KR20170033072A - Electrode Mixture for Secondary Battery with Improved Flexibility - Google Patents

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KR20170033072A
KR20170033072A KR1020150130922A KR20150130922A KR20170033072A KR 20170033072 A KR20170033072 A KR 20170033072A KR 1020150130922 A KR1020150130922 A KR 1020150130922A KR 20150130922 A KR20150130922 A KR 20150130922A KR 20170033072 A KR20170033072 A KR 20170033072A
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Abstract

Provided is an electrode mixture for a secondary battery, which is coated on the surface of a current collector. The current collector comprises an electrode active material having a layered structure, and a rubbery binder composition. At least part of the binder composition has the glass transition temperature (T_g) of less than 30C, and has buffering properties with respect to a volume change in charging and discharging processes of a battery cell.

Description

유연성이 향상된 이차전지용 전극 합제 {Electrode Mixture for Secondary Battery with Improved Flexibility}[0001] Electrode Mixture for Secondary Battery with Improved Flexibility [

본 발명은 유연성이 향상된 이차전지용 전극 합제에 대한 것이다.The present invention relates to an electrode mixture for a secondary battery having improved flexibility.

화석연료 사용의 급격한 증가로 인하여 대체 에너지나 청정에너지의 사용에 대한 요구가 증가하고 있으며, 그 일환으로 가장 활발하게 연구되고 있는 분야가 전기화학을 이용한 발전, 축전 분야이다.Due to the rapid increase in the use of fossil fuels, the demand for the use of alternative energy or clean energy is increasing. As a part of this, the most active field of research is electric power generation and storage.

현재 이러한 전기화학적 에너지를 이용하는 전기화학 소자의 대표적인 예로 이차전지를 들 수 있으며, 점점 더 그 사용 영역이 확대되고 있는 추세이다.At present, a typical example of an electrochemical device utilizing such electrochemical energy is a secondary battery, and the use area thereof is gradually increasing.

최근에는 휴대용 컴퓨터, 휴대용 전화기, 카메라 등의 휴대용 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고 사이클 수명이 길며 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해져 왔고, 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.2. Description of the Related Art [0002] Recently, as technology development and demand for portable devices such as portable computers, portable phones, and cameras have increased, the demand for secondary batteries as energy sources has increased sharply. Among such secondary batteries, they exhibit high energy density and operating potential, Many studies have been made on a lithium secondary battery having a long self discharge rate, and it has been commercialized and widely used.

일반적으로, 리튬 이차전지는, 리튬 이온이 양극과 음극에서 삽입 및 탈리되는 과정을 반복하여 충전과 방전이 이루어 진다. 이러한 리튬 이온의 삽입, 탈리가 반복적으로 진행되면서, 전극 활물질 또는 도전재 사이의 결합이 느슨해지고, 입자간 접촉저항이 증가하게 된다. 그 결과 전극의 저항이 상승하여 전지 특성이 저하될 수 있다. 따라서, 바인더는 전극에서의 리튬 이온의 삽입, 탈리에 따른 전극 활물질의 팽창, 수축에 대해 완충작용을 할 수 있어야 하므로, 탄성을 갖는 고분자인 것이 바람직하다.Generally, a lithium secondary battery is repeatedly charged and discharged by repeating insertion and removal of lithium ions from the positive electrode and the negative electrode. Such insertion and desorption of lithium ions repeatedly progresses, so that the bond between the electrode active material or the conductive material is loosened and the contact resistance between the particles is increased. As a result, the resistance of the electrode increases and the battery characteristics may deteriorate. Therefore, the binder is preferably a polymer having elasticity, since it is required to be capable of buffering against the expansion and contraction of the electrode active material due to insertion and desorption of lithium ions in the electrode.

또한, 바인더는 극판 건조 과정에서 전극 활물질과 집전체 사이의 결착력이 유지될 수 있을 정도의 접착력이 요구된다. 특히, 권취형 전극조립체의 경우, 음극 활물질의 층상 구조로 인하여 전지의 충방전 과정에의 체적 변화가 주로 음극에서 발생하는 바, 충전 및 방전이 진행됨에 따라 재료의 부피 팽창이 현저히 증가하게 되어 음극재의 이탈이 발생하게 된다. Further, the binder is required to have an adhesive strength enough to maintain the binding force between the electrode active material and the current collector during the drying process of the electrode plate. Particularly, in the case of the wound electrode assembly, the volume change in the charging and discharging process of the battery due to the layered structure of the negative electrode active material occurs mainly in the negative electrode. As the charging and discharging proceed, the volume expansion of the material remarkably increases, Leaving the ashes.

이에 대해, 전극과 분리막간의 접착력을 증가시키는 형태로 이를 해결하고자 하는 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들면, 바인더와 별도로 분리막에 접착력이 우수한 코팅층을 형성시켜 전극조립체의 팽창, 수축에 따른 응력 축적으로 인한 전극조립체의 구조적 변형을 방지하는 기술이 시도되고 있다.On the other hand, attempts have been made to solve this problem by increasing the adhesive force between the electrode and the separator. For example, attempts have been made to prevent the structural deformation of the electrode assembly due to stress accumulation due to expansion and contraction of the electrode assembly by forming a coating layer having excellent adhesion to the separation membrane separately from the binder.

