이온성 고분자 바인더를 포함하는 음극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
Anode comprising ionic polymer binder, preparation method thereof and the lithium secondary battery comprising the same
특허 요약
본 발명은 이온성 고분자 바인더를 포함하는 음극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로, 상기 음극은 음극 활물질과 음극 활물질을 양이온성 고분자 및 음이온성 고분자로 둘러싼 이온성 고분자 바인더를 포함하여 강력하면서 가역적인 쿨롱 상호작용과 풍부한 수소결합을 통해 고용량 음극 활물질을 효과적으로 제어가 가능하고, 가역적인 전하 기반 네트워크 구축이 가능하고, 우수한 기계적 특성으로 인해 부피 팽창으로 인한 전극의 응력을 효율적으로 분산시켜 셀의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있다.
청구항
번호청구항
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6

제1항에 있어서,상기 양이온성 고분자 및 음이온성 고분자는 1 : 0.5 내지 2의 중량비율로 포함하는 음극.

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청구항 제1항, 제2항 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 음극을 포함하는 리튬 이차 전지.

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음극 활물질; 도전재; 및 양이온성 고분자 및 음이온성 고분자를 함유하는 이온성 고분자 바인더;를 포함하고,상기 양이온성 고분자는 하기 화학식 1의 경질 고분자이고,상기 음이온성 고분자는 하기 화학식 2의 연질 고분자이며,상기 양이온성 고분자는 음극 활물질을 둘러싸고, 상기 음이온성 고분자는 상기 양이온성 고분자를 둘러싸는 형태인 것을 특징으로 하는 음극:[화학식 1][화학식 2]상기 화학식 1에서,x1 및 z1는 0003c#003c#1 및 0003c#≤0.5을 만족하는 정수이고,상기 화학식 2에서,R은 폴리에틸렌글라이콜 아크릴레이트로부터 유도된 반복단위이고,x2, y2 및 z2는 0003c#003c#1, 0003c#≤0.5 및 0003c#≤0.5을 만족하는 정수이다.

2

제1항에 있어서,상기 음극 활물질은 실리콘, 실리콘 산화물, 게르마늄, 게르마늄 산화물, 삼산화 안티몬 및 삼산화 철로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 음극.

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양이온성 고분자 및 음이온성 고분자를 혼합하여 고분자 바인더 용액을 제조하는 단계; 및상기 고분자 바인더 용액, 음극 활물질 및 도전재를 혼합한 슬러리를 집전체에 도포하여 전극을 제조하는 단계를 포함하고,상기 양이온성 고분자는 하기 화학식 1의 경질 고분자이고,상기 음이온성 고분자는 하기 화학식 2의 연질 고분자인 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법:[화학식 1][화학식 2]상기 화학식 1에서,x1 및 z1는 0003c#003c#1 및 0003c#≤0.5을 만족하는 정수이고,상기 화학식 2에서,R은 폴리에틸렌글라이콜 아크릴레이트로부터 유도된 반복단위이고,x2, y2 및 z2는 0003c#003c#1, 0003c#≤0.5 및 0003c#≤0.5을 만족하는 정수이다.

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제8항에 있어서,상기 고분자 바인더 용액을 제조하는 단계는 양이온성 고분자 및 음이온성 고분자를 1 : 0.5 내지 2의 중량비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.

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제8항에 있어서,상기 음극 활물질은 전체 슬러리 100 중량부를 기준으로 50 내지 90 중량부로 혼합하는 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.

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제8항에 있어서,상기 도전재는 전체 슬러리 100 중량부를 기준으로 10 내지 30 중량부로 혼합하는 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.

15

제8항에 있어서,상기 고분자 바인더 용액은 전체 슬러리 100 중량부를 기준으로 10 내지 30 중량부로 혼합하는 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.

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제8항에 있어서,상기 전극을 제조하는 단계 이후에, 80 내지 150℃에서 1 내지 15시간 동안 건조시키는 단계를 더 포함하는 음극의 제조방법.`