KR20010095622A - 리튬 2차전지의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 2차전지의 제조방법에 관한 것으로서, 이 제조방법은 전극 집전체상에 전극 활물질, 결합제, 도전제 및 용매를 포함하는 전극 활물질 조성물을 직접 코팅 및 건조하여 캐소드와 애노드를 각각 형성하는 단계; 고분자 수지, 충진제, 상기 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 70 중량부의 디알킬 카보네이트, 알킬렌 카보네이트 및 디알콕시 에탄중에서 선택된 하나 이상의 가소제 및 용매를 포함하는 세퍼레이타 조성물을 이용하여 세퍼레이타를 형성한 후, 120 내지 170℃에서 열풍건조시켜 다공성 세퍼레이타를 형성하는 단계; 상기 캐소드와 애노드 사이에 세퍼레이타를 배치하여 전지 구조체를 형성하는 단계; 및 상기 전지 구조체에 전해액을 주입하는 단계;를 포함하고 있다. 본 발명에 따르면, 가소제를 제거하기 위한 유기용매의 추출 과정이 불필요하므로 제조공정이 단순해진다. 또한, 전극 및 세퍼레이타내의 기공도를 높여서 전지 구조체에 전해액을 함침하는 시간을 줄일 수 있어서 제조시간이 줄어들고, 활물질 이용률을 향상시켜 전지의 고율 특성을 개선할 수 있다.

Description

리튬 2차전지의 제조방법{Method for preparing lithium secondary battery}
본 발명은 리튬 2차전지의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 유기용매를 이용한 가소제 추출공정을 거치지 않아서 제조공정이 단순화된 리튬 2차전지의 제조방법에 관한 것이다.
리튬 2차전지는 전해질의 종류에 따라서 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지와 고체형 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 나눌 수 있다. 그중에서도 리튬 이온 폴리머 전지는 고체형 전해질을 사용하므로 전해액이 누출될 염려가 적고, 가공성이 우수하여 배터리팩으로 만들 수 있다. 그리고 무게가 가볍고 부피가 적으며 자체 방전율도 아주 작다. 이와 같은 특성으로 말미암아, 리튬 이온 폴리머 전지는 리튬 이온 전지에 비하여 안전할 뿐만 아니라 각형 및 대형 전지로제작하기가 용이하다.
도 1은 통상적인 리튬 이온 폴리머 전지의 일예를 나타낸 도면이다.
이를 참조하면, 리튬 이온 폴리머 전지는, 캐소드, 애노드 및 세퍼레이터(separator)가 적층되어 이루어진 전지 조립체 (11)와, 이 전지 조립체 (11)를 감싸서 밀봉하는 케이스 (12)를 구비하여 이루어진다. 그리고 상기 전지 조립체 (11)와 외부의 전기적 통로 역할을 하는 전극탭 (13)은 캐소드 및 애노드에 마련된 연결탭 (13')에 연결되며, 상기 전극탭 (13)은 케이스 (12) 밖으로 소정 길이 노출된다.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 리튬 이온 폴리머 전지의 제조방법은 다음과 같다.
먼저, 전처리된 전극 집전체 상부에 각각의 전극 활물질 조성물로 된 전극 활물질 필름을 라미네이션하여 캐소드와 애노드를 형성한다. 이 때 전극 활물질 필름은 전극 활물질 조성물을 지지체상에 캐스팅 및 건조한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻어진다.
그 후, 전극의 경우와 마찬가지로 세퍼레이타 형성용 조성물을 캐스팅하여 세퍼레이타 필름을 얻고, 이 세퍼레이타 필름을 상기 애노드 상부에 라미네이션한다. 이어서, 이 결과물상에 상기 과정에 따라 얻어진 캐소드를 배치하고 이를 라미네이션하여 바이셀(bicell) 구조를 형성한다. 이어서, 이 바이셀 구조체로부터 가소제를 추출한 다음, 전해액을 주입한다.
상기 전지 구조체로부터 가소제를 추출하는 과정은 통상적으로 에테르, 메탄올 등의 유기용매에 함침시킴으로써 이루어진다.
