WO2019103311A1 - Positive electrode for all-solid state lithium-polymer secondary battery, method for manufacturing same, and secondary battery comprising same - Google Patents

Positive electrode for all-solid state lithium-polymer secondary battery, method for manufacturing same, and secondary battery comprising same Download PDF

Info

Publication number
WO2019103311A1
WO2019103311A1 PCT/KR2018/011951 KR2018011951W WO2019103311A1 WO 2019103311 A1 WO2019103311 A1 WO 2019103311A1 KR 2018011951 W KR2018011951 W KR 2018011951W WO 2019103311 A1 WO2019103311 A1 WO 2019103311A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lithium
secondary battery
positive electrode
carbon
polymer
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/011951
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
석정돈
강영구
김도엽
라자고팔란발라수브라마니얀
Original Assignee
한국화학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국화학연구원 filed Critical 한국화학연구원
Publication of WO2019103311A1 publication Critical patent/WO2019103311A1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0471Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/136Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • H01M4/1391Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • H01M4/1397Processes of manufacture of electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624Electric conductive fillers
    • H01M4/625Carbon or graphite
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

The present invention relates to a positive electrode for an all-solid state lithium-polymer secondary battery, a method for manufacturing the same, and a secondary battery comprising the same, wherein the positive electrode includes a carbon-based conductive material, so that the secondary battery has an enhanced ion conductivity and electrical conductivity and thus has a lower impedance than existing lithium secondary batteries, and has a low rate of capacity reduction according to continuous charging and discharging even when a loading density of a positive electrode active material is increased. Therefore, the secondary battery has an improved lifespan and capacity retention rate.

