KR20170052502A - Electrode Controllable Bending Structure and Electrochemical Cell Comprising the Same - Google Patents

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KR20170052502A
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Abstract

Provided is an electrode to which an electrode-bonded layer containing an electrode active material at both sides of a collector is applied. The collector shows each different surface roughness (Ra) on one side (M side) and the other side (S side), and has at least one curved surface portion due to a difference in the surface roughness.

Description

벤딩 구조의 제어가 가능한 전극 및 이를 포함하는 전기화학소자{Electrode Controllable Bending Structure and Electrochemical Cell Comprising the Same}[0001] The present invention relates to an electrode capable of controlling a bending structure and an electrochemical device including the electrode.

본 발명은 벤딩 구조의 제어가 가능한 전극 및 이를 포함하는 전기화학소자에 관한 것으로서, 전극의 집전체의 일면(M면)과 타면(S면)의 표면 거칠기(Ra)를 상이하게 함으로써 전극 팽창에 따라 벤딩이 이루어지게 하고 벤딩 방향과 그 정도를 다양하게 제어할 수 있는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode capable of controlling a bending structure and an electrochemical device including the electrode, and it is an object of the present invention to provide an electrode capable of controlling the bending structure, The present invention relates to a technique capable of variously controlling the bending direction and the degree of bending.

IT(Information Technology) 기술이 눈부시게 발달함에 따라 다양한 휴대형 정보통신 기기의 확산이 이뤄짐으로써, 21세기는 시간과 장소에 구애 받지 않고 고품질의 정보서비스가 가능한 '유비쿼터스 사회'로 발전되고 있다. As information technology (IT) technology has developed remarkably, various portable information and communication devices have been spreading, so that the 21st century is being developed into a "ubiquitous society" capable of providing high quality information services regardless of time and place.

이러한 유비쿼터스 사회로의 발전 기반에는, 리튬 이차전지가 중요한 위치를 차지하고 있다. 대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.As a development base for such a ubiquitous society, a lithium secondary battery occupies an important position. Typically, in view of the shape of the battery, there is a high demand for a prismatic secondary battery and a pouch-type secondary battery that can be applied to products such as mobile phones with a small thickness. In terms of materials, lithium ion batteries having high energy density, discharge voltage, There is a high demand for a lithium secondary battery such as a lithium ion polymer battery.

이러한 이차전지는, 소비자의 취향에 따라 전자 디바이스가 점점 소형화, 박형화 되어 가고 있는 추세이므로, 불필요한 공간 낭비를 최소화하기 위해서는 전지의 형상 역시 소형화, 박형화가 요구되고 있다. 따라서, 전지의 형상을 디바이스의 형상에 따라 다양하게 구현함과 동시에 디바이스의 내부 공간을 효율적으로 활용할 필요가 있다. In such a secondary battery, since electronic devices are becoming smaller and thinner depending on the taste of the consumer, the shape of the battery is also required to be reduced in size and thickness in order to minimize unnecessary space waste. Therefore, it is necessary to realize various shapes of the battery according to the shape of the device and efficiently utilize the inner space of the device.

특히, 최근에는 디바이스의 디자인 자체가 수요자의 제품 선택에 있어서 매우 중요한 요소로 작용하고 있으므로 종래 생산성 등을 고려한 평면형 디자인에서 탈피하여 다양한 형태의 디자인이 설계되고 있다. 예를들어, 휴대폰, 노트북 등과 같은 디바이스는 인체공학적인 설계를 위해 소정의 곡면을 갖는 디자인으로 설계될 수 있다. In particular, in recent years, since the design of the device itself is a very important factor in the selection of the product of the consumer, various designs are being designed by avoiding the planar design considering the productivity and the like. For example, a device such as a mobile phone, a notebook, or the like can be designed with a predetermined curved surface for an ergonomic design.

이와 같이, 외면에 곡면이 형성되어 있는 형태의 디자인이 다수 개발되고 있어 실용화되고 있으나, 제품화되어 있는 전지는 거의 대부분이 평면 형태이므로 불필요한 공간 낭비가 초래되고, 이러한 공간으로 인하여 전지의 안정적인 장착이 어려워 외부 충격에 의해 유동됨으로써 전지가 손상될 수도 있는 문제가 발생한다. As described above, many designs having a curved surface formed on the outer surface have been developed and put into practical use. However, since most of the commercialized batteries are flat, unnecessary space is wasted and it is difficult to stably install the battery There is a problem that the battery may be damaged due to external impact.

따라서, 곡면이 형성되어 있는 형태의 디바이스에서 전지가 장착될 위치에 곡면이 형성되어 있는 경우에, 그러한 디바이스에 안정적으로 장착될 수 있도록 해당 부분이 휘어져 곡면을 갖는 전지가 개발되고 있다.Therefore, when a curved surface is formed at a position where a battery is to be mounted in a device in which a curved surface is formed, a battery having a curved portion and being bent so that the device can be stably mounted on such a device is being developed.

이러한 휘어진 외형의 전지셀을 이루는 전극 적층체는 다양한 방법으로 구현될 수 있으나, 평평한 형상의 전극 적층체에 응력을 가해 억지로 곡면을 형성하거나, 휘어진 형상의 전극 집전체를 별도로 제조하여 전극을 형성하는 바, 외부 압력에 의해서 또는 이차전지의 충방전 과정에서 활물질들이 팽창과 수축을 반복하면서 휨 상태를 유지하지 못하거나, 휨 정도를 조절하는 것이 자유롭지 못하여 고객의 요청에 따라 다양한 곡률 반경을 갖는 전극을 제조하기 어렵고 전극 제조시 활물질 코팅 등에도 어려움이 따르는 등의 문제를 갖는다.The electrode laminate constituting the battery cell having the curved outer shape can be realized by various methods. However, it is possible to form a curved surface by applying stress to the flat electrode laminate, In the charging and discharging process of the bar or the secondary battery, the active material does not maintain the bending state by repeatedly expanding and contracting, and it is not free to control the bending degree. Therefore, according to the request of the customer, It is difficult to manufacture and it is also difficult to coat the active material during electrode production.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하고, 벤딩 상태를 용이하게 유지할 뿐 아니라, 소망하는 대로 벤딩 구조를 제어할 수 있는 휘어진 형상의 전극 적층체의 개발에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high demand for development of a bent electrode laminate capable of solving the above problems, easily maintaining the bending state, and controlling the bending structure as desired.

