KR100841136B1 - Nonaqueous electrolyte secondary cell - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극 활물질, 도전제 및 결착제를 포함하는 양극, 음극 및 비수전해질을 구비하는 비수전해질 이차전지에 관한 것으로서,The present invention relates to a nonaqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte including a positive electrode active material, a conductive agent and a binder.

상기 양극 활물질은 하기 화학식 1로 표시되는 산화물 입자 및 하기 화학식 2로 표시되는 산화물 입자를 포함하며, 상기 양극 활물질 중 하기 화학식 1로 표시되는 산화물 입자의 비율은 50 중량%를 초과하고, 상기 양극 활물질은 수학식 1 내지 수학식 5를 만족하는 비수전해질 이차전지가 제공되는 것을 특징으로 한다.The positive electrode active material includes an oxide particle represented by Chemical Formula 1 and an oxide particle represented by Chemical Formula 2, wherein a proportion of the oxide particles represented by Chemical Formula 1 in the positive electrode active material is greater than 50 wt%, and the positive electrode active material is Is characterized in that a nonaqueous electrolyte secondary battery satisfying Equations 1 to 5 is provided.

(화학식 1)(Formula 1)

Figure 712007000769357-pct00025
Figure 712007000769357-pct00025

(화학식 2)(Formula 2)

Figure 712007000769357-pct00026
Figure 712007000769357-pct00026

(수학식 1)(Equation 1)

Figure 712007000769357-pct00027
Figure 712007000769357-pct00027

(수학식 2)(Equation 2)

Figure 712007000769357-pct00028
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(수학식 3)(Equation 3)

Figure 712007000769357-pct00029
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(수학식 4)(Equation 4)

Figure 712007000769357-pct00030
Figure 712007000769357-pct00030

(수학식 5)(Equation 5)

Figure 712007000769357-pct00031
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Description

비수전해질 이차전지{NONAQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY CELL}Non-aqueous electrolyte secondary battery {NONAQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY CELL}

본 발명은 비수전해질(非水電解質) 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a nonaqueous electrolyte secondary battery.

최근 VTR, 휴대전화, 모바일 컴퓨터 등의 전자 기기의 소형, 경량화에 따라 이의 전원인 이차전지의 에너지 밀도를 높게 하는 것이 요망되고 있다. 이와 같은 점에서, 리튬을 음극으로 하는 비수전해질 이차전지의 연구가 활발하게 이루어지고 있으며, 이미 LiCoO2를 양극 활물질로 사용한 리튬 이온 이차전지가 실용화되어 있다.In recent years, with the miniaturization and weight reduction of electronic devices such as VTRs, cellular phones, and mobile computers, it is desired to increase the energy density of secondary batteries as its power sources. In this regard, studies on nonaqueous electrolyte secondary batteries using lithium as a negative electrode have been actively conducted, and lithium ion secondary batteries using LiCoO 2 as a cathode active material have already been put into practical use.

그런데, 비수전해질 이차전지의 음극에는 리튬, 리튬 합금 또는 리튬을 흡장 방출하는 화합물이 사용되고 있다. 또한, 비수전해질로서는 비수용매에 리튬염(전해질)을 용해시킨 것이 널리 사용되고 있다. 이러한 비수용매로서는 프로필렌 카르보네이트(PC), 에틸렌 카르보네이트(EC), 에틸메틸 카르보네이트(EMC), 디메틸 카르보네이트(DMC), 디에틸 카르보네이트(DEC), 1,2-디메톡시에탄(DME), γ-부틸락톤(γ-BL), 테트라히드로퓨란(THF), 2-메틸테트라히드로퓨란(2-MeTHF)이 알려져 있다. 한편, 리튬염으로서는 LiClO4, LiBF4, LiAsF6, LiPF6, LiCF3SO3, LiAlCl4가 알려져 있다.By the way, the compound which occludes-releases lithium, a lithium alloy, or lithium is used for the negative electrode of a nonaqueous electrolyte secondary battery. As the nonaqueous electrolyte, one in which a lithium salt (electrolyte) is dissolved in a nonaqueous solvent is widely used. As such a non-aqueous solvent, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), ethylmethyl carbonate (EMC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), 1,2- Dimethoxyethane (DME), γ-butyllactone (γ-BL), tetrahydrofuran (THF) and 2-methyltetrahydrofuran (2-MeTHF) are known. On the other hand, LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiAlCl 4 are known as lithium salts.

한편, 양극 활물질로서는 층상 화합물의 삽입(intercalation), 또는 도핑(doping) 현상을 이용하는 것이 주목받고 있다.On the other hand, attention has been paid to using intercalation or doping of layered compounds as the positive electrode active material.

