KR20230022000A - 도전재 분산액, 이를 이용하여 제조된 전극 및 리튬 이차전지 - Google Patents
도전재 분산액, 이를 이용하여 제조된 전극 및 리튬 이차전지 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230022000A KR20230022000A KR1020210104099A KR20210104099A KR20230022000A KR 20230022000 A KR20230022000 A KR 20230022000A KR 1020210104099 A KR1020210104099 A KR 1020210104099A KR 20210104099 A KR20210104099 A KR 20210104099A KR 20230022000 A KR20230022000 A KR 20230022000A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- weight
- hydrogenated nitrile
- based copolymer
- conductive material
- electrode
- Prior art date
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 title claims abstract description 77
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 13
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 109
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 claims abstract description 89
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 73
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 57
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 50
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 50
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 claims abstract description 24
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 18
- 229920006168 hydrated nitrile rubber Polymers 0.000 claims description 17
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 12
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 11
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 claims description 5
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 19
- -1 tetraethylene glycol glycol ethers Chemical class 0.000 description 16
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 12
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 9
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 7
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 6
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 6
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N (+/-)-1,3-Butanediol Chemical compound CC(O)CCO PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 1-Octanol Chemical compound CCCCCCCCO KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BBMCTIGTTCKYKF-UHFFFAOYSA-N 1-heptanol Chemical compound CCCCCCCO BBMCTIGTTCKYKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- SVTBMSDMJJWYQN-UHFFFAOYSA-N 2-methylpentane-2,4-diol Chemical compound CC(O)CC(C)(C)O SVTBMSDMJJWYQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 4
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- BGTOWKSIORTVQH-UHFFFAOYSA-N cyclopentanone Chemical compound O=C1CCCC1 BGTOWKSIORTVQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229940113088 dimethylacetamide Drugs 0.000 description 4
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 4
- ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N hexan-1-ol Chemical compound CCCCCCO ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004008 high resolution magic-angle spinning Methods 0.000 description 4
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 4
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 4
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 4
- XNLICIUVMPYHGG-UHFFFAOYSA-N pentan-2-one Chemical compound CCCC(C)=O XNLICIUVMPYHGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 4
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 4
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 4
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910013716 LiNi Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 3
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N (+)-propylene glycol Chemical compound C[C@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N 0.000 description 2
- YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 1,3-propanediol Substances OCCCO YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SBASXUCJHJRPEV-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxyethoxy)ethanol Chemical compound COCCOCCO SBASXUCJHJRPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- COBPKKZHLDDMTB-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(2-butoxyethoxy)ethoxy]ethanol Chemical compound CCCCOCCOCCOCCO COBPKKZHLDDMTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WFSMVVDJSNMRAR-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(2-ethoxyethoxy)ethoxy]ethanol Chemical compound CCOCCOCCOCCO WFSMVVDJSNMRAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MXVMODFDROLTFD-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[2-(2-butoxyethoxy)ethoxy]ethoxy]ethanol Chemical compound CCCCOCCOCCOCCOCCO MXVMODFDROLTFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethanol Chemical compound CCOCCO ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 2
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N Formamide Chemical compound NC=O ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910015645 LiMn Inorganic materials 0.000 description 2
- SUAKHGWARZSWIH-UHFFFAOYSA-N N,N‐diethylformamide Chemical compound CCN(CC)C=O SUAKHGWARZSWIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- ALQSHHUCVQOPAS-UHFFFAOYSA-N Pentane-1,5-diol Chemical compound OCCCCCO ALQSHHUCVQOPAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical group ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane Chemical compound CCC(CO)(CO)CO ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 2
- MZNDIOURMFYZLE-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol Chemical compound CCCCO.CCCCO MZNDIOURMFYZLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GKMQWTVAAMITHR-UHFFFAOYSA-N butan-2-ol Chemical compound CCC(C)O.CCC(C)O GKMQWTVAAMITHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 229940028356 diethylene glycol monobutyl ether Drugs 0.000 description 2
- XXJWXESWEXIICW-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol monoethyl ether Chemical compound CCOCCOCCO XXJWXESWEXIICW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940075557 diethylene glycol monoethyl ether Drugs 0.000 description 2
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002079 double walled nanotube Substances 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- TUEYHEWXYWCDHA-UHFFFAOYSA-N ethyl 5-methylthiadiazole-4-carboxylate Chemical compound CCOC(=O)C=1N=NSC=1C TUEYHEWXYWCDHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N ethyl propionate Chemical compound CCOC(=O)CC FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229940051250 hexylene glycol Drugs 0.000 description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 2
- 238000007561 laser diffraction method Methods 0.000 description 2
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 2
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N lithium oxide Chemical compound [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N methyl formate Chemical compound COC=O TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011356 non-aqueous organic solvent Substances 0.000 description 2
- JCGNDDUYTRNOFT-UHFFFAOYSA-N oxolane-2,4-dione Chemical compound O=C1COC(=O)C1 JCGNDDUYTRNOFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003495 polar organic solvent Substances 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 229920000166 polytrimethylene carbonate Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 229960000380 propiolactone Drugs 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 2
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 2
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JLGLQAWTXXGVEM-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol monomethyl ether Chemical compound COCCOCCOCCO JLGLQAWTXXGVEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PYOKUURKVVELLB-UHFFFAOYSA-N trimethyl orthoformate Chemical compound COC(OC)OC PYOKUURKVVELLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CYSGHNMQYZDMIA-UHFFFAOYSA-N 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon Chemical compound CN1CCN(C)C1=O CYSGHNMQYZDMIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004701 1H-13C HSQC Methods 0.000 description 1
