WO2024128725A1 - 리튬 이차전지용 음극재, 상기 음극재용 전구체, 리튬 이차전지 및 음극재의 제조방법 - Google Patents
리튬 이차전지용 음극재, 상기 음극재용 전구체, 리튬 이차전지 및 음극재의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2024128725A1 WO2024128725A1 PCT/KR2023/020333 KR2023020333W WO2024128725A1 WO 2024128725 A1 WO2024128725 A1 WO 2024128725A1 KR 2023020333 W KR2023020333 W KR 2023020333W WO 2024128725 A1 WO2024128725 A1 WO 2024128725A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- graphite
- particle size
- negative electrode
- precursor
- anode material
- Prior art date
Links
- 239000002243 precursor Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 239000010405 anode material Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 17
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 48
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 38
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 19
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 6
- XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N furfuryl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CO1 XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 claims description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 2
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 claims description 2
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 claims description 2
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 claims description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 2
- 239000007849 furan resin Substances 0.000 claims description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 2
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 21
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007476 Maximum Likelihood Methods 0.000 description 1
- VCUFZILGIRCDQQ-KRWDZBQOSA-N N-[[(5S)-2-oxo-3-(2-oxo-3H-1,3-benzoxazol-6-yl)-1,3-oxazolidin-5-yl]methyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C1O[C@H](CN1C1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1)CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F VCUFZILGIRCDQQ-KRWDZBQOSA-N 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JAWMENYCRQKKJY-UHFFFAOYSA-N [3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-ylmethyl)-1-oxa-2,8-diazaspiro[4.5]dec-2-en-8-yl]-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]methanone Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CC1=NOC2(C1)CCN(CC2)C(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F JAWMENYCRQKKJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002388 carbon-based active material Substances 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000006231 channel black Substances 0.000 description 1
- 239000011280 coal tar Substances 0.000 description 1
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxido(oxo)titanium Chemical compound [K+].[K+].[O-][Ti]([O-])=O NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000006232 furnace black Substances 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 239000006233 lamp black Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 1
- -1 polyphenylene Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000011269 tar Substances 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
- 235000015041 whisky Nutrition 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Definitions
- the present invention relates to a negative electrode material for a lithium secondary battery, a precursor for the negative electrode material, a lithium secondary battery, and a method of manufacturing the negative electrode material.
- Lithium secondary batteries especially lithium-ion secondary batteries, often use carbon-based materials, including graphite, as negative electrode active materials.
- Carbon-based active materials have a lower discharge voltage of -0.2V compared to lithium, providing many advantages in terms of energy density of secondary batteries. Nevertheless, as fields with demand for high-capacity lithium secondary batteries, such as electric vehicles, increase, the demand for improved performance of secondary batteries is increasing day by day.
- a negative electrode material with excellent high-temperature storage characteristics and high-temperature cycling characteristics and a precursor therefor can be provided.
- a method for manufacturing such an anode material and precursor can be provided.
- a precursor for a negative electrode material according to one aspect of the present invention is a negative electrode material precursor containing graphite, wherein the graphite has peaks in the particle size range of 2 to 8 ⁇ m and 10 to 25 ⁇ m, respectively, and D50 is 6 to 23 ⁇ m. It may have a particle size distribution.
- the anode material according to another aspect of the present invention may be a mixture of the anode material precursor according to one aspect of the present invention bound by a binder.
- a lithium secondary battery includes a negative electrode including a current collector and a negative electrode material coated on the surface of the current collector; electrolyte; and a positive electrode, where the negative electrode material may be a negative electrode material according to one aspect of the present invention.
- a method for manufacturing a negative electrode material according to another aspect of the present invention includes preparing a negative electrode material precursor according to an aspect of the present invention; Coating a binder on the cathode material precursor; And it may include the step of heat treating the binder-coated negative electrode material precursor.
- a negative electrode material with high packing density can be provided by limiting the particle size distribution of graphite constituting the negative electrode material, and as a result, a lithium secondary battery containing the same can have excellent high-temperature performance. .
- FIG. 1 is a conceptual diagram schematically showing a graph showing the particle size distribution of an anode material precursor provided according to one embodiment of the present invention.
- Figure 2 is a schematic diagram showing the form in which the negative electrode material precursor powder provided according to one embodiment of the present invention is applied to a current collector.
- Embodiments of the present invention are not limited by the embodiments disclosed below.
- a person skilled in the art who understands the spirit of the present invention will be able to easily suggest other embodiments included within the scope of the present invention through addition, change, or deletion of components, but this is also within the spirit of the present invention. It will be said to be included within the scope of.
- the mixing ratio or composition is based on weight.
- the high-temperature characteristics of a lithium ion battery can be improved if changes in the structure of the electrode and changes in the total internal pore volume that occur during electrode rolling are minimized.
- the inventors of the present invention discovered that by controlling the particle size distribution of graphite, the packing density of the anode material can be significantly improved compared to the prior art, and as a result, high temperature performance can be improved. led to invention.
- the anode material precursor includes graphite
- the particle size distribution of the graphite has the form shown in FIG. 1.
