KR20130125919A - Electrode and secondary battery having the same - Google Patents

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KR20130125919A
KR20130125919A KR1020120049546A KR20120049546A KR20130125919A KR 20130125919 A KR20130125919 A KR 20130125919A KR 1020120049546 A KR1020120049546 A KR 1020120049546A KR 20120049546 A KR20120049546 A KR 20120049546A KR 20130125919 A KR20130125919 A KR 20130125919A
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정승훈
신동석
신영준
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주식회사 엘지화학
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Abstract

The present invention relates to: an electrode which includes a current collector with multiple holes in different sizes bigger than the size of particles of an electrode active material, and an electrode active material layer laminated on both sides of the current collector by being connected to the current collector through the holes; and a secondary battery including the electrode. Intervals among the holes are 5-10 mm.

Description

전극 및 이를 포함하는 이차 전지{ELECTRODE AND SECONDARY BATTERY HAVING THE SAME}Electrode and secondary battery including same TECHNICAL FIELD

본 발명은 전극 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극활물질층과 집전체 사이의 결착력이 향상된 전극 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.
The present invention relates to an electrode and a secondary battery including the same, and more particularly, to an electrode having an improved binding force between an electrode active material layer and a current collector and a secondary battery including the same.

최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기 자동차의 에너지까지 적용 분야가 확대되면서 전기화학소자의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기화학소자는 이러한 측면에서 가장 주목을 받고 있는 분야이고, 그 중에서도 충방전이 가능한 이차 전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있다. 최근에는 이러한 전지를 개발함에 있어서 용량 밀도 및 비에너지를 향상시키기 위하여 새로운 전극과 전지의 설계에 대한 연구 개발이 진행되고 있다.Recently, interest in energy storage technology is increasing. As the application fields of cell phones, camcorders, notebook PCs and even electric vehicles are expanding, efforts for research and development of electrochemical devices are becoming more and more specified. The electrochemical device is the field that attracts the most attention in this respect, and among them, the development of a secondary battery capable of charging and discharging has become a focus of attention. In recent years, research and development on the design of new electrodes and batteries have been proceeding in order to improve capacity density and specific energy in developing such batteries.

현재 적용되고 있는 이차 전지 중에서 1990년대 초에 개발된 리튬 이차 전지는 수용액 전해액을 사용하는 Ni-MH, Ni-Cd, 황산-납 전지 등의 재래식 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점으로 각광을 받고 있다.Among the currently applied secondary batteries, the lithium secondary battery developed in the early 1990s has advantages such as higher operating voltage and higher energy density than conventional batteries such as Ni-MH, Ni-Cd and sulfuric acid-lead batteries using an aqueous electrolyte solution .

일반적으로 리튬 이차 전지는 구리 집전체를 사용한 음극(anode)과 알루미늄 집전체를 사용한 양극(cathode), 이들 사이에 개재(介在)된 분리막을 구비한다. 상기 음극 및 양극 모두 통상적으로 전극활물질을 포함하는 전극 슬러리를 상기 집전체 상에 도포하고 건조하여 제조된다. 종래 구리, 알루미늄 등과 같은 금속호일로 이루어진 집전체를 사용하는 경우, 반복되는 충방전으로 인해 집전체로부터 전극활물질층이 박리되는 문제점이 발생하였으며, 특히 고온에서 충방전을 진행하는 경우 상기 문제점이 가속화되어 전지의 성능 저하가 야기되었다.In general, a lithium secondary battery includes an anode using a copper current collector, a cathode using an aluminum current collector, and a separator interposed therebetween. Both the negative electrode and the positive electrode are usually prepared by applying an electrode slurry including an electrode active material on the current collector and drying. In the case of using a current collector made of a metal foil such as copper or aluminum, a problem arises in that the electrode active material layer is peeled from the current collector due to repeated charging and discharging. In particular, when the charging and discharging is performed at high temperature, the problem is accelerated. This caused a decrease in battery performance.

