(57)【要約】【課題】導電性を改善することができるリチウム２次電池用電極を提供する。また、前記電極の製造方法を提供する。さらにまた、前記電極を含むリチウム２次電池を提供する。【解決手段】集電体、前記集電体の少なくとも一面に形成されている第１電極混合物層、そして前記第１電極混合物層より前記集電体から遠く離れている第２電極混合物層を含み、前記第１電極混合物層及び前記第２電極混合物層は、各々、活物質及び導電材を含み、前記第１電極混合物層の導電材の含有量は前記第２電極混合物層の導電材の含有量と異なるリチウム２次電池用電極、前記リチウム２次電池用電極の製造方法、及び前記リチウム２次電池用電極を含むリチウム２次電池を提供する。【選択図】図２
2010262916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体、
前記集電体の少なくとも一面に形成されている第１電極混合物層、そして
前記第１電極混合物層より前記集電体から遠く離れている第２電極混合物層を含み、
前記第１電極混合物層及び前記第２電極混合物層は、各々、活物質及び導電材を含み、
前記第１電極混合物層の導電材の含有量は前記第２電極混合物層の導電材の含有量と異なる、リチウム２次電池用電極。
【請求項２】
前記第１電極混合物層の導電材の含有量は前記第２電極混合物層の導電材の含有量より高い、請求項１に記載のリチウム２次電池用電極。
【請求項３】
前記第１電極混合物層は、前記導電材の含有量が前記活物質の含有量より高い、請求項１に記載のリチウム２次電池用電極。
【請求項４】
前記第２電極混合物層は、前記活物質の含有量が前記導電材の含有量より高い、請求項１に記載のリチウム２次電池用電極。
【請求項５】
前記集電体は多孔体である、請求項１に記載のリチウム２次電池用電極。
【請求項６】
前記集電体はメッシュ型である、請求項１に記載のリチウム２次電池用電極。
【請求項７】
前記電極は正極である、請求項１に記載のリチウム２次電池用電極。
【請求項８】
前記第１電極混合物層は、前記第１電極混合物層の含有量全体に対して、４０乃至６０重量％の導電材及び２０乃至３５重量％の正極活物質を含む、請求項７に記載のリチウム２次電池用電極。
【請求項９】
前記第１及び第２電極混合物層は、各々、バインダーをさらに含み、前記第１電極混合物層は５乃至４０重量％のバインダーを含む、請求項８に記載のリチウム２次電池用電極。
【請求項１０】
前記第２電極混合物層は、前記第２電極混合物層の含有量全体に対して、８０乃至９５重量％の正極活物質及び１乃至１０重量％の導電材を含む、請求項７に記載のリチウム２次電池用電極。
【請求項１１】
前記第１電極混合物層の厚さは５μｍ乃至２００μｍであり、前記第２電極混合物層の厚さは１００μｍ乃至５００μｍである、請求項７に記載のリチウム２次電池用電極。
【請求項１２】
前記正極は３００μｍより厚い、請求項７に記載のリチウム２次電池用電極。
【請求項１３】
前記正極の厚さは３００μｍ乃至１２００μｍである、請求項１２に記載のリチウム２次電池用電極。
【請求項１４】
前記正極は３０％以上の平均気孔度を有し、
前記平均気孔度は、前記正極の内部に位置する孔隙の総体積比率を意味する、請求項７に記載のリチウム２次電池用電極。
【請求項１５】
前記正極の平均気孔度は３０％乃至５０％である、請求項１４に記載のリチウム２次電池用電極。
【請求項１６】
集電体を用意する段階、
活物質及び導電材を各々含み、前記導電材の含有量が異なる第１電極混合物及び第２電極混合物を各々用意する段階、
前記第１電極混合物を含む第１電極混合物層、及び前記第２電極混合物を含む第２電極混合物層を各々形成する段階、そして
前記第１電極混合物層が前記第２電極混合物層より前記集電体に近く位置するように、前記第２電極混合物層を形成する段階を含む、リチウム２次電池用電極の製造方法。
【請求項１７】
前記集電体、前記第１電極混合物層、及び前記第２電極混合物層を結合する段階をさらに含む、請求項１６に記載のリチウム２次電池用電極の製造方法。
【請求項１８】
前記集電体、前記第１電極混合物層、及び前記第２電極混合物層を結合する段階は、前記集電体の両面から同時に加圧する段階を含む、請求項１６に記載のリチウム２次電池用電極の製造方法。
【請求項１９】
前記加圧する段階は、１５０乃至１７０℃の温度で熱加圧する段階を含む、請求項１８に記載のリチウム２次電池用電極の製造方法。
【請求項２０】
前記第１電極混合物層を形成する段階は、前記集電体の上に前記第１電極混合物を噴霧したり、前記集電体を前記第１電極混合物に浸漬して行う、請求項１６に記載のリチウム２次電池用電極の製造方法。
【請求項２１】
前記第２電極混合物層を形成する段階は、板の上に前記第２電極混合物を形成する段階を含む、請求項２０に記載のリチウム２次電池用電極の製造方法。
【請求項２２】
前記第１及び第２電極混合物はスラリー形態に製造される、請求項１６に記載のリチウム２次電池用電極の製造方法。
【請求項２３】
正極、
負極、そして
前記正極と負極の間に位置する集電体を含み、
前記正極及び負極のうちの少なくとも一つは、
集電体、
前記集電体の少なくとも一面に形成されている第１電極混合物層、そして
前記第１電極混合物層より前記集電体から遠く離れている第２電極混合物層を含み、
前記第１電極混合物層及び前記第２電極混合物層は、各々、活物質及び導電材を含み、
前記第１電極混合物層の導電材の含有量は前記第２電極混合物層の導電材の含有量と異なる、リチウム２次電池。
【請求項２４】
前記第１電極混合物層の導電材の含有量は前記第２電極混合物層の導電材の含有量より高い、請求項２３に記載のリチウム２次電池。
【請求項２５】
前記第１電極混合物層は、前記導電材の含有量が前記活物質の含有量より高い、請求項２３に記載のリチウム２次電池。
【請求項２６】
前記電極は正極である、請求項２３に記載のリチウム２次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム２次電池用電極及びその製造方法と、前記電極を含むリチウム２次電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電池は、内部に入っている化学物質の電気化学的酸化還元反応時に発生する化学エネルギーを電気エネルギーに変換する装置であって、電池内部のエネルギーが全て消耗すれば廃棄しなければならない一次電池と、何回でも充電することができる２次電池に分けられる。このうちの２次電池は、化学エネルギーと電気エネルギーの可逆的相互変換を利用して、何回でも充電／放電して使用することができる。
【０００３】
一方、最近、先端電子産業の発達に伴い、電子装備の小型化及び軽量化が可能になることによって、携帯用電子機器の使用が増大している。このような携帯用電子機器の電源として高いエネルギー密度を有する電池の必要性が増大し、リチウム２次電池の研究が活発に行われている。
【０００４】
このようなリチウム２次電池は、リチウムを挿入（intercalation）及び脱離（deintercalation）することができる正極活物質を含む正極、及びリチウムを挿入及び脱離することができる負極活物質を含む負極を含む電池セルに、電解質を注入して使用される。
【０００５】
一方、大容量電池を実現するために、正極と負極の厚さを厚く形成する必要がある。
【０００６】
しかし、このように電極の厚さを厚く形成する場合、電極の導電性が不良になってしまい、２次電池の性能に影響を与える恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一側面は、導電性を改善することができるリチウム２次電池用電極を提供する。
【０００８】
本発明の他の側面は、前記電極の製造方法を提供する。
【０００９】
本発明のまた他の側面は、前記電極を含むリチウム２次電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面によるリチウム２次電池用電極は、集電体、前記集電体の少なくとも一面に形成されている第１電極混合物層、そして前記第１電極混合物層より前記集電体から遠く離れている第２電極混合物層を含み、前記第１電極混合物層及び前記第２電極混合物層は、各々、活物質及び導電材を含み、前記第１電極混合物層の導電材の含有量は前記第２電極混合物層の導電材の含有量と異なる。
【００１１】
前記第１電極混合物層の導電材の含有量は、前記第２電極混合物層の導電材の含有量より高いのが好ましい。
【００１２】
前記第１電極混合物層は、前記導電材の含有量が前記活物質の含有量より高いのが好ましい。
【００１３】
前記第２電極混合物層は、前記活物質の含有量が前記導電材の含有量より高いのが好ましい。
【００１４】
前記集電体は多孔体であるのが好ましい。
【００１５】
前記集電体はメッシュ型であるのが好ましい。
【００１６】
前記電極は正極であるのが好ましい。
【００１７】
前記第１電極混合物層は、前記第１電極混合物層の含有量全体に対して、約４０乃至６０重量％の導電材及び約２０乃至３５重量％の正極活物質を含むのが好ましい。
【００１８】
前記第１及び第２電極混合物層は、各々、バインダーをさらに含み、前記第１電極混合物層は、約５乃至４０重量％のバインダーを含むのが好ましい。
【００１９】
前記第２電極混合物層は、前記第２電極混合物層の含有量全体に対して約８０乃至９５重量％の正極活物質、及び約１乃至１０重量％の導電材を含むのが好ましい。
【００２０】
前記第１電極混合物層の厚さは約５μｍ乃至２００μｍであり、前記第２電極混合物層の厚さは約１００μｍ乃至５００μｍであるのが好ましい。
【００２１】
前記正極は約３００μｍより厚いのが好ましい。
【００２２】
前記正極の厚さは約３００μｍ乃至約１２００μｍであるのが好ましい。
【００２３】
前記正極は約３０％以上の平均気孔度を有し、ここで、前記平均気孔度とは、前記正極の内部に位置する気孔の総体積比率を意味する。
【００２４】
前記正極の平均気孔度は約３０％乃至５０％であるのが好ましい。
【００２５】
本発明の他の側面によるリチウム２次電池用電極の製造方法は、集電体を用意する段階、活物質及び導電材を各々含み、前記導電材の含有量が異なる第１電極混合物及び第２電極混合物を各々用意する段階、前記第１電極混合物を含む第１電極混合物層、及び前記第２電極混合物を含む第２電極混合物層を各々形成する段階、そして、前記第１電極混合物層が前記第２電極混合物層より前記集電体に近く位置するように、前記第２電極混合物層を形成する段階を含む。
【００２６】
前記製造方法は、前記集電体、前記第１電極混合物層、及び前記第２電極混合物層を結合する段階をさらに含むのが好ましい。
【００２７】
前記集電体、前記第１電極混合物層、及び前記第２電極混合物層を結合する段階は、前記集電体の両面から同時に加圧する段階を含むのが好ましい。
【００２８】
前記加圧する段階は、約１５０乃至１７０℃の温度で熱加圧する段階を含むのが好ましい。
【００２９】
前記第１電極混合物層を形成する段階は、前記集電体の上に前記第１電極混合物を噴霧したり、前記集電体を前記第１電極混合物に浸漬して行うのが好ましい。
【００３０】
前記第２電極混合物層を形成する段階は、板の上に前記第２電極混合物を形成する段階を含むのが好ましい。
【００３１】
前記第１及び第２電極混合物は、スラリー形態に製造されるのが好ましい。
【００３２】
本発明のまた他の側面によるリチウム２次電池は、正極、負極、そして前記正極と負極の間に位置する集電体を含み、前記正極及び負極のうちの少なくとも一つは集電体、前記集電体の少なくとも一面に形成されている第１電極混合物層、そして前記第１電極混合物層より前記集電体から遠く離れている第２電極混合物層を含み、前記第１電極混合物層及び前記第２電極混合物層は、各々、活物質及び導電材を含み、前記第１電極混合物層の導電材の含有量は前記第２電極混合物層の導電材の含有量と異なる。
【００３３】
前記第１電極混合物層の導電材の含有量は、前記第２電極混合物層の導電材の含有量より高いのが好ましい。
【００３４】
前記第１電極混合物層は、前記導電材の含有量が前記活物質の含有量より高いのが好ましい。
【００３５】
前記電極は正極であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、活物質と導電材の含有量比率が異なる複数層の電極混合物層を含むことにより、電極の導電性を確保すると共に、電池の大容量及び高効率特性を確保することができる。また、厚い電極を形成する時に、電極混合物層が分離されたりクラックが発生することを防止して電池性能を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】一具現例によるリチウム２次電池を示す概略図である。
【図２】一具現例による正極を示す概略図である。
【図３Ａ】図２の正極を示す断面図である。
【図３Ｂ】他の具現例による正極を示す概略図である。
【図３Ｃ】他の具現例による正極を示す概略図である。
【図４】一具現例によるリチウム２次電池用正極の製造方法を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、添付した図面を参照して、本発明の具現例について、本発明が属する技術分野にて通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は色々な相異な形態に具現することができ、ここで説明する具現例に限られない。
【００３９】
図面においては、色々な層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体を通して、類似な部分については同一な図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が異なる部分の「上に」あるという場合、これは他の部分の「直上にある」場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が異なる部分の「直上にある」という場合には、中間に他の部分がないことを意味する。
【００４０】
以下、本発明の一具現例による正極及びこれを含むリチウム２次電池について、図１乃至図３Ｃを参照して説明する。
【００４１】
図１は、本発明の一具現例によるリチウム２次電池を示す概略図であり、図２は、本発明の一具現例による正極を示す概略図であり、図３Ａは、図２の正極を示す断面図であり、図３Ｂ及び図３Ｃは、他の具現例による正極を示す概略図である。
【００４２】
図１を参照すれば、本発明の一具現例によるリチウム２次電池１００は、正極１１４、正極１１４と対向する負極１１２、正極１１４と負極１１２の間に配置されているセパレータ１１３、そして正極１１４、負極１１２、及びセパレータ１１３を含浸する電解液（図示せず）を含む電池セルと、前記電池セルを入れている電池容器１２０、及び前記電池容器１２０を密封する密封部材１４０を含む。
【００４３】
まず、図２及び図３Ａ乃至図３Ｃを参照して、正極１１４について説明する。
【００４４】
図２及び図３Ａを参照すれば、正極１１４は、集電体２０、及び前記集電体２０の両面に形成されている正極混合物層１６を含む。
【００４５】
集電体２０は、メッシュ（mesh）のような多孔体であり、アルミニウム（Ａｌ）などで形成される。このように集電体２０が多孔体である場合、集電体そのものの厚さを減らすことができるので、全体的な正極の厚さを減らすことができる。また、集電体２０の両側に配置された正極混合物層１６の接着性を高めて、正極混合物層１６が分離したりクラックが発生するのを防止し、電池性能を改善することができる。
【００４６】
正極混合物層１６は、集電体２０の両面に形成されている第１正極混合物層１２と、前記第１正極混合物層１２の外側面に各々形成されている第２正極混合物層１４を含む。しかし、第１正極混合物層１２及び第２正極混合物層１４の個数はこれに限定されず、図３Ｂ及び図３Ｃで示されたように、第１正極混合物層１２及び第２正極混合物層１４が集電体２０の一面にだけ形成されることもでき、集電体２０を中心に、より多くの個数の第１正極混合物層１２及び第２混合物層１４が形成されることもできる。
【００４７】
第１正極混合物層１２及び第２正極混合物層１４は、各々、正極活物質、バインダー、及び導電材を含む。この時、第１正極混合物層１２と第２正極混合物層１４は、正極活物質、バインダー及び導電材の含有比率が異なる。
【００４８】
具体的には、集電体２０に近く配置されている第１正極混合物層１２は、第２正極混合物層１４より導電材の含有量が高い。反面、第１正極混合物層１２より集電体２０から相対的に遠く配置されている第２正極混合物層１４は、第１正極混合物層１２より正極活物質の含有量が高い。
【００４９】
正極において伝導性と容量は両方とも重要である。容量を高めるための方法として、正極を厚く形成する方法がある。しかし、正極を厚く形成する場合、正極活物質の含有量が高くなり、一般に、正極活物質は低い伝導性を有するため、より多くの正極活物質が含まれるほど、電極の導電性は減少する恐れがある。電極の導電性は、集電体２０に近く配置されている領域でさらに重要である。
【００５０】
本発明の具現例において、正極は、導電材及び正極活物質の含有量が異なる二つの層を含む。集電体２０に近く配置されている領域は、集電体２０への電荷の移動を容易にするために、集電体２０から相対的に遠く離れた領域より導電材の含有量が高い。一方、集電体２０から離れた領域は相対的に導電性があまり重要でないので、十分な容量を確保するために、より多くの正極活物質を含むことができる。