- the particle size distribution of graphite can have two peaks, one of which (differential peak) is formed in the particle size range of 2 ⁇ 8 ⁇ m, and the other (differential peak) is formed in the particle size range of 10 ⁇ 8 ⁇ m. It can be formed in a particle size range of 25 ⁇ m. It is generally known that the particle size of powder follows a normal distribution, and in the case of powder that follows this normal distribution, small particle size particles penetrate into the pores between large particle size particles, increasing the density of the powder.
- the present invention limits the particle size of the anode material precursor powder so that it has peaks in the fine and coarse regions, respectively.
- Figure 2 shows the form in which the negative electrode material precursor powder of the present invention is formed on the surface of the current collector.
- the density can be improved by the presence of fine powder between the particles.
- the size of the voids between the coarse powder and the fine powder can be well harmonized, and the density can be further improved.
- the differential peak may be formed in an area where the particle size is 2 to 8 ⁇ m, and the coarse peak may be formed in an area where the particle size is 10 to 25 ⁇ m.
- the area where the differential peak is formed may be in the range of 3 to 7 ⁇ m, and the area where the differential peak is formed may be in the range of 12 to 22 ⁇ m.
- A the width when the intensity is halved at the corresponding peak in the graph. It can have a value of /B).
- the differential peak must be formed sharper than the coarse peak. In this way, if the half width of the differential peak is further limited, the differential peak can effectively penetrate between the coarse peaks, thereby increasing the density of the powder.
- the half width of each peak can be calculated by extracting individual peaks using the Maximum Likelihood Deconvolution method.
- the median particle size (D50) of the entire negative electrode material precursor graphite powder may have a value between 6 and 23 ⁇ m.
- the particle size distribution of the graphite can be obtained by mixing two or more graphite powders with different particle size distributions in an appropriate ratio.
- the graphite may be natural graphite.
- natural graphite can exhibit superior electrode processability and electrochemical properties compared to artificial graphite.
- the graphite may be flaky graphite, earthy graphite, or a combination thereof.
- the graphite it is advantageous for the graphite to be as spherical as possible in order to obtain high density. Therefore, in the case of graphite powder corresponding to the fine powder region with a particle size of 2 to 8 ⁇ m, the sphericity degree may be 95% or more, and the sphericity degree of graphite powder corresponding to the fine powder region with a particle size of 10 to 25 ⁇ m may be 85% or more. In addition, the sphericity of the entire graphite powder may be 90% or more.
- the degree of sphericity refers to the degree to which it is close to a sphere, and the closer it is to 1, the closer the shape is to a sphere.
- the degree of sphericity is determined by dispersing sample powder in an ethanol solvent using FlowCAM PV, obtaining an optical image through a flow cell and objective lens, and analyzing the shape using a dedicated algorithm. You can get it.
- the coarse peak may have an intensity 2 to 5 times that of the differential peak.
- the intensity of the coarse peak is 2 to 5 times greater than the differential peak, the strength of adhesion of the negative electrode material to the electrode can be increased.
- the intensity of each peak refers to the frequency of powder corresponding to the particle size of the peak, and can be determined by the count measured in a particle size meter.
- an example of a particle size analyzer may be the Cilas-1090 particle size analyzer.
- the anode material may be a mixture of the anode material precursors combined by a binder.
- the binder is obtained by coating a precursor with a binder material and then carbonizing it. Through this process, the anode material can be bonded to each other and/or to the current collector with sufficient strength.
- the binder material may be carbonized hard carbon, soft carbon, or a combination thereof.
- the hard carbon binder may be one or two or more selected from the group consisting of sucrose, phenol resin, furan resin, furfuryl alcohol, polyacrylonitrile, polyimide, epoxy resin, cellulose, and styrene.
- the soft carbon may be a tar or pitch composition derived from coal or petroleum.
- An example of one method for manufacturing the above-described anode material is as follows.
- the manufacturing method below is only an exemplary method for manufacturing the precursor or cathode material of the present invention, and does not mean that the precursor or cathode material of the present invention must be manufactured by the manufacturing method below.
- a step of preparing a precursor provided by one embodiment of the present invention may be performed.
- a step of mixing the obtained precursor with a binder material may be followed.
- a method of applying a shear force through high-speed rotation after charging each material may be used, and as a result, the binder material is coated on the graphite particles forming the precursor. can be obtained.
- the binder material may be added at a ratio of 8 to 15% by weight of natural graphite.
- a heat treatment step is performed on the precursor coated with the binder material.
- the binder material may be carbonized into a carbon-based material.
- the carbonation yield of the binder material after heat treatment may be in the range of 30 to 70%.
- the heat treatment may be performed at a temperature of about 800 to 1300°C for 30 to 120 minutes. If the temperature is low or the time is short, sufficient carbonization effect cannot be obtained, and if the temperature is too high or the time is too long, it may cause damage to the device or is not economically advantageous.
- a negative electrode material containing graphite and a binder (carbon-based material) can be obtained.
- a secondary battery including the above-described anode material can be provided.
- a secondary battery according to one embodiment of the present invention is a lithium secondary battery and may include a negative electrode including the negative electrode material described above, a positive electrode, and an electrolyte.
- a separator may be further included between the anode and the cathode.
- the negative electrode can be manufactured by applying a slurry containing the negative electrode material (negative electrode active material) prepared according to one embodiment of the present invention to a current collector and drying it.
