KR101494435B1 - 전극, 리튬 전지, 전극 제조 방법 및 전극 코팅용 조성물 - Google Patents

전극, 리튬 전지, 전극 제조 방법 및 전극 코팅용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 집전체 표면 상에 코팅된 활물질층이 망목 구조체를 포함하며, 상기 망목 구조체가 탄소나노튜브와 결착제로 이루어진 전극을 개시한다.
탄소나노튜브

Description

전극, 리튬 전지, 전극 제조 방법 및 전극 코팅용 조성물{Electrode, Lithium battery, method for preparing electrode and composition for electrode coating}
본 발명은 전극 , 이를 사용하여 제조된 리튬 전지, 상기 전극의 제조 방법 및 상기 전극의 제조에 사용되는 전극 코팅용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 망목 구조체(network structure)를 포함하는 전극, 이를 사용하여 제조된 리튬 전지, 상기 전극의 제조 방법 및 상기 전극의 제조에 사용되는 전극 코팅용 조성물에 관한 것이다.
2차 전지의 전극은 금속 집전체 위에 활물질층이 형성된 전극이다. 상기 활물질층에 활물질, 도전재, 결착제 및/또는 계면활성제 등이 포함된다. 상기 도전재는 활물질층 내부의 전도도 및 활물질층과 집전체 사이의 계면에서의 전도도를 높이기 위해 사용된다. 상기 도전재는 전지의 충방전 특성을 향상시켜 주지만 결착력이 없어 충방전 시에 활물질의 균열에 의해 발생하는 전기적 단절을 막을 수 없다. 또한, 결착제는 충방전시에 활물질의 부피 변화에 의한 활물질들간의 균열을 방지하기 위해 사용된다. 결착제는 충방전에 따른 활물질의 부피 변화에도 불 구하고 활물질들을 결착시켜 균열을 방지시키지만, 도전성이 없다. 일반적으로 활물질층에 전극의 전도도 향상을 위한 도전재 및 충방전에 따른 부피 변화를 억제하기 위한 결착제가 동시에 첨가되므로 전극의 전도도 향상 효과가 제한적이거나 결착력이 제한적이다. 그러므로, 향상된 결착력과 전도도를 동시에 구비하여 전지의 충방전 특성이 향상된 전극이 요구된다.
일본공개특허 제1997-097625호에는 집전체와 활물질층 사이에 밀착성이 높은 도전층을 설치하여 결착성과 전도도를 향상시킨 전극이 개시된다.
집전체 표면 상에 코팅된 활물질층이 망목 구조체를 포함하며, 상기 망목 구조체가 탄소나노튜브와 결착제로 이루어진 전극이 제공된다.
상기 전극이 채용된 리튬 전지가 제공된다.
집전체 상에 탄소나노튜브와 결착제를 포함하는 분산액이 코팅되어 코팅층이 형성되는 단계; 및 상기 코팅층 상에 전극 잉크가 인쇄되어 활물질층이 형성되는 단계;를 포함하는 전극 제조 방법이 제공된다.
용매 및 고형분을 포함하며, 상기 고형분이 탄소나노튜브 100 중량부에 대하여 결착제 5~1000 중량부가 혼합된 전극 코팅용 조성물이 제공된다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 전극, 리튬 전지, 전극 제조 방법 및 전극 코팅용 조성물에 관하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 전극은 집전체 표면 상에 코팅된 활물질층이 망목 구조체를 포함하며, 상기 망목 구조체가 탄소나노튜브와 결착제로 이루어진다.
상기 망목 구조체는 망목(network) 형태를 가지는 도전성 구조체로서 복수개의 탄소나노튜브들이 결착제에 의해 연결되어 그물 형태를 가지는 구조체이다. 상기 망목 구조체는 도전성을 가지므로 도전재의 열할을 하며 결착제에 의해 연결되어 3차원적으로 배치된 망목 형태를 가지므로 충방전시에 활물질의 부피 변화를 억제하는 지지대 역할을 할 수 있다. 그러므로, 활물질층에 과량의 도전재와 결착제를 사용하지 않고서도 활물질층의 전위를 균일하게 유지할 수 있고 충방전시의 활 물질층의 균열도 방지할 수 있다. 결과적으로, 전지의 사이클 특성이 개선된다.
상기 망목 구조체는 도 1에 보여지는 바와 같이 그물 형태를 가지면서 상기 구조체가 활물질층 내부에 포함되어 일종의 골격 역할을 한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 망목 구조체는 분산제를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 결착제가 분산제의 역할까지 수행하면 분산제가 필요하지 않으나, 결착제의 분산성이 낮은 경우에는 별도의 분산제가 추가되는 것이 바람직하다. 상기 분산제는 당해 기술분야에서 사용되는 것이라면 특별히 한정되지 않으며 양이온성 분산제, 음이온성 분산제 및/또는 양쪽이온성 분산제 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면 상기 망목 구조체를 형성하는 탄소나노튜브들이 전기적으로 서로 연결되는 것이 바람직하다. 특히, 상기 망목 구조체에서 3 이상의 탄소나노튜브들과 전기적으로 연결된 탄소나노튜브가 하나 이상 존재하는 것이 바람직하다. 탄소나노튜브들간의 전기적 접점이 다량 존재할 경우, 망목구조내 임의의 두 점 사이에 형성되는 전자의 이동 경로가 짧아져서 망목구조의 전도도가 향상된다. 또한, 더 많은 수의 전기적 접점이 형성되면 탄소나노튜브들이 결착제에 의해 물리적으로도 서로 연결되므로, 더욱 결착력이 강하고 내구성이 높은 망목구조가 형성된다. 도 2는 활물질층과 접촉하기 전의 망목 구조체의 모양을 보여주는 전자현미경 사진이다. 도 2에서 보여지는 바와 같이 망목 구조체는 3차원적으로 퍼져 있으며 하나의 탄소나노튜브가 다른 복수개의 탄소나노튜브들과 서로 접촉하고 있다.