Description

전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극 및 그의 제조방법, 이를 포함한 이차전지A cathode for a solid lithium-polymer secondary battery, a method for manufacturing the same, and a secondary battery including the same
본 발명은 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극, 및 그의 제조 방법, 이를 포함한 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극의 내부 저항 및 전극/전해질 계면 임피던스를 낮춤으로써, 상온 작동이 가능하고 고율 충·방전 특성 및 전지의 수명을 향상시킬 수 있는 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극, 및 그의 제조방법, 이를 포함한 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery, a method for manufacturing the same, and a secondary battery including the same. More particularly, the present invention relates to a positive electrode for a full- To a positive electrode for a full-solid lithium-polymer secondary battery capable of improving discharge characteristics and battery life, a method for manufacturing the same, and a secondary battery including the same.
이차전지는 주로 모바일 기기나 노트북, 컴퓨터 등의 소형전지 분야에 적용되어 왔지만, 최근에는 그 연구 방향이 에너지 저장 장치나 전기 자동차 등의 중·대형전지 분야로 확장되고 있다.The secondary battery has been mainly applied to a small battery such as a mobile device, a notebook computer, and a computer, but recently, the research direction has been expanded to a middle or large battery field such as an energy storage device or an electric vehicle.
이러한 중·대형전지의 경우, 소형전지와는 달리 작동 환경(예를 들어, 온도 및 충격)이 가혹하기 때문에, 종래와는 다른 전지적 특성이 요구된다. 특히, 전지의 대형화 관점에서 종래의 이차전지에 비하여 개선된 수명특성 및 안전성의 향상 등이 확보될 필요가 있다.In the case of such a medium- and large-sized battery, unlike a small-sized battery, operating environment (for example, temperature and impact) is severe. In particular, from the viewpoint of increasing the size of the battery, it is necessary to secure improved lifetime characteristics and safety as compared with the conventional secondary battery.
그러나, 상용화된 대부분의 리튬 이차전지는 양극, 음극, 전해질로 구성되어 있고, 그 중 전해질은 금속염을 유기용매에 녹인 형태의 유기 전해질이 널리 사용되고 있다. 유기 전해질에서 동작하는 리튬 이차전지는 방전용량 및 에너지밀도가 상대적으로 증가한다. 다만, 유기전해질의 사용시에는 전해질 누출, 발화, 폭발 등에 대한 잠재적인 위험성을 안고 있다.However, most commercially available lithium secondary batteries are composed of a cathode, a cathode, and an electrolyte, and an organic electrolyte in which an electrolyte is a metal salt dissolved in an organic solvent is widely used. A lithium secondary battery operating in an organic electrolyte has a relatively increased discharge capacity and energy density. However, when organic electrolytes are used, there is a potential risk of electrolyte leakage, ignition, explosion, and the like.
따라서, 유기 전해질을 대체하여 안전하고 신뢰할만한 고체 전해질을 사용하는 것이 안정성 문제를 극복하기 위한 대안으로 각광받고 있다. 구체적으로 고체 전해질을 이용한 이차전지, 즉, 전고체 전지(All-solid-state battery)는 양극, 전해질 및 음극을 포함하는 전지 구성요소 가운데 유기 전해질을 고체 전해질로 대체한 것을 말한다.Therefore, replacing organic electrolytes and using a safe and reliable solid electrolyte are attracting attention as an alternative to overcome the stability problem. Specifically, a secondary battery using a solid electrolyte, that is, an all-solid-state battery, refers to a replacement of an organic electrolyte among a battery component including a cathode, an electrolyte, and a cathode by a solid electrolyte.
전고체 이차전지는 종래의 가연성 유기용매를 사용하는 유기 전해질에 비해 전지의 폭발이나 화재의 위험성이 없어 안정성이 높은 장점이 있으며, 고 에너지 밀도화 가능성의 관점에서 차세대 이차전지로 주목 받고 있다. 그러나, 전고체 이차전지는 전해질 뿐만 아니라, 모든 구성성분들이 고체상태이기 때문에 유기 전해질에 비하여 리튬이온 이동 시 전해질의 경계에서 생기는 계면 접촉저항에 의하여, 전지의 성능이 급격히 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. The solid secondary battery has advantages of stability compared with an organic electrolyte using a conventional combustible organic solvent because there is no risk of explosion or fire of the battery, and it is attracting attention as a next generation secondary battery in view of possibility of high energy density. However, since not only the electrolyte but also all the components are in a solid state, the entire solid secondary battery may have a problem that the performance of the battery is drastically lowered due to the interfacial contact resistance generated at the boundary of the electrolyte during lithium ion movement compared to the organic electrolyte .
특히, 고체 전해질과 전지의 전극에 해당되는 집전체와의 결속력이 약화되어, 전기전도성이 나빠지는 경향이 있다. 설령, 집전체의 전기전도도가 높을지라도, 고체 전해질과 전극 활물질과의 계면에서 전기 전도도가 낮으면, 전지의 전체적인 전도도에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 고체 전해질에서 집전체로 전도되는 이온 및 전자의 접촉면적에도 제한이 발생하여, 저항이 증가할 수 있으며, 그 결과 전도성의 저하가 초래될 수 있다.Particularly, the bonding force between the solid electrolyte and the current collector corresponding to the electrode of the battery is weakened, and the electrical conductivity tends to deteriorate. Even if the electrical conductivity of the current collector is high, if the electrical conductivity at the interface between the solid electrolyte and the electrode active material is low, the overall conductivity of the battery may be affected. In addition, the contact area of ions and electrons conducted from the solid electrolyte to the current collector is also limited, so that the resistance may increase, and consequently, the conductivity may be lowered.
따라서, 전고체 전지의 성능을 발현하기 위해서는 전고체 전지 내 고체 전해질 및 활물질 간의 접촉 특성이 우수할 것이 요구된다. 접촉특성의 개선을 통하여, 활물질의 이론 용량을 온전히 발현시킬 수 있을 것으로 기대된다. 그러나, 현재까지 연구된 바는 그 요구 수준에 부합하는 것이 어려운 실정이다.Therefore, in order to exhibit the performance of the all-solid battery, it is required that the contact property between the solid electrolyte and the active material in the whole solid battery is excellent. Through the improvement of the contact characteristics, it is expected that the theoretical capacity of the active material can be fully expressed. However, it is difficult to meet the demand level as far as it has been studied so far.
한편, 리튬 이차전지의 전극은, 통상적으로 금속 호일에 전극 슬러리를 코팅하고 상기 전극 슬러리를 어닐링하는 방식으로 얻어질 수 있다. 구체적으로, 상기 전극 슬러리는 에너지를 저장하기 위한 전극 활물질과, 전기 전도성을 부여하기 위한 도전재, 및 이를 전극 호일에 접착하기 위한 바인더, 및 NMP(N-methyl pyrrolidone) 등의 유기 용매가 혼합된 형태이다. 여기서, 양극활물질의 예시로서, 주로 리튬 코발트계 산화물, 리튬 망간계 산화물, 리튬 니켈계산화물, 리튬 복합 산화물 등을 고려할 수 있다. 반대로, 음극활물질의 예시로서, 주로 탄소계 물질 또는 규소, 주석, 이들 산화물이나 합금 등으로 이루어진 합금계 활물질이 고려된다.On the other hand, the electrode of the lithium secondary battery can be usually obtained by coating an electrode slurry on a metal foil and annealing the electrode slurry. Specifically, the electrode slurry is prepared by mixing an electrode active material for storing energy, a conductive material for imparting electrical conductivity, a binder for adhering it to the electrode foil, and an organic solvent such as NMP (N-methyl pyrrolidone) . As examples of the positive electrode active material, lithium cobalt oxide, lithium manganese oxide, lithium nickel calculated oxide, lithium composite oxide and the like can be considered. Conversely, as an example of the negative electrode active material, an alloy-based active material mainly composed of a carbon-based material or silicon, tin, an oxide or an alloy thereof is considered.
특히, 용량의 극대화를 위한 관점에서, 서로 다른 양극활물질을 혼합하여 사용한다거나, 양극 및 음극활물질의 표면에 도전성 물질 등을 코팅하여 전극 내에서 전자의 이동을 용이하게 하는 방법 등이 제시되어 있다.Particularly, from the viewpoint of maximizing the capacity, there is proposed a method in which different cathode active materials are mixed and used, or a method of facilitating the movement of electrons in the electrode by coating a conductive material or the like on the surfaces of the anode and anode active materials.
그러나, 상술한 바와 같은 전극 슬러리의 조성 및 접근방법은 저항의 저하 측면에서만 중점적으로 설계되어 있으며, 전지의 기계적, 물리적 특성에 대한 고려는 충분히 이루어지고 있지 않다. 따라서, 전지의 용량 및 전지 저항뿐 아니라 전극 내 이온전도도 향상과 더불어 기계적, 물리적 특성을 동시에 향상시키기 위한 기술이 당 업계에서 매우 중요한 과제로 주목 받고 있다.However, the composition and the approach of the electrode slurry as described above are designed only in terms of the lowering of the resistance, and the mechanical and physical properties of the battery are not sufficiently considered. Therefore, a technology for simultaneously improving not only the capacity and the cell resistance of a battery but also the ion conductivity in the electrode, as well as the mechanical and physical properties, has been attracting attention as a very important task in the art.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 낮은 임피던스 특성을 갖는 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery having low impedance characteristics.
본 발명의 두 번째 목적은, 용량 유지율 및 전지의 수명이 향상된 이차전지를 제공하는 것이다.A second object of the present invention is to provide a secondary battery in which the capacity retention ratio and the life of the battery are improved.
본 발명의 세 번째 목적은, 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극의 제조방법을 제공하는 것이다.A third object of the present invention is to provide a method for producing a positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극은, 양극활물질, 고분자 전해질, 및 탄소계 도전재를 포함한다.In order to achieve the above object, a cathode for a full solid lithium-polymer secondary battery of the present invention includes a cathode active material, a polymer electrolyte, and a carbon-based conductive material.
본 발명의 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극에 있어서, 상기 탄소계 도전재의 중량은 양극의 총 중량의 기준으로 0.1 ~ 2.5 중량 %사이인 것이 바람직하다. In the cathode for a full solid lithium-polymer secondary battery of the present invention, the weight of the carbon-based conductive material is preferably between 0.1 and 2.5 wt% based on the total weight of the anode.
상기 탄소계 도전재는 탄소나노튜브, 그래핀 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.The carbon-based conductive material preferably includes carbon nanotubes, graphene, or a mixture thereof.
본 발명의 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극에 있어서, 전도성 카본을 더 포함하는 것이 바람직하다.In the positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery of the present invention, it is preferable to further include a conductive carbon.
상기 전도성 카본은 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 및 슈퍼-피(Super P)로 이루어진 군에서 선택된 1종의 비정질 카본 블랙을 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that the conductive carbon includes one kind of amorphous carbon black selected from the group consisting of acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, summer black and Super P.
