KR20160111709A - Electrode for secondary battery and Method for manufacturing the same - Google Patents
Electrode for secondary battery and Method for manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20160111709A KR20160111709A KR1020150036729A KR20150036729A KR20160111709A KR 20160111709 A KR20160111709 A KR 20160111709A KR 1020150036729 A KR1020150036729 A KR 1020150036729A KR 20150036729 A KR20150036729 A KR 20150036729A KR 20160111709 A KR20160111709 A KR 20160111709A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electrode
- engraved pattern
- laser
- active material
- secondary battery
- Prior art date
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
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
-
- 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
-
- 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
- H01M4/139—Processes of manufacture
-
- 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
Description
본 발명은 이차전지용 전극 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전해액에 대한 함침성이 향상된 이차전지용 전극 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an electrode for a secondary battery and a manufacturing method thereof, and more particularly, to an electrode for a secondary battery having improved impregnation properties for an electrolyte and a method for manufacturing the same.
근래에 휴대폰, 노트북, PDA 등과 같은 휴대용 전자기기들의 보급으로 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 이차전지의 수요량이 급증하고 있으며, 이에 따라 이차전지의 성능이 점차 개선되어 대량 생산되고 있다.2. Description of the Related Art [0002] In recent years, demand for secondary batteries which can be recharged by the spread of portable electronic devices such as mobile phones, notebooks, and PDAs has been rapidly increasing, and the performance of the secondary batteries has been gradually improved.
대표적인 이차전지로 니켈수소(Ni-MH) 전지와 리튬이온(Li-ion) 전지가 사용되고 있다. 또한 이차전지는 전극조립체를 수용하고 있는 케이스의 외관에 따라서 원통형과 각형 및 파우치형 전지로 구분할 수 있다.Nickel-hydrogen (Ni-MH) batteries and lithium ion (Li-ion) batteries are used as typical secondary batteries. Further, the secondary battery can be divided into a cylindrical shape, a square shape, and a pouch type battery according to the appearance of the case housing the electrode assembly.
이러한 이차전지의 조립은 양극, 음극 및 분리막을 서로 번갈아가며 겹친 후, 일정 크기 및 모양의 캔(can) 혹은 파우치(pouch) 등의 전지케이스에 삽입한 후, 최종적으로 전해액을 주입함으로써 이루어진다.The secondary battery is assembled by alternately stacking the positive electrode, the negative electrode, and the separator, inserting the battery into a battery case such as a can or a pouch having a predetermined size and shape, and finally injecting the electrolyte.
이때, 나중에 주입된 전해액은 모세관 힘(capillary force)에 의해 양극, 음극 및 분리막 사이로 스며들게 되며, 이러한 전해액은 이온의 이동을 위한 매개체로서의 역할을 수행하는 것이다. 전해액의 함침이 잘 이루어지지 않는 경우에는 제조된 이차전지의 성능이 충분히 발휘될 수 없게 된다.At this time, the electrolyte injected later is impregnated into the space between the anode, the cathode and the separator by a capillary force, and this electrolyte plays a role as an agent for the movement of ions. If the impregnation of the electrolyte solution is not performed well, the performance of the produced secondary battery can not be sufficiently exhibited.
그러나, 이차전지 생산 과정에 있어서, 전해액을 주입 후 전극 및 분리막에 잘 함침되도록 하는 데에는 결코 적지 않은 시간이 소요되며, 까다로운 공정 조건이 요구된다.However, in the process of producing the secondary battery, it takes a considerable time to impregnate the electrode and the separator with the electrolyte after injecting the electrolyte, and a demanding process condition is required.
현재 이차 전지의 에너지 저장 능력을 향상시키기 위한 노력이 많이 요구되고 있다. 특히 활물질의 조성을 변화시키려는 노력뿐만 아니라 활물질량을 늘리는 고로딩 기술을 적용하고 있지만 고로딩 적용시 전해액의 함침성 문제로 인하여 전지 성능이 발현되지 못하고 있다.Efforts to improve the energy storage capability of secondary batteries are now being demanded. Particularly, although a high loading technique for increasing the amount of active material is applied as well as an effort to change the composition of the active material, battery performance has not been developed due to impregnation property of the electrolyte during high load application.
상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 전해액의 함침성을 향상시켜 전지의 성능을 향상시킬 수 있는 이차전지용 전극 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide an electrode for a secondary battery and a method of manufacturing the same, which can improve the impregnation property of the electrolyte to improve the performance of the battery.