상기 층형상 화합물의 삽입을 이용한 것 중에서도, 칼코게나이드 화합물이 비교적 우수한 충방전 사이클 특성을 나타내고 있다. 그러나, 칼코게나이드 화합물은 기전력(起電力)이 낮고, 리튬 금속을 음극으로서 사용하는 경우에도 실용적인 충전 전압이 겨우 2V 전후이며, 비수전해질 이차전지의 특징인 기전력이 높아야 한다는 점을 만족하지 않는다.Among the above-mentioned layered compound insertions, the chalcogenide compounds exhibit relatively good charge and discharge cycle characteristics. However, the chalcogenide compound has a low electromotive force, and even when lithium metal is used as a negative electrode, the practical charging voltage is only about 2 V, and does not satisfy that the electromotive force, which is a characteristic of the nonaqueous electrolyte secondary battery, must be high.

층형상 화합물의 삽입을 이용한 활물질은 칼코게나이드 화합물 외에도 존재한다. 이러한 활물질 중 V6O13, LiCoO2, LiNiO2 및 도핑 현상을 이용한 LiMn2O4 등의 금속 산화물계 화합물은 고기전력(高起電力)이라는 특징을 갖는다는 점에서 주목받고 있다. 특히, LiNiO2를 활물질로서 포함하는 양극은 4V 정도의 기전력을 갖고, 또한 이론적 에너지 밀도가 양극 활물질 당 거의 1 ㎾h/㎏ 이라는 큰 값을 갖는다.Active materials using intercalation of layered compounds are present in addition to chalcogenide compounds. Among these active materials, V 6 O 13 , LiCoO 2 , LiNiO 2 And LiMn 2 O 4 using doping Metal oxide compounds such as these have attracted attention in that they have a feature of high power. In particular, the positive electrode containing LiNiO 2 as an active material has an electromotive force of about 4V and has a large value of theoretical energy density of approximately 1 mAh / kg per positive electrode active material.

그러나, LiNiO2를 활물질로서 포함하는 양극을 구비한 비수전해질 이차전지는 충방전 사이클 수명이 낮다는 문제점이 있다.However, a nonaqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode containing LiNiO 2 as an active material has a problem in that the charge and discharge cycle life is low.

한편, 일본 공개특허공보 소63-121258호 공개공보에는 층형상 구조를 갖고, 일반식 AxByCzDwO2로 표시되는 복합 산화물을 양극으로서 사용하는 비수계(非水系) 이차전지가 개시되어 있다. 상기 일반식 중, A는 알칼리 금속으로부터 선택된 1 종 이상이고, B는 전이 금속이고, C는 Al, In, Sn의 군으로부터 선택된 1 종 이상이며, D는 (a) A 이외의 알칼리 금속, (b) B 이외의 전이 금속, (c) Ⅱa족 원소, (d) Al, In, Sn, 탄소, 질소, 산소를 제외한 Ⅲb족, Ⅳb족, Ⅴb족, Ⅵb족의 제 2 내지 제 6 주기의 원소의 군으로부터 선택된 1 종 이상을 나타낸다. x, y, z, w는 각각 0.05 ≤ x ≤ 1.10, 0.85 ≤ y ≤ 1.00, 0.001 ≤ z ≤ 0.10, 0.001 ≤ w ≤ 0.10의 수를 나타낸다.On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-121258 discloses a non-aqueous secondary battery having a layered structure and using a composite oxide represented by general formula A x B y C z D w O 2 as a positive electrode. Is disclosed. In the above general formula, A is at least one member selected from alkali metals, B is a transition metal, C is at least one member selected from the group of Al, In, Sn, and D is an alkali metal other than (a) A, ( b) transition metals other than B, (c) Group IIa elements, (d) Groups IIb, Group IVb, Group Vb, and Group VIb except Al, In, Sn, carbon, nitrogen, and oxygen. One or more types selected from the group of elements are shown. x, y, z and w represent the numbers 0.05? x? 1.10, 0.85? y? 1.00, 0.001? z? 0.10, and 0.001? w? 0.10, respectively.

그러나, 상기 공개 공보에 기재된 비수계 이차전지는 충분한 사이클 수명을 획득할 수 있는 것은 아니었다. However, the non-aqueous secondary battery described in this publication was not able to obtain sufficient cycle life.

본 발명은 충방전 사이클 수명이 향상된 비수전해질 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolyte secondary battery with improved charge and discharge cycle life.

