KR102622814B1 - Water-based carbon coating solution for secondary battery current collector - Google Patents
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Abstract
본 발명은 집전체용 수계 카본코팅액에 대한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 수계 카본코팅액은, 탄소재, 바인더 및 증점제를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수계 카본코팅액은, 탄소재의 젖음성 및 분산성이 우수하고, 계면 저항 및 슬러리와의 부착성이 향상된 것이다.The present invention relates to an aqueous carbon coating solution for a current collector, and the aqueous carbon coating solution according to an embodiment of the present invention may include a carbon material, a binder, and a thickener. The water-based carbon coating solution according to an embodiment of the present invention has excellent wettability and dispersibility of carbon materials, and has improved interfacial resistance and adhesion to slurry.
Description
본 발명은 이차전지 집전체용 수계 카본코팅액 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a water-based carbon coating solution for secondary battery current collectors and a method for manufacturing the same.
이동식 전자 장치의 대중화와 함께 에너지원으로서의 이차전지의 수요도 급증하고 있다. 이에, 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가지는 리튬 이차전지가 다수 연구되고 있다.With the popularization of portable electronic devices, the demand for secondary batteries as an energy source is also rapidly increasing. Accordingly, among secondary batteries, lithium secondary batteries with high energy density and discharge voltage are being studied.
전지의 용량을 결정하는 주된 구성인 전극은, 집전체 및 활물질을 포함한다. 전극으로서, 양극 또는 음극은, 모양을 잡아주는 집전체 및 활물질이 도포되는 형태로 구성되는데, 활물질이 집전체로부터 박리되지 않도록 접착 역할을 수행하는 물질이 함께 첨가될 수 있고, 집전체와 활물질층 사이에 코팅층이 별도로 구성될 수도 있다.The electrode, which is the main component that determines the capacity of the battery, includes a current collector and an active material. As an electrode, the positive or negative electrode is composed of a current collector that holds the shape and an active material applied. A material that acts as an adhesive may be added to prevent the active material from peeling off from the current collector, and the current collector and the active material layer may be added together. A coating layer may be formed separately in between.
또한, 전극 집전체는 활물질이 박리되는 경우 각 양극 전극, 음극 전극 또는 양극 및 음극 활물질과 접촉하여 단락이 발생할 수 있고, 이는 화재 및 폭발과 같은 사고로 이어질 수 있기 때문에, 시급히 개선이 요구되는 분야에 해당하였다.In addition, when the active material is peeled off, the electrode current collector may come into contact with each positive electrode, negative electrode, or positive and negative electrode active materials, causing a short circuit, which can lead to accidents such as fire and explosion. This is an area that urgently requires improvement. It corresponded to
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.The above-mentioned background technology is possessed or acquired by the inventor in the process of deriving the disclosure of the present application, and cannot necessarily be said to be known technology disclosed to the general public before the present application.
상술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 집전체용 수계 카본코팅액 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.In order to solve the above-described problems, the present invention seeks to provide a water-based carbon coating solution for a current collector and a method for manufacturing the same.
구체적으로, 본 발명에 따르면, 분산성이 우수하고 비표면적이 큰 수계 카본코팅액을 제공하고자 한다.Specifically, according to the present invention, it is intended to provide an aqueous carbon coating solution with excellent dispersibility and a large specific surface area.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명의 일 측면에 따른 집전체용 수계 카본코팅액은, 탄소재; 바인더; 및 증점제;를 포함할 수 있다.The water-based carbon coating liquid for a current collector according to one aspect of the present invention includes carbon material; bookbinder; and a thickener.
일 실시예에 따르면, 상기 탄소재는, 카본블랙(carbon black), 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노로드 및 그래핀으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the carbon material may include at least one selected from the group consisting of carbon black, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanorods, and graphene.
일 실시예에 따르면, 상기 탄소재는, 2 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다.According to one embodiment, the carbon material may be 2% to 10% by weight.
일 실시예에 따르면, 상기 바인더는, 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber), 불소 고무, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐아세탈, 에틸렌-비닐 알코올 공중합체, 아라비아 고무 및 피로멜리트산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the binder is polyvinyl alcohol, styrene-butadiene rubber, fluororubber, polyacrylic acid, polyacrylate, polyvinyl acetal, ethylene-vinyl alcohol copolymer, It may contain at least one selected from the group consisting of gum arabic and pyromellitic acid.
일 실시예에 따르면, 상기 바인더는, 5 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다.According to one embodiment, the binder may be 5% to 10% by weight.
일 실시예에 따르면, 상기 증점제는, 폴리비닐피롤리돈, 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 카르복시메틸셀룰로우즈 및 메틸셀룰로우즈로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the thickener includes at least one selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone, starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, carboxymethylcellulose, and methylcellulose. It may be.
일 실시예에 따르면, 상기 증점제는, 40 중량% 내지 60 중량%인 것일 수 있다.According to one embodiment, the thickener may be 40% by weight to 60% by weight.