다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood, however, that the technical subject matter of the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the invention described below.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 전극 집전체 및 상기 전극 집전체의 적어도 일 면 상에 형성된 전극 활물질층을 포함하는 이차전지용 전극에 있어서, 상기 전극 활물질층은 표면으로부터 일정 깊이로 형성되고 서로 이격되어 나란하게 형성된 복수의 라인 형태를 갖는 음각 패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electrode for a secondary battery including an electrode current collector and an electrode active material layer formed on at least one surface of the electrode current collector, wherein the electrode active material layer is formed at a predetermined depth from the surface And an engraved pattern having a plurality of line shapes spaced apart from each other and arranged side by side.
또한, 본 발명은 (a) 전극 집전체를 준비하는 단계; (b) 상기 전극 집전체의 양 면 중 적어도 어느 일 면 상에 전극 활물질층을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 전극 활물질층의 표면에 IR 레이저를 조사하여 표면으로부터 일정 깊이로 형성되고 서로 이격되어 나란하게 형성된 복수의 라인 형태를 갖는 음각 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 이차전지용 전극의 제조방법을 제공한다.(A) preparing an electrode current collector; (b) forming an electrode active material layer on at least one of both surfaces of the electrode current collector; And (c) forming an engraved pattern having a plurality of line shapes spaced apart from each other and formed at a predetermined depth from the surface by irradiating the surface of the electrode active material layer with an IR laser to form an engraved pattern .
본 발명에 따르면, 이차전지용 전극에 대한 전해액 함침성이 향상되며, 이로써 이차전지의 제조공정 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이차전지의 성능을 향상시킬 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, the electrolyte impregnability of the electrode for the secondary battery is improved, thereby improving the efficiency of the manufacturing process of the secondary battery and improving the performance of the secondary battery.
본 발명에 따르면, 이차전지용 전극의 음각 패턴의 제조시 IR 레이저를 이용함으로써 전극의 초기 충/방전 g 당 용량 증가, 방전 용량 증가, 정전류 충전 시간 증가 등을 통해 전지 성능을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, by using an IR laser in manufacturing an engraved pattern of an electrode for a secondary battery, the battery performance can be improved by increasing the capacity per initial charge / discharge g of the electrode, increasing the discharge capacity, and increasing the constant current charge time.
본 발명에 따르면, 이차전지용 전극의 음각 패턴의 제조시 IR 레이저를 이용함으로써 레이저 스캔 횟수를 줄일 수 있어 음각 패턴의 균일성을 높이고, 열화 가능성을 줄여서 전지 성능을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, by using an IR laser in manufacturing an engraved pattern of an electrode for a secondary battery, it is possible to reduce the number of times of laser scanning, thereby improving the uniformity of the engraved pattern and reducing the possibility of deterioration, thereby improving battery performance.
본 발명에 따르면, 이차전지용 전극의 음각 패턴의 제조시 IR 레이저를 이용함으로써 공정의 조건 및 형상, 전지성능의 면에서 레이저 패턴 형성 공정의 최적화가 가능하다. According to the present invention, it is possible to optimize the laser pattern forming process in terms of process conditions, shape, and cell performance by using an IR laser in manufacturing an engraved pattern of an electrode for a secondary battery.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지용 전극을 모식적으로 나타낸 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따라 전극 활물질층에 형성된 라인 형태의 음각 패턴을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 비교예 1에 따라 제조한 음각 패턴의 광학 이미지 및 프로파일이다.
도 5 및 도 6은 비교예 2에 따라 제조한 음각 패턴의 광학 이미지 및 프로파일이다.
도 7 및 도 8은 실시예 1에 따라 제조한 음각 패턴의 광학 이미지 및 프로파일이다.
도 9 및 도 10은 실시예 2에 따라 제조한 음각 패턴의 광학 이미지 및 프로파일이다.
도 11은 레퍼런스 대비, UV 레이저 및 IR 레이저를 이용하여 제조한 음각 패턴을 구비한 전지의 사이클 별 충전 및 방전 g당 용량 변화를 보여주는 그래프이다.
도 12는 레퍼런스 대비, UV 레이저 및 IR 레이저를 이용하여 제조한 음각 패턴을 구비한 전지의 방전전류 변화에 따른 용량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 13은 레퍼런스 대비, UV 레이저 및 IR 레이저를 이용하여 제조한 음각 패턴을 구비한 전지의 전류별 충전 시간 변화를 나타낸 그래프이다.1 is a side view schematically showing an electrode for a secondary battery according to the present invention.