그러나, 별도의 코팅층을 부가하는 등의 추가적인 부재를 형성시키는 방법은 이러한 구성이 전지 내부의 전기적 저항 요소로 작용할 수 있고, 추가 공정에 따른 제조비용이 상승하여 현실적으로 적용하기 어려운 문제가 있었다.However, such a method of forming an additional member such as adding a separate coating layer has such a problem that such a configuration can act as an electrical resistance element inside the battery, and the manufacturing cost increases due to the additional process, which is difficult to be practically applied.

따라서, 추가적인 부재를 포함하지 않으면서 음극의 팽창으로 인한 전극조립체의 변형을 방지할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technique capable of preventing deformation of the electrode assembly due to expansion of the cathode without including additional members.

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, 이후 설명하는 바와 같이, 유리전이온도(Tg)가 30℃ 미만인 바인더 조성물이 포함된 전극 합제를 사용하는 경우, 바인더 조성물의 탄성에 의해 전극의 부피 팽창을 효과적으로 배분할 수 있는 바, 충전 및 방전시 전극의 팽창 및 수축이 되는 정도를 현저하게 줄일 수 있고, 전극조립체의 변형을 효과적으로 방지할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments and have found that when an electrode mixture containing a binder composition having a glass transition temperature (T g ) of less than 30 ° C is used as described later, the elasticity of the binder composition It is possible to effectively distribute the volume expansion of the electrode, thereby remarkably reducing the degree of expansion and contraction of the electrode during charging and discharging, and it is confirmed that deformation of the electrode assembly can be effectively prevented. .

이러한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 전극 합제는,In order to achieve this object, an electrode mixture according to the present invention comprises:

집전체의 표면에 도포되는 이차전지용 전극 합제로서,An electrode mixture for a secondary battery applied on a surface of a current collector,

상기 전극 합제는 층상 구조를 갖는 전극 활물질 및 고무질(rubbery)의 바인더 조성물을 포함하고, 상기 바인더 조성물 중의 적어도 일부는 30℃ 미만의 유리전이온도(Tg)를 가져 전지셀의 충방전 과정에서의 부피 변화에 대한 완충 특성을 가진 바인더 조성물인 것을 특징으로 한다.The electrode material mixture is in the charging and discharging process of the electrode active material and the rubber (rubbery) bring the battery cells at least a portion has a glass transition temperature less than 30 ℃ (T g) of the, and wherein the binder composition comprises a binder composition of a layered structure And is a binder composition having a buffering property against volume change.

여기서 유리전이온도는 비정질의 고체가 유리와 같은 무른 상태에서 점성이 있는 상태로 변화하는 온도 범위의 중심을 의미하며, 유리전이온도에서는 상변이가 일어나지 않음에도 불구하고 결정성 고분자의 열적 거동 그래프를 보면 용융온도(Tm)이하의 유리전이온도에서 변곡점이 나타나는 게 특징이다. 고분자의 종류에 따라 고유의 유리전이온도 값을 가지며, 일반적으로 유리전이온도 이하에서의 물성은 깨지기 쉽고 신장율이 작은 반면, 이상에서는 경도는 약간 떨어지나 신장율은 약간 커지며 취약성이 없으므로 실용성이 커진다. 이외에도 열팽창계수, 비열, 탄성율 기체투과도 및 전기저항 등의 물성들이 유리전이온도를 기점으로 급격히 변화한다.Here, the glass transition temperature means the center of the temperature range where the amorphous solid changes from a loose state such as glass to a viscous state, and although the phase transition does not occur at the glass transition temperature, a graph of the thermal behavior of the crystalline polymer It is characterized by an inflection point at the glass transition temperature below the melting temperature (T m ). It has inherent glass transition temperature depending on the type of polymer. In general, physical properties below glass transition temperature tend to be fragile and elongation is small, while the hardness is slightly lower than ideal, but elongation is slightly increased and practicality is increased because there is no vulnerability. In addition, physical properties such as thermal expansion coefficient, specific heat, elastic modulus gas permeability and electrical resistance rapidly change from the glass transition temperature.

예를 들어, 유리전이온도가 낮은 바인더는, 신장율이 높아지는 특성이 있는 바, 일반적으로 탄성이 높은 바인더가 이에 해당한다.For example, a binder having a low glass transition temperature has such a property that elongation rate is increased, and generally corresponds to a binder having high elasticity.

본 발명에 따른 전극 합제는, 유리전이온도(Tg)가 30℃ 미만인 바인더 조성물을 사용하기 때문에, 높은 탄성으로 인해 전지셀의 충전 및 방전 과정에서 전극의 부피 변화를 최소화할 수 있는 바, 전극의 팽창으로 인해 전극조립체가 변형되었던 종래의 문제점을 해결할 수 있다.Electrode material mixture according to the invention, because it uses a glass transition binder composition is less than the temperature (T g) is 30 ℃, bar due to its elasticity to minimize the volume change of the electrode in charge and discharge process of the battery cell, electrode It is possible to solve the conventional problem that the electrode assembly is deformed due to expansion of the electrode assembly.

