KR20170091994A - Electrode for a lithium polymer secondary battery - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an electrode current collector for a lithium secondary battery and, more specifically, to an electrode current collector for a lithium secondary battery having a groove part on at least one surface, wherein the groove part comprises at least two side walls having a slope in the same direction. Accordingly, the electrode current collector for a lithium secondary battery increases adhesion between the electrode current collector and an electrode active material to prevent separation and increases contact surface area between the electrode current collector and the electrode active material to have high output and high capacity and improve the capacity-maintaining rate.

Description

리튬 이차전지용 전극 집전체{ELECTRODE FOR A LITHIUM POLYMER SECONDARY BATTERY}ELECTRODE FOR A LITHIUM POLYMER SECONDARY BATTERY FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY

본 발명은 리튬 이차전지용 전극 집전체에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode current collector for a lithium secondary battery.

최근 들어 전자기기의 소형화, 경량화 및 무선화가 급속화되고 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 리튬 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. In recent years, demand for lithium secondary batteries as an energy source is rapidly increasing due to the miniaturization, light weight, and rapidization of electronic devices and the development of technology and demand for mobile devices.

이처럼 리튬 이차전지에 대한 수요가 증가함에 따라 리튬 이차전지의 성능 향상에 대한 관심이 높아지고 있다.As the demand for lithium secondary batteries increases, interest in improving the performance of lithium secondary batteries is increasing.

현재, 리튬 이차전지의 성능 중 고용량(High-energy type) 및 고출력(High-power type)이 동시에 가능하도록 하려는 연구가 진행되고 있다. 예를 들어 전지의 용량이 1000mAh일 경우 일반적으로 흔히 쓰이는 리튬 이온 전지로는 약 200mA의 전류로 5시간 동안 전지를 사용할 수 있는데, 상기 리튬 이온 전지를 5000mAh로 방전하는 경우 이론적으로는 12분동안 사용 할 수 있지만 현실적으로는 6분도 채 사용하기 어려운 바, 이는 높은 부하에 대한 전지 자체의 IR-drop으로 인하여 전압이 쉽게 떨어지기 때문이다. Currently, studies are being made to enable high-energy type and high-power type of performance of lithium secondary batteries at the same time. For example, when the capacity of a battery is 1000 mAh, a lithium ion battery generally used can be used for 5 hours at a current of about 200 mA. When the lithium ion battery is discharged at 5000 mAh, theoretically, it is used for 12 minutes But in practice it is difficult to use for less than six minutes because the voltage drops easily due to the IR-drop of the battery itself at high loads.

따라서 전술한 문제점을 해결하기 위하여 높은 에너지 저장 능력을 가지면서도 높은 전류로 짧은 시간 동안 방전이 가능한 고용량 및 고출력의 리튬 이차전지가 필요한 실정이다.Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, there is a need for a lithium secondary battery of high capacity and high output capable of discharging at a high current for a short time while having a high energy storage capacity.

한국공개특허 제2014-0108875호는 도전성이 높은 물질로 표면 처리된 양극 전극 집전체를 사용하여 높은 출력 특성을 나타내는 리튬 이차전지에 관해 개시하고 있으나, 전술한 문제점에 대한 대안을 제시 하지 못하였다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2014-0108875 discloses a lithium secondary battery that exhibits high output characteristics by using a positive electrode current collector surface-treated with a highly conductive material, but fails to provide an alternative to the above-described problems.

한국공개특허 제2014-0108875호Korea Patent Publication No. 2014-0108875

본 발명은 전극 집전체에 특정 구조의 홈부를 포함함으로써, 전극 집전체와 전극활물질간의 접착력을 증가시켜 탈리현상을 방지할 수 있는 리튬 이차전지용 전극 집전체를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an electrode current collector for a lithium secondary battery which can prevent the desorption phenomenon by increasing the adhesive force between the electrode current collector and the electrode active material by including the groove portion having a specific structure in the electrode current collector.

또한, 본 발명은 전극 집전체와 전극활물질의 접촉 면적을 증가시킴으로써 전지의 고출력, 고용량 및 용량 유지율 향상이 가능한 리튬 이차전지용 전극 집전체를 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an electrode current collector for a lithium secondary battery capable of increasing a high output, a high capacity and a capacity retention rate of a battery by increasing a contact area between the electrode current collector and the electrode active material.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 일면에 복수의 홈부를 포함하며, 단일 홈부는 서로 같은 방향의 경사를 갖는 적어도 두 측벽을 갖는 리튬 이차전지용 전극 집전체를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an electrode current collector for a lithium secondary battery, the electrode current collector including a plurality of grooves on at least one surface thereof, and the single grooves have at least two side walls having inclination in the same direction.

또한, 상기 홈부는 복수의 라인 형태를 포함할 수 있다. Further, the groove portion may include a plurality of line shapes.

또한, 상기 홈부는 복수의 구멍 형태를 포함할 수 있다.Further, the groove portion may include a plurality of hole shapes.