2 is a diagram schematically showing a line-shaped engraved pattern formed on an electrode active material layer according to the present invention.
Figs. 3 and 4 are optical images and profiles of the engraved pattern prepared according to Comparative Example 1. Fig.
Figs. 5 and 6 are optical images and profiles of the engraved pattern produced according to Comparative Example 2. Fig.
Figs. 7 and 8 are optical images and profiles of the engraved patterns produced according to Example 1. Fig.
Figs. 9 and 10 are optical images and profiles of engraved patterns produced according to Example 2. Fig.
11 is a graph showing a change in capacity per g charge and discharge per g of a battery having an engraved pattern manufactured by using a UV laser and an IR laser in comparison with a reference.
FIG. 12 is a graph showing a capacitance change according to a discharge current change of a battery having an engraved pattern manufactured by using a UV laser and an IR laser as a reference.
FIG. 13 is a graph showing change in charge time of each cell with an engraved pattern manufactured by using a UV laser and an IR laser as a reference.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지용 전극을 모식적으로 나타낸 측면도이고, 도 2는 본 발명에 따라 전극 활물질층에 형성된 라인 형태의 음각 패턴을 모식적으로 나타낸 도면이다. FIG. 1 is a side view schematically showing an electrode for a secondary battery according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram schematically showing a line-shaped engraved pattern formed on an electrode active material layer according to the present invention.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지용 전극은 전극 집전체(1) 및 전극 집전체(1)의 양 면 중 적어도 어느 일 면 상에 형성되는 전극 활물질층(2)을 포함한다.1, an electrode for a secondary battery according to the present invention includes an electrode current collector 1 and an electrode
본 발명의 도면에서는 전극 집전체(1)의 일 면 상에만 전극 활물질층(2)이 형성된 경우만을 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 양 면 모두에 전극 활물질층이 형성되는 것도 가능함은 물론이다.Although only the case where the electrode
상기 전극 집전체(1)로는 전극이 양극인지 음극인지에 따라 서로 다른 금속 재질이 적용될 수 있으며, 예를 들어, 전극이 양극인 경우 알루미늄 재질이, 음극인 경우 구리 재질이 사용될 수 있다.As the electrode current collector 1, different metal materials may be used depending on whether the electrode is an anode or a cathode. For example, an aluminum material may be used when the electrode is an anode, and a copper material may be used when the electrode is a cathode.
다만, 이러한 전극 집전체(1)의 재질은 예시적인 것일 뿐이므로 본 발명의 전극 집전체(1)의 재질이 이에 한정되는 것은 아니며, 이차전지 내에서 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 갖는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다.However, the material of the electrode current collector 1 of the present invention is not limited thereto, and the material of the electrode current collector 1 of the present invention is not limited thereto. The electrode current collector 1 of the present invention may have high conductivity Is not particularly limited.
또한, 전극 집전체(1)는 표면에 미세한 요철을 형성함으로써 전극 활물질층(2)과의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 이용될 수 있다.In addition, the electrode current collector 1 can increase the adhesion with the electrode
상기 전극 활물질층(2)이 양극 활물질층인 경우에는, 예를 들어, LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiMnO2 등의 리튬계 산화물을 주성분으로 하는 화합물이 이용될 수 있고, 음극 활물질층인 경우에는, 예를 들어, 탄소 계열 물질, Si, Sn, 틴 옥사이드, 틴 합금 복합체(composite tin alloys), 전이 금속 산화물 등이 이용될 수 있다.When the electrode
본 발명에 따른 이차전지용 전극에 포함되는 상기 전극 활물질층(2)은, 전해액에 대한 함침성 향상을 위해, 표면으로부터 일정 깊이로 형성되고 서로 이격되어 나란하게 형성된 복수의 라인 형태를 갖는 음각 패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.The electrode active material layer (2) contained in the electrode for a secondary battery according to the present invention has a plurality of line-shaped engraved patterns formed at a predetermined depth from the surface and spaced apart from each other in order to improve impregnability with the electrolytic solution .