- the slurry may be obtained by mixing the negative electrode material, binder material, and solvent.
- any electrolyte used in lithium secondary batteries can be used, and the type is not limited.
- Distilled water can be used as the solvent.
- the slurry may further contain a conductive material as needed.
- the conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical changes in the battery, and specifically includes graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon black such as acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.
- the conductive material may be mixed at a ratio of 0.1% to 30% by weight based on the total weight of the composition (i.e., slurry) for forming the negative electrode active material layer.
- the current collector to which the slurry containing the negative electrode material is applied can be any type used in the technical field of lithium secondary batteries, and the type is not limited, but some examples include copper foil, nickel foil, It may be stainless steel, titanium foil, nickel foam, copper foam, a polymer substrate coated with a conductive metal, or a combination thereof.
- Natural graphite powder having the particle size distribution shown in Table 1 below was prepared as a negative electrode material precursor.
- the intensity ratio refers to the ratio of the intensity of the coarse peak to the intensity of the differential peak, and indicates how many times the intensity of the coarse peak has the intensity of the differential peak.
- the sphericity of the powders in the particle size range of 2 to 8 ⁇ m was more than 97%
- the sphericity of the powders in the particle size range of 10 to 25 ⁇ m was more than 85%.
- the sphericity of the entire powder was more than 86%.
- the half width of the differential peak compared to the half width of the rough peak was 0.5 to 0.9 times for each example.
- the total precursor is made by mixing pitch derived from coal-based coal tar with a softening point of 110°C (more than 40% residual carbon) and phenol resin as a binder material in the anode material precursor obtained under the conditions shown in Table 1 in a ratio of 6:4 by weight. It was mixed at a ratio of 3 parts by weight compared to 100 parts by weight, and shearing force was applied through high-speed rotation to coat the particles. The coated particles were carbonized by heat treatment at a temperature of 1100°C for 30 minutes to obtain a negative electrode material. In all of the above examples, the weight of the binder material was adjusted to fall within the range of 8 to 15% of the weight of natural graphite. In addition, it was confirmed that the carbonization yield of the binder material also satisfied 30 to 70% in all examples.
- a negative electrode active material slurry was prepared by mixing 97% by weight of the negative electrode material obtained through the above-described process with 2% by weight of a binder containing carboxymethyl cellulose and styrene butadiene rubber and 1% by weight of the Super P conductive material in distilled water solvent.
- the slurry was applied to a copper current collector, dried at 100°C for 10 minutes, and then pressed in a roll press. Afterwards, the cathode was manufactured by vacuum drying for 12 hours in a vacuum oven maintained at 100°C.
- the electrode density of the manufactured negative electrode ranged from 1.35 to 1.82 g/cc for each example (see Table 2).
- lithium metal was used as a counter electrode, and LiPF6 was dissolved in a solvent mixed with ethylene carbonate and dimethyl carmonate in a 1:1 volume ratio as an electrolyte to create a 2032 coin cell type half cell. was produced.
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
본 발명은 리튬 이차전지용 음극재, 상기 음극재용 전구체, 리튬 이차전지 및 음극재의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 한가지 측면에 따르는 음극재용 전구체는 흑연을 포함하는 음극재 전구체로서, 상기 흑연이 2~8㎛의 입도 범위 및 10~25㎛의 입도 범위에 각각 피크를 가지며, D50이 6~23㎛인 입도 분포를 가지는 것일 수 있다.
Description
본 발명은 리튬 이차전지용 음극재, 상기 음극재용 전구체, 리튬 이차전지 및 음극재의 제조방법에 관한 것이다.
리튬 이차전지, 그 중에서도 리튬 이온 이차전지는 많은 경우에 흑연을 비롯한 탄소계 물질을 음극 활물질로 이용하고 있다.
탄소계 활물질은 리튬 대비 방전 전압이 -0.2V로 낮기 때문에 이차전지의 에너지 밀도 면에서 많은 이점을 제공하고 있다. 그럼에도 불구하고 전기자동차 등과 같이 고용량의 리튬 이차전지에 대한 수요를 가지는 분야가 증가함에 따라 2차 전지의 성능 개선에 대한 요구는 날이 갈수록 높아지고 있다.
특히, 급속충전용 리튬 이차전지에서 고온 저장 특성 및 고온 사이클 특성과 같은 고온 성능을 개선하는 것은 중요한 해결과제이다.
본 발명의 한가지 측면에 따르면, 고온 저장 특성 및 고온 사이클 특성이 우수한 음극재 및 이를 위한 전구체가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 한가지 측면에 따르면 이러한 음극재 및 전구체를 제조하는 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 과제는 상술한 사항에 한정되지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 명세서의 전반적인 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
본 발명의 한가지 측면에 따르는 음극재용 전구체는 흑연을 포함하는 음극재 전구체로서, 상기 흑연이 2~8㎛의 입도 범위 및 10~25㎛의 입도 범위에 각각 피크를 가지며, D50이 6~23㎛인 입도 분포를 가지는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 한가지 측면에 따르는 음극재는 본 발명의 한가지 측면에 따른 음극재 전구체가 바인더에 의해 결합된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 한가지 측면에 따른 리튬 이차전지는 집전체와 상기 집전체 표면에 코팅된 음극재를 포함하는 음극; 전해질; 및 양극을 포함하고, 이때 상기 음극재는 본 발명의 한가지 측면에 따른 음극재일 수 있다.