즉, 상기 망목 구조체는 구조체 양 말단의 임의의 두 지점이 전기적으로 연결되며, 집전체와도 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다. 상기 망목 구조체는 활물질층 내부에 퍼져 있으면서 도전성을 유지하므로 위치에 상관없이 활물질층의 전위를 일정하게 유지시킬 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 탄소나노튜브의 종횡비(aspect ratio)는 10 이상인 것이 바람직하다. 상기 종횡비가 10이상이면 망목 구조체를 형성하기에 적합하다. 상기 종횡비가 10 미만이면 탄소나노튜브의 길이가 짧아 다른 탄소나노튜브와 접점을 가지는 것이 용이하지 않아 망목 구조를 형성하기가 어렵다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 탄소나노튜브는 당해 기술 분야에서 사용되는 탄소나노튜브라면 특별히 한정되지 않으나 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 및/또는 다발형 탄소나노튜브 등이 바람직하다. 상기 탄소나노튜브는 도전성이 높을수록 바람직하다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 전극에서 탄소나노튜브의 함량은 상기 활물질층 총 중량의 0.01 ~ 20 중량% 가 바람직하다. 상기 함량이 0.01중량% 미만이면 도전성 망목구조가 충분히 형성되지 않을 수 있고, 상기 함량이 20중량% 초과이면 전극활물질의 상대적 함량이 줄어들어 전극의 부피당 용량밀도가 작아질 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 망목 구조체의 탄소 함량은 상기 활물질층의 탄소 함량에 비해 1.3배 이상 높은 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2배 이상이다. 상기 탄소 함량의 비율이 본원발명의 목적 달성에 적합하다. 상기 망목 구조체는 탄소나노튜브를 주성분으로 포함하고 있으므로 활물질층에 비해 탄소 함량이 높다. 상기 탄소 함량은 RBS(Rutherford Backscattering Spectrometry)로 측정될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 다르면 상기 전극은 상기 집전체와 상기 활물질층 사이에 도전층이 존재하는 것이 바람직하다. 상기 도전층은 탄소나노튜브와 결착제로 이루어진 망목 구조체를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 망목 구조체는 분산제를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 도전층은 상기 활물질층과 구분되는 별개의 층으로 존재할 수 있으며, 다르게는 상기 도전층은 전극 제조 과정에서만 존재하다가 상기 활물질층과 혼합되어 활물질층에 완전히 포함됨에 의하여 최종 결과물에서는 소멸될 수 있다. 상기 도전층이 상기 활물질층과 구분되어 별개의 층으로 존재할 경우 상기 도전층은 활물질층과 집전체를 결착시키는 역할을 할 수 있다. 상기 도전층이 상기 활물질층과 혼합되어 소멸될 경우 상기 도전층에 존재하는 망목 구조체가 상기 활물질층 내부로 퍼져있는 상태로 존재하게 된다. 다르게는, 상기 도전층의 일부는 활물질층과 혼합된 상태로 존재하는 다른 일부는 활물질층과 혼합되지 않은 구분되는 층으로 존재할 수 있다.
상기 도전층의 두께는 5 ~ 1000 nm가 바람직하다. 상기 도전층의 두께가 1000nm를 초과하면 전극의 부피당 용량밀도가 작아질 수 있고, 5nm 미만은 실제로 구현되기 어렵다.
상기 전극에 사용되는 전극 활물질, 도전재, 계면활성제 및/또는 용매 등은 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 것이라면 한정되지 않는다. 상기 전극은 전극 잉크가 잉크젯 방식으로 프린트되어 제조된 전극이거나 전극 슬러리가 집전체 위에 닥터 블레이드 등으로 코팅되어 제조된 전극일 수 있다. 상기 전극에 관한 보다 구체적인 내용은 아래의 전극 제조 방법에서 설명한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 전극이 채용된 리튬 전지가 제공된다. 구체적으로 상기 리튬 전지는 전극 잉크가 잉크젯 방식으로 프린트되어 제조된 전극이 채용되거나, 전극 슬러리가 제조되어 상기 슬러리가 집전체에 코팅되는 방식으로 제조된 전극이 채용될 수 있다. 본 발명의 다른 구현예에 따른 리튬 전지는 그 형태가 특별히 제한되지는 않으며, 또한 리튬 1차 전지, 리튬 2차 전지는 물론, 연료 전지도 가능하다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 전극의 제조 방법은 집전체 상에 탄소나노튜브와 결착제를 포함하는 분산액이 코팅되어 코팅층이 형성되는 단계; 및 상기 코팅층 상에 전극 잉크가 인쇄되어 활물질층이 형성되는 단계;를 포함한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 분산액은 분산제를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 결착제가 분산제의 역할까지 수행하면 분산제가 필요하지 않으나, 결착제의 분산성이 낮은 경우에는 별도의 분산제가 추가되는 것이 바람직하다. 상기 분산제는 당해 기술분야에서 사용되는 것이라면 특별히 한정되지 않으며 양이온성 분산제, 음이온성 분산제 및/또는 양쪽이온성 분산제 등이 사용될 수 있다.