이에, 종래에는 전극활물질층과 집전체 간의 결착력을 향상시키기 위해, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 등과 같은 고분자 물질을 바인더(22)로 이용하여 전극활물질 입자들(21) 사이, 전극활물질 입자(21)와 집전체(10) 사이를 고정하고 연결시켰다. 그러나, 전지가 퇴화될수록 상기 바인더와 유사한 소재로 이루어진 분리막(30)과 전극활물질층(20) 간의 결착력은 강해지는 반면, 상기 바인더와 상이한 재료로 이루어진 집전체(10)와 전극활물질층(20) 간의 결착력은 저하되는 경향이 있다. 이와 같이, 전극의 노화로 인해 전극활물질층(20)과 집전체(10) 간의 결착력이 저하되면, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 전극활물질층(20)과 집전체(10) 사이에는 틈새가 발생하여 전극이 탈리되고, 따라서 전지의 저항 증가로 인해 전지의 성능이 저하되는 문제가 발생하였다. 이러한 전극의 탈리 문제는 양극보다 음극에서 보다 더 큰 문제이다. 음극의 경우, 충방전시 음극활물질의 팽창과 수축으로 인해 음극활물질층의 변형이 커서 음극활물질층과 구리 박막으로 이루어진 집전체 간의 결속력이 약해지고, 이로 인해 전극의 탈리 현상이 발생하였다.
Thus, in order to improve the binding force between the electrode active material layer and the current collector, as shown in FIG. 1A, a polymer material such as polyvinylidene fluoride (PVdF) or the like is used as the binder 22. The active material particles 21 are fixed and connected between the electrode active material particles 21 and the current collector 10. However, as the battery degenerates, the binding force between the separator 30 and the electrode active material layer 20 made of a material similar to the binder becomes stronger, whereas the current collector 10 and the electrode active material layer 20 made of a material different from the binder become stronger. The binding force of the liver tends to be lowered. As such, when the binding force between the electrode active material layer 20 and the current collector 10 decreases due to aging of the electrode, as illustrated in FIG. 1B, the electrode active material layer 20 and the current collector 10 may be used. A gap is generated between the electrodes and the electrode is detached, thereby causing a problem that the performance of the battery is degraded due to an increase in the resistance of the battery. The detachment problem of the electrode is a bigger problem than that of the cathode than the anode. In the case of the negative electrode, due to the expansion and contraction of the negative electrode active material during charging and discharging, the deformation of the negative electrode active material layer is large, so that the binding force between the negative electrode active material layer and the current collector made of a copper thin film is weakened, which causes the electrode to detach.

본 발명자들은 복수개의 홀이 형성되어 있되, 상기 홀의 크기를 전극활물질 입자의 크기보다 크게 조절한 집전체에 전극슬러리를 도포하고 압착한 다음 건조하여 전극을 제조할 경우, 전극활물질층이 상기 복수개의 홀을 관통하여 연결된 상태로 상기 집전체의 양면에 적층되기 때문에, 전극활물질층과 집전체 사이의 결착력이 향상되어 전극이 탈리되는 것을 방지할 수 있다는 것을 알았다. 본 발명은 이에 기초한다.
The present inventors have a plurality of holes are formed, when the electrode slurry is applied to the current collector to adjust the size of the hole larger than the size of the particles of the electrode active material, and then compressed and dried to produce an electrode, the electrode active material layer is a plurality of Since it is laminated on both sides of the current collector in the state connected through the hole, it was found that the binding force between the electrode active material layer and the current collector is improved to prevent the electrode from being detached. The present invention is based on this.

본 발명은 전극활물질 입자의 크기보다 큰 크기를 갖는 홀이 복수개 형성된 집전체; 및 상기 복수개의 홀을 관통하여 연결된 상태로 상기 집전체의 양면에 적층된 전극활물질층을 포함하는 전극을 제공한다.The present invention is a current collector formed with a plurality of holes having a size larger than the size of the electrode active material particles; And an electrode active material layer laminated on both surfaces of the current collector in a state of being connected through the plurality of holes.

또, 본 발명은 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 분리막, 및 전해액을 포함하되, 상기 양극, 음극 또는 양(兩) 전극 모두가 전술한 전극인 것을 특징으로 하는 이차전지, 상세하게는 리튬 이차전지를 제공한다.
In addition, the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte solution, wherein the positive electrode, the negative electrode or both electrodes, the secondary battery, characterized in that all the above-mentioned electrode In detail, a lithium secondary battery is provided.

본 발명에 따른 전극은 복수개의 홀이 형성되어 있되, 상기 홀의 크기를 전극활물질 입자의 크기보다 크게 조절한 집전체를 포함함으로써, 전극활물질층이 상기 복수개의 홀을 관통하여 연결된 상태로 상기 집전체의 양면에 적층될 수 있기 때문에, 전극활물질층과 집전체 사이의 결착력이 향상되어 전극의 탈리가 최소화 또는 억제될 수 있고, 이에 따라 전지의 내구성도 향상될 수 있다.
The electrode according to the present invention includes a plurality of holes are formed, the current collector by adjusting the size of the hole larger than the size of the particles of the electrode active material, the current collector in the electrode active material layer is connected through the plurality of holes Since it can be laminated on both sides of the, the binding force between the electrode active material layer and the current collector can be improved to minimize or suppress the detachment of the electrode, thereby improving the durability of the battery.