상기 음각 패턴은 전극 활물질층(2)의 두께 대비 5% 내지 40%의 깊이를 갖는 것이 바람직하다. 상기 음각 패턴의 깊이가 전극 활물질층(2)의 두께 대비 5% 미만인 경우에는 음각 패턴의 형성에 따른 전해액의 함침성 향상 효과를 기대하기 어렵고, 40%를 초과하는 경우에는 전극 활물질의 양적인 손실이 지나치게 커지므로 에너지 밀도의 심각한 저하를 가져올 수 있다.The intaglio pattern may have a depth of 5% to 40% of the thickness of the electrode
상기 음각 패턴의 피치에 대한 음각 패턴 폭의 비는 2:1~3:1 인 것이 바람직하다. 상기 음각 패턴의 피치에 대한 음각 패턴 폭의 비가 2:1 미만인 경우에는 전극 활물질의 양적인 손실이 많아 에너지 밀도의 저하를 가져오며, 3:1 초과인 경우에는 음각 패턴의 형성에 따른 전해액의 함침성 향상 효과를 기대하기 어렵다. The ratio of the engraved pattern width to the pitch of the engraved pattern is preferably 2: 1 to 3: 1. If the ratio of the width of the engraved pattern to the pitch of the engraved pattern is less than 2: 1, the energy density of the electrode active material is increased and the energy density is decreased. If the ratio is greater than 3: 1, It is difficult to expect an improvement effect.
상기 음각 패턴의 피치는 100㎛~200㎛ 인 것이 바람직하다. 상기 음각 패턴의 피치가 100㎛ 미만인 경우에는 전극 활물질의 양적인 손실이 많아 에너지 밀도의 저하를 가져오며, 200㎛ 초과인 경우에는 음각 패턴의 형성에 따른 함침성 향상 효과를 기대하기 어렵다.It is preferable that the pitch of the engraved pattern is 100 mu m to 200 mu m. If the pitch of the engraved pattern is less than 100 탆, the energy loss of the electrode active material is increased and the energy density is lowered. If the pitch of the engraving pattern is more than 200 탆, it is difficult to improve the impregnation property.
상기 음각 패턴의 깊이는 음각 패턴의 폭에 대한 비로 표현할 수도 있는데, 음각 패턴의 폭에 대한 음각 패턴의 깊이의 비(음각 패턴의 깊이/음각 패턴의 폭)는 0.2~1인 것이 바람직하다. 상기 음각 패턴의 폭에 대한 음각 패턴의 깊이의 비(ratio)가 0.2미만인 경우에는 전해액의 함침성 향상 효과를 기대하기 어렵고, 1초과인 경우에는 전극 활물질의 양적인 손실이 많아 에너지 밀도의 저하를 가져온다.The depth of the engraved pattern may be represented by a ratio to the width of the engraved pattern. The ratio of the depth of the engraved pattern to the width of the engraved pattern (width of the engraved pattern / width of the engraved pattern) is preferably 0.2 to 1. If the ratio of the depth of the engraved pattern to the width of the engraved pattern is less than 0.2, it is difficult to expect the impregnating property improving effect of the electrolyte. If the ratio is larger than 1, the quantitative loss of the electrode active material is large and the energy density is lowered .
이러한 음각 패턴은, 정교한 패터닝을 실현하기 위해 레이저 패터닝(laser patterning)을 이용하여 형성된다.This engraved pattern is formed using laser patterning to realize precise patterning.
본 발명에서, 상기 음각 패턴은, 이차전지의 특성에 따라 요구되는 전극 집전체를 준비한 후, 그 일면 또는 양 면 상에 전극 활물질층을 형성한 후 전극 활물질층 표면에 대해 레이저 패터닝 작업을 수행함으로써 형성될 수 있다. In the present invention, the engraved pattern may be formed by preparing an electrode current collector required according to characteristics of a secondary battery, forming an electrode active material layer on one or both surfaces thereof, and then performing a laser patterning operation on the electrode active material layer surface .
상기 레이저 패터닝의 레이저 소스(laser source)로서 UV 레이저를 사용하는 경우, 상용화되어 있는 UV 레이저의 파워가 낮아 레이저 스캔(laser scan)을 3~5회 진행하여야 하므로 형성된 패턴의 균일성이 문제가 되고, 열화 가능성이 높았으며, 레이저의 파장이 355nm로 짧아 인체에 유해하여 공정상 안정성이 문제가 되고, 가격이 비싼 단점이 있다.In the case of using a UV laser as a laser source of the laser patterning, since the power of the UV laser which is commercialized is low, the laser scan must be performed three to five times, so that the uniformity of the formed pattern becomes a problem , The possibility of deterioration is high, and the wavelength of the laser is as short as 355 nm, which is harmful to the human body, which causes a problem in terms of process stability, and is disadvantageous in that it is expensive.
