KR100362283B1 - 리튬 2차 전지의 제조방법 - Google Patents

리튬 2차 전지의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리튬 2차 전지의 제조방법에 관한 것으로서, (a) 전극 활물질, 고분자 바인더, 도전제 및 캐스팅 용매를 포함하며, 가소제를 포함하지 않는 전극 조성물을 집전체에 도포하여 애노드 전구체 및 캐소드 전구체를 제조하는 단계; (b) 전해액에 의해 겔화되지 않는 다공성 폴리머 필름의 양면에 비닐리덴플루오라이드(VdF)/헥사플루오로프로필렌(HFP) 공중합체, 가소제, 무기 충진제 및 코팅 용매를 포함하는 슬러리를 코팅하여 세퍼레이터 전구체를 제조하는 단계; (c) 상기 전극 전구체 및 세퍼레이터 전구체를 라미네이팅하여 전지 전구체를 제조하는 단계; 및 (d) 상기 전지 전구체에 전해액을 주입하여 활성화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 리튬 2차 전지의 제조방법은 유기 용매에 의한 가소제 추출 공정없이도 리튬 2차 전지의 제조가 가능하므로 추출 공정에 따른 환경오염문제를 예방할 수 있으며, 전지의 제조 단가를 낮출 수 있는 장점이 있다.

Description

리튬 2차 전지의 제조방법{Manufacturing method for lithium secondary cell}
본 발명은 리튬 2차 전지의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 리튬 2차 전지를 유기 용매에 의한 가소제 추출공정없이 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 비수계 리튬 2차 전지는 애노드, 하나 이상의 유기용매에 용해된 리튬염으로부터 제조된 리튬 전해질 및 일반적으로 전이금속의 칼코제나이드(chalcogenide)인 전기화학적 활물질의 캐소드를 포함한다. 방전되는 동안에 애노드로부터 나온 리튬이온은 전기 에너지를 방출함과 동시에 리튬이온을 흡수하는 캐소드의 전기화학적 활물질로 액체 전해질을 통해 이동한다. 충전되는 동안에는 이온의 흐름이 역전되어 리튬이온은 전기화학적 캐소드 활물질로부터 나와 전해질을 통해 리튬 애노드내로 되돌아가 도금된다. 비수계 리튬 2차 전지는 미국 특허 제 4,472,487호, 제 4,668,595호, 제 5,028,500호, 제 5,441,830호, 제 5,460,904호 및 제 5,540,741호에 개시되어 있다.
덴드라이트 및 스폰지 리튬 성장의 문제를 해결하기 위해 리튬 금속 애노드를 리튬이온이 삽입(intercalation)되어 LixC6가 형성되는 코크스 또는 흑연과 같은 카본 애노드로 대체되었다. 이러한 전지가 작동하는 경우에는 리튬 금속 애노드를 가진 전지에서와 같이 리튬은 카본 애노드로부터 나와 전해질을 통해 리튬이 흡수되는 캐소드로 이동한다. 재충전되는 동안에는 리튬은 애노드로 되돌아와서 카본 내로 다시 삽입된다. 전지 내에 리튬 금속이 존재하지 않기 때문에, 가혹한 조건에서 조차도 애노드가 녹는 일은 없다. 또한, 리튬이 도금되는 것이 아니라 삽입에 의해 애노드 내로 재통합되기 때문에 덴드라이트 및 스폰지 리튬 성장은 일어나지 않는다.
최근에, 세퍼레이터로 다공성 폴리머 매트릭스로 사용하는 리튬 2차 전지가 등장하였는데, 다공성 폴리머 매트릭스의 사용에 의해 전도성이 향상될 수 있다는 것은 입증되었다. 이러한 다공성 폴리머 매트릭스의 제조방법 중 하나는 디부틸 프탈레이트와 같은 가소제를 함유하는 폴리머 구조체를 제조하고, 가소제를 제거하여 폴리머 내에 공극을 형성하는 단계를 포함한다. 가소제는 제거되기 전에 리튬 2차 전지에 약 50중량% 이하로 포함될 수 있다. 이러한 용매를 제거하는 현재의 방법은 디메틸에테르, 메탄올 및 싸이클로헥산과 같은 다른 유기 액체 용매를 이용한 추출이다. 일반적으로, 리튬 2차 전지의 조립에 있어서, 전해질 용매와 염을 포함하는 전해액은 가소제를 제거한 후에 리튬 2차 전지 전구체를 활성화하기 위해 부가된다.