본 발명의 또 다른 한가지 측면에 따르는 음극재의 제조방법은 본 발명의 일측면에 따라 음극재 전구체를 준비하는 단계; 상기 음극재 전구체에 바인더를 코팅하는 단계; 및 상기 바인더가 코팅된 음극재 전구체를 열처리하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 한가지 구현례에 따를 경우, 음극재를 구성하는 흑연의 입도 분포를 제한함으로써 패킹밀도가 높은 음극재를 제공할 수 있으며, 그 결과 이를 포함하는 리튬 이차전지는 우수한 고온 성능을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 한가지 구현례에 따라 제공되는 음극재 전구체의 입도 분포를 나타내는 그래프를 개략적으로 나타낸 개념도, 그리고
도 2는 본 발명의 한가지 구현례에 따라 제공되는 음극재 전구체 분말이 집전체에 도포된 형태를 나타내는 개략도이다.
본 발명의 실시예는 아래에서 개시된 실시예에 의해 제한되지 아니한다. 예를 들어, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 구성요소의 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여, 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 '상하(위아래)', '전후(앞뒤)' 또는 '좌우(왼쪽오른쪽)'로 구별되는 것은 물리적인 절대적인 위치관계를 의미하는 것이 아니며, 자연현상에 반하거나 명백하게 구현이 불가능한 경우가 아니라면 위에 있다고 하더라도 아래에 존재하는 형상으로 구현될 수 있다는 점에 유의할 필요가 있다.
그리고, 본 발명에서 달리 정하지 아니하는 한, 배합비율이나 조성은 중량을 기준으로 한다는 것에 유의할 필요가 있다.
또한, 이하에서 설명되는 각각의 구현례는 본 발명의 기술사상을 구현하는 한가지 예에 불과한 것으로서, 본 발명의 권리범위는 각각의 구현례로 제한되지 아니한다
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
음극 활물질을 집전체에 도포하여 압연한 이후 내부의 총 기공 부피가 클 경우 음극의 고온 성능이 저하될 가능성이 크다. 따라서, 전극 압연시 일어나는 전극의 구조 변화와 내부의 총 기공 부피의 변화를 최소화시킬 경우 리튬 이온전지의 고온 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 발명자들은 이러한 점을 개선하기 위하여 깊이 연구한 결과 흑연의 입도 분포를 조절할 경우에는 음극재의 패킹 밀도가 종래에 비하여 훨씬 개선될 수 있으며, 그 결과 고온 성능이 향상될 수 있다는 것을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.
즉, 본 발명의 한가지 구현례에 따르면 음극재 전구체는 흑연을 포함하며, 상기 흑연의 입도분포가 도 1에 도시한 바와 같은 형태를 가진다. 도면에서 볼 수 있듯이, 흑연의 입도 분포는 두개의 피크(peak)를 가질 수 있으며, 그 중 하나(미분 피크)는 2~8㎛의 입도 범위에 형성되며, 다른 하나(거분 피크)는 10~25㎛의 입도 범위에 형성될 수 있다. 통상 분말의 입도는 정규분포를 따르는 것이 일반적이며, 이와 같은 정규분포를 따르는 분말의 경우 입도가 큰 입자 사이의 공극에 입도가 작은 입자가 침투하여 분말의 밀도를 증가시킨다고 알려져 있다. 그러나, 본 발명의 발명자들의 연구결과에 따르면 이와 같은 경우보다 두개의 피크로 명확하게 나누어진 경우에 분말의 밀도가 더욱 향상될 수 있을 뿐만 아니라, 최종적으로 음극을 형성하는 음극재의 패킹 밀도도 높아질 수 있다. 따라서, 본 발명은 미분 영역과 거분 영역에서 각각 피크를 가지도록 음극재 전구체 분말의 입도를 제한한다. 도 2에 본 발명의 음극재 전구체 분말이 집전체 표면에 형성되는 형태를 나타내었다. 도면에서 볼 수 있듯이 거분 사이에 미분이 존재함으로써 밀도가 향상될 수 있다. 특히, 두개의 입도 범위에서 피크를 가짐으로써 거분 사이의 공극과 미분의 크기가 잘 조화를 이룰 수 있어서 밀도는 더욱 향상될 수 있다.
이때, 상술한 바와 같이 미분 피크는 입도가 2~8㎛인 영역에 형성되며, 거분 피크는 입도가 10~25㎛인 영역에 형성될 수 있다. 입도를 이와 같이 조절함으로써 밀도를 최대화할 수 있다. 본 발명의 다른 한가지 구현례에 따르면 상기 미분 피크가 형성되는 영역은 3~7㎛ 범위일 수 있으며, 거분 피크가 형성되는 영역은 12~22㎛ 범위일 수 있다.