본 발명의 바람직한 예에서, 상기 음각 패턴은 IR 레이저(Maximun power : 50W, 파장 : 1064 nm)를 이용한 레이저 패터닝에 의해 형성될 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the engraved pattern may be formed by laser patterning using an IR laser (Maximun power: 50 W, wavelength: 1064 nm).
상기 레이저 패터닝 작업시 레이저 소스로서 IR 레이저를 사용할 경우 제조된 전지의 성능이 향상될 뿐만 아니라, UV 레이저에 비해 레이저의 파워가 상대적으로 높은 IR 레이저를 사용함으로써 1~2회의 레이저 스캔 만으로도 원하는 패턴을 형성할 수 있어 패턴의 균일성이 높으며 레이저 스캔에 의한 패턴의 열화 가능성을 낮출 수 있다. 또한 IR 레이저를 사용할 경우 레이저의 파장이 길기 때문에 인체에 무해하며 가격이 저렴하므로 공정상 유리하다는 장점이 있다. When the IR laser is used as the laser source in the laser patterning operation, the performance of the manufactured battery is improved. In addition, by using the IR laser having a relatively higher laser power than the UV laser, So that the uniformity of the pattern is high and the possibility of pattern deterioration due to laser scanning can be reduced. In addition, when the IR laser is used, it is advantageous in terms of process because the wavelength of the laser is long, which is harmless to the human body and the price is low.
상기 전극은 양극 또는 음극에 해당할 수 있다. 전극 활물질층(2)에 음각 패턴이 형성된 전극은 전해액 함침성이 향상되므로, 이러한 전극을 이용하여 양극 및 음극을 만들고, 그 사이에 분리막을 개재한 후, 케이싱 하여 이차전지를 제작하는 경우, 전해액 함침에 소요되는 시간을 단축시킴으로써 제조공정의 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이차전지의 성능 또한 향상시킬 수 있다.The electrode may correspond to a positive electrode or a negative electrode. When an electrode having an engraved pattern formed on the electrode
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 이차전지용 전극이 양극 및 음극 중 적어도 어느 하나로서 적용된 것인 이차전지가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a secondary battery in which the electrode for a secondary battery according to the present invention is applied as at least one of an anode and a cathode.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, (a) 전극 집전체를 준비하는 단계; (b) 상기 전극 집전체의 양 면 중 적어도 어느 일 면 상에 전극 활물질층을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 전극 활물질층의 표면에 IR 레이저를 조사하여 표면으로부터 일정 깊이로 형성되고 서로 이격되어 나란하게 형성된 복수의 라인 형태를 갖는 음각 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 이차전지용 전극의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrode assembly, comprising: (a) preparing an electrode current collector; (b) forming an electrode active material layer on at least one of both surfaces of the electrode current collector; And (c) forming an engraved pattern having a plurality of line shapes spaced apart from each other and formed at a predetermined depth from the surface by irradiating the surface of the electrode active material layer with an IR laser to form an engraved pattern / RTI >
상기 (c)단계는, 상기 음각 패턴을 음각 패턴의 폭에 대한 음각 패턴의 깊이의 비(음각 패턴의 깊이/음각 패턴의 폭)가 0.2~1에 해당하도록 패터닝하는 단계인 것을 특징으로 한다.The step (c) is characterized by patterning the engraved pattern so that the ratio of the depth of the engraved pattern to the width of the engraved pattern (width of the engraved pattern / width of the engraved pattern) is in a range of 0.2 to 1.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
<실시예 1> ≪ Example 1 >
코인셀Coin cell (Coin-cell) 용 전극의 제조(Coin-cell)
Graphite 계열의 음극 활물질을 사용하고, 도전재(Denka black), 증점제(CMC), 바인더(SBR)를 각각 97.5:0.5:1.0:1.0의 중량비로 증류수 (H2O)에 넣고 믹싱하여 음극 합제를 제조한 후 20㎛ 두께의 구리 호일에 코팅한 후 압연 및 건조하여 음극을 제조한 후 IR 레이저 스캔을 1회 실시하여 패턴 간격 150㎛, 패턴 폭 50㎛, 패턴 깊이 20㎛의 음각 패턴을 상기 음극 활물질상에 형성하여 코인셀 용 음극을 제조하였다.A graphite series negative electrode active material was used and the conductive material (Denka black), the thickener (CMC) and the binder (SBR) were mixed in distilled water (H 2 O) at a weight ratio of 97.5: 0.5: 1.0: Coated on a copper foil having a thickness of 20 탆 and then rolled and dried to prepare a negative electrode. An IR laser scan was performed once to form a negative pattern with a pattern interval of 150 탆, a pattern width of 50 탆, and a pattern depth of 20 탆, Was formed on the active material to prepare a negative electrode for a coin cell.