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PPDFQRAASCRJAH-UHFFFAOYSA-N 2-methylthiolane 1,1-dioxide Chemical compound CC1CCCS1(=O)=O PPDFQRAASCRJAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DSMUTQTWFHVVGQ-UHFFFAOYSA-N 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1OC(=O)OC1F DSMUTQTWFHVVGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 1
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910013733 LiCo Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014689 LiMnO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N Methyl propionate Chemical compound CCC(=O)OC RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYCMBHHDWRMZGG-UHFFFAOYSA-N Methylacrylonitrile Chemical compound CC(=C)C#N GYCMBHHDWRMZGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012565 NMR experiment Methods 0.000 description 1
- ZHGDJTMNXSOQDT-UHFFFAOYSA-N NP(N)(N)=O.NP(N)(N)=O.NP(N)(N)=O.NP(N)(N)=O.NP(N)(N)=O.NP(N)(N)=O Chemical compound NP(N)(N)=O.NP(N)(N)=O.NP(N)(N)=O.NP(N)(N)=O.NP(N)(N)=O.NP(N)(N)=O ZHGDJTMNXSOQDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 description 1
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical class C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HEDRZPFGACZZDS-MICDWDOJSA-N Trichloro(2H)methane Chemical class [2H]C(Cl)(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-MICDWDOJSA-N 0.000 description 1
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NXPZICSHDHGMGT-UHFFFAOYSA-N [Co].[Mn].[Li] Chemical compound [Co].[Mn].[Li] NXPZICSHDHGMGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni].[Li] Chemical compound [Co].[Ni].[Li] PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RLTFLELMPUMVEH-UHFFFAOYSA-N [Li+].[O--].[O--].[O--].[V+5] Chemical compound [Li+].[O--].[O--].[O--].[V+5] RLTFLELMPUMVEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn] Chemical compound [Li].[Mn] KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Li].[Mn].[Co].[Ni] SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N butene Natural products CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 238000009903 catalytic hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N cobalt lithium Chemical compound [Li].[Co] CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004862 dioxolanes Chemical class 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- ZUNGGJHBMLMRFJ-UHFFFAOYSA-O ethoxy-hydroxy-oxophosphanium Chemical compound CCO[P+](O)=O ZUNGGJHBMLMRFJ-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- BLBBMBKUUHYSMI-UHFFFAOYSA-N furan-2,3,4,5-tetrol Chemical compound OC=1OC(O)=C(O)C=1O BLBBMBKUUHYSMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011357 graphitized carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- FRMOHNDAXZZWQI-UHFFFAOYSA-N lithium manganese(2+) nickel(2+) oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mn+2].[Ni+2].[Li+] FRMOHNDAXZZWQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N lithium nickel Chemical compound [Li].[Ni] RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000686 lithium vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229940017219 methyl propionate Drugs 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005181 nitrobenzenes Chemical class 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N nitromethane Chemical compound C[N+]([O-])=O LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003921 particle size analysis Methods 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid Substances OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 229920001384 propylene homopolymer Polymers 0.000 description 1
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001008 quinone-imine dye Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 239000004627 regenerated cellulose Substances 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002153 silicon-carbon composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000007613 slurry method Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005608 sulfonated EPDM Polymers 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002733 tin-carbon composite material Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 150000003626 triacylglycerols Chemical class 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/158—Carbon nanotubes
- C01B32/168—After-treatment
- C01B32/174—Derivatisation; Solubilisation; Dispersion in solvents
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
본 발명은 탄소나노튜브, 분산제, 및 분산매를 포함하며, 상기 분산제는 중량평균분자량이 200,000g/mol 내지 300,000g/mol인 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 중량평균분자량이 10,000g/mol 내지 50,000g/mol인 제2 수소화 니트릴계 공중합체를 포함하며, 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 제2 수소화 니트릴계 공중합체는 각각 하기 식 1에 따른 잔류 이중 결합 값이 0.3중량% 이하인 것을 만족하는 도전재 분산액, 이를 통해 제조된 전극 및 리튬 이차 전지에 관한 것이다.
[식 1]
잔류 이중 결합(중량%) = BD중량/(BD중량+HBD중량)×100
상기 식 1에서 BD중량은 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 또는 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체 내 공액 디엔 유래 구조 단위의 중량이며, HBD중량은 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 또는 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체 내 수소화된 공액 디엔 유래 구조 단위의 중량이다.
[식 1]
잔류 이중 결합(중량%) = BD중량/(BD중량+HBD중량)×100
상기 식 1에서 BD중량은 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 또는 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체 내 공액 디엔 유래 구조 단위의 중량이며, HBD중량은 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 또는 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체 내 수소화된 공액 디엔 유래 구조 단위의 중량이다.
Description
본 발명은 도전재 분산액과, 이를 이용하여 제조된 전극 및 리튬 이차 전지에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 특정 잔류 이중 결합 값을 가지며 특정 중량평균분자량을 가지는 2종의 수소화 니트릴계 공중합체를 분산제로 사용함으로써, 점도 상승이 억제될 수 있는 도전재 분산액 및 이를 이용하여 제조된 전극 및 리튬 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지는 화학에너지가 전기 에너지로 변환되는 방전과 역 방향인 충전 과정을 통하여 반복적으로 사용할 수 있는 전지이다. 이차 전지는 양극, 음극, 전해질, 및 분리막으로 구성되며, 상기 양극 및 음극은 일반적으로 전극 집전체와, 전극 집전체 상에 형성된 전극 활물질층으로 이루어진다. 상기 전극 활물질층은 전극 활물질, 도전재, 바인더 등을 포함하는 전극 슬러리 조성물을 전극 집전체 상에 도포, 건조한 후 압연하는 방식으로 제조된다.
상기 도전재로 다양한 물질이 사용될 수 있으나, 최근 도전성을 극대화하기 위해 탄소나노튜브를 도전재로 사용하는 기술이 주목받고 있다.
그러나, 탄소나노튜브는 전극 슬러리 내에서 균일하게 분산되지 않고 쉽게 응집되기 때문에 이를 이용하여 전극을 형성할 경우, 전극 활물질층 내에서 도전재가 고르게 분포하지 않는다는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해, 폴리비닐 피롤리돈(PolyVinyl Pyrrolidone, 이하, PVP), 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 등과 같은 분산제와 함께 용매에 먼저 혼합하여 도전재 분산액을 제조한 후 상기 도전재 분산액을 전극 슬러리에 적용하는 방법이 개발되었다.
그러나, PVP 분산제를 사용한 도전재 분산액은 도전재 함량이 증가하면 점도가 급격하게 상승하기 때문에, 도전재 함유량을 증가시키는데 한계가 있어 전기 전도성 향상이 제한적이었다. 또한, 일반적인 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무를 사용할 시, 제조된 도전재 분산액을 보관하는 과정에서 도전재 분산액의 점도가 지나치게 상승하는 문제가 있으며, 전극 슬러리 제조 시 높은 온도에 상기 도전재 분산액이 노출되면 전극 슬러리의 점도가 지나치게 상승하는 문제가 있다. 또한, 상기 도전재 분산액의 점도가 상승하게 되면, 상기 도전재 분산액을 사용하여 제조된 전극 슬러리의 보관 및 이송 과정에서, 배관 내부에서 전극 슬러리가 체류하는 문제가 발생할 수 있으며, 이에 따라 전극 슬러리의 토출 제어가 어려워지는 바, 코팅 공정성이 저하된다.
따라서, 장시간 보관되거나 고온에 노출되더라도 점도가 상승하는 것을 최대한 억제할 수 있는 도전재 분산액의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 초기 점도, 탄소나노튜브의 분산성이 개선되며, 장시간 보관되거나 고온에 노출되더라도 점도가 상승하는 것을 최대한 억제할 수 있는 도전재 분산액을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기 도전재 분산액을 이용하여 제조된 전극 및 이차전지를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄소나노튜브, 분산제, 및 분산매를 포함하며, 상기 분산제는 중량평균분자량이 200,000g/mol 내지 300,000g/mol인 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 중량평균분자량이 10,000g/mol 내지 50,000g/mol인 제2 수소화 니트릴계 공중합체를 포함하며, 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 제2 수소화 니트릴계 공중합체는 각각 하기 식 1에 따른 잔류 이중 결합 값이 0.3중량% 이하인 것을 만족하는 도전재 분산이 제공된다.
