KR20160029715A - Carbon black dispersion - Google Patents
Carbon black dispersion Download PDFInfo
- Publication number
- KR20160029715A KR20160029715A KR1020150125675A KR20150125675A KR20160029715A KR 20160029715 A KR20160029715 A KR 20160029715A KR 1020150125675 A KR1020150125675 A KR 1020150125675A KR 20150125675 A KR20150125675 A KR 20150125675A KR 20160029715 A KR20160029715 A KR 20160029715A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carbon black
- polyvinyl butyral
- dispersion
- butyral resin
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 title claims abstract description 134
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 title claims abstract description 88
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 110
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 110
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 claims abstract description 84
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 claims description 24
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 23
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 20
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 17
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 3
- 235000019241 carbon black Nutrition 0.000 description 112
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 10
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 for example Substances 0.000 description 4
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 4
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 4
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000004036 acetal group Chemical group 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N (+/-)-1,3-Butanediol Chemical compound CC(O)CCO PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 1-Octanol Chemical compound CCCCCCCCO KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BBMCTIGTTCKYKF-UHFFFAOYSA-N 1-heptanol Chemical compound CCCCCCCO BBMCTIGTTCKYKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SVTBMSDMJJWYQN-UHFFFAOYSA-N 2-methylpentane-2,4-diol Chemical compound CC(O)CC(C)(C)O SVTBMSDMJJWYQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N Butyraldehyde Chemical group CCCC=O ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 125000002777 acetyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)=O 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N hexan-1-ol Chemical compound CCCCCCO ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003921 particle size analysis Methods 0.000 description 2
- XNLICIUVMPYHGG-UHFFFAOYSA-N pentan-2-one Chemical compound CCCC(C)=O XNLICIUVMPYHGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N (+)-propylene glycol Chemical compound C[C@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 1,3-propanediol Substances OCCCO YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBASXUCJHJRPEV-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxyethoxy)ethanol Chemical compound COCCOCCO SBASXUCJHJRPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- COBPKKZHLDDMTB-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(2-butoxyethoxy)ethoxy]ethanol Chemical compound CCCCOCCOCCOCCO COBPKKZHLDDMTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFSMVVDJSNMRAR-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(2-ethoxyethoxy)ethoxy]ethanol Chemical compound CCOCCOCCOCCO WFSMVVDJSNMRAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MXVMODFDROLTFD-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[2-(2-butoxyethoxy)ethoxy]ethoxy]ethanol Chemical compound CCCCOCCOCCOCCOCCO MXVMODFDROLTFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethanol Chemical compound CCOCCO ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006465 Li—Ni—Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- SUAKHGWARZSWIH-UHFFFAOYSA-N N,N‐diethylformamide Chemical compound CCN(CC)C=O SUAKHGWARZSWIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ALQSHHUCVQOPAS-UHFFFAOYSA-N Pentane-1,5-diol Chemical compound OCCCCCO ALQSHHUCVQOPAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane Chemical compound CCC(CO)(CO)CO ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000010933 acylation Effects 0.000 description 1
- 238000005917 acylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZIXLDMFVRPABBX-UHFFFAOYSA-N alpha-methylcyclopentanone Natural products CC1CCCC1=O ZIXLDMFVRPABBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 1
- 239000006256 anode slurry Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- GKMQWTVAAMITHR-UHFFFAOYSA-N butan-2-ol Chemical compound CCC(C)O.CCC(C)O GKMQWTVAAMITHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FBSCWAJILZTGOJ-UHFFFAOYSA-N butan-2-ol;2-methylpropan-2-ol Chemical compound CCC(C)O.CC(C)(C)O FBSCWAJILZTGOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000006231 channel black Substances 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- BGTOWKSIORTVQH-UHFFFAOYSA-N cyclopentanone Chemical compound O=C1CCCC1 BGTOWKSIORTVQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229940028356 diethylene glycol monobutyl ether Drugs 0.000 description 1
- XXJWXESWEXIICW-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol monoethyl ether Chemical compound CCOCCOCCO XXJWXESWEXIICW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940075557 diethylene glycol monoethyl ether Drugs 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- TUEYHEWXYWCDHA-UHFFFAOYSA-N ethyl 5-methylthiadiazole-4-carboxylate Chemical compound CCOC(=O)C=1N=NSC=1C TUEYHEWXYWCDHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000006232 furnace black Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 229940051250 hexylene glycol Drugs 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 150000003951 lactams Chemical group 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical class [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- JCGNDDUYTRNOFT-UHFFFAOYSA-N oxolane-2,4-dione Chemical compound O=C1COC(=O)C1 JCGNDDUYTRNOFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000003495 polar organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000166 polytrimethylene carbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960000380 propiolactone Drugs 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 239000006234 thermal black Substances 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JLGLQAWTXXGVEM-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol monomethyl ether Chemical compound COCCOCCOCCO JLGLQAWTXXGVEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y02E60/122—
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 카본블랙 분산액에 관한 것이다. 또, 본 발명은 상기 분산액의 제조방법, 상기 분산액을 이용하여 전극 슬러리 및 전극을 제조하는 방법과, 상기 방법에 의하여 제조된 전극 및 이를 포함하는 전지에 관한 것이다. The present invention relates to a carbon black dispersion. The present invention also relates to a method for producing the above dispersion, a method for producing an electrode slurry and an electrode using the dispersion, an electrode manufactured by the method, and a battery including the same.
카본블랙은 다양한 기술분야에서 착색, 차광 또는 도전을 위한 재료로서 사용되고 있으며, 각종 용도에서 요구되는 요건을 만족하기 위하여, 카본블랙을 용제 중에 미세하게 분산하는 것이 중요해졌다. Carbon black is used as a material for coloring, shielding, or conducting in various technical fields, and it has become important to finely disperse carbon black in a solvent in order to satisfy requirements required for various applications.
한편, 최근, 전자기기에 소형, 경량이면서도 대용량인 전지를 탑재하고자 하는 요구가 커지고 있다. 또한, 자동차 용도의 대형 이차 전지의 성능 향상도 계속 요구되고 있다. 이와 같은 요구에 부응하여, 이차 전지의 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 통상적으로 이차 전지의 전극은 전극 활물질, 바인더 수지 및 도전재를 포함하는 슬러리를 집전체의 표면에 도포하여 형성된다. 이 때, 카본블랙이 도전재로 첨가될 수 있다. On the other hand, there is a growing demand for mounting a small, lightweight, yet large-capacity battery in electronic devices. In addition, performance improvement of large secondary batteries for automobiles has been continuously required. In response to such a demand, development of a secondary battery has been actively carried out. Generally, an electrode of a secondary battery is formed by applying a slurry containing an electrode active material, a binder resin, and a conductive material to a surface of a current collector. At this time, carbon black may be added as a conductive material.
카본블랙은, 비표면적이 크기 때문에 응집력이 강하고, 전극 형성용 슬러리 안에서 균일하게 분산되는 것이 어렵다. 카본블랙의 분산성이 불충분한 경우, 균일한 도전 네트워크가 형성하지 못하기 때문에 전극의 내부 저항의 감소를 충분히 달성하지 못할 뿐만 아니라, 부분적인 응집에 의하여 전극 내부에 저항 분포가 생겨 전지 사용시 전류가 집증하여 부분적인 발열 또는 열화가 발생할 수 있다. 또한, 충방전을 반복하는 경우, 집전체와 전극 층 사이, 또는 활물질과 카본블랙 사이의 계면 접착성이 나빠져, 전지 성능이 저하될 수 있는데, 카본블랙의 분산성이 불충분할 경우, 상기와 같은 계면 접착력의 악화는 더욱 심해질 수 있다. Since carbon black has a large specific surface area, the cohesive force is strong and it is difficult to uniformly disperse in the slurry for electrode formation. When the dispersibility of carbon black is inadequate, a uniform conductive network can not be formed. Therefore, not only the internal resistance of the electrode can be sufficiently reduced, but also resistance distribution is generated inside the electrode due to partial agglomeration. So that partial heating or deterioration may occur. When charging and discharging are repeated, the interfacial adhesion between the current collector and the electrode layer or between the active material and the carbon black is deteriorated, and battery performance may be deteriorated. When the dispersibility of the carbon black is insufficient, The deterioration of the interfacial adhesion can be further exacerbated.