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, 집전체의 일면(M면)과 타면(S면)의 표면 거칠기(Ra)가 상이하게 하고, 그 차이를 다양하게 조절하는 경우, 벤딩 상태를 용이하게 유지할 수 있을 뿐 아니라, 소망하는 대로 전극의 벤딩 구조를 다양하게 제어할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments and have found that the surface roughness Ra of one side (M side) of the current collector and the surface roughness (Ra) of the other side (S side) It has been found that the bending state can be easily maintained and the bending structure of the electrode can be controlled in various ways as desired, thereby completing the present invention.

따라서, 본 발명에 따른 전극은, 집전체의 양면에 각각 전극 활물질을 포함하는 전극 합제층이 도포되어 있는 전극으로서, 상기 집전체는 일면(M면)과 타면(S면)의 표면 거칠기(Ra)가 상이하고, 상기 표면 거칠기의 차이로 인해 휘어진 외형을 가진 하나 이상의 곡면부(curved surface portion)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.Therefore, the electrode according to the present invention is an electrode to which an electrode mixture layer containing an electrode active material is applied on both surfaces of a current collector, wherein the current collector has a surface roughness Ra (Ra) of one surface (M plane) ), And at least one curved surface portion having a curved outer shape due to the difference in surface roughness is formed.

여기서, 본 발명에 따른 상기 표면 거칠기(Ra)는, 촉침식 조도계에 의해 배율 X500으로 영역 5 곳에서 측정하여, 2차원 이미지 전체에 대하여 분석하고, 측정 결과 전부에 대한 편차의 절대값을 구하여 평균한 값을 의미한다.Here, the surface roughness (Ra) according to the present invention is measured at five points in a region at a magnification X500 by a contact-type illuminometer, analyzed for the entire two-dimensional image, and the absolute value of the deviation Means one value.

상기와 같은 방법으로 측정한 상기 집전체 일면(M면)의 표면 거칠기는 타면(S면)의 표면 거칠기보다 크고, 상기 표면 거칠기의 차이(Ra.m-Ra.s)는 0.01 ㎛ 이상일 수 있고, 상세하게는 0.01 ㎛ 내지 1.0 ㎛, 더욱 상세하게는 0.05 ㎛ 내지 0.2 ㎛일 수 있다.The surface roughness of the current collector surface (M plane) measured by the above method may be larger than the surface roughness of the other surface (S plane), and the difference (Ra.m -Ra.s) of the surface roughness may be 0.01 μm or more , More specifically from 0.01 mu m to 1.0 mu m, and more specifically from 0.05 mu m to 0.2 mu m.

이때, 이러한 표면 거칠기의 차이는, 소망하는 벤딩 구조에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이는, 상기 집전체 양면의 표면 거칠기가 상이한 경우, 전극 합제층에 접촉하는 표면적이 달라져 접착력이 상이해지는 바, 이에 따라 이후 과정에 의해 벤딩 구조도 결정될 수 있기 때문이다. 접착력의 차이가 벤딩 구조를 형성하는 메커니즘은 추후 설명한다.At this time, the difference in surface roughness can be appropriately selected according to a desired bending structure. This is because, when the surface roughness of the both surfaces of the current collector is different, the surface area of the electrode mixture layer is different from that of the electrode mixture layer, so that the adhesive force is different, so that the bending structure can be determined by the subsequent process. The mechanism by which the difference in adhesive force forms the bending structure will be explained later.

물론, 상기 표면 거칠기 차이에 따른 접착력의 차이는 전극 합제층에 포함되는 전극 활물질의 종류, 바인더의 함량 등에 따라 달라질 수 있어, 개괄적으로 표면 거칠기 차이의 범위를 명확히 한정할 수는 없으나, 대부분의 경우에서, 표면 거칠기의 차이가 0.01 ㎛ 미만인 경우에는, 너무 차이가 적어 소망하는 정도의 벤딩을 발생시킬 수 어렵고, 1.0 ㎛를 초과하는 경우에는, 접착력의 차이가 너무 커져 전극 벤딩이 과도해지고 이로 인한 응력 집중에 의해 전극 상 크랙 발생, 단락 등의 안전성 문제가 발생할 수 있는 바, 바람직하지 않다. Of course, the difference in the adhesive force due to the difference in surface roughness may vary depending on the kind of the electrode active material contained in the electrode mix layer, the content of the binder, and the like, and thus the range of the surface roughness difference can not be clearly defined. However, When the difference in surface roughness is less than 0.01 탆, the difference in the surface roughness is too small to cause a desired degree of bending, while in the case of exceeding 1.0 탆, the difference in the adhesive force becomes too great to cause excessive bending of the electrode, It is not preferable because concentration may cause safety problems such as cracking of electrodes and short circuit.

본 발명에 따른 전극은, 또한, 상기에서 설명한 바와 같이, 상기 집전체 일면(M면)과 타면(S면)의 표면 거칠기 차이에 의해 집전체 일면(M면)과 타면(S면)의 전극 합제층에 대한 접착력이 상이해지는 바, 표면 거칠기가 커서 전극 합제층에 대해 표면적이 증가한 상기 집전체 일면(M면)의 전극 합제층에 대한 접착력이 타면(S면)의 전극 합제층에 대한 접착력보다 클 수 있고, 구체적으로 상기 접착력의 차이(Fm-Fs)는 1.5 gf/15mm 이상, 상세하게는, 1.5 gf/15mm 내지 20 gf/15mm일 수 있다.As described above, the electrode according to the present invention can be manufactured by forming the electrode on one side (M side) and the other side (S side) of the current collector by the difference in surface roughness between one surface (M side) The adhesive force to the electrode mixture layer on the other side (M side) of the current collector where the surface area is increased with respect to the electrode mixture layer due to the increased surface roughness is different from the adhesive force to the electrode mixture layer on the other side (S side) Specifically, the difference in adhesive force (Fm-Fs) may be 1.5 gf / 15 mm or more, specifically, 1.5 gf / 15 mm to 20 gf / 15 mm.