[식 1]
잔류 이중 결합(중량%) = BD중량/(BD중량+HBD중량)×100
상기 식 1에서 BD중량은 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 또는 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체 내 공액 디엔 유래 구조 단위의 중량이며, HBD중량은 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 또는 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체 내 수소화된 공액 디엔 유래 구조 단위의 중량이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전극 슬러리 조성물로 형성된 전극 활물질층을 포함하며, 상기 전극 활물질층은 전극 활물질, 상기 실시예의 도전재 분산액, 바인더, 및 용매를 포함하는 전극을 포함하는 전극이 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 양극, 음극, 상기 양극 및 음극 사이에 개재되는 분리막 및 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지가 제공된다. 이때, 상기 양극이 상기 실시예의 전극일 수 있다.
본 발명에 따른 도전재 분산액은 중량평균분자량이 200,000g/mol 내지 300,000g/mol인 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 중량평균분자량이 10,000g/mol 내지 50,000g/mol인 제2 수소화 니트릴계 공중합체를 사용하며, 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체의 잔류 이중 결합 값이 0.3중량% 이하를 만족하므로, 상기 도전재 분산액의 초기 점도가 지나치게 높지 않으면서, 도전새 분산액 내 탄소나노튜브의 분산이 효과적으로 이루어질 수 있다. 또한, 장기간 보관 시 또는 고온 노출 시에도 도전재 분산액의 점도 상승이 효과적으로 억제될 수 있다. 이에 따라, 전극 슬러리의 이송 과정이나 코팅 공정이 원활하게 이루어질 수 있으며, 제조된 전지의 수명 특성이 개선될 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서, "비표면적"은 BET법에 의해 측정한 것으로서, 구체적으로는 BEL Japan사의 BELSORP-mino II를 이용하여 액체 질소 온도 하(77K)에서의 질소가스 흡착량으로부터 산출될 수 있다.
본 명세서에서 D50 및 D90은 입자의 입경 분포 곡선에 있어서 각각, 체적 누적량의 50%, 90%에 해당하는 입경으로 정의할 수 있다. 상기 D50 및 D90은 예를 들어, 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있다. 상기 레이저 회절법은 일반적으로 서브미크론(submicron) 영역에서부터 수 mm 정도의 입경의 측정이 가능하며, 고 재현성 및 고 분해성의 결과를 얻을 수 있다.
본 명세서에서 "중량평균분자량(Mw)"은 겔투과크로마토그래피(Gel Permeation Chromatography: GPC)로 측정된 표준 폴리스티렌에 대한 환산 수치를 의미한다. 구체적으로는, 상기 중량평균분자량은 GPC를 이용하여 하기 조건으로 측정된 값을 환산한 값이며, 검량선 제작에는 Agilent system의 표준 폴리스티렌을 사용하였다.
<측정 조건>
측정기: Agilent GPC(Agulent 1200 series, 미국)
컬럼: PL Mixed B 2개 연결
컬럼 온도: 40℃
용리액: 테트로하이드로퓨란
유속: 1.0mL/min
농도: ~ 1mg/mL(100μL injection)
본 명세서에서, 잔류 이중 결합 값을 계산하기 위한 BD중량과 HBD중량은 1H HR-MAS NMR방법으로 확인할 수 있다. 측정 기기로는 Agilent 600MHz HR-MAS NMR, Bruker 600 MHz NMR을 사용할 수 있다. 구체적으로, 건조된 수소화 니트릴계 공중합체 시료 미량을 HR-MAS rotor에 넣고, 트리클로로에틸렌(TCE)로 투입하여 젖게 하여(swelling) 샘플링한 후, 1H HR-MAS NMR실험을 수행할 수 있다(zg45, ns=32, d1=5s, 상온 조건). 또는 이와 달리, 건조된 수소화 니트릴계 공중합체 시료 약 5mg을 듀테로화클로로포름(CDCl3) 약 0.5ml에 녹인 후 샘플링하여 solution NMR(1H-13C HSQC NMR, 상온 조건)을 수행할 수 있다. 상기 측정 방법을 통해 NMR 피크를 확인하여 BD중량과 HBD중량을 측정할 수 있다.
이하, 본 발명에 대해 구체적으로 설명한다.
<도전재 분산액>
본 발명의 일 실시예에 따른 도전재 분산액은 탄소나노튜브, 분산제, 및 분산매를 포함하며, 상기 분산제는 중량평균분자량이 200,000g/mol 내지 300,000g/mol인 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 중량평균분자량이 10,000g/mol 내지 50,000g/mol인 제2 수소화 니트릴계 공중합체를 포함하며, 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 제2 수소화 니트릴계 공중합체는 각각 하기 식 1에 따른 잔류 이중 결합 값이 0.3중량% 이하인 것을 만족할 수 있다.
[식 1]
잔류 이중 결합(중량%) = BD중량/(BD중량+HBD중량)×100
상기 식 1에서 BD중량은 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 또는 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체 내 공액 디엔 유래 구조 단위의 중량이며, HBD중량은 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 또는 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체 내 수소화된 공액 디엔 유래 구조 단위의 중량이다.
이하, 본 발명에 따른 도전재 분산액의 각 성분에 대해 구체적으로 설명한다.
(1) 탄소나노튜브
탄소나노튜브는 흑연면(graphite sheet)이 나노 크기 직경의 실린더 형태를 가지며, sp2 결합 구조를 갖는 것으로, 상기 흑연면이 말리는 각도 및 구조에 따라서 도체 또는 반도체의 특성을 나타낸다. 탄소나노튜브는 벽을 이루고 있는 결합수에 따라서 단일벽 탄소 나노튜브(SWCNT, single-walled carbon nanotube), 이중벽 탄소 나노튜브(DWCNT, doublewalled carbon nanotube) 및 다중벽 탄소 나노튜브(MWCNT, multi-walled carbon nanotube)로 분류될 수 있다.
특히, 본 발명에서는 다중벽 탄소나노튜브를 사용하는 것이 적은 함량으로도 전극의 도전성을 확보할 수 있어서 가장 바람직하다.
상기 탄소나노튜브는 복수개의 탄소나노튜브가 응집되거나, 배열되어 형성되는 2차 형상을 갖는 것일 수 있으며, 예를 들면, 복수 개의 탄소나노튜브가 일정한 방향으로 나란하게 배열 또는 정렬된 다발(bundle) 혹은 로프(rope) 형태의 번들형(bundle type) 탄소나노튜브 또는 복수 개의 탄소나노튜브가 일정한 방향성 없이 얽힌 구 또는 포테이토 형태의 인탱글형(entangled type) 탄소나노튜브일 수 있다. 분산성 측면에서, 상기 탄소나노튜브는 번들형 탄소나노튜브인 것이 보다 바람직하다.
상기 탄소나노튜브의 D50은 2㎛ 내지 6㎛일 수 있으며, 구체적으로 3㎛ 내지 5㎛일 수 있다. 상기 탄소나노튜브의 D90은 8㎛ 내지 13㎛일 수 있으며, 구체적으로 9㎛ 내지 12㎛일 수 있다. 상기 범위를 만족한다는 것은, 상기 도전재 분산액 내에서 원료로 사용된 번들형 탄소나노튜브가 효과적으로 분산되어 존재한다는 것을 의미하며, 따라서 제조된 전극 및 셀의 저항이 감소될 수 있음을 의미한다.