상기 탄소나노튜브와 결착제를 포함하는 분산액은 상기 탄소나노튜브와 결착제 를 용매에 녹인 후 원심분리시켜 침전물을 제거한 후 얻어진 분산액이다. 상기 분산액을 집전체 상에 코팅하는 방법은 스프레이 코팅 등으로서 특별히 한정되지 않는다. 상기 코팅층에는 탄소나노튜브와 결착제로 이루어진 망목 구조체가 포함된다. 상기 망목 구조체는 분산제를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 코팅층 상에 전극 잉크가 인쇄되면 상기 코팅층에 존재하는 탄소나노튜브와 결착제로 이루어진 망목 구조체가 상기 전극 잉크와 혼합되어 활물질층 내부로 수용될 수 있다. 전극 잉크 및 분산액의 코팅 횟수, 전극 잉크 및 분산액의 제조에 사용되는 용매의 종류에 따라 상기 코팅층과 활물질층은 완전히 혼합되어 최종 전극에서 코팅층이 더 이상 존재하지 않을 수도 있고, 상기 코팅층과 활물질층이 부분적으로만 혼합되어 코팅층과 활물질층이 구분되어 존재할 수도 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면 상기 코팅층의 두께는 5~1000nm가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5~500nm 이다. 상기 도전층의 두께가 1000nm를 초과하면 전극의 부피당 용량밀도가 작아질 수 있고, 5nm 미만은 실제로 구현되기 어렵다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 전극 잉크에 사용된 용매는 상기 분산액에 사용된 용매와 동일한 것일 수 있다. 상기 용매가 동일하면, 상기 코팅층이 상기 전극 잉크에 용해되므로 코팅층과 활물질층이 완전히 혼합되어 코팅층이 더 이상 존재하지 않고 코팅층에 형성된 망목 구조체는 활물질층에 모두 포함될 수 있다. 전극 잉크에 사용되는 용매가 분산액의 탄소나노튜브와 결착제가 용해되지 않는 용매이면 코팅층과 활물질층은 구분되어 존재하게 된다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 분산액은 용매 100 중량부에 고형분 0.1 ~ 100 중량부가 혼합될 수 있으며, 상기 분산액에 포함된 고형분은 탄소나노튜브 100 중량부에 대하여 결착제가 5~1000 중량부가 혼합될 수 있다. 결착제의 혼합량이 상기 범위 내에서 본원발명의 목적 달성에 적합하다. 즉, 상기 함량 범위는 전극 표면에 탄소나노튜브와 결착제로 이루어진 망목 구조체를 형성하는데 적합하다. 상기 함량범위를 벗어날 경우 탄소나노튜브간의 물리적 연결 강도가 낮아 망목 구조가 제대로 형성되지 않거나, 도전성이 없는 결착제의 함량이 높아 전도성이 높은 망목구조를 형성하는 것이 어려워질 수 있다.본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 분산액에 포함된 고형분은 탄소나노튜브 100 중량부에 대하여 분산제 50 중량부 이하를 추가적으로 포함할 수 있다. 더욱 바람직한 분산제 함량은 0.01 ~50 중량부이다. 상기 함량이 50 중량부 초과일 경우 망목 구조체의 도전성과 결착력 및 전극의 부피당 용량밀도가 저하될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면 용매 및 고형분을 포함하며, 상기 고형분이 탄소나노튜브 100 중량부에 대하여 및 결착제 5 ~ 1000 중량부가 혼합된 전극 코팅용 조성물이 제공된다. 상기 조성물에서 용매 및 고형분은 용매 100 중량부에 고형분 0.1 ~ 100 중량부가 혼합된다. 상기 조성물은 전극 표면에 탄소나노튜브와 결착제로 이루어진 망목 구조체를 형성하는데 적합하다. 상기 함량범위를 벗어날 경우 고형분의 함량이 낮아 코팅 효율이 지나치게 낮거나 고형분의 함량이 높아 1000nm 이하 두께의 균일한 망목구조층을 형성하는 것이 곤란할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 전극 코팅용 조성물에 포함된 고형분은 탄소나노튜브 100 중량부에 대하여 분산제 50 중량부 이하를 추가적으로 포함할 수 있다. 더욱 바람직한 분산제 함량은 0.01 ~50 중량부이다. 상기 함량이 50 중량부 초과일 경우 망목 구조체의 도전성과 결착력 및 전극의 부피당 용량밀도가 저하될 수 있다.
이하에서 본 발명의 일 구현예에 다른 전극 및 전지의 제조 방법이 구체적으로 설명된다.
먼저 전극 잉크가 제조된다. 전극 잉크는 전극 활물질, 극성 매질, 보습제를 혼합하고, 추가적으로 도전재, 결착제, 분산제, 리튬염 및/또는 완충제 등을 첨가하여 제조될 수 있다.
상기 전극 활물질은 리튬이 포함된 금속 산화물, 리튬이 포함되지 않은 전이금속 산화물 및/또는 탄소계 재료 등이 가능하다 상기 리튬이 포함된 금속 산화물은 예를 들어 LiCoO2 등의 Li-Co계 금속 산화물; LiNiO2 등의 Li-Ni계 금속 산화물; LiMn2O4, LiMnO2 등의 Li-Mn계 금속 산화물; Li2Cr2O7, Li2CrO4 등의 Li-Cr계 금속 산화물; LiFePO4 등의 Li-Fe계 금속 산화물; Li-V 계 금속 산화물; Li4Ti5O12 등의 Li-Ti계 금속 산화물이다. 상기 리튬이 포함되지 않은 전이금속 산화물은 SnO2, In2O3, Sb2O3 등의 전이금속 산화물이다. 탄소계 재료는 그래파이트, 하드카본, 아세틸렌블랙, 카본블랙 등이다. 상기 전극 활물질은 사용되는 용도에 따라 양극 활물질 또는 음극 활물질로서 사용된다. 상기 전극 활물질이 양극 활물질 또는 음극 활물질인지에 따라 상기 전극 활물질이 포함되는 잉크젯 프린트용 전극 잉크가 양 극 잉크 또는 음극 잉크가 된다. 상기 전극 활물질의 함량은 전극 잉크 총 중량의 0.1 내지 10중량%이나 반드시 이러한 범위로 한정되지 않는다.상기 극성 매질은 주성분으로서 물이 포함되고 보조 성분으로서 메탄올, 에탄올, 부탄올, 프로판올, 이소프로판올, 이소부틸알코올, N-메틸-2-피롤리돈 등의 극성 유기 용매가 포함될 수 있다. 상기 주성분이라는 용어의 의미는 극성 매질 총 중량의 51 % 이상을 차지하는 성분이라는 의미이며, 잔량이 보조 성분이다. 상기 극성 매질의 함량은 상기 잉크 총 중량의 50 내지 90 중량%가 바람직하나 반드시 이러한 범위로 한정되지 않는다.
상기 보습제는 극성 매질의 휘발성을 낮추기 위해 사용되며, 글리콜류가 사용될 수 있다. 예를 들어, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 등이다. 상기 보습제의 함량은 상기 전극 잉크 총중량의 10 내지 40 중량%가 바람직하나, 반드시 이러한 범위로 한정되지 않는다.
상기 도전재는 전극 활물질 입자의 전도성을 향상시키기 위하여 사용될 수 있으며, 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내라면 그 종류가 특별히 제한되지 않는다. 도전제의 예로는 아세틸렌 블랙, 카본블랙, 그래파이트, 탄소섬유 또는 이들의 혼합물 등이 있다. 상기 도전제의 함량은 상기 전극 잉크 총 중량을 기준으로 바람직하게는 0.1~10 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1~3 중량%이나, 반드시 이러한 범위로 한정되지 않는다.
상기 결착제는 프린트된 잉크와 집전체 사이에 결합력을 부여하기 위하여 결착제가 사용될 수 있다. 사용되는 결착제는 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내라 면 특별히 제한되지 않는다. 결착제의 예로는 폴리비닐알코올, 폴리이미드, 에틸렌-프로필렌-디엔 3원 공중합체, 스티렌-부타디엔 고무, 폴리불화비닐리덴(polyvinylidne fluoride, PVdF), 폴리테트라플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 또는 이들의 혼합물 등이 있다. 상기 결착제의 함량은 상기 전극 잉크 총 중량을 기준으로 바람직하게는 0.01~10중량%, 더욱 바람직하게는 0.05~5중량%이나 반드시 이러한 범위로 한정되지 않는다.