카본블랙의 분산을 위하여, 각종 첨가제, 예를 들면 계면활성제 등의 분산제나 안료 분산 수지를 이용하여 방법이 시도되고 있다. 그러나, 계면활성제를 이용하는 방법은 수계에서의 분산에는 유리하지만, 유기용매에서의 분산에는 부적합하다. 안료 분산 수지를 이용하는 경우에도 카본블랙이 쉽게 재응집하거나, 경시안정성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 전지의 전극 제조시, 계면활성제나 안료 분산 수지의 첨가량을 적게하는 경우 충분한 분산성을 얻을 수 없고, 충분한 분산성을 얻기 위하여 계면활성제나 안료 분산 수지의 첨가량을 증가시키는 경우, 전극 활물질의 함량이 적어져 전지 용량이 저하될 수 있다. For dispersing carbon black, various additives, for example, dispersants such as surfactants and pigment dispersion resins have been tried. However, the method using a surfactant is advantageous for dispersion in an aqueous system, but is unsuitable for dispersion in an organic solvent. There is a problem that the carbon black easily re-agglomerates and the stability with time is lowered even when the pigment dispersion resin is used. In addition, when the amount of the surfactant or the pigment dispersion resin is decreased when the electrode of the battery is manufactured, sufficient dispersibility can not be obtained. When the addition amount of the surfactant or the pigment dispersion resin is increased to obtain sufficient dispersibility, The content may be reduced and the battery capacity may be lowered.
카본블랙을 기상 또는 액상으로 산화 처리하여 입자 표면에 산성 관능기를 도입하는 방법이 시도되고 있으나, 플라스마나 오존 처리와 같은 기상 산화에서는 처리 효율의 낮거나 처리 장치가 고가인 등의 문제가 있고, 액상 처리에서는, 초산이나 과산화 수소 등의 강산을 사용하기 때문에, 작업 안전성 등에 문제가 있다. There has been attempted a method of introducing an acidic functional group into the surface of a particle by oxidation treatment of carbon black in a gas phase or a liquid phase. However, in gas phase oxidation such as plasma or ozone treatment, there are problems such as low treatment efficiency, In the treatment, a strong acid such as acetic acid or hydrogen peroxide is used, and therefore there is a problem in work safety and the like.
또한, 카본블랙의 분산성을 향상시키기 위하여, 비닐 피롤리돈계 수지를 첨가하는 방법이 시도되고 있다. 그러나, 비닐 피롤리돈계 수지의 흡습성에 의해 전극 슬러리 안이나 전극 도막에 수분이 포함되기 쉽고, 활물질이 열화될 수도 있다. Further, in order to improve the dispersibility of carbon black, a method of adding a vinyl pyrrolidone type resin has been attempted. However, due to the hygroscopicity of the vinyl pyrrolidone resin, water may easily be contained in the electrode slurry and the electrode coat film, and the active material may be deteriorated.
본 명세서의 일 실시상태는 분산성이 향상되고, 추후 전극 제조시 집전체에의 접착력이 향상된 카본블랙 분산액을 제공한다. 본 명세서의 다른 실시상태들은 상기 카본블랙 분산액의 제조방법, 상기 카본블랙 분산액을 이용하여 전극 슬러리 및 전극을 제조하는 방법과, 상기 방법에 의하여 제조된 전극 및 이를 포함하는 전지에 관한 것이다. One embodiment of the present invention provides a carbon black dispersion having improved dispersibility and improved adhesion to the current collector at the time of electrode production. Other embodiments of the present disclosure relate to a method for producing the carbon black dispersion, a method for producing an electrode slurry and an electrode using the carbon black dispersion, an electrode manufactured by the method, and a battery including the same.
본 출원의 일 실시상태는 카본블랙; 분산매; 및 중량 평균 분자량이 5만 초과인 폴리비닐부티랄 수지를 포함하는 카본블랙 분산액을 제공한다. One embodiment of the application is carbon black; Dispersion media; And a polyvinyl butyral resin having a weight average molecular weight of more than 50,000.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 폴리비닐부티랄 수지의 중량 평균 분자량은 15만 이상이다. According to another embodiment of the present application, the weight average molecular weight of the polyvinyl butyral resin is 150,000 or more.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 폴리비닐부티랄 수지의 수산기 함유 반복 단위의 함유량이 15 중량% 이상이다. According to another embodiment of the present application, the content of the repeating unit containing a hydroxyl group in the polyvinyl butyral resin is at least 15% by weight.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 카본블랙 분산액은 중량 평균 분자량이 5만 초과인 제1 폴리비닐부티랄 수지; 및 상기 제1 폴리비닐부티랄 수지 보다 중량 평균 분자량이 작은 제2 폴리비닐부티랄 수지를 포함한다. 여기서, 제2 폴리비닐부티랄 수지는 제1 폴리비닐부티랄 수지 보다 중량 평균 분자량이 작은 한 중량 평균 분자량이 5만 초과일 수도 있지만, 5만 이하일 수도 있다. According to another embodiment of the present application, the carbon black dispersion comprises a first polyvinyl butyral resin having a weight average molecular weight of more than 50,000; And a second polyvinyl butyral resin having a weight average molecular weight smaller than that of the first polyvinyl butyral resin. Here, the second polyvinyl butyral resin may have a weight average molecular weight of 50,000 or less as long as the weight average molecular weight is smaller than that of the first polyvinyl butyral resin, but may be 50,000 or less.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 카본블랙 분산액은 상기 카본블랙의 표면에 상기 폴리비닐부티랄 수지가 도입된 카본블랙 복합체를 포함한다. According to another embodiment of the present application, the carbon black dispersion contains a carbon black composite into which the polyvinyl butyral resin is introduced on the surface of the carbon black.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 분산액 중의 카본블랙의 분산 입경(D50)이 0.03~3μm, 바람직하게는 0.5 내지 2 μm, 예컨대 0.5 내지 1.5 μm이다. 여기서, 카본블랙의 분산 입경은 카본블랙의 1차 입자들이 서로 응집되어 형성된 2차 입자의 입경을 의미한다. 이와 같은 분산 입경은 레이저 회절 입도 분석 방식에 의하여 측정될 수 있다. According to another embodiment of the present application, the dispersion particle diameter (D 50 ) of the carbon black in the dispersion is 0.03 to 3 μm, preferably 0.5 to 2 μm, for example, 0.5 to 1.5 μm. Here, the dispersed particle diameter of the carbon black means the particle diameter of the secondary particle formed by aggregating the primary particles of the carbon black. Such a dispersed particle size can be measured by a laser diffraction particle size analysis method.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 카본블랙, 분산매 및 전술한 폴리비닐부티랄 수지를 혼합하는 단계를 포함하는 카본블랙 분산액의 제조방법을 제공한다. 예컨대, 상기 카본블랙 분산액은 폴리비닐부티랄 수지가 용해되어 있는 분산매에 카본블랙을 첨가하거나, 카본블랙을 분산매에 첨가한 후 폴리비닐부티랄 수지를 용해하거나, 분산매에 카본블랙과 폴리비닐부티랄 수지를 함께 첨가 및 혼합하여 제조할 수 있다. Another embodiment of the present application provides a process for producing a carbon black dispersion comprising mixing carbon black, a dispersion medium and the above-mentioned polyvinyl butyral resin. For example, the carbon black dispersion may be prepared by adding carbon black to a dispersion medium in which a polyvinyl butyral resin is dissolved, or adding a carbon black to a dispersion medium and then dissolving the polyvinyl butyral resin, or adding carbon black and polyvinyl butyral And then adding and mixing the resins together.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 상기 카본블랙 분산액, 전극 활물질 및 바인더 수지를 혼합하는 단계를 포함하는 전극 슬러리의 제조방법을 제공한다. Another embodiment of the present application provides a method for producing an electrode slurry comprising mixing the carbon black dispersion, an electrode active material and a binder resin.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 상기 카본블랙 분산액, 전극 활물질 및 바인더 수지를 혼합하여 전극 슬러리를 제조하는 단계; 및 상기 전극 슬러리를 이용하여 전극을 성형하는 단계를 포함하는 전극의 제조방법을 제공한다.Another embodiment of the present application relates to a method for producing an electrode slurry, comprising: preparing an electrode slurry by mixing the carbon black dispersion, an electrode active material and a binder resin; And forming an electrode using the electrode slurry.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 상기 카본블랙 분산액, 전극 활물질, 및 바인더 수지를 포함하는 전극 슬러리를 제공한다. Another embodiment of the present application provides an electrode slurry comprising the carbon black dispersion, the electrode active material, and the binder resin.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 상기 카본블랙 분산액, 전극 활물질, 및 바인더 수지를 포함하는 전극 슬러리를 이용하여 제조된 전극 및 이 전극을 포함하는 이차 전지를 제공한다. 상기 전극이 전극 슬러리를 이용하여 제조되었다는 것은 상기 전극 슬러리, 이의 건조물 또는 이의 경화물을 포함하는 것을 의미한다. Another embodiment of the present application provides an electrode manufactured using the electrode slurry including the carbon black dispersion, the electrode active material, and the binder resin, and a secondary battery including the electrode. The fact that the electrode is manufactured using the electrode slurry means that the electrode slurry, the dried product thereof, or a cured product thereof.