상기 범위를 벗어나, 접착력의 차이(Fm-Fs)는 1.5 gf/15mm 미만인 경우에는, 접착력의 차이가 너무 적어, 소망하는 정도의 벤딩을 발생시킬 수 어렵고, 20 gf/15mm을 초과하는 경우에는, 접착력의 차이가 너무 커져 전극 벤딩이 과도해지고 이로 인한 응력 집중에 의해 전극 상 크랙 발생, 단락 등의 안전성 문제가 발생할 수 있는 바, 바람직하지 않다. If the difference in adhesive force (Fm-Fs) is less than 1.5 gf / 15 mm, the difference in the adhesive force is too small to cause a desired degree of bending, and when it exceeds 20 gf / 15 mm, The difference in adhesive force becomes too large to cause excessive bending of the electrode, and stress concentration due to the excessive bending may cause safety problems such as cracking and short circuiting of the electrode, which is not preferable.

한편, 상기 표면 거칠기에 따른 전극 합제층에 대한 접착력의 차이는, 상기에서 설명한 바와 같이, 전극 합제층의 조건에 따라 다양하게 변화할 수 있어 이들 관계를 명확히 단정지을 수는 없으나, 상세하게는, 상기 집전체 일면(M면)과 타면(S면)의 표면 거칠기 차이(Ra.m-Ra.s)와 상기 집전체 일면(M면)과 타면(S면)의 전극 합제층에 대한 접착력 차이(Fm-Fs)는 하기 수식 1의 상관 관계를 만족할 수 있다.On the other hand, as described above, the difference in the adhesive strength to the electrode mixture layer depending on the surface roughness can be variously changed according to the conditions of the electrode mixture layer, and the relationship can not be clearly defined. Specifically, (Ra.m-Ra.s) between the current collector side (M side) and the other side (S side) and the adhesive force difference between the current collector side (M side) and the other side (S side) (Fm-Fs) can satisfy the relationship of the following expression (1).

Fm-Fs = k(Ra.m-Ra.s) (1)Fm-Fs = k (Ra.m-Ra.s) (One)

여기서, 상기 k는 표면 거칠기 차이와 접착력 차이의 상관 관계를 보여주기 위한 상수이고, 10 ≤k≤ 500 이며, 이때, 상기 k는 전극 합제층의 조건에 따라 적절히 선택될 수 있다. 또한, 상기 표면 거칠기 차이의 단위는 ㎛이며, 접착력 차이의 단위는 gf/15mm이다.Here, k is a constant for showing a correlation between the surface roughness difference and the adhesive force difference, and 10 ≤ k ≤ 500, wherein k can be appropriately selected according to conditions of the electrode mixture layer. In addition, the unit of the surface roughness difference is 탆, and the unit of the difference in the adhesive force is gf / 15 mm.

이와 같이, 집전체 양면의 접착력의 차이는, 휘어진 외형을 가진 하나 이상의 곡면부를 형성하고, 이러한 접착력 차이의 조절로 벤딩 구조를 설계할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 상기 휘어진 외형을 가진 하나 이상의 곡면부를 형성하기 위해서 단순히 집전체의 양면의 표면 거칠기를 상이하게 구성하기만 하면 된다As described above, the difference in adhesive force between both surfaces of the current collector forms one or more curved portions having a curved outer shape, and the bending structure can be designed by adjusting the difference in the adhesive force. Therefore, in order to form at least one curved surface portion having the curved contour, the present invention requires only that the surface roughness of both surfaces of the current collector is made different

구체적으로, 집전체의 양면의 표면 거칠기를 상이하게 하여 전극 합제층에 대한 접착력을 상이하게 구성하면, 이후 전극의 충방전에 의한 전극 합제층의 팽창시, 접착력이 높은 면의 전극 합제층이 집전체와 같이 팽창하려고 하는 특성에 의해, 접착력이 높은 방향으로 전극이 휘어지는 벤딩이 발생한다. 즉, 상기 곡면부는 표면 거칠기의 차이만으로 충전시 전극 합제층의 팽창에 의해 자연스럽게 형성되는 것이다.Specifically, when the surface roughness of the current collector is made different on both sides and the adhesive force to the electrode mixture layer is made different, when the electrode mixture layer is expanded by the charge / discharge of the electrode thereafter, Bending which causes the electrode to bend in a direction with a high adhesive force occurs due to the property of expanding like the whole. That is, the curved surface portion is formed naturally by the expansion of the electrode mixture layer upon charging due to the difference in surface roughness.

이러한 특성에 의해, 본 발명에 따른 전극에 형성되는 곡면부는 집전체와 전극 합제층이 일체로 벤딩(bending)된 형태이며, 일면(M면)이 볼록하고 타면(S면)이 오목한 형상일 수 있다.According to this characteristic, the curved surface portion formed on the electrode according to the present invention is a form in which the current collector and the electrode material mixture layer are integrally bended, and one surface (M plane) is convex and the other surface (S plane) have.