본 발명의 한가지 구현례에서는 거분 입도 피크의 반가폭(B) (그래프의 해당 피크에서 강도가 절반으로 될 때의 폭을 의미) 대비 미분 피크의 반가폭(A)이 0.5~0.9 배(=A/B)의 값을 가질 수 있다. 이것은 미분 피크가 거분 피크에 비하여 샤프하게 형성되어야 한다는 것을 의미하는 것으로서, 이와 같이 미분 피크의 반가폭을 더욱 한정할 경우에는 거분 피크 사이에 미분 피크가 효과적으로 침투하여 분말의 밀도를 높일 수 있다. 본 발명의 한가지 구현례에서 상기 미분 피크와 거분 피크가 중첩된 형태를 가질 경우에는 상기 각 피크의 반가폭은 Maximum Likelihood Deconvolution 법에 의하여 개별 피크를 추출한 다음 산출하는 방법을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 한가지 구현례에서는 음극재 전구체 흑연 분말 전체의 입도의 중간값(D50)은 6~23㎛ 사이의 값을 가질 수 있다.
반드시 이로 제한하는 것은 아니나, 상기 흑연의 입도 분포는 상이한 입도 분포를 가지는 둘 또는 그 이상의 흑연 분말을 적절한 비율로 혼합하여 얻을 수 있다.
본 발명의 한가지 구현례에서 상기 흑연은 천연흑연일 수 있다. 본 발명의 한가지 구현례에서와 같이 두개의 피크가 나타나도록 입도를 제어하는 경우 천연흑연은 인조흑연 대비 우수한 전극가공성 및 전기화학적 특성을 나타낼 수 있다. 본 발명의 한가지 구현례에서 상기 흑연은 인편상 흑연, 토상 흑연 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 흑연은 높은 밀도를 얻기 위해서 가급적 구형의 것이 유리하다. 따라서, 입도 2~8㎛의 미분 영역에 해당하는 흑연 분말의 경우에는 구형화도가 95% 이상일 수 있으며, 입도 10~25㎛의 거분 영역에 해당하는 흑연 분말의 구형화도는 85% 이상일 수 있다. 아울러 흑연 분말 전체의 구형화도는 90% 이상일 수 있다. 본 발명에서 구형화도는 구체에 가까운 정도를 의미하는 것으로서, 1에 가까울수록 구형에 가까운 형상을 가진다. 본 발명의 한가지 구현례에서는 상기 구형화도는 FlowCAM PV을 이용하여 에탄올 용제 중에 시료 분말을 분산시킨 후 플로우 셀(flow cell)과 대물 렌즈를 통하여 광학적 이미지를 수득하고 이것을 전용 알고리즘을 이용한 형상분석을 통해 구할 수 있다.
또한, 본 발명의 한가지 구현례에 따르면 상기 거분 피크는 미분 피크 대비 강도가 2~5배일 수 있다. 상기 거분 피크의 강도가 미분 피크보다 2배 내지 5배가 되도록 할 때, 전극의 음극재가 전극에 접착하는 강도가 높아질 수 있다. 상기 각 피크의 강도는 해당 피크의 입도에 해당하는 분말의 빈도를 의미하는 것으로서, 입도 측정기에서 측정된 카운트(count)로 결정할 수 있다. 반드시 이로 제한하는 것은 아니나 입도 측정기의 한가지 예로서는 Cilas-1090 입도 분석기를 이용할 수 있다.
본 발명의 한가지 구현례에서 음극재는 상기 음극재 전구체가 바인더에 의하여 결합된 것일 수 있다. 상기 바인더는 바인더성 물질을 전구체에 코팅한 후 탄화시킨 것으로서, 이와 같은 과정에 의하여 음극재는 충분한 강도로 입자 상호간 및/또는 집전체와 결합될 수 있다.
상기 바인더성 물질은 하드 카본, 소프트 카본 또는 이들의 조합을 탄화시킨 것일 수 있다. 상기 하드 카본계 바인더로서는 수크로오스, 페놀수지, 푸란수지, 퍼퓨릴 알코올, 폴리아크릴로니트릴, 폴리이미드, 에폭시 수지, 셀룰로스 및 스티렌으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상일 수 있다. 또한, 상기 소프트 카본은 석탄계 또는 석유계 유래의 타르 또는 핏치 조성물일 수 있다.
상술한 음극재를 제조하기 위한 한가지 방법을 예시하면 다음과 같다. 다만, 아래의 제조방법은 본 발명의 전구체 또는 음극재를 제조하기 위한 한가기 예시적인 방법에 불과할 뿐, 본 발명의 전구체 또는 음극재가 반드시 아래의 제조방법에 의하여 제조되어야 한다는 것을 의미하는 것은 아니다.
우선, 본 발명의 한가지 구현례에 의해 제공되는 전구체를 준비하는 단계가 수행될 수 있다.
이후, 얻어진 전구체를 바인더성 물질과 혼합하는 단계가 후속될 수 있다. 상기 전구체와 상기 바인더성 물질의 혼합을 위해서는 각 재료를 장입한 후 고속회전에 의하여 전단력을 부여하는 방법이 사용될 수 있고, 그 결과 상기 전구체를 이루는 흑연 입자에 상기 바인더성 물질이 코팅된 형태의 물질을 얻을 수 있다. 이때, 상기 바인더성 물질은 천연 흑연의 중량 대비 8~15%의 비율로 첨가될 수 있다.
