KR20220087656A - Binder composition for anode of secondary battery, method for manufacturing the same, anode and secondary battery including the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차 전지의 음극용 바인더 조성물, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 음극 및 이차 전지에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명의 구현예들에서는, 시아노에틸화 폴리비닐알코올; 중화 폴리아크릴산; 및 스티렌-부타디엔계 공중합체;를 포함하는 이차 전지의 음극용 바인더 조성물; 이의 제조 방법; 이를 포함하는 음극; 및 이차 전지를 제공한다.
The present invention relates to a binder composition for a negative electrode of a secondary battery, a manufacturing method thereof, an anode comprising the same, and a secondary battery.
Specifically, in embodiments of the present invention, cyanoethylated polyvinyl alcohol; neutralized polyacrylic acid; and a styrene-butadiene-based copolymer; a binder composition for a negative electrode of a secondary battery comprising; its manufacturing method; a negative electrode including the same; and a secondary battery.

Description

이차 전지의 음극용 바인더 조성물, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 음극 및 이차 전지 {BINDER COMPOSITION FOR ANODE OF SECONDARY BATTERY, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, ANODE AND SECONDARY BATTERY INCLUDING THE SAME}Binder composition for negative electrode of secondary battery, manufacturing method thereof, negative electrode and secondary battery comprising same

본 발명은 이차 전지의 음극용 바인더 조성물, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 음극 및 이차 전지에 관한 것이다. The present invention relates to a binder composition for a negative electrode of a secondary battery, a manufacturing method thereof, an anode comprising the same, and a secondary battery.

휴대용 컴퓨터, 휴대용 전화기, 카메라 등의 소형 전자 기기뿐만 아니라, 전기 자동차, 전력 저장 장치 등 대형 전자 기기의 전원으로서, 이차 전지가 각광받고 있다. 이에 따라, 흑연의 이론 용량인 372 mAh/g보다 더 높은 이론 용량을 갖는 음극 활물질 재료에 대한 관심이 높아지고 있다. BACKGROUND ART A secondary battery is in the spotlight as a power source for not only small electronic devices such as portable computers, portable telephones, and cameras, but also large electronic devices such as electric vehicles and power storage devices. Accordingly, interest in an anode active material having a theoretical capacity higher than 372 mAh/g, which is a theoretical capacity of graphite, is increasing.

특히, 실리콘은 흑연에 비해 이론 용량이 10배 이상 높은 재료로서, 실리콘계 음극 활물질을 음극 활물질로 활용하기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 구체적으로, 실리콘계 음극 활물질 및 이와 흑연계 음극 활물질의 복합 음극 활물질을 사용하기 위한 시도가 이어지고 있다.In particular, silicon is a material having a theoretical capacity more than 10 times higher than that of graphite, and research for using a silicon-based anode active material as an anode active material is being actively conducted. Specifically, attempts have been made to use a silicon-based negative active material and a composite negative active material of the same and a graphite-based negative active material.

그런데, 이차 전지의 충방전 과정에서 실리콘계 음극 활물질의 극심한 부피 변화가 발생하고, 이로 인해 음극 접착력 저하, 전지 용량 유지율의 저하 등의 문제가 파생된다.However, during the charging and discharging process of the secondary battery, an extreme volume change of the silicon-based negative active material occurs, which leads to problems such as a decrease in negative electrode adhesion and a decrease in battery capacity retention.

이에, 실리콘계 음극 활물질의 부피 변화에 따른 전지 특성 저하를 억제하기 위해서는, 이차 전지의 음극에 우수한 바인더 시스템을 적용하는 것이 핵심이 된다.Accordingly, in order to suppress the deterioration of battery characteristics due to the volume change of the silicon-based negative active material, it is the key to apply an excellent binder system to the negative electrode of the secondary battery.

본 발명은, 실리콘계 음극 활물질 및 흑연계 음극 활물질의 복합 음극 활물질을 사용하는 이차 전지에 있어서, 음극 활물질의 부피 변화에 따른 전지 특성 저하를 억제하고, 우수한 사이클 특성을 구현하기 위한 것이다.The present invention, in a secondary battery using a composite negative active material of a silicon-based negative active material and a graphite-based negative active material, suppresses deterioration of battery characteristics due to a change in the volume of the negative active material, and realizes excellent cycle characteristics.

또한, 본 발명은, 음극 합제 슬러리 조성물 제조 시의 우수한 분산성 및 안정성을 구현하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to realize excellent dispersibility and stability during the preparation of the negative electrode mixture slurry composition.

본 발명의 구현예들에서는, 시아노에틸화 폴리비닐알코올; 중화 폴리아크릴산; 및 스티렌-부타디엔계 공중합체;를 포함하는 이차 전지의 음극용 바인더 조성물; 이의 제조 방법; 이를 포함하는 음극; 및 이차 전지를 제공한다.In embodiments of the present invention, cyanoethylated polyvinyl alcohol; neutralized polyacrylic acid; and a styrene-butadiene-based copolymer; a binder composition for a negative electrode of a secondary battery comprising; its manufacturing method; a negative electrode including the same; and a secondary battery.

상기 일 구현예의 바인더 조성물은, 고접착 및 고유전 특성의 시아노에틸화 폴리비닐알코올 및 음극 활물질의 부피 변화를 극복할 수 있는 중화 폴리아크릴산과 더불어, 흑연계 음극 활물질과의 접착 특성이 우수한 스티렌-부타디엔계 공중합체를 포함하는 것이다. The binder composition of the embodiment includes cyanoethylated polyvinyl alcohol having high adhesion and high dielectric properties and neutralized polyacrylic acid capable of overcoming the volume change of the negative electrode active material, and styrene having excellent adhesion properties with the graphite negative active material -It contains a butadiene-based copolymer.

따라서, 실리콘계 음극 활물질 및 흑연계 음극 활물질의 복합 음극 활물질을 사용하는 이차 전지에 있어서, 상기 일 구현예의 바인더 조성물을 음극에 적용하면, 음극 활물질의 부피 변화에 따른 전지 특성 저하가 억제되고, 우수한 사이클 특성이 구현될 수 있다.Therefore, in a secondary battery using a composite negative active material of a silicon-based negative active material and a graphite-based negative active material, when the binder composition of one embodiment is applied to the negative electrode, the decrease in battery characteristics due to the volume change of the negative electrode active material is suppressed, and excellent cycle Characteristics may be implemented.

또한, 상기 일 구현예의 바인더 조성물을 사용하여 제조된 음극 합제 슬러리 조성물은 우수한 분산성 및 안정성을 나타낼 수 있다.In addition, the negative electrode mixture slurry composition prepared using the binder composition of the embodiment may exhibit excellent dispersibility and stability.

본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용되며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. In the present invention, terms such as first, second, etc. are used to describe various components, and the terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components.

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.The terminology used herein is used to describe exemplary embodiments only, and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise", "comprising" or "have" are intended to designate the existence of an embodied feature, number, step, element, or a combination thereof, but one or more other features or It should be understood that the existence or addition of numbers, steps, elements, or combinations thereof, is not precluded in advance.

본 명세서에 있어서, 각 층 또는 요소가 각 층들 또는 요소들의 "상에" 또는 "위에" 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층 또는 요소가 직접 각 층들 또는 요소들의 위에 형성되는 것을 의미하거나, 다른 층 또는 요소가 각 층 사이, 대상체, 기재 상에 추가적으로 형성될 수 있음을 의미한다. In this specification, when each layer or element is referred to as being formed "on" or "over" each layer or element, it means that each layer or element is formed directly on each layer or element, or another layer. or that elements may be additionally formed between each layer, on an object, on a substrate.

본 명세서에 있어서, 별도의 정의가 없는 한, "공중합"이란 블록 공중합, 랜덤 공중합, 그래프트 공중합 또는 교호 공중합을 의미할 수 있고, "공중합체"란 블록 공중합체, 랜덤 공중합체, 그래프트 공중합체 또는 교호 공중합체를 의미할 수 있다.In the present specification, unless otherwise defined, "copolymerization" may mean block copolymerization, random copolymerization, graft copolymerization, or alternating copolymerization, and "copolymer" means block copolymer, random copolymer, graft copolymer, or alternating copolymers.

본 명세서에 있어서, "수용액" 및 "수분산액"은 수성 용매가 혼합된 조성물을 의미하고, "폴리비닐알코올", "시아노에틸화 폴리비닐알코올"," 폴리아크릴산", "중화 폴리아크릴산", "스티렌-부타디엔계 공중합체" 등은 수성 용매가 혼합되지 않은 고형분을 의미할 수 있다.As used herein, "aqueous solution" and "aqueous dispersion" mean a composition in which an aqueous solvent is mixed, "polyvinyl alcohol", "cyanoethylated polyvinyl alcohol", "polyacrylic acid", "neutralized polyacrylic acid" , "styrene-butadiene-based copolymer", etc. may mean a solid content in which an aqueous solvent is not mixed.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention may have various changes and may have various forms, specific embodiments will be illustrated and described in detail below. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

이차 전지의 음극용 바인더Binder for negative electrode of secondary battery

일반적으로 알려진 음극용 바인더의 한계Limitations of commonly known binders for negative electrodes

일반적으로 알려진 이차 전지의 음극용 바인더에는, 플루오르화 폴리비닐리덴(Polyvinylidene fluoride, PVDF), 스티렌-부타디엔 고무(Styrene Butadiene Rubber, SBR) 등이 있다.Commonly known binders for negative electrodes of secondary batteries include polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene-butadiene rubber (SBR), and the like.

이 중에서, PVDF는 흑연 등 탄소계 음극 활물질과의 상호 작용이 우수하고, 전기화학적으로 안정한 이점이 있다. Among them, PVDF has excellent interaction with a carbon-based negative active material such as graphite, and has an advantage of being electrochemically stable.

다만, PVDF는 실리콘계 음극 활물질과의 상호작용이 부족하여 결착력이 낮고, 유연성이 부족하다. 이에, 실리콘계 음극 활물질 및 이와 흑연계 음극 활물질의 복합 음극 활물질을 사용하는 이차 전지의 음극용 바인더로서 PVDF를 적용하면, 충방전 중 음극 활물질의 수축 및 팽창에 따라 음극 활물질-바인더의 결합이 파괴되고, 이차 전지의 사이클 특성이 저하되는 문제가 있다.However, PVDF lacks interaction with the silicon-based anode active material, so the binding force is low and flexibility is insufficient. Accordingly, when PVDF is applied as a binder for a negative electrode of a secondary battery using a silicon-based negative active material and a composite negative active material of the graphite-based negative active material, the negative active material-binder bond is destroyed according to the contraction and expansion of the negative electrode active material during charging and discharging. , there is a problem in that the cycle characteristics of the secondary battery are deteriorated.

더욱이, PVDF는 유기 용매를 사용하여 비수계 음극 슬러리를 제조하여야 하므로, 환경 오염을 유발하는 문제도 있다.Moreover, PVDF has a problem of causing environmental pollution because it is necessary to prepare a non-aqueous negative electrode slurry using an organic solvent.

SBR은 유화 중합으로 제조된 입자상 고분자로서, 환경 친화적이고, 소량 사용하더라도 우수한 결합력을 나타내어 이차 전지의 용량 및 초기 충방전 효율을 향상시키는 장점이 있다. SBR is a particulate polymer produced by emulsion polymerization, and has the advantage of improving the capacity and initial charge/discharge efficiency of a secondary battery by being environmentally friendly and exhibiting excellent bonding strength even when used in a small amount.

다만, SBR은 음극 활물질에 대한 접촉 면적이 좁다. 이에, 실리콘계 음극 활물질 및 흑연계 음극 활물질의 복합 음극 활물질을 사용하는 이차 전지의 음극용 바인더로서 SBR을 단독으로 적용하면, SBR이 음극 활물질의 부피 변화를 억제하지 못하여, 안정적인 사이클 특성을 유지하기 어렵다.However, the SBR has a narrow contact area to the anode active material. Therefore, when SBR is applied alone as a binder for a negative electrode of a secondary battery using a composite negative active material of a silicon-based negative active material and a graphite-based negative active material, SBR cannot suppress the volume change of the negative electrode active material, and it is difficult to maintain stable cycle characteristics. .

시아노에틸화 폴리비닐알코올, 중화 폴리아크릴산 및 스티렌-부타디엔계 공중합체Cyanoethylated polyvinyl alcohol, neutralized polyacrylic acid and styrene-butadiene copolymer

상기 SBR 단독 적용 시의 문제점을 해결하기 위해, 실리콘계 음극 활물질의 표면에서 강한 수소결합을 형성하여 높은 접착력을 나타내는 폴리아크릴산(PAA) 및 기계적 물성이 우수한 폴리비닐알코올(PVA)을 스티렌-부타디엔(SBR)계 공중합체와 블렌딩한 바인더를 고려할 수 있다.In order to solve the problem of applying SBR alone, polyacrylic acid (PAA), which forms a strong hydrogen bond on the surface of the silicon-based negative active material, and shows high adhesion, and polyvinyl alcohol (PVA) with excellent mechanical properties, are mixed with styrene-butadiene (SBR). )-based copolymer and a blended binder may be considered.

다만, 폴리아크릴산 및 폴리비닐알코올은 강한 극성 및 친수성을 가진 고분자로서, SBR 및 흑연계 음극 활물질 입자에 대한 상용성이 나빠, 음극 슬러리 제조 시 분산성 및 안정성이 낮다.However, polyacrylic acid and polyvinyl alcohol are polymers with strong polarity and hydrophilicity, and have poor compatibility with SBR and graphite-based anode active material particles, resulting in low dispersibility and stability in the preparation of anode slurry.

이에, 폴리아크릴산 및 폴리비닐알코올과 스티렌-부타디엔계 공중합체를 블렌딩하여 음극에 적용할 경우, 오히려 전지 사이클 특성에 악영향을 미칠 수 있다.Accordingly, when polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, and a styrene-butadiene-based copolymer are blended and applied to the negative electrode, battery cycle characteristics may be adversely affected.

위와 같은 한계를 극복하기 위해, 본 발명의 일 구현예에서는, 폴리아크릴산을 부분적으로 중화시키고, 폴리비닐알코올을 개질(modification)하여, 스티렌-부타디엔계 공중합체와 블렌딩하였다.In order to overcome the above limitations, in one embodiment of the present invention, polyacrylic acid was partially neutralized, polyvinyl alcohol was modified, and styrene-butadiene-based copolymer was blended.

다시 말해, 본 발명의 일 구현예에서는, 시아노에틸화 폴리비닐알코올, 중화 폴리아크릴산 및 스티렌-부타디엔계 공중합체;를 포함하는 이차 전지의 음극용 바인더 조성물을 제공한다.In other words, in one embodiment of the present invention, cyanoethylated polyvinyl alcohol, neutralized polyacrylic acid, and a styrene-butadiene-based copolymer; provides a binder composition for a negative electrode of a secondary battery comprising.

상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올은, 분자 내 작용기의 특징에 기인하여 친수성 작용기 및 친유성 작용기의 균형을 보유한 고분자로서, 시아노에틸화되지 않은 폴리비닐알코올에 대비하여 스티렌-부타디엔계 공중합체와의 상용성이 우수하다.The cyanoethylated polyvinyl alcohol is a polymer having a balance of hydrophilic functional groups and lipophilic functional groups due to the characteristics of functional groups in the molecule. Compared to non-cyanoethylated polyvinyl alcohol, styrene-butadiene copolymer and has excellent compatibility.

나아가, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올은, 고접착 특성과 더불어 고유전상수 물질로서, 리튬의 이온 해리 및 전자의 이동에 유리하다.Furthermore, the cyanoethylated polyvinyl alcohol, as a high dielectric constant material with high adhesive properties, is advantageous for dissociation of lithium ions and movement of electrons.

구체적으로, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올은, 일반적으로 알려진 음극용 바인더(PVDF, SBR 등)뿐만 아니라 시아노에틸화되지 않은 폴리비닐알코올에 대비하여, 고온에서의 유전 상수가 더욱 높아지는 특성을 보유하고 있다. Specifically, the cyanoethylated polyvinyl alcohol has a higher dielectric constant at high temperature compared to polyvinyl alcohol that is not cyanoethylated as well as generally known binders for negative electrodes (PVDF, SBR, etc.). holds

보다 구체적으로, 시아노에틸 치환율 80%로 시아노에틸화된 폴리비닐알코올, 시아노에틸화되지 않은 폴리비닐알코올, PVDF, 폴리아크릴산 및 SBR의 유전 상수(Dielectric Constant)를 비교하면 다음과 같다.More specifically, the dielectric constants of cyanoethylated polyvinyl alcohol, non-cyanoethylated polyvinyl alcohol, PVDF, polyacrylic acid, and SBR with a cyanoethyl substitution rate of 80% are compared as follows.

