연필 흑연을 이용한 이차전지용 음극과 그 제조방법 및 이를 이용한 리튬이차전지

요철 가공 호일에 연필심을 문질러 형성한 바인더 없는 흑연 음극

본 기술은 금속 집전체 표면을 기계적으로 그라인딩하여 요철을 만든 뒤, 흑연과 실리카계 클래이(clay)가 섞인 연필심을 직접 문질러 바인더 없이 그래핀 층을 결착시키는 전극 제조 기술입니다.

기존 바인더 사용 공정은 전극 내부 저항을 키우고 활성 면적을 줄이는 문제가 있었습니다. 또한 충·방전 중 팽윤으로 바인더가 용해되면서 활물질이 떨어져 나가 전지 용량과 안정성이 저하되는 한계가 있었습니다.

본 기술은 볼 밀 등으로 금속 호일을 그라인딩해 평균 거칠기 2~14㎛의 요철을 만들고, 그 위에 연필심을 문질러 물리적으로 결착된 다층 그래핀 층을 형성하여 바인더 없이도 높은 전기전도도와 균일한 SEI 층을 얻도록 구성됩니다. 교육용 전지 키트, 저비용 소형 이차전지, 플렉서블 전극 시제품 제작 등에 적용될 수 있어 슬러리 혼합과 건조 설비 없이 간단한 도구만으로 음극을 빠르게 만들어 볼 수 있습니다.

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Key Features:

• 금속 호일을 그라인딩하여 표면에 2 내지 14㎛의 평균 거칠기를 가지는 요철을 형성시키는 단계
• 요철이 형성된 금속 호일 표면에 실리카 주성분 클래이와 흑연을 포함하는 연필을 문질러 연필 흑연층을 형성시키는 단계
• 볼 밀, 진동 밀, 위성 볼 밀, 튜브 밀, 제트 밀 등 소정 입도를 가지고 호일 표면에 거칠기를 형성하는 그라인딩 장치
• 연필 흑연층이 형성된 호일 표면을 그래핀 또는 탄소나노튜브 탄소구조체로 추가로 문지르는 단계

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