양극용 수계 슬러리 조성물, 이로부터 제조되는 양극 및 리튬 이차 전지

코스모트로픽 음이온 수계 전해질을 도입한 부반응 억제형 하이니켈 양극 수계 슬러리

본 기술은 수계 공정에서 양극 활물질과 물 분자 사이의 부반응을 억제하기 위해, 물 분자의 활동도를 낮추는 코스모트로픽(kosmotropic) 음이온 함유 수계 전해질을 슬러리 조성물에 도입하는 기술입니다.

수계 공정을 적용하면 물과 양극 활물질, 특히 하이니켈계 소재 사이에 부반응이 일어나 활물질이 불안정해지고 pH가 상승하는 문제가 있었습니다. 그 결과 집전체 부식까지 발생하여 전지 성능과 수명이 저하되는 한계가 존재했습니다.

본 기술은 SO4^2-, TFA-, Cl-, BF4-, PO4^3- 등의 코스모트로픽 음이온과 Li+, Na+, Mg^2+ 등의 양이온으로 이루어진 금속염을 0.1~2.0 몰농도로 수계 전해질에 첨가하여 수계 슬러리의 계면 안정성을 확보하도록 구성됩니다. NMP 유기용매를 퇴출하려는 친환경 양극 코팅 라인이나 하이니켈 양극의 수계 전환 공정에 적용될 수 있어, 용매 회수 설비 부담과 VOC 배출을 함께 줄일 수 있습니다.

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Key Features:

• SO42-, TFA-, Cl-, BF4- 및 (PO4)3- 중 선택된 코스모트로픽 음이온과 Li+, Na+ 등 양이온을 포함하는 금속염
• 금속염을 0.1 내지 2.0 몰농도로 물과 함께 포함하여 양극 활물질 및 수계 고분자와 혼합되는 수계 전해질
• 슬러리 조성물 총 중량 대비 40 내지 60중량%로 포함되어 수계 전해질에 분산되는 양극 활물질
• 수계 전해질과 1:0.01 내지 0.1 중량비로 포함되는 셀룰로오스, 폴리아크릴산 또는 스티렌-부타디엔 고무 등 수계 고분자

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본 발명은 과학기술정보통신부의 단이온전도체 기반 다차원 자유형상전원 시스템 지원을 통해 개발되었습니다.

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