그런데, 이와 같이 유기용매를 이용한 가소제 추출공정을 거치는 경우, 추출에 사용되는 용매가 휘발성을 가지고 있어서 취급상의 어려움이 있을 뿐만 아니라 제조시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 제조공정이 복잡해지고 양산화시키는 경우 추출용매에 사용된 용매를 재활용하는 화학플랜트설비가 요구되어 시설비가 증가되는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 유기용매를 이용한 가소제 추출공정을 제거함으로써 제조공정이 단순화되고 극판과 세퍼레이타의 기공도를 향상시켜 고율 특성이 향상된 리튬 2차전지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 통상적인 리튬 이온 폴리머 전지의 일예를 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
11... 전지 조립체 12... 케이스
13... 전극탭 13'...연결탭
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, 전극 집전체상에 전극 활물질, 결합제, 도전제 및 용매를 포함하는 전극 활물질 조성물을 직접 코팅 및 건조하여 캐소드와 애노드를 각각 형성하는 단계;
고분자 수지, 충진제, 상기 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 70 중량부의 디알킬 카보네이트, 알킬렌 카보네이트 및 디알콕시 에탄중에서 선택된 하나 이상의 가소제 및 용매를 포함하는 세퍼레이타 조성물을 이용하여 세퍼레이타를 형성한 후, 120 내지 170℃에서 열풍건조시켜 다공성 세퍼레이타를 형성하는 단계;
상기 캐소드와 애노드 사이에 세퍼레이타를 배치하여 전지 구조체를 형성하는 단계; 및
상기 전지 구조체에 전해액을 주입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지의 제조방법을 제공한다.
상기 전극 활물질 조성물은 전극 활물질 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 70 중량부의 디알킬 카보네이트, 알킬렌 카보네이트 및 디알콕시 에탄중에서 선택된 하나 이상의 가소제를 더 포함하기도 한다. 이러한 조성물을 이용하여 전극을 형성하는 방법에 대하여 살펴보면, 상기 전극 활물질 조성물을 박막 집전체상에 직접 코팅한 후, 120 내지 170℃에서 건조하여 다공성 캐소드와 애노드를 제조하는 것이다.
상기 가소제는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디에톡시에탄, 디메톡시에탄 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고, 가소제와 용매의 혼합중량비가 1:0.05 내지 0.05:1인 것이 바람직하다. 가소제와 용매의 혼합중량비가 상기 범위를 벗어난 경우에는 결합제가 용해되지 않거나 가소제에 의한 기공 형성이 원할하게 이루어지지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 전극판과 세퍼레이타에 가소제의 전해액의 유기용매 성분을 부가한 다음, 이를 열풍건조로 제거함으로써 전극판과 세퍼레이타내의 기공도를 높이는 데 그 특징이 있다. 이와 같은 특징과 연관된 본 발명의 원리를 세퍼레이타의 경우를 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
세퍼레이타 형성용 조성물을 코팅한 후, 이를 건조하면 가소제에 비하여 비점이 상대적으로 낮은 N-메틸피롤리돈, 아세톤 등과 같은 용매 성분이 증발하여 일차적으로 제거된다. 이와 같이 용매가 증발되면 고분자 수지는 고체 상태로 남아 있고, 세퍼레이타내에 기공이 형성된다. 그 후, 건조온도를 상승시키면서 열풍건조하면 가소제가 증발하여 제거되면서 기공이 본격적으로 형성된다. 이와 같은 방법에 따르면, 종래의 방법의 경우(예컨대, 디부틸 프탈레이트를 디에틸 에테르로 제거한 경우, 프로필렌 카보네이트와 같은 가소제를 디에틸 에테르로 추출, 제거한 경우)에 비하여 놀랍게도 세퍼레이타내의 기공도가 현저하게 증가된다.
이하, 본 발명에 따른 리튬 2차전지의 제조방법을 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 전극 활물질, 결합제, 도전제 및 용매를 포함하는 전극 활물질 조성물을 이용하여 집전체상에 직접 코팅하여 전극 활물질층을 형성한다. 특히 본원발명에서는 유기용매를 이용한 가소제 추출공정을 거치지 않아도 무방하므로 집전체로서 값싼 박막 집전체를 사용할 수 있다.
본 발명의 전극 활물질은 캐소드의 경우에는 LiCoO2등의 리튬 복합 산화물, 애노드의 경우는 카본, 그래파이트 등의 물질이 사용되며, 도전제로는 카본 블랙 등이 사용된다. 여기에서 도전제의 함량은 전극 활물질(예: LiCoO2) 100중량부를 기준으로 하여 1 내지 20 중량부인 것이 바람직하다.
