일반기술

이차 전지 양극 복합재 및 그 제조 방법

* 주요 내용 비정질 분말, 양극활 물질 및 도전제가 기계적으로 혼합된 후 일체화되어 이루어진 이차 전지 양극 복합재.* 배경 및 요약 리튬 이차 전지는 에너지 효율이 높고 성형성과 디자인 특성이 우수하기 때문에 핸드폰, PDA와 같은 이동 통신 기기에 널리 이용되고 있 일반적으로 리튬 이차 전지의 음극으로는 리튬 금속이나 탄소가 사용되며, 양극으로 칼코겐 화합물 또는 전이금속 산화물이 사용되고, 전지의 전해질로는 유기용매가 사용된다. 리튬 이차 전지의 양극으로 사용되는 양극활 물질은 전해질에 대한 화학적 안정성, 충전/방전 특성 및 에너지 밀도가 높아야 한다. 탄소를 음극으로 사용하는 리튬 이온 이차 전지의 이상적인 양극활 물질은 단위 전지전압이 높아서 에너지 저장량이 큰 재료이어야 하며 전이금속 산화물이 적합하다. 양극 재료로는 리튬계 옥사이드가 대표적으로 이용되는데, 가장 대표적인 리튬계 옥사이드는 LiCoO2, LiNiO2, LiNi1-yCoyO2, LiMn2O4 등이다. 이와 같은 전이금속 산화물중에서 층상구조를 갖는 LiCoO2는 전기 전도도와 단위 전지전압이 높아 가장 우수한 전극 특성을 나타내지만 매장량이 적고 고가이며 인체에 유해하다는 단점을 가지고 있다. LiNiO2는 LiCoO2에 비하여 경제성 및 환경적인 측면에서 유리하지만, 충전 상태에서 열적으로 불안정하고 전지 전압이 약간 낮으며 재료 합성이 어려운 문제점이 있다. 스피넬 구조를 갖는 LiMn2O4는 가격이 싸고 제조방법이 간단하며 고전압 특성을 나타내지만, 용량이 작고 작동전압이 높아 전해질이 분해될 우려가 있다. 본 발명은 이차 전지 양극 복합재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 분말형태의 양극활 물질, 비정질 및 도전제를 기계적으로 혼합한 후 그 혼합된 분말을 일체화함으로써 이루어진 이차 전지 양극 복합재 및 그 제조방법에 관한 것이다.* 구성 본 발명은 분말형태의 양극활 물질, 비정질 및 도전제를 기계적으로 혼합한 후 그 혼합된 분말을 일체화함으로써 이루어진 이차 전지 양극 복합재 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 이차 전지 양극 복합재는 양극활 물질, 비정질, 도전제를 분말상태로 기계적으로 혼합한 후 혼합된 분말을 일체화하여 제조함으로써 이루어진다. 이와 같은 방법으로 획득된 양극은 비정질 기지에 양극활 물질과 포어들이 고르게 분포되어 있어 전해질과의 접촉면이 극대화된다. 따라서 전극 용량이 높아지고 비정질의 높은 탄성 영역은 양극활 물질의 부피변화를 효과적으로 흡수함으로써 전극의 수명이 길어진다. 또한, 전극용량과 충전/방전 특성 및 수명 특성이 향상되는 효과를 얻으므로 고성능의 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다. 본 발명에 따른 이차 전지 양극 복합재의 제조방법은 1) 비정질 분말과 양극활 물질 및 도전제를 혼합한 후 기계적 밀링을 수행하는 단계 및 2)혼합된 분말을 상기 비정질의 초소성 영역에서 열간 압연하여 일체화하는 단계로 구성된다.* 효과 이와 같은 구성의 본 발명의 이차 전지 양극 복합재 및 그 제조방법에 따르면, 전극용략과 충전/방전 특성 및 수명 특성이 향상되는 효과를 얻으므로 고성능의 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다. 또한 본 발명의 이차 전지 양극 복합재는 비정질 기지에 수많은 양극활 물질과 포어들이 고르게 분포되어 전해질과의 접촉면이 극대화된다. 따라서 전극 용량이 높아지게 되고, 비정질의 높은 탄성 영역은 양극활 물질의 부피변화를 효과적으로 흡수함으로써 전극의 수명이 길어지게 된다.