상기 탄소나노튜브는 상기 도전재 분산액 내에 1중량% 내지 10중량%로 포함될 수 있으며, 구체적으로 3중량% 내지 10중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족할 시 전극 내 바인더 마이그레이션 현상이 억제되어 전극 접착력이 확보될 수 있으며, 유기용매 제거를 위한 건조 시간도 단축될 수 있다. 또한, 탄소나노튜브의 응집 현상을 억제할 수 있어서 분산성이 더욱 개선될 수 있고, 도전재 분산액의 점도가 지나치게 상승하는 것을 억제할 수 있다.
(2) 분산제
본 실시예에 따른 도전재 분산액은 적어도 2종 이상의 분산제를 포함한다. 구체적으로, 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 제2 수소화 니트릴계 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체란 각각 α,β-불포화 니트릴 유래 구조 단위, 및 수소화된 공액 디엔 유래 구조 단위를 포함하는 공중합체이거나, α,β-불포화 니트릴 유래 구조 단위, 공액 디엔 유래 구조 단위, 및 수소화된 공액 디엔 유래 구조 단위를 포함하는 공중합체일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체란 각각 공액 디엔 유래 구조 단위의 전부가 수소화되어 공액 디엔 유래 구조 단위가 포함되지 않는 수소화 니트릴계 공중합체일 수도 있으며, 이와 달리 공액 디엔 유래 구조 단위의 일부가 수소화되어 수소화된 공액 디엔 유래 구조 단위가 공액 디엔 유래 구조 단위와 함께 포함되어 있는 부분 수소화 니트릴계 공중합체일 수도 있다.
상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체는 각각 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 구체적으로 부분 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무일 수 있다.
상기 공액 디엔의 수소화 방법은 당해 기술 분야에 알려져 있는 수소화 반응, 예를 들면, Rh, Ru, Pd, Ir과 같은 촉매계를 사용한 촉매적 수소화 반응을 통해 수행될 수 있으며, 촉매의 양, 반응 수소압, 반응시간 등을 조절함으로써, 수소화율을 조절할 수 있다.
상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체는 각각 α,β-불포화 니트릴 단량체와 공액 디엔계 단량체를 공중합시킨 후, 공중합체 내의 C=C 이중결합을 수소화시킴으로써 제조될 수 있다. 상기 단량체들의 중합 반응 및 수소화 공정은 통상의 방법에 따라 수행될 수 있다.
상기 α,β-불포화 니트릴 단량체로는, 예를 들면, 아크릴로니트릴 또는 메타크릴로니트릴 등이 사용될 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 공액 디엔계 단량체로는, 예를 들면, 1,3-부타디엔, 이소프렌 또는 2,3-메틸 부타디엔 등의 탄소수 4 ~ 6의 공액 디엔계 단량체들이 사용될 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
상기 α,β-불포화 니트릴 유래 구조 단위는 각각 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 또는 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체 내에 20중량% 내지 60중량%로 포함될 수 있으며, 구체적으로 20중량% 내지 40중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족할 시 상기 수소화 니트릴계 공중합체와 용매의 친화도가 적정 수준이므로, 도전재 분산액 제조에 효과적이다.
상기 공액 디엔 유래 구조 단위는 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 또는 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체 내에 0중량% 내지 20중량%로 포함될 수 있으며, 구체적으로 0중량% 내지 10중량%로 포함될 수 있다.
상기 수소화된 공액 디엔 유래 구조 단위는 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 또는 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체 내에 20중량% 내지 70중량%로 포함될 수 있으며, 구체적으로 30중량% 내지 60중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족할 시 분산매 내에서 분산제가 균일하게 분포될 수 있으며, 탄소나노튜브의 분산성이 향상될 수 있다.
상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체 는 각각 하기 식 1에 따른 잔류 이중 결합 값이 0.3중량% 이하(0중량% 내지 0.3중량%)일 수 있으며, 구체적으로 0.01중량% 내지 0.3중량%, 보다 구체적으로 0.01중량% 내지 0.2중량%일 수 있다.
[식 1]
잔류 이중 결합(중량%) = BD중량/(BD중량+HBD중량)×100
상기 식 1에서 BD중량은 상기 수소화 니트릴계 공중합체 내 상기 공액 디엔 유래 구조 단위의 중량이며, HBD중량은 상기 수소화 니트릴계 공중합체 내 상기 수소화된 공액 디엔 유래 구조 단위의 중량이다.
상기 잔류 이중 결합 값이 0.3중량% 초과인 경우, 도전재 분산액의 저장 안정성이 저하되어, 도전재 분산액의 점도가 상승될 수 있으며, 특히 고온 및 빛에 의한 점도 변화가 심하여 전극 제조 공정에 곤란함이 발생한다. 본 발명에서는 상기 잔류 이중 결합 값을 적절한 수치로 조절하며, 중량평균분자량이 적정 값을 가지는 2종의 수소화 니트릴계 공중합체들을 사용하므로, 상기 문제를 해소하고, 도전재 분산액 및 전극 슬러리의 공정 안정성 및 전지 수명 특성을 개선시킬 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체는 각각 하기 [화학식 1]로 표시되는 단위 및 하기 [화학식 2]로 표시되는 단위를 포함하거나, 이와 달리 하기 [화학식 1]로 표시되는 단, 하기 [화학식 2]로 표시되는 단위, 및 [화학식 3]로 표시되는 단위를 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
이때, 상기 [화학식 1]로 표시되는 단위의 함량은 20중량% 내지 60중량%, 바람직하게는 20중량% 내지 40중량%일 수 있으며, 상기 [화학식 2]로 표시되는 단위의 함량은 20중량% 내지 70중량%, 바람직하게는 30중량% 내지 60중량%일 수 있으며, 상기 [화학식 3]로 표시되는 단위의 함량은 0중량% 내지 20중량%, 바람직하게는 0중량% 내지 10중량%일 수 있다.
상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체의 중량평균분자량은 200,000g/mol 내지 300,000g/mol일 수 있으며, 구체적으로 200,000g/mol 내지 290,000g/mol일 수 있고, 보다 구체적으로 200,000g/mol 내지 270,000g/mol일 수 있다. 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체의 중량평균분자량이 200,000g/mol 미만인 경우, 제2 수소화 니트릴계 공중합체와 병용 시 탄소나노튜브의 분산성이 저하된다. 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체의 중량평균분자량이 300,000g/mol 초과인 경우, 분산제의 분자 운동 저하로 인해, 탄소나노튜브에 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체가 충분히 흡착되지 못하므로, 탄소나노튜브의 분산성이 저하될 수 있다.
상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체는 상기 도전재 분산액 내 1.0중량% 내지 2.5중량%로 포함될 수 있으며, 구체적으로 1.2중량% 내지 2.4중량%, 보다 구체적으로 1.5중량% 내지 2.3중량%, 예를 들면 2.0중량% 내지 2.3중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족할 시 상기 도전재 분산액의 점도를 더욱 감소시킬 수 있다.