이해의 편의를 위해 이러한 과정을 도 1에 모식적으로 도시하였다.Such a process is schematically shown in Fig. 1 for convenience of understanding.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전극(100)은, 표면 거칠기가 큰 일면(M면, 111)과 표면 거칠기가 보다 작은 타면(S면, 112)을 갖는 집전체(110)를 사용하여, 기존의 방법대로 집전체(110)의 양면(111, 112)에 전극 합제층(120)을 도포, 건조 및 프레싱하여 형성한다. 그리고, 이러한 전극(100)을)을 충전에 의해 팽창시키는 경우, 표면 거칠기가 커서 전극 합제층(120)에 대한 접착력이 큰 일면(M면, 111)이 전극 합제층(120)과 함께 팽창하여 일면(M면, 111)이 볼록하고, 타면(S면, 112)이 오목한 형상으로 벤딩 구조를 형성하게 된다. 따라서, 벤딩 방향과 벤딩 정도는 표면 거칠기의 차이만으로 용이하게 조절할 수 있다.1, an electrode 100 according to the present invention is manufactured by using a current collector 110 having one surface (M plane) 111 having a large surface roughness and another surface (S plane 112) having a smaller surface roughness The electrode mixture layer 120 is coated on both surfaces 111 and 112 of the current collector 110 by a conventional method, followed by drying and pressing. When the electrode 100 is expanded by filling, one surface (M-plane) 111 having a large surface roughness and a high adhesive force to the electrode mixture layer 120 is expanded together with the electrode mixture layer 120 And the bending structure is formed in a concave shape on one side (M side 111) and on the other side (S side 112). Therefore, the bending direction and the degree of bending can be easily adjusted only by the difference in surface roughness.

도 2에는 실제 본 발명에 따라 제조한 이차전지가, 접착력의 차이에 따라, 접착력이 높은 M면에서 전극 합제층이 집전체와 같이 팽창하려는 특성에 의해, M면이 볼록하고, S면이 오목한 형상으로 전극이 벤딩된 것을 확인할 수 있다.Fig. 2 shows that the secondary battery produced according to the present invention exhibits convexity on the M-plane and convexity on the S-plane due to the property that the electrode compound mixture layer expands like the current collector on the M-plane having a high adhesive force, It can be confirmed that the electrode is bent in the shape.

이때, 벤딩 정도를 나타내는 곡면부의 곡률 반경(R)은, 다양한 휘어진 형상의 디바이스에 적합한 한편, 안전성을 확보할 수 있는 범위 내인 것이 바람직하며, 상세하게는, 10 mm 내지 500 mm, 더욱 상세하게는, 20 mm 내지 300 mm일 수 있다. At this time, the radius of curvature R of the curved surface portion indicating the degree of bending is suitable for a device having various warped shapes, and is preferably within a range in which safety can be ensured. Specifically, the curvature radius R is 10 mm to 500 mm, , And 20 mm to 300 mm.

상기 곡면부의 곡률 반경이 너무 작으면 전지셀의 중앙부에 응력이 집중되게 되어 뒤틀림 등의 변형이 발생될 수 있어 안전성이 문제될 수 있으며, 반대로 곡률 반경이 너무 크면 곡률 반경을 제어하기 어렵고 휘어진 형상의 디바이스의 적용에 큰 이점이 없어, 바람직하지 않다.If the radius of curvature of the curved surface portion is too small, stress may concentrate on the central portion of the battery cell, resulting in distortion such as distortion. In contrast, if the radius of curvature is too large, it is difficult to control the radius of curvature. There is no great advantage in application of the device, which is not preferable.

이러한 벤딩 정도를 나타내는 곡률 반경은, 앞서 설명한 바와 같이 접착력의 차이에 따라 변한다. 따라서, 상기 집전체 일면과 타면의 표면 거칠기 차이(Fm-Fs)와 상기 곡면부의 곡률 반경(R)은, 구체적으로, 하기 수식 2의 상관관계를 만족할 수 있다.The radius of curvature, which indicates the degree of bending, varies with the difference in adhesion force as described above. Therefore, the difference (Fm-Fs) between the surface roughness of the current collector and the other surface and the radius of curvature (R) of the curved surface portion can specifically satisfy the relationship of the following expression (2).

R = k'/(Fm-Fs)R = k '/ (Fm-Fs)

여기서, 상기 k'는 접착력 차이와 곡률 반경의 상관관계를 보여주기 위한 상수이고, 30≤k'≤2500이다. 이때, 접착력의 차이는 소망하는 벤딩 정도에 맞게 전극 합제층의 조건에 따라 적절히 선택되는 바, 상기 k' 역시 전극 합제층의 조건에 따라 적절히 선택될 수 있다. 또한, 상기 접착력 차이의 단위는 gf/15mm이고, 곡률 반경의 단위는 mm이다.Here, k 'is a constant for showing a correlation between the adhesive force difference and the radius of curvature, and 30? K? 2500. At this time, the difference in the adhesive force is appropriately selected according to the conditions of the electrode mixture layer according to the degree of bending desired, and the k 'can also be appropriately selected according to the conditions of the electrode mixture layer. The unit of the difference in adhesive force is gf / 15 mm, and the unit of the radius of curvature is mm.

이와 같이, 본 발명에 따른 전극은, 집전체의 양면의 표면 거칠기에 차이를 두고, 그 차이를 조절함으로써, 집전체의 전극 합제층에 대한 접착력을 달리할 수 있고, 결과적으로 벤딩 형상과 정도를 다양하게 설계 가능한 바, 전극의 벤딩 구조를 효율적으로 제어할 수 있는 효과를 가진다.As described above, the electrode according to the present invention can vary the adhesion to the electrode mixture layer of the current collector by adjusting the difference in the surface roughness of both surfaces of the current collector, and consequently, the bending shape and the degree The bending structure of the electrode can be efficiently controlled.

이와 같은, 본 발명에 따른 전극에 사용되는 집전체는, 기존의 사용될 수 있는 집전체와 다르지 않고, 한정되지 아니하며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 이들의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 물질로 표면처리한 것, 니켈, 티탄, 또는 소성 탄소일 수 있다. The current collector used in the electrode according to the present invention is not limited to a current collector that can be used in the prior art, but is not limited to, for example, copper, stainless steel, aluminum, , And silver, nickel, titanium, or sintered carbon.

이러한 집전체에, 상기와 같이 표면 거칠기를 상이하게 형성하기 위해서는, 집전체에 대한 표면처리를 수행해야 하는데, 상기 표면 처리의 방법은, 다양할 수 있으며, 예를 들어, 습식법에 의한 화학적 또는 전기적 에칭이나, 건식법에 의한 반응성 가스 또는 이온 에칭, 또는 샌드 블라스팅에 의한 표면처리를 들 수 있다. 이들 방법의 구체적인 내용은 당업계에 공지되어 있는 바, 별도의 설명은 생략한다.In order to form the current collectors differently in surface roughness as described above, it is necessary to perform surface treatment on the current collector. The surface treatment method may be various. For example, chemical or electrical Etching, reactive gas or ion etching by dry method, or surface treatment by sandblasting. Specific details of these methods are well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted.

이때, 본 발명의 집전체는 양면의 표면 거칠기가 상이한 바, 상기 표면처리 조건을 집전체의 일면 및 타면에 상이하게 적용할 수 있고, 구체적으로는, 반응시간, 또는 반응온도 등을 달리하거나, 화학적 에칭 또는 반응성 가스 또는 이온 에칭을 적용하는 경우에는 사용되는 반응물의 농도를 상이하게 하여 달성할 수 있다.At this time, since the current collector of the present invention has different surface roughnesses on both sides, the surface treatment conditions can be applied to one surface and the other surface of the current collector differently. Specifically, Chemical etching or in the case of reactive gas or ion etching, the concentration of the reactants used can be different.

이러한 상기 전극은 양극 또는 음극, 또는 양극 및 음극일 수 있다.The electrode may be a positive electrode or a negative electrode, or a positive electrode and a negative electrode.

본 발명은 또한, 상기 전극을 하나 이상 포함하는 전기화학소자를 제공한다.The present invention also provides an electrochemical device including at least one electrode.

이때, 상기 전기화학소자는, 휘어진 형상의 디바이스에 바람직하게 적용될 수 있도록, 전기화학소자에 포함되어 있는 모든 전극들이 곡면부를 포함하고 있고, 각 전극의 곡면부들이 동일한 배향을 가지도록 적층되어 있을 수 있다. 또한, 상기 곡면부의 곡률반경이 동일한 것이 더욱 바람직하다. 물론, 이에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 다양한 적층 형태 및 곡률 반경을 가질 수도 있다.At this time, the electrochemical device may be formed such that all the electrodes included in the electrochemical device include curved portions so that the curved portions of the respective electrodes may have the same orientation so as to be suitably applied to the curved device have. It is further preferable that the radius of curvature of the curved portion is the same. Of course, the present invention is not limited thereto, and may have various lamination types and curvature radii as required.

한편, 이러한 전기화학소자는, 상세하게는, 이차전지일 수 있다. On the other hand, the electrochemical device may be a secondary battery in detail.

본 발명은 또한, 상기 전기화학소자를 포함하는 디바이스를 제공하고, 상기 디바이스는, 상세하게는, 휘어진 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어, 스마트폰, 휴대폰, 노트북, 테블릿 PC를 포함하는 소형 디바이스; 전기차(Electric Vehicle: EV); 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle: HEV), 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle: PHEV), 및 주행거리 연장형 전기차(Extended Range Electric Vehicle: EREV)를 포함하는 전기차; 및 E-bike 및 E-scooter를 포함하는 전기 이륜차;일 수 있다.The present invention also provides a device comprising the electrochemical device, wherein the device can have a curved shape, for example, a miniature device including a smart phone, a mobile phone, a notebook, a tablet PC, device; Electric Vehicle (EV); An electric vehicle including a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), and an extended range electric vehicle (EREV); And an electric motorcycle including an E-bike and an E-scooter.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극은, 집전체의 일면(M면)과 타면(S면)의 표면 거칠기(Ra)가 상이하게 함으로써, 양면의 전극 합제에 대한 접착력 차이를 갖게 하여, 이후 전극의 팽창에 따라 자연스럽게 벤딩 구조를 형성할 수 있는 바, 보다 간단하게 휘어진 형상의 전극을 제조할 수 있을 뿐 아니라, 접착력에 차이에 의해 벤딩 구조를 형성하는 것이므로 벤딩 상태를 계속하여 용이하게 유지할 수 있는 효과가 있다. As described above, the electrode according to the present invention has a difference in adhesive force with respect to the electrode mixture of both surfaces by making the surface (M-plane) of the current collector and the surface roughness (Ra) of the other surface (S- Since the bending structure can be formed naturally according to the expansion of the electrode, it is possible not only to manufacture the bent electrode more easily but also to form the bending structure due to the difference in the adhesive force, There is an effect that can be.

또한, 상기 표면 거칠기의 차이를 조절함으로써, 소망하는 대로 전극의 벤딩 방향과 곡률 정도를 다양하게 제어할 수 있어, 고객의 요구에 따라 다양한 곡률 반경을 갖는 전극 디자인을 구현할 수 있는 있고, 이에 따라 이를 포함하는 전지 및 디바이스의 디자인의 다양화가 가능한 효과가 있다. In addition, by controlling the difference in surface roughness, the bending direction and the degree of curvature of the electrode can be controlled in various ways as desired, so that the electrode design having various curvature radii can be realized according to the demand of the customer. It is possible to diversify the design of the battery and the device including the battery.

도 1은 본원발명의 하나의 실시예에 따른 전극이 벤딩되어 곡면을 형성하는 과정의 모식도이다;
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 전극의 곡면 형상을 보여주는 사진이다;
도 3은 실시예 2에 따른 구리 호일의 표면 거칠기를 보여주는 사진이다.1 is a schematic view illustrating a process of forming a curved surface by bending an electrode according to an embodiment of the present invention;
2 is a photograph showing a curved shape of an electrode manufactured according to Embodiment 1 of the present invention;
3 is a photograph showing the surface roughness of the copper foil according to Example 2. Fig.

한편, 이러한 전극을 사용하여 전기화학소자를 제조하는 경우에는, 양극 및 음극에 모두 상기 전극이 적용되는 것이 바람직하다.On the other hand, when the electrochemical device is manufactured using such an electrode, it is preferable that the electrode is applied to both the positive electrode and the negative electrode.

상기 전기화학소자는, 더욱 상세하게는, 이러한 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극조립체에 리튬염 함유 비수 전해액에 함침되어 있는 구조로 이루어진 리튬 이차전지일 수 있다.More specifically, the electrochemical device may be a lithium secondary battery having a structure in which an electrode assembly having a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode is impregnated in a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt.

이하에서는, 전기화학소자의 기본 구성들을 구체적으로 설명한다. Hereinafter, basic structures of the electrochemical device will be described in detail.

상기 양극은 상기 집전체의 양면에 양극 활물질을 포함하는 양극 합제층을 도포, 건조, 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라, 상기 양극 합제층에는 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.The positive electrode is prepared by applying, drying and pressing a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material on both sides of the current collector. Optionally, the positive electrode material mixture layer may further include a conductive material, a binder, a filler, have.

이때, 상기 양극 집전체는, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것이 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.At this time, it is more preferable that the positive electrode current collector is surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like on the surface of stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon or aluminum or stainless steel.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; LiNixMn2-xO4로 표현되는 스피넬 구조의 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 -x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); A lithium manganese composite oxide having a spinel structure represented by LiNi x Mn 2-x O 4 ; LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 전극 합제층 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.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30 wt% based on the total weight of the electrode material mixture layer containing 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.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 전극 합제층 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists in binding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the electrode material mixture layer containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

반면, 상기 음극은 상기 집전체의 양면에 음극 활물질을 포함하는 음극 합제층을 도포, 건조, 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라, 상기에서와 같이 음극 합제층에 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.On the other hand, the negative electrode is prepared by applying, drying and pressing a negative electrode mixture layer containing negative active material on both sides of the current collector, and if necessary, a conductive material, a binder, a filler, And may be optionally further included.

이때, 상기 음극 집전체는, 구리, 스테인레스 스틸, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 구리나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것이 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.At this time, the negative electrode current collector may further preferably be surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like on the surface of copper, stainless steel, nickel, titanium, sintered carbon or copper or stainless steel.

상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료; 티타늄 산화물; 리튬 티타늄 산화물 등을 들 수 있다.The negative electrode active material may include, for example, carbon such as non-graphitized carbon or graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x &lt; Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials; Titanium oxide; Lithium titanium oxide, and the like.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separation membrane is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.

상기 리튬염 함유 비수 전해액은, 비수 전해액과 리튬으로 이루어져 있고, 비수 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The lithium salt-containing nonaqueous electrolytic solution is composed of a nonaqueous electrolyte and lithium, and as the nonaqueous electrolyte, a nonaqueous organic solvent, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, and the like are used, but the present invention is not limited thereto.

상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 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 non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.

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 중합제 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, A polymer containing an ionic dissociation group and the like may 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 비수 전해액에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, (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 2 ) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylate lithium, lithium tetraphenylborate, and imide.

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), PRS(Propene sultone) 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, PRS (Propene sultone), and the like.

하나의 구체적인 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.In one specific example, LiPF 6, LiClO 4, LiBF 4, LiN (SO 2 CF 3) 2 , such as a lithium salt, a highly dielectric solvent of DEC, DMC or EMC Fig solvent cyclic carbonate and a low viscosity of the EC or PC of And then adding it to a mixed solvent of linear carbonate to prepare a lithium salt-containing non-aqueous electrolyte.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in further detail with reference to the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

일면(M면)의 표면 거칠기는 297㎛이었으며, 타면(S면)의 표면 거칠기는 98㎛인 구리 호일을 준비하였다.A copper foil having a surface roughness of 297 탆 on one side (M side) and a surface roughness of 98 탆 on the other side (S side) was prepared.

<실시예 2>&Lt; Example 2 >

실시예 1과 동일한 방법으로, 일면(M면)의 표면 거칠기는 308 ㎛이었으며, 타면(S면)의 표면 거칠기는 239 ㎛인 구리 호일을 준비하였다. In the same manner as in Example 1, a copper foil having a surface roughness of 308 占 퐉 on one surface (M plane) and a surface roughness of 239 占 퐉 on the other surface (S plane) was prepared.

<실험예 1><Experimental Example 1>

상기 실시예 1 및 2에 따른 구리 호일의 표면 거칠기는 EQC0237: NanoView, Optical Profiler (NanoSystem, Korea)를 사용하고, 배율 X500으로 영역 5군데를 선택하여 WSI envelope 방식을 사용하여 기준면에 대하여 위 아래로 10 ㎛ 범위에서 Topo 이미지를 얻었다. 2차원 Topo 이미지 전체에 대하여 거칠기 분석을 실시하였으며 편차의 절대값을 구하여 평균한 대표값으로 Ra를 구하였다. 하나의 예로서, 실시예 2에 따른 표면 거칠기를 보여주는 도면을 하기 도 3에 도시하였다.The surface roughness of the copper foil according to Examples 1 and 2 was measured using a WSI envelope method using EQC0237: NanoView, Optical Profiler (NanoSystem, Korea) at a magnification of X500, Topo images were obtained in the range of 10 ㎛. The roughness analysis was performed on the entire 2D topo image, and the absolute value of the deviation was obtained, and Ra was obtained as a representative value averaged. As one example, a diagram showing the surface roughness according to Example 2 is shown in FIG.

이러한 구리 호일의 표면 거칠기와 접착력의 상관관계를 위해 실시예 1은 천연 흑연을 음극 활물질로 사용하여, 음극 활물질 : 카본블랙(도전재) : CMC(증점제) : 바인더가 95 : 1.5 : 2.0: 1.5이 되도록 계량한 후 증류수에 넣고 혼합(mixing)하여 음극 슬러리를 제조하고, 이를 상기 구리 호일의 양면에 코팅, 건조하여 음극을 제조하고, 이렇게 제조된 음극의 극판을 15mm의 너비로 잘라 슬라이드 글라스에 고정시킨 후, 집전체를 300mm/min의 속도로 벗겨 내어 180도 벗김 강도를 측정함으로써 접착력을 구해, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었고,In order to correlate the surface roughness of the copper foil with the adhesive strength, Example 1 used natural graphite as a negative electrode active material and a negative electrode active material: carbon black (conductive material): CMC (thickener): binder in a ratio of 95: 1.5: And then mixed in distilled water to prepare an anode slurry. The cathode slurry was coated on both sides of the copper foil and dried to prepare a cathode. The cathode plate thus prepared was cut to a width of 15 mm and placed on a slide glass After fixing, the current collector was peeled off at a rate of 300 mm / min to measure the 180 degree peel strength. The results are shown in Table 1,

실시예 2는 천연 흑연을 음극 활물질로 사용하여, 음극 활물질 : 카본블랙(도전재) : CMC(증점제) : 바인더가 93.5 : 1.5 : 2.0: 3.0이 되도록 계량한 후 증류수에 넣고 혼합(mixing)하여 음극 슬러리를 제조하고, 이를 상기 구리 호일의 양면에 코팅, 건조하여 음극을 제조하고, 이렇게 제조된 음극의 극판을 15mm의 너비로 잘라 슬라이드 글라스에 고정시킨 후, 집전체를 300mm/min의 속도로 벗겨 내어 180도 벗김 강도를 측정함으로써 접착력을 구해, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.In Example 2, natural graphite was used as a negative electrode active material and metered so that the negative electrode active material: carbon black (conductive material): CMC (thickener): binder was 93.5: 1.5: 2.0: 3.0, mixed with distilled water, The cathode slurry was coated on both sides of the copper foil and dried to prepare a cathode. The cathode plate thus prepared was cut to a width of 15 mm and fixed on a slide glass. The collector was then cut at a speed of 300 mm / min The peel strength was measured to determine the adhesive force. The results are shown in Table 1 below.

접착력(gf/15mm)Adhesion (gf / 15mm) Ra(nm)Ra (nm) 호일 면Foil face M면M side S면S face M면M side S면S face 실시예 1Example 1 25.225.2 12.912.9 297297 9898 실시예 2Example 2 25.025.0 23.223.2 308308 239239

상기 표 1을 참조하면, 일반적으로 표면 거칠기가 클수록 접착력이 높아지는 경향을 확인할 수 있다. 물론, 상기 표에서 보는 바와 같이, 표면 거치기와 접착력의 관계는 전극활물질의 입경이나, 도전재의 종류 및 바인더의 함량를 조절하는 경우에 더욱 최적 조건의 접착력을 발휘하는 것은 물론이다.Referring to Table 1, it can be seen that the larger the surface roughness, the higher the adhesive strength is. Of course, as shown in the above table, it is needless to say that the relationship between the surface roughening agent and the adhesive force exhibits a more optimal adhesive force when adjusting the particle diameter of the electrode active material, the kind of the conductive material and the content of the binder.

<실험예 2><Experimental Example 2>

상기 실시예 1에 따른 구리 호일 상에 음극 활물질로서 인조흑연 94 중량%, 및 Super-P(도전제) 1 중량%, PVdF(결합제) 5 중량%를 용제인 NMP에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 양면에 각각 코팅한 후, 건조 및 압착하여 음극을 제조하였다.94% by weight of artificial graphite, 1% by weight of Super-P (conductive agent) and 5% by weight of PVdF (binder) as a negative active material on the copper foil according to Example 1 were added to NMP as a solvent, , Dried and compressed to prepare a negative electrode.

상기 음극에 약 2000mA의 전류를 인가하여, 음극을 충전시킨 후, 전극의 형상을 촬영하고, 이를 하기 도 2에 나타내었다.A current of about 2000 mA was applied to the negative electrode to charge the negative electrode, and then the shape of the electrode was photographed. The result is shown in FIG.

도 2를 참조하면, 접착력의 차이에 다라, 접착력이 높은 M면에서 전극 합제층이 집전체와 같이 팽창하려는 특성에 의해, M면이 볼록하고, S면이 오목한 형상으로 전극이 벤딩된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2, it is confirmed that the electrode mixture layer is expanded like the current collector on the M-plane having a high adhesive force, the M-plane is convex and the S-plane is bent in the concave shape .

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

Claims (19)

집전체의 양면에 각각 전극 활물질을 포함하는 전극 합제층이 도포되어 있는 전극으로서,
상기 집전체는 일면(M면)과 타면(S면)의 표면 거칠기(Ra)가 상이하고,
상기 표면 거칠기의 차이로 인해 휘어진 외형을 가진 하나 이상의 곡면부(curved surface portion)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극.An electrode assembly comprising an electrode assembly layer containing an electrode active material on both sides of a current collector,
The collector has a surface roughness (Ra) different from one surface (M surface) to the other surface (S surface)
Wherein at least one curved surface portion having a curved contour is formed due to the difference in surface roughness. 제 1 항에 있어서, 상기 집전체 일면(M면)의 표면 거칠기가 타면(S면)의 표면 거칠기보다 크고, 상기 표면 거칠기의 차이(Ra.m-Ra.s)는 0.01 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 전극.The method according to claim 1, characterized in that the surface roughness of the current collector side (M side) is larger than the surface roughness of the other side (S side) and the difference in surface roughness (Ra.m -Ra.s) Electrode. 제 1 항에 있어서, 상기 집전체 일면(M면)과 타면(S면)의 표면 거칠기 차이에 의해 집전체 일면(M면)과 타면(S면)의 전극 합제층에 대한 접착력이 상이한 것을 특징으로 하는 전극.The method according to claim 1, characterized in that the adhesive force of one side (M side) of the current collector to the electrode mixture layer of the other side (S side) is different due to a difference in surface roughness between the current collector side (M side) and the other side (S side) . 제 1 항에 있어서, 상기 집전체 일면(M면)의 전극 합제층에 대한 접착력이 타면(S면)의 전극 합제층에 대한 접착력보다 크고, 상기 접착력의 차이(Fm-Fs)는 1.5 gf/15mm 이상인 것을 특징으로 하는 전극.The method according to claim 1, wherein the adhesive force of the one side (M side) of the current collector to the electrode mixture layer is larger than that of the other side (S side) of the electrode mixture layer and the difference (Fm-Fs) Wherein the electrode is 15 mm or more. 제 1 항에 있어서, 상기 집전체 일면(M면)과 타면(S면)의 표면 거칠기 차이(Ra.m-Ra.s)와 상기 집전체 일면(M면)과 타면(S면)의 전극 합제층에 대한 접착력 차이(Fm-Fs)는 하기 수식 1의 상관 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 전극:
Fm-Fs = k(Ra.m-Ra.s) (1)
여기서, 상기 k는 표면 거칠기 차이와 접착력 차이의 상관 관계를 보여주기 위한 상수이고, 10 ≤k≤ 500 이다.The method as claimed in claim 1, wherein the difference (Ra.m-Ra.s) between the surface roughness of the current collector (M side) and the other side (S side) (Fm-Fs) to the compound layer satisfies the relationship of the following equation (1): &quot; (1) &quot;
Fm-Fs = k (Ra.m-Ra.s) (1)
Here, k is a constant for showing the correlation between the surface roughness difference and the adhesive force difference, and 10? K? 500. 제 1 항에 있어서, 상기 곡면부는 표면 거칠기의 차이로 인해 충전시 전극 합체층의 팽창에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 전극.The electrode according to claim 1, wherein the curved portion is formed by expansion of the electrode co-extruded layer upon charging due to a difference in surface roughness. 제 1 항에 있어서, 상기 곡면부는 집전체와 전극 합제층이 일체로 벤딩(bending)된 형태이며, 일면(M면)이 볼록하고 타면(S면)이 오목한 형상인 것을 특징으로 하는 전극.The electrode according to claim 1, wherein the curved portion is formed by integrally bending the current collector and the electrode mixture layer, and the curved portion is convex on one surface (M-plane) and concave on the other surface (S-plane). 제 1 항에 있어서, 상기 곡면부의 곡률 반경(R)은 10 mm 내지 500 mm인 것을 특징으로 하는 전극.The electrode according to claim 1, wherein a curvature radius (R) of the curved surface portion is 10 mm to 500 mm. 제 8 항에 있어서, 상기 곡면부의 곡률 반경(R)은 20 mm 내지 300 mm인 것을 특징으로 하는 전극.The electrode according to claim 8, wherein a radius of curvature (R) of the curved portion is 20 mm to 300 mm. 제 1 항에 있어서, 상기 집전체 일면과 타면의 전극 합제층에 대한 접착력 차이(Fm-Fs)와 상기 곡면부의 곡률 반경(R)은 하기 수식 2의 상관관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 전극:
R = k'(Fm-Fs)
여기서, 상기 k'는 접착력 차이와 곡률 반경의 상관관계를 보여주기 위한 상수이고, 30≤k'≤2500이다.The electrode according to claim 1, wherein the difference (Fm-Fs) between the adhesive force and the radius of curvature (R) of the current collector and the electrode mixture layer on the other side satisfies the following formula (2)
R = k '(Fm-Fs)
Here, k 'is a constant for showing a correlation between the adhesive force difference and the radius of curvature, and 30? K? 2500. 제 1 항에 있어서, 상기 집전체는, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 이들의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 물질로 표면처리한 것, 니켈, 티탄, 또는 소성 탄소인 것을 특징으로 하는 전극.The method according to claim 1, wherein the current collector is made of at least one material selected from the group consisting of copper, stainless steel, aluminum, surface treated with at least one material selected from the group consisting of carbon, nickel, titanium and silver, nickel, Wherein the electrode is a sintered carbon. 제 1 항에 있어서, 상기 집전체의 표면 거칠기는 습식법에 의한 화학적 또는 전기적 에칭이나, 건식법에 의한 반응성 가스 또는 이온 에칭, 또는 샌드 블라스팅에 의한 표면처리로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극.The electrode according to claim 1, wherein the surface roughness of the current collector is formed by chemical or electrical etching by a wet process, reactive gas or ion etching by a dry process, or surface treatment by sandblasting. 제 12 항에 있어서, 상기 표면 처리의 조건은 집전체의 일면 및 타면에 상이하게 적용되는 것을 특징으로 하는 전극.The electrode according to claim 12, wherein the condition of the surface treatment is applied to one surface and the other surface of the current collector differently. 제 13 항에 있어서, 상기 조건은 반응시간, 반응온도, 또는 반응물의 농도인 것을 특징으로 하는 전극.14. The electrode of claim 13, wherein said condition is reaction time, reaction temperature, or concentration of reactant. 제 1 항에 있어서, 상기 전극은 양극 또는 음극, 또는 양극 및 음극인 것을 특징으로 하는 전극.The electrode according to claim 1, wherein the electrode is an anode or a cathode, or an anode and a cathode. 제 1 항에 따른 전극을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학소자.An electrochemical device comprising at least one electrode according to claim 1. 제 16 항에 있어서, 상기 전기화학소자에 포함되어 있는 모든 전극들이 곡면부를 포함하고 있고, 각 전극의 곡면부들이 동일한 배향을 가지도록 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학소자.The electrochemical device according to claim 16, wherein all of the electrodes included in the electrochemical device include curved portions, and the curved portions of the electrodes are laminated so as to have the same orientation. 제 16 항에 있어서, 상기 전기화학소자는 이차전지인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.The electrochemical device according to claim 16, wherein the electrochemical device is a secondary battery. 제 17 항에 따른 전기화학소자를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.A device comprising an electrochemical device according to claim 17.
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