상술한 바와 같이 가소제를 사용하여 제조된 리튬 2차 전지는 전기화학적 작동능력이 우수할지라도, 가소제 추출에 사용되는 용매는 해로운 유기용매이어서 환경문제를 유발하는 문제가 있다. 또한, 추출단계를 거침으로서 제조 공정 시간에 길어지고 생산 수율이 저하되어 리튬 2차 전지의 제조원가를 상승시키는 문제가 있다. 본 발명이 속하는 기술분야에서는 더욱 경제적이고, 안정한 리튬 2차 전지의 제조방법, 특히 가소제 추출공정없이 제조하는 방법에 대한 연구가 진행되고 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 유기용매에 의한 가소제 추출공정 없는 리튬 2차 전지의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은,
(a) 전극 활물질, 고분자 바인더, 도전제 및 캐스팅 용매를 포함하며, 가소제를 포함하지 않는 전극 조성물을 집전체에 도포하여 애노드 전구체 및 캐소드 전구체를 제조하는 단계;
(b) 전해액에 의해 겔화되지 않는 다공성 폴리머 필름의 양면에 비닐리덴플루오라이드(VdF)/헥사플루오로프로필렌(HFP) 공중합체, 가소제, 무기 충진제 및 코팅 용매를 포함하는 슬러리를 코팅하여 세퍼레이터 전구체를 제조하는 단계;
(c) 상기 전극 전구체 및 세퍼레이터 전구체를 라미네이팅하여 전지 전구체를 제조하는 단계; 및
(d) 상기 전지 전구체에 전해액을 주입하여 활성화시키는 단계를 포함하는것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 리튬 2차 전지의 제조방법에 있어서, 상기 전지 전구체는 캐소드 전구체, 세퍼레이터 전구체, 애노드 전구체, 세퍼레이터 전구체 및 캐소드 전구체가 순차적으로 적층되어 바이셀 구조인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 리튬 2차 전지의 제조방법에 있어서, 상기 전극 조성물은 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 알콜류 용매를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 리튬 2차 전지의 제조방법에 있어서, 상기 전해액에 의해 겔화되지 않는 다공성 폴리머 필름이 다공성 폴리에틸렌 필름 또는 다공성 폴리프로필렌 필름이 양면에 적층된 다공성 폴리에틸렌 필름인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 리튬 2차 전지의 제조방법에 있어서, 상기 가소제는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에톡시에탄, 디부틸 프탈레이트, 디메톡시에탄, 디에틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 리튬 2차 전지의 제조방법에 있어서, 상기 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 공중합체의 두께는 1 내지 50㎛되도록 코팅하는 것이 바람직하다.
본 발명을 상세히 설명하기 전에 다음과 같이 용어들을 정의하기로 한다.
"전지 전구체"라는 용어는 활성화 되기 전의 전지를 의미하며, 일반적으로 이러한 전지 전구체는 애노드 전구체, 캐소드 전구체 및 세퍼레이터 전구체를 포함한다. 또한, "활성화"라는 용어는 전지 전구체 내로 비수계 유기용매와 상기 용매 중에 리튬 이온을 내는 리튬화합물로 이루어지는 전해액을 함침시키는 것을 의미한다. 활성화 후 전지는 사용하기 전에 외부 에너지원에 의해 충전된다.
"단위 전지"라는 용어는 일반적으로 애노드, 캐소드 및 이것들 사이에 위치하며 비수계 유기용매와 상기 용매 중에 리튬이온을 내는 리튬화합물로 이루어지는 전해액을 포함하는 세퍼레이터를 함유하는 복합체를 의미하며, 이러한 복합체의 구조가 캐소드, 세퍼레이터, 애노드, 세페레이터 및 캐소드 순으로 위치하는 구조를 "바이셀 구조"라 한다. 또한, "전지"라는 용어는 요구되는 작동전압 및 전류 수준을 제공하도록 적절하게 직렬/병렬로 연결된 두 개 이상의 단위 전지를 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 리튬 단위 2차 전지의 제조방법을 상세하게 살펴보기로 한다.