Dielectric Constant (ε): 시아노에틸 치환율 80%인 시아노에틸화 폴리비닐알코올 (15) > 폴리비닐알코올 (11) > PVDF (10) > 폴리아크릴산 (5) > SBR (3)Dielectric Constant (ε): Cyanoethylated polyvinyl alcohol with 80% cyanoethyl substitution (15) > polyvinyl alcohol (11) > PVDF (10) > polyacrylic acid (5) > SBR (3)

특히, 25 ℃, 50 ℃ 및 75 ℃에서 각각, 시아노에틸 치환율 80%로 시아노에틸화된 폴리비닐알코올 및 시아노에틸화되지 않은 폴리비닐알코올의 유전 상수(Dielectric Constant)를 비교하면 다음과 같다.In particular, comparing the dielectric constants of polyvinyl alcohol cyanoethylated at 80% cyanoethyl substitution rate and polyvinyl alcohol that is not cyanoethylated at 25 °C, 50 °C and 75 °C, respectively, is as follows. same.

Dielectric Constant (ε) (시아노에틸화 폴리비닐알코올 vs. 폴리비닐알코올: 15 vs. 11 (@ 25 ℃) < 22 vs. 12 (@ 50 ℃) < 31 vs. 14 (@ 75 ℃)Dielectric Constant (ε) (cyanoethylated polyvinyl alcohol vs. polyvinyl alcohol: 15 vs. 11 (@ 25 °C) < 22 vs. 12 (@ 50 °C) < 31 vs. 14 (@ 75 °C)

이에, 음극용 바인더로서 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올을 적용한 이차 전지는, 장기간 전지 구동 시 우수한 사이클 특성을 구현할 수 있고, 고온에 노출되는 환경에서도 특성 저하 없이 장기 구동이 가능하다.Accordingly, the secondary battery to which the cyanoethylated polyvinyl alcohol is applied as a binder for the negative electrode can implement excellent cycle characteristics when driving the battery for a long period of time, and can be operated for a long time without deterioration in characteristics even in an environment exposed to high temperatures.

더욱이, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올은 일반적인 시아노기 함유 고분자의 난용해성을 극복한 고분자로서, 저비점 용매에 대한 용해도가 우수하여, 증류법(Evaporation Method)을 이용한 수성 분산체(수분산액) 제조 공정에 적합한 물질에 해당된다.Moreover, the cyanoethylated polyvinyl alcohol is a polymer that overcomes the poor solubility of general cyano group-containing polymers, and has excellent solubility in low-boiling solvents, so an aqueous dispersion (water dispersion) manufacturing process using the evaporation method It is a material suitable for

한편, 폴리아크릴산을 부분적으로 중화시키면, 이는 중화되지 않은 아크릴산 및 중화된 아크릴산을 동시에 포함할 수 있다. 본 명세서에서는, 중화되지 않은 아크릴산 및 중화된 아크릴산을 동시에 포함하는 것을, "중화 아크릴산"으로 지칭한다.On the other hand, when polyacrylic acid is partially neutralized, it may contain unneutralized acrylic acid and neutralized acrylic acid at the same time. In the present specification, those containing both unneutralized acrylic acid and neutralized acrylic acid are referred to as “neutralized acrylic acid”.

여기서, 1) 중화되지 않은 아크릴산(PAA-COOH)의 -COOH는, 음극 제조 시 건조 과정에서의 고온 열처리를 통해 시아노에틸화 폴리비닐알코올 내 OH와 가교 반응 (제 1 에스테르 결합)할 수 있고, 또한 실리콘 표면의 OH와도 가교 반응(제 2 에스테르 결합)할 수 있다. Here, 1) -COOH of non-neutralized acrylic acid (PAA-COOH) can cross-link (first ester bond) with OH in cyanoethylated polyvinyl alcohol through high-temperature heat treatment in the drying process during the manufacturing of the negative electrode. , can also cross-link (second ester bond) with OH on the silicone surface.

이에, 중화되지 않은 아크릴산(PAA-COOH)은 상기 두 가지 가교 반응을 통해 균일한 상호 침입 고분자 망상(interpenetrating polymer network, IPN) 유사 구조체를 형성하여, 실리콘계 음극 활물질의 부피 변화에도 안정적인 바인더 결합 구조를 유지할 수 있다.Accordingly, non-neutralized acrylic acid (PAA-COOH) forms a uniform interpenetrating polymer network (IPN)-like structure through the above two cross-linking reactions, thereby forming a binder binding structure that is stable even when the volume of the silicon-based negative active material changes. can keep

2) 가성 소다(NaOH) 등에 의해 중화된 아크릴산(PAA-COO-Na+)의 경우, -COO-음이온 상호 간의 정전기적 반발력에 의해 폴리아크릴산 고분자 사슬을 스트레칭시키면서, 수분산액 블렌딩 바인더의 균일성 및 저장 안정성을 향상시키고, 실리콘계 음극 활물질의 부피 변화를 극복할 수 있다.2) In the case of acrylic acid (PAA-COO - Na + ) neutralized by caustic soda (NaOH), etc., while stretching the polyacrylic acid polymer chain by the electrostatic repulsion between -COO - anions, the uniformity of the aqueous dispersion blending binder and It is possible to improve storage stability and overcome the volume change of the silicon-based negative active material.

종합적으로, 본 발명의 일 구현예에서는, 시아노에틸화 폴리비닐알코올; 중화 폴리아크릴산; 및 스티렌-부타디엔계 공중합체;를 포함하는 이차 전지의 음극용 바인더 조성물을 제공한다.Overall, in one embodiment of the present invention, cyanoethylated polyvinyl alcohol; neutralized polyacrylic acid; and a styrene-butadiene-based copolymer; provides a binder composition for a negative electrode of a secondary battery comprising.

이는, 고접착 및 고유전 특성의 시아노에틸화 폴리비닐알코올 및 음극 활물질의 부피 변화를 극복할 수 있는 중화 폴리아크릴산과 더불어, 흑연계 음극 활물질과의 접착 특성이 우수한 스티렌-부타디엔계 공중합체를 포함하는 것이다.In addition to cyanoethylated polyvinyl alcohol with high adhesion and high dielectric properties, and neutralized polyacrylic acid that can overcome the volume change of the negative electrode active material, a styrene-butadiene copolymer with excellent adhesion properties with the graphite negative active material. will include

따라서, 실리콘계 음극 활물질 및 흑연계 음극 활물질의 복합 음극 활물질을 사용하는 이차 전지에 있어서, 상기 일 구현예의 바인더 조성물을 음극에 적용하면, 음극 활물질의 부피 변화에 따른 전지 특성 저하가 억제되고, 우수한 사이클 특성이 구현될 수 있다.Therefore, in a secondary battery using a composite negative active material of a silicon-based negative active material and a graphite-based negative active material, when the binder composition of one embodiment is applied to the negative electrode, the decrease in battery characteristics due to the volume change of the negative electrode active material is suppressed, and excellent cycle Characteristics may be implemented.

상기 일 구현예의 바인더 조성물은 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액, 중화 폴리아크릴산 수용액 및 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스의 블렌딩 바인더일 수 있다.The binder composition of one embodiment may be a blending binder of a cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion, a neutralized polyacrylic acid aqueous solution, and a styrene-butadiene-based copolymer latex.

이하, 상기 일 구현예의 바인더 조성물을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the binder composition of the embodiment will be described in more detail.

시아노에틸화 폴리비닐알코올Cyanoethylated polyvinyl alcohol

상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올은, 하기 화학식 1로 표시되는 반복 단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복 단위를 포함하는 중합체일 수 있다:The cyanoethylated polyvinyl alcohol may be a polymer including a repeating unit represented by the following formula (1) and a repeating unit represented by the following formula (2):

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, 상기 화학식 1은 시아노에틸화되지 않은 부위에 해당되고, 상기 화학식 2는 폴리비닐알코올 내 히드록시기(-OH)의 수소 원자가 시아노에틸기(-CH2CH2CN)로 치환된 부위에 해당된다.Here, Formula 1 corresponds to a site that is not cyanoethylated, and Formula 2 represents a hydrogen atom of a hydroxy group (-OH) in polyvinyl alcohol to a cyanoethyl group (-CH 2 CH 2 CN). It corresponds to the substituted site.

구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 반복 단위 및 상기 화학식 2로 표시되는 반복 단위를 포함하는 중합체는, 폴리비닐알코올(PVA)의 히드록시기(-OH)와 아크릴로니트릴(AN)의 마이클 부가 반응에 의해 제조될 수 있다.Specifically, the polymer including the repeating unit represented by Chemical Formula 1 and the repeating unit represented by Chemical Formula 2 is subjected to Michael addition reaction of a hydroxyl group (-OH) of polyvinyl alcohol (PVA) and acrylonitrile (AN). can be manufactured by

다시 말해, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올은 폴리비닐알코올(PVA) 및 아크릴로니트릴(AN)의 마이클 부가 반응 생성물일 수 있다.In other words, the cyanoethylated polyvinyl alcohol may be a Michael addition reaction product of polyvinyl alcohol (PVA) and acrylonitrile (AN).

상기 시아노에틸화 치환율은, 폴리비닐알코올 내 히드록시기(-OH) 100 몰% 중에서, 시아노에틸기(-CH2CH2CN)로 치환된 히드록시기(-OH)의 몰분율을 의미한다. 이는 곧, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 100 몰% 중 상기 화학식 2로 표시되는 반복 단위의 몰% 함량으로도 볼 수 있다. The cyanoethylation substitution rate refers to the mole fraction of a hydroxyl group (-OH) substituted with a cyanoethyl group (-CH 2 CH 2 CN) in 100 mol% of the hydroxyl group (-OH) in polyvinyl alcohol. This can be seen as the mol% content of the repeating unit represented by Formula 2 in 100 mol% of the cyanoethylated polyvinyl alcohol.

상기 시아노에틸화 치환율은 H-NMR을 통해 측정할 수 있다. 구체적으로, 상기 화학식 2로 표시되는 반복 단위는, 2.5 내지 2.8 ppm에서 -CH2CN에 의한 피크(peak) A가 관찰되고, 1.3 내지 2.0 ppm에서 -CH2-에 의한 피크(peak) B가 관찰된다. 여기서, -CH2-에 의한 피크(peak)는 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올의 주쇄에 의한 것이므로, H-NMR 측정 결과를 하기 식 1에 대입하여 시아노에틸화 치환율을 구할 수 있다.The cyanoethylation substitution rate may be measured through H-NMR. Specifically, in the repeating unit represented by Formula 2, a peak A by -CH 2 CN is observed at 2.5 to 2.8 ppm, and a peak B by -CH 2 - at 1.3 to 2.0 ppm is It is observed. Here, -CH 2 - Since the peak is due to the main chain of the cyanoethylated polyvinyl alcohol, the cyanoethylation substitution rate can be obtained by substituting the H-NMR measurement result into Equation 1 below.

[식 1] 시아노에틸화 치환율(%) = A/B[Formula 1] Cyanoethylation substitution rate (%) = A/B

상기 식 1에서, A는 2.5 내지 2.8 ppm의 피크 면적이고, B는 1.3 내지 2.0 ppm의 피크 면적이다.In Equation 1, A is a peak area of 2.5 to 2.8 ppm, and B is a peak area of 1.3 to 2.0 ppm.

상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올은, 시아노에틸 치환율이 50 내지 99 %일 수 있다.The cyanoethylated polyvinyl alcohol may have a cyanoethyl substitution ratio of 50 to 99%.

상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올의 시아노에틸 치환율이 증가할수록, 유전상수가 증가하지만, 중화되지 않은 아크릴산(PAA-COOH)과 가교 반응하는 시아노에틸화 폴리비닐알코올(PVOH)이 줄어들고, 또한 시아노에틸화 폴리비닐알코올의 분자량이 증대되어, 가교 반응이 상대적으로 균일하지 못하므로 전지 효율이 저하 하는 경향이 있다. 그에 반면, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올의 시아노에틸 치환율이 낮은 경우, 시아노에틸화 작용기로부터 유래되는 효과가 미미하여, 향상된 음극 물성을 확보하기 어렵다.As the cyanoethyl substitution ratio of the cyanoethylated polyvinyl alcohol increases, the dielectric constant increases, but the cyanoethylated polyvinyl alcohol (PVOH) that cross-reacts with non-neutralized acrylic acid (PAA-COOH) decreases, and The molecular weight of cyanoethylated polyvinyl alcohol is increased, and the crosslinking reaction is not relatively uniform, so battery efficiency tends to decrease. On the other hand, when the cyanoethyl substitution rate of the cyanoethylated polyvinyl alcohol is low, the effect derived from the cyanoethylated functional group is insignificant, and it is difficult to secure improved physical properties of the anode.

이와 같은 경향성을 고려하여, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올의 시아노에틸 치환율은, 50 % 이상, 53 % 이상, 56 % 이상, 또는 60 % 이상이면서, 99 % 이하, 96 % 이하, 93 % 이하, 또는 90 % 이하인 범위 내에서 조절할 수 있다.In consideration of this tendency, the cyanoethyl substitution rate of the cyanoethylated polyvinyl alcohol is 50% or more, 53% or more, 56% or more, or 60% or more, and 99% or less, 96% or less, 93% or more. It can be adjusted within the range of less than or equal to 90% or less.

상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올은, 중량평균분자량이 250,000 내지 500,000 g/mol일 수 있다. The cyanoethylated polyvinyl alcohol may have a weight average molecular weight of 250,000 to 500,000 g/mol.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올의 중량평균분자량이 증가할수록, 가교 반응이 불균일해지는 단점이 있다.As described above, as the weight average molecular weight of the cyanoethylated polyvinyl alcohol increases, there is a disadvantage in that the crosslinking reaction becomes non-uniform.

이와 같은 경향성을 고려하여, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올의 중량평균분자량은, 250,000 g/mol 이상, 260,000 g/mol 이상, 270,000 g/mol 이상, 또는 280,000 g/mol 이상이면서, 500,000 g/mol 이하, 490,000 g/mol 이하, 485,000 g/mol 이하, 또는 480,000 g/mol 이하인 범위 내에서 조절할 수 있다.In consideration of this tendency, the weight average molecular weight of the cyanoethylated polyvinyl alcohol is 250,000 g/mol or more, 260,000 g/mol or more, 270,000 g/mol or more, or 280,000 g/mol or more, and 500,000 g/mol or more. mol or less, 490,000 g/mol or less, 485,000 g/mol or less, or 480,000 g/mol or less.

중화 폴리아크릴산neutralized polyacrylic acid

앞서 언급한 바와 같이, 상기 중화 아크릴산은, 폴리아크릴산을 부분적으로 중화시킨 것으로, 중화되지 않은 아크릴산 및 중화된 아크릴산을 동시에 포함할 수 있다. As mentioned above, the neutralized acrylic acid is partially neutralized polyacrylic acid, and may include unneutralized acrylic acid and neutralized acrylic acid at the same time.

상기 중화 아크릴산의 중화도는 1 내지 20 %일 수 있다. 이는 IR 등의 장비를 이용하여 당업계 일반적인 상식에 따라 측정할 수 있다.The neutralization degree of the neutralized acrylic acid may be 1 to 20%. This can be measured according to common sense in the art using equipment such as IR.

상기 중화 아크릴산의 중화도가 증가할수록, 전술한 PAA-COO-Na+의 함량이 증가하면서, 수분산액 블렌딩 바인더의 균일성 및 저장 안정성을 향상시키고, 실리콘계 음극 활물질의 부피 변화를 극복하는 데 유리하다. 또한, 카르복시산 음이온 상호 간의 정전기적 반발력에 의해 폴리아크릴산 고분자 사슬이 스트레칭되어 실리콘 음극 활물질의 부피 변화 극복에 기여할 수 있다.As the degree of neutralization of the neutralized acrylic acid increases, the content of the aforementioned PAA-COO - Na + increases, improving the uniformity and storage stability of the aqueous dispersion blending binder, and it is advantageous to overcome the volume change of the silicon-based negative active material. . In addition, the polyacrylic acid polymer chain is stretched by the electrostatic repulsive force between the carboxylic acid anions, which can contribute to overcoming the volume change of the silicone negative active material.