일 실시예에 따르면, 이소프로필 알코올(IPA, isopropyl alcohol), 에탄올 및 프로필 알코올로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 알코올계 분산제;를 더 포함하는 것이고, 상기 분산제는, 2 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다.According to one embodiment, it further includes at least one alcohol-based dispersant selected from the group consisting of isopropyl alcohol (IPA), ethanol, and propyl alcohol, wherein the dispersant is 2% by weight to 10% by weight. It may be.
본 발명의 다른 측면에 따른 이차전지용 전극은, 집전체; 상기 집전체 상에 형성된 탄소 코팅; 및 상기 탄소 코팅 상에 형성된 슬러리층;을 포함하고, 상기 슬러리층은, 활물질 및 바인더를 포함하는 것일 수 있다.An electrode for a secondary battery according to another aspect of the present invention includes a current collector; a carbon coating formed on the current collector; and a slurry layer formed on the carbon coating, wherein the slurry layer may include an active material and a binder.
일 실시예에 따르면, 상기 집전체는, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 티타늄(Ti) 및 스테인리스 합금(SUS)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the current collector includes at least one selected from the group consisting of aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), iron (Fe), titanium (Ti), and stainless steel alloy (SUS). It may include
일 실시예에 따르면, 상기 슬러리층과 상기 탄소 코팅 간의 접착력은, 40 gf/25 ㎜ 이상인 것일 수 있다.According to one embodiment, the adhesion between the slurry layer and the carbon coating may be 40 g f /25 mm or more.
일 실시예에 따르면, 상기 슬러리층과 상기 탄소 코팅 간의 계면 저항은, 3.0 Ω/㎝2 이하인 것일 수 있다.According to one embodiment, the interfacial resistance between the slurry layer and the carbon coating may be 3.0 Ω/cm 2 or less.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 집전체용 수계 카본코팅액의 제조방법은, 이소프로필 알코올(IPA, isopropyl alcohol), 에탄올 및 프로필 알코올로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 알코올계 분산제를 포함하는 수용액 준비 단계; 상기 수용액에 탄소재를 분산하는 제1 분산 단계; 및 상기 탄소재가 분산된 수용액에 증점제를 첨가하는 제2 분산 단계;를 포함할 수 있다.A method for producing an aqueous carbon coating solution for a current collector according to another aspect of the present invention involves preparing an aqueous solution containing at least one alcohol-based dispersant selected from the group consisting of isopropyl alcohol (IPA), ethanol, and propyl alcohol. step; A first dispersion step of dispersing the carbon material in the aqueous solution; and a second dispersion step of adding a thickener to the aqueous solution in which the carbon material is dispersed.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 분산 단계는, 바인더를 더 첨가하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the second dispersion step may involve adding an additional binder.
본 발명은 집전체용 수계 카본코팅액 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide a water-based carbon coating solution for a current collector and a method for manufacturing the same.
본 발명에 따르면, 분산성이 우수하고 비표면적이 큰 수계 카본코팅액을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide an aqueous carbon coating solution with excellent dispersibility and a large specific surface area.
본 발명에 따른 수계 카본코팅액은, 탄소재의 젖음성이 향상되어 코팅액 제조시 접착 분산성을 향상시켰으며, 우수한 분산성에 따른 탄소재의 고른 분포에 의해 계면 저항이 우수하고, 집전체 및 활물질 등 슬러리와의 부착성이 양호한 것이다.The water-based carbon coating solution according to the present invention improves the wettability of the carbon material, improving adhesion and dispersibility during coating solution production, and has excellent interfacial resistance due to the even distribution of the carbon material due to excellent dispersibility, and is used in slurries such as current collectors and active materials. It has good adhesion.
도 1은 실시예에 따른, 카본코팅액의 장시간 실온 방치 뒤를 나타낸 촬영 이미지이다.
도 2는 비교예에 따른, 카본코팅액의 장시간 실온 방치 뒤를 나타낸 촬영 이미지이다.
도 3은 실시예에 따른, 카본코팅액을 도포한 이차전지용 양극의 촬영 이미지이다.
도 4는 비교예에 따른, 카본코팅액을 도포한 이차전지용 양극의 촬영 이미지이다.
도 5는 실시예에 따른, 카본코팅액을 도포한 후 촬영한 표면 SEM 이미지이다.
도 6은 비교예에 따른, 카본코팅액을 도포한 후 촬영한 표면 SEM 이미지이다.
도 7은 실험예 5에 따른, 충방전 싸이클에 따른 전지 용량 감소 그래프이다.
도 8은 실험예 5에 따른, 충전 속도(C-rate)에 따른 전지 용량을 나타낸 그래프이다.Figure 1 is a photographed image showing a carbon coating solution left at room temperature for a long period of time, according to an embodiment.
Figure 2 is a photographed image showing a carbon coating solution left at room temperature for a long time according to a comparative example.
Figure 3 is a photographed image of a positive electrode for a secondary battery coated with a carbon coating solution according to an embodiment.
Figure 4 is a photographed image of a positive electrode for a secondary battery coated with a carbon coating solution according to a comparative example.
Figure 5 is a surface SEM image taken after applying a carbon coating solution according to an example.
Figure 6 is a surface SEM image taken after applying a carbon coating solution according to a comparative example.
