KR101717220B1 - Electrode for Secondary Battery Having Current Collector - Google Patents

Electrode for Secondary Battery Having Current Collector Download PDF

Info

Publication number
KR101717220B1
KR101717220B1 KR1020140055386A KR20140055386A KR101717220B1 KR 101717220 B1 KR101717220 B1 KR 101717220B1 KR 1020140055386 A KR1020140055386 A KR 1020140055386A KR 20140055386 A KR20140055386 A KR 20140055386A KR 101717220 B1 KR101717220 B1 KR 101717220B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
mixture layer
secondary battery
material mixture
electrode material
Prior art date
Application number
KR1020140055386A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150128279A (en
Inventor
김성민
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020140055386A priority Critical patent/KR101717220B1/en
Publication of KR20150128279A publication Critical patent/KR20150128279A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101717220B1 publication Critical patent/KR101717220B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/72—Grids
    • H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은 둘 이상의 전극 집전체들, 전극 집전체들 사이에 위치하는 제 1 전극 합제층, 및 전극 집전체의 외부 표면에 위치하는 제 2 전극 합제층을 포함하는 이차전지용 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode for a secondary battery comprising at least two electrode collectors, a first electrode material mixture layer positioned between electrode collectors, and a second electrode material mixture layer located on an outer surface of the electrode collector, and lithium The present invention relates to a secondary battery.

Description

둘 이상의 집전체를 구비하는 이차전지용 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 {Electrode for Secondary Battery Having Current Collector}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an electrode for a secondary battery having two or more current collectors,

본 발명은 둘 이상의 집전체를 구비하는 이차전지용 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다. The present invention relates to an electrode for a secondary battery having two or more current collectors and a lithium secondary battery including the same.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 최근에는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV)의 동력원으로서 이차전지의 사용이 실현화되고 있어 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 높은 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.As technology development and demand for mobile devices have increased, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. In recent years, the use of secondary batteries as a power source for electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV) Among such secondary batteries, there is a high demand for a lithium secondary battery having a high energy density, a high discharge voltage and an output stability.

특히, 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV)의 동력원으로 사용되는 리튬 이차전지는 높은 에너지 밀도와 함께 단시간에 큰 출력을 발휘할 수 있는 특성을 요구한다.Particularly, a lithium secondary battery used as a power source of an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV) requires a characteristic capable of exhibiting a high output in a short time with a high energy density.

일반적으로, 리튬 이차전지는 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 물질을 음극 및 양극으로 사용하고, 상기 양극과 음극 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시켜 제조하며, 리튬 이온이 상기 양극 및 음극에서 삽입 및 탈리될 때의 산화, 환원 반응에 의하여 전기적 에너지를 생성한다.Generally, a lithium secondary battery is manufactured by using a material capable of inserting and desorbing lithium ions as a cathode and an anode, filling an organic electrolytic solution or a polymer electrolytic solution between the anode and the cathode, and inserting lithium ions into the anode and the cathode. And electrical energy is generated by oxidation and reduction reactions when they are desorbed.

이 때, 상기 음극과 양극은 각 전극의 집전체 상에 전극 합제층을 포함하며, 예를 들면, 전극 활물질에 바인더와 용매, 필요에 따라 도전재, 분산제를 혼합 및 교반하여 슬러리를 제조한 후 이를 금속 재료의 집전체에 도포하고 압축한 뒤 건조하여 전극을 제조할 수 있다.At this time, the cathode and the anode include an electrode mixture layer on the collector of each electrode. For example, a slurry is prepared by mixing and stirring a binder and a solvent, a conductive material and a dispersing agent, if necessary, It is coated on a current collector of a metal material, compressed and then dried to produce an electrode.

이러한 종래 통상의 전극은 각 전극 집전체 상에 상기 전극 슬러리를 1회 코팅하여 제조되는데 이러한 전극 구조를 도 1에 도시하였다.Such a conventional conventional electrode is manufactured by coating the electrode slurry once on each current collector, and such an electrode structure is shown in FIG.

도 1을 참조하면, 종래의 전극은 전극 활물질, 바인더 및 도전재가 적절히 혼합된 슬러리를 양극/음극 집전체 위에 도포한 후 열처리 공정을 통해 제조된다. 즉, 양극/음극 집전체(1) 위에 바인더 및 도전재를 포함하는 전극 합제층(2)이 형성된 구조이다. Referring to FIG. 1, a conventional electrode is manufactured by applying a slurry in which an electrode active material, a binder, and a conductive material are appropriately mixed, onto a cathode / anode current collector, followed by a heat treatment process. That is, the electrode mixture layer 2 including the binder and the conductive material is formed on the anode / cathode current collector 1.