다만, 상기 중화 아크릴산의 중화도가 증가할수록, 전술한 PAA-COOH의 함량이 감소하면서, 시아노에틸화 폴리비닐알코올(PVOH)의 가교 반응 (제 1 에스테르 결합)과 실리콘 표면의 OH의 가교반응을 위한 반응 사이트가 감소하여, 안정적인 상호침입 고분자 망상(interpenetrating polymer network, IPN) 유사 구조체 형성이 미흡할 수 있다.However, as the degree of neutralization of the neutralized acrylic acid increases, the content of PAA-COOH is decreased, and the crosslinking reaction of cyanoethylated polyvinyl alcohol (PVOH) (first ester bond) and the crosslinking reaction of OH on the silicone surface Reaction sites are reduced for this, and the formation of a stable interpenetrating polymer network (IPN)-like structure may be insufficient.

이와 같은 경향성을 고려하여, 상기 중화 아크릴산의 중화도는 1 % 이상, 2 % 이상, 3 % 이상, 또는 4 % 이상이면서, 20 % 이하, 17 % 이하, 15 % 이하, 또는 12 % 이하인 범위 내에서 조절할 수 있다.In consideration of this tendency, the neutralization degree of the neutralized acrylic acid is 1% or more, 2% or more, 3% or more, or 4% or more, and 20% or less, 17% or less, 15% or less, or 12% or less. can be adjusted in

스티렌-부타디엔계 공중합체Styrene-butadiene-based copolymer

상기 스티렌-부타디엔계 공중합체는, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-부타디엔-아크릴산 공중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 여기서, 공중합 비율은 특별히 한정되지 않는다.The styrene-butadiene-based copolymer may include a styrene-butadiene copolymer, a styrene-butadiene-acrylic acid copolymer, or a mixture thereof. Here, the copolymerization ratio is not particularly limited.

또한, 상기 스티렌-부타디엔계 공중합체는, 유화 중합을 통해 제조되어, 라텍스(latex) 입자 형태를 가질 수 있다. In addition, the styrene-butadiene-based copolymer may be prepared through emulsion polymerization, and may have a latex particle shape.

시아노에틸화 폴리비닐알코올, 중화 폴리아크릴산 및 스티렌-부타디엔계 공중합체의 블렌딩 바인더 조성물Blending binder composition of cyanoethylated polyvinyl alcohol, neutralized polyacrylic acid and styrene-butadiene copolymer

상기 바인더 조성물 내 고형분 총량 100 중량% 중, 상기 중화 폴리아크릴산 1 내지 40 중량%, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 1 내지 30 중량% 및 잔부의 상기 스티렌-부타디엔계 공중합체를 포함할 수 있다.Among 100% by weight of the total solid content in the binder composition, 1 to 40% by weight of the neutralized polyacrylic acid, 1 to 30% by weight of the cyanoethylated polyvinyl alcohol, and the remainder of the styrene-butadiene-based copolymer.

상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올의 함량이 증가할수록, 고접착 및 고유전 특성을 구현할 수 있고, 고함량의 스티렌-부타디엔계 공중합체 블렌딩 시, 스티렌-부타디엔계 공중합체와의 상용성이 증대되어 음극 합제 슬러리 조성물 제조 시의 우수한 분산성 및 안정성을 확보할 수 있으나, 상대적으로 상기 중화 폴리아크릴산의 함량이 감소함에 따라 음극 활물질의 부피 변화에 대한 억제력이 감소할 수 있다. As the content of the cyanoethylated polyvinyl alcohol increases, high adhesion and high dielectric properties can be realized, and when a high content styrene-butadiene copolymer is blended, compatibility with the styrene-butadiene copolymer is increased. Although excellent dispersibility and stability can be ensured during the preparation of the negative electrode mixture slurry composition, as the content of the neutralized polyacrylic acid is relatively decreased, the suppression force against the volume change of the negative electrode active material may be reduced.

그 반대로, 상기 중화 폴리아크릴산의 함량이 증가할수록, 음극 활물질의 부피 변화에 대한 억제력이 증가할 수 있으나, 상대적으로 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올의 함량이 감소함에 따라 유전 특성이 감소하거나, 음극 합제 슬러리 조성물 제조 시의 우수한 분산성 및 안정성이 감소할 수 있다.Conversely, as the content of the neutralized polyacrylic acid increases, the suppression force against the volume change of the negative electrode active material may increase, but as the content of the cyanoethylated polyvinyl alcohol decreases, the dielectric properties decrease, or the negative electrode The excellent dispersibility and stability during the preparation of the mixture slurry composition may be reduced.

이와 같은 경향성을 고려하여, 상기 바인더 조성물 내 고형분 총량 100 중량% 중, 상기 중화 폴리아크릴산 1 내지 40 중량%, 구체적으로 5 내지 37 중량%, 예컨대 10 내지 35 중량%를 포함하고; 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 1 내지 30 중량%, 구체적으로 5 내지 27 중량%, 예컨대 10 내지 25 중량%를 포함하고; 잔부의 상기 스티렌-부타디엔계 공중합체를 포함할 수 있다.In consideration of this tendency, 1 to 40 wt% of the neutralized polyacrylic acid, specifically 5 to 37 wt%, such as 10 to 35 wt%, of the total amount of solid content in the binder composition of 100 wt%; 1 to 30% by weight of the cyanoethylated polyvinyl alcohol, specifically 5 to 27% by weight, such as 10 to 25% by weight; The remainder of the styrene-butadiene-based copolymer may be included.

한편, 상기 일 구현예의 바인더 조성물은, 수성 용매 즉 물을 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the binder composition of the embodiment may further include an aqueous solvent, that is, water.

상기 수성 용매는, 상기 바인더 조성물의 안정성 및 점도 조절 측면에서, 상기 일 구현예의 바인더 조성물의 총량(100 중량%) 중, 총 고형분 함량(total solid content, TSC)이 약 10 내지 약 40 중량%, 예컨대 10 내지 30 중량 %로 조절되도록 사용될 수 있다.The aqueous solvent, in terms of stability and viscosity control of the binder composition, in the total amount (100% by weight) of the binder composition of one embodiment, a total solid content (TSC) of about 10 to about 40% by weight, For example, it may be used so as to be adjusted to 10 to 30% by weight.

상기 수성 용매가 지나치게 적게 사용되는 경우, 상기 바인더 조성물의 안정성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있으며, 용매가 지나치게 많이 사용되는 경우, 점도가 저하되어, 음극 제조 시 코팅성을 비롯한 공정 특성이 저하되고, 이에 따라 전지의 제반 성능이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.When the aqueous solvent is used too little, there may be a problem that the stability of the binder composition is lowered. Accordingly, there may be a problem in that the overall performance of the battery is deteriorated.

이차 전지의 음극용 바인더의 제조 방법Method for manufacturing a binder for a negative electrode of a secondary battery

본 발명의 다른 일 구현예에서는, 폴리비닐알코올(PVA) 및 아크릴로니트릴(AN)을 반응시켜 시아노에틸화 폴리비닐알코올을 제조하는 단계; 증류법(Evaporation Method)를 이용하여 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액을 제조하는 단계; 수성 용매 내에서 폴리아크릴산(PAA) 및 가성 소다(NaOH)를 반응시켜, 중화 폴리아크릴산 수용액을 제조하는 단계; 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 및 상기 중화 폴리아크릴산 수용액을 혼합하는 단계; 및 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 및 상기 중화 폴리아크릴산 수용액의 혼합액과, 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스를 혼합하는 단계;를 포함하는, 이차 전지의 음극용 바인더 조성물의 제조 방법을 제공한다.In another embodiment of the present invention, polyvinyl alcohol (PVA) and acrylonitrile (AN) are reacted to prepare cyanoethylated polyvinyl alcohol; preparing an aqueous dispersion of cyanoethylated polyvinyl alcohol by using an evaporation method; reacting polyacrylic acid (PAA) and caustic soda (NaOH) in an aqueous solvent to prepare a neutralized aqueous polyacrylic acid solution; mixing the cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion and the neutralized polyacrylic acid aqueous solution; and mixing the cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion and the neutralized polyacrylic acid aqueous solution with a styrene-butadiene-based copolymer latex; it provides a method for producing a binder composition for a negative electrode of a secondary battery, comprising a .

이는, 전술한 일 구현예의 바인더 조성물을 제조하는 방법에 해당된다.This corresponds to the method for preparing the binder composition of the above-described embodiment.

이하, 전술한 내용과 중복되는 설명은 생략하고, 상기 일 구현예의 제조 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a description overlapping with the above will be omitted, and the manufacturing method of the embodiment will be described in detail.

시아노에틸화 폴리비닐알코올의 제조 공정Manufacturing process of cyanoethylated polyvinyl alcohol

상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올의 제조는, 폴리비닐알코올(PVA) 및 아크릴로니트릴(AN)의 마이클 부가 반응으로 수행된다.The cyanoethylated polyvinyl alcohol is prepared by Michael addition reaction of polyvinyl alcohol (PVA) and acrylonitrile (AN).

여기서, 상기 폴리비닐알코올(PVA) 1 중량부 기준으로, 0.1 내지 20 중량부의 아크릴로니트릴(AN)을 반응시킬 수 있다.Here, 0.1 to 20 parts by weight of acrylonitrile (AN) may be reacted based on 1 part by weight of the polyvinyl alcohol (PVA).

상기 폴리비닐알코올(PVA) 및 상기 아크릴로니트릴(AN)의 중량비는, 반응 생성물(즉, 시아노에틸화 폴리비닐알코올)의 시아노에틸화 치환율을 결정할 수 있다. 이와 관련하여, 전술한 시아노에틸화 치환율을 고려하여, 상기 폴리비닐알코올(PVA) 및 상기 아크릴로니트릴(AN)의 중량비를 조절할 수 있다.The weight ratio of the polyvinyl alcohol (PVA) and the acrylonitrile (AN) may determine the cyanoethylation substitution rate of the reaction product (ie, cyanoethylated polyvinyl alcohol). In this regard, the weight ratio of the polyvinyl alcohol (PVA) and the acrylonitrile (AN) may be adjusted in consideration of the cyanoethylation substitution rate described above.

예컨대, 상기 폴리비닐알코올(PVA) 1 중량부 기준으로, 0.1 중량부 이상, 0.5 중량부 이상, 또는 1 중량부 이상 이상이면서, 20 중량부 이하, 16 중량부 이하, 14 중량부 이하, 또는 12 중량부 이하의 아크릴로니트릴(AN)을 반응시킬 수 있다.For example, based on 1 part by weight of the polyvinyl alcohol (PVA), 0.1 parts by weight or more, 0.5 parts by weight or more, or 1 parts by weight or more, and 20 parts by weight or less, 16 parts by weight or less, 14 parts by weight or less, or 12 parts by weight or more Acrylonitrile (AN) in an amount of up to 1 part by weight may be reacted.

상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올의 제조 시, 상기 폴리비닐알코올(PVA) 1 중량부 기준으로, 0.005 내지 0.1 중량부의 가성 소다(NaOH)가 첨가될 수 있다.When preparing the cyanoethylated polyvinyl alcohol, 0.005 to 0.1 parts by weight of caustic soda (NaOH) may be added based on 1 part by weight of the polyvinyl alcohol (PVA).

예컨대, 상기 폴리비닐알코올(PVA) 1 중량부 기준으로, 0.005 중량부 이상, 0.007 중량부 이상, 0.009 중량부 이상, 또는 0.01 중량부 이상이면서, 0.1 중량부 이하, 0.05 중량부 이하, 0.03 중량부 이하, 또는 0.02 중량부 이하의 가성 소다(NaOH)가 첨가될 수 있다.For example, based on 1 part by weight of the polyvinyl alcohol (PVA), 0.005 parts by weight or more, 0.007 parts by weight or more, 0.009 parts by weight or more, or 0.01 parts by weight or more, and 0.1 parts by weight or less, 0.05 parts by weight or less, 0.03 parts by weight or more or less, or 0.02 parts by weight or less of caustic soda (NaOH) may be added.

여기서, 가성 소다(NaOH)는, 수성 용매 즉 물에 용해된 수용액 상태로 첨가될 수 있다. 가성 소다 수용액 내 가성 소다의 함량은 0.1 내지 5 중량%, 구체적으로 0.5 중량% 내지 3 중량%, 예컨대 0.7 중량% 내지 2 중량%로 할 수 있다.Here, caustic soda (NaOH) may be added in an aqueous solution state dissolved in an aqueous solvent, that is, water. The content of caustic soda in the aqueous caustic soda solution may be 0.1 to 5 wt%, specifically 0.5 to 3 wt%, such as 0.7 wt% to 2 wt%.

보다 구체적으로, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올의 제조 시, 상기 폴리비닐알코올(PVA), 상기 아크릴로니트릴 (AN), 및 상기 가성소다 수용액을 교반기 장착 반응기에 투입하고; 30 내지 70 ℃, 예컨대 40 내지 60 ℃에서; 80 내지 120 분, 예컨대 90 내지 110 분 동안 반응시킬 수 있다.More specifically, when preparing the cyanoethylated polyvinyl alcohol, the polyvinyl alcohol (PVA), the acrylonitrile (AN), and the caustic soda aqueous solution are added to a reactor equipped with a stirrer; at 30 to 70 °C, such as 40 to 60 °C; The reaction may be carried out for 80 to 120 minutes, such as 90 to 110 minutes.

여기에 아세톤 및 증류수를 첨가하고 20 내지 60 분, 예컨대 30 내지 50 분 동안 교반한 뒤; 아세트산 수용액을 투입하여 반응 종결시킬 수 있다.Acetone and distilled water are added thereto and stirred for 20 to 60 minutes, such as 30 to 50 minutes; The reaction may be terminated by adding an aqueous acetic acid solution.

이후, 증류수를 이용하여 반응 생성물을 석출한 후 세척하고, 시아노에틸화 폴리비닐알코올을 수득할 수 있다.Thereafter, the reaction product is precipitated using distilled water and washed to obtain cyanoethylated polyvinyl alcohol.

시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액의 제조 공정Manufacturing process of cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion

상기 폴리비닐알코올(PVA) 및 아크릴로니트릴(AN)의 마이클 부가 반응에 의해 시아노에틸화 폴리비닐알코올을 제조한 이후에는, 증류법을 이용하여 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액을 제조할 수 있다.After preparing cyanoethylated polyvinyl alcohol by the Michael addition reaction of polyvinyl alcohol (PVA) and acrylonitrile (AN), an aqueous dispersion of cyanoethylated polyvinyl alcohol can be prepared by distillation. have.

구체적으로, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액의 제조 시, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올을 아세톤에 용해시켜, 시아노에틸화 폴리비닐알코올 용액을 제조하는 단계; 및 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 용액에 증류수를 적하함과 동시에, 아세톤을 증류시키면서, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올을 수분산시키는 단계;를 포함할 수 있다.Specifically, when preparing the cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion, dissolving the cyanoethylated polyvinyl alcohol in acetone to prepare a cyanoethylated polyvinyl alcohol solution; and adding distilled water to the cyanoethylated polyvinyl alcohol solution and at the same time distilling acetone while dispersing the cyanoethylated polyvinyl alcohol in water.

보다 구체적으로, 환류 냉각기 및 Dean-Stark 장치가 설치된 반응기에, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 및 아세톤을 투입하고, 40 내지 80 ℃, 예컨대 50 내지 70 ℃ 승온시켜 완전히 용해시킨 다음, 이어서 증류수를 1시간 동안 적하하는 동시에, Dean-Stark trap을 통해 아세톤을 천천히 증류시키면서 수분산시킬 수 있다.More specifically, in a reactor equipped with a reflux condenser and a Dean-Stark device, the cyanoethylated polyvinyl alcohol and acetone are added, and the temperature is raised to 40 to 80 ℃, such as 50 to 70 ℃ to completely dissolve, and then distilled water While dripping for 1 hour, it can be dispersed in water while slowly distilling acetone through a Dean-Stark trap.

수분산 완료 후, 상온까지 냉각시킨 다음, 200 내지 400 mesh로 필터링하여, 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액을 수득할 수 있다.After completion of the aqueous dispersion, it is cooled to room temperature, and then filtered through 200 to 400 mesh to obtain an aqueous dispersion of cyanoethylated polyvinyl alcohol.