본 명세서에 기재된 실시상태들에 따르면, 극성기인 수산기와 비극성기인 부티랄기를 포함하는 폴리비닐부티랄 수지로서 특정 분자량 범위를 갖는 것으로 사용함으로써 서로 다른 극성을 갖는 카본블랙과 NMP와 같은 분산매가 서로 섞일수 있도록 하는데 유리하다. 또한 전술한 폴리비닐부티랄 수지를 사용함으로써 도전재가 분산되지 않아서 발생하는 전극의 접착력이 낮은 문제를 개선할 수 있다. 이에 의하여, 본 명세서에 기재된 실시상태들에 따른 카본블랙 분산체는 분산성 및 저장 안정성이 양호할 뿐만 아니라, 전극 슬러리에 도전재로서 첨가하였을 때 집전체에의 전극의 접착력도 향상시킬 수 있다. According to the embodiments described herein, a polyvinyl butyral resin comprising a hydroxyl group as a polar group and a butyral group as a nonpolar group can be used having a specific molecular weight range, whereby carbon black having different polarities and a dispersion medium such as NMP are mixed with each other . Further, by using the above-mentioned polyvinyl butyral resin, it is possible to solve the problem that the adhesive force of the electrode, which is caused by not dispersing the conductive material, is low. Accordingly, the carbon black dispersion according to the embodiments of the present invention is not only excellent in dispersibility and storage stability, but also can improve the adhesion of the electrode to the current collector when it is added to the electrode slurry as a conductive material.
이하에서, 상기 실시상태들을 상세히 설명한다. Hereinafter, the embodiments will be described in detail.
상기 실시상태에 따른 카본블랙 분산액은, 카본블랙; 분산매; 및 중량 평균 분자량이 5만 초과인 폴리비닐부티랄 수지를 포함한다. 상기 폴리비닐부티랄 수지는 중량 평균 분자량이 큰 경우, 저분자량 폴리비닐부틸랄 수지를 동일양 사용했을 때보다 추후 전극을 제조하였을 때 집전체에 대한 접착력이 개선될 수 있다. The carbon black dispersion according to the above-described embodiment includes carbon black; Dispersion media; And a polyvinyl butyral resin having a weight average molecular weight of more than 50,000. When the weight average molecular weight of the polyvinyl butyral resin is large, the adhesion to the current collector can be improved when the electrode is manufactured later than when the low molecular weight polyvinyl butyral resin is used in the same amount.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 폴리비닐부티랄 수지의 중량 평균 분자량은 15만 이상이다. According to another embodiment of the present application, the weight average molecular weight of the polyvinyl butyral resin is 150,000 or more.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 폴리비닐부티랄 수지의 중량 평균 분자량은 20만 이상이다. According to another embodiment of the present application, the weight average molecular weight of the polyvinyl butyral resin is 200,000 or more.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 폴리비닐부티랄 수지의 중량 평균 분자량은 35만 이하이다. According to another embodiment of the present application, the weight average molecular weight of the polyvinyl butyral resin is 350,000 or less.
폴리비닐부티랄 수지의 중량 평균 분자량은 하기 조건하에서 GPC(Gel permeation chromatography)를 사용하여 측정된다. 분자량 측정시, 용매는 DMF가 사용된다. 분산액 상태에서는 원심 분리하여 상등액의 분자량을 측정 할 수 있으며, 전극 및 전지 상태에서는 전극을 긁어서 THF를 이용하여 폴리비닐부틸랄 수지를 추출하여 분자량을 측정할 수 있다. The weight average molecular weight of the polyvinyl butyral resin is measured using GPC (Gel Permeation Chromatography) under the following conditions. In the molecular weight measurement, DMF is used as a solvent. In the dispersion state, the molecular weight of the supernatant can be measured by centrifugation. In the electrode and the cell state, the electrode can be scratched and the molecular weight can be measured by extracting the polyvinyl butyral resin using THF.
- 컬럼: 극성 겔 M + L- Column: Polar Gel M + L
- 용매: 0.05 M LiBr 염을 포함하는 DMF(0.45 μm filtered)Solvent: DMF (0.45 μm filtered) containing 0.05 M LiBr salt,
- 유속 : 1.0 ml/min- Flow rate: 1.0 ml / min
- 주입 용적 : 100 μL (0.45 μm filtered)- Injection volume: 100 μL (0.45 μm filtered)
- 측정 시간: 30 min - Measurement time: 30 min
- 검출장치: Waters RI detector - Detection device: Waters RI detector
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 폴리비닐부티랄 수지의 수산기 함유 반복 단위의 함유량이 15 중량% 이상이다. According to another embodiment of the present application, the content of the repeating unit containing a hydroxyl group in the polyvinyl butyral resin is at least 15% by weight.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 폴리비닐부티랄 수지의 수산기 함유 반복 단위의 함유량이 20 중량% 이상이다. According to another embodiment of the present application, the content of the repeating unit containing a hydroxyl group in the polyvinyl butyral resin is 20% by weight or more.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 폴리비닐부티랄 수지의 수산기 함유 반복 단위의 함유량이 35 중량% 이하이다. According to another embodiment of the present application, the content of the repeating unit containing a hydroxyl group in the polyvinyl butyral resin is 35% by weight or less.
상기 폴리비닐부티랄 수지의 수산기 함량이 높은 경우, 카본블랙 분산액의 믹싱 에너지가 높아져, 전지 상태의 안정성이 향상될 수 있다. 상기 폴리비닐부티랄 수지의 수산기 함유 반복 단위의 함유량은 NMR을 통하여 측정될 수 있다. 일반적으로 폴리비닐부티랄 수지는 수계에서 제조되는데, 수산기 함량이 높아지면 폴리비닐부티랄 수지가 물에 녹아 공정 라인을 막게 된다. 이에 따라 원활한 생산이 어려워, 수산기 함유 반복단위의 함량이 높은 폴리비닐부티랄 수지가 거의 양산되지 않았다. 그러나, 본 발명에서는 수산기 함유 반복 단위의 함량이 전술한 바와 같이 높은 경우 카본블랙 분산액에 유용하게 사용될 수 있다는 사실을 밝혀내었다. When the hydroxyl group content of the polyvinyl butyral resin is high, the mixing energy of the carbon black dispersion is increased and the stability of the battery state can be improved. The content of the hydroxyl group-containing repeating unit of the polyvinyl butyral resin can be measured by NMR. Generally, polyvinyl butyral resins are prepared in water, and when the hydroxyl content is high, the polyvinyl butyral resin melts in water and blocks the process line. As a result, smooth production was difficult, and polyvinyl butyral resin having a high content of a hydroxyl group-containing repeating unit was hardly mass-produced. However, in the present invention, it has been found that when the content of the repeating unit containing a hydroxyl group is as high as described above, it can be usefully used for a carbon black dispersion.