상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체의 중량평균분자량은 10,000g/mol 내지 50,000g/mol일 수 있으며, 구체적으로 15,000g/mol 내지 50,000g/mol일 수 있다. 상기 범위를 만족할 시 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체와 함께 상기 탄소나노튜브에 원활하게 흡착될 수 있으므로, 상기 탄소나노튜브의 분산성이 더욱 개선될 수 있다.
상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체의 중량평균분자량이 10,000g/mol 미만인 경우, 탄소나노튜브에 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체가 충분히 흡착되지 못하므로, 탄소나노튜브의 분산성이 저하될 수 있다. 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체의 중량평균분자량이 50,000g/mol 초과인 경우, 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체와의 병용 시 탄소나노튜브 분산성이 저하될 수 있다.
상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체는 상기 도전재 분산액 내 0.5중량% 내지 2.5중량%로 포함될 수 있으며, 구체적으로 0.5중량% 내지 2.0중량%, 보다 구체적으로 0.7중량% 내지 1.5중량%, 예를 들면 0.7중량% 내지 0.95중량%으로 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족할 시 상기 도전재 분산액의 점도가 감소되면서도 탄소나노튜브의 분산성이 개선될 수 있다.
상기 도전재 분산액 내에서, 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체의 중량비는 2.7:0.3 내지 1.0:2.0일 수 있으며, 구체적으로 2.5:0.5 내지 1.3:1.7, 보다 구체적으로 2.4:0.6 내지 1.5:1.5, 예를 들어 2.4:0.6 내지 2.0:1.0일 수 있다. 상기 범위를 만족할 시 상기 도전재 분산액의 점도가 효과적으로 감소될 수 있으며, 상기 도전재 분산액의 장기간 보관 시 또는 고온 노출 시에도 점도의 상승이 더욱 효과적으로 억제될 수 있다.
상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 제2 수소화 니트릴계 공중합체의 총 함량은 상기 도전재 분산액 전체 중량을 기준으로 1.0중량% 내지 4.0중량%일 수 있으며, 구체적으로 1.5중량% 내지 3.0중량%, 보다 구체적으로 2.0중량% 내지 3.0중량%일 수 있다. 상기 범위를 만족할 시 탄소나노튜브가 원활하게 분산될 수 있다.
(3) 분산매
상기 분산매는 비공유 전자쌍을 가지는 질소원자(N) 및 산소원자(O)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 헤테로 원자를 포함하는 유기 용매일 수 있다.
구체적으로, 상기 분산매는 디메틸포름아미드(DMF), 디에틸 포름아미드, 디메틸 아세트아미드(DMAc), N-메틸 피롤리돈(NMP) 등의 아미드계 극성 유기 용매; 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올(이소프로필 알코올), 1-부탄올(n-부탄올), 2-메틸-1-프로판올(이소부탄올), 2-부탄올(sec-부탄올), 1-메틸-2-프로판올(tert-부탄올), 펜탄올, 헥사놀, 헵탄올 또는 옥탄올 등의 알코올류; 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 또는 헥실렌글리콜 등의 글리콜류; 글리세린, 트리메티롤프로판, 펜타에리트리톨, 또는 소르비톨 등의 다가 알코올류; 에틸렌글리콜모노 메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노 메틸에테르, 트리에틸렌글리콜 모노 메틸에테르, 테트라 에틸렌글리콜모노 메틸에테르, 에틸렌글리콜모노 에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노 에틸에테르, 트리에틸렌글리콜 모노 에틸에테르, 테트라 에틸렌글리콜모노 에틸에테르, 에틸렌글리콜모노 부틸 에테르, 디에틸렌글리콜모노 부틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 모노 부틸에테르, 또는 테트라 에틸렌글리콜모노 부틸 에테르 등의 글리콜 에테르류; 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸프로필 케톤, 또는 사이클로펜타논 등의 케톤류; 초산에틸, γ-부틸 락톤, 및 ε-프로피오락톤 등의 에스테르류 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 전극 슬러리와의 혼화성을 고려할 때, 이 중에서도 N-메틸 피롤리돈(NMP)이 특히 바람직하다.
상기와 같은 성분을 포함하는 본 발명의 도전재 분산액은 탄소나노튜브, 분산제, 및 분산매를 혼합하여 제조될 수 있다. 이때, 상기 혼합은 통상의 혼합 방법, 구체적으로는 호모게나이져, 비즈밀, 볼밀, 바스켓 밀, 어트리션밀, 만능 교반기, 클리어 믹서, 스파이크 밀 또는 TK믹서 등과 같은 혼합 장치를 이용하여 수행될 수 있으며, 각 성분의 혼합 순서는 특별히 한정되지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 도전재 분산액은 분산매에 탄소나노튜브를 첨가한 후, 분산제를 첨가하여 혼합하는 방법으로 이루어질 수 있고, 분산매에 분산제를 먼저 첨가한 후에 탄소나노튜브를 혼합하는 방법으로 이루어질 수도 있으며, 분산제 및 탄소나노튜브를 함께 분산매에 첨가한 후 혼합하는 방법으로 이루어질 수도 있다.
한편, 상기 혼합 과정에서 탄소나노튜브의 분산성을 높이기 위하여 캐비테이션 분산 처리가 수행될 수도 있다. 상기 캐비테이션 분산 처리는 액체에 고에너지를 인가했을 때 물에 생긴 진공 기포가 파열되는 것에 의해 생긴 충격파를 이용한 분산 처리방법으로서, 상기 방법에 의해 탄소나노튜브의 특성을 손상시키는 일 없이 분산시킬 수 있다. 구체적으로 상기 캐비테이션 분산 처리는 초음파, 제트 밀, 또는 전단 분산 처리에 의해 수행될 수 있다.
<전극>
다음으로, 본 발명에 따른 전극에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 전극은, 전극 활물질, 도전재 분산액, 및 바인더를 포함하는 전극 슬러리 조성물로 형성된 전극 활물질층을 포함한다. 구체적으로는, 상기 전극은 전극 집전체 및 상기 전극 집전체 상에 형성된 전극 활물질층을 포함하며, 상기 전극 활물질층은 전극 활물질, 도전재 분산액, 및 바인더를 포함하는 전극 슬러리 조성물에 의해 형성된 것일 수 있다.
이때, 상기 도전재 분산액은 상술한 본 발명에 따른 도전재 분산액이다. 도전재 분산액에 대한 내용은 상술한 바와 동일하므로, 구체적인 설명은 생략하고, 이하에서는 나머지 구성요소들에 대해서 설명한다.
상기 전극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서도 도전성을 가진 소재라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 이들의 합금, 이들의 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 또는 소성 탄소 등이 사용될 수 있다.