코인셀Coin cell (Coin-cell) 전지의 제조(Coin-cell) battery
리튬 메탈과 상기 제조된 음극 사이에 분리막을 개재하여 전극조립체를 제조하고, 이를 전지케이스에 내장하였다.An electrode assembly was prepared between the lithium metal and the negative electrode prepared above through a separator, and the electrode assembly was embedded in the battery case.
여기에 에틸 카보네이트와 에틸메틸 카보네이트가 부피비를 기준으로 1:2로 혼합되어 있고, 리튬염으로 1M 의 LiPF6를 포함하고 있는 리튬 비수계 전해액을 주입한 다음, 밀봉하여 코인셀(Coin-cell) 전지를 제조하였다.A lithium nonaqueous electrolyte solution containing 1 M of LiPF 6 as a lithium salt was mixed with ethyl carbonate and ethylmethyl carbonate at a volume ratio of 1: 2, and the mixture was sealed to form a coin-cell. A battery was prepared.
<실시예 2>≪ Example 2 >
패턴 간격을 200㎛으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 전지를 제조하였다.A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the pattern interval was changed to 200 mu m.
<비교예 1>≪ Comparative Example 1 &
UV 레이저 스캔을 3~5회 실시하여 150㎛ 간격으로 패터닝을 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 전지를 제조하였다.A battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that UV laser scanning was performed three to five times and patterning was performed at intervals of 150 탆.
<비교예 2>≪ Comparative Example 2 &
UV 레이저 스캔을 3~5회 실시하여 200㎛ 간격으로 패터닝을 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 전지를 제조하였다.A battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that UV laser scanning was performed three to five times to perform patterning at intervals of 200 탆.
<레퍼런스><Reference>
레이저 패터닝을 실시하지 않고 실시예 1과 동일하게 전지를 제조하였다.
A battery was produced in the same manner as in Example 1 without laser patterning.
<실험예 1><Experimental Example 1>
상기 실시예 1 내지 실시예 2, 및 비교예 1 내지 2에서 제조한 전지에 대해 1st 사이클(0.1C/0.1C) 및 2nd 사이클(0.1C/0.1C)에 걸쳐 충전 및 방전 시험을 진행하여 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다. 레퍼런스에 대해 동일한 시험을 진행하였다.
The batteries prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 and 2 were subjected to charging and discharging tests for 1 st cycles (0.1 C / 0.1 C) and 2 nd cycles (0.1 C / 0.1 C) The results are shown in Table 1 below. The same test was performed on the reference.
(mAh/g)charge
(mAh / g)
(mAh/g)Discharge
(mAh / g)
(%)efficiency
(%)
(mAh/g)charge
(mAh / g)
(mAh/g)Discharge
(mAh / g)
(%)efficiency
(%)
상기 표 1에 나타난 것과 같이, 레이저를 이용한 음극 패턴 전극이 형성된 실시예 1 내지 2, 및 비교예 1 내지 2의 전지는 레퍼런스와 대비하여 충전 및 방전 용량이 증가하였다.
As shown in Table 1, the batteries of Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 and 2, in which a negative electrode pattern electrode using a laser was formed, increased in charge and discharge capacity as compared with the reference.
<실험예 2><Experimental Example 2>
상기 실시예 1 내지 실시예 2, 및 비교예 1 내지 2에서 제조한 전지에 대해 전류 별 방전 시험을 진행하여 그 결과를 하기 표 2에 나타냈다. 레퍼런스에 대해 동일한 시험을 진행하였다.
The batteries manufactured in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 and 2 were subjected to a current discharge test. The results are shown in Table 2 below. The same test was performed on the reference.