Figure 7 is a graph of battery capacity reduction according to charge/discharge cycle according to Experimental Example 5.
Figure 8 is a graph showing battery capacity according to charging rate (C-rate) according to Experimental Example 5.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the attached drawings. However, various changes may be made to the embodiments, so the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all changes, equivalents or substitutions to the embodiments are included in the scope of rights.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are for descriptive purposes only and should not be construed as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the embodiments belong. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present application. No.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, when describing with reference to the accompanying drawings, identical components will be assigned the same reference numerals regardless of the reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiments, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may unnecessarily obscure the gist of the embodiments, the detailed descriptions are omitted.
또한, 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Additionally, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being “connected,” “coupled,” or “connected” to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but there is no additional component between each component. It should be understood that may be “connected,” “combined,” or “connected.”
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components including common functions will be described using the same names in other embodiments. Unless stated to the contrary, the description given in one embodiment may be applied to other embodiments, and detailed description will be omitted to the extent of overlap.
본 발명의 일 측면에 따른 집전체용 수계 카본코팅액은, 탄소재; 바인더; 및 증점제;를 포함할 수 있다.The water-based carbon coating solution for a current collector according to one aspect of the present invention includes carbon material; bookbinder; and a thickener.
이차전지용 전극은 집전체와 집전체 상에 형성되는 슬러리층을 포함하는데, 이 때, 집전체는 전극의 틀을 잡아주는 역할을 수행하며, 슬러리층에 포함되는 활물질에 의해 전극 및 전체 전지의 특성을 결정짓게 된다. 한편, 양극과 음극을 분리하기 위해 양극과 음극 사이에 분리막이 위치하게 되며, 각 전극 내 활물질이 자유롭게 움직이게 되면 상대 전극과의 접촉이 발생할 수 있어 화재 또는 폭발의 위험이 급속도로 증가할 수 있다.An electrode for a secondary battery includes a current collector and a slurry layer formed on the current collector. At this time, the current collector plays the role of holding the frame of the electrode, and the characteristics of the electrode and the entire battery are determined by the active material contained in the slurry layer. will decide. Meanwhile, a separator is placed between the anode and the cathode to separate the anode and the cathode, and if the active material in each electrode moves freely, contact with the counter electrode may occur, rapidly increasing the risk of fire or explosion.
일 실시예에 따르면, 양극 활물질을 포함하는 슬러리 물질을 양극 집전체 상에 도포함에 있어 수계 카본코팅액을 이용할 수 있다.According to one embodiment, an aqueous carbon coating solution may be used to apply a slurry material containing a positive electrode active material on a positive electrode current collector.
본 발명의 일 실시예에 따른 수계 카본코팅액은, 집전체와 슬러리 물질의 접착력을 향상시켜 전지의 수명 및 물성을 향상시킬 수 있다.The water-based carbon coating solution according to an embodiment of the present invention can improve the lifespan and physical properties of the battery by improving the adhesion between the current collector and the slurry material.
본 발명의 일 실시예에 따른 수계 카본코팅액은, 오랜 기간동안 보관이 가능하고 특성 변화가 거의 없이 특성이 유지되는 것으로서, 물성 안정성이 향상된 것일 수 있다.The water-based carbon coating solution according to an embodiment of the present invention can be stored for a long period of time and maintains its properties with little change in properties, and may have improved physical property stability.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수계 카본코팅액은, 제조 비용을 대폭 절감하여 종래 수계 카본코팅액과 비교하였을 때, 약 20% 이상의 비용을 절약할 수 있다.In addition, the water-based carbon coating solution according to an embodiment of the present invention can significantly reduce manufacturing costs, resulting in cost savings of about 20% or more compared to a conventional water-based carbon coating solution.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄소재는, 카본블랙(carbon black), 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노로드 및 그래핀으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the carbon material may include at least one selected from the group consisting of carbon black, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanorods, and graphene.
일 실시예에 따르면, 탄소재는 비표면적이 넓어 수계 카본코팅액을 도포하였을 때 코팅 및 슬러리층 간의 접착력 및 계면 저항이 우수한 것일 수 있다.According to one embodiment, the carbon material has a large specific surface area, so when an aqueous carbon coating solution is applied, the carbon material may have excellent adhesion and interfacial resistance between the coating and slurry layers.
일 실시예에 따르면, 탄소재의 비표면적은, 39 m2/g 내지 133 m2/g인 것일 수 있다.According to one embodiment, the specific surface area of the carbon material may be 39 m 2 /g to 133 m 2 /g.
일 실시예에 따르면, 탄소재의 비표면적이 상기 수치범위를 벗어나는 경우 슬러리 조성물과의 접착력이 떨어질 수 있다.According to one embodiment, when the specific surface area of the carbon material is outside the above numerical range, the adhesion with the slurry composition may decrease.
일 실시예에 따르면, 탄소재는 흡습성이 낮은 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 탄소재는, 흡습성이 낮기 때문에 시간 경과에 따른 젤(gel)화 되지 않는 것일 수 있다.According to one embodiment, the carbon material may have low hygroscopicity. According to one embodiment, the carbon material may not gel over time because it has low hygroscopicity.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄소재는, 2 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the carbon material may be 2% to 10% by weight.