일반적으로, 리튬 2차 전지의 제조방법은 애노드 전구체의 제조단계, 캐소드 전구체의 제조단계, 세퍼레이터 전구체의 제조단계, 전지 전구체의 제조단계 및 활성화 단계로 나눌 수 있는데, 이에 따라 설명하겠다.
1. 애노드 전구체의 제조
애노드 전구체는, 캐스팅 용매에 고분자 바인더를 용해시키고, 이와 별도로 애노드 활물질과 도전제를 건식 혼합하여 얻은 혼합물에 상기의 용액을 가하고 균일하게 혼합하여 애노드 조성물을 제조하고, 이를 애노드 집전체 상에 캐스팅한 다음 건조시킴으로써 형성된다.
또한, 상기 애노드 조성물은 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 알콜류 용매를 더 포함할 수 있다. 여기에서 알콜류 용매는 상기 고분자 바인더에 대해서는 불용성이지만, 캐스팅 용매와는 혼합되는 물질로서, 후속의 건조공정중 제거되어 애노드 전구체에 기공을 형성하는 역할을 한다.
상기 알콜류 용매와 캐스팅 용매의 혼합부피비는 1:3인 것이 바람직하다. 만약 알콜류 용매에 대한 캐스팅 용매의 혼합부피비가 상기 범위를 초과하는 경우에는 최종적으로 얻어진 애노드 전구체내의 기공률 특성이 불량하고, 캐스팅 용매의 혼합부피비가 상기 범위 미만인 경우에는 균일한 조성을 갖는 애노드 조성물을 얻는 것이 곤란하여 이 조성물을 집전체상에 균일하게 캐스팅하는 것 자체가 어렵게 되므로 바람직하지 못하다.
상기 애노드 활물질, 도전제, 고분자 바인더 및 캐스팅 용매는 본 발명이 속하는 기술분야에서 그 용도로 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어 애노드 활물질로는 카본, 그래파이트 등을 사용할 수 있다. 또한, 도전제로는 카본블랙 등이 사용되고, 고분자 바인더로는 폴리비닐알콜, 메틸 셀룰로오즈, 카르복시메틸 셀룰로오즈, 폴리에틸렌글리콜 및 폴리비닐리덴플루오라이드 등과 같은 불소계 폴리머중에서 선택된 하나 이상이 사용되며, 캐스팅 용매로는 N-메틸-2-피롤리돈, 아세톤 또는 그 혼합물을 사용할 수 있다.
또한, 애노드 집전체로는 구리로 이루어진 익스팬디드(expanded) 메탈, 펀치드(punched) 메탈, 호일이 사용된다.
2. 캐소드 전구체의 제조
캐소드 전구체는, 캐스팅 용매에 고분자 바인더를 용해시키고, 이와 별도로 캐소드 활물질과 도전제를 건식 혼합하여 얻은 혼합물에 상기의 용액을 가하고 균일하게 혼합하여 캐소드 조성물을 제조하고, 이를 캐소드 집전체 상에 캐스팅한 다음 건조시킴으로써 형성된다.
또한, 상기 캐소드 조성물은 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 알콜류 용매를 더 포함할 수 있다. 여기에서 알콜류 용매는 상기 고분자 바인더에 대해서는 거의 불용성이지만, 캐스팅 용매와는 혼합되는 물질로서, 후속의 건조공정중 제거되어 캐소드 전구체에 기공을 형성을 형성하는 역할을 한다.
상기 알콜류 용매와 캐스팅 용매의 혼합부피비는 1:3인 것이 바람직하다. 만약 알콜류 용매에 대한 캐스팅 용매의 혼합부피비가 상기 범위를 초과하는 경우에는 최종적으로 얻어진 캐소드 전구체내의 기공률 특성이 불량하고, 캐스팅 용매의 혼합부피비가 상기 범위 미만인 경우에는 균일한 조성을 갖는 캐소드 조성물을 얻는 것이 곤란하여 이 조성물을 집전체상에 균일하게 캐스팅하는 것 자체가 어렵게 되므로 바람직하지 못하다.
상기 캐소드 활물질, 도전제, 고분자 바인더 및 캐스팅 용매는 본 발명이 속하는 기술분야에서 그 용도로 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어 양극 활물질로는, LiMn2O4, LiNiO2, LiCoO2등을 사용할 수 있고, 도전제로는 카본블랙 등이 사용되고, 고분자 바인더로는 폴리비닐알콜, 메틸 셀룰로오즈, 카르복시메틸 셀룰로오즈, 폴리에틸렌글리콜 및 폴리비닐리덴플루오라이드 등과 같은 불소계 폴리머중에서 선택된 하나 이상이 사용되며, 캐스팅 용매로는 캐스팅 용매로는 N-메틸-2-피롤리돈, 아세톤 또는 그 혼합물을 사용할 수 있다.
