이차전지용 전극 및 이를 포함하는 이차전지
ELECTRODE FOR SECONDARY BATTERY AND SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME
특허 요약
본 발명은 전극집전체; 상기 전극집전체에 적어도 일부에 코팅된 기능층; 및 상기 기능층 상에 구비된 전극활물질층;을 포함하고,상기 기능층은 팽창흑연 및 보조바인더를 포함하는 것인 이차전지용 전극에 대한 것이다.
청구항
번호청구항
12

제11항에 있어서,상기 제1 바인더는 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose, CMC)를 포함하고, 상기 제2 바인더는 스티렌-부타디엔 고무(SBR)를 포함하고,상기 보조바인더는 스티렌-부타디엔 고무(SBR)를 포함하는 것인 이차전지용 전극.

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전극집전체;상기 전극집전체에 적어도 일부에 코팅된 기능층; 및상기 기능층 상에 구비된 전극활물질층;을 포함하고,상기 기능층은 팽창흑연 및 보조바인더를 포함하고,상기 기능층은 상기 전극집전체의 표면의 적어도 일부를 노출시키도록 개구부를 포함하며,상기 기능층은 상기 전극집전체의 일면에 구비되되, 상기 전극집전체의 표면의 일부를 노출시키도록 패턴형태로 구비되는 것인 이차전지용 전극.

2

제1항에 있어서,상기 기능층에서 상기 팽창흑연과 상기 보조바인더는 50:50 내지 99:1의 중량비율로 포함되는 것인 이차전지용 전극.

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제1항에 있어서,상기 팽창흑연은 입경이 500nm 내지 7㎛이고, 상기 팽창흑연은 140℃에서 상기 팽창흑연의 팽창률이 200% 내지 600%인 것인 이차전지용 전극.

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삭제

5

삭제

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제1항에 있어서,상기 기능층의 두께는 2㎛ 내지 20㎛이고,상기 전극활물질층의 두께는 50㎛ 내지 150㎛인 것인 이차전지용 전극.

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제1항에 있어서,상기 기능층은 상기 전극집전체에 코팅한 후 100℃ 내지 160℃에서 30초 내지 10분 동안 열처리되는 것인 이차전지용 전극.

8

제1항에 있어서,상기 전극활물질층은 음극활물질 및 음극바인더를 포함하고,상기 음극바인더 및 상기 보조바인더는 각각 독립적으로 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌(Poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리비닐알코올, 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose, CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)의 비수계 바인더; 아크릴로나이트릴-부타디엔고무, 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 또는 아크릴 고무의 수계 바인더; 및 히드록시 에틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스 또는 폴리비닐리덴플루오라이드의 고분자 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것인 이차전지용 전극.

9

제1항에 있어서,상기 팽창흑연은 상기 전극활물질층에 포함된 전극활물질 100 중량부에 대해서 0.1 내지 1 중량부로 포함되는 것인 이차전지용 전극.

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제1항에 있어서,상기 전극활물질층은 음극활물질 및 음극바인더를 포함하고,상기 음극활물질은 천연흑연 또는 인조흑연을 포함하는 이차전지용 전극.

11

제10항에 있어서,상기 음극바인더는 상기 음극활물질 100중량부에 대해서 2중량부 내지 6중량부로 구비되고,상기 음극바인더는 제1 바인더 및 제2 바인더를 포함하고,상기 제1 바인더와 상기 제2 바인더는 30:70 내지 70:30의 중량 비율로 포함되는 것인 이차전지용 전극.

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제1항에 있어서,상기 전극집전체는 음극집전체 또는 양극집전체를 포함하고,상기 음극집전체는 구리(Cu), 니켈 코팅된 구리(Ni coated Cu), 스테인리스 스틸(SUS), 티타늄(Ti), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 카본, 및 탄소섬유 중 어느 하나 이상을 포함하고,상기 양극집전체는 인듐(In), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 스테인레스 스틸, 티타늄(Ti), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 알루미늄(Al), 게르마늄(Ge), 및 리튬(Li) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것인 이차전지용 전극.

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음극; 양극; 및 이들 사이에 개재되는 전해질;를 포함하는 리튬 이차전지에 있어서,상기 음극 또는 양극은 제1항 내지 제3항, 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 전극인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.

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전극집전체를 준비하는 단계;상기 전극집전체의 일면에 팽창흑연 및 보조바인더을 포함하는 혼합물을 사용하여 사용하여, 상기 전극집전체의 표면의 일부를 노출시키도록 패턴형태를 가지는 기능층을 형성하되, 상기 기능층은 상기 전극집전체에 코팅한 후 100℃내지 160℃에서 30초 내지 10분 동안 열처리하여 형성하는 단계; 및상기 기능층에 전극활물질층을 형성하는 단계;를 포함하는 제1항 내지 제3항, 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 이차전지용 전극의 제조방법.

16

제15항에 있어서,상기 기능층에서 팽창흑연과 상기 보조바인더는 50:50 내지 99:1의 중량비율로 포함되는 것인 이차전지용 전극의 제조방법.

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제15항에 있어서,상기 팽창흑연은 입경이 500nm 내지 7㎛이고, 상기 팽창흑연은 140℃에서 상기 팽창흑연의 팽창률이 200% 내지 600%인 것인 이차전지용 전극의 제조방법.

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제15항에 있어서,상기 팽창흑연은,천연흑연 또는 인조흑연을 산성용액이 구비된 반응기 중에 첨가하여 상온에서 0.5시간 내지 2시간 동안 1차혼합을 수행하고,상기 1차혼합이 완료된 후 상기 반응기 중에 산화제를 첨가하고 30℃ 내지 45℃에서 6시간 내지 30시간 동안 2차혼합을 수행하고,상기 2차혼합이 완료된 후 상기 반응기 중에 탈이온수를 첨가하고 80℃ 내지 100℃에서 10분 내지 1시간 동안 3차혼합을 수행하고,상기 3차혼합이 완료된 후 상기 반응기 중에 탈이온수 및 과산화수소수를 첨가하고 상온에서 1분 내지 30분 동안 4차혼합을 수행하고,상기 4차혼합을 수행한 후 세척 및 건조하여 제조되는 것인 이차전지용 전극의 제조방법.

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제18항에 있어서,상기 산성용액은 pH가 0.1 내지 5이고, SO42-, Cl-, 및 NO3- 중 어느 하나 이상을 포함하고,상기 산화제는 과망간산칼륨(KMnO4), 과산화수소(H2O2), 오존(O3), 과산화이중황산(H2S2O8), 페록시일황산(H2SO5), 질산칼륨(KNO3), 및 차아염소산나트륨(NaClO) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것인 이차전지용 전극의 제조방법.