일 실시예에 따르면, 탄소재는, 바람직하게는, 2 중량% 내지 5 중량%인 것일 수 있다.According to one embodiment, the carbon material may preferably be 2% to 5% by weight.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 바인더는, 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber), 불소 고무, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐아세탈, 에틸렌-비닐 알코올 공중합체, 아라비아 고무 및 피로멜리트산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the binder is polyvinyl alcohol, styrene-butadiene rubber, fluororubber, polyacrylic acid, polyacrylate, polyvinyl acetal, ethylene-vinyl alcohol. It may contain at least one selected from the group consisting of copolymers, gum arabic, and pyromellitic acid.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 바인더는, 5 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the binder may be 5% to 10% by weight.
일 실시예에 따르면, 바인더는, 바람직하게는, 5 중량% 내지 8 중량%인 것일 수 있다.According to one embodiment, the binder may preferably be 5% to 8% by weight.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 증점제는, 폴리비닐피롤리돈, 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 카르복시메틸셀룰로우즈 및 메틸셀룰로우즈로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the thickener is at least selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone, starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, carboxymethylcellulose, and methylcellulose. It may contain one.
일 실시예에 따르면, 증점제는 수계 카본코팅액이 집전체 상에 도포될 수 있도록 적절한 정도로 점도를 증가시킬 수 있다. According to one embodiment, the thickener can increase the viscosity to an appropriate degree so that the water-based carbon coating solution can be applied on the current collector.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 증점제는, 40 중량% 내지 60 중량%인 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the thickener may be 40% by weight to 60% by weight.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이소프로필 알코올(IPA, isopropyl alcohol), 에탄올 및 프로필 알코올로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 알코올계 분산제;를 더 포함하는 것이고, 상기 분산제는, 2 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, it further includes at least one alcohol-based dispersant selected from the group consisting of isopropyl alcohol (IPA), ethanol, and propyl alcohol, wherein the dispersant is 2% by weight to 2% by weight. It may be 10% by weight.
일 실시예에 따르면, 분산제를 더 포함함으로써 소수성인 탄소재의 젖음성(wettability) 향상에 따라 코팅액 내에 더 잘 분산될 수 있게 하고, 탄소재가 고루 분산되어야 카본코팅액이 집전체 상에 일정한 밀도로 도포될 수 있고 충분한 표면적 및 접착력을 확보할 수 있다.According to one embodiment, by further including a dispersant, the wettability of the hydrophobic carbon material is improved so that it can be better dispersed in the coating solution, and the carbon material must be evenly dispersed so that the carbon coating solution can be applied at a constant density on the current collector. and can secure sufficient surface area and adhesion.
본 발명의 다른 측면에 따른 이차전지용 전극은, 집전체; 상기 집전체 상에 형성된 탄소 코팅; 및 상기 탄소 코팅 상에 형성된 슬러리층;을 포함하고, 상기 슬러리층은, 활물질 및 바인더를 포함하는 것일 수 있다.An electrode for a secondary battery according to another aspect of the present invention includes a current collector; a carbon coating formed on the current collector; and a slurry layer formed on the carbon coating, wherein the slurry layer may include an active material and a binder.
일 실시예에 따르면, 탄소 코팅은 집전체와 슬러리층 사이에 위치하여 이차전지용 전극의 접착력 및 장기보관성을 향상시킬 수 있다.According to one embodiment, the carbon coating is located between the current collector and the slurry layer to improve the adhesion and long-term storage of the secondary battery electrode.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 집전체는, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 티타늄(Ti) 및 스테인리스 합금(SUS)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the current collector is selected from the group consisting of aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), iron (Fe), titanium (Ti), and stainless steel alloy (SUS). It may contain at least one.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 슬러리층과 상기 탄소 코팅 간의 접착력은, 40 gf/25 ㎜ 이상인 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the adhesion between the slurry layer and the carbon coating may be 40 g f /25 mm or more.
일 실시예에 따르면, 슬러리층과 탄소 코팅 간의 접착력은, 바람직하게는, 60 gf/25 ㎜ 이상인 것일 수 있다.According to one embodiment, the adhesion between the slurry layer and the carbon coating may be preferably 60 g f /25 mm or more.
일 실시예에 따르면, 슬러리층과 탄소 코팅 간의 접착력은, 슬러리층에 테이프를 부착한 뒤 일정한 인장속도로 힘을 가하여 측정되는 것일 수 있다.According to one embodiment, the adhesion between the slurry layer and the carbon coating may be measured by attaching a tape to the slurry layer and then applying force at a constant tensile speed.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 슬러리층과 상기 탄소 코팅 간의 계면 저항은, 3.0 Ω/㎝2 이하인 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the interfacial resistance between the slurry layer and the carbon coating may be 3.0 Ω/cm 2 or less.
일 실시예에 따르면, 슬러리층과 탄소 코팅 간의 계면 저항은, 바람직하게는, 1.5 Ω/㎝2 이하인 것일 수 있다.According to one embodiment, the interfacial resistance between the slurry layer and the carbon coating may be preferably 1.5 Ω/cm 2 or less.