상기 폴리비닐부티랄 수지 중의 아세틸기 함유 반복 단위의 함유량이 5 중량% 이하이다. 아세탈기는 폴리비닐부티랄 수지 내에 존재하는 경우 점도 상승으로 인하여 분산을 저해할 수 있으므로, 아세틸기 함유 반복 단위는 5 중량% 이하에서 가능한 적을수록 바람직하다. 아세탈기 함유 반복단위는 NMR을 통하여 측정될 수 있다. The content of the acetyl group-containing repeating unit in the polyvinyl butyral resin is 5% by weight or less. When the acetal group is present in the polyvinyl butyral resin, dispersion can be inhibited due to viscosity increase. Therefore, the acetal group-containing repeating unit is preferably 5 wt% or less and as small as possible. The acetal group-containing repeating unit can be measured through NMR.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 카본블랙 분산액은 중량 평균 분자량이 5만 초과인 제1 폴리비닐부티랄 수지; 및 상기 제1 폴리비닐부티랄 수지 보다 중량 평균 분자량이 작은 제2 폴리비닐부티랄 수지를 포함한다. 이와 같이 분자량이 상이한 2종 이상의 폴리비닐부티랄 수지를 사용하는 경우, PDI가 넓어지고, 예컨대 4~7일 수 있다. 이에 따라, 저분자량 수지에 의한 분산성 향상을 도모함과 동시에 고분자량 수지에 의한 접착력 향상을 달성할 수 있다. PDI도 GPC(Gel permeation chromatography)를 사용하여 측정될 수 있다. 상기 방법에 의하여 중량 평균 분자량(Mw), 수 평균 분자량(Mn)을 구한 후, 중량 평균 분자량/수 평균 분자량(Mw/Mn)으로부터 분자량 분포(PDI)가 계산될 수 있다. According to another embodiment of the present application, the carbon black dispersion comprises a first polyvinyl butyral resin having a weight average molecular weight of more than 50,000; And a second polyvinyl butyral resin having a weight average molecular weight smaller than that of the first polyvinyl butyral resin. When two or more polyvinyl butyral resins having different molecular weights are used as described above, the PDI can be broadened, for example, from 4 to 7. As a result, it is possible to improve the dispersibility by the low molecular weight resin and to improve the adhesion by the high molecular weight resin. PDI can also be measured using Gel Permeation Chromatography (GPC). After the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) are determined by the above method, the molecular weight distribution (PDI) can be calculated from the weight average molecular weight / number average molecular weight (Mw / Mn).
여기서, 제2 폴리비닐부티랄 수지는 제1 폴리비닐부티랄 수지 보다 중량 평균 분자량이 작은 한 중량 평균 분자량이 5만 초과일 수도 있지만, 5만 이하일 수도 있다. 중량 평균 분자량이 5만 이하인 폴리비닐부티랄 수지를 사용하는 경우, 점도를 낮추어 카본블랙의 분산성을 향상시킬 수 있으며, 중량 평균 분자량이 5만 초과인 폴리비닐부티랄 수지를 사용함으로써 재료의 유연성을 증가시킬 수 있다. 구체적으로, 카본블랙 분산 과정을 보면, 먼저 분자량이 낮은 폴리비닐부티랄 수지를 이용하여 비드밀 혹은 분산기를 이용하여 분산을 진행함으로써, 분자량이 낮은 폴리비닐부티랄 수지에 의하여 카본블랙 분산액의 점도 저하 및 분산성 향상 효과를 나타낼 수 있다. 이어서, 분자량이 높은 폴리비닐부티랄 수지를 믹서를 사용하여 혼합함으로써, 분자량이 높은 폴리비닐부티랄 수지에 의하여 전지의 유연성을 향상시킬 수 있다. Here, the second polyvinyl butyral resin may have a weight average molecular weight of 50,000 or less as long as the weight average molecular weight is smaller than that of the first polyvinyl butyral resin, but may be 50,000 or less. When a polyvinyl butyral resin having a weight average molecular weight of 50,000 or less is used, the dispersibility of carbon black can be improved by lowering the viscosity, and flexibility of the material can be improved by using a polyvinyl butyral resin having a weight average molecular weight of more than 50,000 Can be increased. Specifically, in the process of dispersing the carbon black, the polyvinyl butyral resin having a low molecular weight is first dispersed using a bead mill or a dispersing machine to decrease the viscosity of the carbon black dispersion by the polyvinyl butyral resin having a low molecular weight And an effect of improving dispersibility can be exhibited. Subsequently, the polyvinyl butyral resin having a high molecular weight is mixed by using a mixer, whereby the flexibility of the battery can be improved by the polyvinyl butyral resin having a high molecular weight.
하나의 예에 따르면, 제2 폴리비닐부티랄수지로서 중량 평균 분자량이 1천 이상 5만 미만인 폴리비닐부티랄 수지를 사용할 수 있다. 제2 수지의 중량 평균 분자량이 1천 이상인 경우 최종 물성 저하(유연성 감소 등)를 방지할 수 있고, 5만 이하인 경우 점도 상승을 방지하여 분산성을 향상시킬 수 있다. According to one example, as the second polyvinyl butyral resin, a polyvinyl butyral resin having a weight average molecular weight of from 1 to 50,000 can be used. When the weight average molecular weight of the second resin is 1,000 or more, it is possible to prevent the deterioration of the final physical properties (flexibility reduction and the like). When the weight average molecular weight is 50,000 or less, the viscosity can be prevented from increasing and the dispersibility can be improved.
일 예에 따르면, 상기 폴리비닐부티랄 수지로는 하기 화학식 1의 부티랄 함유 단위, 하기 화학식 2의 아세틸기 함유 단위 및 하기 화학식 3의 수산기 함유 단위를 포함하는 수지를 사용할 수 있다. According to one example, as the polyvinyl butyral resin, a resin containing a butyral-containing unit represented by the following formula (1), an acetyl group-containing unit represented by the following formula (2) and a hydroxyl group containing unit represented by the following formula (3) may be used.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에 있어서, R은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다. 상기 R은 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 구체적으로 탄소수 1 내지 3의 알킬기일 수 있다. In Formula 1, R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. The R may be an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, specifically an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
[화학식 2](2)
[화학식 3](3)
상기 폴리비닐부티랄 수지로는 전술한 반복 단위의 함유량 및 중량 평균 분자량을 만족하는 한, 각종의 시판품, 합성품을 단독으로, 또는 2종 이상 아울러 사용할 수 있다. 또, 수산기를 아실화, 우레탄화 반응 등의 화학 수식법에 의해 조정한 것도 사용할 수도 있다. As the polyvinyl butyral resin, various commercially available products and synthetic products may be used alone or in combination of two or more kinds as long as the content of the repeating units and the weight average molecular weight are satisfied. The hydroxyl group may be adjusted by a chemical modification method such as acylation or urethanization.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 카본블랙으로서는, 시판의 퍼니스 블랙, 채널 블랙, 서멀 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙 등 각종의 것을 이용할 수 있다. 또, 중공 카본블랙 등도 사용할 수 있다. According to another embodiment of the present application, various commercially available carbon blacks such as furnace black, channel black, thermal black, acetylene black, and Ketjen black can be used. Hollow carbon black and the like can also be used.
또한, 카본블랙의 1차 입자 입경으로서는, 1 내지 50 nm일 수 있다. 여기서 1차 입자의 입경은 응집되지 않은 카본블랙 입자의 입경을 의미하며 SEM 또는 TEM와 같은 전자현미경 등으로 측정될 수 있다.The primary particle diameter of the carbon black may be 1 to 50 nm. Here, the particle diameter of the primary particles means the particle diameter of the carbon black particles not aggregated and can be measured by an electron microscope such as SEM or TEM.
일 예에 따르면, 카본블랙의 비표면적은 30 m2/g 내지 1,500 m2/g이며, 예컨대 30 m2/g 내지 350 m2/g일 수 있다. 카본블랙의 비표면적은 BET(Brunauer-Emmett-Tellery)를 사용하여 측정할 수 있으며, 구체적으로 분말 표면에 질소 가스(N2)를 흡착시켜 흡착된 질소가스의 양을 측정하여 BET 식으로 계산하여 표면적을 구할 수 있다. According to one example, the specific surface area of the carbon black may be from 30 m 2 / g to 1,500 m 2 / g, for example from 30 m 2 / g to 350 m 2 / g. The specific surface area of carbon black can be measured by using BET (Brunauer-Emmett-Tellery). Specifically, the amount of adsorbed nitrogen gas is measured by adsorbing nitrogen gas (N 2 ) The surface area can be obtained.
카본블랙은 필요에 따라 당기술분야에 알려진 방법으로 표면처리될 수 있다. 예컨대 아세틸렌가스에 의하여 표면처리됨으로써 불순물이 제거될 수 있다. The carbon black may be surface treated as required in the art. The impurities can be removed by surface treatment with, for example, acetylene gas.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 분산매는 비공유 전자쌍을 가지는 질소원자(N) 및 산소원자(O)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 헤테로 원자를 포함하는 유기 용매일 수 있다. According to one embodiment of the present application, the dispersion medium may be an organic solvent containing one or two or more hetero atoms selected from the group consisting of nitrogen atoms (N) and oxygen atoms (O) having a non-covalent electron pair.