또한, 상기 구멍 형태의 홈부는 구멍의 수평방향 단면이 다각형 형상일 수 있다.The hole-shaped groove may have a polygonal cross section in the horizontal direction of the hole.

또한, 상기 다각형은 삼각형, 사각형, 오각형 및 육각형으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.In addition, the polygon may be at least one selected from the group consisting of a triangle, a rectangle, a pentagon, and a hexagon.

또한, 홈부는 복수의 격자 형태를 포함할 수 있다.Further, the grooves may include a plurality of lattice forms.

또한, 전극 집전체 중 상기 홈부를 제외한 돌출부는 수평방향 단면이 다각형 형상일 수 있다.The projecting portion of the electrode current collector excluding the groove portion may have a polygonal cross section in the horizontal direction.

또한, 상기 다각형은 삼각형, 사각형, 오각형 및 육각형으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.In addition, the polygon may be at least one selected from the group consisting of a triangle, a rectangle, a pentagon, and a hexagon.

또한, 상기 측벽은 전극 전극활물질의 코팅 방향으로 경사를 갖는 것일 수 있다.The sidewall may have an inclination in a coating direction of the electrode active material.

또한, 상기 홈부는 1 내지 10㎛의 깊이로 형성될 수 있다.The groove may be formed to a depth of 1 to 10 탆.

또한, 상기 전극 집전체는 알루미늄, 구리, 니켈, 스테인레스강, 티탄 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 적어도 1종을 포함할 수 있다.The electrode current collector may include at least one member selected from the group consisting of aluminum, copper, nickel, stainless steel, titanium, and alloys thereof.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 집전체 원판 상에 패턴화된 레지스트 층을 형성하는 단계; 상기 패턴에 따라 단일 홈부가 서로 같은 방향의 경사를 갖는 적어도 두 측벽을 갖도록 건식 식각하는 단계; 및 상기 레지스트 층을 제거하는 단계를 포함하는, 리튬 이차전지용 전극 집전체의 제조방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a patterned resist layer on a collector current plate; Dry etching such that the single grooves have at least two sidewalls having an inclination in the same direction according to the pattern; And removing the resist layer. The present invention also provides a method for manufacturing an electrode current collector for a lithium secondary battery.

또한, 상기 건식 식각은 플라즈마 식각일 수 있다.The dry etching may be plasma etching.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 전극 집전체 및 적어도 일면에 도포된 전극활물질층을 포함하는 리튬 이차전지용 전극을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an electrode for a lithium secondary battery comprising an electrode current collector according to the present invention and an electrode active material layer coated on at least one surface.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 양극, 음극 및 분리막을 포함하며, 상기 양극 및 음극 중 적어도 하나는 본 발명에 따른 전극인 리튬 이차전지를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a lithium secondary battery including an anode, a cathode and a separator, wherein at least one of the anode and the cathode is an electrode according to the present invention.

본 발명의 리튬 이차전지용 전극 집전체는 전극 집전체에 특정 구조의 홈부를 포함함으로써, 전극 집전체와 전극활물질간의 접착력을 증가시켜 탈리현상을 방지할 수 있다.The electrode current collector for a lithium secondary battery of the present invention includes a groove portion having a specific structure in the electrode current collector so that the adhesion force between the electrode current collector and the electrode active material is increased to prevent the desorption phenomenon.

또한, 본 발명의 리튬 이차전지용 전극 집전체는 전극 집전체와 전극활물질의 접촉 면적을 증가시킴으로써 전지의 고출력, 고용량 및 용량 유지율 향상이 가능할 수 있다.Further, the electrode current collector for a lithium secondary battery of the present invention can increase the high output, high capacity and capacity retention rate of the battery by increasing the contact area between the electrode current collector and the electrode active material.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴화된 전극 집전체를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴화된 전극 집전체를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴화된 전극 집전체를 개략적으로 도시한 사시도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view schematically showing a patterned electrode current collector according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view schematically showing a patterned electrode current collector according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view schematically showing a patterned electrode current collector according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 리튬 이차전지용 전극 집전체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적어도 일면에 홈부를 포함하며, 단일 홈부는 서로 같은 방향의 경사를 갖는 적어도 두 측벽을 가짐으로써, 전극 집전체와 전극활물질간의 접착력을 증가시켜 탈리현상을 방지하고, 전극 집전체와 전극활물질의 접촉 면적을 증가시킴으로써 전지의 고출력, 고용량 및 용량 유지율 향상이 가능한 리튬 이차전지용 전극 집전체에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode current collector for a lithium secondary battery, and more particularly, to a current collector for a lithium secondary battery including at least a groove portion on one surface thereof and having a single groove portion having at least two side walls having inclination in the same direction, To increase the contact area between the electrode current collector and the electrode active material, thereby improving the high output, the high capacity and the capacity retention rate of the battery.

이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. And shall not be construed as limited to such matters.

리튬 이차전지용 전극 집전체Electrode collector for lithium secondary battery

도 1은 본 발명에 따른 리튬 이차전지용 전극 집전체(10)의 일 실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of an electrode current collector 10 for a lithium secondary battery according to the present invention.

본 발명의 리튬 이차전지용 전극 집전체(10)는 적어도 일면에 복수의 홈부(100)를 포함하며, 단일 홈부는 서로 같은 방향의 경사를 갖는 적어도 두 측벽(101,102)을 갖는다. 따라서, 전극 집전체(10)와 전극활물질간의 고정이 용이하게 되어 탈리현상을 방지할 수 있고, 전극 집전체(10)와 전극활물질의 접촉 면적을 증가시킴으로써 저항을 감소시켜 전지의 고출력, 고용량 및 용량 유지율의 향상을 구현할 수 있다.The electrode current collector 10 for a lithium secondary battery according to the present invention includes a plurality of trenches 100 on at least one surface thereof and the single trenches have at least two side walls 101 and 102 having inclination in the same direction. Therefore, the separation between the electrode current collector 10 and the electrode active material can be easily prevented, and the desorption phenomenon can be prevented. By increasing the contact area between the electrode current collector 10 and the electrode active material, The capacity retention rate can be improved.

이러한 측면에서, 상기 두 측벽(101,102)의 경사 방향은 전극활물질의 코팅방향과 동일한 방향인 것이 바람직할 수 있다. 이는 전극 제조를 위한 전극활물질 코팅시, 전극 집전체(10)에 형성된 홈부(100)의 내부에 비어있는 공간 없이 고르게 코팅됨으로써 전술한 본 발명의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.In this respect, it is preferable that the inclination directions of the two side walls 101 and 102 are the same as the coating direction of the electrode active material. This is because when the electrode active material for electrode production is coated, it is uniformly coated inside the groove portion 100 formed in the electrode current collector 10 without an empty space, thereby further improving the effect of the present invention.

상기 두 측벽(101,102)은 경사의 각도는 같은 방향으로 경사를 갖는 것이라면, 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들면, 두 측벽(101,102)의 경사의 각도가 같을 수도 있고, 서로 다른 경사의 각도를 가질 수 있다. The two sidewalls 101 and 102 are not particularly limited as long as the inclination angles are inclined in the same direction. For example, the inclination angles of the two side walls 101 and 102 may be the same, .

본 발명의 일 실시예에 따른 홈부(100)의 깊이는 내부에 채워지는 전극활물질 입자를 지지하고 고정할 수 있는 정도의 깊이라면 특별하게 한정되지는 않으나, 예를 들면 1 내지 10㎛ 일 수 있다. The depth of the groove portion 100 according to an embodiment of the present invention is not particularly limited as long as it is capable of supporting and fixing the electrode active material particles filled therein, but may be, for example, 1 to 10 탆 .

홈부(100)의 깊이가 상기 범위 내인 경우 전극활물질과의 고정이 가장 용이할 수 있다.When the depth of the groove portion 100 is within the above range, fixing with the electrode active material may be most facilitated.

본 발명에 따른 홈부(100)의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 복수의 라인 형태, 구멍 형태 및 격자 형태를 포함할 수 있다.The shape of the groove portion 100 according to the present invention is not particularly limited, and may include, for example, a plurality of line shapes, a hole shape, and a lattice shape.

도 2에는 홈부(100)가 라인 형태인 경우, 도 3에는 구멍 형태인 경우, 도 4에는 격자 형태인 경우가 개략적으로 도시되어 있다.Fig. 2 schematically shows the case where the groove 100 is in the form of a line, Fig. 3 schematically shows a case of a hole, and Fig. 4 schematically shows a case of a lattice.

본 발명의 일 실시예로서, 도 2에 도시된 바와 같이 전극 집전체(10)의 일면에 라인 형태의 돌출부(200)와 라인 형태의 홈부(100)를 포함할 수 있다. 상기 홈부(100)는 1 내지 5㎛ 간격으로 형성될 수 있다. As shown in FIG. 2, a line-shaped protrusion 200 and a line-shaped groove 100 may be formed on one surface of the electrode current collector 10, as shown in FIG. The grooves 100 may be formed at intervals of 1 to 5 탆.

라인 형태의 홈부(100)가 1㎛ 이하이면, 홈부가 접착력에 영향을 미치지 않을 수 있고, 5㎛ 초과이면, 집전체의 강성이 약해져서 접착력은 개선 되나 집전체로서의 기능이 감소 될 수 있다.If the line-shaped groove portion 100 is 1 mu m or less, the groove portion may not affect the adhesive force. If the line-shaped groove portion 100 is more than 5 mu m, the rigidity of the current collector is weakened and the adhesive force is improved.

본 발명의 또 다른 일 실시예로서, 도 3에 도시된 바와 같이 전극 집전체(10)의 일면에 소정의 모양을 갖는 구멍 형태의 홈부(100)와 홈부(100)를 제외한 돌출부(200)를 포함할 수 있다. 상기 홈부(100)는 구멍의 수평방향 단면이 다각형 형상일 수 있다. 상기 다각형은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 삼각형, 사각형, 오각형 및 육각형 등을 들 수 있고, 바람직하게는 사각형일 수 있다.3, a hole-shaped groove 100 having a predetermined shape and a protrusion 200 excluding the groove 100 are formed on one surface of the electrode current collector 10, as shown in FIG. 3 . The groove portion 100 may have a polygonal cross-section in the horizontal direction of the hole. The polygon is not particularly limited and may be, for example, a triangle, a quadrangle, a pentagon, a hexagon, or the like, preferably a quadrangle.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 홈부(100)는 격자 형태를 포함할 수 있는데, 이는 전극 집전체(10)의 일면에 소정의 모양을 갖는 돌출부(200)를 제외한 홈부(100)의 형태가 격자 형태임을 의미한다.4, the groove 100 may include a lattice shape. The groove 100 may include a protrusion 200 having a predetermined shape on one surface of the electrode current collector 10, The shape of the grooves 100 except for the grooves is a lattice shape.

상기 홈부(100)를 제외한 돌출부는 수형방향 단면이 다각형 형상일 수 있다. 상기 다각형은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 삼각형, 사각형, 오각형 및 육각형 등을 들 수 있고, 바람직하게는 사각형 일 수 있다.The protruding portion excluding the groove portion 100 may have a polygonal cross section in the male shape. The polygon is not particularly limited and may be, for example, a triangle, a quadrangle, a pentagon, a hexagon, or the like, preferably a quadrangle.

본 발명에 따른 전극 집전체(10)는 전도성이 높고 상기 양극 또는 음극 전극활물질의 합제가 용이하게 접착할 수 있는 금속으로서, 전지의 전압 범위에서 반응성이 없는 것이면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.The electrode current collector 10 according to the present invention is a metal having high conductivity and easily adhered to a mixture of the anode active material and the cathode active material and can be used without particular limitation as long as it is not reactive in the voltage range of the battery.

예를 들면, 음극 전극 집전체(10)로는 구리 또는 구리 합금이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않고, 스테인레스강, 니켈, 구리, 티탄 또는 이들의 합금 등이 사용될 수 있다.For example, the cathode current collector 10 may be made of copper or a copper alloy, but not limited thereto, and stainless steel, nickel, copper, titanium or an alloy thereof may be used.

예를 들면, 양극 전극 집전체(10)로는 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않고, 스테인레스강, 니켈, 알루미늄, 티탄 또는 이들의 합금 등이 사용될 수 있다.For example, aluminum or an aluminum alloy may be used for the anode current collector 10, but not limited thereto, and stainless steel, nickel, aluminum, titanium or an alloy thereof may be used.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 단일 홈부(100)는 같은 방향의 경사를 갖는 적어도 두 측벽(101,102)을 형성하기 위해 건식식각 공정을 통해 형성될 수 있다. 건식식각 공정을 통해 전술한 홈부(100)의 형태를 전극 집전체(10)에 패턴화할 수 있다. 이하, 본 발명에 따른 건식 식각 공정의 일 실시예에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다.In one embodiment of the present invention, the single trench 100 may be formed through a dry etching process to form at least two sidewalls 101 and 102 having inclination in the same direction. The shape of the groove portion 100 described above can be patterned in the electrode current collector 10 through the dry etching process. Hereinafter, one embodiment of the dry etching process according to the present invention will be described in more detail.

먼저, 전극 집전체 원판 위에 통상적으로 사용되는 감광성 수지 필름인 레지스트를 도포한 후, 전술한 홈부(100)의 형태를 갖는 포토 마스크를 정렬시킨다. 이어서, 극자외선(EUV), ArF 레이저, KrF 레이저, 전자빔, 엑스레이(X-ray), 수은-제논(Hg-Xe) 광, G-line 광선, I-line 광선, 자외선, 원자외선, 방사선 등의 다양한 광원을 이용하여 노광한 후, 수용액 알칼리 용액인 현상액으로 현상하여 패턴화된 레지스트 층을 형성한다.First, a resist, which is a photosensitive resin film commonly used on an electrode current collector plate, is applied, and then a photomask having the shape of the above-described groove portion 100 is aligned. Subsequently, an ultraviolet (EUV), ArF laser, a KrF laser, an electron beam, an X-ray, a mercury-xenon (Hg-Xe) light, a G-line light, an I-line light, an ultraviolet light, And then developed with a developing solution which is an aqueous alkali solution to form a patterned resist layer.

상기 패턴화된 레지스트 층을 형성한 전극 집전체(10)를 건식 방식으로 식각할 수 있다.The electrode current collector 10 on which the patterned resist layer is formed can be etched by dry etching.

상기 식각 공정은 화학 약품대신에 플라즈마를 이용하는 식각 방법이라면 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들면 물리적 식각, 화학적 식각 및 이들의 조합된 식각방법일 수 있으나, 바람직하게는 물리적 식각일 수 있다. 물리적 식각은 이온들이 식각 대상물질을 향해 가속화되어 충돌 후 운동량 이전에 의하여 표면 마멸 현상이 일어나는 것이다. 즉, 고에너지를 가진 이온들이 금속 표면에 충돌함으로써 결합에너지가 큰 이온의 운동량이 전달되고, 이에 따라 금속입자들이 표면을 이탈함으로써 식각될 수 있다. 따라서, 이방성 식각을 구현할 수 있으므로 본 발명의 같은 방향의 경사를 갖는 적어도 두 측벽(101,102)을 형성할 수 있다. 구체적인 예를 들면 전극 집전체(10)에 이온빔을 경사를 갖도록 비스듬하게 조사하여 단일 홈부(100)의 적어도 두 측벽(101,102)이 같은 방향의 경사를 갖도록 할 수 있다.The etching process is not particularly limited as long as it is an etching process using a plasma instead of a chemical, and may be, for example, a physical etching, a chemical etching, and a combination etching method thereof, but may preferably be a physical etching. The physical etch is that the ions are accelerated toward the etch target material, and surface abrasion occurs after the collision after the collision. That is, ions of high energy impinge on the metal surface, so that the momentum of the ions with high binding energy is transferred, and thus the metal particles can be etched away from the surface. Therefore, since the anisotropic etching can be realized, at least two side walls 101 and 102 having inclination in the same direction of the present invention can be formed. Specifically, for example, the ion beam may be obliquely irradiated on the electrode current collector 10 so that at least two sidewalls 101 and 102 of the single trench 100 are inclined in the same direction.

상기 전술한 공정 후에 스트리퍼(stripper)로 레지스트 층을 제거함으로써, 본 발명에 따른 리튬 이차전지용 전극 집전체(10)를 구현할 수 있다.The electrode current collector 10 for a lithium secondary battery according to the present invention can be realized by removing the resist layer with a stripper after the above-described process.

리튬 이차전지용 전극 및 리튬 이차전지Electrodes for lithium secondary batteries and lithium secondary batteries

본 발명의 리튬 이차전지용 전극은 전술한 리튬 이차전지용 전극 집전체(10) 및 상기 전극 집전체(10)의 적어도 일면에 도포된 전극활물질층을 포함한다.The electrode for a lithium secondary battery of the present invention includes the above-described electrode current collector 10 for a lithium secondary battery and an electrode active material layer applied to at least one surface of the electrode current collector 10.

전극활물질층은 전극활물질, 바인더, 용매를 포함하는 전극 페이스트를 전극 집전체(10)에 코팅하여 형성될 수 있다. 이때, 전술한 바와 같이, 전극 페이스트의 코팅 방향은 단일 홈부(100)의 측벽의 경사 방향으로 수행하는 것이 바람직하다.The electrode active material layer may be formed by coating the electrode current collector 10 with an electrode paste including an electrode active material, a binder, and a solvent. At this time, as described above, it is preferable that the coating direction of the electrode paste is performed in an oblique direction of the side wall of the single groove portion 100.

전극활물질로서 음극 전극활물질은 당 분야에 일반적으로 사용되는 것으로서 본 발명의 목적에 벗어나지 않는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있고, 구체적으로는 열분해탄소류, 피치·코크스류, 그래파이트류, 유리형상 탄소류, 페놀수지나 푸란수지와 같은 유기고분자 화합물의 소성체, 탄소섬유, 활성탄 등의 탄소재료 또는 금속리튬, Li-Al합금과 같은 리튬합금, 폴리아세틸렌이나 폴리피롤과 같은 폴리머 등을 예로 들 수 있다.As the electrode active material, the cathode electrode active material is generally used in the art, and can be used without limitation as long as it does not deviate from the object of the present invention. Specifically, it can be used in the form of pyrolysis carbon, pitch cokes, graphite, A carbon material such as carbon fiber or activated carbon, or a lithium metal such as metal lithium, Li-Al alloy, or a polymer such as polyacetylene or polypyrrole.

전극활물질로서 양극 전극활물질은 당 분야에 일반적으로 사용되는 것으로서 본 발명의 목적에 벗어나지 않는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있고, 구체적으로는 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물 또는 이들의 조합에 의해 형성되는 복합 산화물 등과 같이 리튬 흡착 물질일 수 있다. 전술한 양극 전극활물질을 본 발명에 따른 양극 전극 집전체(10)에 도포하여 리튬 이차전지용 양극을 구성할 수 있다.As the electrode active material, the cathode active material is generally used in the art and can be used without limitation as long as it does not deviate from the object of the present invention. Specifically, lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, Or a complex oxide which is a lithium-containing material. The positive electrode active material described above may be applied to the positive electrode current collector 10 according to the present invention to form a positive electrode for a lithium secondary battery.

바인더는 당 분야에 일반적으로 사용되는 것으로서 본 발명의 목적에 벗어나지 않는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있고, 구체적으로는 아크릴로나이트릴-부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 및 아크릴 고무 등의 고무계 바인더와, 히드록시에틸셀룰로즈 및 카르복시메틸셀룰로오즈 등의 고분자 수지를 예로 들 수 있다.The binder is generally used in the art and can be used without limitation as long as it does not deviate from the object of the present invention. Specifically, a binder such as acrylonitrile-butadiene rubber, styrene-butadiene rubber (SBR) , Hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and the like.

필요에 따라, 도전재가 더 포함될 수 있다. 상기 도전재는 당 분야에 일반적으로 사용되는 것으로서 본 발명의 목적에 벗어나지 않는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있고, 구체적으로는 흑연, 카본블랙, 도전성 섬유, 금속 분말, 도전성 위스키, 도전성 금속 산화물, 폴리페닐렌 유도체 등을 예로 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.If necessary, a conductive material may be further included. The conductive material is generally used in the art and can be used without limitation as long as it does not deviate from the object of the present invention. Specific examples of the conductive material include graphite, carbon black, conductive fiber, metal powder, conductive whiskey, conductive metal oxide, These may be used alone or in combination of two or more.

또한, 본 발명은 전술한 리튬 이차전지용 전극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다. 본 발명에 따른 전극과 이들의 전극판이 분리막을 사이에 두고 적층되어 이루어진 전극조립체와, 상기 전극조립체 및 전해질을 수용하고 밀봉하는 케이스를 포함한다. The present invention also provides a lithium secondary battery comprising the above-described electrode for a lithium secondary battery. An electrode assembly in which electrodes and an electrode plate according to the present invention are laminated with a separator interposed therebetween, and a case for housing and sealing the electrode assembly and the electrolyte.

분리막은 폴리에틸렌 세퍼레이터, 폴리프로필렌 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터 또는 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터를 사용할 수 있다.The separator may be a polyethylene separator, a polypropylene separator, a polyethylene / polypropylene double layer separator, a polyethylene / polypropylene / polyethylene triple layer separator, or a polypropylene / polyethylene / polypropylene triple layer separator.

전해질로는 이차전지 제조 시 사용 가능한, 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 고체 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질, 고체 무기 전해질, 용융형 무기 전해질 등을 들 수 있으며, 이들로 한정되는 것은 아니다.Examples of the electrolyte include an organic-based liquid electrolyte, an inorganic liquid electrolyte, a solid polymer electrolyte, a gel-type polymer electrolyte, a solid inorganic electrolyte, a molten inorganic electrolyte, and the like, which are usable in the production of a secondary battery.

상기 리튬 이차전지는 각종 전자제품의 전원으로 사용될 수 있다. 예를 들어 휴대용 전화기, 핸드폰, 게임기, 휴대용 텔레비젼, 노트북 컴퓨터, 계산기 등에 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.The lithium secondary battery can be used as a power source for various electronic products. For example, a portable telephone, a mobile phone, a game machine, a portable television, a notebook computer, a calculator, and the like, but is not limited thereto.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to be illustrative of the invention and are not intended to limit the scope of the claims. It will be apparent to those skilled in the art that such variations and modifications are within the scope of the appended claims.

실시예 1Example 1

구리 포일에 레지스트를 도포한 후, 라인 형태를 갖는 포토 마스크를 정렬시켜 자외선 광원을 이용하여 50 mJ/cm2의 노광 에너지를 3m/min의 속도로 10분간 노광하였다. 이후, 탄산나트륨 용액에 30분간 현상하여 패턴화된 레지스트 층을 형성하였다. 이후, 건식 식각공정을 위해 건식식각기 챔버내에 패턴화된 구리 포일을 배치하고, 포커스링을 소정의 각도로 기울여 1000W 파워를 갖는 이온빔을 조사하였다. 이후, 30분 동안 스트리퍼에 담궈 레지스트 막을 제거하여 라인 형태의 홈부를 갖는 음극 집전체를 제조하였다.After the resist was applied to the copper foil, the photomask having a line shape was aligned, and exposure energy of 50 mJ / cm 2 was exposed at a rate of 3 m / min for 10 minutes using an ultraviolet light source. Thereafter, the resist film was developed in a sodium carbonate solution for 30 minutes to form a patterned resist layer. Thereafter, the patterned copper foil was placed in the dry type etching chamber for the dry etching process, and the focus ring was tilted at a predetermined angle to irradiate an ion beam having 1000 W power. Thereafter, the resist film was immersed in a stripper for 30 minutes to prepare a negative electrode current collector having a line-shaped groove portion.

실시예 2Example 2

구리 포일 대신 알루미늄 포일을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하여, 양극 집전체를 제조하였다.A cathode current collector was produced in the same manner as in Example 1 except that aluminum foil was used instead of copper foil.

비교예Comparative Example

홈부가 없는 매끄러운 표면을 갖는 전극 집전체(음극: 구리 포일, 양극: 알루미늄 포일)를 사용하였다.An electrode current collector (cathode: copper foil, anode: aluminum foil) having a smooth surface without a groove was used.

실험예Experimental Example

<양극판><Positive plate>

실시예 및 비교예에서 제조된 전극 집전체에 양극활물질은 LiNi0 . 6Co0 . 2Mn0 . 2O2을 사용하고, 도전재로 카본블랙, 바인더로 PVDF를 사용하고 92 : 5 : 3의 각각의 질량비 조성으로 양극 슬러리를 제조한 후, 이를 알루미늄 기재 위에 코팅, 건조, 프레스를 실시하여 양극을 제조하였다. Examples of the current collector and the positive electrode active material prepared in the Comparative Example was LiNi 0. 6 Co 0 . 2 Mn 0 . 2 O 2 , carbon black as a conductive material, PVDF as a binder, and a composition of a mass ratio of 92: 5: 3, and then coated on the aluminum substrate, dried and pressed, .

<음극판><Negative plate>

실시예 및 비교예에서 제조된 전극 집전체에 음극 활물질로 천연 흑연 92 wt%, SBR+CMC계 바인더 3 wt%, 흑연계 비정질 도전재 5 wt%를 혼합하여 음극 슬러리를 제조하였다. 이를 구리 기재 위에 코팅, 건조, 프레스를 실시하여 음극판을 제조하였다. A negative electrode slurry was prepared by mixing 92 wt% of natural graphite, 3 wt% of SBR + CMC binder, and 5 wt% of graphite based amorphous conductive material as negative active material in the electrode current collector manufactured in Examples and Comparative Examples. This was coated on a copper substrate, dried, and pressed to produce a negative electrode plate.

<전지 제조><Battery Manufacturing>

상기 전술한 양극판, 음극판과 폴리에틸렌 분리막을 포함하는 전극조립체를 제조한 후, 전극조립체를 파우치 내부에 수납하고 EC/EMC/DEC (25/45/30; 부피비)의 혼합 용매로 1M LiPF6 용액을 제조한 후, 비닐렌 카보네이트(VC) 1wt%, 1,3-프로펜설톤(PRS) 0.5wt% 및 리튬 비스(옥살레이토)보레이트(LiBOB) 0.5wt%를 첨가한 전해액을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하였다. After the electrode assembly including the above-mentioned positive electrode plate, negative electrode plate and polyethylene separator was manufactured, a 1M LiPF6 solution was prepared with a mixed solvent of EC / EMC / DEC (25/45/30 by volume) Thereafter, an electrolyte solution containing 1 wt% of vinylene carbonate (VC), 0.5 wt% of 1,3-propensulfone (PRS), and 0.5 wt% of lithium bis (oxalate) borate (LiBOB) .

제조된 리튬 이차전지의 용량 유지율, 출력 특성 및 접착력 측정을 수행하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.The capacity retention, output characteristics and adhesion of the produced lithium secondary battery were measured. The results are shown in Table 1 below.

1. 용량 유지율 측정1. Measurement of capacity retention rate

실시예 및 비교예에서 제조된 리튬 이차전지로 충전(CC-CV 2.0 C 4.2V 0.05C CUT-OFF) 및 방전(CC 2.0C 2.75V CUT-OFF)을 500회 반복한 후, 500회에서의 방전용량을 1회 방전용량 대비 %로 계산하여 상온 용량 유지율을 측정하였다.After repeating the charging (CC-CV 2.0 C 4.2 V 0.05 C CUT-OFF) and discharging (CC 2.0 C 2.75 V CUT-OFF) 500 times with the lithium secondary battery prepared in Examples and Comparative Examples, The discharge capacity was calculated as a percentage of one discharge capacity, and the room-temperature capacity retention ratio was measured.

2. 출력 특성 측정2. Measurement of output characteristics

실시예 및 비교예에 의해 제조된 리튬 이차전지를 이용하여 HPPC (Hybrid Pulse Power Characterization by FreedomCar Battery Test Manual) 방식으로 출력 특성을 측정하였다.The output characteristics were measured using HPPC (Hybrid Pulse Power Characterization by FreedomCar Battery Test Manual) method using the lithium secondary batteries manufactured in Examples and Comparative Examples.

3. 접착력 측정3. Adhesion measurement

실시예 및 비교예에 의해 제조된 리튬 이차전지를 이용하여 활물질을 고정 시키고 집전체 부분을 뜯어 내는 Peel Off 방식으로 접착력을 측정하였다.The adhesive force was measured by using a lithium secondary battery manufactured by Examples and Comparative Examples, by fixing the active material and peeling off the current collector portion.

용량 유지율(%)Capacity retention rate (%) 출력(W/kg)Output (W / kg) 접착력(N)Adhesion (N) 실시예 1Example 1 92.092.0 27002700 양극: 0.3
음극: 0.4Anode: 0.3
Cathode: 0.4 실시예 2Example 2 91.591.5 29002900 양극: 0.5
음극: 0.2Anode: 0.5
Cathode: 0.2 비교예Comparative Example 90.090.0 25002500 양극: 0.3
음극: 0.2Anode: 0.3
Cathode: 0.2

상기 표 1을 참고하면, 실시예들의 리튬 이차전지가 비교예에 비해 우수한 용량 유지율, 출력 특성 및 접착력을 나타내는 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the lithium secondary batteries of the Examples exhibit excellent capacity retention, output characteristics and adhesion as compared with Comparative Examples.

10: 전극 집전체
100: 홈부
101,102: 측벽
200: 돌출부10: electrode collector
100: Groove
101, 102:
200: protrusion

Claims (15)

적어도 일면에 복수의 홈부를 포함하며, 단일 홈부는 서로 같은 방향의 경사를 갖는 적어도 두 측벽을 갖는, 리튬 이차전지용 전극 집전체.Wherein the single groove portion has at least two sidewalls having inclination in the same direction with respect to each other. 청구항 1에 있어서, 상기 홈부는 복수의 라인 형태를 포함하는, 리튬 이차전지용 전극 집전체.The electrode current collector for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the groove portion includes a plurality of line shapes. 청구항 1에 있어서, 상기 홈부는 복수의 구멍 형태를 포함하는, 리튬 이차전지용 전극 집전체.The electrode current collector for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the groove portion includes a plurality of holes. 청구항 1에 있어서, 상기 홈부는 격자 형태를 포함하는, 리튬 이차전지용 전극 집전체.The electrode collector for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the groove portion comprises a lattice shape. 청구항 3에 있어서, 상기 구멍의 수평방향 단면이 다각형 형상인, 리튬 이차전지용 전극 집전체.The electrode current collector for a lithium secondary battery according to claim 3, wherein a horizontal cross section of the hole is polygonal. 청구항 5에 있어서, 상기 다각형은 삼각형, 사각형, 오각형 및 육각형으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인, 리튬 이차전지용 전극 집전체.The electrode current collector for a lithium secondary battery according to claim 5, wherein the polygon is at least one selected from the group consisting of a triangle, a rectangle, a pentagon, and a hexagon. 청구항 4에 있어서, 전극 집전체 중 상기 홈부를 제외한 돌출부는 수평방향 단면이 다각형 형상인, 리튬 이차전지용 전극 집전체.The electrode current collector for a lithium secondary battery according to claim 4, wherein the projecting portion of the electrode current collector excluding the groove portion has a polygonal section in the horizontal direction. 청구항 7에 있어서, 상기 다각형은 삼각형, 사각형, 오각형 및 육각형으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인, 리튬 이차전지용 전극 집전체.The electrode current collector according to claim 7, wherein the polygon is at least one selected from the group consisting of a triangle, a rectangle, a pentagon, and a hexagon. 청구항 1에 있어서, 상기 측벽은 전극 전극활물질의 코팅 방향으로 경사를 갖는 것인, 리튬 이차전지용 전극 집전체.The electrode current collector for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the side wall has an inclination in a coating direction of the electrode active material. 청구항 1에 있어서, 상기 홈부는 1 내지 10㎛의 깊이로 형성된, 리튬 이차전지용 전극 집전체.The electrode current collector for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the groove portion is formed at a depth of 1 to 10 탆. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 집전체는 알루미늄, 구리, 니켈, 스테인레스강, 티탄 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 적어도 1종을 포함하는, 리튬 이차전지용 전극 집전체.The electrode current collector for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the electrode current collector comprises at least one member selected from the group consisting of aluminum, copper, nickel, stainless steel, titanium, and alloys thereof. 집전체 원판 상에 패턴화된 레지스트 층을 형성하는 단계;
상기 패턴에 따라 단일 홈부가 서로 같은 방향의 경사를 갖는 적어도 두 측벽을 갖도록 건식 식각하는 단계; 및
상기 레지스트 층을 제거하는 단계를 포함하는, 리튬 이차전지용 전극 집전체의 제조방법.Forming a patterned resist layer on the collector disc;
Dry etching such that the single grooves have at least two sidewalls having an inclination in the same direction according to the pattern; And
And removing the resist layer. The method of manufacturing a current collector for a lithium secondary battery, 청구항 12에 있어서, 상기 건식 식각은 플라즈마 식각인, 리튬 이차전지용 전극 집전체의 제조방법.14. The method of manufacturing an electrode current collector for a lithium secondary battery according to claim 12, wherein the dry etching is a plasma etching. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항의 전극 집전체 및 상기 전극 집전체의 적어도 일면에 도포된 전극활물질층을 포함하는, 리튬 이차전지용 전극.An electrode for a lithium secondary battery, comprising an electrode current collector according to any one of claims 1 to 11 and an electrode active material layer coated on at least one surface of the electrode current collector. 양극, 음극 및 분리막을 포함하며,
상기 양극 및 음극 중 적어도 하나는 상기 청구항 13의 전극인, 리튬 이차전지.An anode, a cathode, and a separator,
Wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode is the electrode of claim 13.
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