상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액의 제조 시, 고형분 함량은 10 내지 35 중량%, 예컨대 15 내지 30 중량%이 되도록 제조할 수 있다.When preparing the aqueous dispersion of cyanoethylated polyvinyl alcohol, the solid content may be prepared to be 10 to 35% by weight, for example, 15 to 30% by weight.

중화 폴리아크릴산 수용액의 제조 공정Manufacturing process of neutralized polyacrylic acid aqueous solution

한편, 상기 중화 폴리아크릴산 수용액은, 수성 용매 내에서 폴리아크릴산(PAA) 및 가성 소다(NaOH)의 반응에 의해 제조할 수 있다.Meanwhile, the neutralized aqueous polyacrylic acid solution can be prepared by reacting polyacrylic acid (PAA) and caustic soda (NaOH) in an aqueous solvent.

여기서, 중량평균분자량이 10,000 내지 1,000,000 g/mol, 예컨대 100,000 내지 700,000 g/mol인 폴리아크릴산(PAA)을 사용할 수 있다.Here, polyacrylic acid (PAA) having a weight average molecular weight of 10,000 to 1,000,000 g/mol, such as 100,000 to 700,000 g/mol, may be used.

여기서, 폴리아크릴산(PAA)은 분말 상태로 사용되거나, 수성 용매 즉 물에 용해된 수용액 상태로 사용될 수 있다. 후자의 경우, 폴리아크릴산 수용액 내 폴리아크릴산의 함량은 1 내지 20 중량%, 구체적으로 3 내지 19 중량%, 예컨대 6 중량% 내지 18.5 중량%로 할 수 있다.Here, polyacrylic acid (PAA) may be used in a powder state or in an aqueous solution state dissolved in an aqueous solvent, that is, water. In the latter case, the content of polyacrylic acid in the aqueous polyacrylic acid solution may be 1 to 20 wt%, specifically 3 to 19 wt%, such as 6 wt% to 18.5 wt%.

상기 폴리아크릴산(PAA) 1 중량부 기준으로, 상기 가성 소다(NaOH) 0.01 내지 0.1 중량부를 반응시킬 수 있다.Based on 1 part by weight of the polyacrylic acid (PAA), 0.01 to 0.1 parts by weight of the caustic soda (NaOH) may be reacted.

상기 폴리아크릴산(PAA) 및 상기 가성 소다(NaOH)의 중량비는, 반응 생성물(즉, 중화 폴리아크릴산)의 중화도를 결정할 수 있다. 이와 관련하여, 전술한 중화 폴리아크릴산의 중화도를 고려하여, 상기 폴리아크릴산(PAA) 및 상기 가성 소다(NaOH)의 중량비를 조절할 수 있다.The weight ratio of the polyacrylic acid (PAA) and the caustic soda (NaOH) may determine the degree of neutralization of the reaction product (ie, neutralized polyacrylic acid). In this regard, the weight ratio of the polyacrylic acid (PAA) and the caustic soda (NaOH) may be adjusted in consideration of the degree of neutralization of the aforementioned neutralized polyacrylic acid.

예컨대, 상기 폴리아크릴산(PAA) 1 중량부 기준으로, 상기 가성 소다(NaOH) 0.01 중량부 이상, 0.02 중량부 이상, 0.03 중량부 이상, 또는 0.04 중량부 이상이면서, 0.1 중량부 이하, 0.08 중량부 이하, 0.06 중량부 이하, 또는 0.05 중량부 이하를 반응시킬 수 있다.For example, based on 1 part by weight of the polyacrylic acid (PAA), 0.01 parts by weight or more, 0.02 parts by weight or more, 0.03 parts by weight or more, or 0.04 parts by weight or more, and 0.1 parts by weight or less, 0.08 parts by weight or more, based on 1 part by weight of the caustic soda (NaOH) Hereinafter, 0.06 parts by weight or less, or 0.05 parts by weight or less may be reacted.

여기서, 가성 소다(NaOH)는 수성 용매 즉 물에 용해된 수용액 상태로 첨가될 수 있다. 가성 소다 수용액 내 가성 소다의 함량은 0.1 내지 5 중량%, 구체적으로 0.5 중량% 내지 3 중량%, 예컨대 0.7 중량% 내지 2 중량%로 할 수 있다.Here, caustic soda (NaOH) may be added in an aqueous solvent state, that is, an aqueous solution dissolved in water. The content of caustic soda in the aqueous caustic soda solution may be 0.1 to 5 wt%, specifically 0.5 to 3 wt%, such as 0.7 wt% to 2 wt%.

보다 구체적으로, 폴리아크릴산에 증류수를 가하고, 5 내지 40 분, 예컨대 10 내지 30 분 동안 교반하여 완전히 용해시킨 뒤; 가성소다 수용액을 투입하여 중화 폴리아크릴산 수용액을 제조할 수 있다.More specifically, distilled water is added to polyacrylic acid and stirred for 5 to 40 minutes, such as 10 to 30 minutes, to completely dissolve; An aqueous solution of caustic soda may be added to prepare a neutralized aqueous polyacrylic acid solution.

상기 중화 폴리아크릴산 수용액의 제조 시, 고형분 함량은 1 내지 20 중량%, 예컨대 5 내지 15 중량%이 되도록 제조할 수 있다.When preparing the neutralized aqueous polyacrylic acid solution, the solid content may be 1 to 20% by weight, for example, 5 to 15% by weight.

시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 및 중화 폴리아크릴산 수용액의 혼합(블렌딩) 공정Mixing (blending) process of cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion and neutralized polyacrylic acid aqueous solution

최종적으로, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 및 상기 중화 폴리아크릴산 수용액을 혼합(즉, 블렌딩)하면, 전술한 일 구현예의 바인더 조성물을 수득할 수 있다.Finally, when the aqueous dispersion of cyanoethylated polyvinyl alcohol and the aqueous neutralized polyacrylic acid solution are mixed (ie, blended), the binder composition of the above-described embodiment can be obtained.

상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 내 시아노에틸화 폴리비닐알코올 1 중량부를 기준으로, 상기 중화 폴리아크릴산 수용액 내 중화 폴리아크릴산 1/99 내지 99 중량부가 되도록 혼합할 수 있다.Based on 1 part by weight of cyanoethylated polyvinyl alcohol in the cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion, 1/99 to 99 parts by weight of the neutralized polyacrylic acid in the neutralized polyacrylic acid aqueous solution may be mixed.

구체적으로, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 내 시아노에틸화 폴리비닐알코올 및 상기 중화 폴리아크릴산 수용액 내 중화 폴리아크릴산의 중량비는, 전술한 바와 같이, 10:90 내지 90:10, 25:75 내지 75:25, 구체적으로 40:60 내지 60:40인 범위 내에서 조절할 수 있다.Specifically, the weight ratio of the cyanoethylated polyvinyl alcohol in the cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion and the neutralized polyacrylic acid in the neutralized polyacrylic acid aqueous solution is 10:90 to 90:10, 25: It can be adjusted within the range of 75 to 75:25, specifically 40:60 to 60:40.

여기서, 최종 수득되는 바인더 조성물 내 고형분 함량이 약 10 내지 약 40 중량%, 예컨대 10 내지 30 중량 % 가 되도록, 수성 용매 즉 물을 더 첨가할 수도 있다.Here, an aqueous solvent, ie, water, may be further added so that the final obtained binder composition has a solid content of about 10 to about 40% by weight, such as 10 to 30% by weight.

이와 같이 수득된 수분산액은 수계 음극을 구현하는 데 사용될 수 있다. 여기서 수계 음극은, 비수계 용매를 포함하지 않고, 수계 용매를 포함하는 음극 합제 슬러리 조성물을 사용하여 제조된 음극을 의미한다.The aqueous dispersion thus obtained can be used to implement an aqueous negative electrode. Here, the aqueous negative electrode does not include a non-aqueous solvent, but refers to a negative electrode manufactured using a negative electrode mixture slurry composition containing an aqueous solvent.

이와 같은 수계 음극은, 비수계 용매를 포함하는 음극 합제 슬러리 조성물을 사용하여 제조된 음극(비수계 음극)에 대비하여, 음극 제조 공정에서의 유해 물질의 발생 염려가 없어, 친환경적이다.Such an aqueous negative electrode is environmentally friendly because there is no concern about the generation of harmful substances in the negative electrode manufacturing process, compared to a negative electrode (non-aqueous negative electrode) manufactured using a negative electrode mixture slurry composition containing a non-aqueous solvent.

스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스의 제조 공정Manufacturing process of styrene-butadiene-based copolymer latex

상기 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스는 유화 중합을 통해 제조될 수 있다. The styrene-butadiene-based copolymer latex may be prepared through emulsion polymerization.

구체적으로, 상기 스티렌-부타디엔계 공중합체의 조성을 고려한 단량체들과 유화제를 혼합하여 균일한 유화액을 제조한 후, 이어서 중합 개시제를 투입하여 일정 시간 중합을 진행하면 상기 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스 조성물을 수득할 수 있다.Specifically, after preparing a uniform emulsion by mixing monomers and an emulsifier in consideration of the composition of the styrene-butadiene-based copolymer, then a polymerization initiator is added to perform polymerization for a certain period of time, and the styrene-butadiene-based copolymer latex composition is prepared can be obtained.

상기 유화 중합은 단일 중합 또는 다단 중합에 의해 수행될 수 있다. 여기서, 단일 중합은 사용되는 단량체들을 단일 반응기에 넣고 동시에 중합시키는 방법을 의미하고, 다단 중합은 사용되는 단량체들을 2단 이상으로 순차적으로 중합시키는 방법을 의미한다. The emulsion polymerization may be performed by single polymerization or multi-stage polymerization. Here, single polymerization refers to a method in which used monomers are put into a single reactor and polymerized at the same time, and multistage polymerization refers to a method in which used monomers are sequentially polymerized in two or more stages.

상기 유화 중합은 수성 용매를 포함하는 용액 내에서 유화제 및 중합개시제의 존재 하에 수행될 수 있다. The emulsion polymerization may be carried out in the presence of an emulsifier and a polymerization initiator in a solution containing an aqueous solvent.

상기 유화 중합의 중합 온도 및 중합 시간은 경우에 따라 적절히 결정할 수 있다. 예를 들어, 중합 온도는 약 50 ℃ 내지 약 200 ℃ 일 수 있고, 중합 시간은 약 0.5 시간 내지 약 20 시간일 수 있다.The polymerization temperature and polymerization time of the emulsion polymerization may be appropriately determined depending on the case. For example, the polymerization temperature may be from about 50 °C to about 200 °C, and the polymerization time may be from about 0.5 hours to about 20 hours.

상기 유화 중합 시 사용 가능한 중합 개시제로는, 무기 또는 유기 과산화물이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 포타슘 퍼설페이트, 소듐 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트 등을 포함하는 수용성 개시제와, 큐멘 하이드로퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드 등을 포함하는 유용성 개시제를 사용할 수 있다. As the polymerization initiator usable during the emulsion polymerization, an inorganic or organic peroxide may be used, for example, a water-soluble initiator containing potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate, etc., cumene hydroperoxide, benzoyl peroxide Oil-soluble initiators including oxides and the like can be used.

또한, 상기 중합 개시제와 함께 과산화물의 반응 개시를 촉진시키기 위해 활성화제를 더 포함할 수 있으며, 이러한 활성화제로는 소듐 포름알데히드 설폭실레이트, 소듐 에틸렌디아민테트라아세테이트, 황산 제1 철, 및 덱스트로오스로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.In addition, an activator may be further included to promote the initiation of the reaction of the peroxide together with the polymerization initiator, and the activator includes sodium formaldehyde sulfoxylate, sodium ethylenediaminetetraacetate, ferrous sulfate, and dextrose. At least one selected from the group consisting of may be used.

그리고, 상기 유화 중합을 위한 유화제로는, 소듐 도데실 다이페닐 이서 다이설포네이트, 소듐 라우릴 설페이트, 소듐 도데실 벤젠 설포네이트, 디옥틸 소디움 설포석시네이트 등의 음이온계 유화제, 또는 폴리옥시에틸렌라우릴에테르와 같은 폴리에틸렌옥사이드 알킬 에테르, 폴리에틸렌옥사이드 알킬 아릴 에테르, 폴리에틸렌옥사이드 알킬 아민, 폴리에틸렌옥사이드 알킬 에스테르 등의 비이온계 유화제가 사용될 수 있다. 이러한 유화제는, 친수성(hydrophilic) 기와 소수성(hydrophobic) 기를 동시에 가지고 있는 물질로, 유화 중합 과정에서, 미셀(micelle) 구조를 형성하고, 미셀 구조 내부에서 각 단량체의 중합이 일어날 수 있게 한다. 바람직하게는, 상기 음이온계 유화제 및 상기 비이온계 유화제를 단독 혹은 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 음이온 유화제와 비이온 유화제를 혼합하여 사용하는 경우 보다 효과적일 수 있지만, 본 발명이 반드시 이러한 유화제의 종류에 제한되는 것은 아니다. And, as the emulsifier for the emulsion polymerization, an anionic emulsifier such as sodium dodecyl diphenyl iser disulfonate, sodium lauryl sulfate, sodium dodecyl benzene sulfonate, dioctyl sodium sulfosuccinate, or polyoxyethylene Nonionic emulsifiers such as polyethylene oxide alkyl ethers such as lauryl ether, polyethylene oxide alkyl aryl ethers, polyethylene oxide alkyl amines, and polyethylene oxide alkyl esters may be used. Such an emulsifier is a material having a hydrophilic group and a hydrophobic group at the same time, and during the emulsion polymerization process, a micelle structure is formed, and polymerization of each monomer can occur inside the micellar structure. Preferably, the anionic emulsifier and the nonionic emulsifier can be used alone or in mixture of two or more types, and it can be more effective when an anionic emulsifier and a nonionic emulsifier are mixed and used, but the present invention is necessarily such an emulsifier is not limited to the type of

그리고, 상기 유화제는, 예를 들어, 상기 공중합체의 제조에 사용되는 단량체 성분 총 100 중량부에 대해, 약 0.01 내지 약 10 중량부, 또는 약 0.05 내지 약 5 중량부로 사용될 수 있다. And, the emulsifier, for example, based on 100 parts by weight of the total monomer components used in the preparation of the copolymer, about 0.01 to about 10 parts by weight, or about 0.05 to about 5 parts by weight may be used.

시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 및 중화 폴리아크릴산 수용액의 혼합액과 상기 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스의 혼합(블렌딩) 공정Mixing (blending) process of a mixed solution of cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion and neutralized polyacrylic acid aqueous solution and the styrene-butadiene-based copolymer latex

최종적으로, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 및 상기 중화 폴리아크릴산 수용액의 혼합액과, 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스의 혼합(즉, 블렌딩)하면, 전술한 일 구현예의 바인더 조성물을 수득할 수 있다.Finally, when the mixture of the aqueous dispersion of cyanoethylated polyvinyl alcohol and the aqueous solution of neutralized polyacrylic acid and the styrene-butadiene-based copolymer latex are mixed (that is, blended), the binder composition of the above-described embodiment can be obtained. have.

상기 혼합 시, 전체 고형분 총량 100 중량% 중, 상기 중화 폴리아크릴산 1 내지 40 중량%, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 1 내지 30 중량% 및 잔부의 상기 스티렌-부타디엔계 공중합체가 포함되도록 혼합할 수 있다.When mixing, 1 to 40% by weight of the neutralized polyacrylic acid, 1 to 30% by weight of the cyanoethylated polyvinyl alcohol, and the remainder of the styrene-butadiene-based copolymer among 100% by weight of the total solid content. can

이는, 전술한 일 구현예의 블렌딩 비율과 동일하여, 상세한 설명을 생략한다.This is the same as the blending ratio of the above-described embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

최종 수득되는 바인더 조성물 내 고형분 함량이 약 10 내지 약 40 중량%, 예컨대 10 내지 30 중량 %가 되도록, 수성 용매 즉 물을 더 첨가할 수도 있다.An aqueous solvent, ie, water, may be further added so that the final obtained binder composition has a solid content of about 10 to about 40% by weight, such as 10 to 30% by weight.

이와 같이 수득된 수분산액은 수계 음극을 구현하는 데 사용될 수 있다. 여기서 수계 음극은, 비수계 용매를 포함하지 않고, 수계 용매를 포함하는 음극 합제 슬러리 조성물을 사용하여 제조된 음극을 의미한다.The aqueous dispersion thus obtained can be used to implement an aqueous negative electrode. Here, the aqueous negative electrode does not include a non-aqueous solvent, but refers to a negative electrode manufactured using a negative electrode mixture slurry composition containing an aqueous solvent.