방전용량
(mAh/g)0.1 C
Discharge capacity
(mAh / g)
(mAh/g)Volume
(mAh / g)
(mAh/g)Volume
(mAh / g)
상기 표 2에 나타난 것과 같이, 초기 성능과 동일하게 상기 실시예 1 내지 실시예 2, 및 비교예 1 내지 2에서 제조한 전지 모두 레퍼런스 대비 방전 용량이 증가하였다. 실시예 1 내지 실시예 2의 전지의 경우 특히 2.0C 방전 용량이 UV 레이저를 이용한 패턴 전극을 구비한 비교예 1 내지 2의 전지보다 대폭 증가하였다.
As shown in Table 2, the batteries prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 and 2 had the same initial discharging capacity as the initial performance. In particular, in the case of the batteries of Examples 1 to 2, the 2.0 C discharge capacity was significantly increased compared with the batteries of Comparative Examples 1 and 2 having the pattern electrode using the UV laser.
<실험예 3><Experimental Example 3>
상기 실시예 1 내지 실시예 2, 및 비교예 1 내지 2에서 제조한 전지에 대해 전류 별 충전 시험을 진행하여 그 결과를 하기 표 3에 나타냈다. 레퍼런스에 대해 동일한 시험을 진행하였다.
The batteries prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 and 2 were subjected to a current-based charge test, and the results are shown in Table 3 below. The same test was performed on the reference.
상기 표 3에 나타난 것과 같이, 상기 실시예 1 내지 실시예 2, 및 비교예 1 내지 2에서 제조한 전지 모두 레퍼런스 대비 정전류(CC) 충전시간이 증가하였다. 그러나, 실시예 1 내지 실시예 2의 전지의 경우 UV 레이저를 이용한 패턴 전극을 구비한 비교예 1 내지 2의 전지보다 정전류 충전시간이 대폭 증가하였다.
As shown in Table 3, the cells prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 and 2 had an increase in the constant current (CC) charging time relative to the reference. However, in the batteries of Examples 1 and 2, the charging time of the constant current was significantly increased compared with the batteries of Comparative Examples 1 and 2 having the pattern electrode using the UV laser.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the present invention is not limited thereto and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. It goes without saying that various modifications and variations are possible within the scope of equivalence of the scope.
1: 전극 집전체 2: 전극 활물질층
P1: 음각 패턴1: electrode current collector 2: electrode active material layer
P1: engraved pattern
Claims (10)
상기 전극 활물질층은, 표면으로부터 일정 깊이로 형성되고 서로 이격되어 나란하게 형성된 복수의 라인 형태를 갖는 음각 패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.An electrode for a secondary battery comprising an electrode current collector and an electrode active material layer formed on at least one surface of the electrode current collector,
Wherein the electrode active material layer has an engraved pattern having a plurality of line shapes formed at a predetermined depth from the surface and spaced apart from each other.
상기 음각 패턴은,
상기 전극 활물질층의 두께 대비 5% 내지 40%의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The method according to claim 1,
Wherein the engraved pattern comprises:
Wherein the electrode active material layer has a depth of 5% to 40% of the thickness of the electrode active material layer.
상기 음각 패턴의 피치에 대한 음각 패턴 폭의 비는 2:1~3:1 인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The method according to claim 1,
Wherein the ratio of the engraved pattern width to the pitch of the engraved pattern is 2: 1 to 3: 1.
상기 음각 패턴의 폭에 대한 음각 패턴의 깊이의 비(음각 패턴의 깊이/음각 패턴의 폭)는 0.2~1 인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The method according to claim 1,
Wherein the ratio of the depth of the engraved pattern to the width of the engraved pattern (width of the engraved pattern / width of the engraved pattern) is 0.2 to 1.
상기 음각 패턴의 피치는 100㎛~200㎛ 인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The method according to claim 1,
Wherein the pitch of the engraved pattern is 100 占 퐉 to 200 占 퐉.
상기 음각 패턴은,
IR 레이저를 이용한 레이저 패터닝에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The method according to claim 1,
Wherein the engraved pattern comprises:
Wherein the second electrode is formed by laser patterning using an IR laser.
상기 전극은,
양극 또는 음극인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극.The method according to claim 1,
The electrode
Wherein the positive electrode is a positive electrode or a negative electrode.