상기 분산제는 전극 잉크 중에 상기 산화물 입자와 도전제를 분산시키기 위해 사용될 수 있다. 사용되는 분산제는 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 지방산염, 알킬디카르복신산염, 알킬황산에스테르염, 다가황산에스테르염, 알킬나프탈렌황산염, 알킬벤젠황산염, 아킬나프탈렌황산에스테르염, 알킬술폰숙신산염, 나프텐산염, 알킬에테르카르복실산염, 아실레이티드펩티드, 알파올레핀황산염, N-아실메틸타우린염, 알킬에테르황산염, 2차다가알콜에톡시설페이트, 폴리옥시에틸렌알킬퍼밀에테르황산염, 모노글리설페이트, 알킬에테르인산에스테르염, 알킬인산에스테르염, 알킬아민염, 알킬피리듐염, 알킬이미다졸륨염, 불소계 아크릴산중합체, 실리콘계 아크릴산 중합체, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌스테롤에테르, 폴리옥시에틸렌의 리놀린 유도체, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 공중합체, 폴리옥시에틸렌솔비탄지방산에스테르, 모노글리세라이드지방산에스테르, 수크로스지방산에스테르, 알칸올아미드지방산, 폴리옥시에틸렌 지방산아미드, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 폴리비닐알코올, 폴리비닐셀 룰로오스계 수지, 아크릴계 수지, 부타디엔계 수지, 스티렌-아크릴계 공중합체 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리우레탄계 수지, 알킬베타인, 알킬아민옥사이드, 포르파티딜콜린 또는 이들의 혼합물 등이다. 상기 분산제는 필요에 따라 적절한 양이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 전극 잉크의 이온 전도성을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 사용되는 리튬염은 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들며, LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiAsF6, LiTaF6, LiAlCl4, Li2B10Cl10 등이다.
상기 완충제는 전극 잉크의 안정성을 유지하며 적정한 pH를 유지하기 위하여 사용될 수 있다. 사용되는 완충제는 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내라면 특별히 제한되지 않는다.완충제의 예로는 트리메닐아민, 트리에탄올아민, 디에탄올아민, 에탄올아민 등의 아민류 완충제; 수산화 나트륨; 수산화암모늄; 또는 이들의 혼합물 등이 있다. 상기 완충제의 함량은 상기 전극 잉크 총 중량을 기준으로 바람직하게는 0.1~10 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1~5 중량%이나 반드시 이러한 범위로 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 집전체에 상기 전극 잉크가 잉크젯 방식으로 인쇄되어 전극이 제조된다. 잉크젯 방식이란 잉크젯 프린트의 노즐로부터 전극 잉크가 물방울로서 집전체 위에 프린트되는 방식이다. 상기 잉크젯 방식에는 열구동 방식, 압전 소자 방식 등이 있지만, 전지 재료의 열안정성 관점에서 압전 소자 방식을 사용하는 것이 바람직하다. 양극 활물질을 포함하는 양극 잉크가 잉크젯 방식으로 프린트되면 양극이 제조되고 음극 활물질을 포함하는 음극 잉크가 잉크젯 방식으로 프린트되면 음극이 제조된다.
상기 전극 잉크를 잉크젯 방식으로 인쇄하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 잉크젯 헤드를 이용한 잉크젯 프린터를 시판되는 컴퓨터에 연결시키고 정당한 소프트웨어에 의해 소정의 패턴을 집전체 위에 작성할 수 있다. 집전체 위에 프린트된 전극 잉크를 건조시키는 수단은 20~200℃의 진공 분위기에서 1분 ~8시간이 바람직하나, 반드시 이러한 조건으로 한정되는 것은 아니다. 상기 집전체는 공지의 재료가 사용될 수 있다. 예를 들면, 알루미늄 박막, 스테인레스 박막, 구리 박막, 니켈 박막 등이다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 리튬 전지를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 소정의 집전체에 본 발명의 일 구현예에 따른 양극 잉크가 잉크젯 방식으로 프린트되고, 건조되어 양극이 형성된다. 상기 집전체의 양극이 형성된 면과 반대면에 본 발명의 일 구현예에 따른 음극 잉크가 잉크젯 방식으로 프린트되고 건조되어 음극이 형성된다. 그러므로, 바이폴라(bipolar)전극이 제조된다.
상기 바이폴라 전극의 양극 및/또는 음극의 층상에 소정 두께의 전해질 층이 형성되어 건조된다. 불활성 분위기에서 상기 전해질 층이 형성된 바이폴라 전극이 적층되어 전지 적층체가 제조된다. 상기 전지 적층체에 절연 밀봉층이 형성되고, 패킹되어 리튬 전지가 완성된다.
이하 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
(전극 잉크의 제조)
제조예 1
물 58.3g, 에탄올 5.7g, 에틸렌글리콜 30.9g, 디에틸렌글리콜 1.9g, 트리에탄올아민 0.38g, LiFePO4 1.52g, 분산제(Ciba, 스위스, EFKA4580) 0.19g 및 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 0.05g을 혼합하여 혼합액을 제조하였다. 상기 혼합액을 기공 크기(Pore Size) 5㎛의 멤브레인 시린지 필터로 여과하여 전극 잉크를 제조하였다.
(전극 코팅용 조성물 제조)
실시예 1
증류수 30ml에 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 15mg을 용해시킨 후 다중벽탄소나노튜브(일진나노텍, 한국, CM-95) 30mg을 첨가하여 초음파로 5시간 분산시켰다. 이어서, 상기 용액을 10000rpm에서 10분간 원심분리시켜 침전물을 제거하고 탄소나노튜브와 카르복시메틸셀루로오스가 분산된 분산액을 얻었다.
(전극 제조)
실시예 2
실시예 1에서 제조된 분산액을 두께 15㎛의 알루미늄 집전체 위에 스프레이 코팅하였다. 사용된 기기는 Fujimori Technology Laboratory Inc.의 NVD-600 이었다. 코팅 조건은 기판 온도 70℃, 노즐 이동 속도 600mm/초, 노즐과 기판 사이의 거리 10cm, 도포 핏치 10mm, 도포 범위 15cm×15cm, 분사 속도 1ml/분 이었다. 상기 분산액의 코팅 횟수는 15회 이었다. 상기 코팅에 의해 망목 구조체를 포함하는 코팅층이 형성되며 상기 망목 구조체의 전자 현미경 사진은 도 2에 나타내었다.