【００５１】
このように、集電体２０に近く配置されている第１正極混合物層１２の導電材の含有量を高めることによって、電池の容量を高めるために正極混合物層１６を厚く形成する場合でも、集電体２０への電荷の移動を妨害せずに導電性を確保することができる。一方、集電体２０から相対的に遠く離れている第２正極混合物層１４には、相対的に低い含有量の導電材を含む代わりに十分な含有量の正極活物質を含むことによって、電極の容量を確保することができる。
【００５２】
一方、第１正極混合物層１２は、導電材が正極活物質より高い含有量で含まれている。第１正極混合物層１２は、例えば、約２０乃至３５重量％の正極活物質、約４０乃至６０重量％の導電材、及び約５乃至４０重量％のバインダーを含むことができる。
【００５３】
第２正極混合物層１４は、正極活物質が導電材より高い含有量で含まれている。例えば、第２正極混合物層１４は、約８０乃至９５重量％の正極活物質、約１乃至１０重量％の導電材、及び約４乃至１０重量％のバインダーを含むことができる。
【００５４】
第１正極混合物層１２の厚さは約５乃至２００μｍであり、第２正極混合物層１４の厚さは、各々、約１００乃至５００μｍであることができる。
【００５５】
正極１１４の総厚さは約３００μｍより厚いことができ、約３００乃至１２００μｍであることができる。このように、約３００μｍより厚い正極１１４を含むことによって大容量電池を製作することができる。
【００５６】
また、正極１１４の平均気孔度は約３０％以上であることができる。ここで、平均気孔度は、正極内部の孔隙の総体積比率を意味することであって、水銀圧入法（Mercury porosimetry）で測定できる。
【００５７】
平均気孔度は正極の圧延率によって調節することができるが、約３０％以上の場合、電解質の含浸領域が大きくなって電極内でリチウムの酸化及び還元反応が円滑に行われ、長時間の間安定した寿命特性を確保することができる。一方、リチウムの酸化及び還元反応と安定した寿命特性を確保すると共に、正極活物質間の電気的ネットワークを安定的に維持して電池の高効率充電／放電特性を確保することを考慮すれば、平均気孔度は約３０乃至５０％であるのが好ましい。
【００５８】
ここで用いられる正極活物質、バインダー、及び導電材は次の通りである。
【００５９】
正極活物質は、リチウムが可逆的に挿入及び脱離することができる化合物であれば特に制限はなく、具体的には、リチウム（Ｌｉ）とコバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、及びこれらの組み合わせから選択される金属の複合酸化物であることができる。
これら化合物としては、例えば、ＬｉａＡ１−ｂＤｂＥ２（前記式で、０.９０≦ａ≦１.８、０≦ｂ≦０.５である。）；ＬｉａＧ１−ｂＤｂＯ２−ｃＪｃ（前記式で、０.９０≦ａ≦１.８、０≦ｂ≦０.５、０≦ｃ≦０.０５である。）；ＬｉＧ２−ｂＤｂＯ４−ｃＪｃ（前記式で、０≦ｂ≦０.５、０≦ｃ≦０.０５である。）；ＬｉａＮｉ１−ｂ−ｃＣｏｂＤｃＥα（前記式で、０.９０≦ａ≦１.８、０≦ｂ≦０.５、０≦ｃ≦０.０５、０＜α≦２である。）；ＬｉａＮｉ１−ｂ−ｃＣｏｂＤｃＯ２−αＪα（前記式で、０.９０≦ａ≦１.８、０≦ｂ≦０.５、０≦ｃ≦０.０５、０＜α＜２である。）；ＬｉａＮｉ１−ｂ−ｃＣｏｂＤｃＯ２−αＪ２（前記式で、０.９０≦ａ≦１.８、０≦ｂ≦０.５、０≦ｃ≦０.０５、０＜α＜２である。）；ＬｉａＮｉ１−ｂ−ｃＭｎｂＤｃＥα（前記式で、０.９０≦ａ≦１.８、０≦ｂ≦０.５、０≦ｃ≦０.０５、０＜α≦２である。）；ＬｉａＮｉ１−ｂ−ｃＭｎｂＤｃＯ２−αＪα（前記式で、０.９０≦ａ≦１.８、０≦ｂ≦０.５、０≦ｃ≦０.０５、０＜α＜２である。）；ＬｉａＮｉ１−ｂ−ｃＭｎｂＤｃＯ２−αＪ２（前記式で、０.９０≦ａ≦１.８、０≦ｂ≦０.５、０≦ｃ≦０.０５、０＜α＜２である。）；ＬｉａＮｉｂＧｃＬｄＯ２（前記式で、０.９０≦ａ≦１.８、０≦ｂ≦０.９、０≦ｃ≦０.５、０.００１≦ｄ≦０.１である。）；ＬｉａＮｉｂＣｏｃＭｎｄＬｅＯ２（前記式で、０.９０≦ａ≦１.８、０≦ｂ≦０.９、０≦ｃ≦０.５、０≦ｄ≦０.５、０.００１≦ｅ≦０.１である。）；ＬｉａＮｉＬｂＯ２（前記式で、０.９０≦ａ≦１.８、０.００１≦ｂ≦０.１である。）；ＬｉａＣｏＬｂＯ２（前記式で、０.９０≦ａ≦１.８、０.００１≦ｂ≦０.１である。）；ＬｉａＭｎＬｂＯ２（前記式で、０.９０≦ａ≦１.８、０.００１≦ｂ≦０.１である。）；ＬｉａＭｎ２ＬｂＯ４（前記式で、０.９０≦ａ≦１.８、０.００１≦ｂ≦０.１である。）；ＱＯ２；ＱＳ２；ＬｉＱＳ２；Ｖ２Ｏ５；ＬｉＶ２Ｏ５；ＬｉＲＯ２；ＬｉＮｉＶＯ４；Ｌｉ（３−ｆ）Ｚ２（ＰＯ４）３（０≦ｆ≦２）；Ｌｉ（３−ｆ）Ｆｅ２（ＰＯ４）３（０≦ｆ≦２）；及びＬｉＦｅＰＯ４が挙げられる。
【００６０】
ここで、Ａは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、及びこれらの組み合わせからなる群より選択され；Ｄは、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｖ、希土類元素、及びこれらの組み合わせからなる群より選択され；Ｅは、Ｏ、Ｆ、Ｓ、Ｐ、及びこれらの組み合わせからなる群より選択され；Ｇは、Ｃｏ、Ｍｎ、及びこれらの組み合わせからなる群より選択され；Ｊは、Ｆ、Ｓ、Ｐ、及びこれらの組み合わせからなる群より選択され；Ｌは、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｒ、Ｖ、及びこれらの組み合わせからなる群より選択され；Ｑは、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｍｎ、及びこれらの組み合わせからなる群より選択され；Ｒは、Ｃｒ、Ｖ、Ｆｅ、Ｓｃ、Ｙ、及びこれらの組み合わせからなる群より選択され；Ｚは、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される。
【００６１】
バインダーは、正極活物質粒子の間の凝集力を高めると同時に、正極活物質が集電体の上にうまく接着されるようにする。このバインダーは、正極活物質の化学的特性に影響を与えないと同時に接着性を有する物質であれば、特に限られない。このようなバインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピレンセルロース、ジアセチレンセルロース、ポリ塩化ビニル、カルボキシル化されたポリ塩化ビニル、ポリ二フッ化ビニル、エチレンオキシドを含むポリマー、ポリビニルピロリドン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデンヘキサフルオロプロピレン（Ｐ（ＶｄＦ−ＨＦＰ））、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン−ブタジエンラバー、アクリル化されたスチレン−ブタジエンラバー、エポキシ樹脂、及びナイロンなどが挙げられる。この中でポリフッ化ビニリデンヘキサフルオロプロピレン（Ｐ（ＶｄＦ−ＨＦＰ））が好ましく、この時、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）が約４乃至２０重量％で含まれれば、正極活物質の接着性を向上させることができる。
【００６２】
導電材は、正極に導電性を付与するために使用されるものであって、正極活物質の化学的特性に影響を与えないと同時に導電性を有する物質であれば、特に限られない。このような導電材としては、例えば、ポリフェニレン誘導体、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維、銅、ニッケル、アルミニウム、銀などの金属粉末及び金属繊維などが挙げられる。
【００６３】
前述の成分中、正極活物質としてはＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＦｅＰＯ４、及びこれらの組み合わせを使用し、バインダーとしては、ポリフッ化ビニリデンヘキサフルオロプロピレン（Ｐ（ＶｄＦ−ＨＦＰ））を使用し、導電材としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維、及びこれらの組み合わせから選択することができる。
【００６４】
負極１１２は、集電体、及び前記集電体の上に形成されている負極活物質層を含む。
【００６５】
集電体は、銅薄、ニッケル薄、ステレンス鋼薄、チタニウム薄、ニッケル発泡体、伝導性金属が塗布された高分子基材、及び前記金属で形成されたメッシュのような網型などであることができるが、これに限定されるわけではない。
【００６６】
負極活物質層は、負極活物質、導電材、及びバインダーを含む。
【００６７】
負極活物質は、リチウムイオンを可逆的に挿入及び脱離することができる化合物であれば特に制限されず、具体的には、炭素系負極活物質、リチウムと合金化することができる化合物、遷移金属酸化物、リチウムをドープ及び脱ドープすることのできる化合物、リチウムと可逆的に反応できる化合物、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される。
【００６８】
炭素系負極活物質は、結晶質炭素、非晶質炭素、及びこれらの組み合わせから選択され、前記結晶質炭素の例としては、無定型、板状、鱗片状（flake）、球形または繊維状の天然黒鉛または人造黒鉛のような黒鉛が挙げられ、前記非晶質炭素の例としては、ソフトカーボン（低温焼成炭素）またはハードカーボン、メゾフェースピッチ炭化物、及び焼成されたコークスなどが挙げられる。
【００６９】
前記リチウムと合金化できる化合物には、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される元素を含むことができる。
【００７０】
前記遷移金属酸化物、リチウムをドープ及び脱ドープすることのできる物質またはリチウムと可逆的に反応して化合物を形成することができる物質としては、例えば、バナジウム酸化物、リチウムバナジウム酸化物、Ｓｉ、ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２）、Ｓｎ、ＳｎＯ２、スズ合金複合体、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されることができる。
導電材及びバインダーは前述した通りである。
【００７１】
セパレータ１１３は単一膜または多層膜であることができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、及びこれらの組み合わせで形成される。
電解質は、非水性有機溶媒とリチウム塩を含む。
【００７２】
前記非水性有機溶媒は、電池の電気化学的反応に関与するイオンが移動できる媒質の役割を果たす。前記非水性有機溶媒は、カーボネート系、エステル系、エーテル系、ケトン系、アルコール系及び非陽子性溶媒から選択されることができる。
【００７３】
前記カーボネート系溶媒としては、例えば、ジメチルカーボネート（dimethyl carbonate、DMC）、ジエチルカーボネート（diethyl carbontate、DEC）、ジプロピルカーボネート（dipropyl carbonate、DPC）、メチルプロピルカーボネート（methylpropyl carbonate、MPC）、エチルプロピルカーボネート（ethylpropyl carbonate、EPC）、メチルエチルカーボネート（methylethyl carbonate、MEC）、エチルメチルカーボネート（ethylmethyl carbonate、EMC）、エチレンカーボネート（ethylene carbonate、EC）、プロピレンカーボネート（propylene carbonate、PC）、ブチレンカーボネート（butylene carbonate、BC）などが用いられる。
【００７４】
特に、鎖状カーボネート化合物及び環状カーボネート化合物を混合して使用すれば、誘電率を高めると同時に、粘性の小さい溶媒に製造することができるので好ましい。この場合、環状カーボネート化合物及び鎖状カーボネート化合物は、約１:１乃至１:９の体積比に混合して使用することができる。
【００７５】
また、前記エステル系溶媒としては、例えば、ｎ−酢酸メチル、ｎ−酢酸エチル、ｎ−酢酸プロピル、酢酸ジメチル、メチルプロピオン酸塩、エチルプロピオン酸塩、γ−ブチロラクトン、デカノリド（decanolide）、バレロラクトン、メバロノラクトン（mevalonolactone）、カプロラクトン（caprolactone）などが用いられる。前記エーテル溶媒としては、例えば、ジブチルエーテル、テトラグライム、ジグライム、ジメトキシエタン、２−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフランなどが用いられ、前記ケトン系溶媒としては、シクロヘキサノンなどが用いられる。また、前記アルコール系溶媒としては、エチルアルコール、イソプロピルアルコールなどが用いられる。