상기 전극 집전체는 통상적으로 3㎛ 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있으며, 집전체 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있다. 또한, 상기 전극 집전체는 예를 들어, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
한편, 상기 전극 활물질층에 포함되는 상기 전극 활물질(a)은 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 양극 활물질 또는 음극 활물질들일 수 있으며, 그 종류가 특별히 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 양극 활물질로는, 코발트, 망간, 니켈 또는 알루미늄과 같은 1종 이상의 금속과 리튬을 포함하는 리튬 산화물이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 리튬 산화물은 리튬-망간계 산화물(예를 들면, LiMnO2, LiMn2O 등), 리튬-코발트계 산화물(예를 들면, LiCoO2 등), 리튬-니켈계 산화물(예를 들면, LiNiO2 등), 리튬-니켈-망간계 산화물(예를 들면, LiNi1-Y1MnY1O2(여기에서, 0<Y1<1), LiNiZ1Mn2-Z1O4(여기에서, 0＜Z1＜2) 등), 리튬-니켈-코발트계 산화물(예를 들면, LiNi1-Y2CoY2O2(여기에서, 0<Y2<1) 등), 리튬-망간-코발트계 산화물(예를 들면, LiCo1-Y3MnY3O2(여기에서, 0<Y3<1), LiMn2-Z2CoZ2O4(여기에서, 0＜Z2＜2) 등), 리튬-니켈-코발트-망간계 산화물(예를 들면, Li(NiP1CoQ1MnR1)O2(여기에서, 0＜P1＜1, 0＜Q1＜1, 0＜R1＜1, P1+Q1+R1=1) 또는 Li(NiP2CoQ2MnR2)O4(여기에서, 0＜P2＜2, 0＜Q2＜2, 0＜R2＜2, P2+Q2+R2=2) 등), 또는 리튬-니켈-코발트-망간-기타금속(M) 산화물(예를 들면, Li(NiP3CoQ3MnR3M1 S)O2(여기에서, M1은 Al, Cu, Fe, V, Cr, Ti, Zr, Zn, Ta, Nb, Mg, B, W 및 Mo로 이루어지는 군으로부터 선택되고, P3, Q3, R3 및 S는 각각 독립적인 원소들의 원자분율로서, 0＜P3＜1, 0＜Q3＜1, 0＜R3＜1, 0＜S＜1, P3+Q3+R3+S=1이다) 등) 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 화합물이 포함될 수 있다.
한편, 음극 활물질로는, 예를 들면, 인조흑연, 천연흑연, 흑연화 탄소섬유, 비정질탄소 등의 탄소질 재료; Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si합금, Sn합금 또는 Al합금 등 리튬과 합금화가 가능한 금속질 화합물; SiOv(0<v<2), SnO2, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물과 같이 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 금속산화물; 또는 Si-C 복합체 또는 Sn-C 복합체과 같이 상기 금속질 화합물과 탄소질 재료를 포함하는 복합물 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 또한, 상기 음극활물질로서 금속 리튬 박막이 사용될 수도 있다. 또, 탄소재료는 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다.
상기 전극 활물질은 전극 슬러리 조성물 내의 전체 고형분 함량을 기준으로 70 내지 99중량%, 바람직하게는 80 내지 98중량%로 포함될 수 있다. 양극활물질의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 우수한 에너지 밀도, 전극 접착력 및 전기 전도도를 구현할 수 있다.
상기 바인더는 전극 활물질들 간 또는 전극 활물질과 집전체와의 접착력을 확보하기 위한 것으로, 당해 기술 분야에서 사용되는 일반적인 바인더들이 사용될 수 있으며, 그 종류가 특별히 한정되는 것은 아니다. 상기 바인더로는, 예를 들면, 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 또는 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 전극 슬러리 조성물 내의 전체 고형분 함량을 기준으로 5중량% 이하로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 3중량%로 포함될 수 있다. 바인더의 함량이 상기 범위를 만족할 경우, 전극 저항 증가를 최소화하면서 우수한 전극 접착력을 구현할 수 있다.
한편, 상기 전극 슬러리 조성물은, 점도 조절 등을 위해, 필요에 따라, 용매를 추가로 포함할 수 있다. 이때, 상기 용매는 물, 유기 용매 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 유기 용매로는 예를 들면, 디메틸포름아미드(DMF), 디에틸 포름아미드, 디메틸 아세트아미드(DMAc), N-메틸 피롤리돈(NMP) 등의 아미드계 극성 유기 용매; 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올(이소프로필 알코올), 1-부탄올(n-부탄올), 2-메틸-1-프로판올(이소부탄올), 2-부탄올(sec-부탄올), 1-메틸-2-프로판올(tert-부탄올), 펜탄올, 헥산올, 헵탄올 또는 옥탄올 등의 알코올류; 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 또는 헥실렌글리콜 등의 글리콜류; 글리세린, 트리메티롤프로판, 펜타에리트리톨, 또는 소르비톨 등의 다가 알코올류; 에틸렌글리콜모노 메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노 메틸에테르, 트리에틸렌글리콜 모노 메틸에테르, 테트라 에틸렌글리콜모노 메틸에테르, 에틸렌글리콜모노 에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노 에틸에테르, 트리에틸렌글리콜 모노 에틸에테르, 테트라 에틸렌글리콜모노 에틸에테르, 에틸렌글리콜모노 부틸 에테르, 디에틸렌글리콜모노 부틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 모노 부틸 에테르, 또는 테트라 에틸렌글리콜모노 부틸 에테르 등의 글리콜 에테르류; 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸프로필 케톤, 또는 사이클로펜타논 등의 케톤류; 초산에틸, γ-부틸 락톤, 및 ε-프로피오락톤 등의 에스테르류 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 용매는, 상기 전극 슬러리 내의 고형분 함량이 60 내지 85중량%, 바람직하게는 65 내지 80중량%가 되도록 하는 함량으로 포함될 수 있다. 전극 슬러리의 고형분 함량이 60중량% 미만인 경우에는 전극 로딩량이 감소하여 공정 비용이 증가할 수 있고, 바인더 마이그레이션이 발생하여 전극 접착력이 떨어지고, 코팅 불량이 발생할 수 있다. 한편, 전극 슬러리의 고형분 함량이 85중량%를 초과하는 경우에는, 전극 슬러리의 점도가 너무 높아져 공정성이 떨어지고 코팅 불량이 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 전극은 상기와 같은 성분을 포함하는 전극 슬러리 조성물을 도포하고, 건조시켜 전극 활물질층을 형성함으로써 제조될 수 있다. 구체적으로는, 상기 전극 활물질층은 전극 집전체 상에 전극 슬러리를 도포한 후, 건조하는 방법, 또는 전극 슬러리를 별도의 지지체 상에 도포한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 전극 집전체 상에 라미네이션하는 방법을 통해 형성할 수 있다. 필요에 따라, 상기와 같은 방법을 통해 전극 활물질층이 형성한 다음, 압연하는 공정을 추가로 실시할 수 있다. 이때, 건조 및 압연을 최종적으로 제조하고자 하는 전극의 물성을 고려하여 적절한 조건에서 수행될 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.