상기 바인더 조성물의 유리전이온도가 30℃보다 큰 경우에는, 소망하는 정도의 탄성을 기대하기 어렵기 때문에 전지의 부피 변화에 의한 전극조립체의 뒤틀림을 방지할 수 없으므로 바람직하지 않다.If the glass transition temperature of the binder composition is higher than 30 DEG C, it is difficult to expect a desired degree of elasticity, so that warping of the electrode assembly due to the volume change of the battery can not be prevented.

하나의 구체적인 예에서, 전지셀의 충전 및 방전 과정에서 전극의 부피 변화는 층상 구조로 이루어진 음극에서 주로 발생하는 바, 전극조립체의 형상 변형을 방지하기 위한 목적을 고려할 때, 상기 전극 합제는 양극 합제일 수도 있으나, 음극 합제인 경우가 더욱 바람직하다.In one specific example, the change in the volume of the electrode during charging and discharging of the battery cell occurs mainly in a cathode having a layered structure. In view of the object of preventing the shape deformation of the electrode assembly, However, it is more preferable to use a negative electrode material mixture.

상기 전극 합제가 도포된 전극을 포함하는 전극조립체는 스택형 전극조립체일 수 있으나, 권취형 전극조립체의 경우 전극의 팽창에 더욱 취약한 구조인 바 더욱 바람직하다. 상기 권취형 전극조립체는 전해액과 함께 파우치형 전지케이스 또는 원통형 전지케이스에 내장되어 전지셀을 구성할 수 있다.The electrode assembly including the electrodes coated with the electrode mixture may be a stacked electrode assembly. However, in the case of the wound electrode assembly, the electrode assembly is more vulnerable to the expansion of the electrode. The wound electrode assembly may be housed in a pouch-shaped battery case or a cylindrical battery case together with an electrolytic solution to form a battery cell.

하나의 구체적인 예에서, 상기 바인더 조성물은 전극의 팽창에 대한 완충 특성을 충분히 발휘할 수 있다면 유리전이온도의 크기가 30 ℃이하라면 특별히 한정되지 않을 수 있으나, 구체적으로 상기 바인더 조성물의 유리전이온도는 영하 30℃ 내지 영상 10℃일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 영하 20℃ 내지 영상 10℃일 수 있다.In one specific example, if the binder composition can sufficiently exhibit the buffering property against expansion of the electrode, the glass transition temperature may not be particularly limited as long as the glass transition temperature is not higher than 30 ° C. Specifically, the glass transition temperature of the binder composition 30 ° C to image 10 ° C, more specifically, from -20 ° C to 10 ° C.

이와 같이 낮은 모듈러스로 인한 완충 특성을 갖는 바인더 조성물은, 예를 들어, 스타이렌 계열 화합물, 부타디엔 계열 화합물, 아크릴로나이트릴 계열 화합물 및 부틸아크릴레이트 계열 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있고, 구체적으로, 스타이렌 계열 화합물, 부타디엔 계열 화합물 및 부틸아크릴레이트 계열 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.The binder composition having a cushioning property due to such low modulus may be, for example, at least one selected from the group consisting of a styrene-based compound, a butadiene-based compound, an acrylonitrile-based compound and a butyl acrylate-based compound Specifically, it may be at least one selected from the group consisting of a styrene-based compound, a butadiene-based compound, and a butyl acrylate-based compound.

한편, 상기 완충 특성을 가진 바인더 조성물은 서로 다른 유리전이온도를 갖는 고분자 단량체들로 구성될 수 있는 바, 2종 이상의 단량체들로 이루어진 혼합물 또는 이들이 중합된 형태일 수 있으나, 바람직하게는 공중합체일 수 있다.On the other hand, the binder composition having the buffering property may be composed of polymeric monomers having different glass transition temperatures, and may be a mixture of two or more kinds of monomers or a polymerized form thereof. Preferably, .

본 발명에 따른 전극 합제에 있어서, 상기 바인더 조성물의 함량은 음극 합제의 고형분 함량을 기준으로 0.1 중량% 내지 5 중량%일 수 있고, 구체적으로 0.5 중량% 내지 4.5 중량%일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 1 중량% 내지 4 중량%일 수 있다.In the electrode mixture according to the present invention, the content of the binder composition may be 0.1% by weight to 5% by weight, specifically 0.5% by weight to 4.5% by weight, based on the solid content of the negative electrode mixture, May range from 1 wt% to 4 wt%.