본 발명에 의하면 양극 활물질, 도전제 및 결착제를 포함하는 양극, 음극 및 비수전해질을 구비하는 비수전해질 이차전지에 있어서,According to the present invention, in a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode and a nonaqueous electrolyte containing a positive electrode active material, a conductive agent and a binder,

상기 양극 활물질은 하기 화학식 1로 표시되는 산화물 입자 및 화학식 2로 표시되는 산화물 입자를 포함하고, 상기 양극 활물질 중의 하기 화학식 1로 표시되는 산화물 입자의 비율은 50 중량%를 초과하며, 또한 상기 양극 활물질은 하기 수학식 1 내지 수학식 5를 만족하는 비수전해질 이차전지가 제공된다.The positive electrode active material includes an oxide particle represented by Chemical Formula 1 and an oxide particle represented by Chemical Formula 2, and a ratio of the oxide particles represented by Chemical Formula 1 in the positive electrode active material is more than 50% by weight, and further, the positive electrode active material The nonaqueous electrolyte secondary battery satisfying the following Equations 1 to 5 is provided.

Figure 112005014039141-pct00001
Figure 112005014039141-pct00001

Figure 112005014039141-pct00002
Figure 112005014039141-pct00002

(상기 화학식 1 및 화학식 2에서, (In Formula 1 and Formula 2,

상기 M은 Mn, B, Al 및 Sn 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종류 이상의 원소이고, M is at least one element selected from the group consisting of Mn, B, Al and Sn,

상기 몰비 x, y, z, w, a, b, c는 각각 0.95 ≤ x ≤ 1.05, 0.7 ≤ y ≤ 0.95, 0.05 ≤ z ≤ 0.3, 0 ≤ w ≤ 0.1, 0.95 ≤ y + z + w ≤ 1.05, 0.95 ≤ a ≤ 1.05, 0.95 ≤ b ≤ 1.05, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0.95 ≤ b+c ≤ 1.05를 나타낸다)The molar ratios x, y, z, w, a, b, c are 0.95 ≦ x ≦ 1.05, 0.7 ≦ y ≦ 0.95, 0.05 ≦ z ≦ 0.3, 0 ≦ w ≦ 0.1, 0.95 ≦ y + z + w ≦ 1.05, respectively. , 0.95 <a <1.05, 0.95 <b <1.05, 0 <c <0.05, 0.95 <b + c <1.05)

Figure 112005014039141-pct00003
Figure 112005014039141-pct00003

Figure 112005014039141-pct00004
Figure 112005014039141-pct00004

Figure 112005014039141-pct00005
Figure 112005014039141-pct00005

Figure 112005014039141-pct00006
Figure 112005014039141-pct00006

Figure 112005014039141-pct00007
Figure 112005014039141-pct00007

(상기 수학식 1, 2, 3, 4 및 5에서, (In Equations 1, 2, 3, 4, and 5,

상기 DN10, 상기 DN50 및 상기 DN90은 LixNiyCozMwO2 입자의 체적 누적 빈도가 10 %, 50 % 및 90 %의 입자 직경임을 나타내고, The D N10 , the D N50 and the D N90 indicate that volume cumulative frequencies of Li x Ni y Co z M w O 2 particles are 10%, 50%, and 90% particle diameters,

상기 DC10, 상기 DC50 및 상기 DC90은 LiaCobMcO2 입자의 체적 누적 빈도가 10 %, 50 %, 90 %의 입자 직경임을 나타낸다.)The D C10 , the D C50, and the D C90 indicate that volume accumulation frequencies of Li a Co b M c O 2 particles are 10%, 50%, and 90% particle diameters.)

도 1은 본 발명에 관한 비수전해질 이차전지의 일례인 박형 비수전해질 이차전지를 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view showing a thin nonaqueous electrolyte secondary battery which is an example of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention;

도 2는 도 1의 A부를 도시한 확대 단면도, 및2 is an enlarged cross-sectional view showing part A of FIG. 1, and

도 3은 본 발명에 관한 비수전해질 이차전지의 일례인 각형 비수전해질 이차전지를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a rectangular nonaqueous electrolyte secondary battery which is an example of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention.

본 발명에 관한 비수전해질 이차전지의 일례에 대해서 설명한다.An example of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention will be described.

본 발명에 관한 비수전해질 이차전지는 용기, 용기 내에 수납되고 양극 및 음극을 포함하는 전극군, 및 상기 전극군에 보존되어 있는 비수전해질을 구비한다.A nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention includes a container, an electrode group housed in the container and including a positive electrode and a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte stored in the electrode group.

상기 이차전지에서는 양극과 음극 사이에 분리기(separator)를 배치해도 좋고, 분리기 대신 겔상 또는 고체상의 비수전해질층을 사용하는 것도 가능하다.In the secondary battery, a separator may be disposed between the positive electrode and the negative electrode, and a gel or solid nonaqueous electrolyte layer may be used instead of the separator.

이하에 양극, 음극, 분리기, 비수전해질 및 용기에 대해서 설명한다.The positive electrode, the negative electrode, the separator, the nonaqueous electrolyte and the container will be described below.