도 1(a)는 종래 전극의 노화 전 모습을 나타낸 그림이고, 도 1(b)는 종래 전극의 노화 후 모습을 나타낸 그림이다.
도 2(a)는 본 발명에 따른 전극의 사시도이고, 도 2(b)는 도 2(a)의 전극을 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 전극을 제조하는 과정을 나타낸 그림이다.Figure 1 (a) is a view showing the state before the aging of the conventional electrode, Figure 1 (b) is a view showing the state after aging of the conventional electrode.
2A is a perspective view of an electrode according to the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view of the electrode of FIG. 2A taken along line AA.
3 is a diagram illustrating a process of manufacturing an electrode of the present invention.

이하, 본 발명에 대해 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described.

본 발명의 전극은 전극활물질 입자의 크기보다 큰 크기를 갖는 홀이 복수개 형성된 집전체를 포함함으로써, 전극활물질층이 상기 복수개의 홀을 관통하여 연결된 상태로 상기 집전체의 양면에 적층되는 것을 특징으로 한다. 이로써, 전극활물질층과 집전체 사이의 결착력이 향상되어 전극의 탈리 현상이 최소화 또는 방지될 수 있고, 따라서 전지의 내구성도 향상될 수 있다.The electrode of the present invention includes a current collector formed with a plurality of holes having a size larger than the size of the electrode active material particles, characterized in that the electrode active material layer is laminated on both sides of the current collector in a state connected through the plurality of holes. do. As a result, the binding force between the electrode active material layer and the current collector is improved, so that the detachment phenomenon of the electrode can be minimized or prevented, and thus the durability of the battery can be improved.

본 발명에 따른 전극(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 집전체(110) 및 전극활물질층(120)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the electrode 100 according to the present invention includes a current collector 110 and an electrode active material layer 120.

상기 집전체(110)는 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 복수개의 홀(111)이 형성되어 있다. 상기 홀(111)은 일정하게 이격되어 있을 수 있고, 또는 불규칙적으로 이격되어 있을 수 있다. 이때, 상기 홀들 간의 간격은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 5 내지 10 mm일 수 있다.As illustrated in FIG. 2B, the current collector 110 has a plurality of holes 111 formed therein. The holes 111 may be regularly spaced apart or may be irregularly spaced apart. At this time, the spacing between the holes is not particularly limited, and may be, for example, 5 to 10 mm.

다만, 본 발명에서는 상기 홀(111)의 크기(직경)를 전극활물질 입자의 크기(입경)보다 크게, 상세하게는 1 내지 2 mm 범위로 조절한다. 홀의 크기가 너무 작으면 가공이 어렵고 결착효과가 저하될 수 있으며, 홀의 크기가 너무 크면 홀 부근의 활물질이 부서질 수 있다.However, in the present invention, the size (diameter) of the hole 111 is larger than the size (particle diameter) of the electrode active material particles, and in detail, is adjusted in the range of 1 to 2 mm. If the size of the hole is too small, processing is difficult and the binding effect may be lowered. If the size of the hole is too large, the active material near the hole may be broken.

전극활물질층(120)이 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 상기 복수개의 홀(111)를 통해 연결되고 고정된 상태로 상기 집전체(110)의 양면에 적층될 수 있다. 구체적으로, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 전극활물질, 바인더와 용매, 필요에 따라 도전제 및/또는 분산제를 포함하는 전극슬러리를, 복수개의 홀(111)이 형성된 집전체(110)의 양면에 도포할 경우, 집전체(110)에 형성된 홀(111)의 크기가 전극활물질 입자(121)의 크기보다 크기 때문에, 상기 전극활물질 입자들(121)이 집전체(110) 양면에 도포될 뿐만 아니라, 상기 복수개의 홀(111) 안이 상기 전극활물질 입자들(121)로 충전(充塡)될 수 있다. 이때, 상기 전극활물질 입자들(121) 사이와, 전극활물질 입자(121)와 집전체(110) 사이에는 바인더(121)가 존재하고 있다. 이후, 도포된 전극슬러리가 압착되고 건조되면, 상기 전극활물질 입자들(121) 사이, 및 전극활물질 입자(121)와 집전체(110) 사이뿐만 아니라, 상기 복수개의 홀(111) 안을 충전하고 있는 전극활물질 입자(들)(121)과 집전체(110) 양면에 도포된 전극활물질 입자들(121) 사이가 바인더(122)에 의해서 단단히 결착되고, 따라서 전극활물질층(120)이 상기 복수개의 홀(111)를 통해 연결되고 고정된 상태로 상기 집전체(110)의 양면에 적층되게 된다.As illustrated in FIG. 2B, an electrode active material layer 120 may be stacked on both sides of the current collector 110 in a state of being connected and fixed through the plurality of holes 111. Specifically, as illustrated in FIG. 3B, an electrode slurry including an electrode active material, a binder and a solvent, and a conductive agent and / or a dispersant, as necessary, the current collector 110 having a plurality of holes 111 formed therein. When applied to both sides of the, since the size of the hole 111 formed in the current collector 110 is larger than the size of the electrode active material particles 121, the electrode active material particles 121 are applied to both sides of the current collector (110). In addition, the plurality of holes 111 may be filled with the electrode active material particles 121. In this case, a binder 121 is present between the electrode active material particles 121 and between the electrode active material particles 121 and the current collector 110. Subsequently, when the coated electrode slurry is compressed and dried, not only the electrode active material particles 121 and between the electrode active material particles 121 and the current collector 110 are filled in the plurality of holes 111. Between the electrode active material particle (s) 121 and the electrode active material particles 121 coated on both surfaces of the current collector 110 are firmly bound by the binder 122, and thus the electrode active material layer 120 is formed in the plurality of holes. It is laminated via both sides of the current collector 110 in a fixed and connected state via (111).