이와 같은 수계 음극은, 비수계 용매를 포함하는 음극 합제 슬러리 조성물을 사용하여 제조된 음극(비수계 음극)에 대비하여, 음극 제조 공정에서의 유해 물질의 발생 염려가 없어, 친환경적이다.Such an aqueous negative electrode is environmentally friendly because there is no concern about the generation of harmful substances in the negative electrode manufacturing process, compared to a negative electrode (non-aqueous negative electrode) manufactured using a negative electrode mixture slurry composition containing a non-aqueous solvent.

음극cathode

본 발명의 다른 일 구현예에서는, 음극 집전체; 및 상기 음극 집전체 상에 위치하고, 전술한 일 구현예의 바인더 조성물 및 음극 활물질을 포함하는 음극 합제 층;을 포함하는 음극을 제공한다.In another embodiment of the present invention, a negative electrode current collector; and a negative electrode mixture layer positioned on the negative electrode current collector and including the binder composition and negative electrode active material of the embodiment described above.

상기 일 구현예의 바인더 조성물을 제외하고, 음극 합제 및 음극에 사용되는 음극 활물질, 음극 집전체 등은 각각, 일반적으로 알려진 구성 요소를 포함할 수 있다.Except for the binder composition of the one embodiment, the negative electrode active material used in the negative electrode mixture and the negative electrode, the negative electrode current collector, etc. may each include generally known components.

상기 일 구현예의 바인더 조성물은, 상기 음극 합제 전체 중량(100 중량%) 중, 1 중량% 내지 10 중량%, 구체적으로 1 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 이를 만족할 때, 상기 음극 활물질의 함량을 상대적으로 높일 수 있고, 음극의 방전 용량을 더욱 향상시킬 수 있다.The binder composition of one embodiment may be included in an amount of 1 wt% to 10 wt%, specifically 1 wt% to 5 wt%, based on the total weight (100 wt%) of the negative electrode mixture. When this is satisfied, the content of the negative active material may be relatively increased, and the discharge capacity of the negative electrode may be further improved.

한편, 상기 일 구현예의 바인더 조성물은, 결착력, 기계적 물성 등에 있어서 우수한 특성을 가지므로, 상기 음극 합제의 음극 활물질로 흑연계 음극 활물질이 사용되는 경우는 물론 그보다 고용량인 음극 활물질이 사용되더라도, 음극 활물질과 음극 활물질 사이, 음극 활물질과 음극 집전체 사이 등의 결착력을 유지할 수 있고, 그 자체의 기계적 물성에 의해 음극 활물질의 팽창을 억제할 수 있다.On the other hand, since the binder composition of one embodiment has excellent properties in binding force and mechanical properties, etc., when a graphite-based negative active material is used as the negative active material of the negative electrode mixture, as well as a negative active material having a higher capacity than that is used, the negative electrode active material It is possible to maintain the binding force between the negative active material and the negative electrode active material, between the negative electrode active material and the negative electrode current collector, and the expansion of the negative electrode active material can be suppressed by its mechanical properties.

상기 일 구현예의 바인더 조성물은, 흑연계 음극 활물질 및 실리콘계 음극 활물질의 복합 음극 활물질과 함께 적용되기에 적합한 것이다,The binder composition of one embodiment is suitable for application together with a composite negative active material of a graphite-based negative active material and a silicon-based negative active material,

구체적으로, 상기 흑연계 음극 활물질로는 천연 흑연, 인조 흑연, 탄소섬유, 난흑연화성 탄소 등을 들 수 있다. 또한, 상기 실리콘계 화합물로는, SiOx(0 < x < 2), Si-C 복합체, Si-Q 합금(상기 Q는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 내지 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합이며, Si은 아님) 등을 들 수 있다.Specifically, examples of the graphite-based negative active material include natural graphite, artificial graphite, carbon fiber, and non-graphitizable carbon. In addition, as the silicon-based compound, SiO x (0 < x < 2), Si-C composite, Si-Q alloy (wherein Q is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 to 16 element, transition metal, rare earth element or It is a combination of these, and it is not Si) etc. are mentioned.

상기 일 구현예의 음극은, 상기 열거된 흑연계 음극 활물질 중 1 이상 및 상기 열거된 실리콘계 음극 활물질 중 1 이상의 복합 복합 음극 활물질을 사용할 수 있다.The negative electrode of one embodiment may use at least one of the above-listed graphite-based negative active materials and a composite composite negative active material of at least one of the above-listed silicon-based negative active materials.

음극 집전체는 일반적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is generally made to have a thickness of 3 μm to 500 μm. Such a negative current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery, and for example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, the surface of copper or stainless steel. Carbon, nickel, titanium, silver, etc. surface-treated, aluminum-cadmium alloy, etc. may be used. In addition, the bonding strength of the negative electrode active material may be strengthened by forming fine irregularities on the surface, and may be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams, and nonwovens.

상기 음극은, 음극 집전체 상에 음극 활물질, 및 상기 바인더를 포함하는 음극 합제를 도포한 후 건조 및 압연하여 제조되며, 필요에 따라서는, 도전재, 충진재 등을 더 첨가하여 제조될 수 있다. The negative electrode is manufactured by coating the negative electrode mixture including the negative electrode active material and the binder on the negative electrode current collector, drying and rolling, and, if necessary, may be prepared by further adding a conductive material, a filler, and the like.

상기 도전재는 음극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머; 또는 이들의 혼합물을 포함하는 도전성 재료를 사용할 수 있다.The conductive material is used to impart conductivity to the negative electrode, and any electronically conductive material can be used as long as it does not cause chemical change in the battery of which it is configured, for example, natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black , carbon-based materials such as carbon fibers; Metal-based substances, such as metal powders, such as copper, nickel, aluminum, and silver, or a metal fiber; conductive polymers such as polyphenylene derivatives; Alternatively, a conductive material including a mixture thereof may be used.

상기 충진재는 음극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합제; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물을 사용할 수 있다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the negative electrode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. A fibrous material such as glass fiber or carbon fiber may be used.

이차 전지secondary battery

본 발명의 또 다른 일 구현예에서는, 전술한 일 구현예의 음극을 포함하는 이차 전지가 제공된다. 이러한 이차 전지는, 양극; 전해질; 및 음극을 포함하는 형태일 수 있고, 리튬 이차 전지로 구현될 수 있다.In another embodiment of the present invention, a secondary battery including the negative electrode of the embodiment described above is provided. Such a secondary battery, a positive electrode; electrolyte; and a negative electrode, and may be implemented as a lithium secondary battery.

상기 리튬 이차 전지는, 양극, 분리막, 및 음극을 포함하는 전극 조립체에 비수계 전해질을 함침시켜 제조할 수 있다.The lithium secondary battery may be manufactured by impregnating an electrode assembly including a positive electrode, a separator, and a negative electrode with a non-aqueous electrolyte.

상기 음극은 전술한 바와 같고, 나머지 구성 요소를 이하에서 설명한다.The negative electrode is the same as described above, and the remaining components will be described below.

양극anode

상기 양극은 양극 활물질을 포함하고, 상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 내지 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 내지 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 내지 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; LiNixMn2-xO4로 표현되는 스피넬 구조의 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The positive electrode includes a positive active material, and the positive active material is a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Formula Li 1+x Mn 2-x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , and LiMnO 2 ; lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 , and Cu 2 V 2 O 7 ; Ni site-type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1-x M x O 2 (wherein M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 (wherein M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta and x = 0.01 to 0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where M = Fe, Co, lithium manganese composite oxide represented by Ni, Cu or Zn; LiNi x Mn 2-x O 4 A lithium manganese composite oxide having a spinel structure; LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; disulfide compounds; Although Fe2 (MoO4)3 etc. are mentioned, It is not limited only to these.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The positive electrode current collector is generally made to have a thickness of 3 μm to 500 μm. The positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery. For example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or aluminum or stainless steel. Carbon, nickel, titanium, silver, etc. may be used on the surface of the surface-treated. The current collector may increase the adhesion of the positive electrode active material by forming fine irregularities on the surface thereof, and various forms such as a film, sheet, foil, net, porous body, foam body, and non-woven body are possible.

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, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery. For example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; carbon black, such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.

상기 양극에는, 일반적으로 알려진 바인더가 사용될 수 있다. 그 대표적인 예로, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.A generally known binder may be used for the positive electrode. Representative examples thereof include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, polyvinyl chloride, carboxylated polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, ethylene oxide-containing polymer, polyvinylpyrrolidone, polyurethane, Polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, acrylated styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon, or the like may be used, but is not limited thereto.

상기 음극과 상기 양극은 각각 활물질 및 바인더, 경우에 따라서는 도전재, 충진재 등을 용매 중에서 혼합하여 슬러리 상의 전극 합제로 제조하고, 이 전극 합제를 각각의 전극 집전체에 도포하여 제조될 수 있다. 이와 같은 전극 제조 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서 상세한 설명은 생략하기로 한다. The negative electrode and the positive electrode may be prepared by mixing an active material and a binder, in some cases, a conductive material, a filler, and the like in a solvent to prepare a slurry-like electrode mixture, and applying the electrode mixture to each electrode current collector. Since such an electrode manufacturing method is widely known in the art, a detailed description thereof will be omitted herein.

상기 분리막의 경우, 음극과 양극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용 가능하다.  즉, 전해질의 이온 이동에 대하여 저-저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 사용될 수 있다. 예를 들어, 유리 섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 이들의 조합물 중에서 선택된 것으로서, 부직포 또는 직포 형태이어도 무방하다. 예를 들어, 리튬 이온 전지에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 폴리올레핀계 고분자 세퍼레이터가 주로 사용되고, 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.In the case of the separator, any one commonly used in lithium batteries may be used as it separates the negative electrode and the positive electrode and provides a passage for lithium ions to move. That is, a low-resistance to ion movement of the electrolyte and excellent electrolyte moisture content may be used. For example, it may be selected from glass fiber, polyester, Teflon, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), or a combination thereof, and may be in the form of a nonwoven fabric or a woven fabric. For example, a polyolefin-based polymer separator such as polyethylene or polypropylene is mainly used for lithium ion batteries, and a coated separator containing a ceramic component or a polymer material may be used to secure heat resistance or mechanical strength, and optionally single-layer or multi-layer structure can be used.

경우에 따라서, 상기 분리막 위에는 전지의 안정성을 높이기 위하여 겔 폴리머 전해질이 코팅될 수 있다. 이러한 겔 폴리머의 대표적인 예로는 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐리덴플루라이드, 폴리아크릴로니트릴 등을 들 수 있다.In some cases, a gel polymer electrolyte may be coated on the separator to increase battery stability. Representative examples of such a gel polymer include polyethylene oxide, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, and the like.

다만, 상기 비수 전해질이 아닌 고체 전해질이 사용되는 경우에는, 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.However, when a solid electrolyte other than the non-aqueous electrolyte is used, the solid electrolyte may also serve as a separator.

상기 비수 전해질은, 상기 전해질은 비수성 유기 용매와 리튬 염을 포함하는 액체 전해질일 수 있다. 상기 비수성 유기 용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다. The non-aqueous electrolyte may be a liquid electrolyte including a non-aqueous organic solvent and a lithium salt. The non-aqueous organic solvent serves as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move.

상기 비수 전해질로는 비수 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.As the non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, and the like are used.

상기 비수 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 1,2-디에톡시 에탄, 테트라히드록시푸란, 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 4-메틸-1,3-디옥센, 디에틸에테르, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous electrolyte include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate , gamma-butylolactone, 1,2-dimethoxy ethane, 1,2-diethoxy ethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolane, 4-methyl -1,3-dioxene, diethyl ether, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfonate An aprotic organic solvent such as porane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, ether, methyl pyropionate, or ethyl propionate can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 설파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphoric acid ester polymers, poly agitation lysine, polyester sulfide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, ions A polymer containing a sexually dissociating group or the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides, sulfates, etc. of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 and the like may be used.

상기 리튬 염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, LiSCN, LiC(CF3SO2)3, (CF3SO2)2NLi, 클로로보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, 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 , LiAlCl 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiSCN, LiC(CF 3 SO 2 ) 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic lithium carboxylate, 4 phenyl lithium borate, and the like can be used.

또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(fluoro-ethylene carbonate), PRS(propene sultone), FPC(fluoro-propylene carbonate) 등을 더 포함시킬 수 있다.In addition, for the purpose of improving charge/discharge characteristics, flame retardancy, etc. in the electrolyte, for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, n-glyme, hexaphosphate triamide, nitro Benzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N,N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride, etc. may be added. . In some cases, in order to impart incombustibility, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further included, and carbon dioxide gas may be further included to improve high temperature storage characteristics, and FEC (fluoro-ethylene) carbonate), propene sultone (PRS), and fluoro-propylene carbonate (FPC) can be further included.

본 발명에 따른 리튬 이차 전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 전지 셀들을 포함하는 중대형 전지 모듈에 단위 전지로도 사용될 수 있다.The lithium secondary battery according to the present invention may be used not only in a battery cell used as a power source for a small device, but also as a unit battery in a medium/large battery module including a plurality of battery cells.

이하, 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들이 제시된다. 그러나 하기의 실시예들은 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments are presented to help the understanding of the invention. However, the following examples are only for illustrating the invention, and do not limit the invention thereto.

<음극용 바인더 조성물의 원료 제조><Preparation of raw material of binder composition for negative electrode>

합성예 1-1: 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 1Synthesis Example 1-1: Cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion 1

(1) 시아노에틸화 폴리비닐알코올 합성(1) Synthesis of cyanoethylated polyvinyl alcohol

폴리비닐알코올(PVA) 1 중량부, 아크릴로니트릴 (AN) 6 중량부, 및 1 중량%의 가성소다가 용해된 가성소다 수용액 1.32 중량부를 교반기 장착 반응기에 투입하고, 50℃에서 100분 동안 반응시켰다. 여기에 아세톤 10 중량부 및 증류수 3 중량부를 첨가하고 40 분 동안 교반한 뒤, 25 중량%의 아세트산이 용해된 아세트산 수용액 0.088 중량부를 투입하여 반응 종결시켰다. 증류수를 이용하여 반응 생성물을 석출시켜 세척한 후, 시아노에틸화 폴리비닐알코올을 얻었다.1 part by weight of polyvinyl alcohol (PVA), 6 parts by weight of acrylonitrile (AN), and 1.32 parts by weight of an aqueous solution of caustic soda in which 1% by weight of caustic soda is dissolved were put into a reactor equipped with a stirrer, and reacted at 50° C. for 100 minutes made it 10 parts by weight of acetone and 3 parts by weight of distilled water were added thereto and stirred for 40 minutes, and then 0.088 parts by weight of an acetic acid aqueous solution in which 25% by weight of acetic acid was dissolved was added to terminate the reaction. After the reaction product was precipitated and washed with distilled water, cyanoethylated polyvinyl alcohol was obtained.

상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올은, H-NMR 측정 및 전술한 식 1 계산에 의한 시아노에틸 치환율이 79 %이고, 겔 투과 크로마토그래피(GPC: gel permeation chromatography)로 구한 중량평균분자량(MW)이 408,000 g/mol이다.The cyanoethylated polyvinyl alcohol has a cyanoethyl substitution rate of 79% by H-NMR measurement and the above-mentioned formula 1 calculation, and a weight average molecular weight (MW) obtained by gel permeation chromatography (GPC) This is 408,000 g/mol.

구체적으로, 상기 H-NMR 측정법 및 상기 GPC 측정법은 각각 다음과 같다:Specifically, the H-NMR measurement method and the GPC measurement method are as follows, respectively:

1) H-NMR: DMSO-d6 용매를 사용하여, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올이 5 중량% 포함된 용액을 제조하였다. 가열 블록(heat block)을 이용하여, 상기 용액 내 시아노에틸화 폴리비닐알코올이 충분히 용해될 정도로 가열하였다. 이후, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올이 용해된 용액을 상온으로 냉각하고, NMR 기기(기기명: 700MHz Avance Ⅲ HD NMR, BBO probe: 1H NMR, 제조사: Bruker)에 넣어 H-NMR 스펙트럼을 측정하였다.1) H-NMR: A solution containing 5 wt% of the cyanoethylated polyvinyl alcohol was prepared using a DMSO-d6 solvent. Using a heat block, the solution was heated enough to dissolve the cyanoethylated polyvinyl alcohol in the solution. Thereafter, the solution in which the cyanoethylated polyvinyl alcohol was dissolved was cooled to room temperature, and put into an NMR device (device name: 700MHz Avance Ⅲ HD NMR, BBO probe: 1H NMR, manufacturer: Bruker) to measure H-NMR spectrum. .

2) GPC: GPC 기기(제조사: Waters, 기기명: Alliance e2695)를 이용하여, 하기 조건으로 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올의 중량평균분자량을 구하였다. 2) GPC: Using a GPC instrument (manufacturer: Waters, instrument name: Alliance e2695), the weight average molecular weight of the cyanoethylated polyvinyl alcohol was obtained under the following conditions.

-컬럼: PL mixed B x 2-Column: PL mixed B x 2

-용매: DMF/0.05 M LiBr (0.45 ㎛ filtered)-Solvent: DMF/0.05 M LiBr (0.45 ㎛ filtered)

-유속: 1.0 ml/min-Flow rate: 1.0ml/min

-시료 농도: 1.0 mg/ml-Sample concentration: 1.0 mg/ml

-주입량: 100 ㎕-Injection amount: 100 μl

-컬럼 온도: 65 ℃-Column temperature: 65 ℃

-Detector: Waters 2414 RI detector -Detector: Waters 2414 RI detector

-Standard: PS (3차 함수로 보정)-Standard: PS (corrected by cubic function)

-Data processing: Empower 2 -Data processing: Empower 2

구체적으로, 중량평균분자량을 구하고자 하는 시료(즉, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올) 0.5mg을 바이알(vial)에 넣고, DMF를 이용하여 1mg/ml 농도로 희석시켰다. 이후, 0.45㎛ 시린지 필터(syringe filter)를 이용하여 필터링(filtering)하여 시료 용액을 수득하였다.Specifically, 0.5 mg of the sample to obtain the weight average molecular weight (ie, the cyanoethylated polyvinyl alcohol) was placed in a vial, and diluted to a concentration of 1 mg/ml using DMF. Thereafter, a sample solution was obtained by filtering using a 0.45 μm syringe filter.

GPC 전용 바이알(vial)에 1ml 이상의 상기 시료 용액을 담았다. 이처럼 준비된 시료 용액을 기기에 넣은 뒤, GPC 측정을 시작하였다. 이에 따라 상기 시료 용액에 대한 GPC 크로마토그램(chromatogram)을 얻었다. 1ml or more of the sample solution was placed in a GPC-only vial. After putting the sample solution prepared in this way into the instrument, GPC measurement was started. Accordingly, a GPC chromatogram of the sample solution was obtained.

상기 시료 용액과 동일한 방법으로, 표준 용액에 대한 GPC 크로마토그램(chromatogram)을 얻었다.In the same manner as the sample solution, a GPC chromatogram for the standard solution was obtained.

표준 용액의 GPC 크로마토그램(chromatogram)으로부터 보정 곡선(calibration curve)과 식을 구하고, 그 식에 시료 용액의 머무름 시간을 대입하여 시료의 분자량을 얻었다. A calibration curve and an equation were obtained from the GPC chromatogram of the standard solution, and the retention time of the sample solution was substituted into the equation to obtain the molecular weight of the sample.

(2) 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 제조 (2) Preparation of cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion

환류 냉각기 및 Dean-Stark 장치가 설치된 반응기에, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 1 중량부 및 아세톤 1.5 중량부를 투입하고, 60℃ 로 승온시켜 완전히 용해시켰다. 이어서 증류수 3 중량부를 1시간 동안 적하하는 동시에, Dean-Stark trap을 통해 아세톤을 천천히 증류시키면서 수분산시켰다. 상온까지 냉각시킨 다음, 300 mesh로 필터링하여, 고형분 25 중량%의 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액을 수득하였다.In a reactor equipped with a reflux condenser and a Dean-Stark device, 1 part by weight of the cyanoethylated polyvinyl alcohol and 1.5 parts by weight of acetone were added, and the temperature was raised to 60° C. to completely dissolve it. Then, 3 parts by weight of distilled water was added dropwise for 1 hour, and while acetone was slowly distilled through a Dean-Stark trap, it was dispersed in water. After cooling to room temperature, it was filtered through 300 mesh to obtain an aqueous dispersion of cyanoethylated polyvinyl alcohol having a solid content of 25% by weight.

합성예 1-2: 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 2Synthesis Example 1-2: Cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion 2

시아노에틸화 폴리비닐알코올 합성 시, 아크릴로니트릴 10 중량부를 사용하였다. 그 이외에는 합성예 1-1과 동일하게 하여, 시아노에틸화 폴리비닐알코올을 합성하고, 그 수분산액(고형분 25 중량%)을 제조하였다.When cyanoethylated polyvinyl alcohol was synthesized, 10 parts by weight of acrylonitrile was used. Other than that, in the same manner as in Synthesis Example 1-1, cyanoethylated polyvinyl alcohol was synthesized, and an aqueous dispersion (solid content of 25% by weight) was prepared.

상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올은, H-NMR 측정 및 전술한 식 1 계산에 의한 시아노에틸 치환율이 89 %이고, 겔 투과 크로마토그래피(GPC: gel permeation chromatography, Waters사 Alliance e2695)로 구한 중량평균분자량(MW)이 475,000 g/mol이다. 여기서, H-NMR 및 GPC 각 측정법은 합성예 1-1과 같다.The cyanoethylated polyvinyl alcohol has a cyanoethyl substitution rate of 89% by H-NMR measurement and the above-mentioned formula 1 calculation, and the weight obtained by gel permeation chromatography (GPC: Waters Alliance e2695) The average molecular weight (MW) is 475,000 g/mol. Here, H-NMR and GPC measurement methods are the same as in Synthesis Example 1-1.

합성예 1-3: 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 3Synthesis Example 1-3: Cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion 3

시아노에틸화 폴리비닐알코올 합성 시, 아크릴로니트릴 3 중량부를 사용하였다. 그 이외에는 합성예 1-1과 동일하게 하여, 시아노에틸화 폴리비닐알코올을 합성하고, 그 수분산액(고형분 25 중량%)을 제조하였다.When synthesizing cyanoethylated polyvinyl alcohol, 3 parts by weight of acrylonitrile was used. Other than that, in the same manner as in Synthesis Example 1-1, cyanoethylated polyvinyl alcohol was synthesized, and an aqueous dispersion (solid content of 25% by weight) was prepared.

상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올은, H-NMR 측정 및 전술한 식 1 계산에 의한 시아노에틸 치환율이 61 %이고, 겔 투과 크로마토그래피(GPC: gel permeation chromatography, Waters사 Alliance e2695)로 구한 중량평균분자량(MW)이 287,000 g/mol이다. 여기서, H-NMR 및 GPC 각 측정법은 합성예 1-1과 같다.The cyanoethylated polyvinyl alcohol has a cyanoethyl substitution rate of 61% by H-NMR measurement and the above-mentioned formula 1 calculation, and the weight obtained by gel permeation chromatography (GPC: Waters Alliance e2695) The average molecular weight (MW) is 287,000 g/mol. Here, H-NMR and GPC measurement methods are the same as in Synthesis Example 1-1.

합성예 2: 폴리비닐알코올 수용액Synthesis Example 2: Polyvinyl alcohol aqueous solution

폴리비닐알코올(PVA: Aldrich, 341584: 중량평균분자량 89,000 g/mol) 1 중량부에 증류수 9 중량부를 가하고, 80℃에서 1시간 동안 교반하여, 고형분 10 중량%의 폴리비닐알코올 수용액을 제조하였다.9 parts by weight of distilled water was added to 1 part by weight of polyvinyl alcohol (PVA: Aldrich, 341584: weight average molecular weight of 89,000 g/mol ) and stirred at 80° C. for 1 hour to prepare a polyvinyl alcohol aqueous solution having a solid content of 10% by weight.

합성예 3: 중화 폴리아크릴산 수용액Synthesis Example 3: Neutralized aqueous polyacrylic acid solution

폴리아크릴산(PAA: Aldrich, 181285: 중량평균분자량 450,000 g/mol) 1 중량부에 증류수 4.5 중량부를 가하고, 20 분 동안 교반하여 완전히 용해시킨 뒤, 1 중량%의 가성소다가 용해된 가성소다 수용액 4.5 중량부를 투입하여, 고형분 10 중량%의 중화 폴리아크릴산 수용액을 수득하였다.4.5 parts by weight of distilled water was added to 1 part by weight of polyacrylic acid (PAA: Aldrich, 181285: weight average molecular weight of 450,000 g/mol), stirred for 20 minutes to completely dissolve, and then caustic soda aqueous solution in which 1% by weight of caustic soda was dissolved 4.5 By adding parts by weight, a neutralized aqueous polyacrylic acid solution having a solid content of 10% by weight was obtained.

상기 중화 폴리아크릴산 수용액 내 중화 폴리아크릴산의 중화도 (Degree of neutralization)는 약 8 %이며, 여기서 중화도는 IR 등의 장비를 이용하여 측정할 수 있다.The degree of neutralization of the neutralized polyacrylic acid in the neutralized polyacrylic acid aqueous solution is about 8%, and the degree of neutralization may be measured using equipment such as IR.

합성예 4:Synthesis Example 4: 스티렌-부타디엔계 공중합체 제조Preparation of styrene-butadiene-based copolymer

스티렌(ST) 48g, 1,3-부타디엔(BD) 50g 및, 아크릴산(AA) 2g을, 소듐 라우릴 설페이트 0.3g 및 포타슘 퍼설페이트 0.1g이 포함된 물에 첨가하고 혼합한 후, 70 ℃에서 5시간 동안 중합을 진행하였다.48 g of styrene (ST), 50 g of 1,3-butadiene (BD), and 2 g of acrylic acid (AA) were added to water containing 0.3 g of sodium lauryl sulfate and 0.1 g of potassium persulfate and mixed, followed by mixing at 70 ° C. Polymerization was carried out for 5 hours.

이후, 가성 소다 수용액을 첨가하여 pH를 7 내지 8로 조절하고, 고형분 40%의 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스를 얻었다.Thereafter, an aqueous solution of caustic soda was added to adjust the pH to 7 to 8, and a styrene-butadiene-based copolymer latex having a solid content of 40% was obtained.

<음극 바인더 조성물의 제조><Preparation of negative electrode binder composition>

제조예 1: 중화 폴리아크릴산 수용액, 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액, 및 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스의 블렌딩 바인더 1Preparation Example 1: Blending binder 1 of neutralized polyacrylic acid aqueous solution, cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion, and styrene-butadiene-based copolymer latex

합성예 3에서 제조한 고형분 10 중량%의 중화 폴리아크릴산 수용액 18 중량부를 10 중량부의 증류수로 희석시킨 뒤, 합성예 1-1에서 제조한 고형분 25 중량%의 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 4.8 중량부를 천천히 투입하고, 상온에서 1시간 동안 교반하였다.After diluting 18 parts by weight of an aqueous solution of neutralized polyacrylic acid having a solid content of 10% by weight prepared in Synthesis Example 3 with 10 parts by weight of distilled water, 4.8 parts by weight of an aqueous dispersion of cyanoethylated polyvinyl alcohol having a solid content of 25% by weight prepared in Synthesis Example 1-1 Parts by weight were slowly added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour.

이후, 합성예 4에서 제조한 고형분 40 중량%의 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스 17.5 중량부를 천천히 투입하고, 상온에서 1시간 동안 교반하여, 고형분 20 중량%의 블렌딩 바인더를 제조하였다.Then, 17.5 parts by weight of the styrene-butadiene-based copolymer latex having a solid content of 40% by weight prepared in Synthesis Example 4 was slowly added, and stirred at room temperature for 1 hour to prepare a blending binder having a solid content of 20% by weight.

제조예 2: 중화 폴리아크릴산 수용액, 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액, 및 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스의 블렌딩 바인더 2Preparation Example 2: Blending binder 2 of neutralized polyacrylic acid aqueous solution, cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion, and styrene-butadiene-based copolymer latex

합성예 3에서 제조한 고형분 10 중량%의 중화 폴리아크릴산 수용액 30 중량부, 합성예 1-1에서 제조한 고형분 25 중량%의 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 8 중량부, 및 합성예 4에서 제조한 고형분 40 중량%의 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스 12.5 중량부를 사용하는 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 공정으로 음극 바인더 조성물(고형분 20 중량%)을 제조하였다.30 parts by weight of a neutralized polyacrylic acid aqueous solution having a solid content of 10% by weight prepared in Synthesis Example 3, 8 parts by weight of an aqueous dispersion of cyanoethylated polyvinyl alcohol having a solid content of 25% by weight prepared in Synthesis Example 1-1, and in Synthesis Example 4 An anode binder composition (solids content of 20 wt%) was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that 12.5 parts by weight of the prepared styrene-butadiene-based copolymer latex having a solid content of 40 wt% was used.

제조예 3: 중화 폴리아크릴산 수용액, 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액, 및 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스의 블렌딩 바인더 3Preparation Example 3: Blending binder 3 of neutralized polyacrylic acid aqueous solution, cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion, and styrene-butadiene-based copolymer latex

합성예 3에서 제조한 고형분 10 중량%의 중화 폴리아크릴산 수용액 12 중량부를 14 중량부의 증류수로 희석시킨 뒤, 합성예 1-1에서 제조한 고형분 25 중량%의 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 7.2 중량부, 및 합성예 4에서 제조한 고형분 40 중량%의 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스 17.5 중량부를 사용하는 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 공정으로 음극 바인더 조성물(고형분 20 중량%)을 제조하였다.After diluting 12 parts by weight of the neutralized polyacrylic acid aqueous solution having a solid content of 10% by weight prepared in Synthesis Example 3 with 14 parts by weight of distilled water, an aqueous dispersion of cyanoethylated polyvinyl alcohol having a solid content of 25% by weight prepared in Synthesis Example 1-1 7.2 Except for using 17.5 parts by weight of the styrene-butadiene-based copolymer latex having a solid content of 40 wt% prepared in Synthesis Example 4 and 17.5 parts by weight, the negative electrode binder composition (solid content 20 wt%) was prepared in the same manner as in Preparation Example 1 did

제조예 4: 중화 폴리아크릴산 수용액, 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액, 및 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스의 블렌딩 바인더 4Preparation Example 4: Blending binder 4 of neutralized polyacrylic acid aqueous solution, cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion, and styrene-butadiene copolymer latex

합성예 3에서 제조한 고형분 10 중량%의 중화 폴리아크릴산 수용액 18 중량부를 10 중량부의 증류수로 희석시킨 뒤, 합성예 1-2에서 제조한 고형분 25 중량%의 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 4.8 중량부, 및 합성예 4에서 제조한 고형분 40 중량%의 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스 17.5 중량부를 사용하는 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 공정으로 음극 바인더 조성물(고형분 20 중량%)을 제조하였다.After diluting 18 parts by weight of 10 parts by weight of a neutralized polyacrylic acid aqueous solution having a solid content of 10% by weight prepared in Synthesis Example 3 with 10 parts by weight of distilled water, 4.8 parts by weight of an aqueous dispersion of cyanoethylated polyvinyl alcohol having a solid content of 25% by weight prepared in Synthesis Example 1-2 Except for using 17.5 parts by weight of the styrene-butadiene-based copolymer latex having a solid content of 40 wt% prepared in Synthesis Example 4 and 17.5 parts by weight, the negative electrode binder composition (solid content 20 wt%) was prepared in the same manner as in Preparation Example 1 did

제조예 5: 중화 폴리아크릴산 수용액, 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액, 및 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스의 블렌딩 바인더Preparation Example 5: Blending binder of neutralized polyacrylic acid aqueous solution, cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion, and styrene-butadiene-based copolymer latex

합성예 3에서 제조한 고형분 10 중량%의 중화 폴리아크릴산 수용액 18 중량부를 10 중량부의 증류수로 희석시킨 뒤, 합성예 1-3에서 제조한 고형분 25 중량%의 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 4.8 중량부, 및 합성예 4에서 제조한 고형분 40 중량%의 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스 17.5 중량부를 사용하는 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 공정으로 음극 바인더 조성물(고형분 20 중량%)을 제조하였다.After diluting 18 parts by weight of an aqueous solution of neutralized polyacrylic acid having a solid content of 10% by weight prepared in Synthesis Example 3 with 10 parts by weight of distilled water, 4.8 parts by weight of an aqueous dispersion of cyanoethylated polyvinyl alcohol having a solid content of 25% by weight prepared in Synthesis Example 1-3 Except for using 17.5 parts by weight of the styrene-butadiene-based copolymer latex having a solid content of 40 wt% prepared in Synthesis Example 4 and 17.5 parts by weight, the negative electrode binder composition (solid content 20 wt%) was prepared in the same manner as in Preparation Example 1 did

제조예 6: 중화 폴리아크릴산 수용액, 폴리비닐알코올 수용액, 및 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스의 블렌딩 바인더Preparation Example 6: Blending binder of neutralized polyacrylic acid aqueous solution, polyvinyl alcohol aqueous solution, and styrene-butadiene-based copolymer latex

합성예 3에서 제조한 고형분 10 중량%의 중화 폴리아크릴산 수용액 18 중량부를 2 중량부의 증류수로 희석시킨 뒤, 합성예 2에서 제조한 고형분 10 중량%의 폴리비닐알코올 수용액 12 중량부, 및 합성예 4에서 제조한 고형분 40 중량%의 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스 17.5 중량부를 사용하는 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 공정으로 음극 바인더 조성물(고형분 20 중량%)을 제조하였다.After diluting 18 parts by weight of the neutralized polyacrylic acid aqueous solution having a solid content of 10% by weight prepared in Synthesis Example 3 with 2 parts by weight of distilled water, 12 parts by weight of the polyvinyl alcohol aqueous solution having a solid content of 10% by weight prepared in Synthesis Example 2, and Synthesis Example 4 Except for using 17.5 parts by weight of the styrene-butadiene-based copolymer latex having a solid content of 40% by weight prepared in Preparation Example 1, an anode binder composition (solids content of 20% by weight) was prepared in the same manner as in Preparation Example 1.