일 실시예에 따르면, 슬러리층과 탄소 코팅 간의 계면 저항은, 프로브 테스트를 통해 측정되는 것일 수 있다. 이 때, 프로브는 2 포인트 프로브, 3 포인트 프로브 또는 4 포인트 프로브일 수 있으나, 상기 프로브에 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment, the interfacial resistance between the slurry layer and the carbon coating may be measured through a probe test. At this time, the probe may be a 2-point probe, a 3-point probe, or a 4-point probe, but is not limited to the above probes.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 집전체용 수계 카본코팅액의 제조방법은, 이소프로필 알코올(IPA, isopropyl alcohol), 에탄올 및 프로필 알코올로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 알코올계 분산제를 포함하는 수용액 준비 단계; 상기 수용액에 탄소재를 분산하는 제1 분산 단계; 및 상기 탄소재가 분산된 수용액에 증점제를 첨가하는 제2 분산 단계;를 포함할 수 있다.A method for producing an aqueous carbon coating solution for a current collector according to another aspect of the present invention involves preparing an aqueous solution containing at least one alcohol-based dispersant selected from the group consisting of isopropyl alcohol (IPA), ethanol, and propyl alcohol. step; A first dispersion step of dispersing the carbon material in the aqueous solution; And a second dispersion step of adding a thickener to the aqueous solution in which the carbon material is dispersed.
일 실시예에 따르면, 분산제를 포함하는 수용액은, 분산제가 3 중량% 내지 10 중량% 포함된 것일 수 있다.According to one embodiment, the aqueous solution containing the dispersant may contain 3% to 10% by weight of the dispersant.
일 실시예에 따르면, 제1 분산 단계는, 소수성을 가지는 탄소재의 분산을 위한 것으로서, 분산제 수용액 내에서 탄소재가 충분히 젖을 때까지 교반을 수행하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the first dispersion step is for dispersing a hydrophobic carbon material, and may involve stirring until the carbon material is sufficiently wet in an aqueous dispersant solution.
일 실시예에 따르면, 제1 분산 단계는, 30분 내지 2시간 동안 교반을 통해 수행되는 것일 수 있으나, 상기 시간에 한정되는 것은 아니고 탄소재가 충분히 젖을 때까지 수행되는 것일 수 있다.According to one embodiment, the first dispersion step may be performed through stirring for 30 minutes to 2 hours, but is not limited to the above time and may be performed until the carbon material is sufficiently wet.
일 실시예에 따르면, 제2 분산 단계는, 증점제를 첨가하면서 수계 카본코팅액의 점도를 높이는 과정으로서, 증점제를 장시간 동안 서서히 첨가하면서 제2 분산 단계가 수행될 수 있다.According to one embodiment, the second dispersion step is a process of increasing the viscosity of the water-based carbon coating solution while adding a thickener, and the second dispersion step may be performed while gradually adding the thickener over a long period of time.
일 실시예에 따르면, 제2 분산 단계는, 1시간 내지 3시간 동안 교반을 통해 수행되는 것일 수 있으나, 상기 시간에 한정되는 것은 아니고 탄소재가 코팅액 전체적으로 골고루 분산되도록 수행되는 것일 수 있다.According to one embodiment, the second dispersion step may be performed through stirring for 1 to 3 hours, but is not limited to the above time and may be performed so that the carbon material is evenly dispersed throughout the coating liquid.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 분산 단계는, 바인더를 더 첨가하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the second dispersion step may involve adding an additional binder.
일 실시예에 따르면, 바인더는, 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber), 불소 고무, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐아세탈, 에틸렌-비닐 알코올 공중합체, 아라비아 고무 및 피로멜리트산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the binder is polyvinyl alcohol, styrene-butadiene rubber, fluororubber, polyacrylic acid, polyacrylate, polyvinyl acetal, ethylene-vinyl alcohol copolymer, Arabic It may include at least one selected from the group consisting of rubber and pyromellitic acid.
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples and comparative examples.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following examples.
실시예Example
5 중량% 이소프로필 알코올 수용액을 준비한 뒤 탄소재로서 카본블랙 및 증점제 솔루션을 투입하여 분산시켰다. 이 때, 카본블랙이 수용액에 충분히 젖을 수 있도록 30분 동안 교반하여 탄소재를 선분산시켰다. 이후, 증점제 솔루션을 2차례에 걸쳐 각각 20분간 서서히 첨가하며 카본블랙을 2차 분산 및 3차 분산시켰다. 이후, 바인더 또한 3차례에 걸쳐 각각 20분간 투입 후 바인더가 모두 투입되었을 때 약 80분 간 최종 교반을 수행하였다.After preparing a 5% by weight isopropyl alcohol aqueous solution, carbon black and a thickener solution as carbon materials were added and dispersed. At this time, the carbon material was pre-dispersed by stirring for 30 minutes so that the carbon black could be sufficiently wetted with the aqueous solution. Afterwards, the thickener solution was slowly added two times for 20 minutes each, and carbon black was dispersed second and third. Afterwards, the binder was also added three times for 20 minutes each, and then final stirring was performed for about 80 minutes when all of the binder was added.
이렇게 제조된 수계 카본코팅액의 성분 함량을 하기 표 1에 나타내었다.The component contents of the water-based carbon coating solution prepared in this way are shown in Table 1 below.
비교예Comparative example
상기 실시예에 따른 수계 카본코팅액과 비교하기 위해, 종래의 시중 카본코팅액을 준비하였다.In order to compare with the water-based carbon coating solution according to the above example, a conventional commercial carbon coating solution was prepared.
실험예 1Experimental Example 1
상기 실시예 및 비교예에 따른 카본코팅액을 상온에서 30일 동안 방치한 뒤 코팅액 조성물의 물성 변화를 관찰하였다.After the carbon coating solutions according to the above examples and comparative examples were left at room temperature for 30 days, changes in the physical properties of the coating solution composition were observed.
도 1은 실시예에 따른, 카본코팅액의 장시간 실온 방치 뒤를 나타낸 촬영 이미지이다.Figure 1 is a photographed image showing a carbon coating solution left at room temperature for a long period of time, according to an embodiment.
도 2는 비교예에 따른, 카본코팅액의 장시간 실온 방치 뒤를 나타낸 촬영 이미지이다.Figure 2 is a photographed image showing a carbon coating solution left at room temperature for a long time according to a comparative example.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 카본코팅액의 경우 장시간 방치에도 불구하고 액상을 유지하나, 비교예에 따른 카본코팅액의 경우 수분을 흡수하여 젤(gel)화 되었으며, 코팅층 도포 시 사용이 불가능한 것을 확인할 수 있다.Referring to Figures 1 and 2, the carbon coating solution according to the example maintains its liquid state despite being left for a long time, but the carbon coating solution according to the comparative example absorbs moisture and turns into a gel, which is used when applying the coating layer. We can confirm that this is impossible.
실험예 2Experimental Example 2
상기 실시예 및 비교예에 따른 카본코팅액을, 각각, 알루미늄 금속에 도포하여 탄소 코팅을 제조한 뒤, LiCoO2 및 LiNiO2를 혼합한 활물질 슬러리를 코팅 상에 도포하여 이차전지용 양극을 제조하였다. 이후, 탄소 코팅의 박리 정도를 확인하기 위해 긁힘 테스트를 복수 개의 부위에서 수행하였다.The carbon coating solutions according to the above examples and comparative examples were applied to aluminum metal to prepare a carbon coating, and then an active material slurry mixed with LiCoO 2 and LiNiO 2 was applied on the coating to prepare a positive electrode for a secondary battery. Afterwards, a scratch test was performed at multiple sites to confirm the degree of peeling of the carbon coating.
도 3은 실시예에 따른, 카본코팅액을 도포한 이차전지용 양극의 촬영 이미지이다.Figure 3 is a photographed image of a positive electrode for a secondary battery coated with a carbon coating solution according to an embodiment.
도 4는 비교예에 따른, 카본코팅액을 도포한 이차전지용 양극의 촬영 이미지이다.Figure 4 is a photographed image of a positive electrode for a secondary battery coated with a carbon coating solution according to a comparative example.
도 3 및 도 4를 참조하면, 비교예에 따른 카본코팅액을 도포하여 제조한 이차전지용 양극의 경우 테이프 부착후 떼어냈을때 탄소 코팅이 쉽게 벗겨지는 것을 확인할 수 있으나, 실시예에 따른 카본코팅액을 도포한 이차전지용 양극의 경우 테이프 부착 후 떼어냈음에도 불구하고 탄소 코팅의 박리가 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다.Referring to Figures 3 and 4, in the case of the positive electrode for secondary batteries manufactured by applying the carbon coating solution according to the comparative example, it can be seen that the carbon coating is easily peeled off when the tape is attached and then removed, but the carbon coating solution according to the example is applied. In the case of a positive electrode for a secondary battery, it was confirmed that the carbon coating did not peel off even though the tape was attached and then removed.
실험예 3Experimental Example 3
상기 실시예 및 비교예에 따른 카본코팅액을, 각각, 알루미늄 금속에 도포하여 탄소 코팅을 제조한 뒤, 10,000 배율에서 SEM 분석을 통해 표면을 관찰하였다.The carbon coating solutions according to the above examples and comparative examples were applied to aluminum metal to produce a carbon coating, and then the surface was observed through SEM analysis at 10,000 magnification.
도 5는 실시예에 따른, 카본코팅액을 도포한 후 촬영한 표면 SEM 이미지이다.Figure 5 is a surface SEM image taken after applying a carbon coating solution according to an example.
도 6은 비교예에 따른, 카본코팅액을 도포한 후 촬영한 표면 SEM 이미지이다.Figure 6 is a surface SEM image taken after applying a carbon coating solution according to a comparative example.