또한, 캐소드 집전체로는 알루미늄으로 이루어진 익스팬디드(expanded) 메탈, 펀치드(punched) 메탈, 호일이 사용된다.
3. 세퍼레이터 전구체의 제조
세퍼레이터 전구체는 전해액에 의해 겔화되지 않는 다공성 폴리머 필름의 양면에 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 공중합체, 가소제, 무기충진제 및 코팅 용매를 포함하는 슬러리를 코팅한 후 상온에서 건조하여 제조된다.
상기 전해액에 의해 겔화되지 않는 다공성 폴리머 필름은 나일론, 폴리올레핀 필름 등 본 발명에 속하는 기술분야에 널리 알려져 있는 것이라면 제한없이 사용가능하나 다공성 폴리에틸렌 필름 또는 양면에 다공성 폴리프로필렌 필름이 적층된 다공성 폴리에틸렌 필름인 것이 바람직하다.
상기 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 공중합체의 두께가 1 내지 50㎛가 되도록 코팅하는 것이 바람직한데, 그 두께가 1㎛ 미만일 경우에는 코팅하는데 난점이 있으며, 50㎛를 초과할 경우에는 전지의 성능을 저하시키는 문제점이 있다.
세퍼레이터 전구체의 제조에 사용하기 위한, 가소제는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에톡시에탄, 디부틸 프탈레이트, 디메톡시에탄, 디에틸 카보네이트, 디메톡시에탄, 디프로필 카보네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것 바람직하다.
이러한 가소제는 유기용매에 의한 추출공정없이 기공의 형성을 가능하게 해주며, 또한 전해액 성분을 가소제로 사용함으로 전해액 주입시 화학평형에 도달하여 전지 성능을 발현하게 한다.
또한, 상기 무기 충진제 및 코팅 용매는 본 발명이 속하는 기술분야에서 그 용도로서 통상 사용되는 물질이라면 특별하게 제한되지 않으며, 예를 들어 무기 충진제로는 실리카와 알루미나 등을 사용할 수 있고, 코팅 용매로는 N-메틸-2-피롤리돈, 아세톤 또는 그 혼합물을 사용할 수 있다.
4. 전지 전구체의 제조
전지 전구체는 앞서 제조한 세퍼레이터 전구체를 애노드 전구체와 캐소드 전구체 사이에 위치하도록 라미네이팅하거나, 캐소드 전구체, 세퍼레이터 전구체, 애노드 전구체, 세퍼레이터 전구체 및 캐소드 전구체 순으로 라미네팅한 후에 가열 또는 가압하여 제조한다. 가열 또는 가압의 방법과 조건은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려져 있는 방법 및 조건에 따른다.
5. 활성화 단계
활성화 단계는 단위전지 전구체에 비수계 유기용매 및 무기염을 포함하는 전해액을 전극조립체에 주입함으로써 완료된다. 이렇게 활성화된 전지는 사용하기 전에 외부 에너지원에 의해 충전된다.
본 발명에 있어서 세퍼레이터 전구체의 제조시 사용한 가소제는 액체 상태로 세퍼레이터 전구체에 분산되어 있다. 이렇게 액체 상태로 분산된 가소제는 전해액에 사용된 용매가 동종의 유기액체이므로 액체 상태로 세퍼레이터 전구체내에 분산되어 있던 가소제가 전해액과 혼합되게 됨으로써 특별한 공정없이도 전해액이 세퍼레이터 전구체 내로 함침되는 효과를 얻을 수 있는 것이다.
상기 전해액에 포함되는 비수계 유기용매와 무기염은 본 발명이 속하는 기술분야에서 그 용도로서 통상 사용되는 것이라면 특별한 제한을 받지 않으며, 구체적으로는 비수계 유기용매로는 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, γ-부티로락톤, 1,3-디옥소란, 디메톡시에탄, 디메틸 카보네이트, 디에틸카보네이트, 테트라하이드로퓨란, 디메틸설폭사이드 및 폴리에틸렌글리콜 디메틸에테르 중에서 선택된 적어도 1종의 용매를 사용할 수 있으며, 세퍼레이터 전구체 제조시 사용되는 가소제와 동일한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 무기염으로는 용매중에서 해리되어 리튬 이온을 내는 리튬 화합물을 사용할 수 있다. 무기염의 구체적인 예로는 과염소산 리튬(lithium perchlorate, LiClO4), 사불화붕산 리튬(lithium tetrafluoroborate, LiBF4), 육불화인산 리튬(lithium hexafluorophosphate, LiPF6), 삼불화메탄술폰산 리튬(lithium trifluoromethansulfonate, LiCF3SO3) 및 리튬 비스트리플루오로메탄술포닐아미드(lithium bistrifluoromethansulfonylamide. LiN(CF3SO2)2)가 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것이 아님은 물론이다.
실시예
아세톤(삼전화학) 600ml과 키나르 2801(Kynar 2801)(VdF 88wt%/HFP 22wt% 공중합체)(Elf-Atochem사) 65g을 혼합하고 볼 밀로 2시간 동안 교반하여 용액을 제조한 후 상기 용액에 메조카본 파이버(MCF)(Petoca사) 415g과 슈퍼-피(MMM. Carbon사) 20g을 더 부가하고 볼 밀로 5시간 동안 교반하였다. 이 용액에 에탄올 200㎖를 부가하고 24시간 동안 교반하여 애노드 조성물을 제조하였다.
상기 애노드 조성물을 Cu 집전체상에 코팅한 다음, 30℃에서 건조하여 다공성 애노드 전구체를 제조하였다.
이와 별도로, 아세톤(삼전화학) 600ml과 키나르 2801(Kynar 2801)(VdF 88wt%/HFP 22wt% 공중합체)(Elf-Atochem사) 50g을 혼합하고 볼 밀로 2시간 동안 교반하여 용액을 제조한 후 상기 용액에 LiCoO2(Nippon Chem.사) 410g과 슈퍼-피(MMM. Carbon사) 40g을 더 부가하고 볼 밀로 5시간 동안 교반하였다. 이 용액에 에탄올 200㎖를 부가하고 24시간 동안 교반하여 캐소드 조성물을 제조하였다.
상기 캐소드 조성물을 Al 집전체상에 코팅한 다음, 30℃에서 건조하여 다공성 캐소드 전구체를 제조하였다.
이어서, 키나르 2801(Kynar 2801)(VdF 88wt%/HFP 22wt% 공중합체) 6g, 디부틸 프탈레이트 (Aldrich사) 8g 및 실리카(Carbot사) 6g을 아세톤(삼전화학) 50㎖를 혼합하고 볼 밀로 6시간 동안 교반하여 슬러리를 제조한 후, 상기 슬러리를 두께 25㎛의 다공성 폴리에틸렌 필름(Cellgard사)의 양면에 코팅하고 상온에서 건조하여 세퍼레이터 전구체를 제조하였다.
상술한 바와 같이 제조한 애노드 전구체, 캐소드 전구체 및 세퍼레이터 전구체를 바이셀 구조로 적층하고 145℃에서 라미네이션하여 전지 전구체를 제조하였다.
그 후, 얻어진 전지 전구체를 진공조건, 100℃의 온도에서 1시간 동안 건조하고 나서, 아르곤 가스 분위기하에서 전해액(1.15M LiPF6in EC:DMC:DEC=1:1:2)을 주입함으로써 리튬 2차 전지를 완성하였다.
상술한 바와 같이 제조한 전지를 충전 용량 160.5mAh로 화성(formation)한 후 방전 용량 및 고율 특성을 측정하여 표 1에 나타냈다.
비교예
메조카본 파이버(MCF)(Petoca사) 65g, 키나르 2801(Kynar 2801)(VdF 88wt%/HFP 22wt% 공중합체) 10g, 슈퍼-피(MMM. Carbon사) 9.25g, 디부틸 프탈레이트(Aldrich사) 21.75g 및 아세톤(삼전화학) 700㎖를 혼합하여 애노드 조성물을 준비하였다.
상기 애노드 조성물을 Cu 집전체상에 코팅한 다음, 30℃에서 건조하여 다공성 애노드 전구체를 제조하였다.