구체적으로, 상기 분산매는 디메틸포름아미드(DMF), 디에틸 포름아미드, 디메틸 아세트아미드(DMAc), N-메틸 피롤리돈(NMP) 등의 아미드계 극성 유기 용매; 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올(이소프로필 알코올), 1-부탄올(n-부탄올), 2-메틸-1-프로판올(이소부탄올), 2-부탄올(sec-부탄올), 1-메틸-2-프로판올(tert-부탄올), 펜탄올, 헥사놀, 헵탄올 또는 옥탄올 등의 알코올류; 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 또는 헥실렌글리콜 등의 글리콜류; 글리세린, 트리메티롤프로판, 펜타에리트리톨, 또는 소르비톨 등의 다가 알코올류; 에틸렌글리콜모노 메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노 메틸에테르, 트리에틸렌글리콜 모노 메틸에테르, 테트라 에틸렌글리콜모노 메틸에테르, 에틸렌글리콜모노 에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노 에틸에테르, 트리에틸렌글리콜 모노 에틸에테르, 테트라 에틸렌글리콜모노 에틸에테르, 에틸렌글리콜모노 부틸 에테르, 디에틸렌글리콜모노 부틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 모노 부틸 에테르, 또는 테트라 에틸렌글리콜모노 부틸 에테르 등의 글리콜 에테르류; 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸프로필 케톤, 또는 사이클로펜타논 등의 케톤류; 초산에틸, γ-부틸 락톤, 및 ε-프로피오락톤 등의 에스테르류 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.Specifically, the dispersion medium may be an amide-based polar organic solvent such as dimethylformamide (DMF), diethylformamide, dimethylacetamide (DMAc) or N-methylpyrrolidone (NMP); Propanol (isobutanol), 2-butanol (sec-butanol), 1-methyl -2-propanol (tert-butanol), pentanol, hexanol, heptanol or octanol; Glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,5-pentanediol, or hexylene glycol; Polyhydric alcohols such as glycerin, trimethylol propane, pentaerythritol, or sorbitol; Ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, tetraethylene glycol Glycol ethers such as monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, and tetraethylene glycol monobutyl ether; Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, or cyclopentanone; And esters such as ethyl acetate,? -Butyllactone, and? -Propiolactone. Any one or a mixture of two or more of them may be used.
특히, N-메틸-2-피롤리돈은 락탐 구조를 포함한 5원 고리의 구조를 갖는 유기 화합물로, 디메틸포름아미드나 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드 등과 같이 비프로톤성 극성 용매에 속한다. 높은 용해성을 가지기 위해, 특히 고분자 화학의 분야를 중심으로 다양한 물질에 대한 용매로서 이용된다. 따라서, N-메틸-2-피롤리돈을 이용하는 것이 바람직하다. In particular, N-methyl-2-pyrrolidone is an organic compound having a five-membered ring structure including a lactam structure, and belongs to an aprotic polar solvent such as dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide and the like. In order to have high solubility, it is used as a solvent for various materials especially in the field of polymer chemistry. Therefore, it is preferable to use N-methyl-2-pyrrolidone.
상기 카본블랙, 분산매 및 폴리비닐부티랄 수지의 함량은 분산액의 용도에 따라 적절히 결정될 수 있다. The content of the carbon black, the dispersion medium and the polyvinyl butyral resin may be appropriately determined depending on the use of the dispersion.
일 실시상태에 따르면, 분산액 중의 카본블랙의 균일 분산을 위해 상기 폴리비닐부티랄 수지는 카본블랙의 비표면적(BET)에 따라 달라질 수 있다. 예컨대 폴리비닐부티랄 수지는 카본블랙 100 중량부에 대하여 1 내지 100 중량부, 예컨대 1 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 더욱 구체적으로, 폴리비닐부티랄 수지는 카본블랙 100 중량부를 기준으로 5 내지 40 중량부, 예컨대 5 내지 30 중량부로 사용될 수 있다. 상기 폴리비닐부티랄 수지의 함량이 상기 함량범위 내일 때 분산액 중 카본블랙의 균일 분산성을 향상시킬 수 있다. 상기 범위를 초과하여 과량의 폴리비닐부티랄 수지가 첨가되는 경우에도 분산성 향상 효과가 크게 증가하지 않는다. According to one embodiment, the polyvinyl butyral resin may vary depending on the specific surface area (BET) of the carbon black for uniform dispersion of the carbon black in the dispersion. For example, the polyvinyl butyral resin may be contained in an amount of 1 to 100 parts by weight, for example, 1 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of carbon black. More specifically, the polyvinyl butyral resin may be used in an amount of 5 to 40 parts by weight, for example 5 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of carbon black. When the content of the polyvinyl butyral resin is within the above range, the uniform dispersibility of the carbon black in the dispersion can be improved. Even when an excess amount of the polyvinyl butyral resin is added in excess of the above range, the effect of improving the dispersibility is not greatly increased.
일 실시상태에 따르면, 카본블랙 분산액 중 분산매는 50 내지 99 중량% 포함될 수 있고, 카본블랙은 비표면적에 따라 다르지만 예컨대 1 내지 50 중량%, 예컨대 10 내지 25 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 카본블랙을 용매에 균일하게 분산시킬 수 있다. According to one embodiment, the dispersion medium in the carbon black dispersion may be contained in an amount of 50 to 99 wt%, and the carbon black may vary depending on the specific surface area, but may be contained, for example, in an amount of 1 to 50 wt%, for example, 10 to 25 wt%. In this range, the carbon black can be uniformly dispersed in the solvent.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 분산액 중의 카본블랙의 분산 입경(D50)이 0.03~3μm이다. 카본블랙의 분산 입경은, 0.03μm이상 2 μm이하, 바람직하게는 0.05 μm이상 1 μm이하, 0.1 μm이상 1 μm이하, 더욱 바람직하게는 0.05 μm이상, 0.5 μm이하로 미세화하는 것이 바람직하다. 카본블랙의 분산 입경이 0.03 μm미만의 조성물은, 그 제작이 어려운 경우가 있다. 또, 카본블랙의 분산 입경이 3 μm를 넘는 조성물은, 도공했을 때에 막결함을 일으키거나 저장 안정성이 나쁜 경우가 있다. 카본블랙의 분산 입경이 상기 범위 내인 경우 카본블랙 분산액은 카본블랙의 균일 분산으로 보다 우수한 전기적, 열적, 기계적 특성을 나타낼 수 있고, 또 저점도 유지로 작업성 또한 향상되어 다양한 분야에서의 적용 및 실용화가 가능하다. 여기서 말하는 분산 입경이란, 체적 입도 분포에 있어서, 입자 지름의 미세한 것으로부터 그 입자의 체적 비율을 적산해 갈 때, 50%가 되는 것의 입자 지름(D50)이다. 카본블랙의 분산 입경은 레이저 회절 입도 분석 방식을 사용하여 측정될 수 있으며, 예컨대 말번사의 Mastersizer 3000으로 측정할 수 있다.According to another embodiment of the present application, the dispersed particle diameter (D 50 ) of the carbon black in the dispersion is 0.03 to 3 μm. The dispersed particle diameter of the carbon black is preferably 0.03 to 2 μm, more preferably 0.05 to 1 μm, and more preferably 0.1 to 1 μm, more preferably 0.05 to 0.5 μm. Compositions having a dispersed particle size of carbon black of less than 0.03 m may be difficult to produce. In addition, a composition in which the dispersion diameter of carbon black exceeds 3 占 퐉 may cause film defects or poor storage stability when coated. When the dispersed particle diameter of the carbon black is within the above range, the carbon black dispersion can exhibit more excellent electrical, thermal and mechanical characteristics due to the uniform dispersion of the carbon black, and the workability can be improved by maintaining the low viscosity, Is possible. The dispersed particle diameter referred to herein is the particle diameter (D 50 ) of 50% in the volume particle size distribution when the volume ratio of the particles is integrated from the minute particle diameter. The dispersed particle size of the carbon black can be measured using a laser diffraction particle size analysis method, for example, with a Mastersizer 3000 from Yarosha.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 카본블랙 분산액의 점도는 1-30 Pa.s, 더 바람직하게는 5-15 Pa.s일 수 있다. 분산액의 점도는 Haake 레오미터로 측정할 수 있으며, 구체적으로 1.2/s의 Shear에서 점도를 측정할 수 있다. According to another embodiment of the present application, the viscosity of the carbon black dispersion may be 1-30 Pa.s, more preferably 5-15 Pa.s. The viscosity of the dispersion can be measured with a Haake rheometer, specifically at Shear viscosity of 1.2 / s.