제조예 7: 중화 폴리아크릴산 수용액 및 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스의 블렌딩 바인더Preparation Example 7: Blending binder of neutralized polyacrylic acid aqueous solution and styrene-butadiene-based copolymer latex

합성예 3에서 제조한 고형분 10 중량%의 중화 폴리아크릴산 수용액 30 중량부를 2 중량부의 증류수로 희석시킨 뒤, 및 합성예 4에서 제조한 고형분 40 중량%의 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스 17.5 중량부를 사용하는 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 공정으로 음극 바인더 조성물(고형분 20 중량%)을 제조하였다.30 parts by weight of the neutralized polyacrylic acid aqueous solution having a solid content of 10% by weight prepared in Synthesis Example 3 was diluted with 2 parts by weight of distilled water, and 17.5 parts by weight of a styrene-butadiene-based copolymer latex having a solid content of 40% by weight prepared in Synthesis Example 4 was used. Except that, an anode binder composition (solids content of 20% by weight) was prepared in the same manner as in Preparation Example 1.

<리튬 이온 전지의 제조><Manufacture of lithium ion battery>

실시예 1Example 1

(1) 음극 합제 슬러리 조성물의 제조(1) Preparation of negative electrode mixture slurry composition

인조 흑연 85.2 g, 실리콘옥사이드 9.5 g, 아세틸렌 블랙 1 g, 제조예 1의 블렌딩 바인더 15 g (고형분 20 중량%). 및 증점제인 카르복시 메틸 셀룰로오스 86.7 g (고형분 약 1.5 중량%)을 혼합한 후, 전체 고형분 함량이 50 중량%가 되도록 분산매로서 물을 추가하여, 음극 합제 슬러리 조성물을 수득하였다.Artificial graphite 85.2 g, silicon oxide 9.5 g, acetylene black 1 g, 15 g of the blending binder of Preparation Example 1 (solid content 20% by weight). and 86.7 g of carboxymethyl cellulose as a thickener (solids content of about 1.5% by weight) were mixed, and then water was added as a dispersion medium so that the total solid content was 50% by weight, thereby obtaining a negative electrode mixture slurry composition.

(2) 음극의 제조(2) Preparation of negative electrode

콤마 코터를 이용하여, 상기 음극 합제 슬러리 조성물을 구리 호일에 약 100 ㎛의 두께로 도포하고, 80 ℃의 드라이 오븐에서 건조한 뒤, 120 ℃의 진공 오븐에서 1시간 동안 열처리하였다.Using a comma coater, the negative electrode mixture slurry composition was applied to a thickness of about 100 μm on a copper foil, dried in a dry oven at 80° C., and heat-treated in a vacuum oven at 120° C. for 1 hour.

최종 두께가 60 ㎛가 되도록 롤-프레스(roll-press)하여, 실시예 1의 음극을 수득하였다The negative electrode of Example 1 was obtained by roll-pressing to a final thickness of 60 μm.

(3) 리튬 이온 전지의 제조(3) Preparation of Lithium Ion Battery

양극 활물질로 LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 90 g, 아세틸렌 블랙 5.0 g, 및 바인더로 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 50 g(고형분 10 중량%)를 사용하고, 전체 고형분 함량이 70 중량%가 되도록 용제인 NMP를 추가한 뒤, 1 시간 동안 교반하여 양극 합제 슬러리 조성물을 수득하였다.LiNi 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 O 2 90 g, acetylene black 5.0 g, and polyvinylidene fluoride (PVDF) 50 g (solids content 10% by weight) were used as the positive electrode active material, and the total solid content was 70% by weight. After adding NMP as a solvent as much as possible, the mixture was stirred for 1 hour to obtain a positive electrode mixture slurry composition.

20 ㎛ 두께의 알루미늄 호일을 준비하여 이를 양극 집전체로 하고, 콤마 코터(comma coater)를 이용하여, 상기 양극 합제 슬러리 조성물을 상기 양극 집전체의 일면 상에 15.6 mg/cm2의 로딩(loading)량으로 양면에 도포한 뒤, 80 ℃ 오븐에서 10 분간 열풍 건조한 뒤, 총 두께가 190 ㎛이 되도록 압연하였다Prepare an aluminum foil having a thickness of 20 μm and use it as a positive electrode current collector, and using a comma coater, apply the positive electrode mixture slurry composition to one surface of the positive electrode current collector at 15.6 mg/cm 2 Loading (loading) After coating on both sides in a quantity, hot air dried in an oven at 80 ℃ for 10 minutes, and rolled to a total thickness of 190 ㎛

전해액으로는, 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC)와 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC)의 혼합 용매(EC:PC:DEC=3:2:5의 무게비)에 LiPF6가 1.3M의 농도가 되도록 용해시키고, 전해액 총 중량에 대해 10 중량%의 첨가제 플루오로에틸렌 카보네이트(fluoroethylenecarbonate, FEC)를 첨가시킨 것을 사용하였다.As the electrolyte, in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC) and diethyl carbonate (DEC) (weight ratio of EC:PC:DEC=3:2:5) LiPF 6 was dissolved so as to have a concentration of 1.3M, and 10 wt% of an additive fluoroethylene carbonate (FEC) was added with respect to the total weight of the electrolyte solution was used.

실시예 2Example 2

제조예 1의 블렌딩 바인더 조성물 대신 제조예 2의 블렌딩 바인더를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 공정으로 음극 및 리튬 이온 전지를 제조하였다.An anode and a lithium ion battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the blending binder of Preparation Example 2 was used instead of the blending binder composition of Preparation Example 1.

실시예 3Example 3

제조예 1의 블렌딩 바인더 조성물 대신 제조예 3의 블렌딩 바인더를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 공정으로 음극 및 리튬 이온 전지를 제조하였다.An anode and a lithium ion battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the blending binder of Preparation Example 3 was used instead of the blending binder composition of Preparation Example 1.

실시예 4Example 4

제조예 1의 블렌딩 바인더 조성물 대신 제조예 4의 블렌딩 바인더를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 공정으로 음극 및 리튬 이온 전지를 제조하였다.An anode and a lithium ion battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the blending binder of Preparation Example 4 was used instead of the blending binder composition of Preparation Example 1.

실시예 5Example 5

제조예 1의 블렌딩 바인더 조성물 대신 제조예 5의 블렌딩 바인더를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 공정으로 음극 및 리튬 이온 전지를 제조하였다.An anode and a lithium ion battery were prepared in the same manner as in Example 1, except that the blending binder of Preparation Example 5 was used instead of the blending binder composition of Preparation Example 1.

비교예 1Comparative Example 1

제조예 1의 블렌딩 바인더 조성물 대신 합성예 4의 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스 25 g (고형분 40 중량%)을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 공정으로 음극 및 리튬 이온 전지를 제조하였다. A negative electrode and a lithium ion battery were prepared in the same manner as in Example 1, except that 25 g (40 wt% of solid content) of the styrene-butadiene-based copolymer latex of Synthesis Example 4 was used instead of the blending binder composition of Preparation Example 1 .

비교예 2Comparative Example 2

제조예 1의 블렌딩 바인더 조성물 대신 제조예 6의 블렌딩 바인더를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 공정으로 음극 및 리튬 이온 전지를 제조하였다.An anode and a lithium ion battery were prepared in the same manner as in Example 1, except that the blending binder of Preparation Example 6 was used instead of the blending binder composition of Preparation Example 1.

비교예 3Comparative Example 3

제조예 1의 블렌딩 바인더 조성물 대신 제조예 7의 바인더를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 공정으로 음극 및 리튬 이온 전지를 제조하였다.An anode and a lithium ion battery were prepared in the same manner as in Example 1, except that the binder of Preparation Example 7 was used instead of the blending binder composition of Preparation Example 1.

<실험예><Experimental example>

(1) 음극 합제 슬러리 조성물 내 최대 입자 크기 측정(1) Measurement of the maximum particle size in the negative electrode mixture slurry composition

1 ㎛로부터 100 ㎛에 이르기까지 크기가 다른 미세 구멍들이 순차적으로 형성되어 있는 판을 사용하여, 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3의 각 음극 합제 슬러리 조성물 내 최대 입자 크기를 측정하였다.The maximum particle size in each of the negative electrode mixture slurry compositions of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 was measured using a plate in which micropores having different sizes ranging from 1 μm to 100 μm were sequentially formed.

구체적으로, 음극 합제 슬러리 조성물 1 g을 취하여, 상기 판의 구멍이 큰 부분의 끝 쪽에 올려놓는다. 크기가 100 ㎛인 미세 구멍이 형성된 영역으로부터, 크기가 1 ㎛인 미세 구멍이 형성된 영역에 이르기까지, 막대기를 이용하여 슬러리를 긁어내었다. 더 이상 슬러리가 긁히지 않는 곳에서의 구멍 크기를 읽어, 최대 입자 크기로 하였다.Specifically, 1 g of the negative electrode mixture slurry composition is taken and placed on the end of the large hole in the plate. The slurry was scraped off using a stick from the area in which micropores of 100 μm in size were formed to the area in which micropores in the size of 1 μm were formed. The pore size at the point where the slurry was no longer scratched was read and taken as the maximum particle size.

(2) 음극 접착력 평가(2) Evaluation of negative electrode adhesion

실시예 1 내지 5, 비교예 1 내지 3의 각 음극 극판을 일정한 크기(구체적으로, 1 inch x 20 cm)로 잘라 슬라이드 글라스에 고정시키고, ASTM D903에 따르는 기기(제조사: Texture Technologies, 기기명: Texture Analyzer)를 사용하여 25 ℃에서 0.3m/min의 속도로 집전체를 벗겨내며 180 degree 벗김 강도를 측정하였다. Each negative electrode plate of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 was cut to a predetermined size (specifically, 1 inch x 20 cm) and fixed to a slide glass, and an apparatus conforming to ASTM D903 (manufacturer: Texture Technologies, device name: Texture Analyzer), the current collector was peeled off at 25 °C at a speed of 0.3 m/min, and the 180 degree peel strength was measured.

이와 같은 측정을 5 회 반복 실시하여, 그 평균값을 하기 표 1에 기재하였다.This measurement was repeated 5 times, and the average value is shown in Table 1 below.

(3) 리튬 이온 전지의 용량 유지율 평가(3) Evaluation of capacity retention rate of lithium ion batteries

25℃의 항온 챔버 내에서, 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3의 각 리튬 이온 전지를 36 A로 4.15 V에 이르기까지 CC/CV 모드(mode)로 충전한 뒤 3.0 V에 이르기까지 CC 모드로 방전하는 것을 1회의 Cycle로 하되, 상기 충전 및 방전 사이에 20 분간 휴지기를 두며, 총 30회 및 100회의 Cycle을 진행하였다In a constant temperature chamber at 25° C., each lithium ion battery of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 was charged at 36 A to 4.15 V in CC/CV mode and then CC to 3.0 V. Discharging in mode was one cycle, but a 20-minute rest period was placed between the charging and discharging, and a total of 30 and 100 cycles were performed.

하기 식 2 및 식 3에 따라, 첫번째 Cycle 에서 측정된 방전 용량 대비, 30 회 및 100 회 Cycle 에서 측정된 각 방전 용량의 비율을 계산하였다.According to Equation 2 and Equation 3 below, the ratio of each discharge capacity measured in 30 cycles and 100 cycles to the discharge capacity measured in the first cycle was calculated.

[식 2] 30 Cycle 용량 유지율(%) = 100ⅹ[30 Cycle 후의 방전용량 / 1 Cycle 후의 방전 용량][Equation 2] 30 Cycle capacity retention rate (%) = 100x[Discharge capacity after 30 cycles / Discharge capacity after 1 cycle]

[식 3] 100 Cycle 용량 유지율(%) = 100ⅹ[100 Cycle 후의 방전용량 / 1 Cycle 후의 방전 용량][Equation 3] 100 Cycle capacity retention rate (%) = 100×[discharge capacity after 100 cycles / discharge capacity after 1 cycle]

음극 합제 슬러리 조성물 내 최대 입자 크기 (㎛)Maximum particle size in negative electrode mixture slurry composition (㎛) 음극 접착력 (gf/cm)Cathode Adhesion (gf/cm) 용량 유지율 (%)Capacity retention rate (%) 30 Cycle30 Cycles 100 Cycle100 Cycles 실시예 1Example 1 6060 4242 9898 9797 실시예 2Example 2 5454 3535 9797 9191 실시예 3Example 3 5959 4040 9898 9595 실시예 4Example 4 7777 3838 9494 9191 실시예 5Example 5 5555 3737 9595 8989 비교예 1Comparative Example 1 8888 2525 9696 8282 비교예 2Comparative Example 2 > 100> 100 1919 9393 7979 비교예 3Comparative Example 3 > 100> 100 1818 9191 7171

상기 표 1에서, 비교예 1 내지 3에 대비하여, 실시예 1 내지 5의 음극 합제 슬러리 조성물 내 최대 입자 크기가 작고, 음극 접착력, 30 Cycle 및 100 Cycle 용량 유지율이 두루 우수하게 나타남을 알 수 있다.In Table 1, compared to Comparative Examples 1 to 3, it can be seen that the maximum particle size in the negative electrode mixture slurry compositions of Examples 1 to 5 is small, and the negative electrode adhesion, 30 Cycle and 100 Cycle capacity retention rates are excellently exhibited. .

구체적으로, 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3에서는 공통적으로, 실리콘계 음극 활물질인 실리콘옥사이드 및 흑연계 음극 활물질인 인조 흑연을 혼합 적용하였다.Specifically, in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3, silicon oxide as a silicon-based negative active material and artificial graphite as a graphite-based negative active material were mixed and applied in common.

비교예 1은 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스를 단독으로 음극에 적용한 것으로, 100 Cycle 사이클 용량 유지율이 82 %에 불과하다.In Comparative Example 1, the styrene-butadiene-based copolymer latex was applied to the negative electrode alone, and the capacity retention rate for 100 cycles was only 82%.

보다 구체적으로, 비교예 1은 30 Cycle 용량 유지율 대비 100 Cycle 사이클 용량 유지율이 약 14.6 % 감소하였다.More specifically, in Comparative Example 1, the capacity retention rate of 100 cycles decreased by about 14.6% compared to the capacity retention rate of 30 cycles.

이는, 상기 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스가 실리콘계 음극 활물질의 부피 변화를 억제하지 못하여, 안정적인 사이클 특성을 유지하지 못한 것을 의미한다. This means that the styrene-butadiene-based copolymer latex did not suppress the volume change of the silicone-based negative active material, and thus did not maintain stable cycle characteristics.