이어서, 상기 코팅된 알루미늄 집전체를 10cm×8cm 크기로 절단하여, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)필름 위에 부착하였다. 이어서, 상기 코팅된 알루미늄 집전체 위에 상기 제조예 1에서 제조된 전극 잉크를 사용하여 8cmㅧ6cm 크기의 패턴을 인쇄하였다. 인쇄에 사용된 프린터는 HP Deskjet 5550 잉크젯 프린터였다.
인쇄 직후, 상기 알루미늄 집전체를 80℃에서 10분간 건조하였다. 상기와 동일한 방식으로 인쇄 및 건조를 15회 반복하여 전극을 제조하였다. 제조된 전극을 120℃의 진공 오븐에서 2시간동안 건조한 후 압연롤을 이용하여 압연하여 전극을 완성하였다. 상기 전극의 단면의 전자 현미경 사진을 도 1에 나타내었다. 도 1의 상단의 흐린 부분은 알루미늄 집전체 부분이고 하단의 밝은 부분은 활물질층이다. 상기 활물질층 내부에 탄소나노튜브들이 그물 모양으로 얽여있는 부분이 망목 구조체이다.
실시예 3
분산액 코팅 횟수를 30 회로 변경한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 전극을 제조하였다.
실시예 4
분산액 코팅 횟수를 60 회로 변경한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 전극을 제조하였다.
실시예 5
분산액 코팅 횟수를 120 회로 변경한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 전극을 제조하였다.
비교예 1
분산액을 코팅하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 전극을 제조하였다.
(리튬 전지의 제조)
실시예 6
상기 실시예 2에서 제조된 전극을 애노드, 상대 전극으로서 리튬 금속, 격리막으로서 폴리에틸렌 격리막(separator) 및 전해액으로서 에틸렌 카보네이트 30부피% 및 디에틸 카보네이트 70부피%로 이루어진 혼합용매에 리튬염으로는 1.3M LiPF6를 첨가한 전해액을 사용하여 2016 규격의 코인셀을 제조하였다.
실시예 7 내지 9 및 비교예 2
상기 실시예 2에서 제조된 전극 대신에 상기 실시예 3 내지 5 및 비교예 1에서 제조된 전극을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 6과 동일한 방법으로 코인셀을 각각 제조하였다.
평가예 1 ; 탄소 원소 함량 측정
실시예 2에서 전극 제조 과정에서 분산액이 코팅된 집전체 표면의 일 부분에만 전극 잉크가 추가적으로 인쇄된다. 상기 전극 잉크가 인쇄된 표면과 인쇄되지 않은 표면에 대하여 러더퍼드 백라이트 산란(RBS, Rutherford Backscattering Spectrocopy) 실험을 각각 수행하였다. 상기 전극 잉크가 인쇄된 표면을 활물질층 영역이라고 하며, 상기 분산액만이 코팅된 표면을 망목 구조체 영역이라고 명명한다. 사용된 기기는 Kobe Steel사의 HRBS-V500 이었다. 실험 결과는 도 3에 보여진다. 도 3에 보여지는 바와 같이 탄소 원소의 에너지에 해당하는 260 ~ 270keV 부근의 에너지에서 분산액만이 코팅된 표면(망목 구조체 영역)에 존재하는 탄소 함량이 전극 잉크가 추가적으로 인쇄된 표면(활물질층 영역)에 존재하는 탄소 원소 함량보다 2배 정도 높았다.
평가예 2: 충방전 특성 평가
상기 실시예 6 내지 9 및 비교예 2에서 제조된 셀에 각각에 대해 양극활물질 1g 당 15mA의 전류로 Li 전극에 대하여 4.1 V에 도달할 때까지 정전류 충전하고, 이어서 다시 동일한 전류로 전압이 Li 전극에 대해 2.7V 에 도달할 때까지 방전하였다. 이어서, 동일한 전류와 전압 구간에서 충전 및 방전을 50회 반복하였다. 상기 충방전 실험 결과를 도 4에 나타내었다. 상기 실험 결과로부터 용량 유지율을 계산하였다. 용량 유지율은 하기 수학식 1로 표시된다.
<수학식 1>
50th 사이클에서의 용량 유지율(%)=50st 사이클의 방전 용량/ 1st 사이클의 방전 용량
<표 1>
50 사이클에서의 용량 유지율[%]
실시예 6 61.7%
실시예 7 67.0%
실시예 8 78.0%
실시예 9 86.2%
비교예 2 12.2%
상기 표 1에 보여지는 바와 같이 망목 구조체를 포함하는 전극을 채용한 실시예들은 망목 구조체를 포함하지 않는 전극을 채용한 비교예 2에 비해 사이클 수명이 현저히 향상되었다. 또한, 망목 구조체의 함량이 증가할수록 용량 유지율이 향상되었다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 망목 구조체가 포함된 활물질층의 단면을 보여주는 전자현미경 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 망목 구조체를 보여주는 전자현미경 사진이다.
도 3은 실시예 2의 전극 제조 과정에서 얻어지는 활물질층이 존재하는 표면과 존재하지 않는 표면에 대한 RBS 실험 결과이다.
도 4는 본 발명의 실시예 6 ~ 9 및 비교예 2의 리튬 전지에 대한 충방전 실험 결과이다.

Claims (22)

  1. 집전체 표면 상에 코팅된 활물질층이 망목 구조체를 포함하며,
    상기 망목 구조체가 탄소나노튜브와 결착제로 이루어진 전극.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 망목 구조체가 분산제를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 전극.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 망목 구조체를 형성하는 탄소나노튜브들이 전기적으로 서로 연결된 것을 특징으로 하는 전극.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 망목 구조체에서 3 이상의 탄소나노튜브들과 전기적으로 서로 연결된 탄소나노튜브가 하나 이상 존재하는 것을 특징으로 하는 전극.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브의 종횡비가 10 이상인 것을 특징으로 하는 전극.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브가 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 및 다발형 탄소나노튜브로 이루어진 군에서 선택된 1 이상인 것을 특징으로 하는 전극.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브의 함량이 상기 활물질층 총 중량의 0.01 ~ 20 중량% 인 것을 특징으로 하는 전극.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 망목 구조체의 탄소 함량이 상기 활물질층의 탄소 함량에 비해 1.3 배 이상 높은 것을 특징으로 하는 전극.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 집전체와 활물질층 상이에 도전층이 존재하는 것을 특징으로 하는 전극.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 도전층이 탄소나노튜브와 결착제로 이루어진 망목 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 망목 구조체가 분산제를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 전극.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항의 전극이 채용된 것을 특징으로 하는 리튬 전지.