상기 바인더성 물질이 코팅된 전구체에 대하여 열처리를 실시하는 단계가 수행된다. 상기 열처리에 의해서 바인더성 물질이 탄화되어 탄소계 물질로 될 수 있다. 본 발명의 한가지 구현례에서 상기 바인더성 물질의 열처리후 탄화수율은 30~70% 범위 내일 수 있다.
상기 열처리는 약 800~1300℃의 온도에서 30~120분간 실시될 수 있다. 온도가 낮거나 시간이 짧을 경우에는 충분한 탄화 효과를 얻을 수 없으며, 온도가 너무 높거나 시간이 길 경우 장치에 무리가 있을 수 있거나 경제적으로 유리하지 않다.
상술한 과정에 의하여 흑연 및 바인더(탄소계 물질)을 포함하는 음극재가 얻어질 수 있다.
본 발명의 한가지 구현례에 따라 상술한 음극재를 포함하는 이차전지를 제공할 수 있다. 본 발명의 한가지 구현례에 따른 이차전지는 리튬 이차전지로서 상술한 음극재를 포함하는 음극, 양극 및 전해질을 포함할 수 있다. 본 발명의 한가지 구현례에서는 상기 양극과 상기 음극 사이에 분리막(separator)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 한가지 구현례에서 음극은 본 발명의 한가지 구현례에 따라 제조된 음극재(음극 활물질)를 포함하는 슬러리을 집전체에 도포하고 건조하여 제조할 수 있다.
상기 슬러리는 상기 음극재, 바인더성 물질 및 용매를 혼합하여 얻어지는 것일 수 있다.
상기 전해질로서는 리튬 이차전지에서 사용되는 것이라면 어떤 것이라도 사용가능하고 그 종류를 제한하지 아니한다.
상기 용매로는 증류수를 사용할 수 있다.
상기 슬러리에는 필요에 따라 도전재가 더욱 포함될 수 있다. 도전재로서는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 구체적으로는 천연 흑연, 인조 흑연 등의 흑연; 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본 블랙; 탄소 섬유, 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다. 상기 도전재는 상기 음극 활물질층 형성용 조성물(즉, 슬러리)의 총 중량에 대하여 0.1 중량% 내지 30 중량%의 비율로 혼합될 수 있다.
또한, 상기 음극재를 포함하는 슬러리가 도포되는 집전체는 리튬 이차전지의 기술분야에서 사용되는 것이라면 어떤 것이라도 사용가능하고 그 종류를 제한하지 아니하나, 몇가지 예를 든다면 구리 박, 니켈 박, 스테인리스 강, 티타늄 박, 니켈 발포체(foam), 구리 발포체, 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재 또는 이들의 조합일 수 있다.
(실시예)
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기하는 실시예는 본 발명을 예시하여 구체화하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의하여 결정되는 것이기 때문이다.
음극재 전구체 및 음극재의 제조
하기 표 1에 기재된 입도 분포를 가지는 천연흑연 분말을 음극재 전구체로 준비하였다. 하기 표 1에서 강도 비율은 미분 피크의 강도에 대한 거분 피크의 강도 비율을 의미하는 것으로서, 거분 피크가 미분 피크 강도의 몇배의 강도를 가지는가를 나타낸 것이다. 각 실시예에서 2~8㎛의 입도 범위 분말의 구형화도는 모두 97% 이상이었으며, 10~25㎛의 입도 범위의 분말의 구형화도는 85% 이상임을 확인하였다. 또한, 전체 분말의 구형화도는 86% 이상임을 확인할 수 있었다. 그리고, 거분 피크의 반가폭 대비 미분 피크의 반가폭은 실시예 별로 모두 0.5~0.9배를 나타내고 있었다.
| 구분 | 전체 분말의 D50(㎛) | 미분 | 거분 | 미분 피크 반가폭(A)/거분 피크 반가폭(B) | 강도 비율 | ||
| 형태 | 피크 위치(㎛) | 형태 | 피크 위치(㎛) | ||||
| 발명예 1 | 8 | 인편상 | 3 | 인편상 | 10 | 0.53 | 2 |
| 발명예 2 | 23 | 인편상 | 8 | 인편상 | 25 | 0.61 | 4.76 |
| 비교예 1 | 10 | 인편상 | 9 | 인편상 | 13 | 0.93 | 1.56 |
| 비교예 2 | 24 | 인편상 | 2 | 인편상 | 27 | 0.48 | 1.43 |
| 발명예 3 | 19 | 인편상 | 4 | 인편상 | 22 | 0.77 | 2.56 |
| 발명예 4 | 14 | 토상 | 5 | 인편상 | 16 | 0.86 | 3.57 |
| 발명예 5 | 13 | 인편상 | 4 | 토상 | 18 | 0.89 | 2.04 |
| 종래예 | 15 | - | - | 인편상 | 15 | NA | - |
상기 표 1에 기재된 조건으로 얻어진 음극재 전구체에 바인더성 물질로서 연화점이 110℃인 석탄계 콜타르 유래 핏치(잔탄량 40% 이상) 및 페놀수지를 중량기준으로 6:4의 비율로 혼합한 것을 전체 전구체 100 중량부 대비 3 중량부의 비율로 혼합하고, 고속 회전에 의하여 전단력을 부여하여 입자에 코팅을 실시하였다. 상기 코팅된 입자를 1100℃의 온도에서 30분간 열처리하여 탄화시켜 음극재를 얻었다. 상기 모든 실시예에서 상기 바인더성 물질의 중량은 천연 흑연의 중량 대비 8~15%의 범위 내에 해당되도록 조절되었다. 또한, 모든실시예에서 바인더성 물질의 탄화 수율 역시 30~70%를 충족하는 것을 확인하였다.
