(57)【要約】本発明は、二次電池用電極を製造する方法であって、（ａ）シート状集電体の一面に電極活物質、バインダー、および溶媒を含む電極スラリーを塗布する過程と、（ｂ）前記溶媒の気化によるバインダーの凝集を減少させる方向で真空を印加しながら電極スラリーを乾燥する過程と、を含む方法に関する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池用電極を製造する方法であって、
（ａ）シート状集電体の一面に電極活物質、バインダー、および溶媒を含む電極スラリーを塗布する過程と、
（ｂ）前記溶媒の気化によるバインダーの凝集を減少させる方向で真空を印加しながら電極スラリーを乾燥する過程と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
ＸＹＺ立体座標系において、
前記集電体がＺ＝０のＸＹ平面に位置し、
前記集電体の一面にＺ＞０の条件で電極スラリーをＸＹ平面上に塗布し、
Ｚ＜０を満足する任意の方向、およびＺ＝０のＸＹ平面上の任意の方向から選択された１つ以上の方向で真空を印加することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記Ｚ＜０を満足する任意の方向で真空を印加することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記Ｚ＝０のＸＹ平面上の第１方向と第２方向で同時に真空を印加し、前記第１方向は、第２方向に対して対向方向であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記真空は、０．８ａｔｍ以下の圧力であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記真空は、０．０１ａｔｍ以上〜０．４ａｔｍ以下の圧力であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記真空は、一定の圧力を維持するか、または圧力が変化することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記真空は、圧力が周期的な変動性を有して変化することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記過程（ｂ）は、熱を印加する乾燥オーブン内で行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記過程（ｂ）で、連続工程で集電体に塗布された電極スラリーを乾燥することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記過程（ｂ）で、集電体の電極スラリーが塗布された他面が移送装置に接した状態で連続工程が行われることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記移送装置は、コンベヤベルトであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記コンベヤベルトは、集電体に真空が印加できるように、少なくとも一部が貫通構造からなることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記集電体の厚さは、４μｍ〜２０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記集電体の厚さは、４μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記電極スラリーは、導電剤をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１に記載の方法によって製造されたことを特徴とする二次電池用電極。
【請求項１８】
請求項１７に記載の電極を含むことを特徴とする電極アセンブリ。
【請求項１９】
請求項１８に記載の電極アセンブリが電解液と共に電池ケースに内蔵されていることを特徴とする二次電池。
【請求項２０】
請求項１９に記載の二次電池を単位電池として含むことを特徴とする電池パック。
【請求項２１】
請求項２０に記載の電池パックを電源として含むことを特徴とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１５年１０月８日付の韓国特許出願第１０−２０１５−０１４１３５５号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、特定方向で真空を印加して電極スラリーを乾燥する過程を含む二次電池用電極を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料使用の急激な増加によって代替エネレギーやクリーンエネルギーの使用に対する要求が増加しており、その一環として最も活発に研究されている分野が、電気化学を利用した発電、蓄電分野である。
【０００３】
現在、このような電気化学的エネルギーを用いる電気化学素子の代表例として二次電池が挙げられ、ますますその使用領域が拡大する傾向にある。
【０００４】
二次電池は、電池ケースの形状によって、電極アセンブリが円筒形または角形の金属缶に内蔵されている円筒型電池および角型電池と、電極アセンブリがアルミニウムラミネートシートのパウチ形ケースに内蔵されているパウチ型電池とに分類される。
【０００５】
電池ケースに内蔵される電極アセンブリは、正極／分離膜／負極の積層構造からなる充放電可能な発電素子であって、活物質が塗布された長いシート状の正極と負極との間に分離膜を介在させて巻取ったゼリーロール型と、所定大きさの多数の正極と負極とを分離膜の介在した状態で順次に積層したスタック型とに分類される。
【０００６】
このようなゼリーロール型とスタック型との混合形態である一歩進んだ構造の電極アセンブリとして、一定の単位サイズの正極／分離膜／負極構造のフルセル（ｆｕｌｌ  ｃｅｌｌ）、または正極（負極）／分離膜／負極（正極）／分離膜／正極（負極）構造のバイセル（ｂｉｃｅｌｌ）を、長さの長い連続した分離フィルムを用いてフォールディングした構造のスタック／フォールディング型電極アセンブリが開発された。
【０００７】
また、既存のスタック型電極アセンブリの工程性を向上させ、多様な形態の二次電池の需要を満たすために、電極と分離膜とが交互に積層されて接合（ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）されている単位セルを積層した構造のラミネーション／スタック型電極アセンブリも開発された。
【０００８】
一方、このような二次電池の核心構成要素である電極は、金属からなる集電体上に電極活物質、バインダー、および溶媒などを含む電極スラリーを塗布し、乾燥して製造される。
【０００９】
電極スラリーの乾燥過程で、電極スラリー層の表面周辺でバインダー粒子の凝集する現象が発生する。このような現象は、乾燥過程で電極スラリー層の表面で溶媒の気化が起こり、毛細管現象によって内側にあった溶媒が表面付近に移動する時、溶媒和（ｓｏｌｖａｔｅｄ）していて電極スラリー層内で流動可能な状態のバインダーが電極スラリー層の表面付近に共に移動するために起こることが知られている。
【００１０】
電極スラリー層の表面付近にバインダー粒子が凝集すると、電極の全体からみて、電極活物質などの分散性が低下し、バインダーの粘着効率が低下する。結局、バインダー粒子の凝集によって、電極の内部抵抗上昇、電解液含浸性の低下、および二次電池の全体的な性能低下の問題がある。
【００１１】
したがって、電極スラリーの乾燥過程でバインダーの凝集を減少させて、電極活物質の分散性を向上させ、バインダーの粘着効率を増加させることができる技術に対する必要性が高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記の従来技術の問題点と過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。
【００１３】
本出願の発明者らは、深い研究と多様な実験を繰り返した末に、後で説明するように、二次電池用電極を製造する時、溶媒の気化によるバインダーの凝集を減少させる方向で真空を印加しながら電極スラリーを乾燥する過程を含む場合、バインダーの凝集を減少させて、電極活物質の分散性を向上させ、バインダーの粘着効率を増加させることができることを確認して、本発明を完成するに至った。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
したがって、本発明による二次電池用電極を製造する方法は、
（ａ）シート状集電体の一面に電極活物質、バインダー、および溶媒を含む電極スラリーを塗布する過程と、
（ｂ）前記溶媒の気化によるバインダーの凝集を減少させる方向で真空を印加しながら電極スラリーを乾燥する過程と、を含むことを特徴とする。
一般的な電極スラリーの乾燥過程をみると、電極スラリー層の表面で溶媒の気化が起こることにより、毛細管現象によって溶媒が電極スラリー層の表面に移動する。この時、溶媒和（ｓｏｌｖａｔｅｄ）していて流動可能なバインダーが溶媒と共に表面に移動しながら凝集が起こるようになる。
【００１５】
本発明によれば、バインダーが電極スラリー層の表面方向に移動するのを減少させる方向で真空を印加して、流動性のあるバインダーが電極スラリー層の表面に移動するのを減少させることができる。つまり、凝集を減少させる方向は、バインダーが電極スラリー層の表面方向に移動して互いに凝集するのを減少させる方向を意味する。
【００１６】
一具体例において、ＸＹＺ立体座標系において、前記集電体がＺ＝０のＸＹ平面に位置し、前記集電体の一面にＺ＞０の条件で電極スラリーをＸＹ平面上に塗布し、Ｚ＜０を満足する任意の方向、およびＺ＝０のＸＹ平面上の任意の方向から選択された１つ以上の方向で真空を印加することができる。
【００１７】
前記集電体の一面にＺ＞０の条件で電極スラリーがＸＹ平面上に一定の厚さを形成して塗布されている時、電極スラリー層の表面は、そのうちＺ値が最も大きいＸＹ平面を意味する。
【００１８】
前記溶媒の気化は、主に電極スラリー層の表面で起こるので、表面側にバインダー粒子が移動する。
【００１９】
したがって、Ｚ＜０を満足する任意の方向、およびＺ＝０のＸＹ平面上の任意の方向から選択された１つ以上の方向で真空を印加すると、バインダーが電極スラリー層の表面に移動して互いに凝集するのを減少させることができる。
【００２０】
詳しくは、前記Ｚ＜０を満足する任意の方向で真空を印加することができ、Ｚ＜０の任意の方向は、電極スラリー層の表面とは逆の方向を意味するので、バインダーの移動を効果的に減少させることができる。
【００２１】
前記電極スラリー層の表面を上面とする時、Ｚ＝０のＸＹ平面上の方向は、電極スラリー層の側面方向と見なすことができる。このように、側面方向で真空を印加すると、バインダーが表面に移動する力を分散させることができる。
【００２２】
また、前記Ｚ＝０のＸＹ平面上の第１方向と第２方向で同時に真空を印加することができ、前記第１方向は、第２方向に対して対向方向であればよい。つまり、電極スラリー層の側面方向で真空を印加する場合、バインダーが電極スラリー層の両側面のうち一側に偏って移動するのを防止するために、対向方向で同時に印加することができる。
【００２３】
一具体例において、前記電極スラリーの製造に使用される溶媒は、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ガンマ−ブチロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロキシフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、ギ酸メチル、酢酸メチル、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エーテル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの非プロトン性有機溶媒が使用できる。
【００２４】
一具体例において、前記真空は、０．８ａｔｍ以下の圧力であってもよく、詳しくは、真空は、０．０１ａｔｍ以上〜０．４ａｔｍ以下の圧力であってもよい。
【００２５】
０．８ａｔｍ超過の圧力で真空を印加する場合、バインダー粒子に及ぼす力が小さすぎて、バインダー粒子の凝集を減少させにくく、０．０１ａｔｍ未満の圧力で真空を印加する場合、電極スラリー層に及ぼす力が強すぎて、電極スラリー層全体が一側に傾いたり表面が均一にならず、外観不良率が増加することがある。
【００２６】
一具体例において、前記真空は、一定の圧力を維持するか、または圧力が変化し得る。
【００２７】
詳しくは、前記真空は、圧力が変化し得、より詳しくは、前記真空は、圧力が周期的な変動性を有して変化し得る。前記真空の圧力が変化する場合、一定の圧力を維持する場合に比べて、バインダーの移動を効果的に制御することができる。
【００２８】
また、前記圧力が周期的な変動性を有して変化する場合、より少ないエネルギーを用いてバインダーの移動をより効果的に制御することができ、したがって、表面でバインダーの凝集をさらに減少させることができる。
【００２９】
一具体例において、前記過程（ｂ）は、熱を印加する乾燥オーブン内で行われる。真空と共に熱を印加する場合、より速やかにスラリーを乾燥し、バインダーの凝集する時間が短縮して凝集する量も減少させることができる。
【００３０】
一方、前記過程（ｂ）で、連続工程で集電体に塗布された電極スラリーを乾燥して、生産性を向上させることができる。
【００３１】
詳しくは、前記過程（ｂ）で、集電体の電極スラリーが塗布された他面が移送装置に接した状態で連続工程が行われる。
【００３２】
この時、前記移送装置は、電極スラリーが塗布された集電体を連続的に移送さえできれば特に制限されないが、例えば、コンベヤベルトであってもよい。
【００３３】
前記コンベヤベルトは、集電体に真空が印加できるように、少なくとも一部が貫通構造からなってもよい。前記貫通構造は、コンベヤベルトを介して上面と下面に流体が移動可能な構造を意味する。このような貫通構造により、コンベヤベルトの下面で真空を印加する場合にも、集電体に十分な真空が印加できる。
【００３４】
詳しくは、前記貫通構造は、コンベヤベルトに貫通口が形成されている構造であればよい。あるいは、コンベヤベルトは、流体が移動可能な気孔を含む素材からなってもよい。
【００３５】
一方、前記集電体の厚さは、４μｍ〜２０μｍであってもよく、詳しくは、４μｍ〜１０μｍであってもよい。４μｍ未満の場合には、集電体の厚さが薄すぎて、真空の印加時に形態が変形することがあり、２０μｍ超過の場合には、集電体が厚すぎて、集電体の下面で真空を印加しても、集電体の上面に塗布されている電極スラリー層に真空による力が印加されにくいことがある。
【００３６】
一具体例において、前記電極スラリーは、電極の導電性を向上させるために、導電剤をさらに含んでもよい。
【００３７】
本発明は、前記方法によって製造された二次電池用電極を提供する。
【００３８】
本発明はまた、このような電極を含む電極アセンブリ、このような電極アセンブリが電解液と共に電池ケースに内蔵されている二次電池を提供する。
【００３９】
以下、前記二次電池のその他の成分について説明する。
前記電極は、正極および負極を通称する。前記正極は、例えば、正極集電体上に正極活物質、およびバインダーが混合された正極スラリーを塗布し、乾燥して製造され、必要に応じては、正極スラリーに導電剤および充填剤をさらに添加してもよい。
【００４０】
前記正極集電体は、当該電池に化学的変化を誘発することなく高い導電性を有するものであれば特に制限されるわけではなく、例えば、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタン、およびアルミニウムやステンレススチールの表面に、カーボン、ニッケル、チタン、または銀で表面処理したものの中から選択される１つを使用することができ、詳しくは、アルミニウムが使用できる。集電体は、その表面に微細な凹凸を形成して正極活物質の粘着力を高めることもでき、フィルム、シート、箔、ネット、多孔質体、発泡体、不織布体など多様な形態が可能である。
【００４１】
前記正極活物質は、例えば、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ２）、リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ２）などの層状化合物や、１またはそれ以上の遷移金属で置換された化合物；化学式Ｌｉ１＋ｘＭｎ２−ｘＯ４（ここで、ｘは０〜０．３３である）、ＬｉＭｎＯ３、ＬｉＭｎ２Ｏ３、ＬｉＭｎＯ２などのリチウムマンガン酸化物；リチウム銅酸化物（Ｌｉ２ＣｕＯ２）；ＬｉＶ３Ｏ８、ＬｉＶ３Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、Ｃｕ２Ｖ２Ｏ７などのバナジウム酸化物；化学式ＬｉＮｉ１−ｘＭｘＯ２（ここで、Ｍ＝Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｂ、またはＧａであり、ｘ＝０．０１〜０．３である）で表現されるＮｉサイト型リチウムニッケル酸化物；化学式ＬｉＭｎ２−ｘＭｘＯ２（ここで、Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、またはＴａであり、ｘ＝０．０１〜０．１である）またはＬｉ２Ｍｎ３ＭＯ８（ここで、Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、またはＺｎである）で表現されるリチウムマンガン複合酸化物；化学式のＬｉの一部がアルカリ土金属イオンで置換されたＬｉＭｎ２Ｏ４；ジスルフィド化合物；Ｆｅ２（ＭｏＯ４）３などが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
【００４２】
前記導電剤は、通常、正極活物質を含む正極合剤の全体重量を基準として１〜３０重量％添加される。このような導電剤は、当該電池に化学的変化を誘発することなく導電性を有するものであれば特に制限されるわけではなく、例えば、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、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック；炭素繊維や金属繊維などの導電性繊維；フッ化カーボン、アルミニウム、ニッケル粉末などの金属粉末；酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスキー；酸化チタンなどの導電性金属酸化物；ポリフェニレン誘導体などの導電性素材などが使用できる。
【００４３】
前記正極に含まれるバインダーは、活物質と導電剤などの結合と集電体に対する結合に助力する成分であって、通常、正極活物質を含む混合物の全体重量を基準として１〜３０重量％添加される。このようなバインダーの例としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、デンプン、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレン−ブタジエンゴム、フッ素ゴム、多様な共重合体などが挙げられる。
【００４４】
前記充填剤は、正極の膨張を抑制する成分として選択的に使用され、当該電池に化学的変化を誘発することなく繊維状材料であれば特に制限されるわけではなく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系重合体；ガラス繊維、炭素繊維などの繊維状物質が使用される。
【００４５】
反面、負極は、負極集電体に負極活物質、バインダーを含む負極スラリーを塗布して製造され、これに、分散剤および充填剤などが選択的にさらに含まれてもよい。
【００４６】
前記負極集電体は、当該電池に化学的変化を誘発することなく導電性を有するものであれば特に制限されるわけではなく、例えば、銅、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、銅やステンレススチールの表面に、カーボン、ニッケル、チタン、銀等で表面処理したもの、アルミニウム−カドミウム合金などが使用できる。また、正極集電体と同様に、表面に微細な凹凸を形成して負極活物質の結合力を強化させることもでき、フィルム、シート、箔、ネット、多孔質体、発泡体、不織布体など多様な形態で使用可能である。
【００４７】
前記負極活物質は、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、ＬｉｘＦｅ２Ｏ３（０≦ｘ≦１）、ＬｉｘＷＯ２（０≦ｘ≦１）、ＳｎｘＭｅ１−ｘＭｅ’ｙＯｚ（Ｍｅ：Ｍｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｇｅ；Ｍｅ’：Ａｌ、Ｂ、Ｐ、Ｓｉ、周期律表の１族、２族、３族元素、ハロゲン；０＜ｘ≦１；１≦ｙ≦３；１≦ｚ≦８）などの金属複合酸化物；リチウム金属；リチウム合金；ケイ素系合金；スズ系合金；ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＰｂＯ、ＰｂＯ２、Ｐｂ２Ｏ３、Ｐｂ３Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ５、ＧｅＯ、ＧｅＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ４、およびＢｉ２Ｏ５などの金属酸化物；ポリアセチレンなどの導電性高分子；Ｌｉ−Ｃｏ−Ｎｉ系材料などを使用してもよい。
【００４８】
一具体例において、前記分離膜は、当業界で通常使用されるポリオレフィン系のフィルムであってもよく、例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリブチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、ポリアセタール（ｐｏｌｙａｃｅｔａｌ）、ポリアミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリエーテルエーテルケトン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）、ポリエーテルスルホン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ）、ポリフェニレンオキシド（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｏｘｉｄｅ）、ポリフェニレンスルフィドロ（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｒｏ）、ポリエチレンナフタレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ）、およびこれらの混合体からなる群より選択された１つ以上からなるシートであってもよい。
【００４９】
前記分離膜は、互いに同一の物質からなるものでもよいが、これに限定されるものではなく、電池セルの安全性、エネルギー密度、および全般的な性能によって、互いに相異なる物質からなってもよいことはもちろんである。
【００５０】
前記分離膜の気孔サイズおよび気孔度は特別な制限はないが、気孔度は１０〜９５％の範囲、気孔サイズ（直径）は０．１〜５０μｍであってもよい。気孔サイズおよび気孔度がそれぞれ０．１μｍおよび１０％未満の場合には、抵抗層として作用し、気孔サイズおよび気孔度が５０μｍおよび９５％を超える場合には、機械的物性を維持しにくくなる。
【００５１】
前記電解液は、リチウム塩含有非水電解質であってもよく、前記リチウム塩含有非水電解質は、非水電解質とリチウム塩とからなり、前記非水電解質としては、非水系有機溶媒、有機固体電解質、無機固体電解質などが使用されるが、これらにのみ限定されるものではない。
【００５２】
前記非水系有機溶媒としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ガンマ−ブチロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロキシフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、ギ酸メチル、酢酸メチル、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エーテル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの非プロトン性有機溶媒が使用できる。
【００５３】
前記有機固体電解質としては、例えば、ポリエチレン誘導体、ポリエチレンオキシド誘導体、ポリプロピレンオキシド誘導体、リン酸エステルポリマー、ポリアジテーションリシン（ａｇｉｔａｔｉｏｎ  ｌｙｓｉｎｅ）、ポリエステルスルフィド、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、イオン性解離基を含む重合剤などが使用できる。
【００５４】
前記無機固体電解質としては、例えば、Ｌｉ３Ｎ、ＬｉＩ、Ｌｉ５ＮＩ２、Ｌｉ３Ｎ−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、ＬｉＳｉＯ４、ＬｉＳｉＯ４−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、Ｌｉ２ＳｉＳ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４、Ｌｉ４ＳｉＯ４−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、Ｌｉ３ＰＯ４−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２などのＬｉの窒化物、ハロゲン化物、硫酸塩などが使用できる。