<리튬 이차 전지>
다음으로, 본 발명에 따른 이차 전지에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 이차 전지는, 상술한 본 발명의 전극을 포함한다. 이때, 상기 전극은 양극 및 음극 중 적어도 하나일 수 있다. 구체적으로는 본 발명에 따른 이차 전지는 양극, 음극, 상기 양극 및 음극 사이에 게재된 분리막 및 전해질을 포함할 수 있으며, 이때, 상기 양극 및 음극 중 적어도 하나 이상이 상술한 본 발명의 전극일 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 전극은 양극일 수 있다.
본 발명에 따른 전극에 대해서는 상술하였으므로, 구체적인 설명은 생략하고, 이하에서는 나머지 구성요소들에 대해서만 설명하기로 한다.
상기 분리막은 음극과 양극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로, 통상 이차 전지에서 분리막으로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용가능하다. 구체적으로는, 상기 분리막으로 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름 또는 이들의 2층 이상의 적층 구조체가 사용될 수 있다. 또 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포가 사용될 수도 있다. 또, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 코팅된 분리막이 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.
상기 전해질로는 리튬 이차전지 제조시 사용 가능한 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 고체 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질, 고체 무기 전해질, 용융형 무기 전해질 등을 들 수 있으며, 이들로 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 전해질은 비수계 유기용매와 금속염을 포함할 수 있다.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시푸란, 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소란, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소란 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
특히, 상기 카보네이트계 유기 용매 중 고리형 카보네이트인 에틸렌 카보네이트 및 프로필렌 카보네이트는 고점도의 유기 용매로서 유전율이 높아 리튬염을 잘 해리시키므로 바람직하게 사용될 수 있으며, 이러한 고리형 카보네이트에 디메틸카보네이트 및 디에틸카보네이트와 같은 저점도, 저유전율 선형 카보네이트를 적당한 비율로 혼합하여 사용하면 높은 전기 전도율을 갖는 전해질을 만들 수 있어 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 금속염은 리튬염을 사용할 수 있고, 상기 리튬염은 상기 비수 전해액에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, 상기 리튬염의 음이온으로는 F-, Cl-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 전해질에는 상기 전해질 구성 성분들 외에도 전지의 수명 특성 향상, 전지 용량 감소 억제, 전지의 방전 용량 향상 등을 목적으로 예를 들어, 디플루오로 에틸렌카보네이트 등과 같은 할로알킬렌카보네이트계 화합물, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사인산 트리아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올 또는 삼염화 알루미늄 등의 첨가제가 1종 이상 더 포함될 수도 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
하기 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다.
(A) 제1 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무
하기 물성을 가지는 제1 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무를 준비하였다.
| 제1 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 | 중량평균분자량(g/mol) | 잔류 이중 결합(RDB, 중량%) | 아크릴로니트릴 유래 단위 함량(중량%) |
| (A1) | 260,000 | 0.03 | 35 |
| (A2) | 200,000 | 0.03 | 35 |
| (A3) | 200,000 | 15 | 35 |
| (A4) | 450,000 | 0.03 | 35 |
(B) 제2 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무
하기 물성을 가지는 제2 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무를 준비하였다.
| 제2 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 | 중량평균분자량(g/mol) | 잔류 이중 결합(RDB, 중량%) | 아크릴로니트릴 유래 단위 함량(중량%) |
| (B1) | 30,000 | 0.03 | 35 |
| (B2) | 50,000 | 0.03 | 35 |
| (B3) | 30,000 | 10 | 35 |
| (B4) | 7,000 | 0.03 | 35 |
(C) 탄소나노튜브
BET 비표면적이 185m2/g인 번들형 다중벽 탄소나노튜브(CNT, 엘지화학 社)를 사용하였다.
실시예 및 비교예
하기 [표 3]과 같이 제1 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(A), 제2 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(B), 탄소나노튜브(C)를 N-메틸 피롤리돈에 첨가하여 혼합액을 제조한 뒤, 상기 혼합액 30kg을 믹서(BTM-50, disper 1000rpm/anchor 100rpm)를 이용하여 240분 동안 혼합하였다. 상기 혼합된 혼합물에 대해 네취 비드밀(NETZSCH LMZ2, 비드 크기: 1mm/1000rpm)을 이용하여 30분간 밀링하여 도전재 분산액을 수득하였다. 상기 도전재 분산액 내 제1 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(A) 및 제2 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(B)의 총 함량은 3중량%였으며, 상기 도전재 분산액의 고형분 함량은 4.3중량%였다. 상기 탄소나노튜브는 상기 도전재 분산액 내 10중량%로 포함되었다.
실험예 1: 입도 분석
레이저 회절법을 통해 실시예들 및 비교예들의 도전재 분산액 각각에 대해 입도를 분석하여 표 3에 나타내었다. 구체적으로, 도전재 분산액을 용매 중에 분산시킨 후, 레이저 회절 입도 측정 장비(Malvern 社, Mastersizer 3000)에 도입하여 입자들이 레이저 빔을 통과할 때 입자 크기에 따른 회절 패턴 차이를 측정하여 입도 분포를 산출하였다. 입경에 따른 체적 누적 분포의 50%, 90%가 되는 지점에서의 입경을 확인하여, D50과 D90을 측정하였다.
실험예 2: 점도 분석(도전재 분산액 제조 직후)
상기 실시예 및 비교예에 의해 제조된 도전재 분산액의 점도를 점도계(Brookfield 社, viscometer DV2T, LV)를 이용하여 23℃ 12rpm에서 측정하였고, 표 3에 나타내었다.
실험예 3: 장기 보관 시 점도 상승 확인
실시예 및 비교예의 도전재 분산액 제조 직후의 점도에서, 25℃에서 4주 보관 후 점도를 측정하였을 때, 점도의 상승율을 확인하여 표 3에 나타내었다.