이러한 구조에 있어서, 전지의 용량을 늘이기 위해 전극 합제층의 두께를 증가시키게 되면 리튬 이온의 전달 경로가 길어져 집전체로부터 멀리 있는 활물질로의 리튬의 삽입/탈리(intercalation/deintercalation)가 발생하고, 집전체를 통한 전자의 이동이 제한된다. 또한, 전극 합제층에 포함되는 바인더는 상대적으로 가벼워 전극 합제층에 고르게 분산되지 않고, 표면에 들뜨는 현상이 발생하는데, 이는 전극 합제층이 두꺼울수록 그 분리가 심하므로 전지의 충/방전 과정에서 발생되는 부피변화에 따른 집전체와 활물질의 분리에 의한 전지의 사이클 특성 저하 및 수명 저하를 피할 수 없다.In this structure, if the thickness of the electrode mixture layer is increased in order to increase the capacity of the battery, the lithium ion transfer path becomes long, so that intercalation / deintercalation of lithium from the current collector to the active material far from the current collector occurs, The movement of the electrons through the whole is restricted. In addition, the binder contained in the electrode mixture layer is relatively light, so that it is not uniformly dispersed in the electrode mixture layer, and the phenomenon of floating on the surface occurs. The thicker the electrode mixture layer is, The deterioration of the cycle characteristics and the service life of the battery due to the separation of the collector and the active material due to the volume change can not be avoided.

이러한 문제점들을 해결하기 위해서, 종래에는 공극률, 전극 활물질의 종류 등을 다양하게 한 전극 합제층을 다층으로 코팅하는 등의 기술이 개발되어 왔다. 그러나, 이러한 구조 역시 로딩량에는 한계가 있을 뿐만 아니라 소망하는 정도의 전자전도도 및 이온전도도를 얻을 수 없고, 전극 합제층의 두께 증가로 인해 전극 강도가 감소하는 문제가 있었다. In order to solve these problems, conventionally, techniques such as multilayer coating of electrode mixture layers having various porosities and kinds of electrode active materials have been developed. However, such a structure also has a limitation in the amount of loading and a desired degree of electron conductivity and ionic conductivity can not be obtained, and electrode strength decreases due to increase in thickness of the electrode mixture layer.

따라서, 에너지 밀도가 향상된 고로딩 전극을 제조하기 위해서, 상기 문제점들을 해결할 수 있는 새로운 구조의 전극 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a new structure electrode technology capable of solving the above problems, in order to manufacture a high loading electrode having an improved energy density.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이차전지용 전극이 둘 이상의 전극 집전체들을 포함하고, 서로 다른 공극률을 갖는 두 종류의 전극 합제층을 포함하는 경우, 전자전도도 및 이온전도도의 저하를 최소화함과 동시에, 에너지 밀도가 향상된 고로딩 전극을 제조할 수 있을 뿐 아니라, 전극 강도를 향상시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted extensive research and various experiments and have found that when an electrode for a secondary battery includes two or more kinds of electrode mixture layers having two or more electrode collectors and having different porosity, And it was confirmed that not only a high loading electrode with improved energy density could be manufactured but also electrode strength could be improved, and thus the present invention has been accomplished.

따라서, 본 발명에 따른 이차전지용 전극은 둘 이상의 전극 집전체들, 전극 집전체들 사이에 위치하는 제 1 전극 합제층, 및 전극 집전체의 외부 표면에 위치하는 제 2 전극 합제층을 포함하는 것을 특징으로 한다.Accordingly, the electrode for a secondary battery according to the present invention comprises at least two electrode collectors, a first electrode mixture layer positioned between the electrode collectors, and a second electrode mixture layer positioned on the outer surface of the electrode collector .

즉, 본 발명은, 전극의 에너지 밀도를 향상시키기 위해 하나의 집전체 상에 전극 합제층을 두껍게 도포하여 고로딩의 전극을 제조하던 기존의 틀에서 완전히 벗어나, 둘 이상의 전극 집전체들을 포함하여 전극 합제를 다층으로 형성하는 신규한 구조의 전극을 제공한다. That is, in order to improve the energy density of the electrode, the present invention is applied to an electrode assembly layer thickly coated on one current collector to completely deviate from a conventional frame for manufacturing a high loading electrode, A novel structure electrode is provided which forms a composite in multiple layers.

상기와 같이 둘 이상의 전극 집전체들을 포함하여 고로딩의 전극을 제조하는 경우, 각각의 전극 집전체에 대해 도포되는 합제층들의 두께는 증가되지 않으므로, 전극 합제층에 포함되는 바인더의 들뜸 현상으로 인한 집전체와 활물질의 분리나, 이로 인한 저항 증가, 전지의 사이클 특성 저하 및 수명 저하를 방지할 수 있고, 활물질과 집전체의 거리가 가까워 전자 이동성이 좋으므로 전자전도도의 저하 또한 방지할 수 있다. In the case of manufacturing a high loading electrode including two or more electrode current collectors as described above, the thickness of the mixture layers applied to the respective electrode current collectors is not increased. Therefore, due to the lifting of the binder contained in the electrode mixture layer It is possible to prevent separation of the current collector and the active material, increase of the resistance thereof, deterioration of the cycle characteristics of the battery and deterioration of the lifetime, and the electron mobility is good because the active material and the current collector are close to each other.

또한, 에너지 밀도의 향상을 위해 전극의 전체 두께가 두꺼워지더라도, 둘 이상의 전극 집전체들이 전극 내부에 소정의 간격으로 위치하고 있으므로, 기존의 고로딩 전극에 비해 전극 강도 역시 향상될 수 있다.In addition, even if the total thickness of the electrode is increased to improve the energy density, since the two or more electrode collectors are located at predetermined intervals in the electrode, the electrode strength can be improved as compared with the conventional high loading electrode.

다만, 상기와 같이, 다층 구조의 전극을 제조할 때, 기존의 금속 호일을 전극 집전체로 사용하면, 전극 내부에 위치하는 제 1 전극 합제층은 집전체에 의해 차단되는 바, 상대 전극과의 리튬 이온의 확산이 거의 불가능하여 용량 발현이 불가능하다는 문제가 있다. However, when a conventional metal foil is used as an electrode current collector in manufacturing a multi-layered electrode as described above, the first electrode material mixture layer located inside the electrode is shielded by the current collector, There is a problem that diffusion of lithium ions is almost impossible and capacity development is impossible.

따라서, 본 발명에 따른 상기 집전체들은 3차원 망상(mesh) 구조로 이루어질 수 있다. 이 때, 상기 망상 구조의 집전체들에 형성되는 공극의 크기는 전극 합제에 포함되는 전극 활물질들의 크기에 비해 작은 범위에서 10 내지 1000 마이크로미터일수 있다.Accordingly, the current collectors according to the present invention may have a three-dimensional mesh structure. At this time, the size of the pores formed in the collectors of the network structure may be 10 to 1000 micrometers in a range smaller than the size of the electrode active materials included in the electrode mixture.

이와 같이, 3차원 망상 구조로 이루어진 금속 소재를 집전체로 사용하는 경우, 내부 전극 합제층인 제 1 전극 합제층으로의 리튬 이온의 확산 불가능이라는 상기의 문제점을 해결할 수 있다. 뿐만 아니라, 망상 구조의 특징상 집전체와 전극 합제와의 접촉 표면적 증대로 인해 접착력이 향상되고, 따라서 전지의 충/방전 과정에서 발생되는 전극 활물질의 탈리 현상을 더욱 감소시킬 수 있다. As described above, when the metal material having the three-dimensional network structure is used as the current collector, the above-mentioned problem that the lithium ion can not diffuse into the first electrode material mixture layer which is the internal electrode material mixture layer can be solved. In addition, due to the feature of the network structure, the adhesive force is improved due to the increase of the contact surface area between the current collector and the electrode mixture, and thus the desorption phenomenon of the electrode active material generated during the charging / discharging process of the battery can be further reduced.

한편, 제 1 전극 합제층에 확산된 리튬 이온들이 원활히 제 1 전극 합제층의 내부까지 확산되기 위해서는 제 1 전극 합제층은 높은 공극률을 가짐이 바람직하고, 따라서, 하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 전극 합제층의 공극률은 제 2 전극 합제층의 공극률보다 클 수 있고, 구체적으로, 상기 제 1 전극 합제층의 공극률은 제 2 전극 합제층의 공극률의 101% 내지 300%일 수 있다.On the other hand, it is preferable that the first electrode material mixture layer has a high porosity so that the lithium ions diffused into the first electrode material mixture layer smoothly diffuse to the inside of the first electrode material mixture layer. Therefore, in one specific example, The porosity of the electrode material mixture layer may be greater than that of the second electrode material mixture layer. Specifically, the porosity of the first electrode material mixture layer may be 101% to 300% of the porosity of the second electrode material mixture layer.

상세하게는, 이러한 상기 제 1 전극 합제층의 공극률은 20 ~ 40%, 제 2 전극 합제층의 공극률은 제 1 전극 합제층의 공극률보다 작은 범위에서 15 ~ 30%일 수 있다.Specifically, the porosity of the first electrode material mixture layer may be 20 to 40%, and the porosity of the second electrode material mixture layer may be 15 to 30% in a range smaller than the porosity of the first electrode material mixture layer.

즉, 전극 집전체의 외부 표면에 위치하는 제 2 전극 합제층은 일정 비율의 공극률만을 유지하게 하여 전극 내부로의 리튬 이온의 확산성을 가짐과 동시에 소정의 에너지 밀도와 전자전도도를 갖게 하고, 전극 집전체들 사이에 위치하는 제 1 전극 합제층은 상기 제 2 전극 합제층보다 큰 범위에서 공극률을 갖게 하여 리튬 이온의 확산성에 중점을 둠에 따라, 에너지 밀도를 높여 용량을 증가시킴과 동시에, 출력 특성 등의 향상을 꾀할 수 있다. That is, the second electrode material mixture layer located on the outer surface of the electrode current collector maintains only a certain porosity to allow diffusion of lithium ions to the inside of the electrode, and has a predetermined energy density and electron conductivity, The first electrode material mixture layer located between the current collectors has a porosity in a range larger than that of the second electrode material mixture layer and focuses on the diffusion property of lithium ions to increase the energy density and increase the capacity, Characteristics and the like can be improved.

하나의 구체적인 예에서, 상기 전극의 층수는 소망하는 에너지 밀도 및 전극 로딩량 내에서 적절히 선택할 수 있고, 특별히 한정되지 아니하나, 이온전도도를 고려하여, 상세하게는, 두 개의 전극 집전체를 포함하는 3층 구조임이 바람직하다. In one specific example, the number of layers of the electrode can be appropriately selected within a desired energy density and the amount of electrode loading, and is not particularly limited, but in consideration of ionic conductivity, specifically, Layer structure.

따라서, 하나의 구체적인 예에서, 상기 전극은 상부 합제층으로서의 제 2 전극 합제층, 상부 집전체로서의 제 1 집전체, 중간 합제층으로서의 제 1 전극 합제층, 하부 집전체로서의 제 2 집전체, 및 하부 합제층으로서의 제 2 전극 합제층이 순차적으로 적층되어 있는 구조일 수 있다.Thus, in one specific example, the electrode may comprise a second electrode mixture layer as an upper mixture layer, a first collector as an upper collector, a first electrode mixture layer as an intermediate mixture layer, a second collector as a lower collector, And a second electrode mixture layer as a lower mixture layer are sequentially laminated.

도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 3층 구조의 이차전지용 전극이 모식적으로 도시되어 있다. FIG. 2 schematically shows an electrode for a secondary battery of a three-layer structure according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전극(100)은 두 개의 집전체들(111, 112)과, 전극 집전체들 사이에 위치하는 제 1 전극 합제층(121), 및 전극 집전체의 양쪽 외부 표면에 위치하는 제 2 전극 합제층들(122, 123)로 구성되어 있다. 구체적으로, 상기에서 설명한 바와 같이, 상부 합제층으로서의 제 2 전극 합제층(122), 상부 집전체로서의 제 1 집전체(111), 중간 합제층으로서의 제 1 전극 합제층(121), 하부 집전체로서의 제 2 집전체(112), 및 하부 합제층으로서의 제 2 전극 합제층(123)이 순차적으로 적층되어 있다.2, an electrode 100 according to the present invention includes two current collectors 111 and 112, a first electrode compound layer 121 located between electrode current collectors, And second electrode material mixture layers 122 and 123 located on the outer surface. Specifically, as described above, the second electrode mixture layer 122 as the upper mixture layer, the first collector 111 as the upper collector, the first electrode mixture layer 121 as the intermediate mixture layer, And a second electrode mixture layer 123 as a lower mixture layer are laminated in this order.

이 때, 전극 내에서의 리튬 이온의 원활한 확산을 위해, 집전체들(111, 112)은 3차원 망상(mesh) 구조로 이루어질 수 있고, 제 1 전극 합제층(121)의 공극률은 제 2 전극 합제층들(122, 123)의 공극률보다 클 수 있다.In this case, in order to smoothly diffuse lithium ions in the electrode, the current collectors 111 and 112 may have a three-dimensional network structure, and the porosity of the first electrode material mixture layer 121 may be a three- May be greater than the porosity of the composite layers (122, 123).

이러한 본 발명에 따른 전극의 두께는 상세하게는, 100 마이크로미터 내지 500 마이크로미터일 수 있고, 더욱 상세하게는, 150 마이크로미터 내지 300 마이크로미터일 수 있다.The thickness of the electrode according to the present invention may be 100 micrometers to 500 micrometers, and more specifically, 150 micrometers to 300 micrometers.

일반적으로, 종래 단층 구조의 전극의 두께는 약 40 마이크로미터 내지 100 마이크로미터이고, 고로딩 전극 역시 다양한 문제들로 인해 약 150 마이크로미터 이하로 제조되었으나, 본 발명에 따른 전극은 상기에서 설명한 바와 같이, 전자전도도 및 이온전도도 등의 문제를 해결하였는바, 그 이상의 두께로 제조될 수 있다. In general, the thickness of the electrode in the conventional single layer structure is about 40 micrometers to 100 micrometers, and the high loading electrode is also made to be about 150 micrometers or less due to various problems. However, , The electron conductivity and the ion conductivity, and can be manufactured to a thickness of more than that.

이 때, 상기 제 1 전극 합제층 및 제 2 전극 합제층의 두께 비율은, 특별히 한정되지는 아니하나, 전지 특성의 적절한 조화를 위해 1:2 내지 2:1일 수 있다. 한 쪽의 전극 합제층의 두께가 다른 쪽의 전극 합제층의 두께에 비해 상기 범위를 벗어나 두꺼워지는 경우에는, 기존의 고로딩 단층 구조의 전극과 동일하게 하나의 전극 합제층의 두께가 두꺼워지는 것이므로, 리튬 이온의 전달 경로가 길어져 집전체로부터 멀리 있는 활물질로의 리튬의 삽입/탈리(intercalation/deintercalation)가 발생하고, 집전체를 통한 전자의 이동이 제한되는 바 바람직하지 않다.At this time, the ratio of the thicknesses of the first electrode material mixture layer and the second electrode material mixture layer is not particularly limited, but may be 1: 2 to 2: 1 in order to suitably match battery characteristics. If the thickness of one electrode mixture layer is thicker than the other electrode mixture layer, the thickness of one electrode mixture layer becomes thick like the existing electrode of a high loading single layer structure , The lithium ion transfer path becomes longer, intercalation / deintercalation of lithium occurs from the current collector to the active material far away from the current collector, and the movement of electrons through the current collector is restricted.

한편, 제 1 전극 합제층 및 제 2 전극 합제층에 포함되는 전극 활물질은 그 성분이 서로 동일할 수도 있고 상이할 수도 있으나, 상세하게는, 집전체의 외부 표면에 위치하는 제 2 전극 합제층에 전자전도성이 높은 전극 활물질이 포함되는 것이 바람직하다. On the other hand, the electrode active material contained in the first electrode compound mixture layer and the second electrode compound mixture layer may have the same components or may be different from each other. Specifically, the electrode active material contained in the second electrode compound mixture layer located on the outer surface of the current collector It is preferable that the electrode active material having high electron conductivity is included.

또한, 전극 활물질이 동일한 경우에도, 합제를 구성하는 그 밖의 물질들의 함량을 달리하여 두 합제층의 성질을 달리할 수 있으며, 이 경우에도, 제 2 전극 합제층의 전자전도도가 제 1 전극 합제층의 전자전도도보다 높은 것이 바람직하다. Also, even when the electrode active material is the same, the properties of the two mixture layers may be varied by varying the content of other materials constituting the mixture. In this case, too, the electronic conductivity of the second electrode mixture layer Is preferably higher than the electronic conductivity of

본 발명에 따른 상기 전극은 양극 또는 음극 중에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 즉, 양극 및/또는 음극 모두가 본 발명에 따른 전극 구조를 가질 수 있고, 양극 및/또는 음극 중 어느 하나의 전극만이 본 발명에 따른 전극 구조를 가질 수도 있으며, 특별히 한정되지 아니하고, 필요에 따라 적절히 선택할 수 있다.The electrode according to the present invention may be at least one selected from an anode and a cathode. That is, both the positive electrode and / or negative electrode may have the electrode structure according to the present invention, and only one of the positive electrode and the negative electrode may have the electrode structure according to the present invention. It can be selected appropriately.

상기 전극이 양극인 경우, 본 발명은 둘 이상의 양극 집전체들, 양극 집전체들 사이에 위치하는 제 1 양극 합제층, 및 양극 집전체의 외부 표면에 위치하는 제 2 양극 합제층을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극을 제공한다. In the case where the electrode is an anode, the present invention is characterized in that it comprises at least two positive electrode collectors, a first positive electrode mixture layer positioned between positive electrode collectors, and a second positive electrode mixture layer located on the outer surface of the positive electrode collector And a cathode for a secondary battery.

이 때, 상기 양극 합제층들은 양극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하고, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.At this time, the positive electrode mixture layers include a positive electrode active material, a conductive material and a binder, and if necessary, a filler may be further added to the mixture.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; LiNixMn2-xO4로 표현되는 스피넬 구조의 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 -x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); A lithium manganese composite oxide having a spinel structure represented by LiNi x Mn 2-x O 4 ; LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.

이 때, 상기에서 설명한 바와 같이, 제 1 양극 합제층에 포함되는 활물질과 제 2 양극 합제층에 포함되는 활물질은 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.At this time, as described above, the active material contained in the first positive electrode material mixture layer and the active material contained in the second positive electrode material mixture layer may be the same or different.

상기 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples thereof include stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, aluminum or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like may be used. The current collector may have fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the cathode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component which assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

반면, 상기 전극이 음극인 경우, 본 발명은 둘 이상의 음극 집전체들, 음극 집전체들 사이에 위치하는 제 1 음극 합제층, 및 음극 집전체의 외부 표면에 위치하는 제 2 음극 합제층을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극을 제공한다. On the other hand, when the electrode is a negative electrode, the present invention includes two or more negative electrode collectors, a first negative electrode mixture layer positioned between the negative electrode collectors, and a second negative electrode mixture layer positioned on the outer surface of the negative electrode collector And a negative electrode for a secondary battery.

이 때, 상기 음극 합제층들은 음극 활물질 외에 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 및 충진제 등을 선택적으로 더 포함할 수 있다.At this time, the negative electrode mixture layers may further include a conductive material, a binder, a filler, and the like in addition to the negative electrode active material.

상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료; 티타늄 산화물; 리튬 티타늄 산화물 등을 들 수 있다.The negative electrode active material may include, for example, carbon such as non-graphitized carbon or graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 &lt; x &lt; Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials; Titanium oxide; Lithium titanium oxide, and the like.

음극 활물질 역시, 제 1 음극 합제층의 활물질과 제 2 음극 합제층의 활물질은 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.Also in the negative electrode active material, the active material of the first negative electrode material mixture layer and the active material of the second negative electrode material mixture layer may be the same or different.

상기 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery. For example, the negative electrode current collector may have a surface of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, like the positive electrode collector, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams and nonwoven fabrics.

한편, 본 발명에 따른 상기 전극이 양극이고, 양극 활물질로 일반적으로 사용되는 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 경우, 상기 양극은 로딩량이 700mg/25 cm2 이상까지 가능하고, 상기 전극이 음극이고, 음극 활물질로 일반적으로 사용되는 탄소재를 포함하는 경우, 상기 음극의 로딩량은 300mg/25 cm2이상까지 가능하다.When the electrode according to the present invention is a positive electrode and includes a lithium transition metal oxide generally used as a positive electrode active material, the positive electrode can be loaded up to 700 mg / 25 cm 2 or more, the electrode is a negative electrode, When a carbon material generally used as an active material is included, the amount of loading of the negative electrode can be up to 300 mg / 25 cm 2 or more.

본 발명은 또한, 상기 전극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.The present invention also provides a lithium secondary battery comprising the electrode.

상기 리튬 이차전지는 상기 양극, 음극, 분리막 및 리튬염 함유 비수 전해질로 구성될 수 있고, 당 기술 분야에 알려져 있는 통상적인 방법으로 양극과 음극 사이에 다공성의 분리막을 넣고 상기 전해질을 투입하여 제조될 수 있다.The lithium secondary battery may be composed of the positive electrode, the negative electrode, the separator, and the non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and may be manufactured by putting a porous separator between the positive electrode and the negative electrode by a conventional method known in the art, .

본 발명에 따른 이차전지의 기타 성분들에 대해서는 이하에서 설명하다.Other components of the secondary battery according to the present invention will be described below.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separation membrane is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.

상기 리튬염 함유 비수 전해질은, 비수 전해질과 리튬으로 이루어져 있고, 비수 전해질로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The lithium salt-containing nonaqueous electrolyte is composed of a nonaqueous electrolyte and lithium. Nonaqueous organic solvents, organic solid electrolytes, inorganic solid electrolytes, and the like are used as the nonaqueous electrolyte, but the present invention is not limited thereto.

상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, A polymer containing an ionic dissociation group and the like may be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide.

또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.For the purpose of improving the charge / discharge characteristics and the flame retardancy, the electrolytic solution is preferably mixed with an organic solvent such as pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, Benzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrrole, 2-methoxyethanol, . In some cases, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability. In order to improve the high-temperature storage characteristics, carbon dioxide gas may be further added. FEC (Fluoro-Ethylene Carbonate, PRS (Propene sultone), and the like.

하나의 구체적인 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.In one specific example, LiPF 6, LiClO 4, LiBF 4, LiN (SO 2 CF 3) 2 , such as a lithium salt, a highly dielectric solvent of DEC, DMC or EMC Fig solvent cyclic carbonate and a low viscosity of the EC or PC of And then adding it to a mixed solvent of linear carbonate to prepare a lithium salt-containing non-aqueous electrolyte.

본 발명은 또한 상기 리튬 이차전지를 단위전지로 하는 전지팩을 제공하고, 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a battery pack comprising the lithium secondary battery as a unit battery, and a device including the battery pack.

상기 디바이스의 구체적인 예로는, 컴퓨터, 휴대폰, 파워 툴(power tool) 등의 소형 디바이스와, 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템 등의 중대형 디바이스를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the device include a small device such as a computer, a mobile phone, a power tool, a power tool powered by an electric motor, An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), and the like; An electric motorcycle including an electric bike (E-bike) and an electric scooter (E-scooter); An electric golf cart; Power storage systems, and the like, but are not limited thereto.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 전극은 둘 이상의 전극 집전체들을 포함하고, 서로 다른 공극률을 갖는 두 종류의 전극 합제층을 포함함으로써, 전자전도도 및 이온전도도의 저하를 최소화함과 동시에, 에너지 밀도가 향상된 고로딩 전극을 제조할 수 있을 뿐 아니라, 전극 강도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the secondary battery electrode according to the present invention includes two kinds of electrode mixture layers having two or more electrode current collectors and having different porosities, thereby minimizing deterioration of the electronic conductivity and ion conductivity , It is possible not only to manufacture a high loading electrode having an improved energy density but also to improve the strength of the electrode.

도 1은 종래 기술에 따른 이차전지용 전극의 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극의 모식도이다;
도 3는 실험예 1에 따른 리튬 이차전지들의 용량 및 출력 특성 비교 그래프이다.1 is a schematic view of an electrode for a secondary battery according to the prior art;
2 is a schematic view of an electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention;
3 is a graph comparing the capacity and output characteristics of the lithium secondary batteries according to Experimental Example 1. FIG.

이하, 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples. However, the following Examples are intended to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

양극의 제조Manufacture of anode

양극 활물질 LiNi0.55Mn0.30Co0.15O2, 도전재인 Denka black 및 바인더인 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride)를 중량비 96:2:2으로 혼합한 후, NMP(N-methyl pyrrolidone)를 첨가하여 슬러리를 제조하였다. 이러한 양극 슬러리를 2개의 알루미늄 집전체들에 하기 도 2와 같이 3층으로 도포한 후 120℃의 진공오븐에서 건조하여 양극을 제조하였다. 이 때, 각 층의 두께는 50 마이크로미터가 되도록 하였다.
Positive active material LiNi 0.55 Mn 0.30 Co 0.15 O 2 , conductive recognition Denka black and a binder of polyvinylidene fluoride (polyvinylidene fluoride) a weight ratio of 96: 2: After mixing the second slurry was added to NMP (N-methyl pyrrolidone) . The positive electrode slurry was applied to two aluminum current collectors in the form of three layers as shown in Fig. 2, followed by drying in a vacuum oven at 120 캜 to prepare a positive electrode. At this time, the thickness of each layer was set to 50 micrometers.

음극의 제조Cathode manufacturing

음극 활물질로서 인조 흑연, 도전재인 Denka black 및 바인더인 PVdF 를 중량비 96:2:2으로 혼합한 후, NMP(N-methyl pyrrolidone)를 첨가하여 슬러리를 제조하였다. 이러한 음극 슬러리를 2개의 구리 집전체들에 하기 도 2와 같이 3층으로 도포한 후 120℃의 진공오븐에서 건조하여 음극을 제조하였다.
As a negative electrode active material, artificial graphite, Denka black as a conductive material and PVdF as a binder were mixed in a weight ratio of 96: 2: 2, and NMP (N-methyl pyrrolidone) was added to prepare a slurry. The negative electrode slurry was applied to the two copper current collectors in three layers as shown in FIG. 2, followed by drying in a vacuum oven at 120 ° C to prepare a negative electrode.

이차전지의 제조Manufacture of Secondary Battery

상기에서 제조된 음극과 양극 사이에 상기 분리막을 개재하여 전극조립체를 제조하였다. 이렇게 제조된 전극조립체를 알루미늄 파우치에 넣고 전극리드를 연결한 후, 1 M의 LiPF6이 포함된 카보네이트 계열의 복합 용액을 전해질로 주입한 다음, 밀봉하여 리튬 이차전지를 조립하였다.
An electrode assembly was fabricated between the negative electrode and the positive electrode through the separator. The electrode assembly thus prepared was placed in an aluminum pouch, and an electrode lead was connected. Then, a carbonate-based composite solution containing 1 M of LiPF 6 was injected into the electrolyte, followed by sealing to assemble the lithium secondary battery.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

양극 및 음극을 하기 도 1과 같이 제조하고, 그 슬러리 층의 두께를 150 마이크로미터로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.
A lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that the positive electrode and the negative electrode were prepared as shown in FIG. 1 and the thickness of the slurry layer was changed to 150 micrometers.

<실험예 1><Experimental Example 1>

용량 및 출력특성 평가Evaluation of capacity and output characteristics

실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 전지를 작동 전압에 따른 용량 및 출력 변화를 측정하여, 그 결과를 하기 도 3에 나타내었다.The capacity and output change of the battery manufactured in Example 1 and Comparative Example 1 were measured according to the operating voltage, and the results are shown in FIG.

도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1에 따른 전지가 비교예 1에 따른 전지에 비해 우수한 용량 및 출력 특성을 나타냄을 확인할 수 있다.
As can be seen from FIG. 3, it can be seen that the battery according to Example 1 exhibited excellent capacity and output characteristics as compared with the battery according to Comparative Example 1. [

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

Claims (15)

둘 이상의 전극 집전체들, 전극 집전체들 사이에 위치하는 제 1 전극 합제층, 및 전극 집전체의 외부 표면에 위치하는 제 2 전극 합제층을 포함하고,
상기 집전체들은 3차원 망상(mesh) 구조로 이루어지고,
상기 전극은, 상부 합제층으로서의 제 2 전극 합제층, 상부 집전체로서의 제 1 집전체, 중간 합제층으로서의 제 1 전극 합제층, 하부 집전체로서의 제 2 집전체, 및 하부 합제층으로서의 제 2 전극 합제층이 순차적으로 적층되어 있는 구조인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.At least two electrode current collectors, a first electrode material mixture layer positioned between the electrode current collectors, and a second electrode material mixture layer positioned at an outer surface of the electrode current collector,
The collectors may have a three-dimensional mesh structure,
The electrode includes a second electrode mixture layer as an upper mixture layer, a first collector as an upper collector, a first electrode mixture layer as an intermediate mixture layer, a second collector as a lower collector, and a second collector as a lower mixture layer. And a composite layer are laminated in this order. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극 합제층의 공극률은 제 2 전극 합제층의 공극률보다 큰 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein a porosity of the first electrode material mixture layer is larger than a porosity of the second electrode material mixture layer. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 전극 합제층의 공극률은 제 2 전극 합제층의 공극률의 101% 내지 300%인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The electrode for a secondary battery according to claim 4, wherein the porosity of the first electrode material mixture layer is 101% to 300% of the porosity of the second electrode material mixture layer. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 전극 합제층의 공극률은 20 ~ 40%인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The electrode for a secondary battery according to claim 4, wherein the porosity of the first electrode material mixture layer is 20 to 40%. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 전극 합제층의 공극률은 제 1 전극 합제층의 공극률보다 작은 범위에서 15 ~ 30%인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The electrode for a secondary battery according to claim 4, wherein the porosity of the second electrode material mixture layer is 15 to 30% in a range smaller than the porosity of the first electrode material mixture layer. 제 1 항에 있어서, 상기 전극의 두께는 100 마이크로미터 내지 500 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the thickness of the electrode is 100 micrometers to 500 micrometers. 제 8 항에 있어서, 상기 전극의 두께는 150 마이크로미터 내지 300 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The electrode for a secondary battery according to claim 8, wherein the electrode has a thickness of 150 micrometers to 300 micrometers. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극 합제층 및 제 2 전극 합제층의 두께 비율은 1:2 내지 2:1인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the thickness ratio of the first electrode material mixture layer and the second electrode material mixture layer is 1: 2 to 2: 1. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극 합제층 및 제 2 전극 합제층에 포함되는 전극 활물질은 그 성분이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the electrode active material contained in the first electrode material mixture layer and the second electrode material mixture layer have the same components. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극 합제층 및 제 2 전극 합제층에 포함되는 전극 활물질은 그 성분이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the electrode active material contained in the first electrode material mixture layer and the second electrode material mixture layer have different components. 제 1 항에 따른 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.A lithium secondary battery comprising the electrode according to claim 1. 제 13 항에 따른 리튬 이차전지를 단위전지로 하는 것을 특징으로 하는 전지팩.A battery pack comprising a lithium secondary battery according to claim 13 as a unit battery. 제 14 항에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.A device comprising a battery pack according to claim 14.
KR1020140055386A 2014-05-09 2014-05-09 Electrode for Secondary Battery Having Current Collector KR101717220B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140055386A KR101717220B1 (en) 2014-05-09 2014-05-09 Electrode for Secondary Battery Having Current Collector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140055386A KR101717220B1 (en) 2014-05-09 2014-05-09 Electrode for Secondary Battery Having Current Collector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150128279A KR20150128279A (en) 2015-11-18
KR101717220B1 true KR101717220B1 (en) 2017-03-16

Family

ID=54838906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140055386A KR101717220B1 (en) 2014-05-09 2014-05-09 Electrode for Secondary Battery Having Current Collector

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101717220B1 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102376138B1 (en) * 2016-09-09 2022-03-18 주식회사 엘지에너지솔루션 High loading electrodes and method of making the same
KR102098154B1 (en) * 2016-09-09 2020-04-08 주식회사 엘지화학 Electrode Comprising Current Collector Having a 3Dimension Network Structure
KR102314029B1 (en) 2017-03-30 2021-10-18 주식회사 엘지에너지솔루션 Preparation method of high-loading electrode
GB2563451A (en) * 2017-06-16 2018-12-19 Oxis Energy Ltd A lithium sulphur-cell
KR102340100B1 (en) * 2017-08-18 2021-12-16 주식회사 엘지에너지솔루션 Electrode for secondary battery and secondary battery comprising the same
FR3070544B1 (en) * 2017-08-30 2023-01-27 Centre Nat Rech Scient CURRENT COLLECTION MULTIPLE ARRAY ELECTRODE
KR102562229B1 (en) * 2018-03-05 2023-08-02 현대자동차주식회사 Lithium secondary battery and manufacturing method thereof
KR20210056836A (en) * 2019-11-11 2021-05-20 주식회사 엘지화학 Negative electrode including a plurality of current collectos disposed in parallel and secondary battery comprising the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130115768A (en) * 2012-04-13 2013-10-22 주식회사 엘지화학 Multi layered electrode and the method of the same
KR101506451B1 (en) * 2012-04-16 2015-03-30 주식회사 엘지화학 Anode for Secondary Battery
KR101506452B1 (en) * 2012-04-16 2015-03-30 주식회사 엘지화학 Cathode for Secondary Battery

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150128279A (en) 2015-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101783445B1 (en) Multilayer-Structured Electrode and Lithium Secondary Battery Comprising The Same
KR101545886B1 (en) Multi Layered Electrode and the Method of the Same
KR101717220B1 (en) Electrode for Secondary Battery Having Current Collector
KR101569056B1 (en) Secondary Battery Comprising Si-Based Compound
KR101822992B1 (en) Multilayer Electrode for Secondary Battery and Preparation Method Thereof
KR101595333B1 (en) Electrode for Secondary Battery Improved Energy Density and Lithium Secondary Battery Comprising the Same
KR101527748B1 (en) The Method for Preparing Electrodes and the Electrodes Prepared by Using the Same
KR101884247B1 (en) Preparation Method of Multilayer Electrode for Secondary Battery
KR20130117711A (en) Lithium battery having higher performance
KR20150029054A (en) Electrode of Improved Electrolyte Wetting Property and Lithium Secondary Battery Comprising the Same
KR101495302B1 (en) Multi Layered Electrode and the Method of the Same
KR101812625B1 (en) Multilayer Electrode for Secondary Battery Having Different Volume of Conductive Materials and Preparation Method Thereof
KR101506451B1 (en) Anode for Secondary Battery
CN108292736B (en) Electrode comprising an electrode current collector having a three-dimensional network structure
KR20190009489A (en) Electrode without Electrode Current Collector and Secondary Battery Having the Same
KR101506452B1 (en) Cathode for Secondary Battery
KR101514303B1 (en) The Method for Preparing Electrodes and the Electrodes Prepared by Using the Same
KR101499588B1 (en) Electrode for Secondary Battery and Manufacturing Method thereof
KR20190012122A (en) Cathode for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same
KR101617418B1 (en) Secondary Battery Having Crown Ether Compound for Preventing Deposition of Manganese and the Same
KR20150014828A (en) Cathode Mixture with Improved Safety and Secondary Battery Comprising the Same
KR101493255B1 (en) The Method for Preparing Electrodes and the Electrodes Prepared by Using the Same
KR20130116026A (en) The method for preparing electrodes and the electrodes prepared by using the same
KR20130118243A (en) Electrode for secondary battery
KR20130115768A (en) Multi layered electrode and the method of the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200116

Year of fee payment: 4