이러한 홀(111)의 비율은 특별히 한정되지 않으나, 1 ㎠당 1 내지 4 개의 비율로 형성되어 있을 경우, 전극활물질층(120)이 상기 복수개의 홀을 관통하여 집전체(110)의 양면에 보다 단단히 결착될 수 있기 때문에, 전극활물질층(120)과 집전체(110) 간의 결착력이 보다 향상될 수 있고, 따라서 전지의 내구성이 향상될 수 있다.The ratio of the holes 111 is not particularly limited. However, when the ratio of the holes 111 is 1 to 4 per cm 2, the electrode active material layer 120 penetrates the plurality of holes and is disposed on both sides of the current collector 110. Since it can be firmly bound, the binding force between the electrode active material layer 120 and the current collector 110 can be further improved, and thus the durability of the battery can be improved.

상기 홀(111)의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 원형, 사각형, 삼각형 등이 있다.The shape of the hole 111 is not particularly limited, and examples thereof include a circle, a rectangle, a triangle, and the like.

상기와 같이 복수개의 홀(111)이 형성된 집전체(110)의 예로는 전극활물질 입자의 크기(입경)보다 큰 크기의 눈을 가진 금속망, 또는 전극활물질 입자의 크기(입경)보다 큰 크기의 관통홀이 복수개 형성되어 있는 금속호일 등일 수 있는데, 이에 한정되지 않는다. 상세하게는, 가로 및 세로가 1 내지 2 mm인 눈을 가진 금속망, 또는 크기가 1 내지 2 mm인 관통홀이 복수개 형성된 금속박일 수 있다.Examples of the current collector 110 in which the plurality of holes 111 are formed as described above include a metal mesh having an eye larger than the size (particle size) of the electrode active material particles, or a size larger than the size (particle size) of the electrode active material particles. It may be a metal foil having a plurality of through holes formed therein, but is not limited thereto. Specifically, it may be a metal foil having an eye having a width of 1 to 2 mm and a metal foil having a plurality of through holes having a size of 1 to 2 mm.

이러한 홀의 형성 방법은 당 분야에 알려진 금속호일에 홀을 형성하는 방법이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 금속호일에 프레스 가공을 통해 복수개의 홀을 형성시킬 수 있고, 또는 금속호일에 감광성 필름이나 잉크를 도포하고 에칭하여 복수개의 홀을 형성시킬 수도 있다. 또한 금속호일의 제조시에 홀을 함께 형성시킬 수 있으며, 예를 들어 구리 호일의 경우 전기화학적 방법을 통해 홀을 형성시킬 수 있다.The hole forming method is not particularly limited as long as it is a method of forming a hole in a metal foil known in the art. For example, a plurality of holes may be formed in the metal foil through press working, or a plurality of holes may be formed by coating and etching a photosensitive film or ink on the metal foil. It is also possible to form the holes together in the manufacture of the metal foil, for example in the case of copper foil can be formed through the electrochemical method.

상기 집전체(110)의 재료는 전도성이 높은 금속으로, 상기 전극활물질 슬러리가 용이하게 접착할 수 있으며, 전지의 전압 범위에서 반응성이 없는 것이면 어느 것이라도 사용할 수 있다. 대표적인 예로는, 구리(Cu), 금(Au), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 철(Fe), SUS(steel use stainless), 티타늄(Ti), 이들의 합금 등이 있는데, 이에 제한되지 않는다.The material of the current collector 110 is a highly conductive metal, and the electrode active material slurry can be easily adhered, and any material can be used as long as it is not reactive in the voltage range of the battery. Typical examples include copper (Cu), gold (Au), aluminum (Al), nickel (Ni), iron (Fe), SUS (steel use stainless), titanium (Ti), alloys thereof, and the like. It doesn't work.