점도 상승율(%) = {(25℃에서 4주 보관 후 도전재 분산액 점도 - 도전재 분산액 제조 직후의 점도)/ 도전재 분산액 제조 직후의 점도}×100
| 제1 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(A) | 제2 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(B) | 초기 점도(Pa·s) | 탄소나노튜브 입도(㎛) | 25℃에서 4주 보관 시 점도 상승율(%) | ||||
| 종류 | 함량(중량%) | 종류 | 함량(중량%) | D50 | D90 | |||
| 실시예 1 | (A1) | 2.3 | (B1) | 0.7 | 16.2 | 5,45 | 11.32 | 12 |
| 실시예 2 | (A1) | 2.3 | (B2) | 0.7 | 16.8 | 5.67 | 11.82 | 14 |
| 실시예 3 | (A2) | 2.3 | (B1) | 0.7 | 15.7 | 5.18 | 10.89 | 15 |
| 실시예 4 | (A1) | 1.9 | (B1) | 1.1 | 14.1 | 4.98 | 10.35 | 17 |
| 실시예 5 | (A1) | 1.5 | (B1) | 1.5 | 12.8 | 4.88 | 10.21 | 15 |
| 비교예 1 | (A1) | 3.0 | - | - | 22.2 | 6.3 | 14.6 | 48 |
| 비교예 2 | (A2) | 3.0 | - | - | 20.5 | 5.8 | 13.2 | 52 |
| 비교예 3 | - | - | (B1) | 3.0 | 12.1 | 5.02 | 12.0 | 115 |
| 비교예 4 | - | - | (B2) | 3.0 | 12.5 | 5.1 | 11.93 | 121 |
| 비교예 5 | (A3) | 2.3 | (B1) | 0.7 | 15.5 | 5.57 | 11.62 | 76 |
| 비교예 6 | (A4) | 2.3 | (B1) | 0.7 | 28.2 | 6.8 | 15.3 | 79 |
| 비교예 7 | (A1) | 2.3 | (B3) | 0.7 | 17.1 | 5.85 | 12.1 | 86 |
| 비교예 8 | (A1) | 2.3 | (B4) | 0.7 | 19.5 | 6.25 | 13.5 | 49 |
함량(wt%): 도전재 분산액 내 함량(중량%)
제1 수소화 니트릴계 공중합체와 제2 수소화 니트릴계 공중합체를 병용한 실시예들의 경우, 제1 수소화 니트릴계 공중합체만을 사용한 비교예 1, 2에 비해 탄소나노튜브의 분산성이 개선되고(초기 점도 및 탄소나노튜브 입도), 25℃에서 4주 보관 시 점도 상승율이 낮은 것을 알 수 있다. 또한, 실시예들의 경우, 제2 수소화 니트릴계 공중합체만을 사용한 비교예 3, 4에 비해 25℃에서 4주 보관 시 점도 상승율이 월등히 낮은 것을 알 수 있다.
또한, 제1 수소화 니트릴계 공중합체의 잔류 이중 결합 값이 15로 높은 경우(비교예 5)와 제2 수소화 니트릴계 공중합체의 잔류 이중 결합 값이 10로 높은 경우(비교예 7), 25℃에서 4주 보관 시 점도 상승율이 실시예들에 비해 지나치게 높은 것을 알 수 있다. 또한, 제1 수소화 니트릴계 공중합체의 중량평균분자량이 450,000g/mol로 높은 경우(비교예 6)와 제2 수소화 니트릴계 공중합체의 중량평균분자량이 7,000g/mol으로 낮은 경우(비교예 8), 25℃에서 4주 보관 시 점도 상승율이 실시예들에 비해 지나치게 높은 것을 알 수 있다.
Claims (11)
- 탄소나노튜브, 분산제, 및 분산매를 포함하며,
상기 분산제는 중량평균분자량이 200,000g/mol 내지 300,000g/mol인 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 중량평균분자량이 10,000g/mol 내지 50,000g/mol인 제2 수소화 니트릴계 공중합체를 포함하며,
상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 제2 수소화 니트릴계 공중합체는 각각 하기 식 1에 따른 잔류 이중 결합 값이 0.3중량% 이하인 것을 만족하는 도전재 분산액.
[식 1]
잔류 이중 결합(중량%) = BD중량/(BD중량+HBD중량)×100
상기 식 1에서 BD중량은 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 또는 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체 내 공액 디엔 유래 구조 단위의 중량이며, HBD중량은 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 또는 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체 내 수소화된 공액 디엔 유래 구조 단위의 중량이다.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체는 상기 도전재 분산액 내 1.0중량% 내지 2.5중량%로 포함되는 도전재 분산액.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체는 상기 도전재 분산액 내 0.5중량% 내지 2.5중량%로 포함되는 도전재 분산액.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 제2 수소화 니트릴계 공중합체의 총 함량은 상기 도전재 분산액 전체 중량을 기준으로 1.0중량% 내지 4.0중량%인 도전재 분산액.
- 청구항 1에 있어서,
상기 도전재 분산액 내에서, 상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체의 중량비는 2.7:0.3 내지 1.0:2.0인 도전재 분산액.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 수소화 니트릴계 공중합체 및 상기 제2 수소화 니트릴계 공중합체는 각각 부분 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무인 도전재 분산액.
- 청구항 1에 있어서,
상기 탄소나노튜브는 다중벽 탄소나노튜브인 도전재 분산액.
- 청구항 1에 있어서,
상기 탄소나노튜브는 상기 도전재 분산액 내에 1중량% 내지 10중량%로 포함되는 도전재 분산액.
- 전극 슬러리 조성물로 형성된 전극 활물질층을 포함하며,
상기 전극 슬러리 조성물은 전극 활물질, 청구항 1의 도전재 분산액, 및 바인더를 포함하는 전극.
- 청구항 9에 있어서,
상기 전극은 양극인 전극.
- 양극, 음극, 상기 양극 및 음극 사이에 개재되는 분리막 및 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지에 있어서,
상기 양극이 청구항 9의 전극인 리튬 이차 전지.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210104099A KR20230022000A (ko) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | 도전재 분산액, 이를 이용하여 제조된 전극 및 리튬 이차전지 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210104099A KR20230022000A (ko) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | 도전재 분산액, 이를 이용하여 제조된 전극 및 리튬 이차전지 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230022000A true KR20230022000A (ko) | 2023-02-14 |
Family
ID=85220535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210104099A KR20230022000A (ko) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | 도전재 분산액, 이를 이용하여 제조된 전극 및 리튬 이차전지 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230022000A (ko) |
-
2021
- 2021-08-06 KR KR1020210104099A patent/KR20230022000A/ko active Search and Examination
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3761417B1 (en) | Electrode, secondary battery comprising same electrode, and method for manufacturing same electrode | |
| JP7180010B2 (ja) | カーボンナノチューブ分散液、それを含む負極スラリー、負極、およびリチウム二次電池 | |
| EP4187649B1 (en) | Conductive material dispersion, and electrode and lithium secondary battery manufactured using the same | |
| KR20200018328A (ko) | 탄소나노튜브 분산액, 이를 이용하여 제조된 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| US20200203778A1 (en) | Positive Electrode Slurry Composition for Secondary Battery, and Positive Electrode for Secondary Battery and Secondary Battery Which are Prepared by Using the Same | |
| EP3926710B1 (en) | Electrode and secondary battery including same | |
| KR102547197B1 (ko) | 도전재 분산액, 이를 이용하여 제조된 전극 및 리튬 이차전지 | |
| KR20200132350A (ko) | 도전재 복합체 및 그 제조 방법 | |
| KR102555947B1 (ko) | 도전재 분산액, 이를 이용하여 제조된 전극, 및 리튬 이차전지 | |
| KR102563300B1 (ko) | 도전재 분산액, 이를 이용하여 제조된 전극 및 리튬 이차전지 | |
| KR20230022000A (ko) | 도전재 분산액, 이를 이용하여 제조된 전극 및 리튬 이차전지 | |
| CN113597695B (zh) | 碳纳米管分散体以及包括该碳纳米管分散体的负极浆料、负极和锂二次电池 | |
| EP4418347A1 (en) | Anode for secondary battery and lithium secondary battery including the same | |
| JP2024536103A (ja) | 導電材分散液、それを用いて製造された電極、およびリチウム二次電池 | |
| KR20220131200A (ko) | 전극 및 상기 전극을 포함하는 이차 전지 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination |