KR101815682B1 - 리튬 이차 전지용 전극, 그 제조방법 및 이를 구비하는 리튬 이차 전지 - Google Patents

리튬 이차 전지용 전극, 그 제조방법 및 이를 구비하는 리튬 이차 전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 환경변화에 관계없이 일정한 성능을 유지할 수 있는 리튬 이차 전지용 전극, 그 제조방법 및 이를 구비하는 리튬 이차 전지를 위하여, 집전체와, 상기 집전체 상에 위치한 다층구조의 그래핀층과, 상기 다층구조의 그래핀층 상에 위치한 활물질을 구비하는, 리튬 이차 전지용 전극, 그 제조방법 및 이를 구비하는 리튬 이차 전지를 제공한다.

Description

리튬 이차 전지용 전극, 그 제조방법 및 이를 구비하는 리튬 이차 전지{Electrode for lithium secondary battery, method for manufacturing the same, and lithium secondary battery comprising the same}
본 발명은 리튬 이차 전지용 전극, 그 제조방법 및 이를 구비하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 더 상세하게는 환경변화에 관계없이 일정한 성능을 유지할 수 있는 리튬 이차 전지용 전극, 그 제조방법 및 이를 구비하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.
리튬 이차 전지는 양극과 음극, 그리고 이 양극과 음극 사이에 개재되는 절연성 다공필름인 세퍼레이터를 구비한다. 세퍼레이터의 공극에는 리튬 염이 용해된 전해액이 함침해 있다. 이러한 리튬 이차 전지는 전지 내부의 화학적 에너지를 전기 에너지로 구현하는 장치로서, 고용량 및 고에너지 밀도의 우수한 특성을 갖고 있기에, 다양한 휴대용 전자 장치의 전원으로서 많이 쓰이고 있다(공개특허공보 제2013-0082426호).
그러나 휴대용 전자 장치의 종류가 다양해지고 그 소비전력이 커짐에 따라, 다양한 환경에서도 일정하고 우수한 성능을 발휘하는 리튬 이차 전지의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 환경변화에 관계없이 일정한 성능을 유지할 수 있는 리튬 이차 전지용 전극, 그 제조방법 및 이를 구비하는 리튬 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 집전체와, 상기 집전체 상에 위치한 다층구조의 그래핀층과, 상기 다층구조의 그래핀층 상에 위치한 활물질을 구비하는, 리튬 이차 전지용 전극이 제공된다.
상기 다층구조의 그래핀층 상에 위치한 탄소 나노튜브, 탄소 나노파이버, 은 나노와이어, 실리콘 나노와이어, 바라듐옥사이드 나노와이어 및 틴(Sn) 나노와이어 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 니켈 또는 철을 촉매로 하여 다층구조의 그래핀층을 형성하는 단계와, 다층구조의 그래핀층을 집전체 상으로 전사하는 단계와, 집전체 상의 그래핀층 상에 활물질을 위치시키는 단계를 포함하는, 리튬 이차 전지용 전극 제조방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 일 관점에 따르면, 음극집전체 및 음극활물질과, 양극집전체 및 양극활물질과, 상기 음극집전체와 상기 음극활물질 사이에 개재되거나 또는 상기 양극집전체와 상기 양극활물질 사이에 개재되는 다층구조의 그래핀층을 구비하는, 리튬 이차 전지가 제공된다.
상기 다층구조의 그래핀층은 상기 음극집전체와 상기 음극활물질 사이와, 상기 양극집전체와 상기 양극활물질 사이에 각각 개재될 수 있다.
상기 다층구조의 그래핀층과 상기 음극활물질 사이에 또는 상기 다층구조의 그래핀층과 상기 양극활물질 사이에 위치한, 탄소 나노튜브, 탄소 나노파이버, 은 나노와이어, 실리콘 나노와이어, 바라듐옥사이드 나노와이어 및 틴(Sn) 나노와이어 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 환경변화에 관계없이 일정한 성능을 유지할 수 있는 리튬 이차 전지용 전극, 그 제조방법 및 이를 구비하는 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지를 개략적으로 도시하는 개략도이다.
도 2는 도 1의 리튬 이차 전지의 일 전극을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 1의 리튬 이차 전지와 비교예에 따른 리튬 이차 전지들의 충방전율에 따른 용량 특성을 개략적으로 도시하는 그래프이다.
도 4 및 도 5는 비교예에 따른 리튬 이차 전지들의 용량에 따른 전압을 개략적으로 도시하는 그래프들이다.
도 6은 도 1의 리튬 이차 전지의 용량에 따른 전압을 개략적으로 도시하는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
한편, 층, 막, 영역, 판 등의 각종 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 구성요소 "바로 상에" 있는 경우뿐 아니라 그 사이에 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지(10)를 개략적으로 도시하는 개략도이다. 도 1에서는 본 실시예에 따른 리튬 이차 전지(10)를 원통형으로 도시하고 있으나, 물론 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대 본 실시예에 따른 리튬 이차 전지는 각형, 코인형 또는 파우치형 등일 수도 있다.
본 실시예에 따른 리튬 이차 전지(10)는, 음극(20), 양극(40) 및 음극(20)과 양극(40) 사이에 개재되는 세퍼레이터(30)를 구비한다. 음극(20), 양극(40) 및/또는 세퍼레이터(30)에는 전해질(미도시)이 함침되어 있을 수 있다. 음극(20), 양극(40) 및 세퍼레이터(30)는 순차로 적층된 후 나선 형상으로 권취되어 용기(50) 내에 수납될 수 있다.
음극(20)은 음극집전체와 음극활물질을 포함하고, 양극(40)은 양극집전체와 양극활물질을 포함한다.
음극집전체는 구리 박, 니켈 박, 스테인레스강 박, 티타늄 박, 니켈 발포체(foam), 구리 발포체, 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
음극활물질은 리튬이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬금속, 리튬금속의 합금, 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질, 또는 전이금속 산화물을 포함할 수 있다.
리튬이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질로는 탄소 물질로서, 예컨대 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 결정질 탄소의 예로는 무정형, 판상, 린편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연흑연 또는 인조흑연과 같은 흑연을 들 수 있다. 비정질 탄소의 예로는 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소), 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치 탄화물 또는 소성된 코크스 등을 들 수 있다.
리튬금속의 합금으로는 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al 또는 Sn의 금속과의 합금이 사용될 수 있다. 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질로는 Si, SiOx(0<x<2), Si-C 복합체, Si-Q 합금(Q는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 내지 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합이며, Si은 제외), Sn, SnO2, Sn-C 복합체, Sn-R(R은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 내지 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합이며, Sn은 제외) 등을 들 수 있다. Q 및 R의 구체적인 원소로는, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po 또는 이들의 조합을 들 수 있다. 전이금속 산화물로는 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 등을 들 수 있다.
양극집전체로는 알루미늄을 사용할 수 있는데, 물론 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
양극활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)을 사용할 수 있다. 구체적으로는 코발트, 망간, 니켈 또는 이들의 조합의 금속과 리튬과의 복합 산화물 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.
음극활물질이나 양극활물질은 바인더와 함께, 선택적으로는 도전재와도 함께 음극집전체나 양극집전체 상에 위치할 수 있다.
바인더는 음극활물질이나 양극활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 음극활물질이나 양극활물질을 음극집전체나 양극집전체 또는 후술하는 다층구조의 그래핀층에 잘 부착시키는 역할을 한다.
이러한 바인더의 예로는 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 들 수 있다.
도전재는 음극이나 양극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 화학변화를 야기하지 않는 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하다. 예컨대 천연흑연, 인조흑연, 카본블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질이나, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질이나, 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머나, 이들의 혼합물 등을 도전재로 사용할 수 있다.
이와 같은 활물질, 도전재 및/또는 바인더를 N-메틸피롤리돈 등과 같은 용매 내에서 교반한 후 이를 집전체에 도포함으로써 음극(20)이나 양극(40)을 제조할 수 있다. 물론 이에 앞서 집전체 상에는 다층구조의 그래핀층이 위치하고, 활물질, 도전재 및/또는 바인더의 혼합물은 다층구조의 그래핀층 상에 도포될 수도 있다.
세퍼레이터(30)는 음극(20)과 양극(40)을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공한다. 이러한 세퍼레이터(30)는 저항이 낮으면서 전해액 함습력이 우수한 물질을 포함할 수 있는데, 예컨대 유리 섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 이들의 조합물 중에서 선택된 것일 수 있다. 이러한 세퍼레이터(30)는 부직포 또는 직포 형태를 가질 수 있다.
이와 같은 음극(20), 양극(40) 및 세퍼레이터(30)를 용기(50) 내에 수납한 후, 용기(50) 내에 폴리머 전해질 형성용 조성물을 주입하고 경화시킴으로써 리튬 이차 전지를 제조할 수 있다. 경화공정에서 폴리머 전해질 형성용 조성물에 포함되어 있는 모노머가 중합 개시제에 의해 중합 반응이 개시되어 폴리머를 형성하므로, 최종 리튬 이차 전지에는 폴리머 형태의 전해질이 존재하게 된다.
이와 같은 구조에 있어서, 다층구조의 그래핀층이, 음극집전체와 음극활물질 사이에 개재되거나 또는 양극집전체와 양극활물질 사이에 개재된다. 예컨대 다층구조의 그래핀층이 음극집전체와 음극활물질 사이와, 양극집전체와 양극활물질 사이에 각각 개재될 수 있다.
예컨대 도 1의 리튬 이차 전지의 일 전극을 개략적으로 도시하는 단면도인 도 2에 도시된 것과 같이, 음극(20)은 음극집전체(21)와, 이 음극집전체(21) 상에 위치하는 다층구조의 그래핀층(23)과, 이 다층구조의 그래핀층(23) 상의 음극활물질층(25)을 포함할 수 있다.
음극집전체(21) 상에 음극활물질 등을 직접 도포하여 음극활물질층(25)을 형성할 경우, 음극집전체(21)와 음극활물질층(25) 간의 접합력이 우수하지 못하기에 접합력 저하에 따라 충방전시 수명이 단축되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 무기물인 음극집전체(21)와 유기물인 음극활물질층(25)의 물리적 본딩에 의해 전기적 접촉 전도도가 좋지 않아, 그 계면에서 열이 발생하고 충방전 효율이 저하된다는 문제가 발생할 수 있다. 이는 양극집전체 상에 양극활물질 등을 직접 도포하여 양극활물질층을 형성하는 경우에도 마찬가지이다.
하지만 본 실시예에 따른 리튬 이차 전지의 경우, 음극집전체(21)와 음극활물질층(25) 사이에 다층구조의 그래핀층(23)이 개재되도록 함으로써, 그러한 문제점이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 다층구조의 그래핀층(23)과 음극활물질층(25)은 모두 유기물이기에 그 사이의 전기적 접촉 전도도가 우수하고, 또한 다층구조의 그래핀층(23)의 높은 전기 전도도 등의 장점으로 인해 음극집전체(21)와 다층구조의 그래핀층(23) 사이에서도 전기적 접촉 전도도가 문제되지 않는다. 따라서 음극(20)에서의 발열을 최소화하면서도 충방전 효율을 획기적으로 높일 수 있다. 물론 이는 양극에서도 마찬가지이다.
도 3은 도 1의 리튬 이차 전지와 비교예에 따른 리튬 이차 전지들의 충방전율에 따른 용량 특성을 개략적으로 도시하는 그래프이다.
도 3에서 나타난 것과 같이 부분단층의 그래핀층이 음극집전체(21)와 음극활물질층(25) 사이에 개재되는 경우나, 단층의 그래핀층이 음극집전체(21)와 음극활물질층(25) 사이에 개재되는 경우에 비해, 이중층 구조의 그래핀층이 음극집전체(21)와 음극활물질층(25) 사이에 개재되는 경우가 충방전율 변화에 따른 용량의 변화 정도가 최소화되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 다층 구조의 그래핀층이 음극집전체(21)와 음극활물질층(25) 사이에 개재되는 경우에는 리튬 이차 전지의 사용 환경 변화에 따라 충방전율이 변하더라도 리튬 이차 전지의 용량에 큰 변화가 없어, 사용자가 안정적으로 사용할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 충전을 0.2 충전율로 고정하고, 방전을 0.1 방전율에서 5 방전율까지 시간을 줄여가며 2.5V까지 올리면서 방전되는 전류량을 측정한 결과들이다. 도 4는 부분단층의 그래핀층이 음극집전체(21)와 음극활물질층(25) 사이에 개재되는 경우이고, 도 5는 단층의 그래핀층이 음극집전체(21)와 음극활물질층(25) 사이에 개재되는 경우이며, 도 6은 이층구조의 그래핀층이 음극집전체(21)와 음극활물질층(25) 사이에 개재되는 경우이다.
도 4에서 나타난 바와 같이 부분단층구조의 그래핀층이 음극집전체(21)와 음극활물질층(25) 사이에 개재되는 경우 방전량은 380mAh/g에서 355mAh/g로 25mAh 감소하였고, 도 5에 나타난 바와 같이 단층구조의 그래핀층이 음극집전체(21)와 음극활물질층(25) 사이에 개재되는 경우 방전량은 302mAh/g에서 285mAh/g로 17mAh 감소하였으며, 도 6에 나타난 바와 같이 이층구조의 그래핀층이 음극집전체(21)와 음극활물질층(25) 사이에 개재되는 경우 방전량은 320mAh/g에서 310mAh/g로 10mAh 감소한 것을 확인할 수 있다. 도 4 내지 도 6에서 확인할 수 있는 것과 같이, 다층구조의 그래핀층이 음극집전체(21)와 음극활물질층(25) 사이에 개재되는 경우 짧은 시간에 방전을 하더라도 방전량의 저하가 가장 적다는 것을 알 수 있다.
한편, 다층구조의 그래핀층(23)과 음극활물질층(25) 사이에 또는 다층구조의 그래핀층과 양극활물질층 사이에, 탄소 나노튜브, 탄소 나노파이버, 은 나노와이어, 실리콘 나노와이어, 바라듐옥사이드 나노와이어 및 틴(Sn) 나노와이어 중 적어도 어느 하나가 위치하도록 할 수도 있다. 이를 통해 다층구조의 그래핀층(23)과 음극활물질층(25) 또는 다층구조의 그래핀층과 양극활물질층 사이의 전기적 흐름이 더욱 원활해지도록 할 수 있다.
물론 탄소 나노튜브, 탄소 나노파이버, 은 나노와이어, 실리콘 나노와이어, 바라듐옥사이드 나노와이어 및 틴(Sn) 나노와이어 중 적어도 어느 하나는 음극활물질 또는 양극활물질과 교반된 상태로 다층구조의 그래핀층 상에 도포되어 소성될 수도 있음은 물론이다. 이 경우, 탄소 나노튜브, 탄소 나노파이버, 은 나노와이어, 실리콘 나노와이어, 바라듐옥사이드 나노와이어 및 틴(Sn) 나노와이어가 다층구조의 그래핀층과 음극활물질 사이에 또는 다층구조의 그래핀층과 양극활물질 사이에 위치하는 것으로 이해될 수도 있다.
지금까지는 리튬 이차 전지에 대해 설명하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 집전체와, 이 집전체 상에 위치한 다층구조의 그래핀층과, 다층구조의 그래핀층 상에 위치한 활물질을 포함하는, 리튬 이차 전지용 전극 역시 본 발명의 범위에 속한다고 할 수 있다. 여기서 집전체는 전술한 음극집전체일 수도 있고 양극집전체일 수도 있다. 집전체가 음극집전체일 경우 활물질은 전술한 음극활물질을 의미하고, 집전체가 양극집전체일 경우 활물질은 전술한 양극활물질을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지용 전극에 있어서, 탄소 나노튜브, 탄소 나노파이버, 은 나노와이어, 실리콘 나노와이어, 바라듐옥사이드 나노와이어 및 틴(Sn) 나노와이어 중 적어도 어느 하나가 다층구조의 그래핀층과 활물질층 사이에 위치하도록 할 수 있다. 물론 탄소 나노튜브, 탄소 나노파이버, 은 나노와이어, 실리콘 나노와이어, 바라듐옥사이드 나노와이어 및 틴(Sn) 나노와이어 중 적어도 어느 하나는 활물질과 교반된 상태로 다층구조의 그래핀층 상에 도포되어 소성될 수도 있음은 물론이다. 이 경우, 탄소 나노튜브, 탄소 나노파이버, 은 나노와이어, 실리콘 나노와이어, 바라듐옥사이드 나노와이어 및 틴(Sn) 나노와이어가 다층구조의 그래핀층과 활물질 사이에 위치하는 것으로 이해될 수도 있다.
한편 본 발명은 리튬 이차 전지용 전극 제조방법 역시 포함한다.
본 실시예에 따른 리튬 이차 전지용 제조방법에 따르면, 먼저 니켈 또는 철을 촉매로 하여 다층구조의 그래핀층을 형성한다. 니켈 또는 철은 촉매로서, 단층의 그래핀층이 아닌 다층구조의 그래핀층이 형성되도록 하는 역할을 한다. 니켈이나 철이 아닌 다른 촉매를 이용할 경우, 다층구조의 그래핀층이 아닌 단층의 그래핀층이 형성될 수 있으므로 적절하지 않을 수 있다.
이와 같이 형성된 다층구조의 그래핀층을 음극집전체 또는 양극집전체 상으로 전사하고, 이후 그래핀층 상에 음극활물질 또는 양극활물질을 위치시킴으로써, 리튬 이차 전지용 전극을 제조할 수 있다.
니켈이나 철을 이용해 형성된 다층구조의 그래핀층을 음극집전체 또는 양극집전체 상으로 전사할 시, 박리테이프를 이용할 수 있다. 예컨대 니켈이나 철을 포함하는 촉매층 상에 다층구조의 그래핀층을 형성한 후, 박리테이프를 다층구조의 그래핀층 상에 부착한다. 이후 FeCl3와 같은 물질로 니켈이나 철을 포함하는 촉매층을 녹여 제거하고, 다층구조의 그래핀층이 집전체 상에 위치하도록 한다. 이후 열을 가하면 박리테이프의 접착력이 제거되거나 저하되어, 다층구조의 그래핀층으로부터 박리테이프가 제거되도록 할 수 있다. 집전체 상에 위치한 다층구조의 그래핀층은 큐어링을 통해 집전체에 부착되도록 할 수 있다.
또는, 니켈이나 철을 이용해 형성된 다층구조의 그래핀층을 음극집전체 또는 양극집전체 상으로 전사할 시, PMMA(Poly(methyl methacrylate))를 이용할 수 있다. 예컨대 니켈이나 철을 포함하는 촉매층 상에 다층구조의 그래핀층을 형성한 후, PMMA를 스핀코팅하고 경화시킨다. 이후 FeCl3와 같은 물질로 니켈이나 철을 포함하는 촉매층을 녹여 제거하고, 다층구조의 그래핀층이 집전체 상에 위치하도록 한다. 그 후, 알콜로 PMMA를 녹여 제거할 수 있으며, 집전체 상에 위치한 다층구조의 그래핀층은 큐어링을 통해 집전체에 부착되도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지용 제조방법에 따르면, 집전체 상에 단층구조의 그래핀층을 직접 성장시키고, 단층구조 또는 다층구조의 그래핀층을 별도로 형성한 후 이를 집전체 상의 단층구조의 그래핀층 상에 전사함으로써, 결과적으로 집전체 상에 다층구조의 그래핀층이 형성되도록 할 수 있다. 전사하는 방법은 전술한 박리테이프를 이용하거나 PMMA를 이용할 수 있다. 특이 이와 같은 방법의 경우, 집전체 상에 단층구조의 그래핀층을 직접 성장시키기에, 집전체와 그래핀층 사이의 전기적 접촉 전도도가 우수하도록 할 수 있다. 물론 집전체 상에 직접 성장된 단층구조의 그래핀층과, 이 단층구조의 그래핀층 상에 전사되는 단층 또는 다층구조의 그래핀층은 동일한 물질이기에, 전사 이후에도 상호 전기적 전도도가 우수하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 리튬 이차 전지 20: 음극
21: 음극집전체 23: 다층구조의 그래핀층
25: 음극활물질층 30: 세퍼레이터
40: 양극 50: 용기

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 니켈 또는 철을 촉매로 하여 촉매층 상에 다층구조의 그래핀층을 형성하는 단계;
    박리테이프를 다층구조의 그래핀층 상에 부착하는 단계;
    촉매층을 녹여 제거하는 단계;
    다층구조의 그래핀층을 집전체 상에 위치시키는 단계;
    열을 가하여 박리테이프의 접착력을 저하시켜 박리테이프를 다층구조의 그래핀층으로부터 제거하는 단계;
    큐어링을 통해 집전체 상에 위치한 다층구조의 그래핀층을 집전체에 부착하는 단계; 및
    집전체 상의 그래핀층 상에 활물질을 위치시키는 단계;
    를 포함하는, 리튬 이차 전지용 전극 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 니켈 또는 철을 촉매로 하여 촉매층 상에 다층구조의 그래핀층을 형성하는 단계;
    다층구조의 그래핀층을 덮는 코팅층인 피엠엠에이(PMMA; Poly(methyl methacrylate))를 형성하는 단계;
    촉매층을 녹여 제거하는 단계;
    다층구조의 그래핀층을 집전체 상에 위치시키는 단계;
    알코올을 이용해 피엠엠에이를 녹여 제거하는 단계;
    큐어링을 통해 집전체 상에 위치한 다층구조의 그래핀층을 집전체에 부착하는 단계; 및
    집전체 상의 그래핀층 상에 활물질을 위치시키는 단계;
    를 포함하는, 리튬 이차 전지용 전극 제조방법.
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