【００７６】
前記非水性有機溶媒は単独または一つ以上混合して用いることができ、一つ以上混合して使用する場合の混合比率は、所望の電池性能に応じて適切に調節することができる。
【００７７】
前記非水性電解質は、エチレンカーボネート、ピロカーボネートなどの過充電防止剤のような添加剤をさらに含むこともできる。
【００７８】
以下、図４を図１乃至図３Ｃと共に参照して、本発明の他の具現例によるリチウム２次電池用正極の製造方法について説明する。
【００７９】
図４は、本発明の一具現例によるリチウム２次電池用正極の製造方法を示す概略図である。
【００８０】
まず、正極活物質、バインダー、及び導電材を各々含み、導電材の含有量が異なる第１正極混合物及び第２正極混合物を用意する。
【００８１】
第１正極混合物は、導電材が正極活物質より高い含有量で含まれており、例えば、約２０乃至３５重量％の正極活物質、約４０乃至６０重量％の導電材、及び約５乃至４０重量％のバインダーを含むことができる。
【００８２】
第２正極混合物は、正極活物質が導電材より高い含有量で含まれており、例えば、約８０乃至９５重量％の正極活物質、約１乃至１０重量％の導電材、及び約４乃至１０重量％のバインダーを含むことができる。
【００８３】
第１正極混合物及び第２正極混合物はスラリーの形態に製造されることができる。
【００８４】
次に、図４の（ａ）を参照すれば、メッシュ型集電体２０の両面に第１正極混合物をコーティングして、第１正極混合物層１２を形成する。コーティングは、例えば噴射（spraying）または浸漬（dipping）によって行う。
【００８５】
次に、ガラスのような無機物質または高分子のような有機物質で形成された板の上に第２正極混合物をコーティングして、第２正極混合物層１４を形成する。
【００８６】
次に、図４の（ｂ）を参照すれば、第１正極混合物がコーティングされているメッシュ型集電体２０の両面に、各々第２正極混合物層１４を配置する。しかし、ここで使用される第１正極混合物層１２及び第２正極混合物層１４の個数はこれに限定されず、第１正極混合物層１２及び第２正極混合物層１４が集電体２０の一面にだけ配置されることもでき、集電体２０を中心により多くの個数の第１正極混合物層１２及び第２正極混合物層１４が配置されることもできる。
【００８７】
次の図４の（ｃ）を参照すれば、ローラーのような圧着機５０を使用して、所定の温度で集電体２０、第１正極混合物層１２、及び第２正極混合物層１４の上下を加圧する。この時の加圧は約１５０乃至１７０℃の温度範囲で熱圧着によって行うことができ、必要によって２回以上行うこともできる。
【００８８】
このように、集電体の少なくとも一面に正極混合物層を配置した後、上下で同時に加圧することによって、集電体に接触する正極混合物層と空気と触れ合う正極混合物層の表面との間で溶媒乾燥速度が異なることによって発生するクラックを防止することができる。また、網型の集電体を使用することによって集電体そのものの厚さを減らすことができ、正極混合物層間の接着性を改善して、電池性能を向上させることができる。
【００８９】
前記では正極を中心に説明したが、このような正極の構造及び製造方法は負極にも同一に適用することができる。
【００９０】
以上で、本発明の望ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の色々な変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属するものである。
【符号の説明】
【００９１】
１２  第１正極混合物層
１４  第２正極混合物層
１６  正極混合物層
２０  集電体
５０  圧着機
１００  リチウム二次電池
１１２  負極
１１３  セパレータ
１１４  正極
１２０  電池容器
１４０  密封部材
【図１】
2010262916.tif 000003
【図２】
2010262916.tif 000004
【図３Ａ】
2010262916.tif 000005
【図３Ｂ】
2010262916.tif 000006
【図３Ｃ】
2010262916.tif 000007
【図４】
2010262916.tif 000008