음극 및 반쪽 전지의 제조
상술한 과정에 의하여 얻어진 음극재 97중량%를 카복시 메틸 셀룰로오스와 스티렌 부타디엔 러버를 포함하는 바인더 2중량% 및 수퍼 P 도전재 1중량%를 증류수 용매 중에서 혼합하여 음극 활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리를 구리 집전체에 도포하고 100℃에서 10분동한 건조한 후 롤 프레스에서 압착하였다. 이후, 100℃로 유지되는 진공 오븐에서 12시간 동안 진공건조하여 음극을 제조하였다. 제조된 음극의 전극 밀도는 실시예 별로 1.35~1.82g/cc 범위를 나타내고 있었다(표 2 참조).
위의 방법으로 제조한 음극 외에 상대 전극으로 리튬 금속을 사용하고 전해액으로 에틸렌 카보네이트와 디메틸 카모네이트가 부피 비율로 1:1로 혼합된 용매에 LiPF6를 용해시킨 것을 사용하여 2032 코인 셀 타입의 반쪽 전지를 제작하였다.
제작된 반쪽 전지의 초기 효율(%), 용량(mAh/g) 및 50회 충분전 후의 용량유지율(Capacity retention)을 측정하고 그 결과를 표 2에 나타내었다.
| 구분 | 전극밀도(g/cc) | 초기효율(%) | 용량(mAh/g) | 용량유지율(%) |
| 발명예 1 | 1.82 | 95 | 359 | 95 |
| 발명예 2 | 1.74 | 96 | 362 | 93 |
| 비교예 1 | 1.48 | 87 | 348 | 76 |
| 비교예 2 | 1.41 | 88 | 352 | 79 |
| 발명예 3 | 1.69 | 93 | 361 | 94 |
| 발명예 4 | 1.52 | 93 | 358 | 92 |
| 발명예 5 | 1.67 | 92 | 353 | 90 |
| 종래예 | 1.58 | 91 | 359 | 90 |
상기 표 2에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 한가지 구현례에서 제공하는 조건을 충족하는 음극재로 음극을 제조하여 이차전지에 사용한 경우에는 종래에 주로 사용되었던 천연흑연을 음극으로 사용한 종래예에 비하여 동등 수준의 용량을 나타내었을 뿐만 아니라, 종래예 대비 동등 또는 그 이상의 용량 유지율을 나타내고 있었다.
따라서, 본 발명의 우수한 효과를 확인할 수 있었다.
Claims (15)
- 흑연을 포함하는 음극재 전구체로서,상기 흑연이 2~8㎛의 입도 범위 및 10~25㎛의 입도 범위에 각각 피크를 가지며, D50이 6~23㎛인 입도 분포를 가지는 음극재 전구체.
- 제 1 항에 있어서, 상기 입도 분포에서 10~25㎛의 입도 범위에 존재하는 피크의 강도가 상기 2~8㎛의 입도 범위에 존재하는 피크의 강도의 2~5배인 음극재 전구체.
- 제 1 항에 있어서, 상기 2~8㎛의 입도 범위에 존재하는 피크의 반가폭(A)이 상기 10~25㎛의 입도 범위에 존재하는 피크의 반가폭(B)의 0.5 내지 0.9배인 음극재 전구체.
- 제 1 항에 있어서, 입도가 2~8㎛인 흑연의 구형화도가 95% 이상이며, 입도가 10~25㎛인 흑연의 구형화도가 85% 이상인 음극재 전구체.
- 제 4 항에 있어서, 흑연 전체의 구형화도가 90% 이상인 음극재 전구체.
- 제 1 항에 있어서, 상기 흑연은 천연흑연인 음극재 전구체.
- 제 6 항에 있어서, 상기 천연흑연은 인편상 흑연, 토상 흑연 또는 이들의 조합힌 음극재 전구체.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 음극재 전구체가 바인더에 의해 결합된 음극재.
- 제 8 항에 있어서, 상기 바인더는 하드카본, 소프트 카본 또는 이들의 조합이 탄화되어 형성된 것인 음극재.
- 제 9 항에 있어서, 상기 바인더성 물질은 천연 흑연의 중량 대비 8~15%의 비율로 첨가되고, 상기 바인더성 물질의 탄화수율은 30~70% 범위 내인 음극재.
- 제 9 항에 있어서, 상기 하드 카본은 수크로오스, 페놀수지, 푸란수지, 퍼퓨릴 알코올, 폴리아크릴로니트릴, 폴리이미드, 에폭시 수지, 셀룰로스 및 스티렌으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 음극재.
- 제 9 항에 있어서, 상기 소프트 카본은 석탄계 또는 석유계 유래의 타르 또는 핏치 조성물인 음극재.
