KR20230122544A - Electrode manufacturing device, electrode manufacturing method, and secondary battery electrode - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 활물질층 내 바인더 및 도전재의 들뜸을 억제하는 전극 제조 장치, 전극 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 이차전지용 전극에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode manufacturing device and an electrode manufacturing method for suppressing lifting of a binder and a conductive material in an active material layer, and an electrode for a secondary battery manufactured using the same.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있다. 그 중에서도, 리튬 이차전지는 에너지 밀도와 작동 전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수하다는 점에서, 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자 제품들의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.With the development of technology and an increase in demand for mobile devices, the demand for secondary batteries is also rapidly increasing. Among them, lithium secondary batteries are widely used as energy sources for various mobile devices as well as various electronic products in that they have high energy density and high operating voltage and excellent preservation and life characteristics.
또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로 주목받고 있다. 전기자동차의 에너지원으로 적용하기 위해서는 고출력의 전지가 필요하다.In addition, secondary batteries are drawing attention as an energy source for electric vehicles or hybrid electric vehicles, which are proposed as a solution to air pollution caused by conventional gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels. In order to apply it as an energy source for electric vehicles, high-output batteries are required.
이차전지, 특히 파우치형 이차전지는 양극과 음극, 그리고 상기 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극 조립체를 포함한다. 상기 양극과 음극은 집전체 상에 활물질층이 형성된 구조이다. 구체적으로는, 집전체 상에 전극 슬러리를 도포한 다음, 건조 과정을 거쳐 전극을 제조하게 된다.A secondary battery, particularly a pouch-type secondary battery, includes an electrode assembly having a structure in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator are interposed between the positive electrode and the negative electrode. The positive electrode and the negative electrode have a structure in which an active material layer is formed on a current collector. Specifically, the electrode slurry is applied on the current collector, and then the electrode is manufactured through a drying process.
활물질층은 활물질 입자, 바인더 및 도전재를 용매에 분산시킨 전극 슬러리를 집전체에 도포 및 건조시켜 형성한다. 혹은, 활물질층은 전극 슬러리를 별도의 지지체 상부에 도포 및 건조시킨 다음, 이 지지체로부터 박리한 필름을 집전체 상에 라미네이션하는 방법으로 형성한다.The active material layer is formed by applying an electrode slurry in which active material particles, a binder, and a conductive material are dispersed in a solvent to a current collector and drying the electrode slurry. Alternatively, the active material layer is formed by applying and drying the electrode slurry on a separate support, and then laminating a film peeled from the support on the current collector.
활물질층을 구성하는 성분 중 도전재는 활물질층에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 부여하기 위해 사용한다. 또한, 바인더는 활물질 또는 도전재 입자들 사이는 물론, 활물질과 집전체 사이를 고정 및 연결하는 기능을 수행하므로 전극의 성능에 큰 영향을 준다. Among components constituting the active material layer, a conductive material is used to impart conductivity to the active material layer without causing chemical change. In addition, since the binder performs a function of fixing and connecting between active material or conductive material particles as well as between the active material and the current collector, the binder greatly affects the performance of the electrode.
도 1은 종래의 기술에 따른 이차전지용 음극의 건조 과정을 도시한 것이다. 구체적으로는, 도 1은 활물질층이 형성된 전극 시트가 컨베이어 라인을 따라 수평으로 이동하면서 시간에 따라 건조되는 과정을 모식적으로 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, (a)는 집전 기재인 구리 호일 상에 음극 슬러리가 도포된 직후 성분들의 분포 상태를 나타낸 것이고, (b)는 건조 중 전극의 상태를 나타낸 것이다. 또한, (c)는 건조를 마친 전극의 상태를 나타낸 것이다. (a)를 참조하면, 음극 슬러리는 음극 활물질인 탄소 성분(C)과 도전재인 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT), 제1 바인더 성분인 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber, SBR)와 제2 바인더 성분인 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose, CMC) 그리고 용매인 물(H2O) 등을 포함한다. (a)의 아래 그래프를 참조하면, 각 성분들은 활물질층의 높이에 따라 균일한 농도로 분산된 상태이다. (b)를 참조하면, 건조 과정을 거치는 동안, 용매인 물(H2O)이 증발하면서 활물질층의 높이가 낮아지고 있다. 동시에 음극 활물질(C), 도전재(CNT), 바인더(SBR, CMC) 성분들의 농도는 위쪽으로 갈수록 높아진 상태이다. 나아가, (c)를 참조하면, 건조가 완료한 지점에서, 바인더(SBR, CMC)와 도전재(CNT) 성분은 위쪽에 집중되어 분산된 상태이다. 1 illustrates a drying process of a negative electrode for a secondary battery according to the prior art. Specifically, FIG. 1 schematically illustrates a process in which an electrode sheet on which an active material layer is formed is dried over time while moving horizontally along a conveyor line. Referring to FIG. 1, (a) shows the distribution state of components immediately after the negative electrode slurry is applied on copper foil, which is a current collecting substrate, and (b) shows the state of the electrode during drying. Also, (c) shows the state of the dried electrode. Referring to (a), the anode slurry includes carbon component (C) as an anode active material, carbon nanotube (CNT) as a conductive material, styrene-butadiene rubber (SBR) as a first binder component, and 2 It includes carboxyl methyl cellulose (CMC) as a binder component and water (H 2 O) as a solvent. Referring to the graph below in (a), each component is dispersed at a uniform concentration according to the height of the active material layer. Referring to (b), during the drying process, the height of the active material layer is lowered while water (H 2 O) as a solvent evaporates. At the same time, the concentrations of the components of the negative electrode active material (C), conductive material (CNT), and binder (SBR, CMC) are increasing upward. Furthermore, referring to (c), at the point where drying is completed, the binder (SBR, CMC) and conductive material (CNT) components are concentrated and dispersed on the upper side.
전극 건조 과정에서, 용매인 물(H2O)이 증발하면서 상대적으로 비중이 낮은 바인더(SBR, CMC)와 도전재(CNT)의 유동성(mobility)을 유발한다. 이로 인해, 바인더가 활물질층의 위쪽으로 집중되는 바인더 들뜸 현상(migration)이 발생한다. 이러한 바인더 들뜸 현상은, 집전 기재와 활물질층 사이의 접합력을 저하시키고, 리튬 이온의 이동을 저해하는 원인으로 작용한다. During the electrode drying process, water (H 2 O), which is a solvent, evaporates, causing mobility of a binder (SBR, CMC) and a conductive material (CNT) having a relatively low specific gravity. As a result, a binder migration phenomenon in which the binder is concentrated upward of the active material layer occurs. This binder lifting phenomenon acts as a cause of lowering bonding strength between the current collecting substrate and the active material layer and inhibiting the movement of lithium ions.
따라서, 전극 제조의 공정 효율을 저해하지 않으면서, 전극의 건조 과정에서 발생하는 바인더 들뜸 현상을 효과적으로 억제하는 기술에 대한 필요성이 있다.Therefore, there is a need for a technique for effectively suppressing the binder lifting phenomenon that occurs during the drying process of the electrode without impairing the process efficiency of electrode manufacturing.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전극 건조 과정에서 바인더 들뜸 현상을 효과적으로 억제하는 전극 제조 장치, 전극 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 이차전지용 전극을 제공하고자 한다. The present invention has been devised to solve the above problems, and is intended to provide an electrode manufacturing apparatus, an electrode manufacturing method, and an electrode for a secondary battery manufactured using the same, which effectively suppress the binder lifting phenomenon during the electrode drying process.
본 발명은 전극 제조 장치를 제공한다. 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전극 제조 장치는,The present invention provides an electrode manufacturing apparatus. In one embodiment, the electrode manufacturing apparatus according to the present invention,
집전 기재 상에 활물질층이 형성된 전극 시트를 거치한 상태에서 주행하는 컨베이어 라인;a conveyor line running while the electrode sheet on which the active material layer is formed is mounted on the current collecting substrate;
상기 컨베이어 라인에 의해 이동하는 전극 시트를 가열하는 건조로; 및 a drying furnace for heating the electrode sheet moving by the conveyor line; and
상기 컨베이어 라인을 구동하는 롤러들을 포함한다. and rollers that drive the conveyor line.
상기 활물질층은 전극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하되, 상기 도전재는 자성 물질과 결합된 탄소재이다. 또한, 상기 롤러들 중 어느 하나 이상은 자석을 포함하는 롤러이다. The active material layer includes an electrode active material, a conductive material, and a binder, and the conductive material is a carbon material combined with a magnetic material. Also, at least one of the rollers is a roller including a magnet.
구체적인 실시예에서, 상기 자석을 포함하는 롤러는, 컨베이어 라인 상에 활물질층이 형성된 전극 시트가 거치되어 주행하는 시작 지점부터 상기 전극 시트가 건조로를 통과해 빠져 나오는 지점 사이에 위치한다. In a specific embodiment, the roller including the magnet is located between a starting point where the electrode sheet on which the active material layer is formed is mounted on a conveyor line and travels, and a point where the electrode sheet passes through the drying furnace and exits.
보다 구체적인 실시예에서, 상기 자석을 포함하는 롤러는, 전극 시트가 건조로를 경유하는 구간 내에 위치한다. In a more specific embodiment, the roller including the magnet is located in a section where the electrode sheet passes through the drying furnace.
하나의 실시예에서, 상기 자석은 영구자석 및 전자석 중 1종 이상을 포함한다. In one embodiment, the magnet includes at least one of a permanent magnet and an electromagnet.
예를 들어, 상기 영구자석은 네오디움 자석(Ne-Fe-B), 사마륨 코발트 자석(Sm-Co), 알리코 자석(Fe-Al-Ni-Co) 및 페라이트 자석 중 1종 이상을 포함한다.For example, the permanent magnet includes at least one of a neodymium magnet (Ne-Fe-B), a samarium cobalt magnet (Sm-Co), an Alico magnet (Fe-Al-Ni-Co), and a ferrite magnet.
구체적인 실시예에서, 상기 자석에 의해 형성되는 자기장 세기는 1,000 G 내지 100,000 G 범위이다. In a specific embodiment, the magnetic field strength produced by the magnet ranges from 1,000 G to 100,000 G.
하나의 실시예에서, 상기 자석을 포함하는 롤러는, 롤러의 내부 중공에 배치된 자석을 포함하는 구조이다. In one embodiment, the roller including the magnet has a structure including a magnet disposed in an inner hollow of the roller.
또 다른 하나의 실시예에서, 상기 건조로는 열풍 건조, 히팅 코일 건조 및 유도가열 건조 중 어느 하나 이상의 방식으로 전극 시트를 가열한다. In another embodiment, the drying furnace heats the electrode sheet by any one or more of hot air drying, heating coil drying, and induction heating drying.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 전극 건조 장치를 이용한 전극 건조 방법을 제공한다. In addition, the present invention provides an electrode drying method using the electrode drying device described above.
하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전극 건조 방법은, In one embodiment, the electrode drying method according to the present invention,
집전 기재 상에 활물질층이 형성된 전극 시트를 롤러들에 의해 구동되는 컨베이어 라인에 거치하여 이송하는 이송 단계; 및A transfer step of transferring the electrode sheet on which the active material layer is formed on the current collecting substrate by being placed on a conveyor line driven by rollers; and
상기 컨베이어 라인의 이동 경로에 위치하는 건조로를 통해 전극 시트를 가열하는 건조 단계를 포함한다. and a drying step of heating the electrode sheet through a drying furnace located on a moving path of the conveyor line.
상기 활물질층은 전극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하되, 상기 도전재는 자성 물질과 결합된 탄소재이다. 또한, 상기 롤러들 중 어느 하나 이상은 자석을 포함하는 롤러이다. The active material layer includes an electrode active material, a conductive material, and a binder, and the conductive material is a carbon material combined with a magnetic material. Also, at least one of the rollers is a roller including a magnet.