상기 바인더 조성물의 함량이 음극 합제의 고형분 함량을 기준으로 0.1 중량% 보다 적은 경우에는 전극의 부피 변화를 제어하기 어려우며, 5 중량%보다 많은 경우에는 바인더 조성물의 함량이 증가에 따라 활물질의 함량이 줄어들 수 있으므로 전지의 용량이 감소할 수 있으므로 바람직하지 않다.When the content of the binder composition is less than 0.1 wt% based on the solid content of the negative electrode mixture, it is difficult to control the volume change of the electrode. When the content of the binder composition is more than 5 wt%, the content of the active material decreases The capacity of the battery may decrease, which is not preferable.

하나의 구체적인 예에서, 상기 완충 특성을 가진 바인더 조성물은 본 발명에 따른 전극 합제에 포함되는 바인더 조성물 중의 적어도 일부에 해당될 수 있는 바, 상기 완충 특성을 가진 바인더 조성물의 함량은 바인더 조성물 전체 중량을 기준으로 30 중량% 내지 100 중량%일 수 있으며, 구체적으로는 50 중량% 내지 100 중량%일 수 있고, 더욱 구체적으로는 50 중량% 내지 90 중량%일 수 있다.In one specific example, the binder composition having the buffering property may correspond to at least a part of the binder composition included in the electrode mixture according to the present invention, and the content of the binder composition having the buffering property is preferably the total weight of the binder composition May be from 30% by weight to 100% by weight, more specifically from 50% by weight to 100% by weight, and more specifically from 50% by weight to 90% by weight.

상기 완충 특성을 가진 바인더 조성물의 함량이 바인더 조성물 전체 중량을 기준으로 30 중량% 미만이라면 바인더의 완충 특성을 충분히 발휘할 수 없으므로 바람직하지 않다.If the content of the binder composition having the buffering property is less than 30% by weight based on the total weight of the binder composition, the buffering property of the binder can not be sufficiently exhibited.

본 발명에 따른 전극 합제는 완충 특성을 갖는 바인더 조성물이 전극 활물질의 층상 구조에 삽입됨으로써 전극의 부피 팽창을 효과적으로 배분하는 것을 특징으로 하는 바, 상기 전극 활물질은 카본계 물질일 수 있으며, 일반적으로 상기 카본계 물질은, 천연 흑연과 같이 층상 결정구조가 완전히 이루어진 그라파이트(graphite), 저결정성 층상 결정 구조(graphene structure; 탄소의 6각형 벌집 모양 평면이 층상으로 배열된 구조)를 갖는 소프트 카본(soft carbon), 및 이런 구조들이 비결정성 부분들과 혼합되어 있는 하드 카본(hard carbon)으로 분류된다.The electrode mixture according to the present invention is characterized in that the binder composition having a buffering property is inserted into the layered structure of the electrode active material to effectively distribute the volume expansion of the electrode. The electrode active material may be a carbonaceous material, The carbon-based material may be graphite, such as natural graphite, having a completely layered crystal structure, soft carbon having a graphene structure (structure in which hexagonal honeycomb planes of carbon are arranged in layers) carbon, and hard carbon in which these structures are mixed with amorphous portions.

구체적으로, 상기 전극 활물질은 결정질 인조 흑연, 결정질 천연 흑연, 비정질 하드카본, 저결정질 소프트카본, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 수퍼 P, 그래핀(graphene), 및 섬유상 탄소로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.Specifically, the electrode active material is selected from the group consisting of crystalline graphite, crystalline natural graphite, amorphous hard carbon, low crystalline soft carbon, carbon black, acetylene black, Ketjenblack, super P, graphene, Lt; / RTI >

한편, 본 발명에 따른 전극 합제는 전극 활물질 및 바인더 조성물 이외에, 도전제 또는 분산제 중 어느 하나를 더 포함하는 구성일 수 있으며, 도전제 함께 분산제를 더 포함하는 구성일 수 있다.Meanwhile, the electrode mixture according to the present invention may further include a conductive agent or a dispersant in addition to the electrode active material and the binder composition, and may further include a dispersant together with the conductive agent.

본 발명은 또한, 상기 전극 합제가 집전체 상에 도포되어 형성되는 이차전지용 음극 및 상기 이차전지용 음극을 포함하는 이차전지를 제공한다.The present invention also provides a secondary battery comprising the negative electrode for a secondary battery and the negative electrode for the secondary battery formed by coating the electrode mixture on a current collector.

구체적으로, 본 발명의 이차전지는 하나 이상의 이차전지용 음극, 양극, 상기 음극과 양극 사이에 개재된 분리막 및 비수 전해질을 포함하는 리튬 이차전지일 수 있다.Specifically, the secondary battery of the present invention may be a lithium secondary battery including at least one negative electrode for a secondary battery, a positive electrode, a separator interposed between the negative electrode and the positive electrode, and a nonaqueous electrolyte.