- 집전체와 상기 집전체 표면에 코팅된 음극재를 포함하는 음극;전해질; 및양극을 포함하고,상기 음극재는 제8항에 따른 음극재인 리튬 이차전지.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 음극재 전구체를 준비하는 단계;상기 음극재 전구체에 바인더성 물질을 코팅하는 단계; 및상기 바인더가 코팅된 음극재 전구체를 열처리하는 단계를 포함하는 음극재의 제조방법.
- 제 14 항에 있어서, 상기 바인더성 물질은 천연 흑연의 중량 대비 8~15%의 비율로 첨가되고, 상기 바인더성 물질의 열처리 후 탄화수율은 30~70% 범위 내인 음극재의 제조방법.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2022-0177544 | 2022-12-16 | ||
| KR1020220177544A KR20240094884A (ko) | 2022-12-16 | 리튬 이차전지용 음극재, 상기 음극재용 전구체, 리튬 이차전지 및 음극재의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2024128725A1 true WO2024128725A1 (ko) | 2024-06-20 |
Family
ID=91485286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/KR2023/020333 WO2024128725A1 (ko) | 2022-12-16 | 2023-12-11 | 리튬 이차전지용 음극재, 상기 음극재용 전구체, 리튬 이차전지 및 음극재의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2024128725A1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040087858A (ko) * | 2002-02-26 | 2004-10-15 | 소니 가부시끼 가이샤 | 비수전해질 전지 |
| KR20060071387A (ko) * | 2006-06-05 | 2006-06-26 | 주식회사 소디프신소재 | 고에너지밀도 리튬 이차전지용 음극 활물질 |
| KR20130075341A (ko) * | 2011-12-27 | 2013-07-05 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 탄소계 음극재 및 그 제조방법 |
| JP2016048668A (ja) * | 2013-12-17 | 2016-04-07 | 日立マクセル株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
| KR20200088237A (ko) * | 2019-01-14 | 2020-07-22 | 주식회사 엘지화학 | 음극 및 상기 음극을 포함하는 이차 전지 |
-
2023
- 2023-12-11 WO PCT/KR2023/020333 patent/WO2024128725A1/ko unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040087858A (ko) * | 2002-02-26 | 2004-10-15 | 소니 가부시끼 가이샤 | 비수전해질 전지 |
| KR20060071387A (ko) * | 2006-06-05 | 2006-06-26 | 주식회사 소디프신소재 | 고에너지밀도 리튬 이차전지용 음극 활물질 |
| KR20130075341A (ko) * | 2011-12-27 | 2013-07-05 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 탄소계 음극재 및 그 제조방법 |
| JP2016048668A (ja) * | 2013-12-17 | 2016-04-07 | 日立マクセル株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
| KR20200088237A (ko) * | 2019-01-14 | 2020-07-22 | 주식회사 엘지화학 | 음극 및 상기 음극을 포함하는 이차 전지 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110739485A (zh) | 一种低温锂离子电池 | |
| WO2011062422A2 (ko) | 리튬 이차전지용 음극 합제 및 이를 사용한 리튬 이차전지 | |
| WO2014168327A1 (ko) | 리튬 이차전지용 음극, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
| KR102301644B1 (ko) | 리튬 이차전지용 음극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
| WO2022108341A1 (ko) | 리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 이의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 음극을 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| KR20130015967A (ko) | 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| WO2012096473A2 (ko) | 음극 활물질의 제조방법 | |
| WO2012111919A2 (ko) | 음극 활물질의 제조방법 | |
| WO2022139380A1 (ko) | 리튬 이차전지용 음극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
| CN113644271B (zh) | 一种钠离子电池负极补钠添加剂及负极材料 | |
| WO2021221276A1 (ko) | 리튬 이차전지용 음극재, 이의 제조방법 및 리튬 이차전지 | |
| CN116826060B (zh) | 复合补钠材料及制备方法、正极极片、钠电池、用电设备 | |
| WO2024128725A1 (ko) | 리튬 이차전지용 음극재, 상기 음극재용 전구체, 리튬 이차전지 및 음극재의 제조방법 | |
| WO2017142261A1 (ko) | 음극 제조방법 및 음극 | |
| WO2020149618A1 (ko) | 음극 활물질의 제조 방법 | |
| WO2018008954A1 (ko) | 양극 및 상기 양극을 포함하는 이차 전지 | |
| CN115425206A (zh) | 一种高压实高倍率人造石墨负极材料及其制备方法 | |
| CN116190624A (zh) | 一种钛酸锂复合材料制备方法以及钛酸锂电池 | |
| CN110993916B (zh) | 一种复合石墨负极材料及其制备方法 | |
| CN114597421A (zh) | 一种无负极锂金属电池负极集流体及其制备方法和应用 | |
| WO2014084610A1 (ko) | 음극 활물질용 복합체 및 이의 제조방법 | |
| KR20210144636A (ko) | 리튬 이차전지용 음극 활물질, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
| WO2024128708A1 (ko) | 리튬 이차전지용 음극재 전구체, 음극재, 리튬 이차전지 및 음극재의 제조방법 | |
| KR20240094884A (ko) | 리튬 이차전지용 음극재, 상기 음극재용 전구체, 리튬 이차전지 및 음극재의 제조방법 | |
| WO2023121060A1 (ko) | 리튬 이차전지용 음극 활물질 전구체, 이를 포함하는 음극 활물질, 및 이의 제조방법 |