전술한 실시상태에 따른 카본블랙 분산액은, 카본블랙, 분산매 및 전술한폴리비닐부티랄 수지를 혼합하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조될 수 있다. 예컨대, 상기 카본블랙 분산액은 폴리비닐부티랄 수지가 용해되어 있는 분산매에 카본블랙을 첨가하거나, 카본블랙을 분산매에 첨가한 후 폴리비닐부티랄 수지를 용해하거나, 분산매에 카본블랙과 폴리비닐부티랄 수지를 함께 첨가 및 혼합하여 제조할 수 있다. 이 ?, 목적하는 분산 입경을 얻기 위하여 볼 밀(ball mill), 비드 밀(bead mill), 바스켓 밀(basket mill) 등의 밀링(milling)방법, 또는 호모게나이져, 비즈밀, 롤 밀, 바스켓밀, 어트리션밀, 만능 교반기, 클리어 믹서 또는 TK믹서 등을 이용하여 분산 과정을 이용할 수 있다.The carbon black dispersion according to the above-described embodiment can be produced by a manufacturing method comprising mixing carbon black, a dispersion medium and the above-mentioned polyvinyl butyral resin. For example, the carbon black dispersion may be prepared by adding carbon black to a dispersion medium in which a polyvinyl butyral resin is dissolved, or adding a carbon black to a dispersion medium and then dissolving the polyvinyl butyral resin, or adding carbon black and polyvinyl butyral And then adding and mixing the resins together. In order to obtain a desired dispersed particle diameter, a milling method such as a ball mill, a bead mill or a basket mill or a homogenizer, a bead mill, a roll mill, a basket A dispersion process may be used using a mill, an impact mill, a universal stirrer, a clear mixer or a TK mixer.
일 예에 따르면, 카본블랙과 분산매를 혼합하여 카본블랙 슬러리를 제조하는 단계(단계 1); 및 상기 카본블랙 슬러리에 중량 평균 분자량이 5만 초과인 폴리비닐부티랄 수지를 혼합하는 단계(단계 2)를 포함하는 방법에 의하여 제조될 수 있다.According to one example, mixing carbon black and a dispersion medium to prepare a carbon black slurry (step 1); And mixing the carbon black slurry with a polyvinyl butyral resin having a weight average molecular weight of more than 50,000 (step 2).
이하 각 단계별로 상세히 설명한다. Each step will be described in detail below.
상기 카본블랙 분산액의 제조를 위한 단계 1은 카본블랙과 분산매를 혼합하여 카본블랙 슬러리를 제조하는 단계이다. 이때 카본블랙 및 분산매의 종류 및 사용량은 앞서 설명한 바와 동일하다. Step 1 for producing the carbon black dispersion is a step of mixing a carbon black and a dispersion medium to prepare a carbon black slurry. At this time, the types and amounts of the carbon black and the dispersion medium are the same as those described above.
상기 카본블랙과 분산매의 혼합은, 통상의 혼합 방법, 구체적으로는 호모게나이져, 비즈밀, 볼밀, 바스켓밀, 어트리션밀, 만능 교반기, 클리어 믹서 또는 TK믹서 등과 같은 혼합 장치를 이용하여 수행될 수 있다. The mixing of the carbon black and the dispersion medium is carried out using a mixing apparatus such as a conventional mixing method, specifically, a homogenizer, a bead mill, a ball mill, a basket mill, an agitation mill, a universal stirrer, a clear mixer or a TK mixer .
또, 상기 카본블랙과 분산매의 혼합시, 카본블랙과 분산매의 혼합성, 또는 분산매 중 카본블랙의 분산성을 높이기 위하여 캐비테이션 분산 처리가 수행될 수도 있다. 상기 캐비테이션 분산 처리는 액체에 고에너지를 인가했을 때 물에 생긴 진공 기포가 파열되는 것에 의해 생긴 충격파를 이용한 분산 처리방법으로서, 상기 방법에 의해 카본블랙의 특성을 손상시키는 일 없이 분산시킬 수 있다. 구체적으로 상기 캐비테이션 분산 처리는 초음파, 제트 밀, 또는 전단 분산 처리에 의해 수행될 수 있다.In mixing the carbon black and the dispersion medium, a cavitation dispersion treatment may be carried out in order to enhance the mixing property of the carbon black and the dispersion medium or the dispersibility of the carbon black in the dispersion medium. The cavitation dispersion treatment is a dispersion treatment method using shock waves generated by rupture of vacuum bubbles formed in water when high energy is applied to a liquid, and can be dispersed without impairing the characteristics of the carbon black by the above method. Specifically, the cavitation dispersion treatment may be performed by ultrasonic wave, jet mill, or shear dispersion treatment.
상기 분산처리 공정은 카본블랙의 양 및 분산제의 종류에 따라 적절히 수행될 수 있다. The dispersion treatment process may be suitably performed depending on the amount of carbon black and the kind of dispersant.
구체적으로는 초음파 처리를 수행할 경우, 주파수 10 kHz 내지 150 kHz의 범위이며, 진폭은 5 내지 100 ㎛의 범위이며, 조사 시간은 1 내지 300분일 수 있다. 상기 초음파 처리 공정 수행을 위한 초음파 발생 장치로서는, 예를 들면 초음파 호모지나이저 등을 이용할 수 있다. 또, 제트 밀 처리를 수행할 경우, 압력은 20 MPa 내지 250 MPa일 수 있으며, 1회 이상, 구체적으로는 2회 이상 복수 회 수행될 수 있다. 또, 상기 제트 밀 분산 장치로는 고압 습식 제트 밀 등을 이용할 수 있다.Specifically, when the ultrasonic treatment is performed, the frequency is in the range of 10 kHz to 150 kHz, the amplitude is in the range of 5 to 100 탆, and the irradiation time may be 1 to 300 min. As the ultrasonic wave generating device for performing the ultrasonic wave processing process, for example, an ultrasonic homogenizer may be used. Further, when performing the jet mill treatment, the pressure may be 20 MPa to 250 MPa, and may be performed a plurality of times, more specifically, two or more times. As the jet mill dispersing apparatus, a high pressure wet jet mill or the like can be used.
상기 캐비테이션 분산 처리 공정시 온도는 특별히 한정되지 않으나, 분산매의 증발에 의한 분산액의 점도 변화의 우려가 없는 온도 하에서 수행될 수 있다. 구체적으로는 50 ℃ 이하, 보다 구체적으로는 15 내지 50 ℃의 온도에서 수행될 수 있다.The temperature during the cavitation dispersion treatment step is not particularly limited, but may be performed at a temperature at which there is no fear of viscosity change of the dispersion due to evaporation of the dispersion medium. Specifically at a temperature of 50 DEG C or less, more specifically 15 to 50 DEG C. [
또, 본 발명의 일 실시예에 따른 카본블랙 분산액의 제조를 위한 단계 2는, 상기 단계 1에서 제조된 카본블랙 슬러리에 상기한 폴리비닐부티랄 수지를 혼합하는 단계이다. 이때 상기 폴리비닐부티랄 수지의 종류 및 사용량은 앞서 설명한 바와 동일하다.Step 2 for producing a carbon black dispersion according to an embodiment of the present invention is a step of mixing the polyvinyl butyral resin with the carbon black slurry prepared in step 1 above. At this time, the kind and amount of the polyvinyl butyral resin are the same as those described above.
상기 혼합 공정은 통상의 혼합 또는 분산 방법에 의해 수행될 수 있으며, 구체적으로는, 구체적으로는, 볼 밀(ball mill), 비드 밀(bead mill), 바스켓 밀(basket mill) 등의 밀링(milling)방법, 또는 호모게나이져, 비즈밀, 롤 밀, 바스켓밀, 어트리션밀, 만능 교반기, 클리어 믹서 또는 TK믹서에 의해 수행될 수 있다. 보다 구체적으로는 비드 밀을 이용한 밀링 방법에 의해 수행될 수 있다. 이때 비드 밀의 크기는 카본블랙의 종류와 양, 그리고 폴리비닐부티랄 수지의 종류에 따라 적절히 결정될 수 있으며, 구체적으로는 상기 비드 밀의 직경은 0.5 내지 2mm일 수 있다.The mixing step may be performed by a conventional mixing or dispersing method, and specifically concretely, a milling (milling) process such as a ball mill, a bead mill, a basket mill, ) Method, or a homogenizer, a bead mill, a roll mill, a basket mill, an impact mill, a universal stirrer, a clear mixer or a TK mixer. More specifically, it can be performed by a milling method using a bead mill. At this time, the size of the bead mill may be suitably determined according to the kind and amount of the carbon black and the kind of the polyvinyl butyral resin, and specifically, the diameter of the bead mill may be 0.5 to 2 mm.