  13. 집전체 상에 탄소나노튜브와 결착제를 포함하는 분산액이 코팅되어 코팅층이 형성되는 단계; 및
    상기 코팅층 상에 전극 잉크가 인쇄되어 활물질층이 형성되는 단계;를 포함하는 전극 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 분산액이 분산제를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 제조 방법.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 코팅층이 탄소나노튜브와 결착제로 이루어진 망목 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 제조 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 망목 구조체가 분산제를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 제조 방법.
  17. 제 13항에 있어서, 상기 코팅층의 두께가 5 ~ 1000nm인 것을 특징으로 하는 전극 제조 방법.
  18. 제 13항에 있어서, 상기 전극 잉크에 사용된 용매가 상기 분산액에 사용된 용매와 동일한 것을 특징으로 하는 전극 제조 방법.
  19. 제 13항에 있어서, 상기 분산액에 포함된 고형분이 탄소나노튜브 100 중량부에 대하여 결착제 5 내지 1000 중량부가 혼합된 것을 특징으로 하는 전극 제조 방법.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 고형분이 탄소나노튜브 100 중량부에 대하여 분산제 50 중량부 이하가 추가적으로 혼합된 것을 특징으로 하는 전극 제조 방법.
  21. 삭제
  22. 삭제
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017095151A1 (ko) * 2015-11-30 2017-06-08 주식회사 엘지화학 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 이차전지
US11196051B2 (en) 2015-11-30 2021-12-07 Lg Chem, Ltd. Positive electrode for secondary battery and secondary battery including the same

Families Citing this family (72)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101345385B1 (ko) * 2007-12-18 2013-12-24 삼성전자주식회사 잉크젯 인쇄용 전극 조성물, 이로부터 얻어진 전극 및이차전지
US9111658B2 (en) 2009-04-24 2015-08-18 Applied Nanostructured Solutions, Llc CNS-shielded wires
CA2758568A1 (en) 2009-04-24 2010-10-28 Applied Nanostructured Solutions, Llc Cnt-infused emi shielding composite and coating
EP2425364A4 (en) 2009-04-27 2012-10-31 Applied Nanostructured Sols CNT-BASED RESISTANCE HEATING TO DECREASE COMPOSITE STRUCTURES
KR20110054766A (ko) * 2009-11-18 2011-05-25 삼성에스디아이 주식회사 수퍼도전성 나노입자, 수퍼도전성 나노입자의 분말 및 이를 구비한 리튬 전지
TWI462381B (zh) * 2009-11-25 2014-11-21 Univ Nat Taiwan 高性能電流收集裝置
KR101110074B1 (ko) * 2009-12-02 2012-02-15 삼성전자주식회사 잉크젯 인쇄용 음극 조성물, 이를 사용하여 제조한 전극 및 리튬 전지
US9167736B2 (en) 2010-01-15 2015-10-20 Applied Nanostructured Solutions, Llc CNT-infused fiber as a self shielding wire for enhanced power transmission line
CA2790205A1 (en) 2010-03-02 2011-09-09 Applied Nanostructured Solutions, Llc Spiral wound electrical devices containing carbon nanotube-infused electrode materials and methods and apparatuses for production thereof
JP5784643B2 (ja) 2010-03-02 2015-09-24 アプライド ナノストラクチャード ソリューションズ リミテッド ライアビリティー カンパニーＡｐｐｌｉｅｄ Ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｓｏｌｕｔｉｏｎｓ， Ｌｌｃ カーボンナノチューブ浸出繊維を含有する電気装置とその製造方法
FR2957910B1 (fr) * 2010-03-23 2012-05-11 Arkema France Melange maitre de nanotubes de carbone pour les formulations liquides, notamment dans les batteries li-ion
US8780526B2 (en) 2010-06-15 2014-07-15 Applied Nanostructured Solutions, Llc Electrical devices containing carbon nanotube-infused fibers and methods for production thereof
EP2589096A1 (en) * 2010-06-30 2013-05-08 Very Small Particle Company Limited Improved adhesion of active electrode materials to metal electrode substrates
EP2629595A2 (en) 2010-09-23 2013-08-21 Applied NanoStructured Solutions, LLC CNT-infused fiber as a self shielding wire for enhanced power transmission line
JP2014507496A (ja) * 2010-12-21 2014-03-27 バイエル・インテレクチュアル・プロパティ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 粉末形態のポリマー／カーボンナノチューブ混合物の製造方法
KR101103606B1 (ko) * 2010-12-22 2012-01-09 한화케미칼 주식회사 전극 활물질인 전이금속화합물과 섬유형 탄소물질의 복합체 및 이의 제조방법
JP5698044B2 (ja) * 2011-03-22 2015-04-08 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 電池用電極の製造方法及び電池用電極製造装置
JP5906578B2 (ja) * 2011-04-07 2016-04-20 日立化成株式会社 リチウムイオン二次電池用正極合剤並びにこれを用いたリチウムイオン二次電池用正極及びリチウムイオン二次電池
DE102011077932B4 (de) * 2011-06-21 2021-06-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Kathodeneinheit für Alkalimetall-Schwefel-Batterie mit optimierter Ableiterstruktur sowie eine diese Kathodeneinheit enthaltende Batterie und ein Verfahren zur Herstellung der Kathodeneinheit
KR101271991B1 (ko) 2011-07-06 2013-06-05 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
CN102891320B (zh) * 2011-07-21 2015-05-06 湖北骆驼特种电源有限公司 锂离子电池导电剂sp分散工艺