【００５５】
前記リチウム塩は、前記非水電解質に溶解しやすい物質であって、例えば、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ１０Ｃｌ１０、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＣＯ２、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ、クロロボランリチウム、低級脂肪族カルボン酸リチウム、４フェニルホウ酸リチウム、イミドなどが使用できる。
【００５６】
また、非水電解質には、充放電特性、難燃性などの改善を目的として、例えば、ピリジン、トリエチルホスファイト、トリエタノールアミン、環状エーテル、エチレンジアミン、ｎ−グリム（ｇｌｙｍｅ）、ヘキサリン酸トリアミド、ニトロベンゼン誘導体、硫黄、キノンイミン染料、Ｎ−置換オキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ−置換イミダゾリジン、エチレングリコールジアルキルエーテル、アンモニウム塩、ピロール、２−メトキシエタノール、三塩化アルミニウムなどが添加されてもよい。場合によっては、不燃性を付与するために、四塩化炭素、三フッ化エチレンなどのハロゲン含有溶媒をさらに含ませてもよく、高温保存特性を向上させるために、二酸化炭酸ガスをさらに含ませてもよいし、ＦＥＣ（Ｆｌｕｏｒｏ−Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＰＲＳ（Ｐｒｏｐｅｎｅ  ｓｕｌｔｏｎｅ）などをさらに含ませてもよい。
【００５７】
一具体例において、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２などのリチウム塩を、高誘電性溶媒のＥＣまたはＰＣの環状カーボネートと、低粘度溶媒のＤＥＣ、ＤＭＣまたはＥＭＣの線状カーボネートとの混合溶媒に添加して、リチウム塩含有非水電解質を製造することができる。
【００５８】
本発明はまた、このような二次電池を単位電池として含む電池パック、およびこのような電池パックを電源として含むデバイスを提供する。
【００５９】
前記デバイスは、例えば、ノートパソコン、ネットブック、タブレットＰＣ、携帯電話、ＭＰ３、ウェアラブル電子機器、パワーツール（ｐｏｗｅｒ  ｔｏｏｌ）、電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＨＥＶ）、プラグ−インハイブリッド電気自動車（Ｐｌｕｇ−ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＰＨＥＶ）、電気自転車（Ｅ−ｂｉｋｅ）、電気スクータ（Ｅ−ｓｃｏｏｔｅｒ）、電気ゴルフカート（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｇｏｌｆ  ｃａｒｔ）、または電力貯蔵用システムであってもよいが、これらにのみ限定されないことはもちろんである。
【００６０】
このようなデバイスの構造および作製方法は当業界で公知であるので、本明細書では、それに関する詳しい説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】集電体上に電極スラリーが塗布されている電極の模式図；
【図２】図１の電極における電極スラリーの乾燥が進む様子を示す模式図；
【図３】図１の電極をＸＹＺ立体座標系で示す模式図；
【図４】本発明の一実施例により、図３の電極を乾燥時、特定の方向で真空を印加する方法を示す模式図；
【図５】本発明の一実施例により、図３の電極を乾燥時、溶媒和したバインダーに作用する力を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
以下、本発明の実施例による図面を参照して説明するが、これは、本発明のより容易な理解のためのものであって、本発明の範疇がそれによって限定されるものではない。
【００６３】
図１には、集電体上に電極スラリーが塗布されている電極の模式図が示されている。
【００６４】
図１を参照すれば、電極１００の集電体１１０上に電極スラリー１２０が塗布されており、電極スラリー１２０は、電極活物質、バインダー、導電剤、および溶媒を含んでおり、特に、バインダーは、溶媒和している状態で電極スラリー１２０内で流動可能である。
【００６５】
集電体１１０に電極スラリー１２０を塗布した直後には、電極活物質、バインダー、および導電剤が電極スラリー１２０内で全体的に均一に分散している。
【００６６】
図２には、図１の電極における電極スラリーの乾燥が進む様子を示す模式図が示されている。
【００６７】
図２を参照すれば、電極１００ａの集電体１１０上に電極スラリー１２０が塗布されており、電極スラリー１２０は、電極活物質、バインダー、導電剤、および溶媒を含んでいる。バインダーの一部は、溶媒和している状態で電極スラリー１２０内で流動可能であり、一部は、溶媒が気化して流動が不可能な状態である。