상기 결합제로는 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴(PAN),폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌부타디엔러버, 폴리이미드, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌-코-아크릴산 및 그 유도체가 사용되며, 그 함량은 전극 활물질 100 중량부를 기준으로 하여 5 내지 30중량부인 것이 바람직하다.
상기 용매로는 통상적인 리튬 2차전지에서 사용되는 것이라면 모두 다 사용가능하며, 구체적인 예로서 아세톤, N-메틸피롤리돈, 테트라하이드로퓨란, 또는 그 혼합용매 등이 있다.
이어서, 고분자 수지, 충진제, 상기 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 70 중량부의 디알킬 카보네이트, 알킬렌 카보네이트 및 디알콕시 에탄중에서 선택된 하나 이상의 가소제와 용매를 포함하는 세퍼레이타 조성물을 이용하여 애노드 상에 세퍼레이타를 형성한다. 이 때 세퍼레이타는, 세퍼레이타 조성물을 애노드상에 직접적으로 코팅 및 건조하여 세퍼레이타 필름을 형성하거나 또는 상기 세퍼레이타 조성물을 지지체상에 캐스팅 및 건조한 다음, 상기 지지체로부터 박리시킨 세퍼레이타 필름을 애노드 상부에 라미네이션하여 형성할 수 있다. 그중에서도 세퍼레이타 조성물을 애노드상에 직접적으로 코팅하는 방법이 보다 바람직한데, 그 이유는 세퍼레이타 조성물을 지지체상에 코팅한 후 다시 라미네이션할 필요가 없으므로 제조공정이 보다 단순해지기 때문이다. 여기에서 지지체는 활물질층을 지지할 수 있는 것이라면 모두 다 사용가능하며, 구체적인 예로서 마일라 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 등이 있다. 그리고 세퍼레이타 조성물을 애노드상에 직접적으로 코팅한 후, 세퍼레이타 조성물을 지지체상에 캐스팅한 후의 건조는120 내지 170℃에서 열풍건조하는 것이 바람직하다. 이러한 건조단계는 바람직하게는 2단계로 나누어 진행한다. 제1단계는 50 내지 130℃로서 용매 성분이 제거되는 과정이고, 제2단계는 120 내지 200℃로서 가소제 성분이 제거되는 과정이다.
본 발명의 세퍼레이타 조성물에 있어서, 상기 가소제의 함량이 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 하여 70 중량부를 초과하는 경우에는 세퍼레이타의 물성이 열악하고 1 중량부 미만인 경우에는 기공 형성율이 낮아서 세퍼레이타의 기능이 원할하지 못하여 바람직하지 못하다.
상기 고분자 수지는 특별히 한정되지는 않으나, 전극판의 결합제에 사용되는 물질들이 모두 사용가능하다. 여기에는 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌부타디엔러버, 폴리이미드, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌-코-아크릴산 및 그 유도체를 사용할 수 있다. 그중에서도 특히 헥사플루오로프로필렌 함량이 8 내지 25중량%인 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머 또는 폴리비닐리덴플루오라이드를 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 이러한 재료로 된 필름의 물성이 우수하기 때문이다.
그리고 상기 충진제는 세퍼레이타의 기계적 강도를 향상시켜 주는 역할을 하는 물질로서, 실리카, 카올린, 알루미나 등이 사용되며, 그 함량은 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 40 중량부인 것이 바람직하다. 여기에서 고분자 수지에 대한 충진제의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 이온전도도와 기계적물성이 좋지 않고, 충진제의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우에는 필름 형성이 잘 안되어 바람직하지 못하다.
그 후, 상기 캐소드와 애노드 사이에 세퍼레이타를 배치하여 전지 구조체를 형성한다.
이어서, 상기 전지 구조체를 바이셀(bicell) 구조로 적층한다. 경우에 따라서는 이 바이셀 구조의 적층체를 와인딩하는 것도 가능하다.
그 후, 바이셀 구조의 전지 구조체에 전해액을 주입함으로써 리튬 2차전지를 완성한다. 여기에서 전해액은 리튬염과 유기용매로 구성되는데, 리튬 2차전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 다 사용가능하다. 상기 유기용매로는 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), γ-부티로락톤, 1,3-디옥소란, 디메톡시에탄, 디메틸카보네이트(DMC), 메틸에틸 카보네이트(MEC) 및 디에틸카보네이트(DEC), 테트라하이드로퓨란(THF), 디메틸설폭사이드 및 폴리에틸렌글리콜 디메틸에테르중에서 선택된 적어도 1종의 용매를 사용한다. 그리고 용매의 함량은 리튬 2차 전지에서 사용하는 통상적인 수준이다. 그리고 리튬염으로는 과염소산 리튬(LiClO4), 사불화붕산 리튬(LiBF4), 육불화인산 리튬(LiPF6), 삼불화메탄술폰산 리튬(LiCF3SO3) 및 리튬 비스트리플루오로메탄술포닐아미드(LiN(CF3SO2)2)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 이온성 리튬염을 사용하고 그 함량은 리튬 2차 전지에서 사용하는 통상적인 수준이다.
경우에 따라서는 상기 전극 제조시 전극 활물질 조성물에 세퍼레이타의 경우와 마찬가지로 디알킬 카보네이트, 알킬렌 카보네이트 및 디알콕시 에탄중에서 선택된 하나 이상의 가소제를 부가하기도 한다. 이 때 가소제의 함량은 전극 활물질 100중량부를 기준으로 하여 5 내지 30중량부인 것이 바람직하다.
이와 같이 전극 활물질 조성물에 가소제를 부가하는 경우에는 직접 코팅한 후 건조하는 과정을 세퍼레이타의 경우와 동일한 방법으로 실시한다.
상술한 과정에 따라 제조된 리튬 2차전지에서는, 전극 및/또는 세퍼레이타내에 존재하는 가소제를 유기용매를 이용하여 제거하지 않아도 되므로 제조공정이 간단해지며, 전극 및/또는 세퍼레이타의 기공도를 현저하게 향상시킬 수 있게 된다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 상세히 설명하기도 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
NMP 60g에 PVDF 6g을 부가히여 용해시킨 다음, 여기에 프로필렌 카보네이트 20g을 부가하여 혼합하였다. 이 혼합물에 LiCoO2100g을 부가한 다음, 이를 2시간동안 혼합하여 캐소드 활물질 조성물을 형성하였다.
상기 캐소드 활물질 조성물을 알루미늄 박막상에 직접 코팅한 다음, 이를 120℃에서 일차적으로 건조한 다음, 120℃에서 5분동안 건조한 다음, 약 170℃에서 열풍건조하여 캐소드를 형성하였다.
이와 별도로, NMP 60g에 PVDF 6g을 부가하여 용해시킨 다음, 여기에 프로필렌 카보네이트 20g을 부가하여 혼합하였다. 이 혼합물에 메조카본파이버(MCF) 100g을 부가한 다음, 이를 2시간동안 혼합하여 애노드 활물질 조성물을 형성하였다.
상기 애노드 활물질 조성물을 구리 박막상에 직접 코팅한 다음, 이를 120℃에서 일차적으로 건조한 다음, 120℃에서 5분동안 건조한 다음, 약 170℃에서 열풍건조하여 애노드를 형성하였다.
PVDF 6g과 프로필렌 카보네이트 20g과 NMP 60g을 혼합하였다. 여기에 실리카 40g을 부가하고 24시간동안 충분히 혼합하여 세퍼레이타 형성용 조성물을 형성하였다.
상기 세퍼레이타 형성용 조성물을 320㎛ 갭의 닥터 블래이드를 사용하여 45㎛ 두께의 PET 극판에 캐스팅한 다음, 120℃에서 5분동안 건조한 다음, 약 170℃에서 열풍건조하여 PET 극판으로부터 세퍼레이타 필름을 분리해냈다.
상기 과정에 따라 얻어진 캐소드 극판상에 세퍼레이타와 애노드 극판을 적층하여 전지 구조체를 제조하였다. 이 전지 구조체에 전해액(1.15M LiPF6in EC:DMC:DEC=3:3:4)을 주입하여 리튬 이온 폴리머 전지를 완성하였다.
<실시예 2>
전극 형성용 조성물과 세퍼레이타 형성용 조성물에서, 프로필렌 카보네이트 대신 디메틸 카보네이트를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬 이온 폴리머 전지를 완성하였다.
<실시예 3>
전극 형성용 조성물과 세퍼레이타 형성용 조성물에서, 프로필렌 카보네이트 대신 디에톡시에탄을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬 이온 폴리머 전지를 완성하였다.
<실시예 4>
세퍼레이타 형성과정이 다음과 같이 변화된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬 이온 폴리머 전지를 완성하였다.
PVDF 6g과 프로필렌 카보네이트 20g과 NMP 60g을 혼합하였다. 여기에 실리카 40g을 부가하고 24시간동안 충분히 혼합하여 세퍼레이타 형성용 조성물을 형성하였다.
상기 세퍼레이타 형성용 조성물을 애노드 상부에 직접 코팅한 다음, 120℃에서 5분동안 건조한 다음, 약 170℃에서 열풍건조하여 세퍼레이타를 제조하였다.이 세퍼레이타 상에 캐소드를 배치하여 바이셀 구조의 전지 구조체를 형성하였다.
<실시예 5-6>
캐소드와 애노드 제조시 가소제 성분인 프로필렌 카보네이트를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1 및 4와 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬 이온 폴리머 전지를 완성하였다.
<실시예 7-8>
캐소드 활물질 조성물, 애노드 활물질 조성물 및 세퍼레이타 형성용 조성물 제조시, PVDF 대신 PAN 및 PMMA를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬 이온 폴리머 전지를 완성하였다.
<비교예 1>
메조카본 파이버(MCF)(Petoca사) 65g, 키나르 2801(Kynar 2801)(VdF 88wt%/HFP 22wt% 코폴리머) 10g, 슈퍼-피(MMM. Carbon사) 3.25g,디부틸프탈레이트(DBP)(Aldrich사) 21.75g, 아세톤(삼전화학) 150㎖를 혼합하여 애노드 활물질 조성물을 준비하였다.
상기 애노드 활물질 조성물을 PET 극판에 캐스팅 및 35℃에서 건조한 애노드 활물질 필름을 형성하였다. 이 애노드 활물질 필름을 PET 극판으로부터 박리시켜 알루미늄 박막상에 라미네이션하여 애노드를 제조하였다.
이와 별도로, LiCoO2(Nippon Chemical사)65g, 키나르 2801(Kynar 2801)(VdF 88wt%/HFP 22wt% 코폴리머) 10g, 슈퍼-피(MMM. Carbon사) 6.5g, DBP 18.5g 및 아세톤(삼전화학) 150㎖를 혼합하여 캐소드 활물질 조성물을 준비하였다.
이 캐소드 활물질 조성물을 PET 극판에 캐스팅 및 35℃에서 건조하여 캐소드 활물질 필름을 형성하였다. 이 캐소드 활물질 필름을 PET 극판으로부터 박리시켜 구리 박막상에 라미네이션하여 캐소드를 제조하였다.
키나르 2801(Kynar 2801)(VdF 88wt%/HFP 22wt% 코폴리머) 32g, 실리카(Carbot사) 26g, DBP(Aldrich사) 42g 및 아세톤(삼전화학) 200㎖를 혼합하여 세퍼레이타 형성용 조성물을 준비하였다. 이 세퍼레이타 조성물을 PET 극판상에 캐스팅하고 35℃에서 건조한 다음, PET 극판으로부터 필름을 떼어냄으로써 다공성 세퍼레이타를 형성하였다.
그 후, 상기 애노드의 양 면에 세퍼레이타를 배치하여 라미네이션하고, 이 세퍼레이타상에 캐소드를 라미네이션시켜 밀착시킨 다음, 이를 소정 크기로 절단하여 바이셀(bicell)을 제조하였다.
그 후, 얻어진 셀을 에테르에 함침시켜 바이셀 구조체로부터 DBP를 추출, 제거하였다.
이후, 상기 과정에 따라 얻어진 결과물을 진공조건, 50℃의 온도에서 1시간동안 건조하고 나서, 이를 열에 의하여 실링될 수 있는 플라스틱 백에 넣었다. 이후, 아르곤 가스 분위기하에서 상기 결과물에 전해액(1.15M LiPF6in EC:DMC:DEC=3:3:4)을 주입함으로써 리튬 이온 폴리머 전지를 완성하였다.
<비교예 2>
캐소드 활물질 조성물, 애노드 활물질 조성물 및 세퍼레이타 형성용 조성물에서 DBP 대신 프로필렌 카보네이트를 사용한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬 이온 폴리머 전지를 완성하였다.
상기 비교예 1 및 2에서는 디부틸 프탈레이트와 프로필렌 카보네이트를 유기용매를 이용하여 추출, 제거해야 하는데 반하여, 실시예 1-8에 따르면, 가소제를 건조과정을 통하여 제거하므로 유기용매를 이용한 가소제 추출공정이 불필요하였다. 또한, 상기 비교예 1 및 2에서는 DBP 및 프로필렌 카보네이트를 제거하기 위해서는 캐소드와 애노드의 집전체로서 제조단가가 비싼 익스팬디드 메탈을 사용해야만 한다. 반면, 실시예 1-6의 경우는 에테르를 이용한 추출공정을 거치지 않아도 되므로 집전체로서 값싼 박막을 사용할 수 있어서 제조비용이 절감되었다.
한편, 실시예 1-8에 따른 리튬 이온 폴리머 전지의 충방전특성을 살펴보았다. 그 결과, 정상적인 충방전 특성을 갖고 있다는 사실을 확인할 수 있었다. 그리고 실시예 1-8과 비교예 1-2에 있어서, 전극과 세퍼레이타의 기공도 및 고율 특성을 비교분석하였다.
그 결과, 실시예 1-8의 리튬 이온 폴리머 전지는 비교예 1-2의 경우에 비하여 전극 및 세퍼레이타에서의 기공도가 매우 증가하였다. 이로써 전지 구조체에 전해액을 함침시키는데 드는 시간이 줄어들고, 활물질 이용률이 높아졌다. 그리고 실시예 1-8에 따른 리튬 이온 폴리머 전지는 비교예 1-2의 경우에 비하여 고율 특성이 향상되었다.
본 발명에 따르면, 가소제를 제거하기 위한 유기용매의 추출 과정이 불필요하므로 제조공정이 단순해진다. 또한, 전극 및 세퍼레이타내의 기공도를 높여서 전지 구조체에 전해액을 함침하는 시간을 줄일 수 있어서 제조시간이 줄어들고, 활물질 이용률을 향상시켜 전지의 고율 특성을 개선할 수 있다.

Claims (6)

  1. 전극 집전체상에 전극 활물질, 결합제, 도전제 및 용매를 포함하는 전극 활물질 조성물을 직접 코팅 및 건조하여 캐소드와 애노드를 각각 형성하는 단계;
    고분자 수지, 충진제, 상기 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 70 중량부의 디알킬 카보네이트, 알킬렌 카보네이트 및 디알콕시 에탄중에서 선택된 하나 이상의 가소제 및 용매를 포함하는 세퍼레이타 조성물을 이용하여 세퍼레이타를 형성한 후, 120 내지 170℃에서 열풍건조시켜 다공성 세퍼레이타를 형성하는 단계;
    상기 캐소드와 애노드 사이에 세퍼레이타를 배치하여 전지 구조체를 형성하는 단계; 및
    상기 전지 구조체에 전해액을 주입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전극 활물질 조성물이 전극 활물질 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 70 중량부의 디알킬 카보네이트, 알킬렌 카보네이트 및 디알콕시 에탄중에서 선택된 하나 이상의 가소제를 더 포함하며,
    상기 전극 활물질 조성물을 집전체상에 직접 코팅한 후, 120 내지 170℃에서 열풍건조하여 다공성 캐소드와 애노드를 제조하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 세퍼레이타가,
    세퍼레이타 형성용 조성물을 애도느 상부에 직접적으로 코팅한 뒤 120 내지 170℃에서 열풍건조하여 형성되거나 또는
    지지체상에 세퍼레이타 조성물을 캐스팅 및 120 내지 170℃에서 열풍건조한 후, 이 지지체로부터 박리시킨 세퍼레이타 필름을 전극 상부에 라미네이션하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가소제가 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디에톡시에탄, 디메톡시에탄 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고,
    가소제와 용매의 혼합중량비가 1:0.05 내지 0.05:1인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 세퍼레이타의 무기 충진제가 알루미나, 실리카 및 카올린으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전극 활물질 조성물의 결합제와 세퍼레이타 형성용 조성물의 고분자 수지중의 적어도 하나가,
    비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌부타디엔러버(SBR), 폴리이미드, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌-코-아크릴산 및 그 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
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