상기 양극은, 상기한 양극 활물질을 포함하는 양극 합제를 NMP 등의 용매에 혼합하여 만들어진 슬러리를 양극 집전체 상에 도포한 후 건조 및 압연하여 제조될 수 있다.The positive electrode may be prepared by applying a slurry prepared by mixing a positive electrode mixture containing the positive electrode active material with a solvent such as NMP, coating the positive electrode collector, followed by drying and rolling.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared, for example, by coating a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode current collector, and then drying the mixture. Optionally, a filler may be further added to the mixture.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 양극 집전체는, 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The cathode current collector generally has a thickness of 3 to 500 mu m. Such a 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 copper, stainless steel Surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. The positive electrode current collector may be formed into various shapes such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, a nonwoven fabric, or the like by forming fine irregularities on the surface to enhance the bonding force of the positive electrode active material.

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. 시판되고 있는 도전재의 구체적인 예로는 아세틸렌 블랙 계열인 쉐브론 케미칼 컴퍼니(Chevron Chemical Company)나 덴카 블랙(Denka Singapore Private Limited), 걸프 오일 컴퍼니(Gulf Oil Company) 제품 등), 케트젠블랙(Ketjenblack), EC 계열(아르막 컴퍼니(Armak Company) 제품), 불칸(Vulcan) XC-72(캐보트 컴퍼니(Cabot Company) 제품) 및 수퍼(Super) P(Timcal 사 제품) 등이 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. Concrete examples of commercially available conductive materials include acetylene black series such as Chevron Chemical Company, Denka Singapore Private Limited, Gulf Oil Company, etc.), Ketjenblack, EC (Armak Company), Vulcan XC-72 (Cabot Company), and Super P (Timcal).

또한, 본 발명에 따른 전극 합제는 점도 조절제, 접착 촉진제 등의 기타의 성분들이 선택적으로 또는 둘 이상의 조합으로서 더 포함될 수 있다.In addition, the electrode mixture according to the present invention may further include other components such as a viscosity adjusting agent, an adhesion promoter, etc., selectively or in combination of two or more.

상기 점도 조절제는 전극 합제의 혼합 공정과 그것의 집전체 상의 도포 공정이 용이할 수 있도록 전극 합제의 점도를 조절하는 성분으로서, 음극 합제 전체 중량을 기준으로 30 중량%까지 첨가될 수 있다. 이러한 점도 조절제의 예로는, 카르복시메틸셀룰로우즈, 폴리비닐리덴 플로라이드 등이 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The viscosity modifier may be added up to 30% by weight based on the total weight of the negative electrode mixture as a component for adjusting the viscosity of the electrode mixture so that the mixing process of the electrode mixture and the coating process on the current collector may be easy. Examples of such viscosity modifiers include carboxymethylcellulose, polyvinylidene fluoride and the like, but are not limited thereto.

상기 접착 촉진제는 집전체에 대한 활물질의 접착력을 향상시키기 위해 첨가되는 보조성분으로서, 바인더 대비 10 중량% 이하로 첨가될 수 있으며, 예를 들어 옥살산 (oxalic acid), 아디프산(adipic acid), 포름산(formic acid), 아크릴산(acrylic acid) 유도체, 이타콘산(itaconic acid) 유도체 등을 들 수 있다.The adhesion promoter may be added in an amount of 10% by weight or less based on the binder, for example, oxalic acid, adipic acid, Formic acid, acrylic acid derivatives, itaconic acid derivatives, and the like.

상기 음극은 음극 활물질과 바인더 등을 포함하는 음극 재료를 NMP 등의 용매에 첨가하여 슬러리를 제조하고, 이를 집전체 상에 도포하고 건조 및 압축하여 제작될 수 있다.The negative electrode may be prepared by adding a negative electrode material including a negative electrode active material and a binder to a solvent such as NMP to prepare a slurry, applying the slurry on a current collector, and drying and compressing the slurry.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 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 collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, surface of copper or stainless steel 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.

리튬염 함유 비수계 전해질은, 비수 전해질과 리튬으로 이루어져 있다. 비수 전해질로는 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.The nonaqueous electrolyte containing a lithium salt is composed of a nonaqueous electrolyte and lithium. As the non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte, a solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte and the like are used.

상기 비수 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 1,2-디에톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 4-메틸-1,3-디옥센, 디에틸에테르, 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 nonaqueous electrolyte include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate , Gamma -butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, Diethyl ether, formamide, dimethyl formamide, dioxolane, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane A non-protonic organic solvent such as an ether, a methyl pyrophosphate, or an ethyl propionate is used as the solvent, a sulfone, a methyl sulfolane, a 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, a propylene carbonate derivative, a tetrahydrofuran derivative, .

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 중합체 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, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can 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, CF3SO3Li, LiSCN, LiC(CF3SO2)3, (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 3 Li, LiSCN, LiC (CF 3 SO 2) 3, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, 4-phenylborate, imide, and the like can be used.

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), FPC(fluoro-propylene carbonate) 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, FPC (fluoro-propylene carbonate), and the like.

본 발명은 또한, 상기와 같은 고출력 리튬 이차전지를 단위전지로 포함하는 중대형 전지모듈 및 상기 전지모듈을 포함하는 중대형 전지팩을 제공한다. The present invention also provides a middle- or large-sized battery module including the above-described high-output lithium secondary battery as a unit battery, and a middle- or large-sized battery pack including the battery module.

