KR20220059928A - 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물 - Google Patents
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Abstract
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로 탄소나노튜브로 피복되어 표면에 탄소나노튜브층이 형성되어 있는 음극용 활물질 및 바인더를 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물에 의하면, 표면에 탄소나노튜브가 피복되어 탄소나노튜브층이 형성되어 있는 음극용 활물질과 바인더를 혼합함으로써, 기존의 탄소나노튜브를 적용하는 전극보다 전극의 전기 전도도를 높일 수 있으면서, 분산성을 향상시켜 도전재가 전극 내에서 균일하게 지속적으로 분포할 수 있도록 하는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물에 의하면, 전지 구동 시 음극용 활물질의 안정성을 높일수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 전기 전도도 및 분산성이 개선된 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물에 관한 것이다.
전기화학적 에너지를 이용하는 전기화학 소자의 대표적인 예로 이차 전지를 들 수 있으며, 점점 더 그 사용 영역이 확대되고 있는 추세이다. 최근에는 휴대용 컴퓨터, 휴대용 전화기, 카메라 등의 휴대용 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차 전지 중 높은 에너지 밀도, 즉 고용량의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해져 왔고, 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
일반적으로 이차 전지는 양극, 음극, 전해질, 및 분리막으로 구성된다. 양극 및 음극은 일반적으로 전극 집전체와, 전극 집전체 상에 형성된 전극 활물질층으로 이루어지며, 상기 전극 활물질층은 전극 활물질, 도전재, 바인더 등을 포함하는 전극 슬러리 조성물을 전극 집전체 상에 도포, 건조한 후 압연하는 방식으로 제조된다.
한편, 종래에는 이차 전지용 도전재로 카본 블랙과 같은 점형 도전재가 주로 사용되었으나, 이러한 점형 도전재의 경우 전기 전도성 향상 효과가 충분하지 않다는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 개선하기 위해 탄소나노튜브(Carbon NanoTube, CNT)나 탄소나노파이버(Carbon NanoFiber, CNF)와 같은 선형 도전재를 적용하는 방안에 대한 연구들이 활발하게 진행되고 있다.
그러나, 탄소나노튜브나 탄소나노파이버와 같은 선형 도전재의 경우, 전기 전도성은 우수하지만, 번들 타입 또는 인탱글 타입으로 성장하는 소재 자체의 특성상 슬러리 내에서의 분산성이 떨어져 코팅성 및 공정성이 떨어지고, 전극 활물질의 표면에 피복층으로 고르게 분포하지 않게 되는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 개선하기 위해, 선형 도전재에 관능기 등을 도입하여 분산성을 향상시키고자 하는 시도들이 잇었으나, 이 경우, 관능기 존재에 의해 표면 부반응이 발생하여 전기화학 특성이 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 탄소나노튜브가 음극용 활물질의 표면을 전체적으로 고르게 피복 할 수 있도록 하고, 음극용 활물질의 물리·화학적 안정성과 전극의 전기 전도도를 획기적으로 높일 수 있으며, 전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있는 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적과제들은 하기의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로 탄소나노튜브로 피복되어 표면에 탄소나노튜브층이 형성되어 있는 음극용 활물질 및 바인더를 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 양태는 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로 탄소나노튜브로 피복되어 표면에 탄소나노튜브층이 형성되어 있는 음극용 활물질, 카본블랙(carbon black) 및 바인더를 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물에 의하면, 탄소나노튜브로 피복된 음극용 활물질을 선행 제조 한 후 바인더와 혼합하여 리튬이차전지의 음극용 슬러리를 제조함으로써, 기존의 음극용 활물질, 탄소나노튜브 및 바인더를 한 번에 동시에 혼합하여 제조되는 전극 보다 탄소나노튜브가 음극용 활물질의 표면을 전체적으로 고르게 피복할 수 있도록 하며, 이로 인해 음극용 활물질의 물리·화학적 안정성이 더욱 더 높아지게 되는 것은 물론 접촉 저항이 더욱 더 낮아져 전기 전도도를 현저히 높일 수 있으며, 결과적으로 리튬이차전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 사용된 단일벽 탄소나노튜브에 대한 투과전자현미경(TEM) 사진을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표면에 탄소나노튜브층이 형성된 실리콘계 음극용 활물질에 대한 주사전자현미경 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예 각각의 음극용 슬러리 조성물을 이용하여 제조된 하프 코인 셀에 대한 충방전 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 표면에 탄소나노튜브층이 형성된 음극용 활물질의 활물질을 제거한 후의 주사전자현미경(SEM) 사진에 관한 것이다.
