휴대 전화, 노트북 PC와 같은 소형 전자기기부터 전기자동차, 에너지 저장 시스템에 관한 관심이 증가함에 따라 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 그 중 리튬 이온 배터리는 뛰어난 가역성과 긴 수명, 그리고 높은 용량으로 다양한 분야의 에너지원으로써 가장 널리 사용되었다. 특히, 최근 전기자동차 산업의 급격한 성장으로 리튬 이온 배터리의 율속 특성 및 용량 개선에 관한 연구가 활발히 진행중이다.
리튬 이온 배터리의 음극과 양극은 집전체와 합제로 구성되며, 합제는 리튬 이온과 전기화학적 반응을 일으키는 활물질, 전도성 향상을 위한 도전재, 그리고 합제와 집전체, 활물질과 도전재 간의 결합을 유지시키기 위한 바인더로 구성된다. 특히, 바인더는 기존의 슬롯 다이 방법의 전극 제조 방법에서 필수적으로 사용된다. 그러나 바인더는 전기절연성 고분자 물질로 전극의 전도성을 낮추고, 무게 당 용량을 낮춘다. 따라서 바인더를 사용하지 않은 차세대 바인더 프리(binder-free) 전극을 제조하기 위한 다양한 연구가 필요하다.
본 연구에서는 전기 영동을 통해 바인더 없이 리튬 이온 배터리 양극을 제작하였다. 전기화학적으로 에칭된 알루미늄에 추가적인 표면처리를 통한 기공구조 형성 후, 양극의 집전체로 사용하였다. 다중벽 탄소나노튜브는 용이한 분산을 위해 황산과 질산을 통한 산처리 후 사용되었다. 산 처리 후 Fourier transform infrared (FTIR) 분석을 작용기 도입을 확인하였고, 주사전자현미경과 Energy dispersive X-ray (EDX)를 통해 알루미늄과 전극의 물리분석을 진행하였다. 또한, 리튬 금속을 상대전극으로 반쪽 셀 순환전압전류법, 정전류 충방전 시험 및 임피던스 측정을 통해 전기화학적 분석을 진행하였다.