양친성 그라프트 공중합체 코팅재를 포함하는 음극 및 이를 포함하는 이차전지
ANODE INCLUDING AMPHIPATHIC GRAFT COPOLYMER COATING MATERIAL AND SECONDARY BATTERY INCLUDING THE SAME
특허 요약
본원은 양친성 그라프트 공중합체 코팅재를 포함하는 음극 및 이를 포함하는 이차전지, 및 양친성 크라프트 공중합체 코팅재의 제조 방법에 관한 것이다. 본원의 구현예들에 따른 이차전지용 음극 코팅재는 종래의 이차전지에 사용되는 고분자(예를 들어, PVDF)와 비교하여 응력을 견디는 힘이 강하므로, 이차전지 충전 시 음극 상에 형성되는 덴드라이트(dendrite)로부터 음극을 보호할 수 있다. 따라서, 본원의 구현예에 따른 코팅재를 포함하는 음극을 포함하는 이차전지는 숏 컷(short cut) 현상이 방지될 수 있다. 또한, 상기 코팅재는 종래의 이차전지에 사용되는 고분자와 비교하여 이온 전도성이 약 10 배 이상 우수하므로 양극 활물질(예를 들어, Li)의 빠른 이온 전달을 가능하게 하여 패시베이션 층(passivation layer)으로 작동하기에 적합할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

집전체; 및상기 집전체 상에 형성되며, 소수성 주쇄 및 폴리알킬렌글리콜계 측쇄를 포함하는 양친성 그라프트 공중합체를 포함하는 코팅재를 포함하는, 이차전지용 음극.

2

제 1 항에 있어서,상기 소수성 주쇄는 스티렌 부타디엔 스티렌(SBS), 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 폴리부타디엔(PB), 스티렌 에틸렌 부틸렌 스티렌(SEBS), 및 폴리에틸렌 (PE)에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 이차전지용 음극.

3

제 1 항에 있어서,상기 폴리알킬렌글리콜계 측쇄는 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리프로필렌글리콜(PPG), 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMEG), 및 폴리에틸렌글리콜메틸에테르메타아크릴레이트(POEM)에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 이차전지용 음극.

4

제 1 항에 있어서,상기 양친성 그라프트 공중합체는 스티렌 부타디엔 스티렌(SBS) 및/또는 스티렌 부타디엔 고무(SBR)를 포함하는 소수성 주쇄; 및 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 포함하는 측쇄를 포함하는 것인, 이차전지용 음극.

5

제 1 항에 있어서,상기 양친성 그라프트 공중합체는 하기 화학식 1로서 표시되는 것인, 이차전지용 음극:[화학식 1],상기 화학식 1에서, x1 및 x2는 각각 50 내지 150의 자연수이고,y1+y2는 1700 내지 1900의 자연수이며, y1은 1 내지 201의 자연수이고,n은 9 내지 19의 자연수임.

6

제 1 항에 있어서,상기 코팅재는 응집체를 형성하는 것인, 이차전지용 음극.

7

제 6 항에 있어서,상기 응집체의 직경은 10 nm 내지 1000 nm인 것인, 이차전지용 음극.

8

제 1 항에 있어서,활물질을 추가 포함하는, 이차전지용 음극.

9

제 1 항에 있어서,상기 이차전지는 무음극 리튬 이온 이차전지인 것인, 이차전지용 음극.

10

제 1 항에 따른 이차전지용 음극;양극; 및전해질을 포함하는, 이차전지.

11

제 10 항에 있어서,상기 이차전지는 무음극 리튬 이온 이차전지, 리튬 이온 이차전지, 또는 아연 이온 이차전지인 것인, 이차전지.

12

제 10 항에 있어서,상기 리튬 이온 이차전지는 충전 시 리튬 이온이 상기 코팅재 상에 증착되는 것인, 이차전지.

13

소수성 주쇄 및 폴리알킬렌글리콜계 측쇄를 포함하는 양친성 그라프트 공중합체, 극성 비양성자성 용매, 및 극성 양성자성 용매를 포함하는 혼합물을 제조하는 것;상기 혼합물을 박막 형태로 형성하는 것; 및상기 박막을 건조하여 상기 극성 비양성자성 용매 및 상기 극성 양성자성 용매를 제거하는 것을 포함하는, 이차전지용 음극 코팅재 제조 방법.

14

제 13 항에 있어서,상기 이차전지용 음극 코팅재는 응집체를 형성하는 것인, 이차전지용 음극 코팅재 제조 방법.

15

제 13 항에 있어서,상기 극성 비양성자성 용매는 디메틸포름아미드, 아세톤, 및 디에틸에테르에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 이차전지용 코팅재 제조 방법.

16

제 13 항에 있어서,상기 극성 양성자성 용매는 물, 알코올, 암모니아수, 및 카르복시산에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 이차전지용 코팅재 제조 방법.

17

제 13 항에 있어서,상기 양친성 그라프트 공중합체 및 극성 비양성자성 용매의 질량비는 1:12 내지 1:15인 것인, 이차전지용 음극 코팅재 제조 방법.

18

제 13 항에 있어서,상기 양친성 그라프트 공중합체 및 극성 양성자성 용매의 질량비는 1:1.1 내지 1:1.4인 것인, 이차전지용 음극 코팅재 제조 방법.