エネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物及びエネルギー貯蔵装置の電極製造方法
【課題】環境汚染問題がなく、少量でも十分な結合力を提供できるエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物を提供する。
【解決手段】本発明は、ガラクトマンナン（Ｇａｌａｃｔｏｍａｎｎａｎ）を主成分にして構成される。従来のバインダーに比べて顕著に少ない量でも十分な結合力を得ることができ、同一重量のエネルギー貯蔵装置を具現する場合、さらに多い活物質を含むことができる。そのため、エネルギー密度が向上するとともに、環境にやさしいという有用な効果を生じる。
【解決手段】本発明は、ガラクトマンナン（Ｇａｌａｃｔｏｍａｎｎａｎ）を主成分にして構成される。従来のバインダーに比べて顕著に少ない量でも十分な結合力を得ることができ、同一重量のエネルギー貯蔵装置を具現する場合、さらに多い活物質を含むことができる。そのため、エネルギー密度が向上するとともに、環境にやさしいという有用な効果を生じる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物及びエネルギー貯蔵装置の電極製造方法に関し、より詳細には、ガラクトマンナン及び／又は多糖類などを含むバインダー組成物及び電極製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報通信機器のような各種電子製品において、安定したエネルギー供給は、重要な要素となっている。このような機能は、通常電池（Ｂａｔｔｅｒｙ）により行われており、最近携帯機器が占める割合の増加に伴って、充放電を数千回〜数万回以上繰り返しながら、機器にエネルギーを供給できる二次電池が主に使用されている。
【０００３】
一方、二次電池の代表例としてリチウムイオン二次電池が挙げられ、前記リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高いため軽量でコンパクトでありながら、長時間安定した電源供給が可能であるという長所を有している。しかし、出力密度が低いため瞬間出力が低く、充電に長期間かかるだけでなく、サイクル寿命も数千回程度と短いという限界がある。
【０００４】
前記のようなリチウムイオン二次電池の限界を補完するために最近注目されているウルトラキャパシタ又はスーパーキャパシタと称される装置は、速い充放電速度、高い安全性、及び環境にやさしい特性を有しているため、次世代エネルギー貯蔵装置として脚光を浴びている。前記ウルトラキャパシタ又はスーパーキャパシタは、リチウムイオン二次電池に比べてエネルギー密度は低いものの、出力密度がリチウムイオン二次電池より数十〜数百倍以上大きく、サイクル寿命も数十万回以上であるだけでなく、数秒で完全充電ができるほど充放電速度が非常に速いという長所がある。
【０００５】
通常、二次電池及びスーパーキャパシタのようなエネルギー貯蔵装置の電極は、活性炭や黒鉛などの活物質（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）と導電剤（ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ）を含むスラリーを集電体である銅又はアルミニウムなどの金属板に塗布して製造される。
【０００６】
この際、前記活物質などを集電体に結合するためにバインダー（Ｂｉｎｄｅｒ）が用いられるが、前記バインダーはエネルギー貯蔵装置の容量、スラリー組成物の硬度及び粘性、また電極の製造容易性及び電気化学的機能の安定化などの特性に非常に大きな影響を与える。
【０００７】
より具体的に説明すると、バインダーは、活物質粒子間の結合力、及び活物質と集電体間の結合力を提供すると共に、柔軟性、弾性、接着性などの機械的特性を提供して、電極活物質を集電体にコーティングする工程が効率的に行われることができるようにする機能を行う。
【０００８】
一方、現在最も一般的に用いられているバインダーとしては、カルボキシメチルセルロース（Ｃａｒｂｏｘｙ Ｍｅｔｈｙｌ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；ＣＭＣ）などが挙げられる。
【０００９】
図１は、活物質及び導電剤が、バインダーとともに溶媒に混合攪拌された場合を示している。図１ａに示しているように、フリーバインダーは活物質及び導電性粒子に併合されることができ、このように併合されたバインダーは、フリーバインダーとともに有機的結合を行って結合されることができる。
【００１０】
一方、図１ｂはバインダーの量が少なすぎる場合、図１ｄはバインダーの量が多すぎる場合、図１ｃはバインダーの量が適当な場合を、それぞれ示している。図面に示しているように、バインダーの量が少なすぎる場合（図１ｂ）、活物質などの結合力が低くなりすぎるため、製造段階又は結合後の粒子が電極から分離しやすくなり、沈殿を起こす可能性があり、バインダーの量が多すぎる場合（図１ｄ）、電極でバインダーの占める重量の割合が増加し、そのためエネルギー貯蔵装置のエネルギー密度が相対的に減少するようになる。
【００１１】
図２は、せん断薄化（ｓｈｅａｒ ｔｈｉｎｎｉｎｇ）の程度による粘度を流動学（ｒｈｅｏｌｏｇｙ）の観点から見たグラフである。
【００１２】
図２ａに示したように、せん断率（ｓｈｅａｒ ｒａｔｅ）が低いほど分子が絡みやすくなるため芳香性が低くなって粘度が高くなり、せん断率が高いほど分子が絡みにくくなるため芳香性が高くなって粘度は低くなる。
【００１３】
図２ｂには、前記のような原理をバインダーと活物質及び導電剤との結合に適用した例を示している。同一量のバインダーが使用されてもせん断率が高いほど粘度が低くなり、粒子の間の結合力も低くなるという点を確認することができる。
【００１４】
一方、図３には、従来広く使用されているナトリウムカルボキシメチルセルロース（Ｎａ−Ｃａｒｂｏｘｙ Ｍｅｔｈｙｌ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；Ｎａ−ＣＭＣ）の分子構造を示しているが、図面で示したように、Ｎａ−ＣＭＣは、せん断率が比較的高いということが分かる。
【００１５】
図３で示したＮａ−ＣＭＣを含み、従来一般的に使用されたＣＭＣ系バインダーは、せん断率が高く粘度が相対的に低かったため、多量のバインダーを使用しなければ所望の結合力を確保することができない。
【００１６】
しかし、バインダーの量が多くなるほど電極の電気伝導性は急激に低下される。
【００１７】
また、一定重量のエネルギー貯蔵装置を製造するにあたり、バインダーの含量が高くなるほど活物質の含量が相対的に減少しなければならないため、エネルギー密度も減少する。
【００１８】
また、バインダーの量が多くなると、活性炭などのような多孔性活物質の孔が詰まって活性を減少させるため、出力特性が悪くなり、二次電池の電極表面をバインダーが占めると、イオン交換機構を妨害して出力が減少される。
【００１９】
一方、ＣＭＣ系バインダーの他にも従来広く使用されているポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）は、非水溶性物質であるため、揮発性有機化合物であるＮ−メチル−ピロリドン（Ｎ−Ｍｅｔｈｙｌ−ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）を溶媒として使用しなければならず、製造工程における環境汚染問題を誘発するという問題点がある。
【００２０】
それにより、最小限の量でも、電極物質の分散特性や電極の機械的強度を減少させずに十分な結合力を得ることができるバインダー開発のための研究が続いている。
【００２１】
また、環境汚染問題を誘発せずに、製造が容易で、かつ電気的に優れた特性を具現することができる、環境にやさしいバインダーの開発が必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００２−００３００３０号公報
【特許文献２】韓国公開特許第１０−２００２−００６２１９３号公報
【特許文献３】韓国公開特許第１０−２００８−００５７２５０号公報
【特許文献４】韓国公開特許第１０−２００９−０１２５２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
前記のような従来の問題点を解決するために導き出された本発明は、ガラクトマンナンなどを用いて、環境汚染問題がなく、少量でも十分な結合力を提供できるエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物を提供することを目的とする。
【００２４】
また、本発明は、前記バインダー組成物を用いてエネルギー貯蔵装置の電極製造方法を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
前記のような目的を達成するために、本発明によるエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物は、ガラクトマンナン（Ｇａｌａｃｔｏｍａｎｎａｎ）を含んでもよい。
【００２６】
また、多糖類（Ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ）を含んでもよい。
【００２７】
また、ガラクトマンナンと多糖類の混合物を含んでもよい。
【００２８】
また、ガラクトマンナンとセルロース誘導体（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ）の混合物を含んでもよい。
【００２９】
また、二糖類、三糖類、四糖類及びオリゴ糖からなる群から選択される少なくとも一つの物質とガラクトマンナンの混合物を含んでもよい。
【００３０】
この際、前記ガラクトマンナンは、グアーガム（Ｇｕａｒ ｇｕｍ）、タラガム（Ｔａｒａ ｇｕｍ）、ローカスビーンガム（Ｌｏｃｕｓｔ ｂｅａｎ ｇｕｍ）、フェヌグリークガム（Ｆｅｎｕｇｒｅｅｋ ｇｕｍ）、カシアガム（Ｃａｓｓｉａ ｇｕｍ）からなる群から選択されてもよい。
【００３１】
また、前記多糖類は、キサンタン（Ｘａｎｔｈａｎ）、ジェラン（Ｇｅｌｌａｎ）、ウェラン（Ｗｅｌｌａｎ）、ラムサン（ｒｈａｍｓａｎ）、シゾフィラン（ｓｃｈｉｚｏｐｈｙｌｌａｎ）、スクレログルカン（ｓｃｌｅｒｏｇｌｕｃａｎ）、アルギネート（ａｌｇｉｎａｔｅ）、カラギーナン（ｃａｒｒａｇｅｅｎａｎ）、ペクチン（ｐｅｃｔｉｎ）からなる群から選択されてもよい。
【００３２】
この際、前記混合物中、ガラクトマンナンの含量は１〜９９ｗｔ％であってもよく、前記混合物中、ガラクトマンナンの含量は５〜９５ｗｔ％であることが好ましく、前記混合物中、ガラクトマンナンの含量は２０〜８０ｗｔ％であることがさらに好ましい。
【００３３】
一方、本発明の一実施形態によるエネルギー貯蔵装置の電極製造方法は、活物質と導電剤及びバインダーを含んでスラリーを製造し、集電体に塗布して電極を製造する方法であって、前記バインダー組成物と活物質及び導電剤を乾燥状態で混合及び攪拌する段階と、前記段階で準備した物質を溶媒と混合及び攪拌してスラリーを製造する段階と、を含んでもよい。
【００３４】
また、溶媒と前記バインダー組成物を混合及び攪拌する段階と、前記段階で準備した物質と活物質及び導電剤を混合及び攪拌してスラリーを製造する段階と、を含んでもよい。
【００３５】
この際、前記溶媒は水を含んでもよく、エタノールを含んでもよい。
【００３６】
また、前記溶媒と混合及び攪拌してスラリーを製造する段階、及び／又は、前記溶媒と前記バインダー組成物を混合及び攪拌する段階は、０〜１００℃環境において行われてもよく、１０〜９０℃環境において行われることが好ましい。
【００３７】
一方、前記スラリー全体の重量を基準に前記バインダー組成物の含量は０．１〜２ｗｔ％範囲にあってもよい。
【発明の効果】
【００３８】
前記のように構成される本発明によるバインダー組成物は水溶性であり、Ｎ−メチル−ピロリドン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などのような揮発性有機化合物を用いる必要がないため、環境にやさしい。また、従来のバインダーに比べて顕著に少ない量でも十分な結合力を得ることができ、同一重量のエネルギー貯蔵装置を具現する場合、さらに多い活物質を含むことができるため、エネルギー密度が向上されるという有用な効果を提供する。
【００３９】
また、本発明によるバインダー組成物は、電極製造過程において毒性物質を排出せず、少量でも十分な結合力を得ることができるため、製造工程の安全性が確保され、工程効率も増加されることができ、廃棄する際にも環境汚染を全く誘発しない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】バインダーと活物質及び導電剤が溶媒中に混合されているところを示した概路図である。
【図２】バインダーのせん断薄化に伴う粘度の変化を流動学の観点から見たグラフである。
【図３】カルボキシメチルセルロースの化学構造を示した構造図である。
【図４】ガラクトマンナンの化学構造を示した構造図である。
【図５】本発明による二つの物質を混合する際の粘度の増加を示したグラフである。
【図６】ポリマー濃度と粘度との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを果たす方法は、添付図面とともに詳細に後述される実施形態を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されず、相異なる多様な形態で具現されることができる。本実施形態は、本発明の開示が完全になるようにするとともに、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に伝達するために提供されることができる。明細書全体において、同一参照符号は同一構成要素を示す。
【００４２】
本明細書で用いられる用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定しようとするものではない。本明細書で、単数型は文句で特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された構成要素、段階、動作及び／または素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／または素子の存在または追加を排除しない。
【００４３】
以下、本発明によるエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物について詳細に説明する。
【００４４】
本発明によるバインダー組成物は、ガラクトマンナンを主成分として構成されることができる。
【００４５】
図４では、ガラクトマンナンの一般的な化学構造を示しているが、図面に示したように、ガラクトマンナン（ｇａｌａｃｔｏｍａｎｎａｎ）は、ガラクトース（Ｇａｌａｃｔｏｓｅ）とマンノース（ｍａｎｎｏｓｅ）からなる複合多糖類の総称であって、グアーガム（Ｇｕａｒ ｇｕｍ）、タラガム（Ｔａｒａ ｇｕｍ）、ローカスビーンガム（Ｌｏｃｕｓｔ ｂｅａｎ ｇｕｍ）、フェヌグリークガム（Ｆｅｎｕｇｒｅｅｋ ｇｕｍ）、カシアガム（Ｃａｓｓｉａ ｇｕｍ）などがこれに該当する。
【００４６】
ガラクトース（ｇａｌａｃｔｏｓｅ）は、六炭糖であって、天然状態では遊離状態で存在することは珍しく、重合体の状態で広く分布し、分子式はＣ６Ｈ１２Ｏ６であり、融点は１６８℃である。また、白い粉状であり、甘く、水に容易に溶解され、結晶水が含まれる融点は１１８℃である。Ｄ−型、Ｌ−型の光学異性体があるが、天然状態ではＤ−型が多く存在する。一般的にガラクトースとは、Ｄ−ガラクトースを指す。Ｄ−ガラクトースは生物界に広く分布しており、乳糖（ラクトース）／寒天／ガラクトマンナンや細菌細胞壁の多糖及び糖タンパク質／糖脂質などに含有されている。Ｌ−ガラクトースは寒天やウニ卵表面のゼリー、カタツムリの粘液中にある多糖などに含有されている。Ｄ−ガラクトースは、乳糖を酸で加水分解して得る。加水分解物を濃縮して冷蔵庫に入れておくと、Ｄ−ガラクトースの結晶が生ずる。ガラクトースは、生理的に重要な糖の一つで乳糖の構成成分であり、脳や神経組織に多量に分布されている糖脂質など、これを構成成分とする化合物は広く存在する。例えば、ＡＢＯ式血液型を決定するものは、赤血球表面にある糖脂質の一種である。Ｂ型赤血球の場合、糖脂質の糖鎖の端部はガラクトースである。
【００４７】
マンナン（Ｍａｎｎａｎ）は、αマンノースを主成分とする多糖類であって、マンノースのみからなるものもあるが、多量のガラクトースやグルコースを含むものもあり、これらをガラクトマンナン、グルコマンナンと言う。松柏類（針葉樹）の木部にあるへミセルロースの主成分である。ゾウゲヤシ（Ｐｈｙｔｅｌｅｐｈａｓ ｍａｃｒｏｃａｒｐａ）の種、植物の貯蔵物質、構造成分として広く分布する。ゾウゲヤシマンナンやラン科植物の塊根の中にあるマンナンはマンノースがβ−１，４結合によって鎖状に長く結合された構造であって、マンノースの製造原料として用いられる。イーストと海藻にもマンナンが含有されており、食品の一種であるこんにゃくの主成分のこんにゃくマンナンは、マンノースとグルコースが２：１の割合で含有されているグルコマンナンである。これは分子量約１００万である高分子化合物であって、水に溶けて粘性を帯びたのり状になり、アルカリにより水に溶けないこんにゃくになる。人間の消化液ではよく消化されないが、カタツムリやナメクジウオなどの消化液では加水分解される。
【００４８】
ガラクトマンナンの構造を説明すると、通常マンノースが−１，４−結合を有して主鎖として用いられ、ガラクトースが−１，６−結合を有して側鎖として用いられている。マンノースとガラクトースの含量比は２：１程度である。ガラクトマンナンは、水に溶解すると粘性のある親水コロイドが得られるため、増粘剤、安定剤、ゲル化剤として食品に幅広く使用されている。
【００４９】
ガラクトマンナンは、水に溶解された場合、純水に対して１０〜１０００倍以上の粘度を有するため、バインダー組成物として用いられ、活物質と導電剤を集電体に強力に結合させることができる。また、ガラクトマンナンは、揮発性有機化合物などの環境汚染物質がなくても、水に溶解して使用することができるため、非常に環境にやさしく、少量で十分な結合力を得ることができる。そのため、同一重量の電極を製造するにあたり、従来の一般的なバインダーを用いたときよりも活物質の含量を非常に大きく向上させることができ、エネルギー貯蔵装置のエネルギー密度及び容量特性を向上させることが可能である。
【００５０】
一方、本発明の実施形態によると、バインダー組成物は多糖類（Ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ）からなってもよい。
【００５１】
また、前記多糖類は、キサンタン（Ｘａｎｔｈａｎ）、ジェラン（Ｇｅｌｌａｎ）、ウェラン（Ｗｅｌｌａｎ）、ラムサン（ｒｈａｍｓａｎ）、シゾフィラン（ｓｃｈｉｚｏｐｈｙｌｌａｎ）、スクレログルカン（ｓｃｌｅｒｏｇｌｕｃａｎ）、アルギネート（ａｌｇｉｎａｔｅ）、カラギーナン（ｃａｒｒａｇｅｅｎａｎ）、ペクチン（ｐｅｃｔｉｎ）からなる群から選択されることが好ましい。
【００５２】
一方、前記多糖類とガラクトマンナンを混合すると、各物質の平滑で滑らかな領域が強く相互作用することで粘度が大きく上昇するが、このような原理を活用して多糖類とガラクトマンナンを混合し、バインダー組成物を構成してもよい。
【００５３】
図５には、グアーガムとキサンタンを割合を異にして混合し、粘度を測定した結果を示している。
【００５４】
また、図６は、本発明による物質のそれぞれの濃度に対する粘度及び混合物の濃度に対する粘度を示している。図示したように、物質Ａと物質Ｂを単独で使用する際に所定の粘度を得るために必要な濃度よりも、二つの物質を混合して使用する際に所定の粘度を得るために必要な濃度のほうが低いということが確認できる。
【００５５】
一方、ガラクトマンナンと多糖類を混合するにあたり、粘度特性を最適化する混合割合は、使用される物質の種類に応じて異なり得る。
【００５６】
一方、ガラクトマンナンは、セルロース誘導体（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ）と混合してバインダーを具現してもよい。
【００５７】
また、二糖類、三糖類、四糖類及びオリゴ糖からなる群から選択される少なくとも一つの物質とガラクトマンナンとの混合物で、バインダーを具現してもよい。
【００５８】
また、前記混合物中、ガラクトマンナンの含量は１〜９９ｗｔ％であってもよく、前記混合物中、ガラクトマンナンの含量は５〜９５ｗｔ％であることが好ましく、前記混合物中、ガラクトマンナンの含量は２０〜８０ｗｔ％であることがさらに好ましい。
【００５９】
以下、本発明によるエネルギー貯蔵装置の電極製造方法について具体的に説明する。
【００６０】
一般的に電極は、活物質及び導電剤を集電体に結合して製造されるが、この際、活物質と導電性粒子間の結合、及び活物質、導電剤の集電体に対する結合のためにバインダーが使用される。
【００６１】
従来のＣＭＣ系バインダーを用いる場合、揮発性有機化合物であるＮ−メチル−ピロリドンを溶媒として、活物質、導電剤及びバインダーを溶解させてスラリーを製造し、集電体に塗布して乾燥することにより電極を製造した。
【００６２】
しかし、本発明によるバインダー組成物を使用すると、バインダー組成物と活物質及び導電剤を乾燥状態で混合及び攪拌し、溶媒として水を使用してスラリーを製造してもよい。
【００６３】
また、水を含む溶媒と前記バインダー組成物とを混合及び攪拌した後、活物質及び導電剤を混合することによりスラリーを製造してもよい。
【００６４】
この際、前記溶媒はエタノールを含んでもよい。
【００６５】
一方、前記溶媒と混合及び攪拌してスラリーを製造する段階及び／又は前記溶媒と前記バインダー組成物を混合及び攪拌する段階は、０〜１００℃環境で行われてもよく、１０〜９０℃環境で行われることが好ましい。
【００６６】
また、前記スラリー全体の重量を基準に前記バインダー組成物の含量は、０．１〜２ｗｔ％範囲にあってもよい。
【００６７】
前記のように製造されたスラリーを集電体に塗布して電極を製造する過程は従来と同様であるため、具体的な説明は省略する。
【００６８】
以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、上述の内容は本発明の好ましい実施形態を示して説明するものに過ぎず、本発明は多様な他の組合、変更及び環境で用いることができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、述べた開示内容と均等な範囲及び／または当業界の技術または知識の範囲内で変更または修正が可能である。上述の実施形態は本発明を実施するにおいて最善の状態を説明するためのものであり、本発明のような他の発明を用いるにおいて当業界に公知された他の形態への実施、そして発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。従って、以上の発明の詳細な説明は開示された実施形態に本発明を制限しようとする意図ではない。また、添付された請求範囲は他の実施形態も含むと解釈されるべきであろう。
【符号の説明】
【００６９】
１０ フリーバインダー
１１ 併合されたバインダー
２０ 活物質及び導電剤
３０ 溶媒
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物及びエネルギー貯蔵装置の電極製造方法に関し、より詳細には、ガラクトマンナン及び／又は多糖類などを含むバインダー組成物及び電極製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報通信機器のような各種電子製品において、安定したエネルギー供給は、重要な要素となっている。このような機能は、通常電池（Ｂａｔｔｅｒｙ）により行われており、最近携帯機器が占める割合の増加に伴って、充放電を数千回〜数万回以上繰り返しながら、機器にエネルギーを供給できる二次電池が主に使用されている。
【０００３】
一方、二次電池の代表例としてリチウムイオン二次電池が挙げられ、前記リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高いため軽量でコンパクトでありながら、長時間安定した電源供給が可能であるという長所を有している。しかし、出力密度が低いため瞬間出力が低く、充電に長期間かかるだけでなく、サイクル寿命も数千回程度と短いという限界がある。
【０００４】
前記のようなリチウムイオン二次電池の限界を補完するために最近注目されているウルトラキャパシタ又はスーパーキャパシタと称される装置は、速い充放電速度、高い安全性、及び環境にやさしい特性を有しているため、次世代エネルギー貯蔵装置として脚光を浴びている。前記ウルトラキャパシタ又はスーパーキャパシタは、リチウムイオン二次電池に比べてエネルギー密度は低いものの、出力密度がリチウムイオン二次電池より数十〜数百倍以上大きく、サイクル寿命も数十万回以上であるだけでなく、数秒で完全充電ができるほど充放電速度が非常に速いという長所がある。
【０００５】
通常、二次電池及びスーパーキャパシタのようなエネルギー貯蔵装置の電極は、活性炭や黒鉛などの活物質（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）と導電剤（ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ）を含むスラリーを集電体である銅又はアルミニウムなどの金属板に塗布して製造される。
【０００６】
この際、前記活物質などを集電体に結合するためにバインダー（Ｂｉｎｄｅｒ）が用いられるが、前記バインダーはエネルギー貯蔵装置の容量、スラリー組成物の硬度及び粘性、また電極の製造容易性及び電気化学的機能の安定化などの特性に非常に大きな影響を与える。
【０００７】
より具体的に説明すると、バインダーは、活物質粒子間の結合力、及び活物質と集電体間の結合力を提供すると共に、柔軟性、弾性、接着性などの機械的特性を提供して、電極活物質を集電体にコーティングする工程が効率的に行われることができるようにする機能を行う。
【０００８】
一方、現在最も一般的に用いられているバインダーとしては、カルボキシメチルセルロース（Ｃａｒｂｏｘｙ Ｍｅｔｈｙｌ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；ＣＭＣ）などが挙げられる。
【０００９】
図１は、活物質及び導電剤が、バインダーとともに溶媒に混合攪拌された場合を示している。図１ａに示しているように、フリーバインダーは活物質及び導電性粒子に併合されることができ、このように併合されたバインダーは、フリーバインダーとともに有機的結合を行って結合されることができる。
【００１０】
一方、図１ｂはバインダーの量が少なすぎる場合、図１ｄはバインダーの量が多すぎる場合、図１ｃはバインダーの量が適当な場合を、それぞれ示している。図面に示しているように、バインダーの量が少なすぎる場合（図１ｂ）、活物質などの結合力が低くなりすぎるため、製造段階又は結合後の粒子が電極から分離しやすくなり、沈殿を起こす可能性があり、バインダーの量が多すぎる場合（図１ｄ）、電極でバインダーの占める重量の割合が増加し、そのためエネルギー貯蔵装置のエネルギー密度が相対的に減少するようになる。
【００１１】
図２は、せん断薄化（ｓｈｅａｒ ｔｈｉｎｎｉｎｇ）の程度による粘度を流動学（ｒｈｅｏｌｏｇｙ）の観点から見たグラフである。
【００１２】
図２ａに示したように、せん断率（ｓｈｅａｒ ｒａｔｅ）が低いほど分子が絡みやすくなるため芳香性が低くなって粘度が高くなり、せん断率が高いほど分子が絡みにくくなるため芳香性が高くなって粘度は低くなる。
【００１３】
図２ｂには、前記のような原理をバインダーと活物質及び導電剤との結合に適用した例を示している。同一量のバインダーが使用されてもせん断率が高いほど粘度が低くなり、粒子の間の結合力も低くなるという点を確認することができる。
【００１４】
一方、図３には、従来広く使用されているナトリウムカルボキシメチルセルロース（Ｎａ−Ｃａｒｂｏｘｙ Ｍｅｔｈｙｌ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；Ｎａ−ＣＭＣ）の分子構造を示しているが、図面で示したように、Ｎａ−ＣＭＣは、せん断率が比較的高いということが分かる。
【００１５】
図３で示したＮａ−ＣＭＣを含み、従来一般的に使用されたＣＭＣ系バインダーは、せん断率が高く粘度が相対的に低かったため、多量のバインダーを使用しなければ所望の結合力を確保することができない。
【００１６】
しかし、バインダーの量が多くなるほど電極の電気伝導性は急激に低下される。
【００１７】
また、一定重量のエネルギー貯蔵装置を製造するにあたり、バインダーの含量が高くなるほど活物質の含量が相対的に減少しなければならないため、エネルギー密度も減少する。
【００１８】
また、バインダーの量が多くなると、活性炭などのような多孔性活物質の孔が詰まって活性を減少させるため、出力特性が悪くなり、二次電池の電極表面をバインダーが占めると、イオン交換機構を妨害して出力が減少される。
【００１９】
一方、ＣＭＣ系バインダーの他にも従来広く使用されているポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）は、非水溶性物質であるため、揮発性有機化合物であるＮ−メチル−ピロリドン（Ｎ−Ｍｅｔｈｙｌ−ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）を溶媒として使用しなければならず、製造工程における環境汚染問題を誘発するという問題点がある。
【００２０】
それにより、最小限の量でも、電極物質の分散特性や電極の機械的強度を減少させずに十分な結合力を得ることができるバインダー開発のための研究が続いている。
【００２１】
また、環境汚染問題を誘発せずに、製造が容易で、かつ電気的に優れた特性を具現することができる、環境にやさしいバインダーの開発が必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００２−００３００３０号公報
【特許文献２】韓国公開特許第１０−２００２−００６２１９３号公報
【特許文献３】韓国公開特許第１０−２００８−００５７２５０号公報
【特許文献４】韓国公開特許第１０−２００９−０１２５２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
前記のような従来の問題点を解決するために導き出された本発明は、ガラクトマンナンなどを用いて、環境汚染問題がなく、少量でも十分な結合力を提供できるエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物を提供することを目的とする。
【００２４】
また、本発明は、前記バインダー組成物を用いてエネルギー貯蔵装置の電極製造方法を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
前記のような目的を達成するために、本発明によるエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物は、ガラクトマンナン（Ｇａｌａｃｔｏｍａｎｎａｎ）を含んでもよい。
【００２６】
また、多糖類（Ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ）を含んでもよい。
【００２７】
また、ガラクトマンナンと多糖類の混合物を含んでもよい。
【００２８】
また、ガラクトマンナンとセルロース誘導体（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ）の混合物を含んでもよい。
【００２９】
また、二糖類、三糖類、四糖類及びオリゴ糖からなる群から選択される少なくとも一つの物質とガラクトマンナンの混合物を含んでもよい。
【００３０】
この際、前記ガラクトマンナンは、グアーガム（Ｇｕａｒ ｇｕｍ）、タラガム（Ｔａｒａ ｇｕｍ）、ローカスビーンガム（Ｌｏｃｕｓｔ ｂｅａｎ ｇｕｍ）、フェヌグリークガム（Ｆｅｎｕｇｒｅｅｋ ｇｕｍ）、カシアガム（Ｃａｓｓｉａ ｇｕｍ）からなる群から選択されてもよい。
【００３１】
また、前記多糖類は、キサンタン（Ｘａｎｔｈａｎ）、ジェラン（Ｇｅｌｌａｎ）、ウェラン（Ｗｅｌｌａｎ）、ラムサン（ｒｈａｍｓａｎ）、シゾフィラン（ｓｃｈｉｚｏｐｈｙｌｌａｎ）、スクレログルカン（ｓｃｌｅｒｏｇｌｕｃａｎ）、アルギネート（ａｌｇｉｎａｔｅ）、カラギーナン（ｃａｒｒａｇｅｅｎａｎ）、ペクチン（ｐｅｃｔｉｎ）からなる群から選択されてもよい。
【００３２】
この際、前記混合物中、ガラクトマンナンの含量は１〜９９ｗｔ％であってもよく、前記混合物中、ガラクトマンナンの含量は５〜９５ｗｔ％であることが好ましく、前記混合物中、ガラクトマンナンの含量は２０〜８０ｗｔ％であることがさらに好ましい。
【００３３】
一方、本発明の一実施形態によるエネルギー貯蔵装置の電極製造方法は、活物質と導電剤及びバインダーを含んでスラリーを製造し、集電体に塗布して電極を製造する方法であって、前記バインダー組成物と活物質及び導電剤を乾燥状態で混合及び攪拌する段階と、前記段階で準備した物質を溶媒と混合及び攪拌してスラリーを製造する段階と、を含んでもよい。
【００３４】
また、溶媒と前記バインダー組成物を混合及び攪拌する段階と、前記段階で準備した物質と活物質及び導電剤を混合及び攪拌してスラリーを製造する段階と、を含んでもよい。
【００３５】
この際、前記溶媒は水を含んでもよく、エタノールを含んでもよい。
【００３６】
また、前記溶媒と混合及び攪拌してスラリーを製造する段階、及び／又は、前記溶媒と前記バインダー組成物を混合及び攪拌する段階は、０〜１００℃環境において行われてもよく、１０〜９０℃環境において行われることが好ましい。
【００３７】
一方、前記スラリー全体の重量を基準に前記バインダー組成物の含量は０．１〜２ｗｔ％範囲にあってもよい。
【発明の効果】
【００３８】
前記のように構成される本発明によるバインダー組成物は水溶性であり、Ｎ−メチル−ピロリドン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などのような揮発性有機化合物を用いる必要がないため、環境にやさしい。また、従来のバインダーに比べて顕著に少ない量でも十分な結合力を得ることができ、同一重量のエネルギー貯蔵装置を具現する場合、さらに多い活物質を含むことができるため、エネルギー密度が向上されるという有用な効果を提供する。
【００３９】
また、本発明によるバインダー組成物は、電極製造過程において毒性物質を排出せず、少量でも十分な結合力を得ることができるため、製造工程の安全性が確保され、工程効率も増加されることができ、廃棄する際にも環境汚染を全く誘発しない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】バインダーと活物質及び導電剤が溶媒中に混合されているところを示した概路図である。
【図２】バインダーのせん断薄化に伴う粘度の変化を流動学の観点から見たグラフである。
【図３】カルボキシメチルセルロースの化学構造を示した構造図である。
【図４】ガラクトマンナンの化学構造を示した構造図である。
【図５】本発明による二つの物質を混合する際の粘度の増加を示したグラフである。
【図６】ポリマー濃度と粘度との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを果たす方法は、添付図面とともに詳細に後述される実施形態を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されず、相異なる多様な形態で具現されることができる。本実施形態は、本発明の開示が完全になるようにするとともに、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に伝達するために提供されることができる。明細書全体において、同一参照符号は同一構成要素を示す。
【００４２】
本明細書で用いられる用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定しようとするものではない。本明細書で、単数型は文句で特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された構成要素、段階、動作及び／または素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／または素子の存在または追加を排除しない。
【００４３】
以下、本発明によるエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物について詳細に説明する。
【００４４】
本発明によるバインダー組成物は、ガラクトマンナンを主成分として構成されることができる。
【００４５】
図４では、ガラクトマンナンの一般的な化学構造を示しているが、図面に示したように、ガラクトマンナン（ｇａｌａｃｔｏｍａｎｎａｎ）は、ガラクトース（Ｇａｌａｃｔｏｓｅ）とマンノース（ｍａｎｎｏｓｅ）からなる複合多糖類の総称であって、グアーガム（Ｇｕａｒ ｇｕｍ）、タラガム（Ｔａｒａ ｇｕｍ）、ローカスビーンガム（Ｌｏｃｕｓｔ ｂｅａｎ ｇｕｍ）、フェヌグリークガム（Ｆｅｎｕｇｒｅｅｋ ｇｕｍ）、カシアガム（Ｃａｓｓｉａ ｇｕｍ）などがこれに該当する。
【００４６】
ガラクトース（ｇａｌａｃｔｏｓｅ）は、六炭糖であって、天然状態では遊離状態で存在することは珍しく、重合体の状態で広く分布し、分子式はＣ６Ｈ１２Ｏ６であり、融点は１６８℃である。また、白い粉状であり、甘く、水に容易に溶解され、結晶水が含まれる融点は１１８℃である。Ｄ−型、Ｌ−型の光学異性体があるが、天然状態ではＤ−型が多く存在する。一般的にガラクトースとは、Ｄ−ガラクトースを指す。Ｄ−ガラクトースは生物界に広く分布しており、乳糖（ラクトース）／寒天／ガラクトマンナンや細菌細胞壁の多糖及び糖タンパク質／糖脂質などに含有されている。Ｌ−ガラクトースは寒天やウニ卵表面のゼリー、カタツムリの粘液中にある多糖などに含有されている。Ｄ−ガラクトースは、乳糖を酸で加水分解して得る。加水分解物を濃縮して冷蔵庫に入れておくと、Ｄ−ガラクトースの結晶が生ずる。ガラクトースは、生理的に重要な糖の一つで乳糖の構成成分であり、脳や神経組織に多量に分布されている糖脂質など、これを構成成分とする化合物は広く存在する。例えば、ＡＢＯ式血液型を決定するものは、赤血球表面にある糖脂質の一種である。Ｂ型赤血球の場合、糖脂質の糖鎖の端部はガラクトースである。
【００４７】
マンナン（Ｍａｎｎａｎ）は、αマンノースを主成分とする多糖類であって、マンノースのみからなるものもあるが、多量のガラクトースやグルコースを含むものもあり、これらをガラクトマンナン、グルコマンナンと言う。松柏類（針葉樹）の木部にあるへミセルロースの主成分である。ゾウゲヤシ（Ｐｈｙｔｅｌｅｐｈａｓ ｍａｃｒｏｃａｒｐａ）の種、植物の貯蔵物質、構造成分として広く分布する。ゾウゲヤシマンナンやラン科植物の塊根の中にあるマンナンはマンノースがβ−１，４結合によって鎖状に長く結合された構造であって、マンノースの製造原料として用いられる。イーストと海藻にもマンナンが含有されており、食品の一種であるこんにゃくの主成分のこんにゃくマンナンは、マンノースとグルコースが２：１の割合で含有されているグルコマンナンである。これは分子量約１００万である高分子化合物であって、水に溶けて粘性を帯びたのり状になり、アルカリにより水に溶けないこんにゃくになる。人間の消化液ではよく消化されないが、カタツムリやナメクジウオなどの消化液では加水分解される。
【００４８】
ガラクトマンナンの構造を説明すると、通常マンノースが−１，４−結合を有して主鎖として用いられ、ガラクトースが−１，６−結合を有して側鎖として用いられている。マンノースとガラクトースの含量比は２：１程度である。ガラクトマンナンは、水に溶解すると粘性のある親水コロイドが得られるため、増粘剤、安定剤、ゲル化剤として食品に幅広く使用されている。
【００４９】
ガラクトマンナンは、水に溶解された場合、純水に対して１０〜１０００倍以上の粘度を有するため、バインダー組成物として用いられ、活物質と導電剤を集電体に強力に結合させることができる。また、ガラクトマンナンは、揮発性有機化合物などの環境汚染物質がなくても、水に溶解して使用することができるため、非常に環境にやさしく、少量で十分な結合力を得ることができる。そのため、同一重量の電極を製造するにあたり、従来の一般的なバインダーを用いたときよりも活物質の含量を非常に大きく向上させることができ、エネルギー貯蔵装置のエネルギー密度及び容量特性を向上させることが可能である。
【００５０】
一方、本発明の実施形態によると、バインダー組成物は多糖類（Ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ）からなってもよい。
【００５１】
また、前記多糖類は、キサンタン（Ｘａｎｔｈａｎ）、ジェラン（Ｇｅｌｌａｎ）、ウェラン（Ｗｅｌｌａｎ）、ラムサン（ｒｈａｍｓａｎ）、シゾフィラン（ｓｃｈｉｚｏｐｈｙｌｌａｎ）、スクレログルカン（ｓｃｌｅｒｏｇｌｕｃａｎ）、アルギネート（ａｌｇｉｎａｔｅ）、カラギーナン（ｃａｒｒａｇｅｅｎａｎ）、ペクチン（ｐｅｃｔｉｎ）からなる群から選択されることが好ましい。
【００５２】
一方、前記多糖類とガラクトマンナンを混合すると、各物質の平滑で滑らかな領域が強く相互作用することで粘度が大きく上昇するが、このような原理を活用して多糖類とガラクトマンナンを混合し、バインダー組成物を構成してもよい。
【００５３】
図５には、グアーガムとキサンタンを割合を異にして混合し、粘度を測定した結果を示している。
【００５４】
また、図６は、本発明による物質のそれぞれの濃度に対する粘度及び混合物の濃度に対する粘度を示している。図示したように、物質Ａと物質Ｂを単独で使用する際に所定の粘度を得るために必要な濃度よりも、二つの物質を混合して使用する際に所定の粘度を得るために必要な濃度のほうが低いということが確認できる。
【００５５】
一方、ガラクトマンナンと多糖類を混合するにあたり、粘度特性を最適化する混合割合は、使用される物質の種類に応じて異なり得る。
【００５６】
一方、ガラクトマンナンは、セルロース誘導体（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ）と混合してバインダーを具現してもよい。
【００５７】
また、二糖類、三糖類、四糖類及びオリゴ糖からなる群から選択される少なくとも一つの物質とガラクトマンナンとの混合物で、バインダーを具現してもよい。
【００５８】
また、前記混合物中、ガラクトマンナンの含量は１〜９９ｗｔ％であってもよく、前記混合物中、ガラクトマンナンの含量は５〜９５ｗｔ％であることが好ましく、前記混合物中、ガラクトマンナンの含量は２０〜８０ｗｔ％であることがさらに好ましい。
【００５９】
以下、本発明によるエネルギー貯蔵装置の電極製造方法について具体的に説明する。
【００６０】
一般的に電極は、活物質及び導電剤を集電体に結合して製造されるが、この際、活物質と導電性粒子間の結合、及び活物質、導電剤の集電体に対する結合のためにバインダーが使用される。
【００６１】
従来のＣＭＣ系バインダーを用いる場合、揮発性有機化合物であるＮ−メチル−ピロリドンを溶媒として、活物質、導電剤及びバインダーを溶解させてスラリーを製造し、集電体に塗布して乾燥することにより電極を製造した。
【００６２】
しかし、本発明によるバインダー組成物を使用すると、バインダー組成物と活物質及び導電剤を乾燥状態で混合及び攪拌し、溶媒として水を使用してスラリーを製造してもよい。
【００６３】
また、水を含む溶媒と前記バインダー組成物とを混合及び攪拌した後、活物質及び導電剤を混合することによりスラリーを製造してもよい。
【００６４】
この際、前記溶媒はエタノールを含んでもよい。
【００６５】
一方、前記溶媒と混合及び攪拌してスラリーを製造する段階及び／又は前記溶媒と前記バインダー組成物を混合及び攪拌する段階は、０〜１００℃環境で行われてもよく、１０〜９０℃環境で行われることが好ましい。
【００６６】
また、前記スラリー全体の重量を基準に前記バインダー組成物の含量は、０．１〜２ｗｔ％範囲にあってもよい。
【００６７】
前記のように製造されたスラリーを集電体に塗布して電極を製造する過程は従来と同様であるため、具体的な説明は省略する。
【００６８】
以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、上述の内容は本発明の好ましい実施形態を示して説明するものに過ぎず、本発明は多様な他の組合、変更及び環境で用いることができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、述べた開示内容と均等な範囲及び／または当業界の技術または知識の範囲内で変更または修正が可能である。上述の実施形態は本発明を実施するにおいて最善の状態を説明するためのものであり、本発明のような他の発明を用いるにおいて当業界に公知された他の形態への実施、そして発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。従って、以上の発明の詳細な説明は開示された実施形態に本発明を制限しようとする意図ではない。また、添付された請求範囲は他の実施形態も含むと解釈されるべきであろう。
【符号の説明】
【００６９】
１０ フリーバインダー
１１ 併合されたバインダー
２０ 活物質及び導電剤
３０ 溶媒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラクトマンナン（Ｇａｌａｃｔｏｍａｎｎａｎ）を含むエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物。
【請求項２】
多糖類（Ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ）を含むエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物。
【請求項３】
ガラクトマンナンと多糖類の混合物を含むエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物。
【請求項４】
ガラクトマンナンとセルロース誘導体（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ）の混合物を含むエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物。
【請求項５】
二糖類、三糖類、四糖類及びオリゴ糖からなる群から選択される少なくとも一つの物質とガラクトマンナンの混合物を含むエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物。
【請求項６】
前記ガラクトマンナンは、グアーガム（Ｇｕａｒ ｇｕｍ）、タラガム（Ｔａｒａ ｇｕｍ）、ローカスビーンガム（Ｌｏｃｕｓｔ ｂｅａｎ ｇｕｍ）、フェヌグリークガム（Ｆｅｎｕｇｒｅｅｋ ｇｕｍ）、カシアガム（Ｃａｓｓｉａ ｇｕｍ）からなる群から選択されるものである請求項１又は請求項３乃至５のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物。
【請求項７】
前記多糖類は、キサンタン（Ｘａｎｔｈａｎ）、ジェラン（Ｇｅｌｌａｎ）、ウェラン（Ｗｅｌｌａｎ）、ラムサン（ｒｈａｍｓａｎ）、シゾフィラン（ｓｃｈｉｚｏｐｈｙｌｌａｎ）、スクレログルカン（ｓｃｌｅｒｏｇｌｕｃａｎ）、アルギネート（ａｌｇｉｎａｔｅ）、カラギーナン（ｃａｒｒａｇｅｅｎａｎ）、ペクチン（ｐｅｃｔｉｎ）からなる群から選択されるものである請求項２又は３に記載のエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物。
【請求項８】
前記混合物中、ガラクトマンナンの含量は１〜９９ｗｔ％である請求項３乃至５のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物。
【請求項９】
前記混合物中、ガラクトマンナンの含量は５〜９５ｗｔ％である請求項３乃至５のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物。
【請求項１０】
前記混合物中、ガラクトマンナンの含量は２０〜８０ｗｔ％である請求項３乃至５のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物。
【請求項１１】
活物質と導電剤及びバインダーを含んでスラリーを製造し、集電体に塗布して電極を製造する方法であって、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のバインダー組成物と活物質及び導電剤を乾燥状態で混合及び攪拌する段階と、
前記段階で準備した物質を溶媒と混合及び攪拌してスラリーを製造する段階と、を含むエネルギー貯蔵装置の電極製造方法。
【請求項１２】
活物質と導電剤及びバインダーを含んでスラリーを製造し、集電体に塗布して電極を製造する方法であって、
溶媒と、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のバインダー組成物を混合及び攪拌する段階と、
前記段階で準備した物質と活物質及び導電剤を混合及び攪拌してスラリーを製造する段階と、を含むエネルギー貯蔵装置の電極製造方法。
【請求項１３】
前記溶媒は水を含むものである請求項１１又は１２に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造方法。
【請求項１４】
前記溶媒はエタノール（ｅｔｈａｎｏｌ）を含むものである請求項１１又は１２に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造方法。
【請求項１５】
前記溶媒と混合及び攪拌してスラリーを製造する段階は、０〜１００℃環境で行われる請求項１１に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造方法。
【請求項１６】
前記溶媒と混合及び攪拌してスラリーを製造する段階は、１０〜９０℃環境で行われる請求項１１に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造方法。
【請求項１７】
溶媒と、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のバインダー組成物を混合及び攪拌する段階は、０〜１００℃環境で行われる請求項１２に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造方法。
【請求項１８】
溶媒と、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のバインダー組成物を混合及び攪拌する段階は、１０〜９０℃ 環境で行われる請求項１２に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造方法。
【請求項１９】
前記バインダー組成物の含量は、前記スラリーの全体重量に対して０．１〜２ｗｔ％範囲にある請求項１１又は１２に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造方法。
【請求項１】
ガラクトマンナン（Ｇａｌａｃｔｏｍａｎｎａｎ）を含むエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物。
【請求項２】
多糖類（Ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ）を含むエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物。
【請求項３】
ガラクトマンナンと多糖類の混合物を含むエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物。
【請求項４】
ガラクトマンナンとセルロース誘導体（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ）の混合物を含むエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物。
【請求項５】
二糖類、三糖類、四糖類及びオリゴ糖からなる群から選択される少なくとも一つの物質とガラクトマンナンの混合物を含むエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物。
【請求項６】
前記ガラクトマンナンは、グアーガム（Ｇｕａｒ ｇｕｍ）、タラガム（Ｔａｒａ ｇｕｍ）、ローカスビーンガム（Ｌｏｃｕｓｔ ｂｅａｎ ｇｕｍ）、フェヌグリークガム（Ｆｅｎｕｇｒｅｅｋ ｇｕｍ）、カシアガム（Ｃａｓｓｉａ ｇｕｍ）からなる群から選択されるものである請求項１又は請求項３乃至５のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物。
【請求項７】
前記多糖類は、キサンタン（Ｘａｎｔｈａｎ）、ジェラン（Ｇｅｌｌａｎ）、ウェラン（Ｗｅｌｌａｎ）、ラムサン（ｒｈａｍｓａｎ）、シゾフィラン（ｓｃｈｉｚｏｐｈｙｌｌａｎ）、スクレログルカン（ｓｃｌｅｒｏｇｌｕｃａｎ）、アルギネート（ａｌｇｉｎａｔｅ）、カラギーナン（ｃａｒｒａｇｅｅｎａｎ）、ペクチン（ｐｅｃｔｉｎ）からなる群から選択されるものである請求項２又は３に記載のエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物。
【請求項８】
前記混合物中、ガラクトマンナンの含量は１〜９９ｗｔ％である請求項３乃至５のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物。
【請求項９】
前記混合物中、ガラクトマンナンの含量は５〜９５ｗｔ％である請求項３乃至５のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物。
【請求項１０】
前記混合物中、ガラクトマンナンの含量は２０〜８０ｗｔ％である請求項３乃至５のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵装置の電極を製造するためのバインダー組成物。
【請求項１１】
活物質と導電剤及びバインダーを含んでスラリーを製造し、集電体に塗布して電極を製造する方法であって、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のバインダー組成物と活物質及び導電剤を乾燥状態で混合及び攪拌する段階と、
前記段階で準備した物質を溶媒と混合及び攪拌してスラリーを製造する段階と、を含むエネルギー貯蔵装置の電極製造方法。
【請求項１２】
活物質と導電剤及びバインダーを含んでスラリーを製造し、集電体に塗布して電極を製造する方法であって、
溶媒と、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のバインダー組成物を混合及び攪拌する段階と、
前記段階で準備した物質と活物質及び導電剤を混合及び攪拌してスラリーを製造する段階と、を含むエネルギー貯蔵装置の電極製造方法。
【請求項１３】
前記溶媒は水を含むものである請求項１１又は１２に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造方法。
【請求項１４】
前記溶媒はエタノール（ｅｔｈａｎｏｌ）を含むものである請求項１１又は１２に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造方法。
【請求項１５】
前記溶媒と混合及び攪拌してスラリーを製造する段階は、０〜１００℃環境で行われる請求項１１に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造方法。
【請求項１６】
前記溶媒と混合及び攪拌してスラリーを製造する段階は、１０〜９０℃環境で行われる請求項１１に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造方法。
【請求項１７】
溶媒と、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のバインダー組成物を混合及び攪拌する段階は、０〜１００℃環境で行われる請求項１２に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造方法。
【請求項１８】
溶媒と、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のバインダー組成物を混合及び攪拌する段階は、１０〜９０℃ 環境で行われる請求項１２に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造方法。
【請求項１９】
前記バインダー組成物の含量は、前記スラリーの全体重量に対して０．１〜２ｗｔ％範囲にある請求項１１又は１２に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２５６５９６（Ｐ２０１２−２５６５９６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１２７７４６（Ｐ２０１２−１２７７４６）
【出願日】平成２４年６月５日（２０１２．６．５）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月５日（２０１２．６．５）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
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