상기와 같은 제조방법에 따라 분산매 중에 카본블랙이 균일 분산된 분산액에 제조될 수 있다. According to the above-described production method, a dispersion in which carbon black is uniformly dispersed in a dispersion medium can be produced.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 상기 카본블랙 분산액, 전극 활물질 및 바인더 수지를 혼합하는 단계를 포함하는 전극 슬러리의 제조방법을 제공한다. Another embodiment of the present application provides a method for producing an electrode slurry comprising mixing the carbon black dispersion, an electrode active material and a binder resin.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 상기 카본블랙 분산액, 전극 활물질 및 바인더 수지를 혼합하여 전극 슬러리를 제조하는 단계; 및 상기 전극 슬러리를 이용하여 전극을 성형하는 단계를 포함하는 전극의 제조방법을 제공한다. Another embodiment of the present application relates to a method for producing an electrode slurry, comprising: preparing an electrode slurry by mixing the carbon black dispersion, an electrode active material and a binder resin; And forming an electrode using the electrode slurry.
전극 슬러리 및 전극의 제조방법 및 재료, 예컨대 전극 활물질, 바인더 수지 등은 당 기술분야에 알려져 있는 것들이 사용될 수 있다. 예컨대, 바인더 수지로는 PVDF 등이 사용될 수 있다. 전극 슬러리 내의 PVDF와 같은 바인더 수지는 금속 박막과 전극 활물질을 접착시키기 위하여 사용되는 반면, 전술한 카본블랙 분산액 내의 폴리비닐부티랄 수지는 전극 활물질과 혼합되기 전 카본블랙을 분산시키기 위한 것이다. 이미 전극 활물질이 첨가된 전극 슬러리 중의 바인더 수지는 카본블랙을 분산시키는 역할을 할 수 없으므로, 전극 슬러리 중의 바인더 수지와 카본블랙 분산액 내의 폴리비닐부티랄 수지는 구분된다. The electrode slurry and the method for producing the electrode and the material such as the electrode active material, the binder resin, and the like can be used as those known in the art. For example, PVDF or the like may be used as the binder resin. The binder resin such as PVDF in the electrode slurry is used for bonding the metal thin film and the electrode active material, while the polyvinyl butyral resin in the above-mentioned carbon black dispersion is for dispersing the carbon black before it is mixed with the electrode active material. The binder resin in the electrode slurry to which the electrode active material is already added can not disperse the carbon black, so that the binder resin in the electrode slurry and the polyvinyl butyral resin in the carbon black dispersion are distinguished.
상기 전극을 성형하는 단계는 슬러리를 집전체에 도포하고, 필요에 따라 건조 또는 경화함으로써 수행될 수 있다. The step of forming the electrode may be performed by applying the slurry to the current collector and drying or curing the slurry as necessary.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 상기 카본블랙 분산액, 전극 활물질, 및 바인더 수지를 포함하는 전극 슬러리를 제공한다. Another embodiment of the present application provides an electrode slurry comprising the carbon black dispersion, the electrode active material, and the binder resin.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 상기 카본블랙 분산액, 전극 활물질, 및 바인더 수지를 포함하는 전극 슬러리를 이용하여 제조된 전극 및 이 전극을 포함하는 이차 전지를 제공한다. 상기 전극이 전극 슬러리를 이용하여 제조되었다는 것은 상기 전극 슬러리, 이의 건조물 또는 이의 경화물을 포함하는 것을 의미한다. Another embodiment of the present application provides an electrode manufactured using the electrode slurry including the carbon black dispersion, the electrode active material, and the binder resin, and a secondary battery including the electrode. The fact that the electrode is manufactured using the electrode slurry means that the electrode slurry, the dried product thereof, or a cured product thereof.
상기 이차 전지는 양극, 음극, 및 전해질을 포함하고, 양극 및 음극 중 적어도 하나가 상기 카본블랙 분산액을 포함하는 전극 슬러리에 의하여 제조될 수 있다. 상기 전지는 필요에 따라 양극과 음극 사이에 구비된 분리막을 더 포함할 수 있다.The secondary battery includes an anode, a cathode, and an electrolyte, and at least one of an anode and a cathode may be manufactured by an electrode slurry including the carbon black dispersion. The battery may further include a separator provided between the anode and the cathode, if necessary.
상기 이차 전지는 리튬이온 이차 전지일 수 있다. The secondary battery may be a lithium ion secondary battery.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
실시예Example 1 내지 8 및 1 to 8 and 비교예Comparative Example 1 및 2 1 and 2
N-메틸피롤리돈(NMP) 용매 500 g에 카본블랙(Denka사 FX-35, 1차 입자 입경 23nm, 비표면적 BET 135m2/g)이 15 중량%(카본블랙 분산액 기준), 하기 표 1의 폴리비닐부티랄이 1.5 중량%(카본블랙 분산액 기준)가 되도록 분산시켰다. 이때 비즈 밀(beads mill)을 이용하였다. 이때 분산 타켓은 입도(D50) 1 마이크로미터가 되도록 하였다. 제조된 카본블랙 분산액의 분산 입경 및 점도를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. 15% by weight (based on carbon black dispersion) of carbon black (Denka's FX-35, primary particle diameter 23 nm, specific surface area BET 135 m 2 / g) was added to 500 g of N-methylpyrrolidone (NMP) Of polyvinyl butyral was dispersed so as to be 1.5 wt% (based on carbon black dispersion). At this time, a beads mill was used. At this time, the dispersion target had a particle size (D50) of 1 micrometer. The dispersed particle diameter and viscosity of the carbon black dispersion thus prepared were measured and shown in Table 2 below.
이어서, 상기에서 제조된 카본블랙 분산액을 이용하여 전극 슬러리를 제조하였다. 전극 슬러리 고형분 100 중량부를 제조하기 위하여, 상기 카본블랙 분산액, Li-Ni-Mn계 양극 활물질 97.35 중량부, 및 PVdF계 바인더 1 중량부를 혼합하였다. 이 때 상기 카본블랙 분산제 중의 카본블랙 및 폴리비닐부티랄 수지는 각각 전극 슬러리 고형분 100 중량부를 기준으로 각각 1.5 중량부 및 0.15 중량부로 포함되도록 하였다. 이어서, 알루미늄 집전체 상에 상기 전극 슬러리를 도포한 후 롤 프레스로 압연하여 양극 극판(합제 밀도 3.3 g/cc)을 제조하였다. Then, an electrode slurry was prepared using the carbon black dispersion prepared above. To prepare 100 parts by weight of the solid content of the electrode slurry, 97.35 parts by weight of the carbon black dispersion, Li-Ni-Mn-based positive electrode active material, and 1 part by weight of PVdF binder were mixed. At this time, the carbon black and the polyvinyl butyral resin in the carbon black dispersant were respectively contained in an amount of 1.5 parts by weight and 0.15 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content of the electrode slurry. Subsequently, the electrode slurry was coated on the aluminum current collector and rolled by a roll press to produce a positive electrode plate (compound density of 3.3 g / cc).