본 발명의 전극(100)은 전술한 집전체(110)의 양면에 적층된 전극활물질층(120)을 포함한다. 이때, 상기 전극활물질층(120)은 바인더(122)에 의해서 전극활물질 입자들(121) 사이, 및 전극활물질 입자(121)와 집전체(110) 사이가 연결되고 고정된 상태로 집전체(110)의 양면에 적층되되, 상기 복수개의 홀(111)을 관통하여 연결된 상태로 상기 집전체(110)의 양면에 적층된다. 이로써, 전극활물질층(120)과 집전체(110) 간의 결착력이 증가되어 전지의 내구성이 향상될 수 있다.The electrode 100 of the present invention includes an electrode active material layer 120 stacked on both surfaces of the current collector 110 described above. In this case, the electrode active material layer 120 is connected to and fixed between the electrode active material particles 121 and the electrode active material particles 121 and the current collector 110 by the binder 122. Stacked on both sides of the), it is laminated on both sides of the current collector 110 in a state connected through the plurality of holes (111). As a result, the binding force between the electrode active material layer 120 and the current collector 110 may be increased, thereby improving durability of the battery.

상기 전극활물질층(120)은 전극활물질(121)와 바인더(122), 필요에 따라 도전제(미도시됨)를 포함한다. The electrode active material layer 120 includes an electrode active material 121, a binder 122, and a conductive agent (not shown) as necessary.

상기 전극활물질 중 양극활물질로는 종래 이차 전지의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극활물질이 사용 가능하며, 이의 비제한적인 예로는 LiMxOy(M = Co, Ni, Mn, CoaNibMnc)와 같은 리튬 전이금속 복합산화물(예를 들면, LiMn2O4 등의 리튬 망간 복합산화물, LiNiO2 등의 리튬 니켈 산화물, LiCoO2 등의 리튬 코발트 산화물 및 이들 산화물의 망간, 니켈, 코발트의 일부를 다른 전이금속 등으로 치환한 것 또는 리튬을 함유한 산화바나듐 등) 또는 칼코겐 화합물(예를 들면, 이산화망간, 이황화티탄, 이황화몰리브덴 등) 등이 있다. 상세하게는, LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li(NiaCobMnc)O2(0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi1 - YCoYO2, LiCo1 - YO2, LiCo1-YMnYO2, LiNi1 - YMnYO2 (여기에서, 0≤Y≤1), Li(NiaCobMnc)O4(0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn2 - ZNiZO4, LiMn2 - ZCoZO4 (여기에서, 0<Z<2), LiCoPO4, LiFePO4 또는 이들의 혼합물 등이 있다.As the cathode active material of the electrode active material, a conventional cathode active material that can be used for a cathode of a conventional secondary battery may be used, and non-limiting examples thereof include LiM x O y (M = Co, Ni, Mn, Co a Ni b Mn). c ) lithium transition metal composite oxides (for example, lithium manganese composite oxides such as LiMn 2 O 4 , lithium nickel oxides such as LiNiO 2 , lithium cobalt oxides such as LiCoO 2 and manganese, nickel, cobalt of these oxides A part of which is substituted with another transition metal or the like or vanadium oxide containing lithium) or a chalcogen compound (for example, manganese dioxide, titanium disulfide, molybdenum disulfide, etc.). Specifically, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li (Ni a Co b Mn c ) O 2 (0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, a + b + c = 1), LiNi 1 - Y Co Y O 2 , LiCo 1 - Y O 2 , LiCo 1 -Y Mn Y O 2 , LiNi 1 - Y Mn Y O 2 (where 0 ≦ Y ≦ 1) , Li (Ni a Co b Mn c ) O 4 (0 <a <2, 0 <b <2, 0 <c <2, a + b + c = 2), LiMn 2 - Z Ni Z O 4 , LiMn 2 - Z Co Z 0 4 , where 0 <Z <2, LiCoPO 4 , LiFePO 4, or mixtures thereof.

상기 전극활물질 중 음극활물질로는 종래 이차 전지의 음극에 사용될 수 있는 통상적인 음극활물질이 사용 가능하며, 이의 비제한적인 예로는 리튬 합금, 카본(carbon), 석유 코크(petroleum coke), 활성화 카본(activated carbon), 그래파이트(graphite), 또는 기타 카본류 등과 같은 리튬 흡착 물질 등이 있고, 또한 리튬에 대한 전위가 2V 미만인 TiO2, SnO2 또는 Li4Ti5O12와 같은 금속 산화물도 있다.As the negative electrode active material of the electrode active material, a conventional negative electrode active material that can be used for a negative electrode of a conventional secondary battery may be used. Non-limiting examples thereof include lithium alloy, carbon, petroleum coke, and activated carbon ( Lithium adsorption materials such as activated carbon, graphite, or other carbons, and the like, and also metal oxides such as TiO 2 , SnO 2, or Li 4 Ti 5 O 12 with a potential of less than 2V.

전극활물질에 대하여 바인더는 전극활물질 100 중량부를 기준으로 1 내지 10 중량부로, 도전제는 1 내지 30 중량부로 적절히 사용할 수 있다.The binder may be suitably used in an amount of 1 to 10 parts by weight and a conductive agent in an amount of 1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the electrode active material.

사용 가능한 바인더의 예로는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride: PVdF), 폴리비닐아세테이트, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리피롤리돈, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴니트릴, 폴리아크릴산(polyacrylic acid, PAA), 카르복시메틸셀룰로오스(Carboxymethylcellulose, CMC), 스티렌-부타디엔 고무(SBR)과 같은 수계바인더 등이 있다.Examples of binders that can be used include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinylacetate, polyethylene oxide, polypyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, polyacrylic acid ( polyacrylic acid (PAA), carboxymethylcellulose (CMC), and water-based binders such as styrene-butadiene rubber (SBR).

도전제로는 일반적으로 카본블랙(carbon black)을 사용할 수 있다. 현재 도전제로 시판되고 있는 상품으로는 아세틸렌 블랙계열(Chevron Chemical Company 또는 Gulf Oil Company 제품 등). 케트젠블랙(Ketjen Black) EC 계열(Armak Company 제품 둥), 불칸(Vulcan)XC-72(Cabot Company 제품 등) 및 수퍼 P(MMM사 제품) 등이 있으며, 또한 carbon nano tube, carbon (nano) fiber 등과 같은 선형 도전제도 있다.In general, carbon black may be used as the conductive agent. Commercially available products such as acetylene black (Chevron Chemical Company or Gulf Oil Company). Ketjen Black EC series (from Armak Company), Vulcan XC-72 (from Cabot Company, etc.) and Super P (from MMM) are also available. Carbon nano tube, carbon (nano) There is also a linear conductive agent such as fiber.

본 발명의 전극은 당 분야에서 알려진 통상적인 방법을 통해 형성될 수 있다.The electrode of the present invention can be formed through conventional methods known in the art.

예를 들어, 본 발명의 전극은 전극활물질 입자의 크기보다 큰 크기를 갖는 홀이 복수개 형성된 집전체를 마련하는 단계; 전극활물질에 바인더와 용매, 필요에 따라 도전제, 분산제가 혼합하고 교반하여 전극슬러리를 마련하는 단계; 및 상기 집전체의 양면에 전극슬러리를 도포하고 압축한 다음 건조하는 단계를 포함하는 방법을 통해 제조될 수 있다.For example, the electrode of the present invention comprises the steps of providing a current collector formed with a plurality of holes having a size larger than the size of the electrode active material particles; Preparing an electrode slurry by mixing and stirring a binder and a solvent, a conductive agent and a dispersant, as necessary, in the electrode active material; And it can be produced through a method comprising the step of applying an electrode slurry on both sides of the current collector, compressing and then drying.

먼저, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 전극활물질 입자의 크기보다 큰 크기를 갖는 홀(111)이 복수개 형성된 집전체(110)는 다양한 방법을 통해 마련될 수 있다. 예를 들어, 금속호일에 프레스 가공을 통해 복수개의 홀을 형성시킬 수 있고, 또는 금속호일에 감광성 필름이나 잉크를 도포하고 에칭하여 복수개의 홀을 형성시킬 수도 있으며, 또한 금속망을 이용할 수도 있다. First, as shown in (a) of FIG. 3, the current collector 110 in which a plurality of holes 111 having a size larger than the size of the electrode active material particles is formed may be provided through various methods. For example, a plurality of holes may be formed on the metal foil through press working, or a plurality of holes may be formed by applying and etching a photosensitive film or ink on the metal foil, or a metal net may be used.

이후, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 상기 집전체(110)의 양면에는 전극활물질, 바인더와 용매를 포함하고, 필요에 따라 도전제, 분산제를 포함하는 전극슬러리를 도포하여 압축한 다음, 용매 또는 분산매를 건조하여 전극활물질층(120)을 형성한다.Thereafter, as shown in FIG. 3 (b), both surfaces of the current collector 110 include an electrode active material, a binder, and a solvent, and if necessary, an electrode slurry containing a conductive agent and a dispersant is coated and compressed. The solvent or dispersion medium is dried to form the electrode active material layer 120.

상기 전극슬러리를 집전체에 도포하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 닥터 블레이드, 침지, 솔칠 등의 방법으로 도포할 수 있으며, 도포량도 특별히 제한하지 않지만, 용매나 분산매를 제거한 후에 형성되는 전극활물질 층의 두께가 보통 0.005 내지 5 ㎜, 상세하게는 0.05 내지 2 ㎜가 되는 정도의 양일 수 있다.The method of coating the electrode slurry on the current collector is not particularly limited. For example, it can be applied by a method such as a doctor blade, dipping, brushing, etc., and the coating amount is not particularly limited, but the thickness of the electrode active material layer formed after removing the solvent or the dispersion medium is usually 0.005 to 5 mm, in particular 0.05 to 2 It may be an amount of about mm.

용매 또는 분산매를 제거하는 방법은 특별히 제한하지 않지만, 응력집중이 발생하여 활물질 층에 균열이 발생하거나, 활물질층이 집전체로부터 박리되지 않는 정도의 속도 범위 내에서, 가능하면 신속하게 용매 또는 분산매가 휘발되도록 조정하여 제거하는 방법을 사용할 수 있다. 비제한적인 예로 50 내지 200 ℃의 진공오븐에서 0.5 내지 3일 동안 건조할 수 있다.The method of removing the solvent or the dispersion medium is not particularly limited, but the solvent or the dispersion medium may be added as quickly as possible within a speed range where stress concentration occurs and cracks occur in the active material layer or the active material layer does not peel off from the current collector. It can be adjusted to remove the volatilization. And may be dried in a vacuum oven at 50-200 [deg.] C for 0.5-3 days, without limitation.

본 발명의 전극은 전기 화학 반응을 하는 모든 소자에 이용될 수 있다. 예를 들어, 모든 종류의 일차 전지, 이차 전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 캐퍼시터(capacitor) 등이 있는데, 이 중 이차 전지에 특히 적합하게 이용될 수 있다. The electrode of the present invention can be used in all devices that undergo an electrochemical reaction. For example, there are all kinds of primary cells, secondary cells, fuel cells, solar cells, or capacitors, and the like, which may be particularly suitably used for secondary batteries.

상기 이차 전지의 예로는 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등이 있다. Examples of the secondary battery include a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery or a lithium ion polymer secondary battery.

이러한 이차 전지는 양극, 음극, 양(兩) 전극 사이에 개재(介在)된 분리막, 및 전해액을 포함하는데, 이때 상기 양극 및/또는 음극이 전술한 전극일 수 있다.The secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode, and an electrolyte solution, wherein the positive electrode and / or the negative electrode may be the aforementioned electrode.

상기 전해액은 비수 용매와 전해질 염을 포함할 수 있다.The electrolytic solution may include a non-aqueous solvent and an electrolyte salt.

비수 용매는 통상적으로 비수 전해액용 비수 용매로 사용하고 있는 것이라면 특별히 제한하지 않으며, 환형 카보네이트, 선형 카보네이트, 락톤, 에테르, 에스테르 또는 케톤 등을 사용할 수 있다.The nonaqueous solvent is not particularly limited as long as it is used as a nonaqueous solvent for a nonaqueous electrolyte solution, and a cyclic carbonate, a linear carbonate, a lactone, an ether, an ester, or a ketone can be used.

상기 환형 카보네이트의 예로는 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BE) 등이 있고, 상기 선형 카보네이트의 예로는 디에틸 카보네이트(DEC), 디메틸 카보네이트(DMC), 디프로필 카보네이트(DPC), 에틸메틸 카보네이트(EMC) 및 메틸프로필 카보네이트(MPC) 등이 있다. 상기 락톤의 예로는 감마부티로락톤(GBL)이 있으며, 상기 에테르의 예로는 디부틸에테르, 테트라히드로푸란, 2-메틸테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 1,2-디메톡시에탄 등이 있다. 또한, 상기 에스테르의 예로는 n-메틸아세테이트, n-에틸아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트, 부틸 프로피오네이트, 메틸 피발레이트 등이 있으며, 상기 케톤으로는 폴리메틸비닐 케톤이 있다. 이들 비수 용매는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BE), and the like. Examples of the linear carbonate include diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), and dipropyl carbonate. (DPC), ethylmethyl carbonate (EMC), methylpropyl carbonate (MPC), and the like. Examples of the lactone include gamma butyrolactone (GBL), and examples of the ether include dibutyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane . In addition, examples of the ester include n-methyl acetate, n-ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, butyl propionate, methyl pivalate, and the like. There is a vinyl ketone. These non-aqueous solvents may be used alone or in combination of two or more.