도 5 및 도 6을 참조하면, 비교예에 따른 카본코팅액을 도포한 집전체에 비해, 실시예에 따른 카본코팅액을 도포한 집전체의 경우 더 많은 탄소재가 분산되어 도포된 것을 확인할 수 있고, 향후 슬러리층과 접착할 수 있는 표면적이 커진 것을 확인할 수 있다.Referring to Figures 5 and 6, it can be seen that more carbon material was dispersed and applied in the case of the current collector to which the carbon coating solution according to the example was applied compared to the current collector to which the carbon coating solution according to the comparative example was applied, and in the future It can be seen that the surface area that can adhere to the slurry layer has increased.
실험예 4Experimental Example 4
상기 실시예 및 비교예에 따른 카본코팅액을, 각각, 알루미늄 금속에 도포하여 탄소 코팅을 제조한 뒤, LiFePO4, LiCoO2 및 LiNiO2를 혼합한 활물질 슬러리를 코팅 상에 도포하여 이차전지용 양극을 제조하였다. 이후, 탄소 코팅 및 슬러리층 사이의 계면 저항 및 접착력을 측정하여, 하기 표 2에 나타내었다.The carbon coating solutions according to the above examples and comparative examples were applied to aluminum metal to produce a carbon coating, and then an active material slurry mixed with LiFePO 4 , LiCoO 2 and LiNiO 2 was applied on the coating to prepare a positive electrode for a secondary battery. did. Afterwards, the interfacial resistance and adhesion between the carbon coating and the slurry layer were measured and shown in Table 2 below.
접착력을 측정하기 위해, NITTO 테이프를 이용하여 5 kg load cell이 장착된 UTM 기기에 실시예 및 비교예에 따른 양극을 장입한 뒤, 100 m/min의 인장 속도로 슬러리층의 접착력을 측정하였다.To measure the adhesion, the anodes according to the examples and comparative examples were charged into a UTM device equipped with a 5 kg load cell using NITTO tape, and then the adhesion of the slurry layer was measured at a tensile speed of 100 m/min.
계면 저항은, 계면저항 측정기를 이용하여 압연된 양극 전극의 표면을 4 프로브 지그를 통해 측정하였다.The interfacial resistance was measured on the surface of the rolled positive electrode using a four-probe jig using an interfacial resistance meter.
상기 표 2를 참조하면, 실시예에 따른 카본코팅액을 도포하여 제조한 이차전지용 전극의 경우 계면 저항이 월등히 낮으면서, 집전체와 활물질을 포함하는 슬러리층 사이에서의 접착력을 월등히 우수한 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 2, it can be seen that in the case of the electrode for secondary batteries manufactured by applying the carbon coating solution according to the example, the interfacial resistance is significantly low, and the adhesion between the current collector and the slurry layer containing the active material is significantly excellent. .
실험예 5Experimental Example 5
상기 실시예 및 비교예에 따른 카본코팅액을, 각각, 알루미늄 금속에 도포하여 탄소 코팅을 제조한 뒤, LiFePo4, LiCoO2 및 LiNiO2를 혼합한 활물질 슬러리를 코팅 상에 도포하여 이차전지용 양극을 제조하였다. 이후, Half cell 제작 후, 전지의 효율을 측정하였다.The carbon coating solutions according to the above examples and comparative examples were applied to aluminum metal to produce a carbon coating, and then an active material slurry mixed with LiFePo 4 , LiCoO 2 and LiNiO 2 was applied on the coating to prepare a positive electrode for a secondary battery. did. Afterwards, after manufacturing the half cell, the efficiency of the battery was measured.
도 7은 실험예 5에 따른, 충방전 싸이클에 따른 전지 용량 감소 그래프이다.Figure 7 is a graph of battery capacity reduction according to charge/discharge cycle according to Experimental Example 5.
도 7을 참조하면, 10회 충방전 이후로 실시예 및 비교예에 따른 카본코팅액을 사용하여 제조한 이차 전지의 전지 용량이 감소하고, 40회 이상 충방전이 수행된 직후 비교예에 따른 카본코팅액을 사용하여 제조한 이차 전지의 경우 급속도로 전지 용량이 줄어드나, 실시예에 따른 카본코팅액을 사용하여 제조한 이차 전지의 경우 50회 가량의 충방전에도 전지 용량이 초기 수준의 약 70%를 유지하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7, the battery capacity of the secondary battery manufactured using the carbon coating solution according to the Examples and Comparative Examples decreases after charging and discharging 10 times, and the carbon coating solution according to the Comparative Example immediately after charging and discharging 40 times or more. In the case of a secondary battery manufactured using , the battery capacity decreases rapidly, but in the case of a secondary battery manufactured using the carbon coating solution according to the example, the battery capacity maintains about 70% of the initial level even after charging and discharging about 50 times. You can check that it does.
도 8은 실험예 5에 따른, 충전 속도(C-rate)에 따른 전지 용량을 나타낸 그래프이다.Figure 8 is a graph showing battery capacity according to charging rate (C-rate) according to Experimental Example 5.