1) 양극1) anode

상기 양극은 집전체(集電體), 및 상기 집전체의 한쪽 면 또는 양면에 담지되고 양극 활물질을 함유하는 양극층을 포함한다.The positive electrode includes a current collector, and a positive electrode layer supported on one or both surfaces of the current collector and containing a positive electrode active material.

양극 활물질은 하기 화학식 1로 표시되는 산화물 입자 및 하기 화학식 2로 표시되는 산화물 입자를 포함한다. 상기 양극 활물질 중의 하기 화학식 1로 표시되는 산화물 입자의 비율은 50 중량% 보다 많다.The positive electrode active material includes an oxide particle represented by Formula 1 and an oxide particle represented by Formula 2 below. The proportion of the oxide particles represented by the following Chemical Formula 1 in the positive electrode active material is more than 50% by weight.

(화학식 1)(Formula 1)

Figure 112005014039141-pct00008
Figure 112005014039141-pct00008

(화학식 2)(Formula 2)

Figure 112005014039141-pct00009
Figure 112005014039141-pct00009

(상기 화학식 1 및 화학식 2에서, (In Formula 1 and Formula 2,

상기 M은 Mn, B, Al 및 Sn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종류 이상의 원소이고, M is at least one element selected from the group consisting of Mn, B, Al and Sn,

상기 몰비 x, y, z, w, a, b, c는 각각 0.95 ≤ x ≤ 1.05, 0.7 ≤ y ≤0.95, 0.05 ≤ z ≤ 0.3, 0 ≤ w ≤ 0.1, 0.95 ≤ y + z + w ≤ 1.05, 0.95 ≤ a ≤ 1.05, 0.95 ≤ b ≤ 1.05, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0.95 ≤ b + c ≤ 1.05를 나타낸다)The molar ratios x, y, z, w, a, b, c are 0.95 ≦ x ≦ 1.05, 0.7 ≦ y ≦ 0.95, 0.05 ≦ z ≦ 0.3, 0 ≦ w ≦ 0.1, 0.95 ≦ y + z + w ≦ 1.05, respectively. , 0.95 ≤ a ≤ 1.05, 0.95 ≤ b ≤ 1.05, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0.95 ≤ b + c ≤ 1.05)

또한, 상기 양극 활물질은 수학식 1 내지 수학식 5를 만족한다.In addition, the cathode active material satisfies Equations 1 to 5.

(수학식 1)(Equation 1)

Figure 112005014039141-pct00010
Figure 112005014039141-pct00010

(수학식 2)(Equation 2)

Figure 112005014039141-pct00011
Figure 112005014039141-pct00011

(수학식 3)(Equation 3)

Figure 112005014039141-pct00012
Figure 112005014039141-pct00012

(수학식 4)(Equation 4)

Figure 112005014039141-pct00013
Figure 112005014039141-pct00013

(수학식 5)(Equation 5)

Figure 112005014039141-pct00014
Figure 112005014039141-pct00014

(상기 수학식 1, 2, 3, 4 및 5에서, (In Equations 1, 2, 3, 4, and 5,

상기 DN10은 상기 LixNiyCozMwO2 입자의 체적 누적 빈도가 10 % 입자 직경임을 나타내고, The D N10 indicates that the volume cumulative frequency of the Li x Ni y Co z M w O 2 particles is 10% particle diameter,

상기 DN50은 상기 LixNiyCozMwO2 입자의 체적 누적 빈도가 50 % 입자 직경임을 나타내고, The D N50 indicates that the cumulative frequency of the Li x Ni y Co z M w O 2 particles is 50% particle diameter,

상기 DN90은 상기 LixNiyCozMwO2 입자의 체적 누적 빈도가 90 % 입자 직경임을 나타내고, The D N90 indicates that the volume accumulation frequency of the Li x Ni y Co z M w O 2 particles is 90% particle diameter,

한편, 상기 DC10은 상기 LiaCobMcO2 입자의 체적 누적 빈도가 10 % 입자 직경임을 나타내고, On the other hand, the D C10 indicates that the volume cumulative frequency of the Li a Co b M c O 2 particles is 10% particle diameter,

상기 DC50은 상기 LiaCobMcO2 입자의 체적 누적 빈도가 50 % 입자 직경임을 나타내고, 및D C50 indicates that the cumulative frequency of the Li a Co b M c O 2 particles is 50% particle diameter, and

상기 DC90은 상기 LiaCobMcO2 입자의 체적 누적 빈도 90 % 입자 직경임을 나타낸다)D C90 indicates that the volume cumulative frequency of the Li a Co b M c O 2 particles is 90% particle diameter.)

{LixNiyCozMwO2 입자(이하, 니켈계 입자라고 함)}{Li x Ni y Co z M w O 2 particles (hereinafter referred to as nickel-based particles)}

(Li)(Li)

리튬의 몰비(x)를 상기 범위로 규정하는 것은 이하에 설명하는 이유에 의한 것이다. 몰비(x)를 0.95 미만으로 하면, 충방전 반응에 기여하는 Li 이온이 감소되어 방전 용량이 저하된다. 한편, 몰비(x)가 1.05 초과하면, Ni 사이트로의 Li 이온의 혼입이 발생하므로 방전 용량이 저하된다. 또한, 결정 구조의 변화에 의해 반응성이 저하되므로 방전 전압이 저하된다. 몰비(x)의 범위는 0.97 ≤ x ≤ 1.03이 보다 바람직하다.The definition of the molar ratio x of lithium in the above range is based on the reason described below. When the molar ratio (x) is less than 0.95, Li ions that contribute to charge and discharge reactions are reduced and the discharge capacity is lowered. On the other hand, when the molar ratio x exceeds 1.05, mixing of Li ions into the Ni site occurs, so that the discharge capacity is lowered. In addition, since the reactivity decreases due to the change in crystal structure, the discharge voltage decreases. As for the range of molar ratio (x), 0.97 <x <= 1.03 is more preferable.

(Ni)(Ni)

니켈의 몰비(y)를 상기 범위로 규정하는 것은 이하에 설명한 이유에 의한 것이다. 몰비(y)를 0.7 미만으로 하면 LiCoO2에 의한 방전 용량에 가까운 특성이 되므로 에너지 밀도 향상을 달성하기 어려워진다. 한편, 몰비(y)가 0.95를 초과하면 방전 용량이 커지지만, 충방전 사이클에 따라 결정 구조의 분해가 일어나기 쉬워진다. 몰비(y)의 범위는 0.75 ≤ y ≤ 0.9가 보다 바람직하다.The definition of the molar ratio y of nickel in the above range is for the reasons described below. When the molar ratio (y) is less than 0.7 because the characteristics close to the discharge capacity of LiCoO 2 to be difficult to achieve the improved energy density. On the other hand, when the molar ratio y exceeds 0.95, the discharge capacity becomes large, but decomposition of the crystal structure tends to occur with the charge and discharge cycle. As for the range of molar ratio y, 0.75 <= y <= 0.9 is more preferable.

(Co)(Co)

코발트의 몰비(z)를 상기 범위로 규정하는 것은 이하에 설명하는 이유에 의한 것이다. 몰비(z)를 0.05 미만으로 하면, Ni층의 스태킹(stacking)이 흐트러지 기 쉽고, 충방전 사이클에 따라 결정 구조의 분해가 일어나기 쉽다. 한편, 몰비(z)가 0.3을 초과하면, Co층의 스태킹을 정리하기 위해(결정성을 높게 하기 위해) 합성 온도를 850℃ 이상으로 할 필요가 있지만, 합성 온도를 높게 하면, Ni-O의 결합이 끊어져 탈산소 반응이 발생하고 R3m 구조로의 면탈(免脫)이 일어나 방전 용량이 저하된다. 몰비(z)의 보다 바람직한 범위는 0.1 ≤ z ≤ 0.25이다.The molar ratio z of cobalt is defined in the above range due to the reasons described below. When the molar ratio z is less than 0.05, stacking of the Ni layer is likely to be disturbed, and decomposition of the crystal structure is likely to occur depending on the charge and discharge cycle. On the other hand, when the molar ratio z exceeds 0.3, it is necessary to set the synthesis temperature to 850 ° C or higher in order to arrange the stacking of the Co layer (to increase the crystallinity). Debonding occurs, deoxygenation reactions occur, and face removal to the R3m structure occurs, resulting in a decrease in discharge capacity. The more preferable range of molar ratio z is 0.1 ≦ z ≦ 0.25.

(원소 M)(Element M)

원소(M)은 충방전 사이클에 의한 분해를 억제하는 효과를 갖고 결정의 구조를 지지하는 기둥이 되는 것이 가능하다. 또한, 원소(M)의 첨가에 의해 반응계면(反應界面)에서의 비수전해질의 분해를 억제하는 것도 가능하다. 단, 몰비(w)가 0.1을 초과하면, 리튬 이온 사이트로 니켈이 혼입되기 쉬워지므로, 결정 구조가 변화되어 큰 전류의 방전이 곤란해질 우려가 있는 점에서, 몰비(w)는 0.1 이하로 하는 것이 바람직하다. 몰비(w)의 보다 바람직한 범위는 0 ≤ w ≤ 0.07이고, 더욱 바람직한 범위는 0 ≤ w ≤0.05이고, 가장 바람직한 범위는 0 ≤ w ≤ 0.03이다. 원소(M)의 첨가 효과를 충분히 얻기 위해, 몰비(w)의 하한값은 0.001로 하는 것이 바람직하다.The element M has an effect of suppressing decomposition due to the charge and discharge cycle and can be a pillar supporting the structure of the crystal. In addition, it is also possible to suppress decomposition of the nonaqueous electrolyte at the reaction interface by addition of the element (M). However, when the molar ratio w exceeds 0.1, nickel easily enters the lithium ion site, so that the crystal structure may change and the discharge of a large current may be difficult. Therefore, the molar ratio w should be 0.1 or less. It is preferable. The more preferable range of molar ratio w is 0 ≦ w ≦ 0.07, still more preferably 0 ≦ w ≦ 0.05, and the most preferred range is 0 ≦ w ≦ 0.03. In order to fully acquire the effect of the addition of the element M, the lower limit of the molar ratio w is preferably set to 0.001.

원소(M) 중에서도 Sn이 바람직하다. 원소(M)으로서 Sn을 사용하면, 고온 환경하에서의 충방전 사이클 수명을 향상시킬 수 있다. 이것은 양극의 표면에 EC 유래의 보호 피막이 형성되는 반응이 촉진되고, 고온 환경하(45 ℃ 부근)에서의 양극과 γ-부틸락톤과의 반응이 억제되기 때문으로 추측된다. 또한, LixNiyCozSnwO2 입 자는 LixNiyCozO2 와 Li2SnO3의 혼합물이다.Among the elements M, Sn is preferable. When Sn is used as the element M, the charge and discharge cycle life in a high temperature environment can be improved. This is presumably because the reaction in which a protective film derived from EC is formed on the surface of the positive electrode is accelerated, and the reaction between the positive electrode and γ-butyl lactone in a high temperature environment (around 45 ° C) is suppressed. In addition, Li x Ni y Co z Sn w O 2 The mouth is Li x Ni y Co z O 2 And a mixture of Li 2 SnO 3 .

또한, 원소(M)으로서 Al 또는 Mn을 사용하면, LixNiyCozMwO2 입자의 결정 구조의 안정성이 높아지므로, 장기 사이클에 걸쳐 충방전을 안정적으로 실시할 수 있고, 충방전 사이클 수명을 보다 향상시킬 수 있다.In addition, when Al or Mn is used as the element M, the stability of the crystal structure of the Li x Ni y Co z M w O 2 particles increases, so that charging and discharging can be stably performed over a long period of time, and thus charging and discharging are performed. The cycle life can be further improved.

몰비(y, z, w)의 합계(y+z+w)를 상기 범위로 규정하는 이유를 설명한다. (y+z+w)를 0.95 미만으로 하면, 입자 중의 Li 비율이 높아지므로 충방전 반응에 기여하지 않는 불순물이 생성되고 방전 용량이 저하된다. 한편, (y+z+w)가 1.05를 초과하면 반응에 기여하는 Li 량이 감소되므로 방전 용량이 저하된다.The reason for defining the sum (y + z + w) of the molar ratios y, z and w in the above range is explained. When (y + z + w) is less than 0.95, the Li ratio in the particles is increased, so that impurities which do not contribute to the charge / discharge reaction are generated and the discharge capacity is lowered. On the other hand, when (y + z + w) exceeds 1.05, the amount of Li contributing to the reaction is reduced, so that the discharge capacity is lowered.

(DN90/DN50)과 (DN50/DN10)의 각각을 1.4 내지 2의 범위내로 한정하는 것은 이하에 설명하는 이유에 의한 것이다. (DN90/DN50)과 (DN50/DN10)이 1이라는 것은, 니켈계 입자의 입자도 분포가 단분산인 것을 의미한다. (DN90/DN50) 및 (DN50/DN10)이 1.4 미만이면, 니켈계 입자의 입자도 분포가 좁으므로, 양극의 활물질 충전량이 부족하여 고용량을 얻을 수 없게 된다.The limitation of each of (D N90 / D N50 ) and (D N50 / D N10 ) within the range of 1.4 to 2 is due to the reasons described below. The fact that (D N90 / D N50 ) and (D N50 / D N10 ) is 1 means that the particle size distribution of the nickel-based particles is monodisperse. If (D N90 / D N50 ) and (D N50 / D N10 ) are less than 1.4, the particle size distribution of the nickel-based particles is narrow, and thus, the amount of active material charged in the positive electrode is insufficient and high capacity cannot be obtained.

한편, (DN90/DN50)이 2를 초과하는 니켈계 입자에는 큰 입자 직경의 입자가 많이 포함되어 있다. 큰 입자 직경의 입자는 리튬의 흡장·방출에 따른 팽창 수축이 커지므로, 미분화의 진행이 빠르다. 따라서, (DN90/DN50)이 2를 초과하면, 니켈계 입자의 미분화가 진행되고 수명을 길게 얻을 수 없게 된다.On the other hand, nickel particle | grains whose (D N90 / D N50 ) exceeds 2 contain many particle | grains of a large particle diameter. Particles with large particle diameters have a large expansion and contraction due to occlusion and release of lithium, so that the progress of micronization is rapid. Therefore, when (D N90 / D N50 ) exceeds 2, micronization of the nickel-based particles proceeds and the lifetime cannot be obtained long.

또한, (DN50/DN10)이 2를 초과하는 니켈계 입자에는 미소(微小) 입자가 많이 포함되어 있다. 이와 같은 니켈계 입자는 비수전해질에 대한 반응성이 높으므로, 비수전해질의 산화 분해가 진행되고 충방전 사이클 수명이 저하된다.In addition, many nickel particles are contained in the nickel-type particle | grains with which (D N50 / D N10 ) exceeds 2. Since such nickel-based particles have high reactivity with the nonaqueous electrolyte, oxidative decomposition of the nonaqueous electrolyte proceeds and the charge and discharge cycle life is reduced.

(DN90/DN50) 및 (DN50/DN10) 각각의 더욱 바람직한 범위는 1.5 내지 1.9이다.More preferred ranges of (D N90 / D N50 ) and (D N50 / D N10 ), respectively, are from 1.5 to 1.9.

양극 활물질 중의 니켈계 입자의 함유량을 50 중량% 보다도 많게 하는 것은 이하에 설명하는 이유에 의한 것이다. 양극 활물질 중의 니켈계 입자의 함유량을 50 중량% 이하로 하면, 단위 중량 당 방전 용량[비용량(比容量)]이 저하된다. 단, 니켈계 입자의 함유량이 90 중량%를 초과하면, 높은 방전 전압과 우수한 큰 전류 충방전 특성이 얻어지지 않게 될 우려가 있으므로, 니켈계 입자의 함유량은 50 중량% 보다 많고, 90 중량% 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.The content of nickel-based particles in the positive electrode active material is more than 50% by weight for the reasons described below. When content of the nickel type particle | grains in a positive electrode active material is 50 weight% or less, the discharge capacity (specific capacity) per unit weight falls. However, when the content of the nickel-based particles exceeds 90% by weight, there is a fear that a high discharge voltage and excellent large current charge / discharge characteristics may not be obtained. Therefore, the content of the nickel-based particles is more than 50% by weight, and 90% by weight or less. It is preferable to set it in the range of.

더욱 바람직한 범위는 50 중량% 초과 내지 80 중량%이다.More preferred ranges are greater than 50% and 80% by weight.

{LiaCobMcO2 입자(이하, 코발트계 입자라고 함)}{Li a Co b M c O 2 Particles (hereinafter referred to as Cobalt based particles)}

리튬의 몰비(a)를 상기 범위로 규정하는 것은 이하에 설명하는 이유에 의한 것이다. 몰비(a)를 0.95 미만으로 하면, 충방전 반응에 기여하는 Li 이온이 감소되므로 방전 용량이 저하된다. 한편, 몰비(a)가 1.05를 초과하면, LiCoO2 구조와는 다른 불순물이 생성되므로 방전 용량이 저하된다. 몰비(a)의 더욱 바람직한 범위는 0.97 ≤ a ≤1.03 이다.The definition of the molar ratio (a) of lithium in the above range is for the reason described below. When the molar ratio a is less than 0.95, Li ions that contribute to charge and discharge reactions are reduced, so that the discharge capacity is lowered. On the other hand, when the molar ratio (a) exceeds 1.05, impurities different from the LiCoO 2 structure are generated, so that the discharge capacity is lowered. A more preferred range of molar ratio (a) is 0.97 ≦ a ≦ 1.03.

(Co)(Co)

코발트의 몰비(b)를 상기 범위로 규정하는 것은 이하에 설명하는 이유에 의한 것이다. 몰비(b)를 0.95 미만으로 하면, 상대적으로 (a/b)비가 커지므로, 충방 전 반응에 기여하는 Li 이온이 감소되고 방전 용량이 저하된다. 한편, 몰비(b)가 1.05를 초과하면, 상대적으로 (a/b)의 비가 작아지므로, 충방전에 기여하지 않는 불순물이 생성되어 방전 용량이 저하된다. 몰비(b)의 더욱 바람직한 범위는 0.97 ≤ b ≤ 1.03이다.The molar ratio (b) of cobalt is defined in the above range for the reasons described below. When the molar ratio (b) is less than 0.95, the (a / b) ratio becomes relatively large, so that Li ions that contribute to the charge / discharge reaction are reduced and the discharge capacity is lowered. On the other hand, when the molar ratio b exceeds 1.05, the ratio of (a / b) becomes relatively small, so that impurities which do not contribute to charging and discharging are generated and the discharge capacity is lowered. A more preferable range of molar ratio (b) is 0.97 ≦ b ≦ 1.03.