한편, 음극 활물질 97.3 중량부, 도전재 0.7 중량부, 증점제(CMC) 1 중량부음극 슬및 바인더(SBR) 1 중량부를 포함하는 음극 슬러리를 구리 집전체에 도포한 다음 이를 압연하여 합제밀도가 1.6 g/cc인 음극 극판을 제조하였다. On the other hand, an anode slurry containing 97.3 parts by weight of an anode active material, 0.7 parts by weight of a conductive material, 1 part by weight of a thickener (CMC) and 1 part by weight of a binder (SBR) was applied to a copper collector, g / cc. < / RTI >
상기에서 제조된 카본블랙 분산액을 적용한 양극 및 음극을 이용하여 모노 셀을 제조하였다. 구체적으로, 상기 음극 극판과 양극 극판 사이에 폴리에틸렌 세퍼레이터를 넣고, 이를 전지케이스에 넣은 다음, 전해액을 주입하여 전지를 조립하였다. 이때, 전해액은 1.0M LiPF6가 용해된 에틸렌 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트 및 디에틸 카보네이트 (1/2/1 부피비)의 혼합용액을 사용하였다. A mono cell was prepared using the positive electrode and the negative electrode to which the carbon black dispersion prepared above was applied. Specifically, a polyethylene separator was inserted between the negative electrode plate and the positive electrode plate, inserted into a battery case, and then an electrolyte was injected to assemble the battery. At this time, a mixed solution of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate (1/2/1 by volume) in which 1.0 M LiPF 6 was dissolved was used as an electrolyte solution.
접착력 측정Adhesive strength measurement
접착력 측정을 위하여, 상기와 같이 제조된 양극 극판(전지 제조 전)을 15 mm X 150 mm의 동일크기로 잘라 슬라이드 글라스에 고정시킨 후, 집전체에서 벗겨내어 180도 벗김강도 측정하였다. 평가는 5개 이상의 벗김 강도를 측정하여 평균값으로 정하였다. 접착력 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다. For the measurement of the adhesive strength, the anode plate (before the preparation of the battery) was cut to the same size of 15 mm × 150 mm and fixed on a slide glass. Then, the anode plate was peeled off from the collector to measure a 180 degree peel strength. The evaluation was made by measuring the peel strengths of 5 or more and calculating the average value. The results of adhesion measurement are shown in Table 2 below.
모노 셀 평가Monocell evaluation
상기에서 제조된 전지를 상온에서 1.0C/1.0C 충방전을 3회 진행하고, 마지막 방전 용량 기준으로 SOC를 설정하였다. SOC50에서 6.5C로 방전 펄스(pulse)를 가하여 10초 저항을 측정하였다. The battery prepared above was charged and discharged at a temperature of 1.0 C / 1.0 C three times, and the SOC was set based on the final discharge capacity. A 10-second resistance was measured by applying a discharge pulse from SOC50 to 6.5C.
** 실시예 8의 상기 구성단위의 함량 및 분자량은 실시예 8(1)의 폴리비닐부티랄 수지와 실시예 8(2)의 폴리비닐부티랄 수지를 함께 사용하였을 때, 카본블랙 분산액 전체를 기준으로 한 값이다.* The content and the molecular weight of the constituent unit in Example 7 were such that when the polyvinyl butyral resin of Example 7 (1) and the polyvinyl butyral resin of Example 7 (2) were used together, .
** The content and the molecular weight of the constituent unit in Example 8 were such that when the polyvinyl butyral resin of Example 8 (1) and the polyvinyl butyral resin of Example 8 (2) were used together, the entirety of the carbon black dispersion It is a standard value.
접착력
(gf/10mm)electrode
Adhesion
(gf / 10 mm)
(D50)Granularity
(D50)
(D90)Granularity
(D90)
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 비교예 1에서는 카본블랙의 분산이 되지 않았으며, 비교예 2에 비하여 실시예들에서는 전극 접착력이 크게 향상되었다. 특히, 수산기를 함유하는 PVA 함량이 20 중량% 이상인 폴리비닐부티랄수지를 사용한 경우, 전극 접착력 특성이 더욱 우수한 것을 확인할 수 있었다. As shown in Table 2, carbon black was not dispersed in Comparative Example 1, and electrode adhesion was significantly improved in Examples in comparison with Comparative Example 2. Particularly, when a polyvinyl butyral resin having a hydroxyl group-containing PVA content of 20% by weight or more was used, it was confirmed that the electrode adhesion property was even better.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 이하의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And falls within the scope of the invention.
Claims (14)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20140119358 | 2014-09-05 | ||
KR1020140119358 | 2014-09-05 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170051457A Division KR20170048282A (en) | 2014-09-05 | 2017-04-21 | Carbon black dispersion |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20160029715A true KR20160029715A (en) | 2016-03-15 |
Family
ID=55542210
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020150125675A Ceased KR20160029715A (en) | 2014-09-05 | 2015-09-04 | Carbon black dispersion |
KR1020170051457A Ceased KR20170048282A (en) | 2014-09-05 | 2017-04-21 | Carbon black dispersion |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170051457A Ceased KR20170048282A (en) | 2014-09-05 | 2017-04-21 | Carbon black dispersion |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (2) | KR20160029715A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022030898A (en) * | 2020-08-07 | 2022-02-18 | リファインホールディングス株式会社 | Carbonaceous material dispersion for all-solid-state lithium-ion secondary battery and electrode slurry for all-solid-state lithium-ion secondary battery |
WO2024202435A1 (en) * | 2023-03-31 | 2024-10-03 | デンカ株式会社 | Method for producing positive electrode composition and method for producing positive electrode |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102159942B1 (en) * | 2019-01-23 | 2020-09-25 | (주)창성 | Graphene ink paste for collector of printable battery |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07268268A (en) | 1994-04-01 | 1995-10-17 | Mitsubishi Pencil Co Ltd | Oil-base ink composition for ballpoint pen |
-
2015
- 2015-09-04 KR KR1020150125675A patent/KR20160029715A/en not_active Ceased
-
2017
- 2017-04-21 KR KR1020170051457A patent/KR20170048282A/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07268268A (en) | 1994-04-01 | 1995-10-17 | Mitsubishi Pencil Co Ltd | Oil-base ink composition for ballpoint pen |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022030898A (en) * | 2020-08-07 | 2022-02-18 | リファインホールディングス株式会社 | Carbonaceous material dispersion for all-solid-state lithium-ion secondary battery and electrode slurry for all-solid-state lithium-ion secondary battery |
WO2024202435A1 (en) * | 2023-03-31 | 2024-10-03 | デンカ株式会社 | Method for producing positive electrode composition and method for producing positive electrode |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20170048282A (en) | 2017-05-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3355391B1 (en) | Carbon nanotube dispersion and method for producing same | |
KR101968221B1 (en) | Carbon black dispersed solution and method for preparing the same | |
EP3348582B1 (en) | Carbon nanotube dispersion liquid and manufacturing method thereof | |
KR101888749B1 (en) | Carbon nanotube dispersed solution and method for preparing the same | |
KR101997054B1 (en) | Carbon nanotube dispersed solution and method for preparing the same | |
KR101515357B1 (en) | Separator containing mixture coating layer of inorganics and organics, and battery using the separator | |
DE102014203750A1 (en) | Polymer composition as binder system for lithium-ion batteries | |
KR102695387B1 (en) | Conductive dispersion for electrochemical devices, slurry composition for electrochemical device electrodes and method for producing the same, electrodes for electrochemical devices, and electrochemical devices | |
KR20170048282A (en) | Carbon black dispersion | |
EP3851490A1 (en) | Vinylidene fluoride polymer powder, binder composition, electrode mixture, and production method for electrode | |
KR102377091B1 (en) | Electrode mixture, method for manufacturing electrode mixture, and method for manufacturing electrode | |
KR20160029714A (en) | Carbon black dispersion | |
JP2016134242A (en) | Binder composition for power storage device, slurry for power storage device electrode, power storage device electrode and power storage device | |
KR20180075106A (en) | conductive composition, and positive electrode slurry including the same | |
EP4455087A1 (en) | Carbon nanotube dispersion liquid, method for preparing same, electrode slurry composition comprising same, electrode comprising same, and lithium secondary battery comprising same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20150904 |
|
PA0201 | Request for examination | ||
PG1501 | Laying open of application | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20160725 Patent event code: PE09021S01D |
|
E601 | Decision to refuse application | ||
PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20170110 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20160725 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |
|
E601 | Decision to refuse application | ||
E801 | Decision on dismissal of amendment | ||
PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20170217 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20160725 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |
|
PE0801 | Dismissal of amendment |
Patent event code: PE08012E01D Comment text: Decision on Dismissal of Amendment Patent event date: 20170217 Patent event code: PE08011R01I Comment text: Amendment to Specification, etc. Patent event date: 20170210 Patent event code: PE08011R01I Comment text: Amendment to Specification, etc. Patent event date: 20160926 |
|
A107 | Divisional application of patent | ||
PA0107 | Divisional application |
Comment text: Divisional Application of Patent Patent event date: 20170421 Patent event code: PA01071R01D |