FR2982866B1 (fr) 2011-11-18 2015-02-20 Arkema France Procede de preparation d'une composition pateuse a base de charges conductrices carbonees
WO2013085509A1 (en) * 2011-12-07 2013-06-13 CNano Technology Limited Electrode composition for li ion battery
US9085464B2 (en) 2012-03-07 2015-07-21 Applied Nanostructured Solutions, Llc Resistance measurement system and method of using the same
EP2816640B1 (en) 2012-04-18 2018-02-28 LG Chem, Ltd. Electrode and secondary battery including same
CN107134578A (zh) * 2012-04-18 2017-09-05 株式会社Lg 化学 二次电池、电池模块、电池组和包含电池组的装置
JPWO2013179909A1 (ja) 2012-05-31 2016-01-18 三菱マテリアル株式会社 リチウムイオン二次電池の電極及びその電極用ペーストの調製方法並びにその電極の作製方法
US20150118555A1 (en) 2012-05-31 2015-04-30 Mitsubishi Materials Corporation Electrode for lithium-ion secondary battery, and lithium-ion secondary battery using said electrode
KR102028169B1 (ko) * 2012-07-31 2019-10-02 삼성에스디아이 주식회사 3차원 기공 네트워크 구조를 갖는 전극, 이를 채용한 리튬 전지, 및 상기 전극의 제조방법
WO2014042080A1 (ja) 2012-09-14 2014-03-20 日産化学工業株式会社 エネルギー貯蔵デバイス電極用複合集電体および電極
US9911980B2 (en) * 2013-03-15 2018-03-06 Wellstat Biocatalysis, Llc Nanofiber electrodes for batteries and methods of making nanofiber electrodes
EP3040115B1 (en) 2013-08-27 2021-02-24 Nissan Chemical Corporation Agent for dispersing electrically conductive carbon material, and dispersion of electrically conductive carbon material
KR101594775B1 (ko) * 2013-10-23 2016-02-17 영텍 주식회사 수지를 이용한 전해 이온수 셀과 그 제조방법
FR3012450B1 (fr) 2013-10-30 2017-10-13 Commissariat Energie Atomique Materiau d'electrode pour batterie organique
US9735430B2 (en) * 2014-01-23 2017-08-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electrode, power storage device, and electronic device
CN104810524B (zh) * 2014-01-23 2018-04-03 清华大学 锂离子电池
JP6278804B2 (ja) * 2014-04-04 2018-02-14 住友精化株式会社 リチウムイオン二次電池電極用合剤、この合剤を含むリチウムイオン二次電池用電極およびこの電極を備えたリチウムイオン二次電池並びに電気機器
KR102305509B1 (ko) * 2014-07-22 2021-09-28 씨-나노 테크놀로지 리미티드 배터리용 전극 조성물
WO2016182100A1 (ko) * 2015-05-13 2016-11-17 대한민국(산림청 국립산림과학원장) 3차원 그물구조 형태의 전기화학소자용 전극, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전기화학소자
JP2016048698A (ja) * 2016-01-04 2016-04-07 日立化成株式会社 リチウムイオン二次電池正極用導電剤並びにこれを用いたリチウムイオン二次電池用正極材料、リチウムイオン二次電池用正極合剤、リチウムイオン二次電池用正極及びリチウムイオン二次電池
JP6962199B2 (ja) * 2016-01-07 2021-11-05 日産化学株式会社 エネルギー貯蔵デバイス用電極
US10749172B2 (en) 2016-01-07 2020-08-18 Nissan Chemical Industries, Ltd. Electrode for energy storage devices
KR102359828B1 (ko) * 2016-02-02 2022-02-09 주식회사 엘지에너지솔루션 그래핀 및 cnt를 포함하는 프라이머 층이 코팅된 음극 및 이의 제조방법
KR102359813B1 (ko) * 2016-02-02 2022-02-09 주식회사 엘지에너지솔루션 Cnt를 포함하는 프라이머 층이 코팅된 음극 및 이의 제조방법
CN105932297B (zh) * 2016-06-12 2018-10-09 华南理工大学 一种碳纳米管导电涂层集流体及其制备工艺
GB201610925D0 (en) 2016-06-22 2016-08-03 Imp Innovations Ltd Aqueous ink compositions
KR102110800B1 (ko) * 2016-10-26 2020-05-14 주식회사 엘지화학 카본 나노 튜브 시트를 포함하고 있는 이차전지용 전극
WO2018080101A1 (ko) * 2016-10-26 2018-05-03 주식회사 엘지화학 카본 나노 튜브 시트를 포함하고 있는 이차전지용 전극
MX2019006454A (es) 2016-12-02 2019-08-01 Fastcap Systems Corp Electrodo compuesto.
US11380899B2 (en) 2017-04-28 2022-07-05 Lg Energy Solution, Ltd. Positive electrode, secondary battery including the same, and method for manufacturing using dry mixing at high shear force
WO2018199702A1 (ko) * 2017-04-28 2018-11-01 주식회사 엘지화학 양극, 이를 포함하는 이차 전지, 및 상기 양극의 제조 방법
JP7025852B2 (ja) 2017-07-04 2022-02-25 第一工業製薬株式会社 電極塗工液用分散剤、該電極塗工液用分散剤を含む電極塗工液組成物、該電極塗工液組成物を用いて作製された蓄電デバイス用電極、および該電極を備える蓄電デバイス
CN107732241B (zh) * 2017-07-26 2020-06-12 东莞市创明电池技术有限公司 锂离子电池正极浆料及其合浆方法
JPWO2019188558A1 (ja) * 2018-03-29 2021-04-01 日産化学株式会社 エネルギー貯蔵デバイス用電極及びエネルギー貯蔵デバイス
KR102285981B1 (ko) 2018-04-06 2021-08-05 주식회사 엘지에너지솔루션 전극, 상기 전극을 포함하는 이차 전지, 및 상기 전극의 제조 방법
JP2022002166A (ja) * 2018-09-18 2022-01-06 パナソニック株式会社 非水電解質二次電池及び非水電解質二次電池の製造方法
FR3094371A1 (fr) 2019-03-29 2020-10-02 Arkema France Formulation d’électrode pour BATTERIE LI-ION et procede de fabrication d’electrode par extrusion à faible temps de séjour
CN116190655A (zh) * 2019-06-18 2023-05-30 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种浆料分散体系、负极浆料及锂离子电池
MX2022000268A (es) * 2019-07-05 2022-06-14 Nicolo Brambilla Electrodos para dispositivos de almacenamiento de energia.
US11557765B2 (en) 2019-07-05 2023-01-17 Fastcap Systems Corporation Electrodes for energy storage devices
KR20210040797A (ko) * 2019-10-04 2021-04-14 주식회사 엘지화학 전극 및 이를 포함하는 이차 전지
US20210112669A1 (en) * 2019-10-09 2021-04-15 National Taiwan University Of Science And Technology Conductive slurry and plating method using the same
WO2021253302A1 (en) * 2020-06-17 2021-12-23 Guangdong Haozhi Technology Co. Limited Conductive composition for secondary battery
WO2021200528A1 (ja) * 2020-03-31 2021-10-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 非水電解質二次電池
RU2739574C1 (ru) * 2020-05-13 2020-12-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Омский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ОНЦ СО РАН) Способ формирования контактной поверхности анода литий-ионных аккумуляторов
WO2021253674A1 (en) * 2020-06-17 2021-12-23 Guangdong Haozhi Technology Co. Limited Binder composition for secondary battery
KR102296660B1 (ko) * 2020-12-10 2021-09-02 김일도 이차전지 셀 구조 및 제조방법
WO2022210177A1 (ja) * 2021-03-29 2022-10-06 積水化学工業株式会社 樹脂組成物
WO2023075573A1 (ko) * 2021-11-01 2023-05-04 주식회사 엘지에너지솔루션 단일벽 탄소나노튜브가 적용된 음극 및 이를 포함하는 이차전지
WO2023128801A1 (ru) * 2021-12-29 2023-07-06 МСД Текнолоджис С.а р.л. Водная дисперсия углеродных нанотрубок, паста, катод и анод
CN114300686B (zh) * 2022-03-07 2022-08-09 宁德新能源科技有限公司 二次电池及电子装置
CN116190660B (zh) * 2023-03-10 2024-01-30 南京航空航天大学 一种粘结剂及其制备方法和应用、一种硅基负极及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11250900A (ja) * 1998-02-26 1999-09-17 Sony Corp 非水電解液二次電池用電極の製造方法、製造装置、および電極ならびにこの電極を用いた非水電解液二次電池
KR20040103706A (ko) * 2003-06-02 2004-12-09 (주)케이에이치 케미컬 금속입자를 접착제로 사용하는 탄소나노튜브 혹은탄소나노파이버 전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 전극
JP2006179431A (ja) 2004-12-24 2006-07-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 集電体およびその表面に結合したカーボンナノファイバを含む複合集電体、ならびにその製造法
KR20070027438A (ko) * 2005-09-06 2007-03-09 주식회사 엘지화학 탄소 나노튜브 함유 복합체 바인더 및 이를 포함하는 리튬이차전지

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07254139A (ja) 1994-03-15 1995-10-03 Kao Corp 磁気記録媒体及び転写方法
JPH0997625A (ja) 1995-09-29 1997-04-08 Seiko Instr Inc 非水電解質二次電池およびその製造方法
JPH09316760A (ja) 1996-05-30 1997-12-09 Toray Ind Inc 繊維成形体
JPH1045225A (ja) 1996-08-06 1998-02-17 Nichiman Sharyo Seisakusho:Kk コンベアフレーム
US6205016B1 (en) * 1997-06-04 2001-03-20 Hyperion Catalysis International, Inc. Fibril composite electrode for electrochemical capacitors
KR19990021294A (ko) 1997-08-30 1999-03-25 정몽규 자동차의 대쉬 로워멤버와 사이드 리어 로워멤버의 결합구조
JPH11283629A (ja) 1998-03-27 1999-10-15 Japan Storage Battery Co Ltd 有機電解質電池
KR100300404B1 (ko) 1998-09-07 2002-06-20 김순택 수산화니켈활물질의제조방법및그방법에따라제조된수산화니켈활물질을채용하고있는니켈전극
US6653020B2 (en) * 2001-04-12 2003-11-25 Rutgers University Foundation Metal nitride electrode materials for high capacity rechargeable lithium battery cells
JP3733404B2 (ja) 2001-05-22 2006-01-11 富士重工業株式会社 リチウム二次電池用正極およびリチウム二次電池
JP2003021842A (ja) 2001-07-09 2003-01-24 Seiko Epson Corp 液晶注入装置、液晶注入方法、液晶パネル製造方法および液晶パネル
JP2003077476A (ja) 2001-09-03 2003-03-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd リチウムイオン二次電池
KR100484867B1 (ko) 2001-12-22 2005-04-22 주식회사 엘지이아이 공기조화기 및 그 제어방법
JP4252847B2 (ja) 2003-06-09 2009-04-08 パナソニック株式会社 リチウムイオン二次電池
CN1249830C (zh) 2003-07-02 2006-04-05 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 碳纳米管锂二次电池
JP2005050669A (ja) * 2003-07-28 2005-02-24 Tdk Corp 電極、及び、それを用いた電気化学素子
KR100595896B1 (ko) * 2003-07-29 2006-07-03 주식회사 엘지화학 리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 그의 제조 방법
US7968233B2 (en) * 2004-02-18 2011-06-28 Solicore, Inc. Lithium inks and electrodes and batteries made therefrom
JP2005317251A (ja) 2004-04-27 2005-11-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 発光素子及び表示装置
JP2006069848A (ja) * 2004-09-02 2006-03-16 Fuji Xerox Co Ltd カーボンナノチューブパターンの形成方法
WO2007004652A1 (ja) 2005-07-05 2007-01-11 National University Corporation NARA Institute of Science and Technology カーボンナノチューブ分散液の製造方法
EP1961060B1 (en) * 2005-11-17 2017-12-20 Sapurast Research LLC Hybrid thin-film battery
JP2008010681A (ja) * 2006-06-29 2008-01-17 Equos Research Co Ltd 蓄電デバイス用電極及びその製造方法
KR101065778B1 (ko) * 2008-10-14 2011-09-20 한국과학기술연구원 탄소나노튜브 피복 실리콘-구리 복합 입자 및 그 제조 방법과, 이를 이용한 이차전지용 음극 및 이차전지

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11250900A (ja) * 1998-02-26 1999-09-17 Sony Corp 非水電解液二次電池用電極の製造方法、製造装置、および電極ならびにこの電極を用いた非水電解液二次電池
KR20040103706A (ko) * 2003-06-02 2004-12-09 (주)케이에이치 케미컬 금속입자를 접착제로 사용하는 탄소나노튜브 혹은탄소나노파이버 전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 전극
JP2006179431A (ja) 2004-12-24 2006-07-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 集電体およびその表面に結合したカーボンナノファイバを含む複合集電体、ならびにその製造法
KR20070027438A (ko) * 2005-09-06 2007-03-09 주식회사 엘지화학 탄소 나노튜브 함유 복합체 바인더 및 이를 포함하는 리튬이차전지

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017095151A1 (ko) * 2015-11-30 2017-06-08 주식회사 엘지화학 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 이차전지
US11196051B2 (en) 2015-11-30 2021-12-07 Lg Chem, Ltd. Positive electrode for secondary battery and secondary battery including the same

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Publication number Publication date
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