본 발명의 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극에 있어서, 상기 활물질은 LiCoO 2, LiNiO 2, LiMn 2O 4, LiCoPO 4, LiFePO 4 및 LiNi xMn yCo zO 2(단, x+y+z=1)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.In the cathode for a full-solid lithium-polymer secondary battery of the present invention, the active material may be LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiCoPO 4 , LiFePO 4 and LiNi x Mn y Co z O 2 = 1). ≪ / RTI >
본 발명의 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극에 있어서, 상기 고분자 전해질은 고분자 바인더, 가교제, 이온성가소제 및 리튬염을 포함하는 것이 바람직하다.In the cathode for a full-solid lithium-polymer secondary battery of the present invention, it is preferable that the polymer electrolyte includes a polymer binder, a crosslinking agent, an ionic plasticizer and a lithium salt.
상기 가교제는 가교 가능한 관능기를 2개 이상 가지는 에톡실레이트 아크릴레이트인 것이 바람직하다.The crosslinking agent is preferably an ethoxylate acrylate having two or more crosslinkable functional groups.
또한, 상기 가교제는, 포스파젠계, 포스페이트계 및 비스페놀A 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.The cross-linking agent preferably includes at least one selected from the group consisting of phosphazene-based, phosphate-based and bisphenol A compounds.
상기 이온전도성 가소제는, 폴리에틸렌글리콜 디메틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디에틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디프로필에테르, 폴리에틸렌글리콜 디부틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜 디메틸에테르, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르, 디부틸에테르 말단의 폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 공중합체 및 디부틸에테르 말단의 폴리에틸렌글리콜/폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 블록 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.The ion conductive plasticizer is selected from the group consisting of polyethylene glycol dimethyl ether, polyethylene glycol diethyl ether, polyethylene glycol dipropyl ether, polyethylene glycol dibutyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol dimethyl ether, polypropylene glycol diglycidyl Ether, a polypropylene glycol / polyethylene glycol copolymer at the terminal of dibutyl ether, and a polyethylene glycol / polypropylene glycol / polyethylene glycol block copolymer at the terminal of dibutyl ether.
상기 고분자 바인더는, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스, 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머, 술폰화 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머, 스티렌 부타디엔 고무 및 불소 고무로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.The polymer binder may be at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, starch, hydroxypropylcellulose, A polymer selected from the group consisting of recycled cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, ethylene-propylene-diene monomer, sulfonated ethylene-propylene-diene monomer, styrene butadiene rubber, It is desirable to include species or more.
상기 리튬염은, 리튬헥사플루오르포스페이트(LiPF 6), 리튬테트라플루오로보레이트(LiBF 4), 리튬헥사플루오르안티모네이트(LiSbF 6), 리튬헥사플루오르아세네이트(LiAsF 6), 리튬디플루오르메탄설포네이트(LiC 4F 9SO 3), 과염소산리튬(LiClO 4), 리튬알루미네이트(LiAlO 2), 리튬테트라클로로알루미네이트(LiAlCl 4), 염화리튬(LiCl), 요오드화리튬(LiI), 리튬비스옥살레이토보레이트(LiB(C 2O 4) 2), 리튬트리플루오로메탄설포닐이미드(LiTFSI)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.The lithium salt may be at least one selected from the group consisting of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium hexafluoroantimonate (LiSbF 6 ), lithium hexafluoroacetate (LiAsF 6 ), lithium difluoromethane sulfoxide (LiC 4 F 9 SO 3 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium aluminate (LiAlO 2 ), lithium tetrachloroaluminate (LiAlCl 4 ), lithium chloride (LiCl), lithium iodide (LiB (C 2 O 4 ) 2 ), lithium trifluoromethanesulfonylimide (LiTFSI), and the like.
본 발명의 두 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극의 제조방법은, 활물질, 고분자 전해질, 전도성 카본, 탄소계 도전재 및 용매를 혼합하여 양극전극용 슬러리를 제조하는 단계; 상기 제조된 슬러리를 기판 위에 도포하는 단계; 및 상기 도포된 슬러리를 건조하는 단계를 포함한다.In order to achieve the second object of the present invention, there is provided a method for manufacturing a positive electrode for a full-solid lithium-polymer secondary battery, comprising mixing an active material, a polymer electrolyte, a conductive carbon, Producing; Applying the prepared slurry on a substrate; And drying the applied slurry.
본 발명의 전고상 리튬-폴리마 이차전지용 양극의 제조방법에 있어서, 상기 슬러리를 기판 위에 도포하는 단계에서의 상기 슬러리의 두께가 1 ~ 90 ㎛ 사이로 도포되는 것이 바람직하다. In the method for manufacturing a positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery of the present invention, it is preferable that the thickness of the slurry in the step of applying the slurry on a substrate is 1 to 90 mu m.
본 발명의 세 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 포함하는 이차전지는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 간에 위치하는 제 1고분자 전해질을 포함한다.In order to achieve the third object of the present invention, a secondary battery including a cathode for a full solid lithium-polymer secondary battery according to the present invention includes a cathode, a cathode, and a first polymer electrolyte disposed between the anode and the cathode.
또한, 상기 양극은 양극활물질, 제 2고분자 전해질, 전도성 카본 및 탄소계 도전재를 포함한다.In addition, the anode includes a cathode active material, a second polymer electrolyte, a conductive carbon, and a carbon-based conductive material.
상기 양극활물질의 로딩밀도가 1.0 ~ 5.0 mg/cm 2 사이인 것이 바람직하다.It is preferable that the loading density of the cathode active material is between 1.0 and 5.0 mg / cm < 2 >.
상기 제 2고분자 전해질은 고분자 바인더, 가교제, 이온성 가소제, 및 리튬염을 포함하는 것이 바람직하다.The second polymer electrolyte preferably includes a polymer binder, a crosslinking agent, an ionic plasticizer, and a lithium salt.
상기 음극은 그래파이트(graphite), 저온 소성 탄소, 소성된 코크스, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물, 리튬 금속, 실리콘, 실리카, 도전성고분자, 리튬복합 및 실리콘그라파이트복합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.Wherein the negative electrode comprises at least one selected from the group consisting of graphite, low temperature sintered carbon, calcined coke, vanadium oxide, lithium vanadium oxide, lithium metal, silicon, silica, conductive polymer, lithium composite and silicon graphite composite .
본 발명의 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극은 탄소계 도전재 및 고분자 전해질을 포함함으로써, 이온 전도도 및 전기 전도도가 향상되는 효과를 제공할 수 있다.The positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery of the present invention includes a carbon-based conductive material and a polymer electrolyte, thereby providing an effect of improving ionic conductivity and electrical conductivity.
또한, 본 발명의 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극의 제조방법을 활용하면, 향상된 전기전도도에 의해 양극활물질의 로딩밀도가 높아져도 이차전지의 충·방전 특성이 향상되는 효과를 제공할 수 있다.In addition, by using the method for producing a positive electrode for a full-solid lithium-polymer secondary battery of the present invention, the charging and discharging characteristics of the secondary battery can be improved even when the loading density of the positive electrode active material is increased by the improved electrical conductivity.
또한, 본 발명에 의하면 높은 이온 전도도가 향상된 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 사용함으로써, 임피던스를 낮추어, 이차전지의 사이클 수명이 향상되는 효과를 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, by using a positive electrode for a full-solid lithium-polymer secondary battery having a high ion conductivity, the impedance can be lowered and the cycle life of the secondary battery can be improved.
도 1은 본 발명의 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 에 따라 제조된 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 포함하는 이차전지의 사이클 횟수에 따른 용량 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing a change in capacity of a secondary battery including a positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery manufactured according to Examples 1 to 4 of the present invention and Comparative Example 1 according to the number of cycles.
도 2는 본 발명의 실시예 6 및 비교예 1에 따라 제조된 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 포함하는 이차전지의 충·방전 속도에 따른 용량 유지율을 나타낸 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing a capacity retention rate according to charging and discharging speeds of a secondary battery including a positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery manufactured according to Example 6 and Comparative Example 1 of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예 6 및 비교예 1에 따라 제조된 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 포함하는 이차전지의 임피던스를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the impedance of a secondary battery including a positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery manufactured according to Example 6 and Comparative Example 1 of the present invention.
이하에서는 본 발명에 대해서 본 발명에 따른 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상술한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments and drawings of the present invention.
본 발명의 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극은 활물질, 고분자 전해질 및 탄소계 도전재를 포함한다. 상기 탄소계 도전재는 탄소나노튜브, 그래핀 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다. The positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery of the present invention includes an active material, a polymer electrolyte, and a carbon-based conductive material. The carbon-based conductive material preferably includes carbon nanotubes, graphene, or a mixture thereof.
상기 탄소계 도전재는 상기 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극의 전기 화학적 성능을 향상시키고, 상기 양극과 양극활물질간의 유연한 전도성 네트워크를 형성하여 에너지 밀도(energy density)를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 탄소계 도전재는 리튬 이온이 삽입될 수 있는 더 많은 활성 사이트(active sites)를 제공하여 아주 적은 양으로도 전극의 가역 용량을 궁극적으로 증가시킨다.The carbon-based conductive material improves the electrochemical performance of the positive electrode for the all-solid lithium-polymer secondary battery and improves the energy density by forming a flexible conductive network between the positive electrode and the positive electrode active material. In addition, the carbon-based conductive material provides more active sites into which lithium ions can be inserted, thereby ultimately increasing the reversible capacity of the electrode in a very small amount.
본 발명의 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극에 있어서, 상기 탄소계 도전재의 중량은 양극의 총 중량의 기준으로 0.1 ~ 2.5 중량%사이인 것이 바람직하다.In the cathode for a full solid lithium-polymer secondary battery of the present invention, the weight of the carbon-based conductive material is preferably between 0.1 and 2.5 wt% based on the total weight of the anode.
상기 탄소계 도전재의 중량이 0.1 중량% 미만일 경우, 전기전도도 향상 효과를 발휘할 수 없고, 이차전지로 구동 시 전극의 저항이 증가하여, 사이클 횟수가 증가됨에 따라 용량이 급격하게 감소되는 문제점이 발생할 수 있다. 반대로, 상기 탄소계 도전재의 중량이 2.5 중량% 초과일 경우, 전극의 두께가 두꺼워져 리튬이온의 확산경로가 더 연장되므로, 고율에서 높은 분극현상이 발생할 수 있다. If the weight of the carbon-based conductive material is less than 0.1 wt%, the effect of improving the electrical conductivity can not be exhibited, and the resistance of the electrode increases when the secondary battery is driven, and the capacity is rapidly reduced as the number of cycles increases have. On the contrary, when the weight of the carbon-based conductive material is more than 2.5% by weight, the thickness of the electrode becomes thick and the diffusion path of lithium ions is further extended, so that high polarization may occur at a high rate.
본 발명의 전고상 리튬-폴리머 이차전지 양극에 있어서, 전도성 카본을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 전도성 카본은 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 페너이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 비정질 카본 블랙을 포함하는 것이 바람직하다. In the positive electrode of the full-solid lithium-polymer secondary battery of the present invention, it is preferable to further include conductive carbon. The conductive carbon preferably includes at least one amorphous carbon black selected from the group consisting of acetylene black, ketjen black, channel black, phenanthrene black, lamp black, and summer black.
구체적으로, 상기 전도성 카본은 상기 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극의 전체 중량에 대해서 4 ~ 20 중량% 사이로 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 전도성 카본은 탄소계 도전재와 더불어 전기 전도도를 향상시킬 수 있다는 측면에서, 양극의 전체 중량에 대해서 5 ~ 10 중량 %사이로 포함하는 것이 더욱 바람직하다.Specifically, the conductive carbon preferably includes between 4 and 20% by weight based on the total weight of the cathode for the all-solid lithium-polymer secondary battery. In particular, the conductive carbon preferably includes between 5 and 10% by weight based on the total weight of the anode in view of improving the electric conductivity as well as the carbon-based conductive material.
상기 전도성 카본의 양이 4 중량% 미만일 경우, 전기 전도도 향상 효과를 발휘할 수 없으며, 상기 전도성 카본의 양이 20 중량% 초과일 경우, 양극활물질 양이 감소하여 이차전지 제반 특성이 감소하는 문제점이 발생할 수 있다.If the amount of the conductive carbon is less than 4 wt%, the effect of improving electrical conductivity can not be exhibited. If the amount of the conductive carbon is more than 20 wt%, the amount of the cathode active material is decreased, .
본 발명의 전고상 리튬-폴리머 양극에 있어서, 상기 탄소계 도전재 및 상기 전도성 카본을 모두 포함함으로써, 상기 양극 내의 단거리 및 장거리 전자전달경로의 효율성을 개선할 수 있다. 또한, 전자전달경로의 개선을 통하여, 단일성분의 도전재만을 사용한 리튬 이차전지에 비해 저율, 고율 방전 용량에서 더 좋은 성능을 나타낼 수 있다.By including both the carbon-based conductive material and the conductive carbon in the entire solid lithium-polymer anode of the present invention, the efficiency of short-distance and long-distance electron transfer paths in the anode can be improved. Further, through improvement of the electron transfer path, it is possible to exhibit better performance at a low rate and a high rate discharge capacity than a lithium secondary battery using only a single-component conductive material.
본 발명의 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극에 있어서, 상기 양극활물질은 리튬전이금속 산화물을 포함할 수 있다. 상기 양극활물질은, LiCoO 2, LiNiO 2, LiMn 2O 4, LiCoPO 4, LiFePO 4 및 LiNi xMn yCo zO 2(단, x+y+z=1)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 이차전지의 기계적 특성을 개선할 수 있다는 점에서 LiFePO 4가 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.In the cathode for a full solid lithium-polymer secondary battery of the present invention, the cathode active material may include a lithium transition metal oxide. Wherein the cathode active material is at least one selected from the group consisting of LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiCoPO 4 , LiFePO 4 and LiNi x Mn y Co z O 2 (where x + y + z = 1) . LiFePO 4 is preferable because it can improve the mechanical characteristics of the secondary battery, but the present invention is not limited thereto.
본 발명의 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극에 있어서, 상기 양극활물질은 양극의 총 중량의 기준으로 50 ~ 80 중량% 사이인 것이 바람직하며, 70 ~ 80 중량%사이인 것이 더욱 바람직하다. 상기 양극활물질이 50 중량% 미만이면, 이차전지의 용량이 감소하는 문제점이 발생한다. 반대로, 상기 양극활물질이 80 중량% 초과하면, 계면접착성 등의 물리적 성질이 열화되는 문제점이 발생한다. In the cathode for a full-solid lithium-polymer secondary battery of the present invention, the cathode active material is preferably between 50 and 80 wt%, and more preferably between 70 and 80 wt%, based on the total weight of the anode. If the amount of the cathode active material is less than 50% by weight, the capacity of the secondary battery may decrease. On the contrary, when the amount of the cathode active material is more than 80% by weight, physical properties such as interfacial adhesion deteriorate.
본 발명의 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극에 있어서, 고분자 전해질은 유기 전해질과 달리 용매를 사용하지 않으며, 극성기를 갖는 고분자와 염으로만 구성된 물질이다. 구체적으로, 본 발명의 고분자 전해질은 고분자 바인더, 가교제, 이온성 가소제 및 리튬염을 포함할 수 있다.In the anode for the all-solid lithium-polymer secondary battery of the present invention, the polymer electrolyte does not use a solvent unlike an organic electrolyte, and is a material composed only of a polymer having a polar group and a salt. Specifically, the polymer electrolyte of the present invention may include a polymer binder, a crosslinking agent, an ionic plasticizer, and a lithium salt.
상기 고분자 바인더는, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머, 술폰화 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머, 스티렌 부타디엔 고무 및 불소 고무로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하며, 비닐리덴플루오라이드(PVdF)를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. The polymer binder may be selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxy Propylene-diene monomer, styrene-butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, and fluorine rubber, which is a copolymer of ethylene, propylene, propylene, propylene, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, ethylene- , And more preferably at least one selected from the group consisting of vinylidene fluoride (PVdF).
상기 가교제는, 가교 가능한 관능기를 2개 이상 가지는 에톡실레이트 아크릴레이트인 것이 바람직하다. 또한, 상기 가교제는 포스파젠계, 포스페이트계 및 비스페놀A 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The crosslinking agent is preferably an ethoxylate acrylate having two or more crosslinkable functional groups. The crosslinking agent preferably includes at least one selected from the group consisting of phosphazene-based, phosphate-based, and bisphenol-A compounds, but is not limited thereto.
상기 이온전도성 가소제는, 폴리에틸렌글리콜 디메틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디에틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디프로필에테르, 폴리에틸렌글리콜 디부틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜 디메틸에테르, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르, 디부틸에테르 말단의 폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 공중합체 및 디부틸에테르 말단의 폴리에틸렌글리콜/폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 블록 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 폴리에틸렌글리콜 디메틸에테르는 5각 고리를 형성할 수 있으므로, 리튬염 해리를 촉진하여 이온전도도를 향상시킬 수 있는 측면에서 바람직하다. The ion conductive plasticizer is selected from the group consisting of polyethylene glycol dimethyl ether, polyethylene glycol diethyl ether, polyethylene glycol dipropyl ether, polyethylene glycol dibutyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol dimethyl ether, polypropylene glycol diglycidyl Ether, a polypropylene glycol / polyethylene glycol copolymer at the terminal of dibutyl ether, and a polyethylene glycol / polypropylene glycol / polyethylene glycol block copolymer at the terminal of dibutyl ether. Since polyethylene glycol dimethyl ether can form a pentagonal ring, it is preferable from the viewpoint of facilitating dissociation of lithium salt and improving ionic conductivity.
상기 리튬염은, 리튬헥사플루오르포스페이트(LiPF 6), 리튬테트라플루오로보레이트(LiBF 4), 리튬헥사플루오르안티모네이트(LiSbF 6), 리튬헥사플루오르아세네이트(LiAsF 6), 리튬디플루오르메탄설포네이트(LiC 4F 9SO 3), 과염소산리튬(LiClO 4), 리튬알루미네이트(LiAlO 2), 리튬테트라클로로알루미네이트(LiAlCl 4), 염화리튬(LiCl), 요오드화리튬(LiI), 리튬 비스옥살레이토보레이트(LiB(C 2O 4) 2) 및 리튬트리플루오로메탄설포닐이미드(LiTFSI)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하며, 리튬트리플루오로메탄설포닐이미드(LiTFSI)가 더욱 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The lithium salt may be at least one selected from the group consisting of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium hexafluoroantimonate (LiSbF 6 ), lithium hexafluoroacetate (LiAsF 6 ), lithium difluoromethane sulfoxide (LiC 4 F 9 SO 3 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium aluminate (LiAlO 2 ), lithium tetrachloroaluminate (LiAlCl 4 ), lithium chloride (LiCl), lithium iodide It is preferable to include at least one selected from the group consisting of lithium tetrafluoroborate (LiB (C 2 O 4 ) 2 ) and lithium trifluoromethanesulfonylimide (LiTFSI), and lithium trifluoromethanesulfonylimide LiTFSI) is more preferable, but is not limited thereto.
본 발명의 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극의 제조방법은, 활물질, 고분자 전해질, 전도성 카본, 탄소계 도전재 및 용매를 혼합하여 양극전극용 슬러리를 제조하는 단계; 상기 제조된 슬러리를 기판 위에 도포하는 단계; 도포된 슬러리를 건조시키는 단계;를 포함한다.A method for producing a positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery according to the present invention comprises the steps of: preparing a slurry for an anode electrode by mixing an active material, a polymer electrolyte, a conductive carbon, a carbon-based conductive material and a solvent; Applying the prepared slurry on a substrate; And drying the applied slurry.