하나의 실시예에서, 상기 건조 단계를 거친 전극 시트의 도전재 및 바인더의 함량은 하기 식 1을 만족한다. In one embodiment, the content of the conductive material and the binder of the electrode sheet that has undergone the drying step satisfies Equation 1 below.
[식 1][Equation 1]
0.85 ≤ Btop/Bbottom ≤ 1.150.85 ≤ B top /B bottom ≤ 1.15
상기 식 1에서, In Equation 1 above,
Btop은 활물질층의 두께 방향을 기준으로 상부 방향으로 50% 영역에 함유된 도전재 및 바인더의 합산 함량(중량부)을 나타내고,B top represents the combined content (parts by weight) of the conductive material and the binder contained in the 50% area in the upper direction based on the thickness direction of the active material layer,
Bbottom은 활물질층의 두께 방향을 기준으로 하부 방향으로 50% 영역에 함유된 도전재 및 바인더의 합산 함량(중량부)을 나타낸다.B bottom represents the total content (parts by weight) of the conductive material and the binder contained in a 50% area in a downward direction based on the thickness direction of the active material layer.
또 다른 하나의 실시예에서, 상기 이송 단계는, 전극 시트가 자석을 포함하는 롤러에 의해 형성된 자기장 영역을 통과하는 과정을 포함한다. In another embodiment, the transferring step includes a process of passing the electrode sheet through a magnetic field area formed by a roller including magnets.
구체적인 실시예에서, 상기 건조 단계는, 자석에 의해 형성된 자기장 범위 내를 전극 시트가 경유하는 조건에서 수행한다. In a specific embodiment, the drying step is performed under the condition that the electrode sheet passes through a magnetic field formed by a magnet.
예를 들어, 전극 시트가 자석을 포함하는 롤러에 의해 형성된 자기장의 세기는 1,000 G 내지 100,000 G 범위이다. For example, the strength of a magnetic field formed by a roller in which an electrode sheet includes magnets ranges from 1,000 G to 100,000 G.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 전극 제조 장치 또는 전극 제조 방법을 이용하여 제조된 전극을 제공한다. 상기 전극은, 예를 들어, 이차전지용 전극이다. In addition, the present invention provides an electrode manufactured using the electrode manufacturing apparatus or electrode manufacturing method described above. The electrode is, for example, an electrode for a secondary battery.
하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 이차전지용 전극은, 전극 집전체; 및 상기 집전 집전체 상에 형성된 전극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하는 활물질층을 포함한다. 또한, 상기 도전재는 자성 물질과 결합된 탄소재이다. In one embodiment, an electrode for a secondary battery according to the present invention includes an electrode current collector; and an active material layer including an electrode active material, a conductive material, and a binder formed on the current collector. In addition, the conductive material is a carbon material combined with a magnetic material.
여기서, 상기 활물질층을 구성하는 도전재 및 바인더의 함량은 하기 식 1을 만족한다.Here, the contents of the conductive material and the binder constituting the active material layer satisfy Equation 1 below.
[식 1][Equation 1]
0.85 ≤ Btop/Bbottom ≤ 1.150.85 ≤ B top /B bottom ≤ 1.15
상기 식 1에서, In Equation 1 above,
Btop은 활물질층의 두께 방향을 기준으로 상부 방향으로 50% 영역에 함유된 도전재 및 바인더의 합산 함량(중량부)을 나타내고,B top represents the combined content (parts by weight) of the conductive material and the binder contained in the 50% area in the upper direction based on the thickness direction of the active material layer,
Bbottom은 활물질층의 두께 방향을 기준으로 하부 방향으로 50% 영역에 함유된 도전재 및 바인더의 합산 함량(중량부)을 나타낸다.B bottom represents the total content (parts by weight) of the conductive material and the binder contained in a 50% area in a downward direction based on the thickness direction of the active material layer.
예를 들어, 상기 도전재는 자성 물질과 결합된 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)를 포함한다. For example, the conductive material includes a carbon nanotube (CNT) bonded to a magnetic material.
또 다른 예를 들어, 상기 자성 물질은 철(Fe), 니켈(Ni), 백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 몰리브덴(Mo), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 레늄(Re), 팔라듐(Pd), 바나듐(V), 텅스텐(W), 코발트(Co), 셀레늄(Se), 비스무트(Bi), 주석(Sn), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti), 금(Au), 세륨(Ce), 은(Ag) 및 구리(Cu) 중 1종 이상을 포함한다. For another example, the magnetic material may include iron (Fe), nickel (Ni), platinum (Pt), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), molybdenum (Mo), osmium (Os), iridium (Ir), Rhenium (Re), Palladium (Pd), Vanadium (V), Tungsten (W), Cobalt (Co), Selenium (Se), Bismuth (Bi), Tin (Sn), Chromium (Cr), Titanium (Ti), It includes at least one of gold (Au), cerium (Ce), silver (Ag), and copper (Cu).
본 발명에 따른 전극 제조 장치 및 전극 제조 방법은, 컨베이어 라인을 구동하는 롤러에 자석을 포함시켜 전극 내 바인더 및 도전재 성분의 들뜸 현상을 억제한다. In the electrode manufacturing apparatus and electrode manufacturing method according to the present invention, a magnet is included in a roller driving a conveyor line to suppress lifting of the binder and conductive material components in the electrode.
도 1은 종래 기술에 따른 이차전지용 음극의 건조 과정에서, 전극 시트의 성분별 분포 변화를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 제조 장치에 따른 공정 과정을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 제조 방법에 따른 전극 시트의 변화를 모식적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 제조 방법 적용시, 전극 시트의 성분별 분포 변화를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전극 제조 장치에 따른 공정 과정을 도시한 것이다.FIG. 1 illustrates a change in distribution for each component of an electrode sheet in a drying process of a negative electrode for a secondary battery according to the prior art.
Figure 2 shows a process according to the electrode manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention.
3 schematically illustrates changes in an electrode sheet according to an electrode manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
4 illustrates a change in distribution for each component of an electrode sheet when an electrode manufacturing method according to an embodiment of the present invention is applied.
5 illustrates a process process according to an electrode manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail. Prior to this, terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor appropriately uses the concept of terms in order to describe his/her invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical spirit of the present invention based on the principle that it can be defined in the following way.
본 발명은 전극 제조 장치를 제공한다. 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전극 제조 장치는,The present invention provides an electrode manufacturing apparatus. In one embodiment, the electrode manufacturing apparatus according to the present invention,
집전 기재 상에 활물질층이 형성된 전극 시트를 거치한 상태에서 주행하는 컨베이어 라인;a conveyor line running while the electrode sheet on which the active material layer is formed is mounted on the current collecting substrate;
상기 컨베이어 라인에 의해 이동하는 전극 시트를 가열하는 건조로; 및 a drying furnace for heating the electrode sheet moving by the conveyor line; and
상기 컨베이어 라인을 구동하는 롤러들을 포함한다. and rollers that drive the conveyor line.
상기 활물질층은 전극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하되, 상기 도전재는 자성 물질과 결합된 탄소재이다. 또한, 상기 롤러들 중 어느 하나 이상은 자석을 포함하는 롤러이다. The active material layer includes an electrode active material, a conductive material, and a binder, and the conductive material is a carbon material combined with a magnetic material. Also, at least one of the rollers is a roller including a magnet.
앞서 살펴본 바와 같이, 건조를 완료한 상태로 상대적으로 비중이 높은 전극 활물질 성분은 아래쪽으로 집중되고, 상대적으로 비중이 낮은 도전재 및 바인더 성분은 표면쪽으로 들뜨는 현상이 발생한다. 바인더의 들뜸 현상은, 집전체와 활물질층 사이의 접합력을 저하시키는 원인이 되고, 표면 인근에 집중된 도전재 및 바인더는 전기 전도성을 떨어뜨리며, 리튬 이온의 이동을 저해하는 원인으로도 작용한다. 바인더 들뜸 현상은 결국 배터리 성능 열화에 영향을 끼치게 된다.As described above, in a state in which drying is completed, electrode active material components having a relatively high specific gravity are concentrated downward, and conductive materials and binder components having a relatively low specific gravity are lifted toward the surface. The lifting phenomenon of the binder causes the bonding force between the current collector and the active material layer to decrease, and the conductive material and the binder concentrated near the surface reduce electrical conductivity and also act as a cause of inhibiting the movement of lithium ions. The binder lifting phenomenon eventually affects battery performance deterioration.
본 발명에서는, 컨베이어 라인을 구동하는 롤러에 자석을 포함시켜 자기장에 의해 도전재 및 바인더 성분의 들뜸 현상을 억제한다. 구체적으로는, 상기 건조로에서 전극 시트를 가열하는 동안 활물질층에 포함된 용매가 증발되고, 이때 전극 활물질과 대비하여 상대적으로 비중이 작은 도전재 및 바인더는 활물질층의 표면 부근으로 이동하는 들뜸 현상이 발생된다. 이와 같은 들뜸 현상을 완화하기 위해, 본 발명에서는 컨베이어 라인을 구동하는 롤러에 자석을 배치한다. 상기 자석에 의해 형성되는 자기장에 의해 도전재 및 바인더가 자기장에 의해 자석 방향으로 이끌리게 되어 도전재 및 바인더의 활물질층의 표면 부근으로 들뜨는 현상을 억제할 수 있다.In the present invention, by including a magnet in a roller that drives the conveyor line, lifting of the conductive material and the binder component by the magnetic field is suppressed. Specifically, while heating the electrode sheet in the drying furnace, the solvent contained in the active material layer is evaporated, and at this time, the conductive material and the binder having a relatively small specific gravity compared to the electrode active material move to the vicinity of the surface of the active material layer. occurs In order to alleviate this lifting phenomenon, in the present invention, magnets are disposed on rollers that drive the conveyor line. A phenomenon in which the conductive material and the binder are attracted toward the magnet by the magnetic field formed by the magnet and the conductive material and the binder are lifted near the surface of the active material layer can be suppressed.
더욱 구체적으로는, 상기 도전재는 자기장과 반응하는 자성 물질을 포함한다. 자석에 의해 도전재가 활물질층의 두께 방향을 기준으로 하부 방향으로 이동한다. 이때, 도전재와 다양한 상호 작용 관계에 있는 바인더는 도전재의 이동에 영향을 받아 도전재를 따라 활물질층의 하부 방향으로 이동한다.More specifically, the conductive material includes a magnetic material that reacts with a magnetic field. The conductive material is moved downward by the magnet based on the thickness direction of the active material layer. At this time, the binder having various interactions with the conductive material is influenced by the movement of the conductive material and moves in a downward direction of the active material layer along the conductive material.
따라서, 전극 제조 장치에 자석을 포함하는 롤러를 도입함으로써, 활물질층의 두께 방향을 기준으로 상부층과 및 하부층에 도전재 및 바인더가 균일하게 분포되도록 유도한다. Therefore, by introducing a roller including a magnet into the electrode manufacturing apparatus, the conductive material and the binder are uniformly distributed in the upper layer and the lower layer based on the thickness direction of the active material layer.
하나의 실시예에서, 상기 자석을 포함하는 롤러는, 컨베이어 라인 상에 활물질층이 형성된 전극 시트가 거치되어 주행하는 시작 지점부터 상기 전극 시트가 건조로를 통과해 빠져 나오는 지점 사이에 위치할 수 있다. 구체적으로, 상기 자석을 포함하는 롤러는, 전극 시트가 건조로에 진입하기 전에 위치하거나, 전극 시트가 건조로를 경유하는 구간 내에 위치할 수 있다. 또한, 상기 자석을 포함하는 롤러가 복수(2 내지 30개)로 존재할 수 있으며, 전극 시트가 건조로에 진입하기 전에 위치하는 동시에 건조로를 경유하는 구간 내에 위치할 수 있다.In one embodiment, the roller including the magnet may be positioned between a starting point where the electrode sheet on which the active material layer is formed is mounted on the conveyor line and traveling and a point where the electrode sheet passes through the drying furnace and exits. Specifically, the roller including the magnet may be located before the electrode sheet enters the drying furnace or may be located in a section where the electrode sheet passes through the drying furnace. In addition, a plurality (2 to 30) of rollers including the magnets may be present, and may be located before the electrode sheet enters the drying furnace and may be located within a section passing through the drying furnace.
