는 단계;를 포함하는 리튬이온 이차전지의 양극 전극 제조 방법.(1) providing a positive electrode current collector;
(2) coating a positive electrode active material, a binder and a binder on the positive electrode current collector;
(3) heating the positive electrode current collector; and
(4) pressing the heated positive electrode current collector to press-fit the positive electrode active material to a surface of the positive electrode current collector to a predetermined depth or more; A method of manufacturing a positive electrode of a lithium ion secondary battery comprising a. 청구항 6에 있어서,
상기 단계 (2)에서,
상기 바인더 및 도전재를 합한 비율은 상기 양극 활물질, 바인더 및 도전재의 전체 합의 8%이하인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지의 양극 전극 제조 방법.7. The method of claim 6,
In step (2),
A method of manufacturing a positive electrode of a lithium ion secondary battery, characterized in that the sum of the binder and the conductive material is 8% or less of the total sum of the positive active material, the binder, and the conductive material. 청구항 6에 있어서,
상기 단계 (1) 내지 (4)를 통해 제조된 상기 양극 전극의 합제 밀도는 3.0 이하이고, 상기 양극 활물질의 입자는 상기 양극 집전체의 표면에 2um 이상 압입된 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지의 양극 전극 제조 방법.7. The method of claim 6,
The mixture density of the positive electrode prepared through the steps (1) to (4) is 3.0 or less, and the particles of the positive electrode active material are press-fitted to the surface of the positive electrode current collector by 2 μm or more. Method for manufacturing anode electrode. 청구항 6에 있어서,
상기 단계 (3)에서는,
상기 양극 집전체를 150도 이상 200도 이하로 히팅시키는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지의 양극 전극 제조 방법.7. The method of claim 6,
In step (3),
A method of manufacturing a positive electrode of a lithium ion secondary battery, characterized in that heating the positive electrode current collector to 150 degrees or more and 200 degrees or less. 청구항 6에 있어서,
상기 단계 (4) 이전에,
상기 프레스롤을 히팅시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지의 양극 전극 제조 방법.7. The method of claim 6,
Prior to step (4),
Heating the press roll; A method of manufacturing a positive electrode of a lithium ion secondary battery, characterized in that it further comprises.
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