이와 별도로, LiCoO2(Nippon Chemical사) 65g, 키나르 2801(Kynar 2801)(VdF 88wt%/HFP 22wt% 공중합체) 10g, 슈퍼-피(MMM. Carbon사) 6.5g, 디부틸 프탈레이트(Aldrich사) 18.5g 및 아세톤(삼전화학) 900㎖를 혼합하여 캐소드 조성물을 준비하였다.
이 캐소드 조성물을 Al 집전체상에 코팅한 다음, 30℃에서 건조하여 다공성 캐소드 전구체를 제조하였다.
키나르 2801(Kynar 2801)(VdF 88wt%/HFP 22wt% 공중합체) 32g, 실리카(Carbot사) 26g, 디부틸 프탈레이트(Aldrich사) 42g 및 아세톤(삼전화학) 300㎖를 혼합하여 세퍼레이터 형성용 조성물을 준비하였다. 이 세퍼레이타 조성물을 폴리에틸렌테레프탈레이트 지지체상에 캐스팅하고 30℃에서 건조한 다음, 지지체로부터 필름을 떼어냄으로써 세퍼레이터 전구체를 제조하였다.
상술한 바와 같이 제조한 애노드 전구체, 캐소드 전구체 및 세퍼레이터 전구체를 바이셀 구조로 적층하고 145℃에서 라미네이션하여 전지 전구체를 제조하였다.
그 후, 얻어진 전지 전구체를 진공조건, 100℃의 온도에서 1시간 동안 건조하고 나서, 아르곤 가스 분위기하에서 전해액(1.15M LiPF6in EC:DMC:DEC=1:1:2)을 주입함으로써 리튬 2차 전지를 완성하였다.
상술한 바와 같이 제조한 전지를 충전 용량 160.5mAh로 화성(formation)한 후 방전 용량 및 고율 특성을 측정하여 표 1에 나타냈다.
화성(formation) 표준 방전 고율 특성
충전 용량 방전 용량 가역 용량 0.2C 0.5C 1C 2C
실시예 160.5mAh 124.0mAh 77.3% 113.6mAh 106.1mAh 98.6mAh 65.0mAh
비교예 160.5mAh 130.2mAh 81.1% 120.5mAh 110.2mAh 97.5mAh 84.2mAh
상술한 표 1에서 보는 것과 같이 유기용매에 의한 가소제 추출공정없이 제조된 실시예의 전지에서 측정된 결과와 종래의 방법으로 제조한 비교예의 전지에서측정된 결과가 거의 동일한 것으로 나타났다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 리튬 2차 전지의 제조방법은 유기 용매에 의한 가소제 추출 공정없이도 리튬 2차 전지의 제조가 가능하므로 추출 공정에 따른 환경오염문제를 예방할 수 있으며, 전지의 제조 단가를 낮출 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. (a) 전극 활물질, 고분자 바인더, 도전제 및 캐스팅 용매를 포함하며, 가소제를 포함하지 않는 전극 조성물을 집전체에 도포하여 애노드 전구체 및 캐소드 전구체를 제조하는 단계;
    (b) 전해액에 의해 겔화되지 않는 다공성 폴리머 필름의 양면에 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 공중합체, 가소제, 무기 충진제 및 코팅 용매를 포함하는 슬러리를 코팅하여 세퍼레이터 전구체를 제조하는 단계;
    (c) 상기 전극 전구체 및 세퍼레이터 전구체를 라미네이팅하여 전지 전구체를 제조하는 단계; 및
    (d) 상기 전지 전구체에 전해액을 주입하여 활성화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전지 전구체는 캐소드 전구체, 세퍼레이터 전구체, 애노드 전구체, 세퍼레이터 전구체 및 캐소드 전구체가 순차적으로 적층되어 바이셀 구조인 것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전극 조성물이 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 알콜류 용매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전해액에 의해 겔화되지 않는 다공성 폴리머 필름이 다공성 폴리에틸렌 필름인 것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전해액에 의해 겔화되지 않는 다공성 폴리머 필름이 다공성 폴리프로필렌 필름이 양면에 적층된 다공성 폴리에틸렌 필름인 것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 슬러리내에 함유된 가소제가 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에톡시에탄, 디부틸 프탈레이트, 디메톡시에탄, 디에틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 공중합체의 두께가 1 내지 50㎛되도록 코팅하는 것을 특징으로 리튬 2차 전지의 제조방법.
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