KR20230110209A - Current collector comprising adhesion reinforcing layer, positive electrode comprising the same, and lithium secondary battery comprising the positive electrode - Google Patents

Current collector comprising adhesion reinforcing layer, positive electrode comprising the same, and lithium secondary battery comprising the positive electrode Download PDF

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KR20230110209A
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김민수
정순화
유광호
신동오
이호찬
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주식회사 엘지화학
주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 접착성이 우수하고 계면저항이 낮은 양극을 제공할 수 있는 부착강화층을 포함하는 집전체, 이를 포함하는 양극 및 상기 양극을 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것으로, 알루미늄 금속층; 및 상기 금속층 적어도 일면 상에 구비된 부착강화층을 포함하고, 상기 부착강화층이 구비된 면의 최외표면은 Al 원소 40 중량% 내지 75 중량%, C 원소 20 중량% 내지 50 중량%, O 원소 0.5 중량% 내지 5 중량% 및 F 원소 2 중량% 내지 10 중량%를 포함하는 것인 집전체, 이를 포함하는 양극 및 상기 양극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.The present invention relates to a current collector comprising an adhesion-reinforcing layer capable of providing a positive electrode having excellent adhesion and low interfacial resistance, a positive electrode including the same, and a lithium secondary battery including the positive electrode, an aluminum metal layer; And an adhesion layer provided on at least one surface of the metal layer, wherein the outermost surface of the side provided with the adhesion reinforcement layer contains 40% to 75% by weight of Al element, 20% to 50% by weight of C element, 0.5% to 5% by weight of O element, and 2% to 10% by weight of F element.

Description

부착강화층을 포함하는 집전체, 상기 집전체를 포함하는 양극, 및 상기 양극을 포함하는 리튬 이차전지{CURRENT COLLECTOR COMPRISING ADHESION REINFORCING LAYER, POSITIVE ELECTRODE COMPRISING THE SAME, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE POSITIVE ELECTRODE}A current collector including an adhesion reinforcing layer, a positive electrode including the current collector, and a lithium secondary battery including the positive electrode

본 발명은 접착성이 우수하고 계면저항이 낮은 양극을 제공할 수 있는 부착강화층을 포함하는 집전체, 이를 포함하는 양극 및 상기 양극을 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다. The present invention relates to a current collector comprising an adhesion-reinforcing layer capable of providing a positive electrode having excellent adhesion and low interfacial resistance, a positive electrode including the same, and a lithium secondary battery including the positive electrode.

최근 리튬 이차전지의 응용 영역이 전기, 전자, 통신, 컴퓨터와 같은 전자 기기의 전력 공급뿐만 아니라, 자동차나 전력 저장 장치와 같은 대면적 기기의 전력 저장 공급까지 급속히 확대됨에 따라, 고용량, 고출력이면서도 고안정성인 리튬 이차전지에 대한 요구가 늘어나고 있다.Recently, as the application areas of lithium secondary batteries are rapidly expanding not only to power supply of electronic devices such as electricity, electronics, communication, and computers, but also to power storage and supply of large-area devices such as automobiles and power storage devices, there is an increasing demand for lithium secondary batteries with high capacity, high power, and high stability.

리튬 이차전지는 일반적으로 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 양극 활물질 또는 리튬 이온을 흡장 및 방출할 수 있는 음극 활물질과, 선택적으로 바인더 및 도전재를 혼합한 슬러리를 각각 양극 집전체 및 음극 집전체에 도포하고 열 등으로 용매를 제거하는 방법으로 양극과 음극을 제조하고, 이를 세퍼레이터의 양측에 적층하여 소정 형상의 전극 집전체를 형성한 다음, 이 전극 집전체와 비수 전해액을 전지 케이스에 삽입하여 제조된다. Lithium secondary batteries are generally manufactured by applying a slurry mixed with a positive electrode active material capable of intercalating and deintercalating lithium ions or a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions, and optionally a binder and a conductive material to a positive electrode current collector and a negative electrode current collector, respectively, and removing the solvent with heat. A positive electrode and a negative electrode are prepared by stacking them on both sides of a separator to form an electrode current collector of a predetermined shape, and then inserting the electrode current collector and the non-aqueous electrolyte into a battery case.

한편, 이러한 양극 및 음극의 제조는 용매를 제거하기 위한 에너지가 필요하여 비용이 높아져 생산성 향상에 어려움이 있고, 이에 각 활물질을 집전체에 필름형식으로 위치시키고 압연 롤을 통과시키는 건식제조방법이 제안되고 있다. On the other hand, the production of such positive and negative electrodes requires energy to remove solvents, resulting in high costs and difficulty in improving productivity. Therefore, a dry manufacturing method in which each active material is placed in a film form on a current collector and passed through a rolling roll has been proposed.

그러나, 고로딩 전극 시 용매 없이 건식으로 집전체 상에 전극 활물질을 코팅하는 경우 집전체와 전극층 간 접착력이 약한 문제가 있으며, 이에 집전체와 전극층 사이에 접착력을 강화시켜 줄 수 있는 프라이머층을 구비하는 방안이 제안된바 있다. However, when the electrode active material is coated on the current collector in a dry method without a solvent in the case of a high-loading electrode, there is a problem in that the adhesion between the current collector and the electrode layer is weak, and thus a primer layer capable of strengthening the adhesion between the current collector and the electrode layer. It has been proposed.

상기 프라이머층은 통상 바인더와 도전재로 구성되는데, 바인더는 고온 압연 시 녹으며 접착력을 확보하고, 도전재는 계면저항을 낮추는 역할을 한다. 그러나, 바인더와 도전재로만 구성되는 경우 프라이머층의 내스크래치성이 약해 물리적 특성이 약한 문제가 있고, 이를 보완하고자 고분자 물질을 추가하는 경우 접착력이 약해지거나 계면저항이 증가하는 문제가 있다. The primer layer is usually composed of a binder and a conductive material, the binder melts during high-temperature rolling to secure adhesion, and the conductive material serves to lower interface resistance. However, when it is composed of only a binder and a conductive material, there is a problem in that the scratch resistance of the primer layer is weak and physical properties are weak, and when a polymer material is added to compensate for this, there is a problem that the adhesive strength is weakened or the interface resistance is increased.

KR10-2020-0017821AKR10-2020-0017821A

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 우수한 접착력 및 낮은 계면저항 특성을 갖는 부착강화층을 포함하는 집전체를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a current collector including an adhesion reinforcement layer having excellent adhesion and low interfacial resistance characteristics.

또한, 본 발명은 상기 집전체 상에 양극 활물질층이 구비된 양극을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide a positive electrode provided with a positive electrode active material layer on the current collector.

아울러, 본 발명은 상기 양극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a lithium secondary battery including the positive electrode.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 우수한 접착력 및 낮은 계면저항 특성을 갖는 부착강화층을 포함하는 집전체, 상기의 집전체를 포함하는 양극, 상기 양극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a current collector including an adhesion-reinforcing layer having excellent adhesion and low interfacial resistance characteristics, a positive electrode including the current collector, and a lithium secondary battery including the positive electrode.

(1) 본 발명은 알루미늄 금속층: 및 상기 금속층 적어도 일면 상에 구비된 부착강화층을 포함하고, 상기 부착강화층이 구비된 면의 최외표면은 Al 원소 40 중량% 내지 75 중량%, C 원소 20 중량% 내지 50 중량%, O 원소 0.5 중량% 내지 5 중량% 및 F 원소 2 중량% 내지 10 중량%를 포함하는 것인 집전체를 제공한다.(1) The present invention provides a current collector comprising an aluminum metal layer and an adhesion layer provided on at least one surface of the metal layer, and the outermost surface of the side provided with the adhesion reinforcement layer includes 40% to 75% by weight of Al element, 20% to 50% by weight of C element, 0.5% to 5% by weight of O element, and 2% to 10% by weight of F element.

(2) 본 발명은 상기 (1)에 있어서, 상기 부착강화층이 구비된 면의 최외표면은 Al 원소 45 중량% 내지 70 중량%, C 원소 30 중량% 내지 50 중량%, O 원소 1 중량% 내지 5 중량% 및 F 원소 5 중량% 내지 10 중량%를 포함하는 것인 집전체를 제공한다.(2) In the present invention, in the above (1), the outermost surface of the surface provided with the strengthening adhesion layer is 45% to 70% by weight of Al element, 30% to 50% by weight of C element, 1% to 5% by weight of O element. It provides a current collector comprising 5% to 5% by weight and 5% to 10% by weight of F element.

(3) 본 발명은 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 부착강화층이 구비된 면의 최외표면 내 Al 원소의 중량에 대한 F 원소의 중량비가 0.05 내지 0.17(F 원소/Al 원소)인 것인 집전체를 제공한다. (3) The present invention, in the above (1) or (2), the weight ratio of the F element to the weight of the Al element in the outermost surface of the side provided with the adhesion layer is 0.05 to 0.17 (F element / Al element) Provides a current collector that is.

(4) 본 발명은 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 상기 부착강화층의 두께는 200 nm 이상 1500 nm 미만인 것인 집전체를 제공한다.(4) The present invention provides a current collector according to any one of (1) to (3) above, wherein the thickness of the adhesion-reinforcing layer is 200 nm or more and less than 1500 nm.

(5) 본 발명은 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 상기 부착강화층은 도트 형상을 갖는 것인 집전체를 제공한다. (5) The present invention provides a current collector according to any one of (1) to (4) above, wherein the adhesion strengthening layer has a dot shape.

(6) 본 발명은 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 있어서, 상기 부착강화층은 불소계 고분자 바인더, 수용성 바인더 및 도전재를 포함하는 것인 집전체를 제공한다.(6) The present invention provides a current collector according to any one of (1) to (5) above, wherein the adhesion enhancement layer includes a fluorine-based polymer binder, a water-soluble binder, and a conductive material.

(7) 본 발명은 상기 (6)에 있어서, 상기 불소계 고분자 바인더는 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF) 또는 비닐리덴플로라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP)인 것인 집전체를 제공한다.(7) The present invention provides a current collector according to (6) above, wherein the fluorine-based polymer binder is polyvinylidene fluoride (PVDF) or vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP).

(8) 본 발명은 상기 (6) 또는 (7)에 있어서, 상기 불소계 고분자 바인더는 비닐리덴플로라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP)이고, 분자 내 비닐리덴플로오라이드 단위와 헥사플로오로프로필렌 단위를 75:25 내지 50:50의 몰비로 포함하는 것인 집전체를 제공한다. (8) The present invention according to (6) or (7) above, wherein the fluorine-based polymer binder is a vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), and the vinylidene fluoride unit and the hexafluoropropylene unit in the molecule are provided in a molar ratio of 75:25 to 50:50.

(9) 본 발명은 상기 (6)에 있어서, 상기 수용성 바인더는 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리비닐피롤리돈(PVP) 및 폴리비닐알콜(PVA) 중에서 선택된 1종 이상인 것인 집전체를 제공한다. (9) The present invention provides a current collector according to (6) above, wherein the water-soluble binder is at least one selected from carboxymethylcellulose (CMC), polyvinylpyrrolidone (PVP), and polyvinyl alcohol (PVA).

(10) 본 발명은 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나의 집전체; 및 양극 활물질층을 포함하고, 상긱 양극 활물질층은 상기 집전체의 부착강화층 상에 구비되는 것인 양극을 제공한다. (10) The present invention is a current collector of any one of the above (1) to (9); And a positive electrode active material layer, wherein the positive electrode active material layer provides a positive electrode that is provided on the adhesion enhancement layer of the current collector.

(11) 본 발명은 상기 (10)의 양극; 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 및 전해질을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.(11) The present invention is the anode of the above (10); Provided is a lithium secondary battery including a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte.

본 발명에 따른 집전체는 부착강화층을 포함하고, 부착강화층이 구비된 면의 최외표면에 Al 원소, C 원소, O 원소 및 F 원소가 특정함량으로 포함되어 있음으로써 접착력이 우수하면서 계면저항이 낮은 효과가 있다. The current collector according to the present invention includes an adhesion-reinforcing layer, and the outermost surface of the surface provided with the adhesion-reinforcing layer contains Al element, C element, O element, and F element in specific amounts, so that the adhesive strength is excellent and the interface resistance is low.

또한, 본 발명에 따른 양극은 상기 부착강화층을 포함하는 집전체의 부착강화층 상에 양극 활물질층이 구비되어 있음으로써 접착력이 우수하고 계면저항이 낮아 우수한 전지특성을 나타낼 수 있다. In addition, since the positive electrode active material layer is provided on the adhesion enhancement layer of the current collector including the adhesion enhancement layer, the positive electrode according to the present invention has excellent adhesive strength and low interfacial resistance, so it can exhibit excellent battery characteristics.

아울러, 본 발명의 리튬 이차전지는 본 발명에 따른 양극을 포함함으로써 전지특성이 우수할 수 있다.In addition, the lithium secondary battery of the present invention may have excellent battery characteristics by including the positive electrode according to the present invention.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail to aid understanding of the present invention.

본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the description and claims of the present invention should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventors should appropriately define the concept of terms in order to explain their invention in the best way. Based on the principle, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical spirit of the present invention.

집전체whole house

본 발명은 양극, 특히 용매를 사용하지 않는 건식방법으로 제조되는 양극에 적용되어 높은 접착성 및 낮은 계면저항 특성을 제공할 수 있는 집전체를 제공한다. The present invention provides a current collector capable of providing high adhesiveness and low interfacial resistance characteristics when applied to an anode, particularly a cathode manufactured by a dry method without using a solvent.

본 발명의 일 실시예에 따른, 상기 집전체는 알루미늄 금속층; 및 상기 금속층 적어도 일면 상에 구비된 부착강화층을 포함하고, 상기 부착강화층이 구비된 면의 최외표면은 Al 원소 40 중량% 내지 75 중량%, C 원소 20 중량% 내지 50 중량%, O 원소 0.5 중량% 내지 5 중량% 및 F 원소 2 중량% 내지 10 중량%를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the current collector may include an aluminum metal layer; And an adhesion layer provided on at least one surface of the metal layer, wherein the outermost surface of the side provided with the adhesion reinforcement layer contains 40% to 75% by weight of Al element, 20% to 50% by weight of C element, 0.5% to 5% by weight of O element, and 2% to 10% by weight of F element.

일반적으로 전극은 금속 집전체의 적어도 일면에 활물질층을 형성시켜 제조되는데, 건식방법의 경우에는 금속 집전체 적어도 일면 상에 활물질 박막을 위치시키고 압연을 통해 제조한다. 그러나, 건식 양극 제조시에는 용매가 없어 금속 집전체와 양극 활물질층 간 접착력이 약한 문제가 있어 금속 집전체와 양극 활물질층 사이에 프라이머층으로 고분자 바인더와 도전재를 포함하는 바인더층을 구비한 전극이 제안된바 있다. 이때, 바인더층의 두께가 두꺼운 경우 계면저항이 상승되고, 반대로 얇으면 접착력 개선 효과가 없거나 미미한 문제가 있다. In general, an electrode is manufactured by forming an active material layer on at least one surface of a metal current collector. In the case of a dry method, an active material thin film is placed on at least one surface of a metal current collector and manufactured through rolling. However, when manufacturing a dry positive electrode, there is a problem in that the adhesive strength between the metal current collector and the positive electrode active material layer is weak due to the absence of a solvent. Thus, an electrode having a binder layer containing a polymer binder and a conductive material as a primer layer between the metal current collector and the positive electrode active material layer has been proposed. At this time, when the thickness of the binder layer is thick, the interfacial resistance is increased, and conversely, when the thickness of the binder layer is thin, there is no or insignificant problem in improving adhesion.

본 발명에 따른 집전체는 부착강화층의 두께 및 패턴, 그리고 부착강화층에 사용되는 바인더 및 도전재의 비율과 건조 조건을 조절하여 알루미늄 금속 상에 부착강화층을 형성시킴으로써, 부착강화층이 구비되고 동시에 부착강화층이 구비된 면의 최외표면에서 측정되는 원소 함유량에 있어서 Al 원소, C 원소, O 원소 및 F 원소가 동시에 특정범위를 충족할 수 있고, 이에 접착력 및 계면저항 특성이 동시에 우수할 수 있다. The current collector according to the present invention forms an adhesion layer on aluminum metal by adjusting the thickness and pattern of the adhesion enhancement layer, and the ratio and drying conditions of the binder and the conductive material used in the adhesion enhancement layer, thereby providing an adhesion enhancement layer and at the same time. In the element content measured on the outermost surface of the surface provided, the Al element, C element, O element, and F element can simultaneously satisfy a specific range, and thus the adhesion and interface resistance characteristics can be simultaneously excellent.

이하, 구체적으로 본 발명에 따른 집전체를 설명한다. Hereinafter, the current collector according to the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 실시예에 따른, 상기 집전체는 알루미늄 금속층; 및 상기 금속층 적어도 일면 상에 구비된 부착강화층을 포함하고 상기 부착강화층이 구비된 면의 최외표면은 Al 원소 40 중량% 내지 75 중량%, C 원소 20 중량% 내지 50 중량%, O 원소 0.5 중량% 내지 5 중량% 및 F 원소 2 중량% 내지 10 중량%를 포함하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the current collector may include an aluminum metal layer; and an adhesion layer provided on at least one surface of the metal layer, and the outermost surface of the side provided with the adhesion reinforcement layer includes 40% to 75% by weight of Al element, 20% to 50% by weight of C element, 0.5% to 5% by weight of O element, and 2% to 10% by weight of F element.

구체적으로, 상기 부착강화층이 구비된 면의 최외표면은 Al 원소 40 중량% 내지 70 중량%, C 원소 30 중량% 내지 50 중량%, O 원소 1 중량% 내지 5 중량% 및 F 원소 5 중량% 내지 10 중량%를 포함하는 것일 수 있다. Specifically, the outermost surface of the surface provided with the adhesion reinforcing layer may contain 40% to 70% by weight of Al element, 30% to 50% by weight of C element, 1% to 5% by weight of O element, and 5% to 10% by weight of F element.

다른 예로, 상기 부착강화층이 구비된 면의 최외표면은 Al 원소, C 원소, O 원소 및 F 원소를 각각 원자비(atomic percent, At%)로 40 내지 60%, 35 내지 50%, 1 내지 4% 및 5 내지 9% 포함하는 것일 수 있다. As another example, the outermost surface of the surface provided with the adhesion reinforcing layer may contain 40 to 60%, 35 to 50%, 1 to 4% and 5 to 9% of Al element, C element, O element, and F element in atomic percent (At%), respectively.

또한, 상기 부착강화층은 부착강화층 내 Al 원소의 중량에 대한 F 원소의 중량비가 0.05 내지 0.17(F 원소/Al 원소), 구체적으로는 0.08 내지 0.17인 것일 수 있다. In addition, the reinforcement adhesion layer may have a weight ratio of F element to the weight of Al element in the adhesion reinforcement layer of 0.05 to 0.17 (F element/Al element), specifically 0.08 to 0.17.

본 발명에서 상기 부착강화층이 구비된 면의 최외표면의 원소 함유량(중량비(중량%) 및 원자비(At%))은 각각 FESEM(JSM7610F, Jeol社)를 이용하여 SEM-EDS분석으로 측정하였다. In the present invention, the element content (weight ratio (weight%) and atomic ratio (At%)) of the outermost surface of the surface provided with the adhesion reinforcing layer was measured by SEM-EDS analysis using FESEM (JSM7610F, Jeol Co.).

본 발명에 따른 상기 부착강화층이 구비된 면의 최외표면이 전술한 원소 함유량을 가짐으로써 이를 포함하는 집전체의 양극 활물질층과의 접착력은 우수하면서 계면저항은 낮은 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 Al 원소, C 원소, O 원소 및 F 원소를 각각 전술한 함유량을 충족하면서 동시에 Al 원소와 F 원소의 비율이 전술한 범위를 충족함으로써 접착력 및 계면저항성의 균일한 개선에 보다 유리할 수 있다.Since the outermost surface of the surface provided with the adhesion-reinforcing layer according to the present invention has the above-described element content, the adhesive strength with the cathode active material layer of the current collector including the same is excellent and the interfacial resistance is low. In addition, the Al element, C element, O element, and F element meet the above-mentioned content, respectively, and at the same time, the ratio of the Al element and the F element satisfies the above-mentioned range, thereby uniformly improving adhesion and interface resistance. It can be more advantageous.

또한, 상기 부착강화층은 상기 금속층 적어도 일면에 섬(island)으로 분포하고 있는 것일 수 있으며, 구체적으로 상기 부착강화층은 도트 형상을 갖는 것일 수 있으며 이때 도트 형상은 규칙적이거나 불규칙일 수 있다. In addition, the enhanced adhesion layer may be distributed in islands on at least one surface of the metal layer, and specifically, the enhanced adhesion layer may have a dot shape, wherein the dot shape may be regular or irregular.

본 발명에 있어서, 상기 부착강화층이 구비된 면의 최외표면에서의 Al 원소, C 원소, O 원소 및 F 원소의 함유량은 알루미늄 금속층 상에 구비되는 부착강화층의 패턴, 및 부착강화층 내 불소계 고분자 바인더 및 도전재의 비율에 영향을 받는 것일 수 있다. In the present invention, the content of Al element, C element, O element, and F element on the outermost surface of the surface provided with the enhanced adhesion layer is the pattern of the enhanced adhesion layer provided on the aluminum metal layer, and the fluorine-based polymer binder and the ratio of the conductive material in the enhanced adhesion layer. It may be affected.