(b) 상기 전극 집전체의 양 면 중 적어도 어느 일 면 상에 전극 활물질층을 형성하는 단계; 및
(c) 상기 전극 활물질층의 표면에 IR 레이저를 조사하여 일정 깊이로 형성되고 서로 이격되어 나란하게 형성된 복수의 라인 형태를 갖는 음각 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 이차전지용 전극의 제조방법(a) preparing an electrode current collector;
(b) forming an electrode active material layer on at least one of both surfaces of the electrode current collector; And
(c) forming an engraved pattern having a plurality of line shapes spaced apart from each other at a predetermined depth by irradiating the surface of the electrode active material layer with an IR laser;
상기 (c)단계는,
상기 음각 패턴을 음각 패턴의 폭에 대한 음각 패턴의 깊이의 비(음각 패턴의 깊이/음각 패턴의 폭)가 0.2~1에 해당하도록 패터닝하는 단계인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 제조방법.The method of claim 9,
The step (c)
Wherein the step of patterning the engraved pattern is performed such that the ratio of the depth of the engraved pattern to the width of the engraved pattern (the depth of the engraved pattern / the width of the engraved pattern) is from 0.2 to 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150036729A KR20160111709A (en) | 2015-03-17 | 2015-03-17 | Electrode for secondary battery and Method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150036729A KR20160111709A (en) | 2015-03-17 | 2015-03-17 | Electrode for secondary battery and Method for manufacturing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160111709A true KR20160111709A (en) | 2016-09-27 |
Family
ID=57101151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150036729A KR20160111709A (en) | 2015-03-17 | 2015-03-17 | Electrode for secondary battery and Method for manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20160111709A (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060055380A (en) | 2004-11-17 | 2006-05-23 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | Secondary battery and manufacturing process thereof |
| KR20130004807A (en) | 2011-07-04 | 2013-01-14 | 고려대학교 산학협력단 | The anode of secondary battery and manufacturing method thereof |
-
2015
- 2015-03-17 KR KR1020150036729A patent/KR20160111709A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060055380A (en) | 2004-11-17 | 2006-05-23 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | Secondary battery and manufacturing process thereof |
| KR20130004807A (en) | 2011-07-04 | 2013-01-14 | 고려대학교 산학협력단 | The anode of secondary battery and manufacturing method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2361326C2 (en) | Accumulator battery with improved mobility of lithium ions and improved capacitance of cells | |
| KR101452875B1 (en) | Non-aqueous secondary battery | |
| JP5217076B2 (en) | Lithium ion battery | |
| WO2012165624A1 (en) | Separator, electrochemical element, and method for manufacturing separator | |
| KR20150082958A (en) | Electrode for secondary battery and Method for manufacturing the same | |
| KR102308943B1 (en) | Anode Having Double Active Material Layers, Method of Preparing the Same, and Secondary Battery Comprising the Same | |
| KR102201334B1 (en) | Flexible Electrode, Method of Preparing the Same, and Secondary Battery Comprising the Same | |
| KR101664244B1 (en) | Method forming electrode surface pattern and the electrode manufactured by the method and secondary battery including the same | |
| KR20190064462A (en) | Cathode Having Double Active Material Layers and Lithium Secondary Battery Comprising the Same | |
| KR102321503B1 (en) | Anode Active Material of Lithium Secondary Battery and Lithium Secondary Battery Comprising the Same | |
| KR20160116969A (en) | Electrode for secondary battery and Method for manufacturing the same | |
| KR20180028814A (en) | Electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same | |
| KR101999616B1 (en) | Composite negative electrode material for secondary battery, negative electrode and lithium secondary battery comprising the same | |
| KR20150135434A (en) | Collector, electrode structure, nonaqueous electrolyte battery, and electricity storage component | |
| US20190020014A1 (en) | Method for making lithium ionic energy storage element | |
| KR102279003B1 (en) | Method of manufacturing negative electrode for lithium secondary battery | |
| KR20140142576A (en) | Manufacturing method of electrode for secondary battery and secondary battery comprising electrode manufactured by the method | |
| KR20160059408A (en) | Electrode for a lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same | |
| KR20200072184A (en) | Anode active material for lithium secondary battery and secondary battery including the same | |
| KR102367371B1 (en) | Anode and Lithium Secondary Battery Comprising the Same | |
| KR102509113B1 (en) | Method for Preparing Anode and Anode Prepared Therefrom | |
| KR102040240B1 (en) | Electrode for secondary battery and Method for manufacturing the same | |
| US9705135B2 (en) | Negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| JP2007242348A (en) | Lithium-ion secondary battery | |
| KR20160079508A (en) | Lithium secondary battery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |