이차전지용 건식 전극의 제조방법 및 이에 따라 제조된 이차전지용 전극

에칭 집전체 공극에 CNT 스캐폴드를 앵커링한 무용매 핫프레스 건식 전극

본 기술은 NMP 용매를 쓰지 않는 건식 공정으로, 서브미크론 수준의 에칭 공극이 형성된 집전체 표면에서 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)와 바인더가 3차원 스캐폴드 네트워크를 이루도록 핫 프레싱하여 전극을 제조하는 기술입니다.

습식 공정은 유해 용매인 NMP를 사용하기 때문에 환경 오염과 비용 부담이 컸습니다. 기존 건식 공정 역시 전극 접착력이 낮아 박리가 쉽고 취성이 높으며, 고로딩 조건에서 구조가 불안정해지고 속도 성능이 떨어지는 문제가 있었습니다.

본 기술은 산화 처리로 50~1000nm 폭의 에칭 공극을 만든 금속 집전체 위에 볼텍스 믹서로 혼합한 MWCNT와 PVDF 복합재를 올리고, 160~200℃, 8~12MPa 조건에서 핫 프레스하도록 구성됩니다. 이때 탄소나노튜브 스캐폴드가 에칭 공극 내부에 물리적으로 앵커링되어 전극 접착력과 전기적 네트워크가 크게 강화됩니다. 이 기술은 NMP 회수 설비 부담이 큰 양극 생산 라인과 리튬이온·나트륨이온 전지의 고로딩 전극에 적용될 수 있어, 유해 용매 없이도 박리에 강한 두꺼운 전극을 수십 초 단위의 압착 공정으로 생산할 수 있습니다.

‍

‍

Key Features:

• 산화 처리로 50 내지 1000 nm 폭의 에칭 공극이 형성된 집전체를 핫 프레스기용 하부 금속판 상에 위치시키는 단계
• 전극 활물질, 탄소나노튜브 도전재 및 바인더를 분쇄 및 혼합한 후 건조시켜 전극 혼합분말을 제조하는 단계
• 표면 에칭된 집전체 표면에 전극 혼합분말을 로딩하여 전극 혼합분말층을 형성하는 단계
• 전극 혼합분말층 상에 상부 금속판을 올리고 160 내지 200℃, 8 내지 12 MPa로 핫 프레스하여 건식 전극을 형성하는 단계

‍