비교예 2는 중화 폴리아크릴산 수용액, 시아노에틸화되지 않은 폴리비닐알코올 수용액, 및 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스의 블렌딩 바인더(제조예 6)를 음극에 적용한 것으로, 100 Cycle 사이클 용량 유지율이 비교예 1보다도 저하되어, 79 %에 불과하다.In Comparative Example 2, a neutralized polyacrylic acid aqueous solution, a non-cyanoethylated aqueous polyvinyl alcohol solution, and a styrene-butadiene-based copolymer latex blending binder (Preparation Example 6) were applied to the negative electrode, and the 100 cycle cycle capacity retention rate was Comparative Example It is lower than 1, only 79%.

보다 구체적으로, 비교예 2는 음극 합제 슬러리 조성물 내 최대 입자 크기가 100 ㎛ 초과로 매우 크고, 음극 접착력은 19 gf/cm에 불과하며, 30 Cycle 용량 유지율 대비 100 Cycle 사이클 용량 유지율이 약 15.1 % 감소하였다.More specifically, in Comparative Example 2, the maximum particle size in the negative electrode mixture slurry composition was very large, exceeding 100 μm, the negative electrode adhesion was only 19 gf/cm, and the 100 cycle capacity retention rate was reduced by about 15.1% compared to the 30 cycle capacity retention rate did

시아노에틸화되지 않은 폴리비닐알코올이 스티렌-부타디엔계 공중합체 및 흑연계 음극 활물질과 상용성이 낮아, 음극 슬러리 제조 시 분산성 및 안정성이 낮고, 오히려 전지 사이클 특성에 악영향을 미친 것이다.Polyvinyl alcohol, which is not cyanoethylated, has low compatibility with the styrene-butadiene-based copolymer and the graphite-based negative active material, resulting in low dispersibility and stability during preparation of the negative electrode slurry, which adversely affects battery cycle characteristics.

한편, 비교예 3은 중화 폴리아크릴산 수용액 및 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스의 블렌딩 바인더(비교예 7) 를 음극에 적용한 것으로, 100 Cycle 사이클 용량 유지율이 비교예 1 및 2보다도 저하되어, 71 %에 불과하다.On the other hand, in Comparative Example 3, a neutralized polyacrylic acid aqueous solution and a blending binder of styrene-butadiene-based copolymer latex (Comparative Example 7) were applied to the negative electrode, and the 100 cycle capacity retention rate was lower than that of Comparative Examples 1 and 2, and to 71% it's just

보다 구체적으로, 비교예 3은 음극 합제 슬러리 조성물 내 최대 입자 크기가 100 ㎛ 초과로 매우 크고, 음극 접착력은 18 gf/cm에 불과하며, 30 Cycle 용량 유지율 대비 100 Cycle 사이클 용량 유지율이 약 22.0 % 감소하였다.More specifically, in Comparative Example 3, the maximum particle size in the negative electrode mixture slurry composition is very large, exceeding 100 μm, the negative electrode adhesion is only 18 gf/cm, and the 100 cycle capacity retention rate is reduced by about 22.0% compared to the 30 cycle capacity retention rate did

중화 폴리아크릴산 그 자체의 수분산 특성은 우수하지만, 스티렌-부타디엔계 공중합체 및 및 흑연계 음극 활물질에 대한 상용성이 낮아, 음극 슬러리 제조 시 분산성 및 안정성이 낮고, 오히려 전지 사이클 특성에 악영향을 미친 것이다.Although neutralized polyacrylic acid itself has excellent water dispersion properties, compatibility with the styrene-butadiene copolymer and graphite negative active material is low, resulting in low dispersibility and stability in the preparation of negative electrode slurry, and rather adversely affects battery cycle characteristics that would be crazy

그에 반면, 실시예 1 내지 5는 중화 폴리아크릴산 수용액, 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액, 및 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스의 블렌딩 바인더(제조예 1 내지 5)를 음극에 적용한 것으로, 100 Cycle 사이클 용량 유지율이 89 % 이상 확보되었다.On the other hand, in Examples 1 to 5, a neutralized polyacrylic acid aqueous solution, a cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion, and a styrene-butadiene-based copolymer latex blending binder (Preparation Examples 1 to 5) were applied to the negative electrode, and 100 Cycles A cycle capacity retention rate of 89% or more was ensured.

보다 구체적으로, 실시예 1 내지 5는 음극 합제 슬러리 조성물 내 최대 입자 크기가 77 ㎛ 이하로 작고, 음극 접착력은 35 gf/cm 이상으로 높고, 30 Cycle 용량 유지율 대비 100 Cycle 사이클 용량 유지율의 감소 정도가 약 6.4 % 이하이다.More specifically, in Examples 1 to 5, the maximum particle size in the negative electrode mixture slurry composition was as small as 77 μm or less, the negative electrode adhesion was as high as 35 gf/cm or more, and the degree of reduction of the 100 cycle capacity retention rate compared to the 30 cycle capacity retention rate was about 6.4% or less.

이는, 고접착 및 고유전 특성의 시아노에틸화 폴리비닐알코올 및 음극 활물질의 부피 변화를 극복할 수 있는 중화 폴리아크릴산과 더불어, 흑연계 음극 활물질과의 접착 특성이 우수한 스티렌-부타디엔계 공중합체를 포함하는 바인더 시스템을 통해, 우수한 분산성 및 안정성을 가지는 음극 합제 슬러리 조성물을 구현하고; 나아가 실리콘계 음극 활물질 및 이와 흑연계 음극 활물질의 복합 음극 활물질을 사용하는 이차 전지의 우수한 사이클 특성을 구현할 수 있음을 의미한다.In addition to cyanoethylated polyvinyl alcohol with high adhesion and high dielectric properties, and neutralized polyacrylic acid that can overcome the volume change of the negative electrode active material, a styrene-butadiene copolymer with excellent adhesion properties with the graphite negative active material. Implementing a negative electrode mixture slurry composition having excellent dispersibility and stability through a binder system including; Furthermore, it means that excellent cycle characteristics of a secondary battery using a silicon-based negative active material and a composite negative active material of the silicon-based negative active material and the graphite-based negative active material can be realized.

Claims (21)

시아노에틸화 폴리비닐알코올;
중화 폴리아크릴산; 및
스티렌-부타디엔계 공중합체;를 포함하는,
이차 전지의 음극용 바인더 조성물.
cyanoethylated polyvinyl alcohol;
neutralized polyacrylic acid; and
including; styrene-butadiene-based copolymer;
A binder composition for a negative electrode of a secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올은,
하기 화학식 1로 표시되는 반복 단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복 단위를 포함하는 중합체인,
이차 전지의 음극용 바인더 조성물:
[화학식 1]
Figure pat00003

[화학식 2]
Figure pat00004
.
According to claim 1,
The cyanoethylated polyvinyl alcohol is
A polymer comprising a repeating unit represented by the following formula (1) and a repeating unit represented by the following formula (2),
Binder composition for negative electrode of secondary battery:
[Formula 1]
Figure pat00003

[Formula 2]
Figure pat00004
.
제1항에 있어서,
상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올은,
폴리비닐알코올(PVA) 및 아크릴로니트릴(AN)의 반응 생성물인,
이차 전지의 음극용 바인더 조성물.
According to claim 1,
The cyanoethylated polyvinyl alcohol is
A reaction product of polyvinyl alcohol (PVA) and acrylonitrile (AN),
A binder composition for a negative electrode of a secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올은,
시아노에틸 치환율이 50 내지 99 %인,
이차 전지의 음극용 바인더 조성물.
According to claim 1,
The cyanoethylated polyvinyl alcohol is
Cyanoethyl substitution ratio of 50 to 99%,
A binder composition for a negative electrode of a secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올은,
중량평균분자량이 250,000 내지 500,000 g/mol인,
이차 전지의 음극용 바인더 조성물.
According to claim 1,
The cyanoethylated polyvinyl alcohol is
The weight average molecular weight is 250,000 to 500,000 g / mol,
A binder composition for a negative electrode of a secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 스티렌-부타디엔계 공중합체는,
스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-부타디엔-아크릴산 공중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함하는,
이차 전지의 음극용 바인더 조성물.
According to claim 1,
The styrene-butadiene-based copolymer,
styrene-butadiene copolymer, styrene-butadiene-acrylic acid copolymer, or mixtures thereof,
A binder composition for a negative electrode of a secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 바인더 조성물 내 고형분 총량 100 중량% 중,
상기 중화 폴리아크릴산 1 내지 40 중량%, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 1 내지 30 중량% 및 잔부의 상기 스티렌-부타디엔계 공중합체를 포함하는,
이차 전지의 음극용 바인더 조성물.
According to claim 1,
Among 100% by weight of the total amount of solids in the binder composition,
1 to 40% by weight of the neutralized polyacrylic acid, 1 to 30% by weight of the cyanoethylated polyvinyl alcohol, and the balance comprising the styrene-butadiene-based copolymer,
A binder composition for a negative electrode of a secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 바인더 조성물은,
수성 용매를 더 포함하는,
이차 전지의 음극용 바인더 조성물.
According to claim 1,
The binder composition,
further comprising an aqueous solvent;
A binder composition for a negative electrode of a secondary battery.
제8항에 있어서,
상기 수성 용매를 더 포함하는 바인더 조성물은,
고형분 함량이 1 내지 40 중량%인,
이차 전지의 음극용 바인더 조성물.
9. The method of claim 8,
The binder composition further comprising the aqueous solvent,
having a solids content of 1 to 40% by weight,
A binder composition for a negative electrode of a secondary battery.
폴리비닐알코올(PVA) 및 아크릴로니트릴(AN)을 반응시켜 시아노에틸화 폴리비닐알코올을 제조하는 단계;
증류법(Evaporation Method)을 이용하여 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액을 제조하는 단계;
수성 용매 내에서 폴리아크릴산(PAA) 및 가성 소다(NaOH)를 반응시켜, 중화 폴리아크릴산 수용액을 제조하는 단계;
상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 및 상기 중화 폴리아크릴산 수용액을 혼합하는 단계; 및
상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 및 상기 중화 폴리아크릴산 수용액의 혼합액과, 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스를 혼합하는 단계;를 포함하는,
이차 전지의 음극용 바인더 조성물의 제조 방법.
preparing cyanoethylated polyvinyl alcohol by reacting polyvinyl alcohol (PVA) and acrylonitrile (AN);
preparing an aqueous dispersion of cyanoethylated polyvinyl alcohol by using an evaporation method;
reacting polyacrylic acid (PAA) and caustic soda (NaOH) in an aqueous solvent to prepare a neutralized aqueous polyacrylic acid solution;
mixing the cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion and the neutralized polyacrylic acid aqueous solution; and
Including; mixing a mixture of the cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion and the neutralized polyacrylic acid aqueous solution, and a styrene-butadiene-based copolymer latex;
A method of manufacturing a binder composition for a negative electrode of a secondary battery.
제10항에 있어서,
상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올의 제조 시,
상기 폴리비닐알코올(PVA) 1 중량부 기준으로, 0.1 내지 20 중량부의 아크릴로니트릴(AN)을 반응시키는,
이차 전지의 음극용 바인더 조성물의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
In the preparation of the cyanoethylated polyvinyl alcohol,
Based on 1 part by weight of the polyvinyl alcohol (PVA), 0.1 to 20 parts by weight of acrylonitrile (AN) is reacted,
A method of manufacturing a binder composition for a negative electrode of a secondary battery.
제10항에 있어서,
상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올의 제조 시,
상기 폴리비닐알코올(PVA) 1 중량부 기준으로, 0.005 내지 0.1 중량부의 가성 소다(NaOH)가 첨가되는,
이차 전지의 음극용 바인더 조성물의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
In the preparation of the cyanoethylated polyvinyl alcohol,
Based on 1 part by weight of the polyvinyl alcohol (PVA), 0.005 to 0.1 parts by weight of caustic soda (NaOH) is added,
A method of manufacturing a binder composition for a negative electrode of a secondary battery.
제10항에 있어서,
상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액의 제조 시,
상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올을 아세톤에 용해시켜, 시아노에틸화 폴리비닐알코올 용액을 제조하는 단계; 및
상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 용액에 증류수를 적하함과 동시에, 아세톤을 증류시키면서, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올을 수분산시키는 단계;를 포함하는,
이차 전지의 음극용 바인더 조성물의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
When preparing the cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion,
dissolving the cyanoethylated polyvinyl alcohol in acetone to prepare a cyanoethylated polyvinyl alcohol solution; and
A step of dispersing the cyanoethylated polyvinyl alcohol in water while adding distilled water to the cyanoethylated polyvinyl alcohol solution and at the same time distilling acetone.
A method of manufacturing a binder composition for a negative electrode of a secondary battery.
제10항에 있어서,
상기 중화 폴리아크릴산 수용액의 제조 시,
중량평균분자량이 10,000 내지 1,000,000 g/mol인 폴리아크릴산(PAA)을 사용하는,
이차 전지의 음극용 바인더 조성물의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
When preparing the neutralized polyacrylic acid aqueous solution,
Using polyacrylic acid (PAA) having a weight average molecular weight of 10,000 to 1,000,000 g / mol,
A method of manufacturing a binder composition for a negative electrode of a secondary battery.
제10항에 있어서,
상기 폴리아크릴산(PAA) 1 중량부 기준으로, 상기 가성 소다(NaOH) 0.01 내지 0.1 중량부를 반응시키는,
이차 전지의 음극용 바인더 조성물의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
Reacting 0.01 to 0.1 parts by weight of the caustic soda (NaOH) based on 1 part by weight of the polyacrylic acid (PAA),
A method of manufacturing a binder composition for a negative electrode of a secondary battery.
제10항에 있어서,
상기 중화 폴리아크릴산 수용액의 제조 시,
고형분 함량 1 내지 20 중량%이 되도록 제조하는,
이차 전지의 음극용 바인더 조성물의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
When preparing the neutralized polyacrylic acid aqueous solution,
Prepared so as to have a solid content of 1 to 20% by weight,
A method of manufacturing a binder composition for a negative electrode of a secondary battery.
제10항에 있어서,
상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 및 상기 중화 폴리아크릴산 수용액의 혼합 시,
상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 내 시아노에틸화 폴리비닐알코올 1 중량부를 기준으로, 상기 중화 폴리아크릴산 수용액 내 중화 폴리아크릴산 1/99 내지 99 중량부가 되도록 혼합하는,
이차 전지의 음극용 바인더 조성물.
11. The method of claim 10,
When mixing the cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion and the neutralized polyacrylic acid aqueous solution,
Mixing so as to be 1/99 to 99 parts by weight of neutralized polyacrylic acid in the neutralized polyacrylic acid aqueous solution based on 1 part by weight of cyanoethylated polyvinyl alcohol in the cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion,
A binder composition for a negative electrode of a secondary battery.
제10항에 있어서,
상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 수분산액 및 상기 중화 폴리아크릴산 수용액의 혼합액과, 스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스의 혼합 시,
전체 고형분 총량 100 중량% 중, 상기 중화 폴리아크릴산 1 내지 40 중량%, 상기 시아노에틸화 폴리비닐알코올 1 내지 30 중량% 및 잔부의 상기 스티렌-부타디엔계 공중합체가 포함되도록 혼합하는,
이차 전지의 음극용 바인더 조성물.
11. The method of claim 10,
When mixing the cyanoethylated polyvinyl alcohol aqueous dispersion and the neutralized polyacrylic acid aqueous solution, and styrene-butadiene-based copolymer latex,
Mixing to include 1 to 40% by weight of the neutralized polyacrylic acid, 1 to 30% by weight of the cyanoethylated polyvinyl alcohol, and the balance of the styrene-butadiene-based copolymer among 100% by weight of the total solid content,
A binder composition for a negative electrode of a secondary battery.
음극 집전체; 및
상기 음극 집전체 상에 위치하고, 제1항의 바인더 조성물 및 음극 활물질을 포함하는 음극 합제 층;을 포함하는,
이차 전지의 음극.
negative electrode current collector; and
Located on the negative electrode current collector, the negative electrode mixture layer comprising the binder composition of claim 1 and the negative electrode active material; including,
negative electrode of the secondary battery.
제19항에 있어서,
상기 음극 활물질은,
실리콘계 음극 활물질 및 흑연계 음극 활물질의 복합 음극 활물질을 포함하는,
이차 전지의 음극.
20. The method of claim 19,
The negative active material is
Containing a composite negative active material of a silicon-based negative active material and a graphite-based negative active material,
negative electrode of the secondary battery.
제19항의 음극; 양극; 및 전해질;을 포함하는, 이차 전지.The negative electrode of claim 19; anode; And electrolyte; containing, a secondary battery.
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