【００６８】
具体的には、電極スラリー１２０の表面で溶媒の気化が起こることにより、毛細管現象によって溶媒が電極スラリー１２０の表面に移動する。この時、溶媒和（ｓｏｌｖａｔｅｄ）していて流動可能なバインダーが溶媒と共に表面に移動しながらバインダーの凝集が起こるようになる。
【００６９】
電極スラリー１２０の表面には、溶媒が気化した後のバインダーが凝集した状態で残るようになり、電極スラリー１２０内部の溶媒和したバインダーは、毛細管現象によって持続的に表面に移動して、表面でバインダーの凝集はさらに深刻化する。
【００７０】
図３には、図１の電極をＸＹＺ立体座標系で示す模式図が示されている。
図１と共に図３を参照すれば、電極１００の集電体１１０上に電極スラリー１２０が塗布されており、電極スラリー１２０は、電極活物質、バインダー、導電剤、および溶媒を含んでいる。
【００７１】
具体的には、ＸＹＺ立体座標系において、集電体１１０がＺ＝０のＸＹ平面に位置し、集電体１１０の一面にＺ＞０の条件で電極スラリー１２０がＸＹ平面上に塗布されている。
【００７２】
図４には、本発明の一実施例により、図３の電極を乾燥時、特定の方向で真空を印加する方法を示す模式図が示されている。
【００７３】
図４を参照すれば、集電体１１０の一面にＺ＞０の条件で電極スラリー１２０がＸＹ平面上に一定の厚さを形成して塗布されている時、電極スラリー１２０の表面は、そのうちＺ値が最も大きいＸＹ平面（斜線）を意味する。溶媒の気化は、主に電極スラリー１２０の表面で起こるので、表面側にバインダー粒子が移動するようになる。
【００７４】
したがって、Ｚ＜０を満足する任意の方向ａ１、ａ２、ａ３、およびＺ＝０のＸＹ平面上の任意の方向ｂ１、ｂ２から選択された１つ以上の方向で真空を印加すると、バインダーが電極スラリー１２０の表面に移動する力を相殺または分散させることができる。
【００７５】
具体的には、Ｚ＜０を満足する任意の方向ａ１、ａ２、ａ３で真空を印加することができ、Ｚ＜０の任意の方向ａ１、ａ２、ａ３は、電極スラリー１２０の表面（斜線）とは逆の方向を意味するので、バインダーの移動を効果的に減少させることができる。
【００７６】
電極スラリー１２０の表面（斜線）を上面とする時、Ｚ＝０のＸＹ平面上の方向ｂ１、ｂ２は、電極スラリー１２０の側面（格子状）方向と見なすことができる。このように、側面方向ｂ１、ｂ２で真空を印加すると、バインダーが電極スラリー１２０の表面（斜線）に移動する力を分散させることができる。
【００７７】
Ｚ＝０のＸＹ平面上の第１方向ｂ１と第２方向ｂ２で同時に真空を印加することができ、第１方向ｂ１は、第２方向ｂ２に対して対向方向である。つまり、電極スラリー１２０の側面方向で真空を印加する場合、バインダーが電極スラリー１２０の両側面のうち一側に偏って移動するのを防止するために、対向方向で同時に真空を印加することができる。
【００７８】
図５には、本発明の一実施例により、図３の電極を乾燥時、溶媒和したバインダーに作用する力を示す模式図が示されている。
【００７９】
図５を参照すれば、電極スラリー１２０に溶媒和したバインダーが含まれており、説明の便宜のために、１つのバインダーのみを示したが、電極スラリー１２０内に位置しているバインダーは、これと類似の力が作用する。
【００８０】
電極スラリー１２０の上面である表面方向ｃ１で溶媒の気化が起こり、溶媒和したバインダー粒子は、毛細管現象によって表面方向ｃ１に移動する力が作用する。
【００８１】
この時、電極スラリー１２０のＺ＜０を満足する下面方向ａ１に真空を印加すると、表面方向ｃ１に作用する力と逆の方向に真空による吸引力が作用するので、バインダーが表面方向ｃ１に移動する力を相殺させる。
【００８２】
また、Ｚ＝０のＸＹ平面上の対向方向である第１方向ｂ１と第２方向ｂ２で同時に真空を印加して、溶媒和したバインダーが電極スラリー１２０の表面ｃ１に移動する力を分散させ、これと同時に、溶媒和したバインダーが電極スラリー１２０の両側面のうち一側に偏って移動するのを防止する。
【００８３】
以上、本発明の実施例による図面を参照して説明したが、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、上記の内容に基づいて本発明の範疇内で多様な応用および変形を行うことが可能であろう。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
上記で説明したように、本発明による二次電池用電極を製造する方法は、溶媒の気化によるバインダーの凝集を減少させる方向で真空を印加しながら電極スラリーを乾燥する過程を含むことで、バインダーの凝集を減少させて、電極活物質の分散性を向上させ、バインダーの粘着効率を増加させることができる。
【００８５】
また、バインダーの凝集を減少させて、電極の内部抵抗上昇を防止し、電解液含浸性を向上させて、二次電池の全体的な性能を向上させることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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