본 발명의 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극의 제조방법에 있어서, 상기 양극전극용 슬러리의 제조하는 단계는 과량의 분산매 내지 과량의 용매를 추가하는 과정 없이 수행될 수 있다. 특히, 탄소계 도전재를 양극전극용 슬러리에 분산하는 방식으로 수행될 수 있다. 상기 탄소계 도전재를 분산시키기 위한 방법은 초음파, 기계적 쉐이커(mechanical shaker), 교반 등에 의해 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.In the method for producing a positive electrode for a full-solid lithium-polymer secondary battery according to the present invention, the step of preparing the positive electrode slurry may be performed without adding an excessive amount of a dispersion medium or an excessive amount of a solvent. In particular, the carbon-based conductive material may be dispersed in the slurry for the anode electrode. The method for dispersing the carbon-based conductive material may be performed by ultrasonic waves, mechanical shakers, agitation, etc., but is not limited thereto.
또한, 본 발명의 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극의 제조방법에 있어서, 상기 슬러리를 건조시키는 단계에서 슬러리 제조 시 사용된 용매를 용이하게 제거할 수 있다. In addition, in the method for producing a positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery of the present invention, the solvent used in the slurry preparation can be easily removed in the step of drying the slurry.
따라서, 불필요한 용매 성분이 제거된 상태의 활물질, 전해질, 전도성 카본 및 탄소계 도전재만이 전극에 균일하게 분포된 상태로 남는다. 이는 상기 양극전극용 슬러리를 제조하는 단계에서 용매에 포함된 탄소계 도전재 및 전도성 카본의 중량비만을 조절하여도, 궁극적으로 전극에 분포된 탄소계 도전재 및 전도성 카본의 중량비를 용이하게 조절할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 종래기술과 비교하여 용이하게 상기 탄소계 도전재와 상기 전도성 카본을 일정한 중량비로 전극에 도포할 수 있게 된다. Therefore, only the active material, the electrolyte, the conductive carbon, and the carbon-based conductive material in the state in which unnecessary solvent components are removed remain uniformly distributed on the electrode. This is because even if the weight ratio of the carbon-based conductive material and the conductive carbon contained in the solvent is adjusted in the step of preparing the anode electrode slurry, the weight ratio of the carbon-based conductive material and the conductive carbon distributed in the electrode can be easily adjusted . Accordingly, the carbon-based conductive material and the conductive carbon can be easily applied to the electrodes at a constant weight ratio as compared with the prior art.
특히, 상기 탄소계 도전재 및 상기 전도성 카본의 중량비가 1 : 9 내지 2 : 3 인 경우에, 상기 탄소계 도전재와 상기 전도성 카본이 전극에 균일하게 분포되는 것뿐만 아니라 전극의 로딩밀도 또한 증가되는 것을 추가로 확인할 수 있다. 추가적으로, 전극의 로딩밀도의 더욱 향상시킬 수 있다는 측면에서, 상기 탄소계 도전재 및 상기 전도성 카본의 중량비가 1 : 7 인 것이 더욱 바람직하다.Particularly, when the weight ratio of the carbon-based conductive material and the conductive carbon is 1: 9 to 2: 3, not only the carbon-based conductive material and the conductive carbon are uniformly distributed in the electrode but also the loading density of the electrode is increased Can be further confirmed. In addition, in view of further improving the loading density of the electrode, it is more preferable that the weight ratio of the carbon-based conductive material and the conductive carbon is 1: 7.
상기 용매는 에탄올, 메탄올, 프로판올, 부탄올, 이소프로필알콜, 디메틸포름아미드(DMF), 아세톤, 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran; THF), 톨루엔, 디메틸아세트아미드, N, N-디메틸포름아미드 및 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유기 용매를 포함하는 것이 바람직하며, N-메틸-2-피롤리돈(NMP)가 더욱 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The solvent may be selected from the group consisting of ethanol, methanol, propanol, butanol, isopropyl alcohol, dimethylformamide (DMF), acetone, tetrahydrofuran (THF), toluene, dimethylacetamide, N, -2-pyrrolidone (NMP), and more preferably N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), but not limited thereto.
본 발명의 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극 제조방법에 있어서, 상기 슬러리를 도포하는 단계에서의 상기 슬러리의 두께가 1 ~ 90 ㎛ 사이로 도포하는 것이 바람직하며, 이차전지의 성능을 향상시키는 측면에서 45 ~ 60 ㎛사이로 도포하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 슬러리의 두께가 1 ㎛ 미만이면 이차전지의 용량특성이 현저히 감소하는 문제점이 발생할 수 있다. 반대로, 상기 슬러리의 두께가 90 ㎛을 초과하면, 전극 내의 계면저항의 증가로 이차전지의 성능이 감소하는 문제점이 발생할 수 있다.In the method for manufacturing a positive electrode for a full-solid lithium-polymer secondary battery of the present invention, it is preferable that the thickness of the slurry at the step of applying the slurry is in the range of 1 to 90 탆, and in the aspect of improving the performance of the secondary battery, To 60 [mu] m. If the thickness of the slurry is less than 1 m, the capacity characteristics of the secondary battery may be significantly reduced. On the contrary, if the thickness of the slurry exceeds 90 탆, the performance of the secondary battery may be decreased due to an increase in interfacial resistance in the electrode.
상기 기판은 알루미늄 기판을 사용할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The substrate may be an aluminum substrate, but is not limited thereto.
본 발명의 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극의 제조방법에 있어서, 상기 슬러리를 제조하는 방법은 통상의 방법에 따른다. 본 발명의 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극의 제조방법에 있어서, 상기 건조시키는 단계는 진공분위기 하에서 100 ~ 130 ℃ 온도로 0.5 ~ 24 시간 이루어지며, 상기의 단계에서 슬러리 제조 시 사용된 용매의 제거가 가능하다.In the method for producing a positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery of the present invention, the method for producing the slurry is in accordance with a usual method. In the method for manufacturing a positive electrode for a full-solid lithium-polymer secondary battery according to the present invention, the drying step is performed at a temperature of 100 to 130 ° C. for 0.5 to 24 hours under a vacuum atmosphere. In the above step, Is possible.
또한, 상기 건조시키는 단계는 상기 기판과 탄소계 도전재, 상기 기판과 고분자 전해질 또는 상기 기판과 양극활물질 간의 높은 밀착성을 부여할 수 있으며, 기판이 부식을 방지한다.In addition, the step of drying may provide high adhesion between the substrate and the carbon-based conductive material, the substrate and the polymer electrolyte or between the substrate and the cathode active material, and the substrate prevents corrosion.
본 발명의 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 포함하는 이차전지는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 간에 위치하는 제 1고분자 전해질을 포함한다. 또한, 상기 양극은 양극활물질, 제 2고분자 전해질, 전도성 카본, 탄소계 도전재를 포함한다.A secondary battery including a cathode for a full solid lithium-polymer secondary battery of the present invention includes a cathode, a cathode, and a first polymer electrolyte disposed between the anode and the cathode. In addition, the anode includes a cathode active material, a second polymer electrolyte, conductive carbon, and a carbon-based conductive material.
상기 제 1고분자 전해질은 이차전지의 양극과 음극 사이에 위치하고 이온의 이동경로를 제공하는 전해질을 의미한다. 한편, 상기 제 2고분자 전해질은 제 1고분자 전해질과 동일할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The first polymer electrolyte is an electrolyte which is positioned between the anode and the cathode of the secondary battery and provides a path for the movement of ions. Meanwhile, the second polymer electrolyte may be the same as the first polymer electrolyte, but is not limited thereto.
상기 이차전지용 양극활물질의 로딩밀도가 1.0 ~ 5.0 mg/cm 2 사이인 것이 바람직하다. 상기 이차전지용 양극활물질의 로딩밀도가 1.0 mg/cm 2 미만일 경우, 용량발현은 가능하지만, 액체상태의 전해질을 사용했을 때와 비슷한 양상으로 전극물질이 퇴화되고 이차전지의 성능이 감소되는 문제점이 발생할 수 있다. 반대로, 상기 이차전지용 양극활물질의 로딩밀도가 5.0 mg/cm 2를 초과할 경우, 상기 이차전지용 양극에 포함되어 있는 탄소계 도전재와 고체 고분자 전해질 계면 사이의 저항이 증가하여 이차전지의 용량이 감소되어, 이차전지의 성능이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.And the loading density of the cathode active material for the secondary battery is preferably 1.0 to 5.0 mg / cm 2 . When the loading density of the cathode active material for the secondary battery is less than 1.0 mg / cm 2 , the capacity can be expressed, but the electrode material is degraded in a similar pattern to that of the liquid electrolyte, and the performance of the secondary battery is reduced . On the contrary, when the loading density of the cathode active material for the secondary battery is more than 5.0 mg / cm 2 , the resistance between the carbon-based conductive material contained in the anode for the secondary battery and the solid polymer electrolyte interface increases to decrease the capacity of the secondary battery Thereby deteriorating the performance of the secondary battery.
상기 이차전지에 포함되는 양극은 앞서 설명한 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극과 동일한 것이며, 그 제조방법 역시 충분히 설명되었으므로, 이하에서는 그 설명을 생략한다.The positive electrode included in the secondary battery is the same as the positive electrode for the all-solid lithium-polymer secondary battery described above, and the method for manufacturing the same is described in detail.
상기 음극은 그래파이트(graphite), 저온 소성 탄소, 소성된 코크스, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물, 리튬 금속, 실리콘, 실리카, 도전성 고분자, 리튬 금속 복합물 및 실리콘 그라파이트 복합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.The negative electrode includes at least one selected from the group consisting of graphite, low temperature sintered carbon, calcined coke, vanadium oxide, lithium vanadium oxide, lithium metal, silicon, silica, conductive polymer, lithium metal composite and silicon graphite composite .
이하에서는, 본 발명을 하기의 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 발명의 범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples and experimental examples. However, the following examples are intended to illustrate the contents of the present invention, but the scope of the invention is not limited by the following examples.
{실시예}{Example}
실시예 1: 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극의 제조 1Example 1: Preparation of a positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery 1