또한, 본 발명은 상기 전지팩을 전원으로 사용하는 디바이스를 제공하는 바, 구체적으로, 상기 디바이스는 모바일 전자기기(mobile device), 웨어러블 전자기기(wearable device), 전지 기반 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); 또는 전력저장용 시스템일 수 있다.In addition, the present invention provides a device using the battery pack as a power source, and more specifically, the device includes a mobile device, a wearable device, A power tool; 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; Or a system for power storage.

상기 중대형 전지팩 및 디바이스의 구성 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 설명을 명세서에서는 생략한다.The configuration of the middle- or large-sized battery pack and device and the method of manufacturing the same are well known in the art, and a description thereof will be omitted in the description.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 합제는, 30℃ 미만의 유리전이온도(Tg)를 갖는 바인더 조성물을 적어도 일부 포함하는 바, 바인더 조성물의 높은 탄성으로 인해, 전지셀의 반복적인 충전 및 방전에 의한 전극 부피의 변화량을 효과적으로 배분함으로써 전극조립체의 부피 변화를 최소화할 수 있다.As described above, the electrode material mixture according to the invention, because the binder composition has a glass transition temperature (T g) of less than 30 ℃ the bar, the high elasticity of the binder composition comprises at least a portion, repetitive charging of the battery cells And the amount of change in the electrode volume due to the discharge is effectively distributed, thereby minimizing the volume change of the electrode assembly.

이로 인하여, 전극 합제의 전극 집전체로부터의 탈리를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 전극 합제층과 분리막 계면의 밀착력을 높일 수 있으므로, 전지셀의 충방전으로 인한 전극조립체의 변형을 효과적으로 방지할 수 있는 바, 결과적으로 전지의 안전성 및 내구성을 향상시킬 수 있다.As a result, it is possible to prevent the electrode mixture from separating from the electrode current collector and to increase the adhesion between the electrode mixture layer and the separator film interface. Therefore, it is possible to effectively prevent deformation of the electrode assembly due to charge / As a result, safety and durability of the battery can be improved.

이하에서는 실시예를 통해 본 발명의 내용을 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following 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 >

전극의 제조Manufacture of electrodes

음극은 전체 고형분 100 g 중량 기준으로 천연 흑연 97.0 g (MSG-L2, BTR ENERGY MATERIALS CO., LTD.), 바인더 조성물로 스티렌-부타디엔계 고무 70 중량%와, 부틸 아크릴레이트 폴리머 30 중량%를 혼합하여 이루어진 혼합물 1.5 g, 및 분산제로 카르복시메틸셀룰로오스나트륨 1.5 g (CMC-Na, BG-S01, ㈜지엘켐)을 혼합하고, 전체 고형분 함량이 52 중량%가 되도록 용매로서 물을 첨가하여 음극용 슬러리를 제조하며, 준비된 슬러리를 구리 호일에 도포한 후 진공 건조 및 압연하여 두께가 149 마이크로미터인 음극을 제조하였다.97.0 g of natural graphite (MSG-L2, manufactured by BTR ENERGY MATERIALS CO., LTD.) As a binder composition, 70 wt% of a styrene-butadiene rubber and 30 wt% of a butyl acrylate polymer were mixed And 1.5 g of carboxymethylcellulose sodium as a dispersant (CMC-Na, BG-S01, ZYChem) were mixed and water was added as a solvent so that the total solid content was 52 wt% The prepared slurry was applied to a copper foil, followed by vacuum drying and rolling to prepare a negative electrode having a thickness of 149 micrometers.

양극은, NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)를 분산매로 사용하고, 활물질인 LiCoO2 98.5 g, 카본나노튜브 0.3 g 및 PVDF 바인더 1.2 g를 혼합하여 슬러리를 제조한 후 알루미늄 호일에 코팅하여 건조한 후 압착하여 130 마이크로미터의 두께로 양극을 제조하였다.The anode was prepared by mixing 98.5 g of active material LiCoO 2 , 0.3 g of carbon nanotubes and 1.2 g of PVDF binder with NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) as a dispersion medium to prepare a slurry, Followed by pressing to prepare a positive electrode having a thickness of 130 micrometers.

리튬 이차전지의 제조Manufacture of lithium secondary battery

제조된 양극 및 음극의 활물질 무지부에 전극 탭을 부착하고, 상기 양극 및 음극 사이에 분리막을 위치시킨 상태로 권취하고, 젤리-롤이 풀어지지 않도록 고정 테이프를 권취 종단선을 지나도록 부착한다.An electrode tab is attached to the prepared non-active material of the positive electrode and the negative electrode, the separator is placed between the positive electrode and the negative electrode, and the fixing tape is attached past the winding termination line so that the jelly-roll is not loosened.

상기 젤리-롤형 전극조립체를 원통형 전지케이스에 내장한 후 전해액을 주입하였다. 전해액은, EC(Ethyl Carbonate): PC(Propylene Carbonate): DEC(Diethyl Carbonate) = 3:2:5(체적비) 혼합용매를 사용하여 LiPF6 전해질을 1M의 농도로 용해시켜 제조하였다. 이후, 약 0.05도 비율로 정전류 충전하고 전류의 약 1/6이 될 때까지 전압을 유지시켜주는 정전압 충전을 하였다. The jelly-roll type electrode assembly was embedded in a cylindrical battery case, and then an electrolyte solution was injected. The electrolytic solution was prepared by dissolving LiPF 6 electrolyte at a concentration of 1M using a mixed solvent of EC (Ethyl Carbonate): PC (Propylene Carbonate): DEC (Diethyl Carbonate) = 3: 2: 5 (volume ratio) Thereafter, a constant-current charge was performed at a rate of about 0.05 degree, and a constant-voltage charge was performed to maintain the voltage until it was about 1/6 of the current.

<실시예 2> &Lt; Example 2 >

음극 제조시, 음극 합제의 바인더 조성물로 스티렌-부타디엔계 고무로 이루어진 바인더를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that a binder made of styrene-butadiene rubber was used as the binder composition of the negative electrode mixture in the production of the negative electrode.

<비교예 1> &Lt; Comparative Example 1 &

음극 제조시, 음극 합제의 바인더 조성물로 메틸메타크릴레이트로 이루어진 바인더를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that a binder composed of methyl methacrylate was used as the binder composition of the negative electrode mixture in the production of the negative electrode.

<실험예 1><Experimental Example 1>

실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 전지를 45℃의 온도에서 0.7C의 충전 전류로 충전 종지전압 4.35 V까지 충전하고, 1.0C의 방전 전류로 3.0 V까지 방전시키는 과정을 100회 반복하고, 충/방전 시의 전극 두께의 변화율을 전지를 글로브 박스(glove box)안에서 분해하여 DMC에서 30분간 세척하여 1시간 이상 건조한 후 마이크로미터를 사용하여 측정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.The cells of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were charged to a charging end voltage of 4.35 V at a charging current of 0.7 C at a temperature of 45 캜 and discharged to 3.0 V with a discharging current of 1.0 C repeated 100 times , And the rate of change in electrode thickness during charging / discharging was measured by using a micrometer after the battery was disassembled in a glove box, washed with DMC for 30 minutes and dried for 1 hour or more. The results are shown in Table 1.

충전/방전 전극 두께 변화율(%)Charge / discharge electrode thickness change rate (%) 실시예 1Example 1 2.62.6 실시예 2Example 2 2.22.2 비교예 1Comparative Example 1 3.43.4

상기 표 1의 결과와 같이, 본 발명에 따른 전극 합제를 사용한 실시예 1 및 2는 비교예 1에 비해 충방전으로 인한 전극의 두께 변화율이 적게 측정되는 바, 유리전이온도가 낮은 바인더 조성물을 포함하는 전극 합제가 도포된 전극조립체를 사용함으로써, 음극의 팽창 및 수축에 따른 전극조립체의 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.As shown in the results of Table 1, Examples 1 and 2 using the electrode mixture according to the present invention have a lower rate of change in thickness of the electrode due to charging and discharging than Comparative Example 1, and include a binder composition having a low glass transition temperature The deformation of the electrode assembly due to the expansion and contraction of the negative electrode can be effectively prevented by using the electrode assembly to which the electrode assembly is applied.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (16)

집전체의 표면에 도포되는 이차전지용 전극 합제로서,
상기 전극 합제는 층상 구조를 갖는 전극 활물질 및 고무질(rubbery)의 바인더 조성물을 포함하고,
상기 바인더 조성물 중의 적어도 일부는 30℃ 미만의 유리전이온도(Tg)를 가져 전지셀의 충방전 과정에서의 부피 변화에 대한 완충 특성을 가진 바인더 조성물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 합제.An electrode mixture for a secondary battery applied on a surface of a current collector,
Wherein the electrode mixture includes a binder composition of an electrode active material having a layered structure and rubbery,
A secondary battery electrode material mixture, characterized in that the binder composition with the cushioning properties of the volume change in the charge-discharge process of the battery cell bring at least a portion has a glass transition temperature less than 30 ℃ (T g) of the binder composition. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 합제는 음극 합제인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 합제.The electrode assembly for a secondary battery according to claim 1, wherein the electrode material mixture is a negative electrode material mixture. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 합제가 도포된 전극을 포함하는 전극조립체는 전해액과 함께 파우치형 전지케이스 또는 원통형 전지케이스에 내장되어 전지셀을 구성하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 합제.The electrode assembly for a secondary battery according to claim 1, wherein the electrode assembly including the electrodes coated with the electrode mixture is embedded in a pouch-shaped battery case or a cylindrical battery case together with an electrolyte to form a battery cell. 제 1 항에 있어서, 상기 완충 특성을 가진 바인더 조성물의 유리전이온도는 영하 30℃ 내지 영상 10℃의 범위인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 합제.The electrode assembly for a secondary battery according to claim 1, wherein the glass transition temperature of the binder composition having the buffering property is in the range of minus 30 캜 to image 10 캜. 제 1 항에 있어서, 상기 완충 특성을 가진 바인더 조성물은 스타이렌 계열 화합물, 부타디엔 계열 화합물, 아크릴로나이트릴 계열 화합물 및 부틸아크릴레이트 계열 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 합제.The binder composition according to claim 1, wherein the binder composition having a buffering property is at least one selected from the group consisting of a styrene-based compound, a butadiene-based compound, an acrylonitrile-based compound and a butyl acrylate-based compound Electrode assemblies for secondary batteries. 제 5 항에 있어서, 상기 완충 특성을 가진 바인더 조성물은 스타이렌 계열 화합물, 부타디엔 계열 화합물 및 부틸아크릴레이트 계열 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 합제.6. The electrode assembly for a secondary battery according to claim 5, wherein the binder composition having the buffering property is at least one selected from the group consisting of a styrene-based compound, a butadiene-based compound and a butyl acrylate-based compound. 제 1 항에 있어서, 상기 완충 특성을 가진 바인더 조성물은 2종 이상의 단량체들이 중합된 공중합체인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 합제.The electrode assembly for a secondary battery according to claim 1, wherein the binder composition having the buffering property is a copolymer in which two or more kinds of monomers are polymerized. 제 1 항에 있어서, 상기 바인더 조성물의 함량은 음극 합제의 고형분 함량을 기준으로 0.1 중량% 내지 5 중량%인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 합제.The electrode assembly for a secondary battery according to claim 1, wherein the content of the binder composition is 0.1 wt% to 5 wt% based on the solid content of the negative electrode mixture. 제 1 항에 있어서, 상기 완충 특성을 가진 바인더 조성물의 함량은 바인더 조성물 전체 중량을 기준으로 30 중량% 내지 100 중량%인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 합제.The electrode assembly for a secondary battery according to claim 1, wherein the content of the binder composition having the cushioning property is from 30% by weight to 100% by weight based on the total weight of the binder composition. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 활물질은 결정질 인조 흑연, 결정질 천연 흑연, 비정질 하드카본, 저결정질 소프트카본, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 수퍼 P, 그래핀(graphene), 및 섬유상 탄소로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 합제.The electrode active material according to claim 1, wherein the electrode active material is composed of crystalline graphite, crystalline natural graphite, amorphous hard carbon, low crystalline soft carbon, carbon black, acetylene black, Ketjen black, super P, graphene, Wherein the electrolyte is at least one member selected from the group consisting of the following. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 합제는 도전제 및/또는 분산제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 합제.The electrode assembly for a secondary battery according to claim 1, wherein the electrode mixture further comprises a conductive agent and / or a dispersant. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 하나에 따른 전극 합제가 집전체 상에 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.An anode for a secondary battery, characterized in that the electrode mixture according to any one of claims 1 to 11 is applied on a current collector. 제 12 항에 따른 이차전지용 음극을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.A secondary battery comprising a negative electrode for a secondary battery according to claim 12. 제 13 항에 따른 이차전지를 단위전지로 사용하는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 13, wherein the secondary battery is used as a unit battery. 제 14 항에 따른 전지팩을 전원으로서 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.A device comprising the battery pack according to claim 14 as a power source. 제 15 항에 있어서, 상기 디바이스는 모바일 전자기기(mobile device), 웨어러블 전자기기(wearable device), 전지 기반 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); 또는 전력저장용 시스템인 것을 특징으로 하는 디바이스.16. The apparatus of claim 15, wherein the device is a mobile device, a wearable device, a power tool powered by a battery-based 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; Or a system for power storage.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102051762B1 (en) * 2018-11-30 2019-12-04 주식회사 누리비스타 Elastic paste composition

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080040049A (en) * 2004-01-05 2008-05-07 쇼와 덴코 가부시키가이샤 Negative electrode material for lithium battery and lithium battery
KR20140112281A (en) * 2013-03-13 2014-09-23 삼성에스디아이 주식회사 Composite binder composition for secondary battery, anode and lithium battery containing the binder
KR20140114911A (en) * 2013-03-13 2014-09-30 삼성에스디아이 주식회사 Binder composition for rechargeable battery and rechargeable lithium battery having the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080040049A (en) * 2004-01-05 2008-05-07 쇼와 덴코 가부시키가이샤 Negative electrode material for lithium battery and lithium battery
KR20140112281A (en) * 2013-03-13 2014-09-23 삼성에스디아이 주식회사 Composite binder composition for secondary battery, anode and lithium battery containing the binder
KR20140114911A (en) * 2013-03-13 2014-09-30 삼성에스디아이 주식회사 Binder composition for rechargeable battery and rechargeable lithium battery having the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102051762B1 (en) * 2018-11-30 2019-12-04 주식회사 누리비스타 Elastic paste composition
WO2020111805A1 (en) * 2018-11-30 2020-06-04 주식회사 누리비스타 Stretchable paste composition

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