만약, 자석을 포함하는 롤러가 전극 시트가 건조로 진입하기 전에 위치하는 경우에는, 가열 전 미리 도전재 및 바인더를 활물질층의 두께 방향을 기준으로 하부 방향에 위치시키는 것이다. 이에, 추후 전극 시트가 건조로를 통과하는 동안 도전재 및 바인더가 활물질층의 상부 방향으로 이동하더라도, 활물질층 내에 도전재 및 바인더가 균등하게 분산되는 결과를 가져온다. If the roller including the magnet is positioned before the electrode sheet enters the drying process, the conductive material and the binder are previously positioned in a downward direction relative to the thickness direction of the active material layer before heating. Accordingly, even if the conductive material and the binder move upward of the active material layer while the electrode sheet passes through the drying furnace later, the conductive material and the binder are uniformly dispersed in the active material layer.
또 다른 실시예에서, 상기 자석을 포함하는 롤러는, 전극 시트가 건조로를 경유하는 구간 내에 위치한다. 즉, 상기 건조로를 통과하는 구간 내에 자석을 포함하는 롤러가 배치될 수 있다. In another embodiment, the roller including the magnet is located in a section where the electrode sheet passes through the drying furnace. That is, a roller including a magnet may be disposed in a section passing through the drying furnace.
활물질층을 포함하는 전극 시트가 가열되면서 활물질층 내의 용매가 증발하게 되면 도전재 및 바인더가 활물질층의 표면 방향으로 이동하게 하는 힘이 발생한다. 이와 동시에 롤러에 포함된 자석에 의해 도전재 및 바인더가 활물질층의 표면 방향과는 반대되는 방향으로 이동하게 하는 힘이 발생한다. 따라서, 건조 과정 동안 발생하는 도전재 및 바인더를 상부 방향으로 이동시키는 힘과 자석에 의해 도전재 및 바인더를 활물질층의 하부 방향으로 끌어당기는 힘을 상쇄시켜 들뜸 현상을 방지할 수 있다.When the solvent in the active material layer evaporates while the electrode sheet including the active material layer is heated, a force for moving the conductive material and the binder toward the surface of the active material layer is generated. At the same time, a force for moving the conductive material and the binder in a direction opposite to the surface direction of the active material layer is generated by the magnet included in the roller. Therefore, the lifting phenomenon can be prevented by offsetting the force generated during the drying process for moving the conductive material and the binder in the upward direction and the force for attracting the conductive material and the binder in the downward direction of the active material layer by the magnet.
또한, 전극 시트가 건조로를 경유하는 구간 내에 상기 자석을 포함하는 롤러는 하나 또는 둘 이상 배치될 수 있다. 이때, 상기 자석을 포함하는 롤러의 수량은 특별히 제한되지 않으며, 건조로의 수평 길이, 가열 온도 및 자석의 자기장 세기 등을 고려하여 적절히 선정할 수 있으며, 예를 들어, 2~30개 또는 2~10개 배치될 수 있다.In addition, one or two or more rollers including the magnets may be disposed in a section in which the electrode sheet passes through the drying furnace. At this time, the number of rollers including the magnets is not particularly limited, and may be appropriately selected in consideration of the horizontal length of the drying furnace, the heating temperature, and the magnetic field strength of the magnets, for example, 2 to 30 or 2 to 10 rollers. dogs can be placed.
예를 들어, 상기 자석은 영구자석 및 전자석 중 1종 이상을 포함한다. 영구자석은 비용이 저렴하고 고온 내구성이 우수한 장점이 있다. 따라서, 영구자석은 고온 조건인 건조로 내에 배치하기 용이하고, 공정 단가를 낮출 수 있다. For example, the magnet includes at least one of a permanent magnet and an electromagnet. Permanent magnets have advantages of low cost and excellent high-temperature durability. Therefore, the permanent magnet can be easily disposed in a drying furnace under a high-temperature condition, and the unit cost of the process can be reduced.
본 발명에 따른 하나의 실시예에서, 상기 영구자석은 네오디움 자석(Ne-Fe-B), 사마륨 코발트 자석(Sm-Co), 알리코 자석(Fe-Al-Ni-Co) 및 페라이트 자석 중 1종 이상을 포함한다. In one embodiment according to the present invention, the permanent magnet is one of a neodymium magnet (Ne-Fe-B), a samarium cobalt magnet (Sm-Co), an Alico magnet (Fe-Al-Ni-Co) and a ferrite magnet. contains more than one species
네오디움 자석은 희토류 원소로 제조되며 높은 자력을 구현할 수 있다. 예를 들어, 네오디움 자석은 네오디뮴, 붕소 및 철을 2:1:14의 비율로 소결 방식으로 합금하여 제조한다. 사마륨 코발트 자석은 사마륨과 코발트 및 기타 희토류 원소의 합금으로 제조된다. 사마륨 코발트 자석은 강한 자력과 우수한 내열성을 동시에 구현하는 장점이 있으나, 가격이 상대적으로 비싸다. 알리코 자석은 온도에 대한 안정성이 우수하며 최대 500~600℃의 높은 온도에서도 자력을 유지한다. 알리코 자석은 자속 밀도가 높고 내구성이 우수한 장점이 있다. 상기 알리코 자석은 철, 니켈, 알루미늄, 코발트의 합금으로 제조한다. 또한, 상기 페라이트 자석은 망간, 코발트, 니켈 등의 산화물과 철로 제조하며, 약 400~500℃의 온도에서도 자력을 유지한다. Neodymium magnets are made of rare earth elements and can realize high magnetic force. For example, neodymium magnets are manufactured by alloying neodymium, boron, and iron in a sintering method in a ratio of 2:1:14. Samarium cobalt magnets are made from an alloy of samarium and cobalt and other rare earth elements. Samarium cobalt magnets have the advantage of simultaneously realizing strong magnetic force and excellent heat resistance, but are relatively expensive. Alico magnets have excellent temperature stability and maintain their magnetic force even at high temperatures of up to 500~600℃. Alico magnets have the advantage of high magnetic flux density and excellent durability. The Alico magnet is made of an alloy of iron, nickel, aluminum, and cobalt. In addition, the ferrite magnet is made of iron and oxides such as manganese, cobalt, and nickel, and maintains magnetic force even at a temperature of about 400 to 500 °C.
상기 전자석은 자성의 온-오프가 가능하고, 필요시 자성 세기 조절이 가능하다. 따라서, 전자석 적용시, 공정 자유도를 높일 수 있다. 본 발명에서, 전자석은 전류가 흐르는 동안 자기장이 형성되는 자석을 총칭한다. 상기 전자석은 코일 형태로 감긴 전선에 전류가 흐르면 자기장이 중첩되어 일정한 극성을 띄게 된다. 이는 코일의 주변에 생성된 자기력선이 중첩되면서 코일의 중앙에 한 방향으로 작용하는 자기력선이 발생하기 때문이다. 상기 전자석은 코일이 감긴 형태에 따라 구분하기도 한다. 예를 들어, 코르크스크류와 같은 모양의 나선을 그리는 코일을 원통 모양으로 만든 것을 솔레노이드라고 하고, 양 끝을 한 곳으로 모아 둥글게 만든 것은 환형 인덕터라고 한다. 상기 전자석은, 형성된 자기장을 보다 강하게 하기 위해 코일의 중앙에 철과 같은 강자성을 띄는 물질로 만든 자기 코어를 위치한 경우도 포함한다. The electromagnet can turn on/off the magnetism and adjust the magnetic strength if necessary. Therefore, when the electromagnet is applied, the degree of freedom of the process can be increased. In the present invention, an electromagnet is a general term for a magnet in which a magnetic field is formed while current flows. In the electromagnet, when a current flows through a wire wound in a coil form, a magnetic field is superimposed and has a constant polarity. This is because lines of magnetic force acting in one direction are generated at the center of the coil as lines of magnetic force generated around the coil overlap. The electromagnet is also classified according to the coil wound shape. For example, a coil that draws a spiral like a corkscrew in a cylindrical shape is called a solenoid, and a coil with both ends gathered together and rounded is called a toroidal inductor. The electromagnet also includes a case in which a magnetic core made of a ferromagnetic material such as iron is placed in the center of the coil to further strengthen the formed magnetic field.
하나의 실시예에서, 상기 자석에 의해 형성되는 자기장 세기는 1,000 G 내지 100,000 G 범위일 수 있다. 여기에서, 상기 "G"는 자성의 세기를 나타내는 단위인 가우스를 의미한다. In one embodiment, the magnetic field strength produced by the magnet may range from 1,000 G to 100,000 G. Here, "G" means gauss, which is a unit representing the strength of magnetism.
상기 자석은 도전재에 포함되어 있는 자성 물질의 성질 등에 따라 자기장의 세기를 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 자석의 자기장 세기는 10,000 내지 100,000 G 범위이고, 상세하게는 15,000 내지 85,000 G 또는 50,000 내지 80,000 G 범위일 수 있다. 상기 자석의 자기장의 세기가 1,000 G 미만일 경우 도전재의 자성 물질에 자기장을 충분히 미치치 못해 목적하는 효과를 발휘할 수 없고, 100,000 G 을 초과할 경우 자기장의 세기가 과도하게 커져서 도전재 및 바인더의 분포가 자석 방향으로 편재될 수 있다. 한편, 상기 자기장의 세기는 전극 슬러리를 구성하는 성분의 종류, 함량 및 도전재의 자성 물질의 종류 및 성질에 따라 적절히 변경될 수 있으며, 반드시 상기 범위 내로 한정되는 것을 의미하지 않는다.The magnet may adjust the strength of the magnetic field according to the properties of the magnetic material included in the conductive material. Specifically, the magnetic field strength of the magnet may be in the range of 10,000 to 100,000 G, and specifically in the range of 15,000 to 85,000 G or 50,000 to 80,000 G. If the strength of the magnetic field of the magnet is less than 1,000 G, the magnetic field does not sufficiently reach the magnetic material of the conductive material, so that the desired effect cannot be exerted. direction can be biased. On the other hand, the intensity of the magnetic field may be appropriately changed according to the type and content of the components constituting the electrode slurry and the type and nature of the magnetic material of the conductive material, and is not necessarily limited within the above range.
또한, 상기 자석을 포함하는 롤러는, 롤러의 내부 중공에 배치된 자석을 포함하는 구조일 수 있다. 상기 롤러는 통상적으로 원형 롤러 형태이며, 원형 롤래의 내부는 중공이 형성된 구조일 수 있다. 자석이 롤러의 내부 중공에 배치되는 것이 바람직하다는 것을 의미하는 것이지 반드시 이에 한정되어 배치되는 것을 의미하는 것은 아니다.In addition, the roller including the magnet may have a structure including a magnet disposed in an inner hollow of the roller. The roller is typically in the form of a circular roller, and the inside of the circular roller may have a hollow structure. It means that it is preferable that the magnet is disposed in the inner hollow of the roller, but it does not necessarily mean that the arrangement is limited thereto.
한편, 상기 건조로는 컨베이어 라인에 의해 이동하는 전극 시트를 가열하여 건조하는 구조일 수 있다. 상기 건조로는 하나 이상의 가열 장치를 포함하는 구조일 수 있다. 이때, 가열 장치의 구조 및 개수는 특별히 제한되지 않으며, 가열 및 건조 방식과 조건에 따라 적절히 변경할 수 있다.Meanwhile, the drying furnace may have a structure in which electrode sheets moving by a conveyor line are heated and dried. The drying furnace may have a structure including one or more heating devices. At this time, the structure and number of heating devices are not particularly limited, and may be appropriately changed according to heating and drying methods and conditions.
본 발명에서, 건조로가 컨베이어 라인에 의해 이동하는 전극 시트를 가열한다는 것은, 건조로의 의해 가열되는 구간을 컨베이어 라인이 지나가는 경우를 총칭한다. 예를 들어, 하방 가열하는 건조로를 기준으로, 본 발명은 컨베이어 라인이 건조로를 관통하는 구조이다. 상기 건조로는 가열 장치를 포함하며, 상기 가열 장치는 컨베이어 라인의 상부, 하부 및/또는 측면부에 위치할 있으나, 바람직하게는 컨베이어 라인의 상부 및/또는 측면부에 위치할 수 있다. In the present invention, that the drying furnace heats the electrode sheet moved by the conveyor line refers to the case where the conveyor line passes through the section heated by the drying furnace. For example, based on a drying furnace that heats downward, the present invention has a structure in which a conveyor line passes through the drying furnace. The drying furnace includes a heating device, and the heating device may be located at the top, bottom and/or side of the conveyor line, but preferably may be located at the top and/or side of the conveyor line.
한편, 상기 건조로가 컨베이어 라인이 지나는 경로를 감싸는 구조이고, 건조로에 의한 가열되는 구간은, 컨베이어 라인의 입출입구를 제외하고 격벽으로 밀폐된 구조일 수 있다. Meanwhile, the drying furnace may have a structure that surrounds a path through which a conveyor line passes, and a section heated by the drying furnace may have a structure that is sealed with a barrier rib except for entrances and exits of the conveyor line.
한편, 상기 건조로의 건조 수단은 특별히 제한되지 않으며, 열풍 건조, 히팅 코일 건조 및 유도가열 건조 중 어느 하나 이상의 방식을 채택할 수 있다. 상기 열풍 건조는 가열된 공기를 공급하는 방식으로 수행 가능하며, 히팅 코일 건조는 코일에 의한 가열을 통해 전극 시트를 직접 가열하는 방식이다. 또한, 유도가열 건조는 유도가열 방식을 통해 전극 시트를 간접 가열하게 된다.On the other hand, the drying means of the drying furnace is not particularly limited, and any one or more of hot air drying, heating coil drying, and induction heating drying may be adopted. The hot air drying may be performed by supplying heated air, and the heating coil drying is a method of directly heating an electrode sheet through heating by a coil. In addition, induction heating drying indirectly heats the electrode sheet through an induction heating method.
또한, 본 발명은 전극 제조 방법을 제공한다. 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전극 제조 방법은,In addition, the present invention provides a method for manufacturing an electrode. In one embodiment, the electrode manufacturing method according to the present invention,
집전 기재 상에 활물질층이 형성된 전극 시트를 롤러들에 의해 구동되는 컨베이어 라인에 거치하여 이송하는 이송 단계; 및A transfer step of transferring the electrode sheet on which the active material layer is formed on the current collecting substrate by being placed on a conveyor line driven by rollers; and
상기 컨베이어 라인의 이동 경로에 위치하는 건조로를 통해 전극 시트를 가열하는 건조 단계를 포함한다. and a drying step of heating the electrode sheet through a drying furnace located on a moving path of the conveyor line.
상기 활물질층은 전극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하되, 상기 도전재는 자성 물질과 결합된 탄소재이다. 또한, 상기 롤러들 중 어느 하나 이상은 자석을 포함하는 롤러이다. The active material layer includes an electrode active material, a conductive material, and a binder, and the conductive material is a carbon material combined with a magnetic material. Also, at least one of the rollers is a roller including a magnet.
본 발명은 활물질층을 포함하는 전극 시트가 컨베이어 라인에 거치된 후 상기 컨베이어 라인을 따라 이동한다. 이동하는 전극 시트는 건조로에 의해 가열되면서 건조된다. 이와 더불어, 컨베이어 라인에 의해 이동하는 전극 시트는, 롤러에 포함된 자석에 의해 형성된 자기장의 영향권을 지나면서 상기 자기장의 영향을 받게 된다. In the present invention, after an electrode sheet including an active material layer is mounted on a conveyor line, it moves along the conveyor line. The moving electrode sheet is dried while being heated by a drying furnace. In addition, the electrode sheet moving by the conveyor line is affected by the magnetic field while passing through the sphere of influence of the magnetic field formed by the magnet included in the roller.
상기 건조 단계에서는, 용매가 증발하면서 상대적으로 비중이 작은 도전재 및 바인더가 활물질층의 표면으로 이동하는 현상이 발생하게 된다. 한편, 활물질층 내부의 도전재에 포함된 금속 입자는 자성을 가져 자기장의 영향을 받게 되면 활물질층의 하부 방향으로 이동하고, 이동하는 도전재를 따라 바인더 또한 하부 방향으로 끌려간다. 따라서, 컨베이어 라인을 구동하는 롤러 중 어느 하나 이상에 자석을 도입함으로써, 전극 시트에 대한 건조 과정에서 도전재 및 바인더가 활물질층의 상부 방향으로 이동하는 현상을 방지할 수 있다.In the drying step, as the solvent evaporates, a conductive material and a binder having a relatively small specific gravity move to the surface of the active material layer. On the other hand, the metal particles included in the conductive material inside the active material layer have magnetism and move in a downward direction of the active material layer when affected by a magnetic field, and the binder is also dragged downward along the moving conductive material. Therefore, by introducing a magnet to one or more of the rollers driving the conveyor line, it is possible to prevent the conductive material and the binder from moving in an upward direction of the active material layer during the drying process of the electrode sheet.
또 다른 하나의 실시예에서, 건조 단계를 거친 전극 시트의 도전재 및 바인더의 함량은 하기 식 1을 만족한다.In another embodiment, the content of the conductive material and the binder of the electrode sheet that has undergone the drying step satisfies Equation 1 below.
[식 1][Equation 1]
0.85 ≤ Btop/Bbottom ≤ 1.150.85 ≤ B top /B bottom ≤ 1.15
상기 식 1에서, In Equation 1 above,
Btop은 활물질층의 두께 방향을 기준으로 상부 방향으로 50% 영역에 함유된 도전재 및 바인더의 합산 함량(중량부)을 나타내고,B top represents the combined content (parts by weight) of the conductive material and the binder contained in the 50% area in the upper direction based on the thickness direction of the active material layer,
Bbottom은 활물질층의 두께 방향을 기준으로 하부 방향으로 50% 영역에 함유된 도전재 및 바인더의 합산 함량(중량부)을 나타낸다.B bottom represents the total content (parts by weight) of the conductive material and the binder contained in a 50% area in a downward direction based on the thickness direction of the active material layer.
상기 활물질층을 구성하는 도전재 및 바인더의 함량이 상기 식 1의 조건을 만족하는 경우 상기 활물질층의 두께 방향의 상부 또는 하부 중 어느 일방향으로 치우치지 않고 균일하게 분포하는 것을 의미하며, 이로써, 종래의 도전재 및 바인더의 들뜸 현상을 방지할 수 있다.When the content of the conductive material and the binder constituting the active material layer satisfies the condition of Equation 1, it means that the content of the active material layer is uniformly distributed without being biased in any one direction of the top or bottom of the thickness direction of the active material layer. It is possible to prevent the lifting phenomenon of the conductive material and the binder.
하나의 실시예에서, 상기 이송 단계는, 전극 시트가, 자석을 포함하는 롤러에 의해 형성된 자기장 영역을 통과하는 과정을 포함한다. 예를 들어, 건조 단계에서 바인더의 들뜸 현상을 방지하기 위해서, 자석을 포함하는 롤러가 컨베이어 라인의 하부에 위치할 수 있다. 이에 따라, 상기 자석에 의해 형성된 자기장에 의해, 도전재와 함께 바인더가 활물질층의 하부 방향으로 이끌리게 된다. 이를 통해, 바인더 들뜸 현상을 억제 내지 방지한다. In one embodiment, the transferring step includes a process of passing the electrode sheet through a magnetic field area formed by a roller including magnets. For example, in order to prevent the binder from floating during the drying step, rollers including magnets may be positioned below the conveyor line. Accordingly, the binder together with the conductive material is attracted to the lower direction of the active material layer by the magnetic field formed by the magnet. Through this, the binder lifting phenomenon is suppressed or prevented.
구체적인 실시예에서, 상기 건조 단계는, 자석에 의해 형성된 자기장 범위 내를 전극 시트가 경유하는 조건에서 수행한다. 상기 자석을 포함하는 롤러를 건조로 내에 배치할 수 있다. In a specific embodiment, the drying step is performed under the condition that the electrode sheet passes through a magnetic field formed by a magnet. A roller including the magnet may be disposed in a drying furnace.
예를 들어, 전극 시트가 자석을 포함하는 롤러에 의해 형성된 자기장의 세기는 1,000 G 내지 100,000 G 범위이다.For example, the strength of a magnetic field formed by a roller in which an electrode sheet includes magnets ranges from 1,000 G to 100,000 G.
하나의 실시예에서, 상기 건조 단계는, 상기 열풍 건조, 히팅 코일 건조 및 유도가열 건조 중 어느 하나를 독립적으로 수행할 수 있거나, 둘 이상의 방식으로 함께, 순차적 또는 연속적으로 수행할 수 있다.In one embodiment, in the drying step, any one of the hot air drying, heating coil drying, and induction heating drying may be performed independently, or may be performed together, sequentially, or continuously in two or more methods.
또한, 상기 건조로의 가열 온도는 MD(Machine direction) 방향으로 점차 증가하도록 설정할 수 있다. 하나의 예로서, 전극 시트가 컨베이어 라인을 따라 건조로를 경유할 때, 전극 시트가 건조로를 경유하기 시작하는 지점의 온도가 건조로의 경유를 마치는 지점의 온도보다 낮게 설정할 수 있다. 그리고, 전극 시트가 건조로를 경유할 때 연속적으로 또는 단계적으로 온도를 높여가며 가열할 수 있다. 높은 온도로 빠른 가열을 진행할 경우, 전극 시트가 급격히 가열되면서 활물질층과 전극 집전체 사이의 열 팽창계수 차이로 인해 계면이 벌어지거나, 기포 또는 표면의 크랙 등이 발생할 수 있다. In addition, the heating temperature of the drying furnace may be set to gradually increase in a machine direction (MD) direction. As an example, when an electrode sheet passes through a drying furnace along a conveyor line, a temperature at a point where the electrode sheet starts passing through the drying furnace may be set lower than a temperature at a point where the electrode sheet ends passing through the drying furnace. In addition, when the electrode sheet passes through the drying furnace, it may be heated while increasing the temperature continuously or stepwise. When rapid heating is performed at a high temperature, the electrode sheet is rapidly heated, and an interface may be widened due to a difference in thermal expansion coefficient between the active material layer and the electrode current collector, or bubbles or cracks may occur on the surface.
본 발명에서는 예를 들어, 전극 시트가 건조로를 경유하는 구간을 시간에 따라 전반부 구간과 후반부 구간으로 구분할 때, 전반부 구간은 50도 내지 200도 범위에서 수행하고, 후반부 구간은 150도 내지 200도 범위에서 수행하되, 전반부 구간의 가열 온도가 후반부 구간의 가열 온도보다 낮게 제어할 수 있다.In the present invention, for example, when the section in which the electrode sheet passes through the drying furnace is divided into the first half section and the second half section according to time, the first half section is performed in the range of 50 to 200 degrees, and the second half section is in the range of 150 to 200 degrees. However, the heating temperature of the first half section can be controlled lower than the heating temperature of the second half section.
또한, 본 발명은 이차전지용 전극을 제공한다. 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 이차전지용 전극은, In addition, the present invention provides an electrode for a secondary battery. In one embodiment, the electrode for a secondary battery according to the present invention,
전극 집전체; 및 상기 집전 집전체 상에 형성된 전극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하는 활물질층을 포함한다. electrode current collector; and an active material layer including an electrode active material, a conductive material, and a binder formed on the current collector.
상기 도전재는 자성 물질과 결합된 탄소재로 형성된다. The conductive material is formed of a carbon material combined with a magnetic material.
또한, 상기 활물질층을 구성하는 도전재 및 바인더의 함량은 하기 식 1을 만족한다. In addition, the contents of the conductive material and the binder constituting the active material layer satisfy Equation 1 below.
[식 1][Equation 1]
0.85 ≤ Btop/Bbottom ≤ 1.150.85 ≤ B top /B bottom ≤ 1.15
상기 식 1에서, In Equation 1 above,
Btop은 활물질층의 두께 방향을 기준으로 상부 방향으로 50% 영역에 함유된 도전재 및 바인더의 합산 함량(중량부)을 나타내고,B top represents the combined content (parts by weight) of the conductive material and the binder contained in the 50% area in the upper direction based on the thickness direction of the active material layer,
Bbottom은 활물질층의 두께 방향을 기준으로 하부 방향으로 50% 영역에 함유된 도전재 및 바인더의 합산 함량(중량부)을 나타낸다.B bottom represents the total content (parts by weight) of the conductive material and the binder contained in a 50% area in a downward direction based on the thickness direction of the active material layer.
상기 식 1에 의한 수치는, 0.85 내지 1.15 범위, 0.9 내지 1.1 범위 또는 0.95 내지 1.05 범위이다. 즉, 건조로를 경유하여 건조가 완료된 전극 시트의 활물질층은 상부 영역(Btop)과 하부 영역(Bbottom)에서의 도전재 및 바인더의 함량 편차가 30% 이하, 20% 이하, 구체적으로는 10% 이하 범위로 조성될 수 있다. The numerical value according to Equation 1 is in the range of 0.85 to 1.15, 0.9 to 1.1, or 0.95 to 1.05. That is, the active material layer of the electrode sheet dried via the drying furnace has a content variation of the conductive material and binder in the upper region (B top ) and the lower region (B bottom ) of 30% or less, 20% or less, specifically, 10% or less. % or less.
본 발명에서, 상기 도전재는 자성 물질과 결합된 탄소재로 형성된다. 자성 물질과 결합된 탄소재는, 자성 물질과 탄소재가 화학적으로 결합된 경우 뿐만 아니라 물리적으로 혼합된 경우도 포함한다. In the present invention, the conductive material is formed of a carbon material combined with a magnetic material. The carbon material combined with the magnetic material includes a case where the magnetic material and the carbon material are chemically bonded as well as a case where the magnetic material and the carbon material are physically mixed.
예를 들어, 상기 도전재는 후술하는 바와 같이 통상적으로 사용되는 도전재로 구성될 수 있으나, 자성 물질과 결합된 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)를 포함한다. For example, the conductive material may be composed of a commonly used conductive material as described later, but includes carbon nanotubes (CNT) bonded to a magnetic material.
탄소나노튜브는 벽을 이루고 있는 결합 수에 따라서 단일벽 탄소나노튜브(Single-walled Carbon Nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(Double-walled Carbon Nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(Multi-walled Carbon Nanotube), 다발형 탄소나노튜브(Rope Carbon Nanotube)로 구분할 수 있으며, 본 발명의 탄소나노튜브의 종류는 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 하나의 예로써 단일벽 탄소나노튜브일 수 있다. Carbon nanotubes are classified into single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, and It can be classified as a bundled carbon nanotube (Rope Carbon Nanotube), and the type of the carbon nanotube of the present invention is not particularly limited, but preferably may be a single-walled carbon nanotube as an example.
한편, 상기 탄소나노튜브는 자성 물질과 결합된 탄소나노튜브이다. 구체적으로는 탄소나노튜브 제조 과정에서, 금속 촉매를 사용할 수 있다. 제조된 탄소나노튜브는 제조 과정에서 사용된 금속 촉매 성분이 잔류하게 된다. 이때, 금속 촉매로는 전이금속이 주로 사용될 수 있다.On the other hand, the carbon nanotube is a carbon nanotube bonded to a magnetic material. Specifically, in the process of manufacturing carbon nanotubes, a metal catalyst may be used. In the manufactured carbon nanotubes, metal catalyst components used in the manufacturing process remain. In this case, a transition metal may be mainly used as the metal catalyst.
상기 자성 물질은, 철(Fe), 니켈(Ni), 백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 몰리브덴(Mo), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 레늄(Re), 팔라듐(Pd), 바나듐(V), 텅스텐(W), 코발트(Co), 셀레늄(Se), 비스무트(Bi), 주석(Sn), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti), 금(Au), 세륨(Ce), 은(Ag) 및 구리(Cu) 중 1종 이상을 포함한다. 예를 들어, 상기 자성 물질은 철(Fe), 니켈(Ni) 및/또는 코발트(Co) 일 수 있다. 상기 전이 금속의 직경은 평균 5 내지 30 nm 범위이다. The magnetic material includes iron (Fe), nickel (Ni), platinum (Pt), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), molybdenum (Mo), osmium (Os), iridium (Ir), rhenium (Re), Palladium (Pd), Vanadium (V), Tungsten (W), Cobalt (Co), Selenium (Se), Bismuth (Bi), Tin (Sn), Chromium (Cr), Titanium (Ti), Gold (Au), It includes at least one of cerium (Ce), silver (Ag), and copper (Cu). For example, the magnetic material may be iron (Fe), nickel (Ni), and/or cobalt (Co). The average diameter of the transition metal ranges from 5 to 30 nm.
한편, 본 발명에 따른 이차전지용 전극은, 예를 들어, 리튬 이차전지용 전극일 수 있다. 리튬 이차전지는, 그 형태가 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 파우치형, 각형 또는 원통형 구조이다. 예를 들어, 상기 이차전지는 원통형 전지이다. 또한, 상기 전극은 이차전지의 양극 또는 음극이며, 예를 들어, 이차전지용 음극이다.Meanwhile, the electrode for a secondary battery according to the present invention may be, for example, an electrode for a lithium secondary battery. The shape of the lithium secondary battery is not particularly limited, but is, for example, a pouch type, prismatic or cylindrical structure. For example, the secondary battery is a cylindrical battery. In addition, the electrode is a positive electrode or a negative electrode of a secondary battery, for example, a negative electrode for a secondary battery.
상기 이차전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 함침시키는 비수 전해액 및 상기 전극 조립체와 상기 전해액을 내장하는 전지 케이스를 포함하는 구조일 수 있다.The secondary battery may have a structure including an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, a non-aqueous electrolyte for impregnating the electrode assembly, and a battery case containing the electrode assembly and the electrolyte. there is.
상기 비수 전해액은 예를 들어, 리튬 염을 포함하는 전해액이다.The non-aqueous electrolyte solution is, for example, an electrolyte solution containing a lithium salt.
상기 양극은, 양극 집전체의 양면에 양극 활물질층이 적층된 구조이다. 하나의 예에서, 양극 활물질층은 양극 활물질, 도전재 및 바인더 고분자 등을 포함되며, 필요에 따라, 당업계에서 통상적으로 사용되는 양극 첨가제를 더 포함할 수 있다.The positive electrode has a structure in which positive electrode active material layers are laminated on both sides of a positive electrode current collector. In one example, the cathode active material layer includes a cathode active material, a conductive material, a binder polymer, and the like, and, if necessary, may further include a cathode additive commonly used in the art.
상기 양극 활물질은 리튬 함유 산화물일 수 있으며, 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 리튬 함유 산화물로는, 리튬 함유 전이금속 산화물이 사용될 수 있다.The cathode active material may be a lithium-containing oxide, and may be the same or different. As the lithium-containing oxide, a lithium-containing transition metal oxide may be used.
예를 들어, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물은, LixCoO2(0.5<x<1.3), LixNiO2(0.5<x<1.3), LixMnO2(0.5<x<1.3), LixMn2O4(0.5<x<1.3), Lix(NiaCobMnc)O2(0.5<x<1.3, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LixNi1-yCoyO2(0.5<x<1.3, 0<y<1), LixCo1-yMnyO2(0.5<x<1.3, 0≤y<1), LixNi1-yMnyO2(0.5<x<1.3, 0≤y<1), Lix(NiaCobMnc)O4(0.5<x<1.3, 0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LixMn2-zNizO4(0.5<x<1.3, 0<z<2), LixMn2-zCozO4(0.5<x<1.3, 0<z<2), LixCoPO4(0.5<x<1.3) 및 LixFePO4(0.5<x<1.3)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으며, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물은 알루미늄(Al) 등의 금속이나 금속산화물로 코팅될 수도 있다.For example, the lithium-containing transition metal oxide is Li x CoO 2 (0.5<x<1.3), Li x NiO 2 (0.5<x<1.3), Li x MnO 2 (0.5<x<1.3), Li x Mn 2 O 4 (0.5<x<1.3), Li x (Ni a Co b Mn c )O 2 (0.5<x<1.3, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a +b+c=1), Li x Ni 1-y Co y O 2 (0.5<x<1.3, 0<y<1), Li x Co 1-y Mn y O 2 (0.5<x<1.3, 0 ≤y<1), Li x Ni 1-y Mn y O 2 (0.5<x<1.3, 0≤y<1), Li x (Ni a Co b Mn c )O 4 (0.5<x<1.3, 0 <a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), Li x Mn 2-z Ni z O 4 (0.5<x<1.3, 0<z<2), The group consisting of Li x Mn 2-z Co z O 4 (0.5<x<1.3, 0<z<2), Li x CoPO 4 (0.5<x<1.3) and Li x FePO 4 (0.5<x<1.3) It may be any one selected from, or a mixture of two or more of them, and the lithium-containing transition metal oxide may be coated with a metal or metal oxide such as aluminum (Al).
상기와 같은 양극 활물질에는 자석이나 자기장 등에 반응하는 금속을 포함하고 있는 것을 알 수 있는데, 본 발명과 같이 상기 양극 활물질에 의해 형성된 활물질층에 자석이나 자기장 등을 가하게 되면, 이에 반응하는 양극 활물질들은 자기장이 형성되는 방향으로 모여들 것으로 예상할 수 있으며, 이에 따라 전극의 전기 전도도가 향상되는 효과를 기대할 수 있다.It can be seen that the cathode active material as described above contains a metal that reacts to a magnet or a magnetic field. As in the present invention, when a magnet or a magnetic field is applied to the active material layer formed by the cathode active material, the cathode active material that reacts to the magnetic field It can be expected that they will gather in the direction in which they are formed, and accordingly, the effect of improving the electrical conductivity of the electrode can be expected.
또한, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물 외에 황화물(sulfide), 셀렌화물(selenide) 및 할로겐화물(halide) 중 1종 이상이 사용될 수 있다.In addition, one or more of sulfide, selenide, and halide may be used in addition to the lithium-containing transition metal oxide.
상기 양극 활물질은 양극 활물질층 중에 94.0 내지 98.5 중량% 범위로 포함될 수 있다. 양극 활물질의 함량이 상기 범위를 만족할 때 고용량 전지의 제작, 그리고 충분한 양극의 도전성이나 전극재간 접착력을 부여하는 면에서 유리하다.The positive electrode active material may be included in the range of 94.0 to 98.5% by weight in the positive electrode active material layer. When the content of the positive electrode active material satisfies the above range, it is advantageous in terms of manufacturing a high-capacity battery and providing sufficient positive electrode conductivity or adhesion between electrode materials.
상기 양극에 사용되는 집전체는 전도성이 높은 금속으로, 양극 활물질 슬러리가 용이하게 접착할 수 있는 금속이면서, 이차전지의 전압 범위에서 반응성이 없는 것이면 어느 것이라도 사용할 수 있다. 구체적으로 양극용 집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 박막 등이 있다.The current collector used for the positive electrode is a metal with high conductivity, which can be easily adhered to the positive electrode active material slurry, and any one that is non-reactive within the voltage range of the secondary battery can be used. Specifically, non-limiting examples of the current collector for the positive electrode include a thin film made of aluminum, nickel, or a combination thereof.
양극 활물질층은 도전재를 더 포함한다. 상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 이차전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 도전재로는 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 중 1종 이상을 포함할 수 있다. The cathode active material layer further includes a conductive material. The conductive material is typically added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the secondary battery. For example, the conductive material may include graphite such as natural graphite or artificial graphite; carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; One or more of polyphenylene derivatives may be included.
다만, 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명은 자기장에 의해 반응하는 자성 물질을 포함하는 도전재일 것을 특징으로 한다. 따라서, 자성 물질을 포함하는 도전재를 포함하면서, 상기 예시로든 통상적인 도전재를 추가로 포함할 수 있다.However, as described above, the present invention is characterized in that it is a conductive material containing a magnetic material that reacts with a magnetic field. Therefore, while including a conductive material containing a magnetic material, it may further include a conventional conductive material as exemplified above.
한편, 매우 작은 크기를 가지고, 높은 전기 전도도를 가지는 탄소나노튜브On the other hand, carbon nanotubes having a very small size and high electrical conductivity
(CNT)인 것이 바람직하다. 구체적으로 하나의 실시예에서, 본 발명의 도전재는 금속 촉매를 이용하여 성장시킨 탄소나노튜브를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 금속 촉매는 전이 금속일 수 있고, 상기 전이 금속은 전술한 바와 같이 자기장에 반응하는 자성 물질에 해당되므로, 전이 금속과 결합된 탄소나노튜브를 포함하여 구성된 도전재는 자기장이 형성되는 방향으로 이동할 것으로 예상할 수 있다.(CNT) is preferred. Specifically, in one embodiment, the conductive material of the present invention may include carbon nanotubes grown using a metal catalyst. In this case, the metal catalyst may be a transition metal, and since the transition metal corresponds to a magnetic material that reacts to a magnetic field as described above, the conductive material including the carbon nanotubes combined with the transition metal moves in the direction in which the magnetic field is formed. can be expected to
바인더 성분으로는 당업계에서 통상적으로 사용되는 바인더 고분자가 제한없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌(Poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber, SBR), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose, CMC) 등의 다양한 종류의 바인더가 사용될 수 있다.As the binder component, binder polymers commonly used in the art may be used without limitation. For example, poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (PVDF-co-HFP), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile ), polymethyl methacrylate, styrene-butadiene rubber (SBR), and carboxyl methyl cellulose (CMC).
상기 바인더 고분자 함량은 상부 양극 활물질층 및 하부 양극 활물질층에 포함되는 도전재 함량에 비례한다. 이는 활물질에 비해 입자 크기가 상대적으로 매우 작은 도전재에 접착력을 부여하기 위함으로 도전재 함량이 증가하면 바인더 고분자가 더 필요하게 되고, 도전재 함량이 감소하면 바인더 고분자가 적게 사용될 수 있기 때문이다.The content of the binder polymer is proportional to the content of the conductive material included in the upper cathode active material layer and the lower cathode active material layer. This is because more binder polymers are required when the content of the conductive material increases, and less binder polymers can be used when the content of the conductive material decreases.
상기 음극은, 음극 집전체의 양면에 음극 합제층이 적층된 구조이다. 하나의 예에서, 음극 합제층은 음극 활물질, 도전재 및 바인더 고분자 등을 포함되며, 필요에 따라, 당업계에서 통상적으로 사용되는 음극 첨가제를 더 포함할 수 있다.The negative electrode has a structure in which negative electrode mixture layers are laminated on both sides of a negative electrode current collector. In one example, the negative electrode mixture layer includes a negative electrode active material, a conductive material, a binder polymer, and the like, and, if necessary, may further include negative electrode additives commonly used in the art.
상기 음극 활물질은 탄소재, 리튬 금속, 규소 또는 주석 등을 포함할 수 있다. 음극 활물질로서 탄소재가 사용되는 경우, 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소(soft carbon) 및 경화탄소 (hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 천연 흑연, 키시흑연 (Kish graphite), 열분해 탄소 (pyrolytic carbon), 액정피치계 탄소섬유 (mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체 (mesocarbon microbeads), 액정피치 (Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스 (petroleum orcoal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소가 대표적이다.The anode active material may include a carbon material, lithium metal, silicon or tin. When a carbon material is used as the negative electrode active material, both low crystalline carbon and high crystalline carbon may be used. Soft carbon and hard carbon are typical examples of low crystalline carbon, and examples of high crystalline carbon include natural graphite, kish graphite, pyrolytic carbon, and liquid crystal pitch-based carbon fiber. High-temperature calcined carbon such as mesophase pitch based carbon fiber, mesocarbon microbeads, mesophase pitches, and petroleum orcoal tar pitch derived cokes are typical examples.
상기 음극에 사용되는 집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 박막 등이 있다. 또한, 상기 집전체는 상기 물질들로 이루어진 기재들을 적층하여 사용할 수도 있다.Non-limiting examples of the current collector used for the negative electrode include a thin film made of copper, gold, nickel, or a copper alloy or a combination thereof. In addition, the current collector may be used by stacking substrates made of the above materials.
또한, 상기 음극은 당해 분야에 통상적으로 사용되는 도전재 및 바인더를 포함할 수 있다. 다만, 상기 도전재는 앞서 설명한 바와 같이, 자기장에 의해 반응하는 자성 물질을 포함하는 도전재인 것을 특징으로 하며, 하나의 예로써, 본 발명의 도전재는 전이 금속과 결합된 탄소나노튜브를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the negative electrode may include a conductive material and a binder commonly used in the related art. However, as described above, the conductive material is characterized by being a conductive material containing a magnetic material that reacts with a magnetic field. As an example, the conductive material of the present invention may include carbon nanotubes bonded to a transition metal. can
이하에서는 도면 등을 통해 본 발명의 내용을 상술하지만, 하기 도면은 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail through drawings and the like, but the following drawings are for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
(제1 실시형태)(First Embodiment)
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 제조 장치에 따른 공정 과정을 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전극 제조 장치(10)은, 컨베이어 라인(110)에 의해 전극 시트(100)가 공급된다. 구체적으로는, 상기 컨베이어 라인(110)은 롤러(120a, 120b, 120c, 130a, 130b)에 의해 지지 및 가이드된 상태이다. 이때 롤러(120a, 120b, 120c, 130a, 130b)는 자석을 포함하지 않는 롤러(120a, 120b, 120c)와 자석을 포함하는 롤러(130a, 130b)로 구분된다. 여기서 자석(131a, 131b)은 네오디움 자석이고, 약 50,000 G 자기장의 세기를 가지며, 롤러(130a, 130b)의 내부 중공에 배치되는 구조이다.Figure 2 shows a process according to the electrode manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2 , in the electrode manufacturing apparatus 10 according to the present invention, an electrode sheet 100 is supplied by a conveyor line 110 . Specifically, the conveyor line 110 is supported and guided by rollers 120a, 120b, 120c, 130a, and 130b. At this time, the rollers 120a, 120b, 120c, 130a, and 130b are divided into rollers 120a, 120b, and 120c that do not include magnets and rollers 130a and 130b that include magnets. Here, the magnets 131a and 131b are neodymium magnets, have a magnetic field strength of about 50,000 G, and are disposed in the inner hollows of the rollers 130a and 130b.
공급된 전극 시트(100)는 전극 집전체(101) 상에 전극 슬러리 토출부(150)로부터 토출된 전극 슬러리가 도포되어 활물질층(102)을 포함하는 구조이다. 상기 전극 슬러리는 음극 활물질, 도전재, 바인더 및 용매가 혼합된 조성이다. The supplied electrode sheet 100 has a structure in which the electrode slurry discharged from the electrode slurry discharge unit 150 is applied on the electrode current collector 101 and includes the active material layer 102 . The electrode slurry has a composition in which an anode active material, a conductive material, a binder, and a solvent are mixed.
구체적으로, 음극 활물질인 흑연(C, 히타치 케미컬사) 97.0 중량%, 도전재로 철(Fe) 금속 촉매를 이용하여 성장시킨 탄소나노튜브(CNT, LUCAN-BT1001M, LG Chem, 종횡비(aspect ratio) 100~300) 1.0 중량% 및 바인더 고분자로 폴리비닐리덴 플루오라이드(KF9700, Kureha) 2.0 중량%를 스티렌-부타디엔 고무(SBR, styrene-butadiene rubber)과 카르복실 메틸 셀룰로오스(CMC, carboxyl methyl cellulos)의 1:1 비율로 혼합한 용제를 첨가하여 제조한 음극 슬러리이다.Specifically, carbon nanotubes (CNT, LUCAN-BT1001M, LG Chem, aspect ratio 100~300) 1.0% by weight and 2.0% by weight of polyvinylidene fluoride (KF9700, Kureha) as a binder polymer of styrene-butadiene rubber (SBR) and carboxyl methyl cellulose (CMC). It is an anode slurry prepared by adding a solvent mixed in a 1:1 ratio.
구리 호일로 구성된 전극 집전체(101) 일면에 상기 음극 슬러리를 640 mg/25 cm2의 로딩량(두께 100 ㎛)으로 코팅하여 활물질층(102)을 형성한다. An active material layer 102 is formed by coating one surface of an electrode current collector 101 made of copper foil with a loading amount of 640 mg/25 cm 2 (thickness: 100 μm) of the anode slurry.
활물질층(102)을 포함하는 전극 시트(100)는 컨베이어 라인(110)을 따라 건조로(140)를 경유한다. 상기 건조로(140)는 하방 가열하는 복수의 가열 장치(141a, 141b, 141c)로 구성되고, 상기 건조로(140)는 컨베이어 라인(110)의 상부에 위치하여 전극 시트(100)를 가열하여 건조한다. The electrode sheet 100 including the active material layer 102 passes through the drying furnace 140 along the conveyor line 110 . The drying furnace 140 is composed of a plurality of heating devices 141a, 141b, and 141c that heat downward, and the drying furnace 140 is located above the conveyor line 110 to heat the electrode sheet 100. Dry.
컨베이어 라인(110)에 거치된 전극 시트(100)가 건조로(140)를 경유하는 동안 전극 시트(100)는 자석을 포함하는 롤러(130a, 130b) 위를 지나치게 되어 자석(131a, 131b)에 의해 형성된 자기장의 영향을 받게 된다. 건조로(140)에 의해 가열된 활물질층(102)의 용매 성분이 건조되는 동시에 상대적으로 비중이 작은 도전재 및 바인더가 활물질층(102)의 표면으로 이동하게 된다. 이때, 자석을 포함하는 롤러(130a, 130b) 가 건조로(140)를 경유하는 구간 내에 배치되어 도전재 및 바인더를 활물질층(102)의 하부 방향으로 끌어당겨 활물질층(102)의 표면으로 이동하는 현상을 방지할 수 있다.While the electrode sheet 100 mounted on the conveyor line 110 passes through the drying furnace 140, the electrode sheet 100 passes over the rollers 130a and 130b including magnets and is attached to the magnets 131a and 131b. affected by the magnetic field formed by The solvent component of the active material layer 102 heated by the drying furnace 140 is dried, and at the same time, the conductive material and the binder having a relatively small specific gravity move to the surface of the active material layer 102 . At this time, rollers 130a and 130b including magnets are disposed in the section passing through the drying furnace 140 to pull the conductive material and the binder downward of the active material layer 102 and move them to the surface of the active material layer 102 phenomenon can be prevented.
(제2 실시형태)(Second Embodiment)
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 제조 방법에 따른 전극 시트의 변화를 모식적으로 도시한 것이다. 3 schematically illustrates changes in an electrode sheet according to an electrode manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 컨베이어 라인(110)에 거치된 전극 시트(100)가 수평방향으로 이동할 때의 전극 시트(100)를 A 구간 내지 D 구간으로 구분하였을 때, A 구간은 전극 시트(100)가 건조로(140)를 경유하기 전의 구간이고, B 구간은 전극 시트(100)가 건조로(140)를 경유하되, 자석을 포함하는 롤러(130a, 130b) 위를 경유하기 전의 구간이며, C 구간은 전극 시트(100)가 건조로(140)를 경유하면서 자석을 포함하는 롤러(130a, 130b) 위를 경유하는 구간이다. 한편, D 구간은 전극 시트(100)가 건조로(140) 및 자석을 포함하는 롤러(130a, 130b) 위를 경유한 후 활물질층(102)의 용매가 10% 이하의 잔존율을 가지는 구간이다.3, when the electrode sheet 100 when the electrode sheet 100 mounted on the conveyor line 110 moves in the horizontal direction is divided into sections A to D, section A is the electrode sheet 100 is a section before passing through the drying furnace 140, section B is a section before the electrode sheet 100 passes through the drying furnace 140, but passes over the rollers 130a and 130b including magnets, and C The section is a section in which the electrode sheet 100 passes over the rollers 130a and 130b including magnets while passing through the drying furnace 140 . Meanwhile, section D is a section in which the solvent of the active material layer 102 has a residual rate of 10% or less after the electrode sheet 100 passes through the drying furnace 140 and the rollers 130a and 130b including magnets. .
상기 A 구간에서, 활물질층(102)은 전극 활물질인 탄소(C) 성분과, 도전재인 탄소나노튜브(CNT), 바인더(SBR, CMC) 및 용매인 물(H2O)이 활물질층(102)의 두께에 따라 균일하게 분포하고, B 구간에서는 물(H2O)이 증발하면서, 활물질(C), 도전재(CNT) 및 바인더(SBR, CMC)가 활물질층(102)의 표면으로 이동하는데, 이때 상대적으로 비중이 작은 도전재(CNT) 및 바인더(SBR, CMC)는 활물질(C) 보다 더 많은 비율로 활물질층(102)의 표면으로 집중되어 분포된다.In section A, the active material layer 102 includes carbon (C) as an electrode active material, carbon nanotubes (CNT) as a conductive material, binders (SBR, CMC), and water (H 2 O) as a solvent. ), and while water (H 2 O) evaporates in section B, the active material (C), conductive material (CNT), and binders (SBR, CMC) move to the surface of the active material layer 102. At this time, the conductive material (CNT) and the binder (SBR, CMC) having a relatively small specific gravity are concentrated and distributed on the surface of the active material layer 102 at a higher ratio than the active material (C).
한편, C 구간에서, 활물질층(102)은 자석을 포함하는 롤러(130a, 130b)에 의해 형성된 자기장의 영향으로 자성 물질과 결합된 도전재(CNT)는 자석(131a, 131b)을 향하는 방향, 즉 활물질층(102)의 두께 방향을 기준으로 하부 방향으로 이동하고, 이때 바인더(SBR, CMC)는 이동하는 도전재(CNT)의 영향을 받아 활물질층(102)의 하부 방향으로 이동한다.On the other hand, in section C, the active material layer 102 has a magnetic field formed by the rollers 130a and 130b including magnets, so that the conductive material (CNT) combined with the magnetic material moves toward the magnets 131a and 131b, That is, it moves in a downward direction based on the thickness direction of the active material layer 102 , and at this time, the binders SBR and CMC move in a downward direction of the active material layer 102 under the influence of the moving conductive material CNT.
D 구간에서, 건조로(140)를 경유한 후 건조 과정을 마친 활물질층(102)은 활물질(C), 도전재(CNT) 및 바인더(SBR, CMC)가 활물질층(102)의 두께에 따라 균일하게 분포한다.In section D, the active material layer 102, which has been dried after passing through the drying furnace 140, contains the active material C, the conductive material CNT, and the binders SBR and CMC depending on the thickness of the active material layer 102. evenly distributed
도 4는 도 3의 A 내지 D 구간에서 전극 시트의 성분별 분포 변화를 도시한 것이다.FIG. 4 shows distribution changes for each component of the electrode sheet in sections A to D of FIG. 3 .
도 4를 참조하면, (a), (b), (c) 및 (d)는 각각 도 4의 A, B, C 및 D 구간의 활물질층(102)을 나타낸 것이다. (a)에서의 아래 그래프를 참조하면, 활물질(C), 도전재(CNT), 바인더(SBR, CMC) 및 용매(H2O)는 활물질층(102)의 높이에 따라 균일한 농도로 분산된 구조이다. (b)는 가열 건조 과정을 거치는 동안, 내부의 용매인 물(H2O)이 증발하면서 활물질층(102)의 높이가 약 2/3 수준으로 낮아진 상태이고, 활물질(C), 도전재(CNT) 및 바인더(SBR, CMC) 성분들의 농도는 위쪽으로 갈수록 높아진 상태로 배열된다. 반면 (c)는 가열 건조 과정을 거치는 동시에 자석을 포함하는 롤러(130a, 130b) 위를 경유하며, 자석(131a, 131b)에 의해 형성된 자기장의 영향을 받는 동안, 도전재(CNT), 및 바인더(SBR, CMC) 성분들의 농도는 아래쪽으로 갈수록 높아진 상태로 배열된다. 한편 (d)는 자석을 포함하는 롤러(130a, 130b) 위를 지나쳐 가열 건조 과정을 마친 상태에서, 활물질(C), 도전재(CNT) 및 바인더(SBR, CMC) 성분들은 활물질층(102)의 높이에 따라 균일한 농도로 집약된 구조를 가진다.Referring to FIG. 4 , (a), (b), (c) and (d) respectively show the active material layer 102 in sections A, B, C and D of FIG. 4 . Referring to the graph below in (a), the active material (C), the conductive material (CNT), the binder (SBR, CMC), and the solvent (H 2 O) are dispersed at a uniform concentration according to the height of the active material layer 102. is a structure (b) is a state in which the height of the active material layer 102 is lowered to about 2/3 level while water (H 2 O), which is the solvent therein, evaporates during the heat-drying process, and the active material (C), the conductive material ( The concentrations of CNT) and binder (SBR, CMC) components are arranged in an upwardly increasing state. On the other hand, (c) passes over the rollers 130a and 130b including magnets while undergoing a heating and drying process, and while being affected by the magnetic field formed by the magnets 131a and 131b, the conductive material (CNT) and the binder (SBR, CMC) The concentrations of the components are arranged in a state that increases toward the bottom. On the other hand, (d) passes over the rollers 130a and 130b including magnets and finishes the heating and drying process, and the active material (C), conductive material (CNT), and binder (SBR, CMC) components are active material layer 102 It has a concentrated structure with a uniform concentration according to the height of
이는 전극 시트(100)를 가열하는 과정에서, 상대적으로 비중이 낮은 도전재(CNT), 및 바인더(SBR, CMC) 성분은 불가피하게 활물질층(102)의 표면쪽으로 들뜨는 현상이 발생한다. 가열하는 과정에서 자기장을 형성시켜 도전재(CNT), 및 바인더(SBR, CMC) 성분을 전극 시트(100)의 표면과 반대되는 방향으로 끌어당김으로써 도전재(CNT), 및 바인더(SBR, CMC)의 들뜸 현상을 방지할 수 있다. In the process of heating the electrode sheet 100, a phenomenon in which the conductive material (CNT) and the binder (SBR, CMC) components having a relatively low specific gravity are inevitably lifted toward the surface of the active material layer 102 occurs. During the heating process, a magnetic field is formed to attract the conductive material (CNT) and binders (SBR, CMC) components in the opposite direction to the surface of the electrode sheet 100, thereby forming the conductive material (CNT) and binders (SBR, CMC). ) can be prevented.
(제3 실시형태)(Third Embodiment)
도 5는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전극 제조 장치에 따른 공정 과정을 도시한 것이다. 도 5는 도 2와 달리 전극 시트가 건조로를 경유하기 전 자석을 포함하는 롤러 위를 지나가도록 설계한 구조이다. 5 illustrates a process process according to an electrode manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention. Unlike FIG. 2, FIG. 5 is a structure designed so that the electrode sheet passes over a roller including a magnet before passing through a drying furnace.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 전극 제조 장치(20)은, 컨베이어 라인(210)에 의해 전극 시트(200)가 공급된다. 구체적으로는, 상기 컨베이어 라인(210)은 롤러(220a, 220b, 220c, 230a, 230b)에 의해 지지 및 가이드된 상태이다. 이때 롤러(220a, 220b, 220c, 230a, 230b)는 자석을 포함하지 않는 롤러(220a, 220b, 220c)와 자석을 포함하는 롤러(230a, 230b)로 구분된다. Referring to FIG. 5 , in the electrode manufacturing apparatus 20 according to the present invention, an electrode sheet 200 is supplied by a conveyor line 210 . Specifically, the conveyor line 210 is supported and guided by rollers 220a, 220b, 220c, 230a, and 230b. At this time, the rollers 220a, 220b, 220c, 230a, and 230b are divided into rollers 220a, 220b, and 220c that do not include magnets and rollers 230a and 230b that include magnets.
공급된 전극 시트(200)는 전극 집전체(201) 상에 전극 슬러리 토출부(250)로부터 토출된 전극 슬러리가 도포되어 활물질층(202)을 포함하는 구조이다. 상기 전극 슬러리는 음극 활물질, 도전재, 바인더 및 용매가 혼합된 조성이다. The supplied electrode sheet 200 has a structure in which the electrode slurry discharged from the electrode slurry discharge unit 250 is applied on the electrode current collector 201 and includes the active material layer 202 . The electrode slurry has a composition in which an anode active material, a conductive material, a binder, and a solvent are mixed.
전극 시트(200)가 건조로(240)를 경유하기 전에 자석을 포함하는 롤러(230a) 위를 경유하면 자석(231a)에 의해 형성된 자기장에 의해 전극 시트(200)의 활물질층(202)을 구성하는 도전재 및 바인더는 자기장에 이끌려 활물질층(202)의 두께 방향을 기준으로 하부 방향으로 이동하게 된다.When the electrode sheet 200 passes over the roller 230a including magnets before passing through the drying furnace 240, the active material layer 202 of the electrode sheet 200 is constituted by the magnetic field formed by the magnet 231a. The conductive material and the binder are attracted to the magnetic field and move downward based on the thickness direction of the active material layer 202 .
자석을 포함하는 롤러(230a) 위를 지나친 전극 시트(200)는 도전재 및 바인더가 활물질층(202)의 하부 방향으로 가라앉힌 상태에서 건조로(240)를 경유한다. 상기 건조로(240)는 하방 가열하는 복수의 가열 장치(241a, 241b, 241c)로 구성되고, 상기 건조로(240)는 컨베이어 라인(210)의 상부에 위치하여 전극 시트(200)를 가열하여 건조한다. The electrode sheet 200 passing over the roller 230a including the magnet passes through the drying oven 240 in a state in which the conductive material and the binder sink toward the lower side of the active material layer 202 . The drying furnace 240 is composed of a plurality of heating devices 241a, 241b, and 241c that heat downward, and the drying furnace 240 is positioned above the conveyor line 210 to heat the electrode sheet 200. Dry.
전극 시트(200)가 건조로(240)를 경유하는 동안 건조로(240)에 의해 가열된 활물질층(202)의 용매 성분이 건조되는 동시에 상대적으로 비중이 작은 도전재 및 바인더는 전극 시트(200)의 표면으로 이동하게 된다. 이때, 건조로(240)를 경유하는 전극 시트(200)는 자석을 포함하는 롤러(230b) 위를 지나치게 되고, 상기 자석(231b)에 의해 형성된 자기장에 영향으로 도전재 및 바인더는 활물질층(202)의 하부 방향으로 이끌리게 되어 도전재 및 바인더의 들뜸 현상을 감소시킬 수 있다.While the electrode sheet 200 passes through the drying furnace 240, the solvent component of the active material layer 202 heated by the drying furnace 240 is dried, and at the same time, the conductive material and the binder having a relatively small specific gravity are removed from the electrode sheet 200. ) to the surface of At this time, the electrode sheet 200 passing through the drying furnace 240 passes over the roller 230b including the magnet, and the conductive material and the binder are affected by the magnetic field formed by the magnet 231b. ), it is possible to reduce the lifting phenomenon of the conductive material and the binder.
다시말해, 전극 시트(200)는 건조로(240)를 경유하기 전에 이미 도전재 및 바인더가 활물질층(202)의 하부 방향으로 이동된 상태이기 때문에 건조로(240)에 의해 도전재 및 바인더가 상부 방향으로 이동시 도전재 및 바인더의 이동 경로를 증가시켜 표면으로 이동하는데 소요되는 시간을 증가시킬 수 있다. In other words, since the electrode sheet 200 is in a state in which the conductive material and the binder have already moved in the downward direction of the active material layer 202 before passing through the drying furnace 240, the conductive material and the binder are removed by the drying furnace 240. When moving in the upward direction, the movement path of the conductive material and the binder may be increased to increase the time required to move to the surface.
따라서, 전극 시트(200)가 건조로(240)를 경유하기 전 자석을 포함하는 롤러(231a) 위를 지나가도록 설계함으로써, 건조 과정에서의 도전재 및 바인더의 들뜸 현상을 감소시키는 효과가 있다.Therefore, by designing the electrode sheet 200 to pass over the roller 231a including the magnet before passing through the drying furnace 240, there is an effect of reducing the lifting phenomenon of the conductive material and the binder during the drying process.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, those skilled in the art or those having ordinary knowledge in the art do not deviate from the spirit and technical scope of the present invention described in the claims. It will be understood that the present invention can be variously modified and changed within the scope not specified.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야 할 것이다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be determined by the claims.
10: 전극 제조 장치
100, 200: 전극 시트
101, 201: 전극 집전체
102, 202: 활물질층
110, 210: 컨베이어 라인
120a, 120b, 120c, 220a, 220b: 자석을 포함하지 않는 롤러
130a, 130b, 230a, 230b: 자석을 포함하는 롤러
131a, 131b, 231a, 231b: 자석
140, 240: 건조로
141a, 141b, 141c, 241a, 241b, 241c: 가열 장치
150, 250: 전극 슬러리 토출부10: electrode manufacturing device
100, 200: electrode sheet
101, 201: electrode collector
102, 202: active material layer
110, 210: conveyor line
120a, 120b, 120c, 220a, 220b: rollers without magnets
130a, 130b, 230a, 230b: rollers including magnets
131a, 131b, 231a, 231b: magnet
140, 240: drying furnace
141a, 141b, 141c, 241a, 241b, 241c: heating device
150, 250: electrode slurry discharge unit
Claims (15)
상기 컨베이어 라인에 의해 이동하는 전극 시트를 가열하는 건조로; 및
상기 컨베이어 라인을 구동하는 롤러들을 포함하며,
상기 활물질층은 전극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하되, 상기 도전재는 자성 물질과 결합된 탄소재이고,
상기 롤러들 중 어느 하나 이상은 자석을 포함하는 롤러인 전극 제조 장치.
a conveyor line running while the electrode sheet on which the active material layer is formed is mounted on the current collecting substrate;
a drying furnace for heating the electrode sheet moving by the conveyor line; and
Including rollers that drive the conveyor line,
The active material layer includes an electrode active material, a conductive material, and a binder, wherein the conductive material is a carbon material combined with a magnetic material,
Any one or more of the rollers is an electrode manufacturing apparatus that is a roller including a magnet.
상기 자석을 포함하는 롤러는,
컨베이어 라인 상에 활물질층이 형성된 전극 시트가 거치되어 주행하는 시작 지점부터 상기 전극 시트가 건조로를 통과해 빠져 나오는 지점 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 제조 장치.
According to claim 1,
The roller containing the magnet,
An electrode manufacturing apparatus characterized in that it is located between the starting point where the electrode sheet on which the active material layer is formed is mounted on the conveyor line and the point where the electrode sheet passes through the drying furnace and exits.
상기 자석을 포함하는 롤러는,
전극 시트가 건조로를 경유하는 구간 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 제조 장치.
According to claim 1,
The roller containing the magnet,
An electrode manufacturing apparatus characterized in that the electrode sheet is located in a section passing through a drying furnace.
상기 자석은 영구자석 및 전자석 중 1종 이상을 포함하는 전극 제조 장치.
According to claim 1,
Electrode manufacturing apparatus wherein the magnet includes at least one of a permanent magnet and an electromagnet.
상기 영구자석은 네오디움 자석(Ne-Fe-B), 사마륨 코발트 자석(Sm-Co), 알리코 자석(Fe-Al-Ni-Co) 및 페라이트 자석 중 1종 이상을 포함하는 전극 제조 장치.
According to claim 4,
The permanent magnet electrode manufacturing apparatus including at least one of neodymium magnet (Ne-Fe-B), samarium cobalt magnet (Sm-Co), Alico magnet (Fe-Al-Ni-Co) and ferrite magnet.
상기 자석에 의해 형성되는 자기장 세기는 1,000 G 내지 100,000 G 범위인 전극 제조 장치.
According to claim 1,
An electrode manufacturing apparatus in which the magnetic field strength formed by the magnet ranges from 1,000 G to 100,000 G.
상기 자석을 포함하는 롤러는, 롤러의 내부 중공에 배치된 자석을 포함하는 구조인 전극 제조 장치.
According to claim 1,
The roller including the magnet is an electrode manufacturing apparatus having a structure including a magnet disposed in an inner hollow of the roller.
상기 건조로는 열풍 건조, 히팅 코일 건조 및 유도가열 건조 중 어느 하나 이상의 방식으로 전극 시트를 가열하는 전극 제조 장치.
According to claim 1,
The electrode manufacturing apparatus in which the drying furnace heats the electrode sheet by any one or more of hot air drying, heating coil drying, and induction heating drying.
상기 컨베이어 라인의 이동 경로에 위치하는 건조로를 통해 전극 시트를 가열하는 건조 단계를 포함하며,
상기 활물질층은 전극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하되, 상기 도전재는 자성 물질과 결합된 탄소재이고,
상기 롤러들 중 어느 하나 이상은 자석을 포함하는 롤러인 전극 제조 방법.
A transfer step of transferring the electrode sheet on which the active material layer is formed on the current collecting substrate by being placed on a conveyor line driven by rollers; and
A drying step of heating the electrode sheet through a drying furnace located on the moving path of the conveyor line,
The active material layer includes an electrode active material, a conductive material, and a binder, wherein the conductive material is a carbon material combined with a magnetic material,
At least one of the rollers is a roller including a magnet electrode manufacturing method.
상기 건조 단계를 거친 전극 시트의 도전재 및 바인더의 함량은 하기 식 1을 만족하는 전극 제조 방법:
[식 1]
0.85 ≤ Btop/Bbottom ≤ 1.15
상기 식 1에서,
Btop은 활물질층의 두께 방향을 기준으로 상부 방향으로 50% 영역에 함유된 도전재 및 바인더의 합산 함량(중량부)을 나타내고,
Bbottom은 활물질층의 두께 방향을 기준으로 하부 방향으로 50% 영역에 함유된 도전재 및 바인더의 합산 함량(중량부)을 나타낸다.
According to claim 11,
An electrode manufacturing method in which the content of the conductive material and the binder of the electrode sheet that has undergone the drying step satisfies Equation 1 below:
[Equation 1]
0.85 ≤ B top /B bottom ≤ 1.15
In Equation 1 above,
B top represents the combined content (parts by weight) of the conductive material and the binder contained in the 50% area in the upper direction based on the thickness direction of the active material layer,
B bottom represents the total content (parts by weight) of the conductive material and the binder contained in a 50% area in a downward direction based on the thickness direction of the active material layer.
상기 이송 단계는,
전극 시트가, 자석을 포함하는 롤러에 의해 형성된 자기장 영역을 통과하는 과정을 포함하는 전극 제조 방법.
According to claim 10,
In the transfer step,
An electrode manufacturing method comprising the step of passing an electrode sheet through a magnetic field region formed by a roller containing magnets.
전극 시트가 자석을 포함하는 롤러에 의해 형성된 자기장의 세기는 1,000 G 내지 100,000 G 범위인 전극 제조 방법.
According to claim 10,
An electrode manufacturing method in which an intensity of a magnetic field formed by a roller in which an electrode sheet includes a magnet is in the range of 1,000 G to 100,000 G.
상기 도전재는 자성 물질과 결합된 탄소재로 형성되고,
상기 활물질층을 구성하는 도전재 및 바인더의 함량은 하기 식 1을 만족하는 이차전지용 전극:
[식 1]
0.85 ≤ Btop/Bbottom ≤ 1.15
상기 식 1에서,
Btop은 활물질층의 두께 방향을 기준으로 상부 방향으로 50% 영역에 함유된 도전재 및 바인더의 합산 함량(중량부)을 나타내고,
Bbottom은 활물질층의 두께 방향을 기준으로 하부 방향으로 50% 영역에 함유된 도전재 및 바인더의 합산 함량(중량부)을 나타낸다.
electrode current collector; and an active material layer including an electrode active material, a conductive material, and a binder formed on the current collector,
The conductive material is formed of a carbon material combined with a magnetic material,
The content of the conductive material and the binder constituting the active material layer is a secondary battery electrode satisfying the following formula 1:
[Equation 1]
0.85 ≤ B top /B bottom ≤ 1.15
In Equation 1 above,
B top represents the combined content (parts by weight) of the conductive material and the binder contained in the 50% area in the upper direction based on the thickness direction of the active material layer,
B bottom represents the total content (parts by weight) of the conductive material and the binder contained in a 50% area in a downward direction based on the thickness direction of the active material layer.
상기 도전재는 자성 물질과 결합된 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)를 포함하는 이차전지용 전극.
According to claim 13,
The conductive material is a secondary battery electrode comprising a carbon nanotube (CNT) bonded to a magnetic material.
상기 자성 물질은 철(Fe), 니켈(Ni), 백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 몰리브덴(Mo), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 레늄(Re), 팔라듐(Pd), 바나듐(V), 텅스텐(W), 코발트(Co), 셀레늄(Se), 비스무트(Bi), 주석(Sn), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti), 금(Au), 세륨(Ce), 은(Ag) 및 구리(Cu) 중 1종 이상을 포함하는 이차전지용 전극.According to claim 13,
The magnetic material includes iron (Fe), nickel (Ni), platinum (Pt), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), molybdenum (Mo), osmium (Os), iridium (Ir), rhenium (Re), and palladium. (Pd), Vanadium (V), Tungsten (W), Cobalt (Co), Selenium (Se), Bismuth (Bi), Tin (Sn), Chromium (Cr), Titanium (Ti), Gold (Au), Cerium (Ce), a secondary battery electrode containing at least one of silver (Ag) and copper (Cu).
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