고분자 전해질 22 중량%에 LFP(lithium iron phosphate) 70 중량%, 전도성 카본(super P) 7.85 중량% 및 탄소계 도전재인 탄소나노뷰브 0.15 중량%를 2.4ml NMP에 용해시키고 10분 동안 교반하여 슬러리를 준비하였다. 다음으로, 상기 슬러리를 알루미늄 호일 위에 60 ㎛ 두께로 도포하고, 120℃의 온도에서 1시간 동안 건조하여 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 제조하였다.70 wt% of lithium iron phosphate (LFP), 7.85 wt% of conductive carbon (super P), and 0.15 wt% of carbon nanotube as a carbon-based conductive material were dissolved in 2.4 mL of NMP and stirred for 10 minutes to 22 wt% of the polymer electrolyte, Prepared. Next, the slurry was coated on an aluminum foil to a thickness of 60 mu m and dried at a temperature of 120 DEG C for 1 hour to prepare a cathode for a full solid lithium-polymer secondary battery.
실시예 2: 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극의 제조 2Example 2: Preparation of a positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery 2
하기 표 1에 기재된 함량으로 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 제조하였다.A positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that the content was as shown in Table 1 below.
실시예 3: 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극의 제조 3Example 3: Preparation of positive electrode for all solid lithium-polymer secondary batteries 3
하기 표 1에 기재된 함량으로 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 제조하였다.A positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that the content was as shown in Table 1 below.
실시예 4: 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극의 제조 4Example 4: Preparation of positive electrode for all solid lithium-polymer secondary batteries 4
하기 표 1에 기재된 함량으로 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 제조하였다.A positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that the content was as shown in Table 1 below.
실시예 5: 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극의 제조 5Example 5: Preparation of positive electrode for all solid lithium-polymer secondary batteries 5
하기 표 1에 기재된 함량으로 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 제조하였다.A positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that the content was as shown in Table 1 below.
실시예 6: 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극의 제조 6Example 6: Preparation of a positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery 6
하기 표 1에 기재된 함량으로 사용하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 제조하였다.A positive electrode for a full-solid lithium-polymer secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that the content was as shown in Table 1 below.
비교예 1Comparative Example 1
하기 표 1에 기재된 함량으로 사용하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로, 탄소계 도전재의 첨가없이 양극을 제조하였다.A positive electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carbon-based conductive material was not added, except that the content was as shown in Table 1 below.
실시예 1 내지 6, 비교예 1의 양극을 구성하는 성분의 함량을 하기 [표 1]에 나타내었다.The contents of components constituting the positive electrodes of Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 are shown in Table 1 below.
Figure PCTKR2018011951-appb-img-000001
Figure PCTKR2018011951-appb-img-000001
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 에 따라 제조된 리튬 이차전지용 양극을 포함한 전지의 로딩밀도 (1.0 ~ 5.0 mg/cm 2)에 따른 용량을 평가하기 위하여, 하기의 방법으로 전지를 제조하였다.In order to evaluate the capacity according to the loading density (1.0 to 5.0 mg / cm 2 ) of the battery including the anode for a lithium secondary battery produced according to Examples 1 to 6 and Comparative Example 1, a battery was prepared by the following method.
제조예 1: 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 포함하는 이차전지의 제조Preparation Example 1: Preparation of a secondary battery including a positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 따라 제조된 제조된 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극 위에 리튬전도체가 함유된 전해질을 도포하고, 그 상부에 음극으로 리튬 금속 호일과 SUS스페이서를 적층하여 전지를 구성하였다. 다음으로, 산소가 닿지 않도록 sealing 한 후 90℃의 온도로 30 분간 경화시켜 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 포함하는 전지를 제조하였다. An electrolyte containing a lithium conductor was coated on the prepared positive electrode for a lithium-polymer secondary battery manufactured according to Examples 1 to 6 and Comparative Example 1, and a lithium metal foil and an SUS spacer were stacked as a negative electrode on the electrolyte, Respectively. Next, the battery was sealed so as not to be exposed to oxygen, and then cured at a temperature of 90 DEG C for 30 minutes to manufacture a battery including a cathode for a full solid lithium-polymer secondary battery.
{평가 결과}{Evaluation results}
실험예 1: 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 포함하는 이차전지의 용량평가Experimental Example 1: Capacity evaluation of a secondary battery including a positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery
본 발명에 따른 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 포함하는 이차전지의 용량을 평가하기 위하여, 정전류 측정법을 이용하여 이차전지의 충·방전에 따른 용량 변화 측정하였다. 그 결과를, 도 1 및 도 2에에 나타내었다. 도 2의 그래프는 충·방전 속도에 따른 용량 유지율을 나타낸다.In order to evaluate the capacity of the secondary battery including the anode for the all-solid lithium-polymer secondary battery according to the present invention, the capacity change due to charging and discharging of the secondary battery was measured using the constant current measurement method. The results are shown in Fig. 1 and Fig. The graph of FIG. 2 shows the capacity retention rate according to the charge / discharge speed.
도 1을 참조하면, 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 포함하는 이차전지의 경우, 충·방전에 따른 용량이 일정하게 감소되지만, 비교예 1에 따라 제조된 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 포함하는 이차전지는 2C부터 급격하게 감소되는 것을 관찰하였다. 이는 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 포함하는 이차전지의 경우, 상기 양극에 포함된 탄소계 도전재의 영향으로 전기 전도도가 향상되어 연속적인 충·방전에도 용량의 감소율이 낮아진 것을 나타낸다.Referring to FIG. 1, in the case of a secondary battery including a positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery manufactured according to Examples 1 to 4, the capacity due to charging and discharging was constantly decreased. However, It was observed that the secondary battery including the positive electrode for the solid lithium-polymer secondary battery sharply decreased from 2C. This is because, in the case of a secondary battery including a positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery manufactured according to Examples 1 to 4, the electric conductivity is improved by the influence of the carbon-based conductive material contained in the positive electrode, Indicating that the reduction rate is lowered.
특히, 도 2를 참조하면, 탄소계 도전재가 1.0 중량% 포함된 실시예 6 에 따라 제조된 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 포함하는 전지의 충·방전 속도에 따른 용량 유지율이 비교예 1에 따라 제조된 전지보다 월등히 높은 것을 관찰하였다. In particular, referring to FIG. 2, the capacity retention ratio of the battery including the anode for the all-solid lithium-polymer secondary battery manufactured according to Example 6 containing 1.0% by weight of the carbon-based conductive material according to the charge- Which was much higher than that of the battery manufactured according to the above.
또한, 상기 탄소계 도전재가 포함됨으로써 양극활물질의 로딩밀도가 3 mg/cm 2 이상이 되더라도 리튬 이온의 전달 및 리튬 이온과 양극활물질 간의 가역반응이 지연되지 않으며, 동시에 의도한 만큼 양극의 전기 전도도가 유지 및 향상된다. 이와 같은 측면은 후술하는 바와 같이, 도 3을 통하여 간접적으로 추론할 수 있다.In addition, even if the loading density of the cathode active material is more than 3 mg / cm 2 by the inclusion of the carbon-based conductive material, the reversible reaction between the lithium ion transfer and the lithium ion and the cathode active material is not delayed, Maintained and improved. This aspect can be inferred indirectly through FIG. 3, as will be described later.
실험예 2: 이차전지의 임피던스 측정Experimental Example 2: Impedance Measurement of Secondary Battery
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1에 따라 제조된 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 포함하는 이차전지를 로딩밀도 1.0 ~ 5.0 mg/cm 2 범위에서 임피던스 분석기를 사용하여 임피던스를 측정하였다. (단, 진동범위는 1 MHz ~ 100 MHz) 상기 실시예 1 내지 5에 따라 제조된 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 포함하는 이차전지의 경우, 로딩밀도 1.0 ~ 5.0 mg/cm 2 범위에서 상기 비교예 1에 따라 제조된 양극을 포함하는 이차전지와 비슷한 양상을 보였다.Impedance was measured using an impedance analyzer at a loading density of 1.0 to 5.0 mg / cm 2 in a secondary battery including a positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery manufactured according to Examples 1 to 6 and Comparative Example 1. In the case of the secondary battery including the positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery produced according to Examples 1 to 5, the charging density was in the range of 1.0 to 5.0 mg / cm 2 , The secondary battery including the positive electrode according to Comparative Example 1 showed a similar pattern to that of the secondary battery.
반면, 상기 실시예 6에 따라 제조된 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 포함하는 이차전지의 경우, 로딩밀도 3.2 mg/cm 2에서 상기 비교예 1에 따라 제조된 양극을 포함하는 이차전지와 비교했을 때 가장 낮은 임피던스 결과 값을 나타내었으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다.On the other hand, in the case of the secondary battery including the anode for the all-solid lithium-polymer secondary battery manufactured according to Example 6, the secondary battery including the anode manufactured according to Comparative Example 1 at a loading density of 3.2 mg / cm 2 The results are shown in Fig. 3. Fig.
도 3을 참조하면, 상기 실시예 6에 따라 제조된 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 포함하는 이차전지의 임피던스 값은 약 145 ohm·cm 2으로 측정되었으며, 상기 비교예 1에 따라 제조된 양극을 포함하는 이차전지는 약 190 ohm·cm 2으로 측정되었다. 상기 실시예 6에 따라 제조된 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극을 포함하는 이차전지의 이온 전도도 및 전기 전도도가 향상되어 내부 저항이 감소됨으로써, 낮은 임피던스 결과 값을 가지는 것을 가진다는 점을 입증한다.3, the impedance value of a secondary battery including a positive electrode for a full solid lithium-polymer secondary battery manufactured according to Example 6 was measured to be about 145 ohm · cm 2 , Was measured at about 190 ohm-cm < 2 >. The ionic conductivity and the electrical conductivity of the secondary battery including the positive electrode for the all-solid lithium-polymer secondary battery manufactured according to Example 6 are improved to show that the internal resistance is reduced to have a low impedance result value.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

Claims (17)

  1. 활물질;Active material;
    고분자 전해질; 및Polymer electrolyte; And
    탄소계 도전재를 포함하는 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극이며, A positive electrode for a full-solid lithium-polymer secondary battery comprising a carbon-based conductive material,
    상기 탄소계 도전재의 중량이 양극의 총 중량의 0.1 ~ 2.5 중량%인 것을 특징으로 하는 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극.Wherein the weight of the carbon-based conductive material is 0.1 to 2.5 wt% of the total weight of the positive electrode.
  2. 제 1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 탄소계 도전재는 탄소나노튜브, 그래핀 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극.Wherein the carbon-based conductive material comprises carbon nanotubes, graphene, or a mixture thereof.
  3. 제 1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 이차전지용 양극에 전도성 카본을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극.Wherein the positive electrode further comprises conductive carbon on the positive electrode for the secondary battery.
  4. 제 3항에 있어서,The method of claim 3,
    상기 전도성 카본은 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 비정질의 카본블랙을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극.Wherein the conductive carbon comprises one kind of amorphous carbon black selected from the group consisting of acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black.
  5. 제 1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 활물질은 LiCoO 2, LiNiO 2, LiMn 2O 4, LiCoPO 4, LiFePO 4및 LiNi xMn yCo zO 2 (단, x+y+z=1)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극.Wherein the active material includes at least one selected from the group consisting of LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiCoPO 4 , LiFePO 4 and LiNi x Mn y Co z O 2 (where x + y + z = 1) Wherein the positive electrode is a positive electrode for an all-solid lithium-polymer secondary battery.
  6. 제 1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 고분자 전해질은 고분자 바인더, 가교제, 이온성가소제 및 리튬염을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극.Wherein the polymer electrolyte comprises a polymer binder, a crosslinking agent, an ionic plasticizer, and a lithium salt.
  7. 제 6항에 있어서,The method according to claim 6,
    상기 고분자 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스, 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머, 술폰화 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머, 스티렌 부부타디엔 고무 및 불소 고무로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극.The polymer binder may be selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, starch, hydroxypropyl cellulose, A polymer selected from the group consisting of cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, ethylene-propylene-diene monomer, sulfonated ethylene-propylene-diene monomer, styrene butadiene rubber, Wherein the positive electrode comprises a positive electrode active material and a negative electrode active material.
  8. 제 6항에 있어서,The method according to claim 6,
    상기 가교제는 가교 가능한 관능기를 2개 이상 가지는 에톡실레이트 아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극.Wherein the crosslinking agent is an ethoxylate acrylate having at least two crosslinkable functional groups.
  9. 제 6항에 있어서,The method according to claim 6,
    상기 가교제는 포스파젠계, 포스페이트계 및 비스페놀A 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극.Wherein the cross-linking agent comprises at least one member selected from the group consisting of phosphazene-based, phosphate-based, and bisphenol-A compounds.
  10. 제 6항에 있어서,The method according to claim 6,
    상기 이온전도성 가소제는, 폴리에틸렌글리콜 디메틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디에틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디프로필에테르, 폴리에틸렌글리콜 디부틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜 디메틸에테르, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르, 디부틸에테르 말단의 폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 공중합체 및 디부틸에테르 말단의 폴리에틸렌글리콜/폴리프로필렌글리콜/폴리에틸렌글리콜 블록 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극.The ion conductive plasticizer is selected from the group consisting of polyethylene glycol dimethyl ether, polyethylene glycol diethyl ether, polyethylene glycol dipropyl ether, polyethylene glycol dibutyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol dimethyl ether, polypropylene glycol diglycidyl Ether, a polypropylene glycol / polyethylene glycol copolymer at the terminal of dibutyl ether, and a polyethylene glycol / polypropylene glycol / polyethylene glycol block copolymer at the terminal of dibutyl ether. Anode for lithium-polymer secondary battery.
  11. 제 6항에 있어서,The method according to claim 6,
    상기 리튬염은 리튬헥사플루오르포스페이트(LiPF 6), 리튬테트라플루오로보레이트(LiBF 4), 리튬헥사플루오르안티모네이트(LiSbF 6), 리튬헥사플루오르아세네이트(LiAsF 6), 리튬디플루오르메탄설포네이트(LiC 4F 9SO 3), 과염소산리튬(LiClO 4), 리튬알루미네이트(LiAlO 2), 리튬테트라클로로알루미네이트(LiAlCl 4), 염화리튬(LiCl), 요오드화리튬(LiI), 리튬 비스옥살레이토 보레이트(LiB(C 2O 4) 2) 및 리튬트리플루오로메탄설포닐이미드(LiTFSI)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극.The lithium salt may be at least one selected from the group consisting of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium hexafluoroantimonate (LiSbF 6 ), lithium hexafluoroacetate (LiAsF 6 ), lithium difluoromethane sulfonate (LiC 4 F 9 SO 3) , lithium perchlorate (LiClO 4), lithium aluminate (LiAlO 2), lithium tetrachloro- aluminate (LiAlCl 4), lithium chloride (LiCl), lithium iodide (LiI), lithium bis oxalate reyito Wherein the positive electrode comprises at least one selected from the group consisting of borate (LiB (C 2 O 4 ) 2 ) and lithium trifluoromethanesulfonylimide (LiTFSI).
  12. 활물질, 고분자 전해질, 전도성 카본, 탄소계 도전재 및 용매를 포함하는 양극전극용 슬러리를 제조하는 단계;Preparing a slurry for an anode electrode comprising an active material, a polymer electrolyte, a conductive carbon, a carbon-based conductive material, and a solvent;
    상기 제조된 슬러리를 기판 위에 도포하는 단계; 및Applying the prepared slurry on a substrate; And
    상기 도포된 슬러리를 건조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극 제조방법.And drying the applied slurry. The method of manufacturing a positive electrode for a full-solid lithium-polymer secondary battery according to claim 1,
  13. 제 12항에 있어서,13. The method of claim 12,
    상기 슬러리를 기판 위에 도포하는 단계는,Wherein the step of applying the slurry onto a substrate comprises:
    상기 슬러리의 두께가 1 ~ 90㎛ 사이로 도포되는 것을 특징으로 하는 전고상 리튬-폴리머 이차전지용 양극 제조방법.Wherein the thickness of the slurry is in the range of 1 to 90 占 퐉.
  14. 양극;anode;
    음극; 및cathode; And
    상기 양극과 상기 음극간에 위치하는 제 1고분자 전해질;을 포함하고,And a first polymer electrolyte disposed between the anode and the cathode,
    상기 양극은 양극활물질, 제 2고분자 전해질, 전도성 카본 및 탄소계 도전재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전고상 리튬-폴리머 이차전지.Wherein the anode comprises a cathode active material, a second polymer electrolyte, a conductive carbon, and a carbon-based conductive material.
  15. 제 14항에 있어서,15. The method of claim 14,
    상기 양극활물질의 로딩밀도가 1.0 ~ 5.0 mg/cm 2 사이인 것을 특징으로 하는 전고상 리튬-폴리머 이차전지.And the loading density of the cathode active material is between 1.0 and 5.0 mg / cm < 2 >.
  16. 제 14항에 있어서,15. The method of claim 14,
    상기 제 2고분자 전해질은 고분자 바인더, 가교제, 이온성 가소제, 및 리튬염을 포함하는 것을 특징으로 전고상 리튬-폴리머 이차전지.Wherein the second polymer electrolyte comprises a polymer binder, a crosslinking agent, an ionic plasticizer, and a lithium salt.
  17. 제 14항에 있어서,15. The method of claim 14,
    상기 음극은 그래파이트(graphite), 저온 소성 탄소, 소성된 코크스, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물, 리튬 금속, 실리콘, 실리카, 도전성 고분자, 리튬금속복합물 및 실리콘그라파이트복합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.The negative electrode includes at least one selected from the group consisting of graphite, low temperature sintered carbon, calcined coke, vanadium oxide, lithium vanadium oxide, lithium metal, silicon, silica, conductive polymer, lithium metal composite and silicon graphite composite The secondary battery comprising:
PCT/KR2018/011951 2017-11-22 2018-10-11 Positive electrode for all-solid state lithium-polymer secondary battery, method for manufacturing same, and secondary battery comprising same WO2019103311A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170156756A KR102017112B1 (en) 2017-11-22 2017-11-22 An all solid lithium-polymer secondary battery and method of manufacturing them a secondary battery including a positive electrode
KR10-2017-0156756 2017-11-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019103311A1 true WO2019103311A1 (en) 2019-05-31

Family

ID=66631969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2018/011951 WO2019103311A1 (en) 2017-11-22 2018-10-11 Positive electrode for all-solid state lithium-polymer secondary battery, method for manufacturing same, and secondary battery comprising same

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102017112B1 (en)
WO (1) WO2019103311A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111540893A (en) * 2020-05-14 2020-08-14 杭州欣驰能源科技有限公司 Preparation method of graphene modification-based lithium battery electrode material
CN113394376A (en) * 2021-06-16 2021-09-14 哈尔滨工业大学 High-voltage-resistant solid-state battery composite positive electrode and preparation method thereof

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210040798A (en) * 2019-10-04 2021-04-14 주식회사 엘지화학 Electrode and secondary battery comprising the same
CN113735109B (en) * 2021-09-07 2023-09-05 贵州轻工职业技术学院 Method for recovering graphite from lithium ion battery and application thereof
CN114975994B (en) * 2022-06-17 2024-02-13 北京航空航天大学 Low-temperature quick-chargeable lithium ion battery anode material and preparation method and application thereof
KR20240031624A (en) * 2022-09-01 2024-03-08 주식회사 엘지에너지솔루션 Electrode for all solid battery

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990000190A (en) * 1997-06-03 1999-01-15 손욱 Solid polymer electrolyte composition
KR20130004090A (en) * 2011-06-30 2013-01-09 주식회사 엘지화학 Novel polymer electrolyte and lithium secondary battery comprising the same
KR20150069060A (en) * 2013-12-12 2015-06-23 한국화학연구원 All-solid polymer electrolyte film containing micro-particles and the all-solid lithium polymer battery thereof
KR20150136397A (en) * 2014-05-27 2015-12-07 현대자동차주식회사 All-solid state secondary battery using hybrid electrolyte
KR20170125568A (en) * 2016-05-04 2017-11-15 현대자동차주식회사 All-Solid Battery And Method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5906578B2 (en) * 2011-04-07 2016-04-20 日立化成株式会社 Positive electrode mixture for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery using the same
EP3117474B1 (en) * 2014-07-10 2018-01-24 Repsol, S.A. Cathode for lithium batteries
US10476081B2 (en) * 2015-06-12 2019-11-12 Lg Chem, Ltd. Positive electrode material mixture and secondary battery including the same
CN107046815B (en) * 2015-12-09 2020-06-30 株式会社Lg化学 Positive electrode material slurry for lithium secondary battery comprising at least two conductive materials and lithium secondary battery using the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990000190A (en) * 1997-06-03 1999-01-15 손욱 Solid polymer electrolyte composition
KR20130004090A (en) * 2011-06-30 2013-01-09 주식회사 엘지화학 Novel polymer electrolyte and lithium secondary battery comprising the same
KR20150069060A (en) * 2013-12-12 2015-06-23 한국화학연구원 All-solid polymer electrolyte film containing micro-particles and the all-solid lithium polymer battery thereof
KR20150136397A (en) * 2014-05-27 2015-12-07 현대자동차주식회사 All-solid state secondary battery using hybrid electrolyte
KR20170125568A (en) * 2016-05-04 2017-11-15 현대자동차주식회사 All-Solid Battery And Method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111540893A (en) * 2020-05-14 2020-08-14 杭州欣驰能源科技有限公司 Preparation method of graphene modification-based lithium battery electrode material
CN113394376A (en) * 2021-06-16 2021-09-14 哈尔滨工业大学 High-voltage-resistant solid-state battery composite positive electrode and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR102017112B1 (en) 2019-09-02
KR20190059119A (en) 2019-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019103311A1 (en) Positive electrode for all-solid state lithium-polymer secondary battery, method for manufacturing same, and secondary battery comprising same
WO2019103460A1 (en) Positive electrode material for secondary battery and lithium secondary battery comprising same
WO2017131377A1 (en) Lithium-sulfur battery separation film having composite coating layer including polydopamine, manufacturing method therefor, and lithium-sulfur battery comprising same
WO2019088672A1 (en) Anode active material for electrochemical device, anode comprising same anode active material, and electrochemical device comprising same anode
WO2015065102A1 (en) Lithium secondary battery
WO2017146426A1 (en) Composition for gel polymer electrolyte and lithium secondary battery comprising same
WO2020185014A1 (en) Negative electrode and secondary battery comprising same
WO2021006704A1 (en) Electrolyte for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising same
WO2019088628A2 (en) Sulfur-carbon composite, method for preparing same and lithium secondary battery comprising same
WO2019078505A1 (en) Binder, and electrode and lithium secondary battery comprising same
WO2019083332A2 (en) Silicon-carbon composite and lithium secondary battery comprising same
WO2016052996A1 (en) Lithium secondary battery comprising non-aqueous electrolyte
WO2018147558A1 (en) Method for manufacturing electrode for secondary battery suitable for long life
WO2017217646A1 (en) Battery system with improved lifetime property and method for operating battery system
WO2020149683A1 (en) Anode active material for secondary battery, method for preparing same, anode for secondary battery comprising same, and lithium secondary battery
WO2018174619A1 (en) Method for producing slurry composition for secondary battery positive electrode, positive electrode for secondary battery produced using same, and lithium secondary battery comprising same
WO2018174616A1 (en) Positive electrode active material pre-dispersion composition, positive electrode for secondary battery, and lithium secondary battery comprising same
WO2020159263A1 (en) Method for manufacturing anode for secondary battery
WO2017030416A1 (en) Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising same
WO2019216658A1 (en) Composition for anode active material coating, anode active material, and anode comprising same for lithium secondary battery
WO2019093851A1 (en) Negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising same
WO2022086103A1 (en) Electrode for secondary battery, secondary battery including same, and electrode manufacturing method
WO2023013804A1 (en) Polymer film for protecting metal electrode, and secondary battery using same
WO2022139563A1 (en) Negative electrode for secondary battery, slurry for negative electrode, and method for manufacturing negative electrode
WO2018236046A1 (en) Lithium-sulfur battery

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18880293

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18880293

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1