전해질 염은 통상 비수 전해질용 전해질 염으로 사용하고 있는 것이면 특별히 제한하지 않는다. 전해질 염의 비제한적인 예로는 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고, B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)2 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이다. 일 구체예로, 리튬 염을 사용할 수 있다. 이들 전해질 염은 단독으로 또는 2종 이상으로 혼합하여 사용할 수 있다.The electrolyte salt is not particularly limited as long as it is usually used as an electrolyte salt for a nonaqueous electrolyte. Non-limiting examples of the electrolyte salt is A + B - A salt of the structure, such as, A + is Li +, Na +, and comprising an alkali metal cation or an ion composed of a combination thereof, such as K +, B - is PF 6 -, BF 4 -, Cl - , Br -, I -, ClO 4 -, AsF 6 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 SO 3 -, N (CF 3 SO 2) 2 -, C (CF 2 SO 2 ) 2 - , or an ion consisting of a combination of these. In one embodiment, lithium salts can be used. These electrolyte salts may be used alone or in combination of two or more.

본 발명의 이차전지는 분리막을 포함할 수 있다. 사용 가능한 분리막은 특별히 제한이 없으나, 다공성 분리막을 사용하는 것이 바람직하며, 비제한적인 예로는 폴리프로필렌계, 폴리에틸렌계 또는 폴리올레핀계 다공성 분리막 등이 있다.The secondary battery of the present invention may include a separator. The separating membrane that can be used is not particularly limited, but it is preferable to use a porous separating membrane. Non-limiting examples thereof include a polypropylene-based, polyethylene-based, or polyolefin-based porous separating membrane.

본 발명의 이차 전지는 외형에 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin) 등이 될 수 있다.
The secondary battery of the present invention is not limited in outer shape, but may be cylindrical, square, pouch type, coin or the like using a can.

10: 집전체
20: 전극활물질층
21: 전극활물질 입자
22: 바인더
30: 분리막
100: 전극
110: 집전체
111: 홀
120: 전극활물질층
121: 전극활물질 입자
122: 바인더10: whole house
20: electrode active material layer
21: electrode active material particles
22: binder
30: Membrane
100: electrode
110: the whole house
111: hall
120: electrode active material layer
121: electrode active material particles
122: binder

Claims (7)

전극활물질 입자의 크기보다 큰 크기를 갖는 홀이 복수개 형성된 집전체; 및
상기 복수개의 홀을 관통하여 연결된 상태로 상기 집전체의 양면에 적층된 전극활물질층
을 포함하는 전극.
A current collector having a plurality of holes having a size larger than that of the electrode active material particles; And
Electrode active material layers stacked on both sides of the current collector in a state connected through the plurality of holes
Electrode comprising a.
제1항에 있어서, 상기 집전체는
전극활물질 입자의 크기보다 큰 크기의 눈을 가진 금속망, 또는 전극활물질 입자의 크기보다 큰 크기의 관통홀이 복수개 형성되어 있는 금속호일을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극.
The method of claim 1, wherein the current collector
An electrode comprising a metal foil having an eye of a size larger than that of an electrode active material particle, or a metal foil having a plurality of through holes having a size larger than that of the electrode active material particle.
제1항에 있어서, 상기 홀들 간의 간격은 5 내지 10 mm 범위인 것을 특징으로 하는 전극.
The electrode of claim 1, wherein the spacing between the holes is in a range of 5 to 10 mm.
제1항에 있어서, 상기 홀의 크기는 1 내지 2 mm인 것을 특징으로 하는 전극.
The electrode of claim 1, wherein the hole has a size of 1 to 2 mm.
제1항에 있어서, 상기 홀은 1 ㎠당 1 내지 4 개의 비율로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극.
The electrode according to claim 1, wherein the holes are formed at a ratio of 1 to 4 per cm 2.
양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막, 및 전해액을 포함하되, 상기 양극, 음극 또는 양(兩) 전극 모두가 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 전극인 것을 특징으로 하는 이차전지.
A positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte solution, wherein the positive electrode, the negative electrode or both electrodes are the electrode according to any one of claims 1 to 5 Secondary battery.
제6항에 있어서, 상기 이차전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.
The secondary battery of claim 6, wherein the secondary battery is a lithium secondary battery.
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