도 8을 참조하면, 빠른 충전 속도에서 비교예에 따른 카본코팅액을 사용하여 제조한 이차 전지에 비해 실시예에 따른 카본코팅액을 사용하여 제조한 이차 전지의 경우 보다 높은 리텐션(retention) 값을 나타내는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8, the secondary battery manufactured using the carbon coating solution according to the example shows a higher retention value compared to the secondary battery manufactured using the carbon coating solution according to the comparative example at a fast charging rate. You can check that.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with limited drawings as described above, those skilled in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components are used. Alternatively, appropriate results may be achieved even if substituted or substituted by an equivalent.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims also fall within the scope of the following claims.
Claims (14)
바인더;
증점제; 및
이소프로필 알코올(IPA, isopropyl alcohol), 에탄올 및 프로필 알코올로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 알코올계 분산제;를 포함하고,
상기 분산제는, 2 중량% 내지 10 중량%인 것이고,
상기 탄소재는, 2 중량% 내지 10 중량%인 것이고,
상기 바인더는, 5 중량% 내지 10 중량%인 것이고,
상기 증점제는, 40 중량% 내지 60 중량%인 것인,
집전체용 수계 카본코팅액.
carbon material;
bookbinder;
thickener; and
At least one alcohol-based dispersant selected from the group consisting of isopropyl alcohol (IPA), ethanol, and propyl alcohol;
The dispersant is 2% to 10% by weight,
The carbon material is 2% to 10% by weight,
The binder is 5% to 10% by weight,
The thickener is 40% to 60% by weight,
Water-based carbon coating liquid for current collectors.
상기 탄소재는, 카본블랙(carbon black), 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노로드 및 그래핀으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것인,
집전체용 수계 카본코팅액.
According to paragraph 1,
The carbon material includes at least one selected from the group consisting of carbon black, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanorods, and graphene,
Water-based carbon coating liquid for current collectors.
상기 바인더는, 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber), 불소 고무, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐아세탈, 에틸렌-비닐 알코올 공중합체, 아라비아 고무 및 피로멜리트산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것인,
집전체용 수계 카본코팅액.
According to paragraph 1,
The binder is polyvinyl alcohol, styrene-butadiene rubber, fluororubber, polyacrylic acid, polyacrylate, polyvinyl acetal, ethylene-vinyl alcohol copolymer, gum arabic, and pyromellitic acid. Containing at least one selected from the group consisting of,
Water-based carbon coating liquid for current collectors.
상기 증점제는, 폴리비닐피롤리돈, 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 카르복시메틸셀룰로우즈 및 메틸셀룰로우즈로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것인,
집전체용 수계 카본코팅액.
According to paragraph 1,
The thickener includes at least one selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone, starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, carboxymethylcellulose, and methylcellulose,
Water-based carbon coating liquid for current collectors.
상기 집전체 상에 형성된 탄소 코팅; 및
상기 탄소 코팅 상에 형성된 슬러리층;을 포함하고,
상기 슬러리층은, 활물질 및 바인더를 포함하는 것이고,
상기 탄소 코팅은 제1항의 카본코팅액을 도포하여 형성된 것인,
이차전지용 전극.
house collector;
a carbon coating formed on the current collector; and
It includes a slurry layer formed on the carbon coating,
The slurry layer includes an active material and a binder,
The carbon coating is formed by applying the carbon coating liquid of claim 1,
Electrodes for secondary batteries.
상기 집전체는, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 티타늄(Ti) 및 스테인리스 합금(SUS)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것인,
이차전지용 전극.
According to clause 9,
The current collector includes at least one selected from the group consisting of aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), iron (Fe), titanium (Ti), and stainless steel alloy (SUS),
Electrodes for secondary batteries.
상기 슬러리층과 상기 탄소 코팅 간의 접착력은, 40 gf/25 ㎜ 이상인 것인,
이차전지용 전극.
According to clause 9,
The adhesion between the slurry layer and the carbon coating is 40 g f /25 mm or more,
Electrodes for secondary batteries.
상기 슬러리층과 상기 탄소 코팅 간의 계면 저항은, 3.0 Ω/㎝2 이하인 것인,
이차전지용 전극.
According to clause 9,
The interface resistance between the slurry layer and the carbon coating is 3.0 Ω/cm 2 or less,
Electrodes for secondary batteries.
상기 수용액에 탄소재를 분산하는 제1 분산 단계; 및
상기 탄소재가 분산된 수용액에 증점제를 첨가하는 제2 분산 단계;를 포함하는,
제1항의 집전체용 수계 카본코팅액의 제조방법.
Preparing an aqueous solution containing at least one alcohol-based dispersant selected from the group consisting of isopropyl alcohol (IPA), ethanol, and propyl alcohol;
A first dispersion step of dispersing the carbon material in the aqueous solution; and
Including, a second dispersion step of adding a thickener to the aqueous solution in which the carbon material is dispersed.
Method for producing the water-based carbon coating solution for current collector of claim 1.
상기 제2 분산 단계는, 바인더를 더 첨가하는 것인,
집전체용 수계 카본코팅액의 제조방법.According to clause 13,
The second dispersion step is to add more binder,
Method for producing water-based carbon coating solution for current collector.
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| JP2015165452A (en) | 2012-07-05 | 2015-09-17 | 昭和電工株式会社 | Method of using electrochemical element |
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