구체적으로, 상기 부착강화층이 구비된 면의 최외표면에서의 Al 원소 및 O 원소는 부착강화층이 금속층 전면을 덮지 않고 섬 혹은 도트와 같은 패턴으로 금속층 상에 구비되어 있음으로써 알루미늄 금속층의 일부가 노출됨에 의한 것일 수 있다. Specifically, the Al element and O element on the outermost surface of the surface provided with the enhanced adhesion layer are provided on the metal layer in an island or dot-like pattern without covering the entire surface of the metal layer, so that a part of the aluminum metal layer is exposed. It may be due to exposure.

또한, 상기 부착강화층이 구비된 면의 최외표면에서의 F 원소 및 C 원소는 불소계 고분자 바인더 및 도전재로부터 기인한 것일 수 있다.In addition, elements F and C on the outermost surface of the surface provided with the adhesion-reinforcing layer may originate from a fluorine-based polymer binder and a conductive material.

본 발명에 다른 상기 집전체는 불소계 고분자 바인더 및 도전재가 특정비율로 혼합된 부착강화 슬러리를 제조하고 이를 알루미늄 금속에 도포 및 특정온도로 건조하는 후술하는 제조방법으로 제조됨으로써 부착강화층이 구비된 면의 최외표면에서의 Al 원소, C 원소, O 원소 및 F 원소의 함유량이 전술한 특정범위를 충족할 수 있고, 이에 접착력 및 계면저항이 우수할 수 있다. According to the present invention, the current collector is prepared by a manufacturing method described below in which a fluorine-based polymer binder and a conductive material are mixed in a specific ratio to strengthen adhesion, and the slurry is applied to aluminum metal and dried at a specific temperature, so that the content of Al element, C element, O element, and F element on the outermost surface of the surface provided with the adhesion reinforcement layer can satisfy the above-mentioned specific range, and thus the adhesion and interface resistance can be excellent.

또한, 상기 부착강화층은 두께가 200 nm 이상 1500 nm 미만, 구체적으로는 200 nm 내지 1000 nm일 수 있고, 이를 충족하는 경우 계면저항을 증가시키지 않으면서 우수한 접착력을 제공할 수 있다. In addition, the adhesion enhancement layer may have a thickness of 200 nm or more and less than 1500 nm, specifically, 200 nm to 1000 nm, and when this is satisfied, excellent adhesive strength may be provided without increasing interfacial resistance.

한편, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 부착강화층의 두께는 당업계에 통상의 수단을 통해 측정할 수 있으며, 예컨대 집전체 단면의 TEM(Transimission Electrom Microscope) 또는 SEM(Scanning Electron Microscope) 이미지로부터 확인할 수 있으며, 상기 TEM 또는 SEM은 당업계에서 알려진 통상의 방법으로 측정할 수 있다. On the other hand, in one embodiment of the present invention, the thickness of the enhanced adhesion layer can be measured by means common in the art, for example, it can be confirmed from a TEM (Transmission Electrom Microscope) or SEM (Scanning Electron Microscope) image of a cross-section of a current collector, and the TEM or SEM can be measured by a conventional method known in the art.

또한, 상기 부착강화층은 두께는 후술하는 제조방법에서 부착강화 조성물의 도포량에 영향을 받는 것일 수 있으며, 상기 부착강화층의 두께가 200 nm 미만인 경우에는 이를 구현하기 위한 부착강화 조성물의 도포량을 적게 구성할 수밖에 없고, 이에 알루미늄 금속 상 전면에 도포하기에 그 양이 적거나 너무 얇게 도포되어 건조과정에서 알루미늄 금속이 과하게 노출될 수 있다. 반대로, 부착강화층의 두께가 1500 nm 이상인 경우에는 이를 구현하기 위한 부착강화 조성물의 도포량이 상당히 많을 수밖에 없고, 이에 알루미늄 금속 전면에 너무 두껍게 도포되어 건조과정 이후에도 알루미늄 금속이 전면을 덮도록 부착강화층이 형성될 수 있다. 이에, 결과적으로 부착강화층이 구비된 면의 최외표면에서의 Al 원소, C 원소, O 원소 및 F 원소의 함유량이 전술한 조건을 충족하지 못할 수 있다. In addition, the thickness of the adhesion enhancement layer may be affected by the amount of application of the adhesion enhancement composition in the manufacturing method described later, and when the thickness of the adhesion enhancement layer is less than 200 nm, the amount of application of the adhesion enhancement composition to realize this is inevitably reduced. Therefore, the amount is small or too thin to be applied to the entire surface of the aluminum metal, so that the aluminum metal may be excessively exposed during the drying process. On the contrary, when the thickness of the adhesion enhancement layer is 1500 nm or more, the amount of application of the adhesion enhancement composition to realize this is inevitably large, so that it is applied too thickly on the entire surface of the aluminum metal, so that the aluminum metal covers the entire surface even after the drying process. The adhesion enhancement layer can be formed. As a result, the contents of Al element, C element, O element, and F element on the outermost surface of the surface provided with the adhesion reinforcement layer may not satisfy the above-mentioned conditions.

또한, 상기 알루미늄 금속층은 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수 있다.In addition, the aluminum metal layer may have a thickness of 3 μm to 500 μm.

또한, 상기 부착강화층은 불소계 고분자 바인더, 수용성 바인더 및 도전재를 포함하는 것일 수 있다.In addition, the adhesion enhancement layer may include a fluorine-based polymer binder, a water-soluble binder, and a conductive material.

상기 불소계 고분자 바인더는 당업계에 통상적으로 알려진 불소계 고분자 바인더이면 제한하지 않고 포함할 수 있으나, 구체적으로는 상기 불소계 고분자 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 또는 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP)일 수 있고, 보다 구체적으로는 상기 불소계 고분자 바인더는 폴리비닐리덴플로라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP)이고, 분자 내 비닐리덴플로오라이드 단위와 헥사플로오로프로필렌 단위를 75:25 내지 50:50의 몰비로 포함하는 것일 수 있다. The fluorine-based polymer binder may include without limitation any fluorine-based polymer binder commonly known in the art, but specifically, the fluorine-based polymer binder may be polyvinylidene fluoride (PVDF) or polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), and more specifically, the fluorine-based polymer binder is polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), and vinylidene in the molecule. It may include a fluoride unit and a hexafluoropropylene unit in a molar ratio of 75:25 to 50:50.

또 다른 예로, 상기 불소계 고분자 바인더는 폴리비닐리덴플로라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP)이고, 분자 내 비닐리덴플로오라이드 단위와 헥사플로오로프로필렌 단위를 75:25 내지 50:50의 몰비로 포함하며, 용융온도(Tm)이 100℃ 내지 170℃이고, 중량평균 분자량이 600,000 g/mol 내지 1,500,000 g/mol인 것일 수 있다. 상기 불소계 고분자 바인더가 이러한 조건의 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP)인 경우 접착력이 보다 우수할 수 있다.As another example, the fluorine-based polymeric binder is a polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), and includes a vinylidene fluoride unit and a hexafluoropropylene unit in a molecule in a molar ratio of 75:25 to 50:50, a melting temperature (Tm) of 100 ° C to 170 ° C, and a weight average molecular weight of 600,000 g / mol to 1,500,0 00 g/mol. When the fluorine-based polymer binder is polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP) under these conditions, adhesive strength may be better.

또한, 상기 수용성 바인더는 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리비닐피롤리돈(PVP) 및 폴리비닐알콜(PVA) 중에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다. In addition, the water-soluble binder may be at least one selected from carboxymethylcellulose (CMC), polyvinylpyrrolidone (PVP), and polyvinyl alcohol (PVA).

상기 도전재는 계면저항을 낮추는 역할을 하는 것으로 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성을 갖는 것이면 특별한 제한 없이 포함할 수 있으나, 구체적으로 상기 도전재는 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유; 탄소나노튜브 등의 도전성 튜브; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 휘스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 전도성 고분자 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. The conductive material serves to lower interfacial resistance and may include without particular limitation as long as it does not cause chemical change and has electronic conductivity, but specifically, the conductive material may include graphite such as natural graphite or artificial graphite; carbon-based materials such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, and carbon fiber; metal powders or metal fibers such as copper, nickel, aluminum, and silver; conductive tubes such as carbon nanotubes; conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; or conductive polymers such as polyphenylene derivatives, and the like, and one of them alone or a mixture of two or more may be used.

집전체의 제조방법Manufacturing method of current collector

또한, 본 발명은 상기 집전체의 제조방법을 제공한다. In addition, the present invention provides a method for manufacturing the current collector.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 집전체의 제조방법은 용매, 불소계 고분자 바인더, 수용성 바인더 및 도전재를 혼합하여 부착강화 슬러리를 제조하는 단계(S1); 및 알루미늄 금속 적어도 일면 상에 상기 부착강화 슬러리를 도포하고 건조하는 단계(S2)를 포함하고, 상기 S1 단계에서 불소계 고분자 바인더와 도전재는 3:1 내지 1:3의 중량비로 혼합하는 것이고, 상기 S2 단계에서 건조는 100℃ 이상 170℃ 이하의 온도에서 실시하는 것일 수 있다. The method for manufacturing the current collector according to an embodiment of the present invention includes preparing an adhesion-reinforcing slurry by mixing a solvent, a fluorine-based polymer binder, a water-soluble binder, and a conductive material (S1); And a step (S2) of applying and drying the adhesion-strengthening slurry on at least one surface of aluminum metal, wherein in step S1, a fluorine-based polymer binder and a conductive material are mixed in a weight ratio of 3: 1 to 1: 3, and drying in step S2 may be carried out at a temperature of 100 ° C. or more and 170 ° C. or less.

상기 S1 단계는 부착강화층을 형성시키기 위한 부착강화 슬러리를 제조하는 단계로, 용매, 불소계 고분자 바인더, 수용성 바인더 및 도전재를 혼합하여 수행할 수 있다. The step S1 is a step of preparing an adhesion-reinforcing slurry for forming an adhesion-reinforcing layer, and may be performed by mixing a solvent, a fluorine-based polymer binder, a water-soluble binder, and a conductive material.

여기에서, 상기 불소계 고분자 바인더, 수용성 바인더 및 도전재는 앞서 설명한 바와 같다.Here, the fluorine-based polymer binder, the water-soluble binder, and the conductive material are as described above.

상기 용매는 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 용매일 수 있으며, 디메틸셀폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), 에틸알코올(ethylalcohol), 메틸알코올(methylalcohol), n-프로필 알코올(n-propyl alcohol), N-메틸피롤리돈(NMP), 디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 메틸에틸케톤(methylethylketone, MEK), 메틸이소부틸케톤(methyl isobutyl ketone, MIBK), 아세톤(acetone) 또는 물 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 용매의 사용량은 불소계 고분자 바인더, 수용성 바인더 및 도전재를 용해 또는 분산시키고, 이후 집전체 제조를 위한 도포시 우수한 두께 균일도를 나타낼 수 있는 점도를 갖도록 하는 정도면 충분하다. 여기에서, 상기 부착강화 슬러리의 점도는 400 cps 내지 700 cps, 구체적으로는 450 cps 내지 600 cps 또는 450 cps 내지 550 cps일 수 있으며, 이 경우 전도성 금속 상에 부착강화 슬러리가 균일한 도께로 용이하게 도포될 수 있고, 형성되는 부착강화층의 접착력 및 계면저항의 균형 있는 개선이 유리할 수 있다. 한편, 상기 점도는 25℃에서 측정하였다. The solvent may be a solvent commonly used in the art, dimethyl sulfoxide (DMSO), isopropyl alcohol, ethyl alcohol, methyl alcohol, n-propyl alcohol, N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DMF), ethyl acetate, methyl ethyl ketone one, MEK), methyl isobutyl ketone (MIBK), acetone, or water, and one of them alone or a mixture of two or more may be used. The amount of the solvent used is sufficient to dissolve or disperse the fluorine-based polymer binder, the water-soluble binder, and the conductive material, and to have a viscosity capable of exhibiting excellent thickness uniformity during subsequent application for preparing the current collector. Here, the viscosity of the adhesion-enhancing slurry may be 400 cps to 700 cps, specifically 450 cps to 600 cps or 450 cps to 550 cps. On the other hand, the viscosity was measured at 25 ℃.

또한, 상기 불소계 고분자 바인더와 도전재는 3:1 내지 1:2의 중량비, 구체적으로는 2.7:1 내지 1:2의 중량비로 혼합하는 것일 수 있고 이 경우 형성되는 부착강화층의 접착력 및 계면저항 개선에 유리할 수 있다. In addition, the fluorine-based polymer binder and the conductive material may be mixed in a weight ratio of 3: 1 to 1: 2, specifically, in a weight ratio of 2.7: 1 to 1: 2, and in this case, the adhesive strength and interface resistance of the formed adhesion layer. It may be advantageous to improve.

다른 예로, 상기 불소계 고분자 바인더와 수용성 바인더는 10:1 내지 1:1의 중량비로 혼합하는 것일 수 있고, 이 경우 형성되는 부착강화층의 접착력 및 계면저항의 균형 있는 개선에 유리할 수 있다.As another example, the fluorine-based polymer binder and the water-soluble binder may be mixed at a weight ratio of 10:1 to 1:1, and in this case, it may be advantageous to improve the balance of the adhesion and interface resistance of the formed adhesion reinforcement layer.

상기 S2 단계는 부착강화층을 포함하는 집전체를 제조하기 위한 단계로, 알루미늄 금속 적어도 일면 상에 상기에서 제조된 부착강화 슬러리를 도포하고 건조하여 수행하는 것일 수 있다. The step S2 is a step for manufacturing a current collector including an adhesion-reinforcing layer, and may be performed by applying the prepared adhesion-reinforcing slurry on at least one surface of aluminum metal and drying it.

상기 도포는 부착강화층이 알루미늄 금속 전체를 덮지 않으면서 전술한 Al 원소 및 O 원소 함유량을 충족할 수 있게 알루미늄 금속이 노출되도록 슬러리를 도포할 수 있는 것이면 제한 없이 통상의 방법으로 실시할 수 있다. The application can be carried out by a conventional method without limitation as long as the slurry can be applied so that the aluminum metal is exposed so that the aluminum metal content can be satisfied without the adhesion reinforcing layer covering the entire aluminum metal.

또 다른 예로, 상기 도포는 당업계에 통상적으로 알려진 일반적인 방법으로 실시할 수 있고, 예컨대 바코팅, 그라비아 코팅, 갭 코팅, 콤마코팅, 2-롤 리버스 코팅, 슬롯 다이코팅 등의 방법으로 실시할 수 있다. 이때, 상기 도포는 부착강화층이 알루미늄 금속 상에 균일하게 형성되도록 실시되되, 알루미늄 금속 전체에 고르게 도포하는 것이나, 상기 부착강화 슬러리 내 불소계 고분자 바인더 및 도전재가 입자형임으로써 섬(island) 형태로 도포될 수 있다. As another example, the coating may be performed by a general method commonly known in the art, such as bar coating, gravure coating, gap coating, comma coating, 2-roll reverse coating, slot die coating, and the like. At this time, the coating is carried out so that the adhesion-reinforcing layer is uniformly formed on the aluminum metal, and is applied evenly over the entire aluminum metal, or the fluorine-based polymer binder and the conductive material in the adhesion-reinforcement slurry are in the form of particles. It can be applied in the form of an island.

또한, 상기 도포는 전술한 부착강화층 두께 범위 내가 되도록 슬러리의 양을 적절히 조절하여 사용할 수 있다. In addition, the coating may be used by appropriately adjusting the amount of the slurry so that it is within the above-described thickness range of the reinforced adhesion layer.

또 다른 예로, 상기 S2 단계에서 도포는 알루미늄 금속 일면 면적 당(100 cm2) 부착강화 슬러리 100 mg 내지 1100 mg의 로딩량으로 도포하는 것일 수 있다. As another example, the coating in the step S2 may be applied with a loading amount of 100 mg to 1100 mg of the adhesion-reinforcing slurry per surface area of the aluminum metal surface (100 cm 2 ).

이 경우, 전술한 두께의 부착강화층을 용이하게 형성할 수 있으며, 상기 알루미늄 금속 전면에 적절한 양으로 균일하게 도포될 수 있고, 건조과정을 거쳐 알 알루미늄 금속이 적절히 노출되어 부착강화층이 구비된 면의 최외표면에서의 Al 원소, C 원소, O 원소 및 F 원소의 함유량이 전술한 조건을 충족하는데 보다 유리할 수 있다. In this case, it is possible to easily form an adhesion-reinforcing layer having the above-mentioned thickness, and it can be uniformly applied in an appropriate amount to the entire surface of the aluminum metal, and the Al-aluminum metal is appropriately exposed through a drying process. The outermost surface of the surface provided with the adhesion-reinforcement layer.

또한, 상기 건조는 100℃ 이상 170℃ 이하의 온도, 구체적으로는 110℃ 이상 160℃ 이하의 온도에서 실시하는 것일 수 있고, 건조시간은 특별히 제한되는 것은 아니나 1분 내지 10분 동안 실시하는 것일 수 있다.In addition, the drying may be carried out at a temperature of 100 ° C or more and 170 ° C or less, specifically, 110 ° C or more and 160 ° C or less, and the drying time is not particularly limited, but may be carried out for 1 minute to 10 minutes.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 집전체의 제조방법은 불소계 고분자 바인더와 도전재를 특정비율로 포함하는 부착강화 조성물을 알루미늄 금속 상에 도포하고, 상기 불소계 고분자 바인더의 용융온도 보다 높은 상기 온도 조건에서 건조함으로써 건조과정에서 불규칙한 덩어리(섬, island)를 형성하며 알루미늄 금속 전체 표면에 전반적으로 골고루 분포하되 도트형상을 띄는 부착강화층을 형성시킬 수 있고, 이에 알루미늄 금속 일부가 노출될 수 있으며, 결과적으로 전술한 바와 같은 부착강화층이 구비된 면의 최외표면에 Al 원소, C 원소, O 원소 및 F 원소가 특정함량인 집전체를 제조할 수 있다. In the manufacturing method of the current collector according to an embodiment of the present invention, an adhesion-strengthening composition containing a fluorine-based polymer binder and a conductive material in a specific ratio is coated on aluminum metal, and dried at a temperature higher than the melting temperature of the fluorine-based polymer binder, thereby forming irregular lumps (islands) in the drying process and forming a dot-shaped adhesion layer evenly distributed over the entire surface of the aluminum metal. A current collector having a specific content of Al element, C element, O element and F element on the outer surface can be manufactured.

양극anode

본 발명은 상기의 집전체를 포함하는 양극을 제공한다. The present invention provides a positive electrode including the above current collector.

본 발명의 일 실시예에 따른 양극은 상기의 집전체; 및 양극 활물질층을 포함하고, 상기 양극 활물질층은 상기 집전체의 부착강화층 상에 구비되는 것일 수 있다. A positive electrode according to an embodiment of the present invention includes the current collector; and a cathode active material layer, wherein the cathode active material layer may be provided on an adhesion enhancement layer of the current collector.

또한, 상기 양극 활물질층은 양극 활물질을 포함하는 것일 수 있고, 상기 양극 활물질은 LiCoO2, LiCoPO4, LiNiO2, LixNiaCobM1 cM2 dO2(M1 및 M2는 각각 독립적으로 Al, Mn, Cu, Fe, V, Cr, Mo, Ga, B, W, Mo, Nb, Mg, Hf, Ta, La, Ti, Sr, Ba, Ce, F, P, S 및 Y로 이루어진 군으로부터 선택된 1종이고, 0.9≤x≤1.1, 0<a<1.0, 0<b<1.0, 0≤c<0.5, 0≤d<0.5, a+b+c+d=1이다.), LiMnO2, LiMnO3, LiMn2O3, LiMn2O4, LiMn2-eM3 eO2(M3은 Co, Ni, Fe, Cr, Zn 및 Ta로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이고, 0.01≤e≤0.1이다.), Li2Mn3M4O8(M4는 Ci, Ni, Fe, Cu 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이다.), LiFePO4, Li2CuO2, LiV3O8, V2O5, Cu2V2O7 및 리튬 금속으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종인 것일 수 있다.In addition, the cathode active material layer may include a cathode active material, and the cathode active material is LiCoO2, LiCoPO4, LiNiO2, LixNiaCobMOne cM2 dO2(MOne and M2are each independently selected from the group consisting of Al, Mn, Cu, Fe, V, Cr, Mo, Ga, B, W, Mo, Nb, Mg, Hf, Ta, La, Ti, Sr, Ba, Ce, F, P, S and Y, and 0.9≤x≤1.1, 0<a<1.0, 0<b<1.0, 0≤c<0.5, 0≤d<0.5, a+b+c+d= 1.), LiMnO2, LiMnO3, LiMn2O3, LiMn2O4, LiMn2-eM3 eO2(M3is at least one selected from the group consisting of Co, Ni, Fe, Cr, Zn, and Ta, and 0.01≤e≤0.1), Li2Mn3M4O8(M4is one or more selected from the group consisting of Ci, Ni, Fe, Cu and Zn), LiFePO4, Li2CuO2, LiV3O8, V2O5, Cu2V2O7 And it may be one selected from the group consisting of lithium metal.

다른 예로, 상기 양극 활물질층은 리튬인산철 산화물을 포함하는 것일 수 있고, 상기 리튬인산철 산화물은 LiFePO4일 수 있다.As another example, the cathode active material layer may include lithium iron phosphate oxide, and the lithium iron phosphate oxide may be LiFePO 4 .

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 양극은 통상적으로 알려진 건식 전극 제조방법으로 제조하는 것일 수 있다.Meanwhile, the anode according to an embodiment of the present invention may be manufactured by a commonly known dry electrode manufacturing method.

예시적으로, 상기 양극은 상기 집전체 상에 양극 활물질층 형성용 건식전극 필름을 위치시키고 압연하여 제조하는 것일 수 있고, 이때 상기 양극 활물질층 형성용 필름은 용매가 포함되지 않고, 상기의 양극 활물질과 함께 도전재 및 바인더를 포함할 수 있고, 필요에 따라 분산제, 첨가제, 수계 바인더 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 이러한 용매를 포함하지 않은 건식 전극 제조방법에 사용되는 상기의 필름은 프리스탠딩 건식전극 필름으로 불리며, 이러한 프리스탠딩 건신전극 필름은 국제공개공보 WO2019/103874호 및 WO2019/191397호에 기재된 바와 같은 통상적으로 알려진 방법에 따라 제조할 수 있다. Illustratively, the positive electrode may be prepared by positioning and rolling a dry electrode film for forming a positive electrode active material layer on the current collector, wherein the film for forming a positive electrode active material layer does not contain a solvent, and may include a conductive material and a binder together with the positive electrode active material, and may further include a dispersant, an additive, an aqueous binder, and the like as needed. In addition, the film used in the dry electrode manufacturing method without such a solvent is called a free-standing dry electrode film, and such a free-standing dry electrode film is described in International Publication Nos. WO2019/103874 and WO2019/191397. It can be prepared according to a known method.

여기에서, 상기 '건식전극 필름'은 검출 가능한 가공용매, 가공용매의 잔류물 또는 가공용매의 불순물을 포함하지 않는 것으로, 습식전극 필름과는 달리 용매를 사용하지 않고 건식 제조방법으로 제조된 전극 필름을 의미하며, 상기 건식 제조방법은 전극 필름의 제조에 용매를 사용하지 않거나 실질적으로 사용하지 않는 공정을 의미한다. 즉, 용매를 이용한 슬러리로 제조되지 않고 건식 전극 활물질 및 건식 바인더의 혼합물을 이용하여 필름의 형태로 제조하는 공정을 의미한다.Here, the 'dry electrode film' does not contain a detectable processing solvent, residual processing solvent, or impurities of the processing solvent, and unlike the wet electrode film, an electrode film produced by a dry manufacturing method without using a solvent. That is, it means a process of manufacturing in the form of a film using a mixture of a dry electrode active material and a dry binder, rather than being prepared as a slurry using a solvent.

리튬 이차전지lithium secondary battery

본 발명은 상기 양극을 포함하는 리튬이차전지를 제공한다.The present invention provides a lithium secondary battery including the positive electrode.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 리튬 이차전지는 상기 양극; 음극; 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 및 전해질을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 리튬 이차전지는 상기 양극, 음극, 분리막의 전극 조립체를 수납하는 전지용기, 및 상기 전지용기를 밀봉하는 밀봉 부재를 선택적으로 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the lithium secondary battery includes the positive electrode; cathode; It may include a separator and an electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode. In addition, the lithium secondary battery may optionally further include a battery container accommodating the electrode assembly of the positive electrode, the negative electrode, and the separator, and a sealing member sealing the battery container.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 음극은 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 상에 위치하는 음극 활물질층을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the negative electrode may include a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer positioned on the negative electrode current collector.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 음극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또, 상기 음극 집전체는 통상적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수 있으며, 양극 집전체와 마찬가지로, 상기 집전체 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있다. 예를 들어, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the negative electrode current collector is not particularly limited as long as it does not cause chemical change in the battery and has high conductivity. For example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, copper or stainless steel surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc., aluminum-cadmium alloy, etc. may be used. In addition, the anode current collector may have a thickness of typically 3 μm to 500 μm, and like the cathode current collector, fine irregularities may be formed on the surface of the current collector to enhance bonding strength of the negative electrode active material. For example, it may be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous materials, foams, and non-woven fabrics.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 음극 활물질층은 음극 활물질과 함께 선택적으로 바인더 및 도전재를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the negative active material layer may optionally include a binder and a conductive material together with the negative active material.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 음극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물이 사용될 수 있다. 구체적인 예로는 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; SiOβ(0<β<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 음극 활물질로서 금속 리튬 박막이 사용될 수도 있다. 또한, 탄소재료는 저결정성 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소 (soft carbon) 및 경화탄소 (hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 무정형, 판상, 인편상, 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연, 키시 흑연 (Kish graphite), 열분해 탄소 (pyrolytic carbon), 액정 피치계 탄소섬유 (mesophase pitch based carbonfiber), 탄소 미소구체 (meso-carbon microbeads), 액정피치 (Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스 (petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소가 대표적이다. 상기 음극 활물질은 음극 활물질층의 전체 중량을 기준으로 80 중량% 내지 99 중량%로 포함될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium may be used as the anode active material. Specific examples include carbonaceous materials such as artificial graphite, natural graphite, graphitized carbon fiber, and amorphous carbon; metallic compounds capable of being alloyed with lithium, such as Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si alloys, Sn alloys, or Al alloys; metal oxides capable of doping and undoping lithium, such as SiO β (0<β<2), SnO 2 , vanadium oxide, and lithium vanadium oxide; or a composite including the metallic compound and a carbonaceous material, such as a Si—C composite or a Sn—C composite, and any one or a mixture of two or more of these may be used. In addition, a metal lithium thin film may be used as the anode active material. In addition, as the carbon material, both low crystalline carbon and high crystalline carbon may be used. Soft carbon and hard carbon are typical examples of low-crystalline carbon. High-crystalline carbon includes amorphous, plate-like, scaly, spherical or fibrous natural graphite or artificial graphite, kish graphite, pyrolytic carbon, mesophase pitch based carbon fiber, meso-carbon microbeads, mesophase pitches, and petroleum and coal-based carbon. High-temperature calcined carbon such as petroleum or coal tar pitch derived cokes is representative. The negative active material may be included in an amount of 80% to 99% by weight based on the total weight of the negative active material layer.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 음극 활물질층의 바인더는 도전재, 활물질 및 집전체 간의 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 음극 활물질층의 전체 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 10 중량%로 첨가된다.　이러한 바인더의 예로는, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 니트릴-부타디엔 고무, 불소 고무, 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the binder of the negative active material layer is a component that assists in the bonding between the conductive material, the active material and the current collector, and is typically added in an amount of 0.1% to 10% by weight based on the total weight of the negative active material layer. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated-EPDM, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, fluororubber, Various copolymers etc. are mentioned.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 음극 활물질층의 도전재는 음극 활물질의 도전성을 더욱 향상시키기 위한 성분으로서, 음극 활물질층의 전체 중량을 기준으로 10 중량% 이하, 바람직하게는 5 중량% 이하로 첨가될 수 있다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본; 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 휘스커; 산화티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the conductive material of the negative electrode active material layer is a component for further improving the conductivity of the negative electrode active material, and is 10% by weight or less, preferably 5% by weight or less based on the total weight of the negative electrode active material layer. Can be added. The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and examples thereof include graphite such as natural graphite or artificial graphite; carbon black such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; fluorinated carbon; metal powders such as aluminum and nickel powder; conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질, 및 선택적으로 바인더 및 도전재를 용매 중에 용해 또는 분산시켜 제조한 음극 활물질층 형성용 조성물을 도포하고 건조함으로써 제조되거나, 또는 상기 음극 활물질층 형성용 조성물을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 음극 집전체 상에 라미네이션함으로써 제조될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 음극은 전술한 양극에서와 같이 통상의 건식 전극 제조방법을 통해서 제조되는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the negative electrode is prepared by applying a composition for forming a negative active material layer prepared by dissolving or dispersing a negative electrode active material, and optionally a binder and a conductive material in a solvent on a negative electrode current collector and drying the composition, or by casting the composition for forming a negative active material layer on a separate support, and then peeling the negative electrode from the support and laminating a film obtained on the negative electrode current collector. As another example, the negative electrode may be manufactured through a conventional dry electrode manufacturing method as in the aforementioned positive electrode.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분리막은 음극과 양극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로, 통상 리튬 이차 전지에서 분리막으로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용가능하며, 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. 구체적으로는 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름 또는 이들의 2층 이상의 적층 구조체가 사용될 수 있다. 또한 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포가 사용될 수도 있다. 또한, 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.According to one embodiment of the present invention, the separator separates the negative electrode and the positive electrode and provides a passage for lithium ions to move, and can be used without particular limitation as long as it is used as a separator in a lithium secondary battery. Specifically, a porous polymer film, for example, a porous polymer film made of polyolefin-based polymers such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene/butene copolymer, ethylene/hexene copolymer, and ethylene/methacrylate copolymer, or a laminated structure of two or more layers thereof may be used. In addition, conventional porous non-woven fabrics, for example, non-woven fabrics made of high melting point glass fibers, polyethylene terephthalate fibers, and the like may be used. In addition, a coated separator containing a ceramic component or a polymer material may be used to secure heat resistance or mechanical strength, and may be selectively used in a single-layer or multi-layer structure.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전해질로는 리튬 이차 전지 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. 구체적인 예로, 상기 전해질은 유기 용매 및 리튬염을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the electrolyte may include an organic liquid electrolyte, an inorganic liquid electrolyte, a solid polymer electrolyte, a gel polymer electrolyte, a solid inorganic electrolyte, and a molten inorganic electrolyte usable in manufacturing a lithium secondary battery, but is not limited thereto. As a specific example, the electrolyte may include an organic solvent and a lithium salt.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유기 용매로는 전지의 전기 화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 할 수 있는 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 유기 용매로는, 메틸 아세테이트(methyl acetate), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), ε-카프로락톤(ε-caprolactone) 등의 에스테르계 용매; 디부틸 에테르(dibutyl ether) 또는 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran) 등의 에테르계 용매; 시클로헥사논(cyclohexanone) 등의 케톤계 용매; 벤젠(benzene), 플루오로벤젠(fluorobenzene) 등의 방향족 탄화수소계 용매; 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate, DMC), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate, DEC), 메틸에틸카보네이트(methylethylcarbonate, MEC), 에틸메틸카보네이트(ethylmethylcarbonate, EMC), 에틸렌카보네이트(ethylenecarbonate, EC), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate, PC) 등의 카보네이트계 용매; 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등의 알코올계 용매; R-CN(R은 탄소수 2 내지 20의 직쇄상, 분지상 또는 환 구조의 탄화수소기이며, 이중결합 방향 환 또는 에테르 결합을 포함할 수 있다) 등의 니트릴류; 디메틸포름아미드 등의 아미드류; 1,3-디옥솔란 등의 디옥솔란류; 또는 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다. 이중에서도 카보네이트계 용매가 바람직하고, 전지의 충방전 성능을 높일 수 있는 높은 이온전도도 및 고유전율을 갖는 환형 카보네이트(예를 들면, 에틸렌카보네이트 또는 프로필렌카보네이트 등)와, 저점도의 선형 카보네이트계 화합물(예를 들면, 에틸메틸카보네이트, 디메틸카보네이트 또는 디에틸카보네이트 등)의 혼합물이 보다 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, the organic solvent may be used without particular limitation as long as it can serve as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move. Specifically, the organic solvent includes ester solvents such as methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone, and ε-caprolactone; ether solvents such as dibutyl ether or tetrahydrofuran; ketone solvents such as cyclohexanone; aromatic hydrocarbon-based solvents such as benzene and fluorobenzene; Carbonate solvents such as dimethylcarbonate (DMC), diethylcarbonate (DEC), methylethylcarbonate (MEC), ethylmethylcarbonate (EMC), ethylenecarbonate (EC), and propylene carbonate (PC); alcohol solvents such as ethyl alcohol and isopropyl alcohol; nitriles such as R-CN (R is a straight-chain, branched or cyclic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms and may contain a double-bonded aromatic ring or an ether bond); amides such as dimethylformamide; dioxolanes such as 1,3-dioxolane; Alternatively, sulfolane or the like may be used. Of these, carbonate-based solvents are preferred, and a mixture of a cyclic carbonate (e.g., ethylene carbonate or propylene carbonate, etc.) having high ionic conductivity and high permittivity capable of improving the charge/discharge performance of a battery and a linear carbonate-based compound (e.g., ethylmethyl carbonate, dimethyl carbonate, or diethyl carbonate) with low viscosity is more preferred.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 리튬염은 리튬 이차 전지에서 사용되는 리튬 이온을 제공할 수 있는 화합물이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 리튬염의 음이온으로는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, 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 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있고, 상기 리튬염은, LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAl04, LiAlCl4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(C2F5SO3)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2, LiCl, LiI, 또는 LiB(C2O4)2 등이 사용될 수 있다. 상기 리튬염의 농도는 0.1 M 내지 2.0 M 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 리튬염의 농도가 상기 범위에 포함되면, 전해질이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해질 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the lithium salt may be used without particular limitation as long as it is a compound capable of providing lithium ions used in a lithium secondary battery. 구체적으로 상기 리튬염의 음이온으로는 F - , Cl - , Br - , I - , NO 3 - , N(CN) 2 - , BF 4 - , CF 3 CF 2 SO 3 - , (CF 3 SO 2 ) 2 N - , (FSO 2 ) 2 N - , CF 3 CF 2 (CF 3 ) 2 CO - , (CF 3 SO 2 ) 2 CH - , (SF 5 ) 3 C - , (CF 3 SO 2 ) 3 C - , CF 3 (CF 2 ) 7 SO 3 - , CF 3 CO 2 - , CH 3 CO 2 - , SCN - 및 (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N - 로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있고, 상기 리튬염은, LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAl0 4 , LiAlCl 4 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN(C 2 F 5 SO 3 ) 2 , LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiCl, LiI, 또는 LiB(C 2 O 4 ) 2 등이 사용될 수 있다. The concentration of the lithium salt is preferably used within the range of 0.1 M to 2.0 M. When the concentration of the lithium salt is within the above range, the electrolyte has appropriate conductivity and viscosity, so excellent electrolyte performance can be exhibited, and lithium ions can move effectively.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전해질에는 상기 전해질 구성 성분들 외에도 전지의 수명특성 향상, 전지 용량 감소 억제, 전지의 방전 용량 향상 등을 목적으로 예를 들어, 비닐렌 카보네이트(vinylene carbonate, VC), 비닐 에틸렌 카보네이트(vinyl ethylene carbonate, VEC), 플루오로 에틸렌 카보네이트(fluoro ethylene carbonate, FEC), 프로판 설톤(propane sultone, PS), 1,3-프로판 설톤(1,3-propane sultone, PRS), 에틸렌 설페이트(ethylene sulfate, Esa), 숙시노나이트릴(succinonitrile, SN), 아디포나이트릴(adiponitrile, AN), 헥산 트리카보나이트릴(hexane tricarbonitrile, HTCN), γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), 바이페닐(biphenyl, BP), 사이클로헥실 벤젠(cyclohexyl benzene, CHB), t-아밀 벤젠(tert-amyl benzene, TAB)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제나, 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-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올 또는 삼염화 알루미늄 등의 첨가제가 1종 이상 더 포함될 수도 있다. 이때 상기 첨가제는 전해질 총 중량에 대하여 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the electrolyte, in addition to the components of the electrolyte, for example, vinylene carbonate (VC), vinyl ethylene carbonate (VEC), fluoro ethylene carbonate (FEC), propane sultone (PS), 1,3-propane sultone (1,3-propane ane sultone (PRS), ethylene sulfate (Esa), succinonitrile (SN), adiponitrile (AN), hexane tricarbonitrile (HTCN), γ-butyrolactone, biphenyl (BP), cyclohexyl benzene (CHB) , At least one additive selected from the group consisting of tert-amyl benzene (TAB), a haloalkylene carbonate-based compound such as difluoro ethylene carbonate, pyridine, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphoric acid triamide, nitrobenzene derivative, sulfur, quinone imine dye, N-substituted oxazolidinone, N, N-value One or more additives such as cyclic imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxy ethanol or aluminum trichloride may be further included. In this case, the additive may be included in an amount of 0.1% to 5% by weight based on the total weight of the electrolyte.

본 발명에 따른 양극을 포함하는 리튬 이차전지는 우수한 용량 특성, 출력 특성 및 수명 특성을 안정적으로 나타내기 때문에, 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 등의 휴대용 기기, 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle, HEV), 전기자동차(electric vehicle, EV) 등의 전기 자동차 분야 등에 유용하다.Since the lithium secondary battery including the positive electrode according to the present invention stably exhibits excellent capacity characteristics, output characteristics, and life characteristics, portable devices such as mobile phones, notebook computers, and digital cameras, hybrid electric vehicles (HEV), It is useful in the field of electric vehicles such as electric vehicles (EV).

본 발명의 리튬 이차전지의 외형은 특별한 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등이 될 수 있다.The appearance of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, but may be a cylindrical shape using a can, a prismatic shape, a pouch shape, or a coin shape.

본 발명에 따른 리튬이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지모듈에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다.The lithium secondary battery according to the present invention can be used not only as a battery cell used as a power source for a small device, but also can be preferably used as a unit cell in a medium or large battery module including a plurality of battery cells.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 리튬이차전지를 단위 셀로 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩이 제공된다.Accordingly, according to one embodiment of the present invention, a battery module including the lithium secondary battery as a unit cell and a battery pack including the same are provided.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전지모듈 또는 전지팩은 파워 툴(Power Tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차, 및 플러그인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the battery module or battery pack is a power tool (Power Tool); electric vehicles, including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles, and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); Alternatively, it may be used as a power source for one or more medium or large-sized devices among power storage systems.

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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

실시예Example

실시예 1Example 1

(1) 부착강화 슬러리 제조(1) Preparation of adhesion-reinforcing slurry

바인더로서 고분자 A(비닐리덴플로라이드-헥사플로오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP, VDF:HFP=3:1 중량비)(Solvey, 평균입경: 250 nm 구형입자, Tm=100℃, Mw=1,080,000 g/mol), 도전재로서 덴카 카본블랙(BET=60 m2/g, DBP=200 ml/100 g)을 2.3:1의 중량비로 물에 분산시킨 후, 증점제로 Daicel 2200을 바인더 대비 1/5의 중량으로 투입하여 고형분 10 wt%의 수계 슬러리인 부착강화 슬러리를 제조하였다.Polymer A (vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP, VDF: HFP = 3: 1 weight ratio) (Solvey, average particle diameter: 250 nm spherical particles, Tm = 100 ° C, Mw = 1,080,000 g / mol) as a binder, Denka carbon black (BET = 60 m 2 /g, DBP = 200 ml / 100 g) as a conductive material 2 After dispersing in water at a weight ratio of .3:1, Daicel 2200 as a thickener was added at a weight of 1/5 of that of the binder to prepare an adhesion-reinforcing slurry, which is an aqueous slurry with a solid content of 10 wt%.

(2) 집전체 및 양극의 제조(2) Manufacture of current collector and positive electrode

20 ㎛ 두께의 알루미늄 호일의 양면에 상기에서 제조된 부착강화 슬러리를 Micro gravure coater를 사용하여 알루미늄 호일 면적당(1 m2) 653 mg이 되도록 도포한 후, 110℃에서 2분 동안 건조하여 부착강화층(평균두께 350 nm)이 형성된 집전체를 제조하였다. The adhesion-strengthening slurry prepared above was applied to both sides of the 20 μm-thick aluminum foil using a micro gravure coater so as to be 653 mg per area (1 m 2 ) of the aluminum foil, and then dried at 110 ° C. for 2 minutes. A current collector having an adhesion-reinforced layer (average thickness 350 nm) was prepared.

이후, 상기 부착강화층 양면 위에 LFP 필름을 각각을 부착강화층과 접하도록 적층한 후 150℃에서 압연하여 양면에 활물질층이 구비된 양극을 제조하였다.Thereafter, the LFP film was laminated on both sides of the adhesion enhancement layer so as to be in contact with the adhesion enhancement layer, and then rolled at 150 ° C. to prepare a positive electrode having an active material layer on both sides.

(3) 리튬 이차전지의 제조(3) Manufacture of lithium secondary battery

리튬 금속을 음극으로 사용하고, 상기 양극과 음극 사이에 분리막(셀가드)를 개재하고 적층시켜 전극 조립체를 제조하였다. 이를 코인모양으로 타발하고, 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸메틸 카보네이트(EMC)와 에틸렌 카보네이트(EC)의 혼합용매(PC:EMC:EC=3:4:3)에 1M의 LiPF6를 용해시킨 전해액을 주입하여 시험용 리튬 이차전지를 제조하였다. An electrode assembly was prepared by using lithium metal as an anode and stacking the cathode and anode with a separator (Celgard) interposed therebetween. It was punched into a coin shape, and an electrolyte solution in which 1 M LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent (PC: EMC: EC = 3: 4: 3) of propylene carbonate (PC), ethylmethyl carbonate (EMC) and ethylene carbonate (EC) was injected to prepare a lithium secondary battery for testing.

실시예 2Example 2

실시예 1에 있어서, 부착강화 슬러리를 Micro gravure coater를 사용하여 알루미늄 호일 면적당(1 m2) 970 mg이 되도록 도포를 실시하여 부착강화층(평균두께 500 nm)을 형성시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 집전체, 양극 및 리튬 이차전지를 제조하였다. In Example 1, the adhesion-strengthening slurry was applied using a microgravure coater to be 970 mg per area (1 m 2 ) of aluminum foil to form an adhesion-strengthening layer (average thickness of 500 nm). In the same manner as in Example 1, a current collector, a positive electrode, and a lithium secondary battery were prepared.

실시예 3Example 3

실시예 1에 있어서, 부착강화 슬러리 제조시에 고분자 A와 덴카 카본블랙을 2:1의 중량비로 물에 분산시켜 부착강화 슬러리를 제조하고, 부착강화 슬러리를 Micro gravure coater를 사용하여 알루미늄 호일 면적당(1 m2) 892 mg이 되도록 도포를 실시하여 부착강화층(평균두께 400 nmn)을 형성시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 집전체, 양극 및 리튬 이차전지를 제조하였다. In Example 1, when preparing the adhesion-enhancing slurry, polymer A and Denka carbon black were dispersed in water at a weight ratio of 2: 1 to prepare an adhesion-enhancing slurry, and the adhesion-enhancing slurry was applied using a micro gravure coater to an area of 892 mg per aluminum foil area (1 m 2 ). The same procedure as in Example 1 was performed, except that an adhesion-enhancing layer (average thickness of 400 nmn) was formed. A secondary battery was manufactured.

실시예 4Example 4

실시예 3에 있어서, 부착강화 슬러리를 Micro gravure coater를 사용하여 알루미늄 호일 면적당(1 m2) 1019 mg이 되도록 도포를 실시하여 부착강화층(평균두께 500 nm)을 형성시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일하게 실시하여 집전체, 양극 및 리튬 이차전지를 제조하였다. In Example 3, the adhesion-strengthening slurry was applied using a micro gravure coater to be 1019 mg per area (1 m 2 ) of aluminum foil to form an adhesion-strengthening layer (average thickness of 500 nm). In the same manner as in Example 3, a current collector, a positive electrode, and a lithium secondary battery were prepared.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 1에 있어서, 부착강화 슬러리를 Micro gravure coater를 사용하여 알루미늄 호일 면적당(1 m2) 217 mg이 되도록 도포를 실시하여 부착강화층(평균두께 100 nm)을 형성시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 집전체, 양극 및 리튬 이차전지를 제조하였다.In Example 1, the adhesion-strengthening slurry was applied using a micro gravure coater to be 217 mg per area (1 m 2 ) of aluminum foil to form an adhesion-strengthening layer (average thickness of 100 nm). In the same manner as in Example 1, a current collector, a positive electrode, and a lithium secondary battery were prepared.

비교예 2Comparative Example 2

실시예 1에 있어서, 부착강화 슬러리를 Micro gravure coater를 사용하여 알루미늄 호일 면적당(1 m2) 1404 mg이 되도록 도포를 실시하여 부착강화층(평균두께 1500 nm)을 형성시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 집전체, 양극 및 리튬 이차전지를 제조하였다.In Example 1, the adhesion-strengthening slurry was applied using a microgravure coater to be 1404 mg per area (1 m 2 ) of aluminum foil to form an adhesion-strengthening layer (average thickness of 1500 nm). A current collector, a cathode and a lithium secondary battery were prepared in the same manner as in Example 1.

비교예 3Comparative Example 3

실시예 1에 있어서, 20 ㎛ 두께의 알루미늄 호일의 양면에 부착강화 슬러리를 Micro gravure coater를 사용하여 알루미늄 호일 면적당(1 m2) 1028 mg이 되도록 도포한 후, 60℃에서 4분 동안 건조하여 부착강화층(평균두께 500 nm)이 형성된 집전체를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 집전체, 양극 및 리튬 이차전지를 제조하였다. In Example 1, the adhesion-strengthening slurry was applied to both sides of a 20 μm-thick aluminum foil using a micro gravure coater to be 1028 mg per area (1 m 2 ) of the aluminum foil, and then dried at 60 ° C. for 4 minutes. A current collector, a positive electrode and a lithium secondary battery were prepared in the same manner as in Example 1 except that a current collector having an adhesion-reinforced layer (average thickness of 500 nm) was prepared.

비교예 4Comparative Example 4

(1) 부착강화 슬러리 제조(1) Preparation of adhesion-reinforcing slurry

바인더로서 고분자 A(비닐리덴플로라이드-헥사플로오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP, VDF:HFP=3:1 중량비)(Solvey, 평균입경: 250 nm 구형입자, Tm=100℃, Mw=1,080,000 g/mol), 도전재로서 덴카 카본블랙(BET=60 m2/g, DBP=200 ml/100 g)을 1:2.5의 중량비로 물에 분산시킨 후, 증점제로 Daicel 2200을 바인더 대비 1/5의 중량으로 투입하여 고형분 7 wt%의 수계 슬러리인 부착강화 슬러리를 제조하였다.Polymer A (vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP, VDF: HFP = 3: 1 weight ratio) as a binder (Solvey, average particle diameter: 250 nm spherical particles, Tm = 100 ° C, Mw = 1,080,000 g / mol), as a conductive material Denka carbon black (BET = 60 m 2 /g, DBP = 200 ml / 100 g) 1 : After dispersing in water at a weight ratio of 2.5, Daicel 2200 as a thickener was added at a weight of 1/5 of that of the binder to prepare an adhesion-reinforcing slurry, which is an aqueous slurry with a solid content of 7 wt%.

(2) 집전체 및 양극의 제조(2) Manufacture of current collector and positive electrode

20 ㎛ 두께의 알루미늄 호일의 양면에 상기에서 제조된 부착강화 슬러리를 Micro gravure coater를 사용하여 알루미늄 호일 면적당(1 m2) 944 mg이 되도록 도포한 후, 110℃에서 2분 동안 건조하여 부착강화층(평균두께 400 nm)이 형성된 집전체를 제조하였다. The adhesion-strengthening slurry prepared above was applied to both sides of the 20 μm-thick aluminum foil using a micro gravure coater so as to be 944 mg per area (1 m 2 ) of the aluminum foil, and then dried at 110 ° C. for 2 minutes. A current collector having an adhesion-reinforced layer (average thickness 400 nm) was prepared.

이후, 상기 부착강화층 양면 위에 LFP 필름을 각각을 부착강화층과 접하도록 적층한 후 150℃에서 압연하여 양면에 활물질층이 구비된 양극을 제조하였다.Thereafter, LFP films were laminated on both sides of the adhesion enhancement layer so as to be in contact with the adhesion enhancement layer, and then rolled at 150 ° C. to prepare a positive electrode having an active material layer on both sides.

(3) 리튬 이차전지의 제조(3) Manufacture of lithium secondary battery

리튬 금속을 음극으로 사용하고, 상기 양극과 음극 사이에 분리막(셀가드)를 개재하고 적층시켜 전극 조립체를 제조하였다. 이를 코인모양으로 타발하고, 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸메틸 카보네이트(EMC)와 에틸렌 카보네이트(EC)의 혼합용매(PC:EMC:EC=3:4:3)에 1M의 LiPF6를 용해시킨 전해액을 주입하여 시험용 리튬 이차전지를 제조하였다.An electrode assembly was prepared by using lithium metal as an anode and stacking the cathode and anode with a separator (Celgard) interposed therebetween. It was punched into a coin shape, and an electrolyte solution in which 1 M LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent (PC: EMC: EC = 3: 4: 3) of propylene carbonate (PC), ethylmethyl carbonate (EMC) and ethylene carbonate (EC) was injected to prepare a lithium secondary battery for testing.

비교예 5Comparative Example 5

비교예 4에 있어서, 부착강화 슬러리 제조시에 고분자 A와 덴카 카본블랙을 4:1의 중량비로 물에 분산시키고, 부착강화 슬러리를 Micro gravure coater를 사용하여 알루미늄 호일 면적당(1 m2) 706 mg이 되도록 도포한 후, 110℃에서 2분 동안 건조하여 부착강화층(평균두께 500 nm)을 형성시킨 것을 제외하고는 비교예 4와 동일하게 실시하여 집전체, 양극 및 리튬 이차전지를 제조하였다. In Comparative Example 4, polymer A and Denka carbon black were dispersed in water at a weight ratio of 4: 1 when preparing the adhesion-reinforcing slurry, and the adhesion-reinforcing slurry was applied to 706 mg per area (1 m 2 ) of aluminum foil using a micro gravure coater, and then dried at 110 ° C. for 2 minutes to form an adhesion reinforcement layer (average thickness of 500 nm). Collector, anode and a lithium secondary battery.

실험예Experimental example

실험예 1: 부착강화층 원소 함량(중량%)Experimental Example 1: Adhesion reinforcement layer element content (% by weight)

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 각 집전체의 부착강화층이 구비된 면의 최외표면의 원소 함유량(중량%)을 측정하고, 결과를 하기 표 1에 나타내었다. The element content (wt%) of the outermost surface of the surface provided with the adhesion-reinforcing layer of each current collector prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 was measured, and the results are shown in Table 1 below.

원소 함유량은 FESEM(JSM7610F, Jeol社)를 이용하여 SEM-EDS분석으로 측정하였다. Element content was measured by SEM-EDS analysis using FESEM (JSM7610F, Jeol Co.).

구분division 실시예Example 비교예comparative example 1One 22 33 44 1One 22 33 44 55 부착강화층 두께(nm)Adhesion reinforcement layer thickness (nm) 350350 500500 400400 500500 100100 15001500 500500 400400 500500 원소 함유량
(중량%)elemental content
(weight%) CC 45.2545.25 42.6542.65 44.9944.99 46.2046.20 14.9314.93 59.3459.34 52.9552.95 58.1058.10 59.8459.84 FF 6.856.85 7.977.97 5.375.37 5.235.23 1.821.82 5.95.9 7.627.62 0.100.10 9.329.32 OO 2.182.18 3.763.76 1.381.38 2.342.34 4.314.31 2.552.55 0.980.98 1.681.68 1.341.34 AlAl 45.7245.72 45.6245.62 48.2648.26 46.2346.23 77.6577.65 32.2132.21 38.4538.45 40.1240.12 29.529.5 F/Al 중량비F/Al weight ratio 0.1500.150 0.1750.175 0.1110.111 0.1130.113 0.0230.023 0.1800.180 0.1980.198 0.0020.002 0.3160.316

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 4는 부착강화층이 구비된 집전체 면의 최외표면에 Al 원소, C 원소, O 원소 및 F 원소의 함유량이 본 발명에서 제시하는 특정범위를 충족하는 것을 확인하였다. 반면, 비교예 1 내지 비교예 5는 부착강화층이 구비된 집전체 면의 최외표면에 Al 원소, C 원소, O 원소 및 F 원소의 함유량이 본 발명에서 제시하는 특정조건을 동시에 충족하지 못하였으며, 이때 비교예 1 내지 비교예 5의 부착강화층은 부착강화 조성물 내 불소계 고분자 바인더와 도전재의 중량비가 본 발명에서 제시하는 조건을 충족하지 못하거나, 건조 온도가 제시하는 조건을 충족하지 못하거나, 목적하는 부착강화층 두께가 제시 범위를 벗어나게 도포하여 제조된 것이다. As shown in Table 1, in Examples 1 to 4, the content of Al element, C element, O element, and F element on the outermost surface of the current collector surface provided with the adhesion reinforcement layer satisfies the specific range presented in the present invention. It was confirmed. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 5, the contents of Al element, C element, O element, and F element on the outermost surface of the current collector surface provided with the adhesion reinforcement layer did not satisfy the specific conditions presented in the present invention at the same time. It is manufactured by applying it out of the way.

상기 결과를 통해, 부착강화층이 구비된 집전체 면의 최외표면에 Al 원소, C 원소, O 원소 및 F 원소의 함유량이 특정조건을 충족하는 본 발명에 따른 집전체는 본 발명에서 제시하는 불소계 고분자 바인더 및 도전재의 중량비, 건조 온도, 그리도 도포량을 조절한 제조방법을 통해 제조될 수 있는 것임을 확인하였다. Through the above results, it was confirmed that the current collector according to the present invention, in which the contents of Al element, C element, O element, and F element on the outermost surface of the current collector surface provided with the adhesion reinforcing layer satisfy specific conditions, can be manufactured through a manufacturing method in which the weight ratio, drying temperature, and coating amount of the fluorine-based polymer binder and conductive material are adjusted.

실험예 2: 접착력 및 계면저항 평가Experimental Example 2: Evaluation of adhesion and interfacial resistance

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5의 각 양극의 집전체와 양극활질층 간의 접착력과 계면저항을 측정하고, 하기 표 2에 결과를 나타내었다. Adhesion and interface resistance between the current collector and the positive electrode active layer of each positive electrode of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 were measured, and the results are shown in Table 2 below.

(1) 접착력 측정(1) Measurement of adhesive force

접착력은 Texture Analyzer(TA 분석기기, Lloyd 社)를 이용하여 측정하였다. 측정모드는 90° peel test 왕복모드로 설정하고, 측정 시 이동속도는 100 mm/min, 측정 길이는 50 mm, 측정 후 원위치로 돌아오는 속도는 300 mm/min으로 설정하였다. Adhesion was measured using a Texture Analyzer (TA Analyzer, Lloyd Co.). The measurement mode was set to 90° peel test reciprocating mode, the moving speed during measurement was set to 100 mm/min, the measurement length was set to 50 mm, and the speed to return to the original position after measurement was set to 300 mm/min.

각 양극을 2 cm×10 cm(폭×길이)로 타발하여 시편을 준비하였다. 글래스(glass)를 기판(base plate)(2.5 cm×7.5 cm×1 mm)(폭×길이×두께)으로 사용하여 양면 테이프(3M社)를 상기 글래스에 붙인 후, 상기 시편의 짧은쪽 변이 상기 글라스 기판의 짧은쪽 변의 끝에 일치하도록 위치시키고, 양면 테이프와 시편의 일면을 접착시켰다. 이때, 글라스 기판의 다른 짧은 쪽 변에 붙어있는 시편을 약 5 mm정도 떼어 준비하고, 시편이 붙어있지 않는 글라스 기판의 유리면이 바닥으로 향하도록 TA시편대에 고정시키고, 양면 테이프에 붙어 있지 않은 시편의 한쪽 끝을 글라스 기판과 수직하게 세워 TA시편 홀더에 고정하였다. 접착력 측정 시 수직하게 세워진 시편의 각도가 글라스 기판(바닥면)과 90°를 유지할 수 있도록 도르래를 연결한 후 접착력을 측정하였다. Specimens were prepared by punching each anode into 2 cm × 10 cm (width × length). After using glass as a base plate (2.5 cm × 7.5 cm × 1 mm) (width × length × thickness) and attaching double-sided tape (3M) to the glass, the short side of the glass substrate was positioned so that it coincided with the end of the short side of the glass substrate, and the double-sided tape and one side of the specimen were adhered. At this time, a specimen attached to the other short side of the glass substrate was prepared by removing about 5 mm, fixed to the TA specimen stand with the glass surface of the glass substrate to which the specimen was not attached facing downward, and one end of the specimen not attached to the double-sided tape was erected perpendicular to the glass substrate and fixed to the TA specimen holder. When measuring the adhesive force, the angle of the vertically erected specimen was measured after connecting the pulley so that the angle of the glass substrate (bottom surface) could be maintained at 90°.

(2) 계면저항 측정(2) Interfacial resistance measurement

계면저항은 MP Tester(XF-057, Hioki E.E. Corporation社, Japan)를 이용하여 측정하였다. 각 양극을 5 cm×5 cm(가로×세로)로 타발하여 시편을 준비하고, 시편측정부에 양극 활물질층이 위로 향하도록 고정시키고, 시편(양극)의 두께와 알루미늄 호일의 두께, 그리고 집전체의 비저항값(2.82×10-6 Ωcm)을 각각 입력하고, 100 ㎂, Speed: slow, 0.5 V, Max iteration number를 30회로 설정하여 측정하였다. 각 3회 측정하고 이의 평균값을 구하여 결과값을 나타내었다. Interfacial resistance was measured using an MP Tester (XF-057, Hioki EE Corporation, Japan). Each positive electrode was punched out to 5 cm × 5 cm (width × length) to prepare a specimen, fix the positive electrode active material layer to the specimen measuring part facing upward, and measure the thickness of the specimen (anode), the thickness of the aluminum foil, and the specific resistance of the current collector (2.82 × 10 -6 Ωcm), respectively, and set 100 ㎂, Speed: slow, 0.5 V, and Max iteration number to 30 times. Each measurement was performed three times, and the average value thereof was obtained to show the resultant value.

구분division 실시예Example 비교예comparative example 1One 22 33 44 1One 22 33 44 55 접착력(gf/2cm)Adhesion (gf/2cm) 51.051.0 53.153.1 51.151.1 55.355.3 11.611.6 48.148.1 33.533.5 13.013.0 37.037.0 계면저항(Ωcm2)Interfacial resistance (Ωcm 2 ) 0.640.64 0.500.50 0.510.51 0.390.39 0.230.23 0.940.94 0.810.81 0.430.43 1.291.29

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 4가 비교예 1 내지 비교예 5 대비 현저히 우수한 접착력을 가지면서 동시에 감소된 계면저항을 갖는 것을 확인하였다. As shown in Table 2, it was confirmed that Examples 1 to 4 had significantly superior adhesive strength and reduced interfacial resistance compared to Comparative Examples 1 to 5.

이를 통해, 본 발명에 따른 부착강화층이 구비된 집전체 면의 최외표면에 Al 원소, C 원소, O 원소 및 F 원소의 함유량이 조절된 집전체를 포함하는 양극은 접착력이 우수함과 동시에 계면저항이 낮아 우수한 전지 특성을 나타낼 수 있음을 알 수 있다.Through this, the positive electrode including the current collector in which the contents of Al element, C element, O element, and F element are controlled on the outermost surface of the current collector surface provided with the adhesion strengthening layer according to the present invention has excellent adhesive strength and low interface resistance. It can be seen that excellent battery characteristics can be exhibited.

Claims (11)

알루미늄 금속층; 및
상기 금속층 적어도 일면 상에 구비된 부착강화층을 포함하고,
상기 부착강화층이 구비된 면의 최외표면은 Al 원소 40 중량% 내지 75 중량%, C 원소 20 중량% 내지 50 중량%, O 원소 0.5 중량% 내지 5 중량% 및 F 원소 2 중량% 내지 10 중량%를 포함하는 것인 집전체.
aluminum metal layer; and
Including an adhesion reinforcement layer provided on at least one surface of the metal layer,
The outermost surface of the surface provided with the adhesion reinforcing layer is 40% to 75% by weight of Al element, 20% to 50% by weight of C element, 0.5% to 5% by weight of O element, and 2% to 10% by weight of F element. Current collector comprising.
 제1항에 있어서,
상기 부착강화층이 구비된 면의 최외표면은 Al 원소 45 중량% 내지 70 중량%, C 원소 30 중량% 내지 50 중량%, O 원소 1 중량% 내지 5 중량% 및 F 원소 5 중량% 내지 10 중량%를 포함하는 것인 집전체.
According to claim 1,
The outermost surface of the side provided with the adhesion reinforcing layer is 45% to 70% by weight of Al element, 30% to 50% by weight of C element, 1% to 5% by weight of O element, and 5% to 5% by weight of F element. Current collector comprising 10% by weight.
 제1항에 있어서,
상기 부착강화층이 구비된 면의 최외표면 내 Al 원소의 중량에 대한 F 원소의 중량비가 0.05 내지 0.17(F 원소/Al 원소)인 것인 집전체.
According to claim 1,
A current collector in which the weight ratio of the F element to the weight of the Al element in the outermost surface of the surface provided with the adhesion reinforcing layer is 0.05 to 0.17 (F element / Al element).
 제1항에 있어서,
상기 부착강화층의 두께는 200 nm 이상 1500 nm 미만인 것인 집전체.
According to claim 1,
The current collector having a thickness of the adhesion enhancement layer of 200 nm or more and less than 1500 nm.
 제1항에 있어서,
상기 부착강화층은 도트 형상을 갖는 것인 집전체.
According to claim 1,
The current collector wherein the adhesion enhancement layer has a dot shape.
 제1항에 있어서,
상기 부착강화층은 불소계 고분자 바인더, 수용성 바인더 및 도전재를 포함하는 것인 집전체.
According to claim 1,
The adhesion enhancement layer is a current collector comprising a fluorine-based polymer binder, a water-soluble binder and a conductive material.
 제6항에 있어서,
상기 불소계 고분자 바인더는 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF) 또는 비닐리덴플로라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP)인 것인 집전체.
According to claim 6,
Wherein the fluorine-based polymer binder is polyvinylidene fluoride (PVDF) or vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP).
 제6항에 있어서,
상기 불소계 고분자 바인더는 비닐리덴플로라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP)이고,
분자 내 비닐리덴플로오라이드 단위와 헥사플로오로프로필렌 단위를 75:25 내지 50:50의 몰비로 포함하는 것인 집전체.
According to claim 6,
The fluorine-based polymer binder is vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP),
A current collector comprising a vinylidene fluoride unit and a hexafluoropropylene unit in a molecule in a molar ratio of 75:25 to 50:50.
 제6항에 있어서,
상기 수용성 바인더는 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리비닐피롤리돈(PVP) 및 폴리비닐알콜(PVA) 중에서 선택된 1종 이상인 것인 집전체.
According to claim 6,
Wherein the water-soluble binder is at least one selected from carboxymethylcellulose (CMC), polyvinylpyrrolidone (PVP) and polyvinyl alcohol (PVA).
 제1항의 집전체; 및
양극 활물질층을 포함하고,
상기 양극 활물질층은 상기 집전체의 부착강화층 상에 구비되는 것인 양극.
The current collector of claim 1; and
Including a positive electrode active material layer,
The positive electrode active material layer is a positive electrode provided on the adhesion enhancement layer of the current collector.
 제10항에 따른 양극; 음극; 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 및 전해질을 포함하는 리튬 이차전지.an anode according to claim 10; cathode; and a separator and an electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode.
KR1020230005625A 2022-01-14 2023-01-13 Current collector comprising adhesion reinforcing layer, positive electrode comprising the same, and lithium secondary battery comprising the positive electrode KR20230110209A (en)

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