도 5는 활물질이 제거된 후 잔존하는 탄소나노튜브층에 대한 투과전자현미경(TEM) 사진에 관한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표면에 탄소나노튜브층이 형성된 실리콘계 음극용 활물질에 대한 주사전자현미경 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예 각각의 음극용 슬러리 조성물을 이용하여 제조된 하프 코인 셀에 대한 충방전 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 표면에 탄소나노튜브층이 형성된 음극용 활물질의 활물질을 제거한 후의 주사전자현미경(SEM) 사진에 관한 것이다.
도 5는 활물질이 제거된 후 잔존하는 탄소나노튜브층에 대한 투과전자현미경(TEM) 사진에 관한 것이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명의 일 양태는 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로 탄소나노튜브로 피복되어 표면에 탄소나노튜브층이 형성되어 있는 음극용 활물질 및 바인더를 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 다른 양태는 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로 탄소나노튜브로 피복되어 표면에 탄소나노튜브층이 형성되어 있는 음극용 활물질, 카본블랙(carbon black) 및 바인더를 혼합하여 제조되는 것일 수 있다. 본 발명은 탄소나노튜브를 피복 처리하여 표면에 탄소나노튜브층이 형성된 음극용 활물질을 선행 제조한 후 바인더와 혼합함으로써, 기존의 음극용 활물질, 탄소나노튜브 및 바인더를 한 번에 동시에 혼합하여 제조되는 전극 보다 탄소나노튜브가 음극용 활물질의 표면을 전체적으로 고르게 피복할 수 있도록 하며, 이로 인해 음극용 활물질의 물리·화학적 안정성을 더욱 더 높일 수 있고, 동시에 접촉 저항을 더욱 더 낮출 수 있어 전기 전도도를 현저히 높일 수 있게 된다.
본 발명에서 상기 음극용 활물질은 리튬이차전지 분야에서 통상적으로 사용되는 음극 활물질로서, 인조흑연, 천연흑연, 흑연화 탄소섬유, 비정질탄소 등의 탄소질 재료; Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si합금, Sn합금 또는 Al합금 등 리튬과 합금화가 가능한 금속질 화합물; SiOx(0<x<2), SnO2, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물과 같이 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 금속산화물; 또는 Si-C 복합체 또는 Sn-C 복합체과 같이 상기 금속질 화합물과 탄소질 재료를 포함하는 복합물 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 본 발명은 상기 음극용 활물질로서 실리콘계 화합물을 사용하는 것이 에너지 밀도 측면에서 바람직하며, 상기 실리콘계 화합물은 예를 들면 실리콘계 산화물(SiOx)과 탄소질 재료의 혼합물일 수 있다.
본 발명에서 상기 음극용 활물질은 도전재인 탄소나노튜브로 피복되어 표면에 탄소나노튜브층이 형성되어 있는 것을 사용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 상기 음극용 활물질의 외부 표면을 탄소나노튜브로 피복함으로써, 음극용 활물질의 지나친 부피 변화를 억제하여 안정성을 높임과 동시에 강한 도전성 경로를 확보할 수 있으며, 전극 활물질의 탈리를 억제하여 전극 접착력이 크게 향상될 수 있다.
본 발명에서 상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브나 다중벽 탄소나노튜브가 사용될 수 있으나, 활물질의 표면에 보다 견고하게 탄소나노튜브층을 형성하여, 전지의 구동 시 활물질의 수축·팽창에도 쉽게 탄소나노튜브층이 탈리되지 않도록 하기 위해 상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브 및 5중벽 이하의 다중벽 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하고, 나아가 상기 단일벽 탄소나노튜브 및 5중벽 이하의 다중벽 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 함량이 음극용 활물질을 피복한 전체 탄소나노튜브의 중량 대비 30 중량% 이상인 것을 사용하는 것이 더욱 더 바람직할 수 있으며, 더 나아가 본 발명이 목적하는 전기전도성 및 분산성을 달성하고, 동시에 활물질의 안정성을 충분히 확보하기 위해서는 상기 음극용 활물질과 상기 음극용 활물질의 표면에 피복된 탄소나노튜브의 질량비는 특별히 제한적인 것은 아니나, 100 : 0.01 내지 100 : 10 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 단일벽 탄소나노튜브의 분산입도는 특별히 제한적인 것은 아니나, 1 내지 20 ㎛인 것이 바람직하다. 이는 상기 단일벽 탄소나노튜브의 분산입도가 1 ㎛ 보다 작을 경우에는 음극용 활물질 표면을 전체적으로 고르게 피복하기 어려우므로, 접촉 저항이 지나치게 높아지는 문제가 발생하고, 분산입도가 20 ㎛ 를 초과할 경우에는 탄소나노튜브 슬러리의 분산 안정성이 떨어지므로 피복 시 저항의 재현성이 떨어지는 문제가 있기 때문이다. 특히, 표면에 탄소나노튜브층이 형성되어 있는 단결정 음극용 활물질의 분체저항을 현저하게 낮추기 위해서는 상기 단일벽 탄소나노튜브의 분산입도가 5 내지 10 ㎛인 것이 보다 더 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 표면에 탄소나노튜브층이 형성되어 있는 음극용 활물질은 본 발명이 목적하는 전기전도성 및 분산성을 달성하기 위해 분체저항 값이 1 내지 1000 Ωㆍcm 인 것이 바람직할 수 있다.
본 발명에서 상기 바인더는 전극용 활물질들 간 또는 활물질과 집전체 간의 접착력을 확보하기 위해 첨가하는 것으로, 예를 들면, 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소고무, 또는 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 함량이 특별히 제한적인 것은 아니나, 전극 저항 증가를 최소화하면서 우수한 전극 접지력을 확보하기 위해서 음극용 슬러리 조성물 전체 중량 대비 10 중량% 이하인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%일 수 있다.
본 발명에 따른 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물의 제조방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 탄소나노튜브로 피복되어 표면에 탄소나노튜브층이 형성되어 있는 음극용 활물질은 음극용 활물질, 탄소나노튜브 슬러리 및 용매를 혼합하고 교반하여 혼합물을 생성한 후, 상기 혼합물을 건조시켜 제조될 수 있다. 여기서, 상기 혼합물에 대한 건조는 오븐에서 건조시키거나, 분무건조기를 사용하여 분무함으로써 이루어질 수 있다. 본 발명에서 상기 탄소나노튜브 슬러리는 단일벽 탄소나노튜브가 물에 혼합된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 용매로는 아이소프로필알코올(IPA)을 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기에서 제조된 표면에 탄소나노튜브층이 형성된 음극용 활물질과 바인더를 혼합한 후 교반하여 최종적으로 본 발명에 따른 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물을 제조한다.
본 발명에 따른 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물에 의하면, 표면에 탄소나노튜브가 피복되어 탄소나노튜브층이 형성되어 있는 음극용 활물질과 바인더를 혼합함으로써, 기존의 탄소나노튜브를 적용하는 전극보다 전극의 전기 전도도를 높일 수 있으면서, 분산성을 향상시켜 도전재가 전극 내에서 균일하게 지속적으로 분포할 수 있도록 하는 이점이 있으며, 나아가 전지 구동 시 음극용 활물질의 안정성을 한층 더 높일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 상기의 음극용 슬러리 조성물을 이용하여 제조되는 음극을 포함하는 리튬이차전지에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 양태는 탄소나노튜브로 피복되어 표면에 탄소나노튜브층이 형성되어 있는 리튬이차전지의 음극용 활물질에 관한 것으로, 상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브 및 5중벽 이하의 다중벽 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 단일벽 탄소나노튜브 및 5중벽 이하의 다중벽 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 함량이 음극용 활물질을 피복한 전체 탄소나노튜브의 중량 대비 30 중량% 이상인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 설명하도록 한다. 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 일 예에 지나지 않으며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
<실시예>
1. 표면에 탄소나노튜브층이 형성된 실리콘계 음극용 활물질의 제조
실리콘계 음극용 활물질인 천연흑연-SiOx 혼합물(천연흑연 : SiOx의 질량비는 9 : 1) 200g, 단일벽 탄소나노튜브의 함량이 95 중량%인 탄소나노튜브가 함유된 탄소나노튜브 슬러리(물 기반, 고형분 0.4%) 35g, 용매인 아이소프로필알코올(IPA) 165g을 각각 계량하여 교반 용기에 담은 후 하이 쉐어 믹서(High shear mixer)를 이용하여 5,000rpm 으로 5분 동안 교반하여 혼합물을 생성하였다. 다음으로, 생성된 혼합물을 건조 용기에 담아 오븐에서 200℃로 8시간 동안 건조시키거나, 상기 생성된 혼합물을 분무건조기를 이용하여 150℃에서 10ml/min의 속도로 분무하여 단일벽 탄소나노튜브가 피복되어 표면에 탄소나노튜브층이 형성된 음극용 활물질을 제조하였다. 여기서, 상기 음극용 활물질과 상기 음극용 활물질의 표면에 피복된 단일벽 탄소나노튜브의 질량비는 100 : 0.1 이다. 도 1은 본 발명의 실시예에 사용된 단일벽 탄소나노튜브에 대한 투과전자현미경(TEM) 사진을 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표면에 탄소나노튜브층이 형성된 실리콘계 음극용 활물질에 대한 주사전자현미경 측정 결과를 나타낸 것이다.
2. 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물의 제조
음극용 슬러리 조성물의 전체 중량 대비 상기에서 제조된 표면에 탄소나노튜브층이 형성된 실리콘계 음극용 활물질 및 바인더인 스티렌 부타디엔 고무(SBR)를 하기의 표 1에 나타난 함량으로 혼합한 후 교반하여 최종적으로 본 발명에 따른 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물을 제조하였다.
| 표면에 탄소나노튜브층이 형성된 음극용 활물질 |
바인더
(SBR) |
|
| 실시예 | 98 중량% | 2 중량% |
<비교예>
음극용 슬러리 조성물의 전체 중량 대비 실리콘계 음극용 활물질 SiOx, 단일벽탄소나노튜브, 바인더인 스티렌 부타디엔 고무(SBR)를 하기의 표 2에 나타난 함량으로 혼합한 후 교반하여 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물을 제조하였다.
|
음극용 활물질
(SiOx) |
단일벽 탄소나노튜브
(SWCNT) |
바인더
(SBR) |
|
| 비교예 | 97.95 중량% | 0.05 중량% | 2 중량% |
<실험예>
1. 수명 특성 실험
상기 실시예 및 비교예의 음극용 슬러리 조성물 각각을 전극 집전체 상에 도포하고, 건조한 후 압연하여 제조된 음극, 분리막(PE Separator, SB16C), 전해질 (1 M LiPF6, EC/DEC/FEC (Ethylene carbonate/Diethylcarbonate/Fluoroethylene carbonate = 25/70/5 by volume), 1% VC(vinylene carbonate))을 이용하여 하프 코인 셀(Half coin cell)을 각각 조립한 후 수명 특성을 비교하는 실험을 실시하였으며, 그 결과는 표 3 및 도 3에 나타난 바와 같다. 충방전 시험은 WBCS 3000 Battery Cycler (Won A Tech)를 이용하여 충방전 시험을 진행하였고, 수명 테스트는 상온 및 1C에서 테스트를 진행하였다.
[실험 조건]
- Charge : 0.5C, 0.01V & 0.01C cutoff
- Rest : 10min
- Discharge : 1.0C, 1.5V cutoff
하기 표 3의 결과 값은 50번째 사이클 이후의 용량 보존율을 나타내고 있으며, 표 3 및 도 3에 의하면, 본 발명의 실시예의 음극용 슬러리 조성물로 제조된 하프 코인 셀이 비교예의 음극용 슬러리 조성물로 제조된 하프 코인 셀에 비해 전지의 수명 유지율이 더 높은 것을 알 수 있다.
| 실시예 | 비교예 | |
| 50번째 사이클 이후의 용량 보존율(%) | 98.3 | 95.8 |
2. 활물질에 피복된 탄소나노튜브층의 분석
상기에서 제조된 표면에 탄소나노튜브층이 형성된 음극용 활물질 50g, 실리콘 에천트(etchant) 450g을 각각 원심분리기용 바틀에 담은 후 원심분리기를 이용하여 6,000rpm으로 5분 동안 교반하여 음극용 활물질을 제거하였다.
다음으로, 물 500g을 상기 원심분리기용 바틀에 추가하여 6,000rpm으로 5분동안 교반하여 원심분리 및 추가 세척을 한 후, 세척이 완료된 샘플을 주사전자현미경(SEM) 및 투과전자현미경(TEM)으로 확인하였으며, 그 결과는 도 4 및 5에 나타난 바와 같다.
도 4는 표면에 탄소나노튜브층이 형성된 음극용 활물질의 활물질을 제거한 후의 주사전자현미경(SEM) 사진에 관한 것으로서, 도 7에 의하면 활물질이 제거되어 활물질을 피복하던 탄소나노튜브층만 잔존하는 것을 확인할 수 있다.
나아가, 도 5는 활물질이 제거된 후 잔존하는 탄소나노튜브층에 대한 투과전자현미경(TEM) 사진에 관한 것으로서, 도 5에 의하면 음극용 활물질을 피복하던 탄소나노튜브층은 대부분이 단일벽 탄소나노튜브로 이루어져 있음을 확인할 수 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술할 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (19)
- 탄소나노튜브로 피복되어 표면에 탄소나노튜브층이 형성되어 있는 음극용 활물질 및 바인더를 혼합하여 제조되는 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브 및 5중벽 이하의 다중벽 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물.
- 제 2항에 있어서,
상기 단일벽 탄소나노튜브의 분산입도가 1 내지 20㎛ 인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물.
- 제 2항에 있어서,
상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브 및 5중벽 이하의 다중벽 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 함량이 음극용 활물질을 피복한 전체 탄소나노튜브의 중량 대비 30 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 표면에 탄소나노튜브층이 형성되어 있는 음극용 활물질은 분체저항 값이 1 내지 1000 Ωㆍcm 인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물.
- 제 4항에 있어서,
상기 음극용 활물질과 상기 음극용 활물질의 표면에 피복된 탄소나노튜브의 질량비는 100 : 0.01 내지 100 : 10 인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 음극용 활물질은 실리콘계 화합물인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVdF-co-HFP), 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소고무 또는 이들의 다양한 공중합체인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물.
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 음극용 슬러리 조성물을 이용하여 제조되는 음극을 포함하는 리튬이차전지.
- 탄소나노튜브로 피복되어 표면에 탄소나노튜브층이 형성되어 있는 음극용 활물질, 카본블랙 및 바인더를 혼합하여 제조되는 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물.
- 제 10항에 있어서,
상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브 및 5중벽 이하의 다중벽 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물.
- 제 11항에 있어서,
상기 단일벽 탄소나노튜브의 분산입도가 1 내지 20㎛ 인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물.
- 제 11항에 있어서,
상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브 및 5중벽 이하의 다중벽 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 함량이 음극용 활물질을 피복한 전체 탄소나노튜브의 중량 대비 30 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물.
- 제 10항에 있어서,
상기 표면에 탄소나노튜브층이 형성되어 있는 음극용 활물질은 분체저항 값이 1 내지 1000 Ωㆍcm 인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물.
- 제 13항에 있어서,
상기 음극용 활물질과 상기 음극용 활물질의 표면에 피복된 탄소나노튜브의 질량비는 100 : 0.01 내지 100 : 10 인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물.
- 제 10항에 있어서,
상기 음극용 활물질은 실리콘계 화합물인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물.
- 제 10항에 있어서,
상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVdF-co-HFP), 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소고무 또는 이들의 다양한 공중합체인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지의 음극용 슬러리 조성물.
- 제 10항 내지 제 17항 중 어느 한 항의 음극용 슬러리 조성물을 이용하여 제조되는 음극을 포함하는 리튬이차전지.
- 탄소나노튜브로 피복되어 표면에 탄소나노튜브층이 형성되어 있되,
상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브 및 5중벽 이하의 다중벽 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 단일벽 탄소나노튜브 및 5중벽 이하의 다중벽 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 함량이 음극용 활물질을 피복한 전체 탄소나노튜브의 중량 대비 30 중량% 이상인 리튬이차전지의 음극용 활물질.
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2022
- 2022-04-29 WO PCT/KR2022/006203 patent/WO2023080367A1/ko unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190117387A (ko) | 2018-04-06 | 2019-10-16 | 주식회사 엘지화학 | 전극, 상기 전극을 포함하는 이차 전지, 및 상기 전극의 제조 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102651795B1 (ko) * | 2022-11-03 | 2024-03-27 | 주식회사 이노플라즈텍 | 이차전지용 음극재 및 그 이차전지용 음극재의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023080367A1 (ko) | 2023-05-11 |
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