(원소 M)(Element M)

원소(M)은 비수전해질의 분해 반응을 억제 또는 제어하거나, 충방전 사이클에 의한 결정 구조의 분해를 억제하기 위한 구조 강화의 역할을 수행한다. 또한, 충방전에 대해서 원소(M)의 가수(價數)가 변화되지 않는 경우 결정 구조가 강화되므로, 사이클 특성이 향상된다. 단, 몰비(c)가 0.05를 초과하면, 상대적으로 Co 량이 저하되고 전지 반응에 관여하는 Li 량이 부족하므로 방전 용량이 저하된다. 따라서, 몰비(c)는 0.05 이하로 하는 것이 바람직하다. 몰비(c)의 더욱 바람직한 범위는 0.001 ≤ c ≤ 0.03이다.The element (M) plays a role of strengthening the structure to suppress or control the decomposition reaction of the nonaqueous electrolyte or to suppress the decomposition of the crystal structure by the charge / discharge cycle. In addition, since the crystal structure is strengthened when the valence of the element M does not change with respect to charging and discharging, the cycle characteristics are improved. However, when the molar ratio (c) exceeds 0.05, the amount of Co is relatively lowered and the amount of Li involved in the battery reaction is insufficient, so that the discharge capacity is lowered. Therefore, it is preferable to make molar ratio c into 0.05 or less. A more preferable range of molar ratio (c) is 0.001 ≦ c ≦ 0.03.

원소(M) 중에서도 Sn이 바람직하다. 원소(M)으로서 Sn를 사용하면, 고온 환경하에서의 충방전 사이클 수명을 향상시킬 수 있다. 이것은 양극의 표면에 EC 유래의 보호 피막이 형성되는 반응이 촉진되고, 고온 환경하(45 ℃ 부근) 에서의 양극과 γ-부틸락톤과의 반응이 억제되기 때문이라고 추측된다. 또한, LiaCobSncO2 입자는 LiaCobO2와 Li2SnO3의 혼합물이다.Among the elements M, Sn is preferable. When Sn is used as the element M, the charge and discharge cycle life in a high temperature environment can be improved. This is presumably because the reaction in which a protective film derived from EC is formed on the surface of the positive electrode is accelerated, and the reaction between the positive electrode and γ-butyl lactone in a high temperature environment (around 45 ° C.) is suppressed. In addition, the Li a Co b Sn c O 2 particles are a mixture of Li a Co b O 2 and Li 2 SnO 3 .

몰비(b, c)의 합계(b+c)를 상기 범위로 규정하는 이유를 설명한다. (b+c)를 0.95 미만으로 하면, 입자 중의 Li 비율이 높아지므로 충방전 반응에 기여하지 않 는 불순물이 생성되고 방전 용량이 저하된다. 한편, (b+c)가 1.05를 초과하면, 반응에 기여하는 Li 량이 감소하므로 방전 용량이 저하된다.The reason for defining the sum (b + c) of the molar ratios (b, c) in the above range is explained. When (b + c) is less than 0.95, the Li ratio in the particles increases, so that impurities which do not contribute to the charge / discharge reaction are generated and the discharge capacity is lowered. On the other hand, when (b + c) exceeds 1.05, the amount of Li contributing to the reaction decreases, so that the discharge capacity is lowered.

(DC90/DC50)과 (DC50/DC10)의 각각을 1.4 내지 2의 범위내로 한정하는 것은 이하에 설명하는 이유에 의한 것이다. (DC90/DC50)과 (DC50/DC10)이 1이라는 것은 코발트계 입자의 입자도 분포가 단분산인 것을 의미한다. (DC90/DC50) 및 (DC50/DC10)이 1.4 미만이면, 코발트계 입자의 입자도 분포가 좁으므로, 양극의 활물질 충전량이 부족하여 고용량을 얻을 수 없게 된다.The limitation of each of (D C90 / D C50 ) and (D C50 / D C10 ) within the range of 1.4 to 2 is due to the reasons described below. The fact that (D C90 / D C50 ) and (D C50 / D C10 ) is 1 means that the particle size distribution of the cobalt-based particles is monodisperse. If (D C90 / D C50 ) and (D C50 / D C10 ) are less than 1.4, the particle size distribution of the cobalt-based particles is narrow, and thus the amount of active material charged in the positive electrode is insufficient, and thus high capacity cannot be obtained.

한편, (DC90/DC50)이 2를 초과하는 코발트계 입자에는 큰 입자 직경의 입자가 많이 포함되어 있다. 이와 같은 코발트계 입자는 리튬 확산 속도가 늦으므로, 큰 전류 충방전 특성의 저하를 초래한다.On the other hand, cobalt type particle | grains whose (D C90 / D C50 ) exceeds 2 contain many particle | grains of a big particle diameter. Since such cobalt-based particles have a low lithium diffusion rate, they cause a large decrease in current charge / discharge characteristics.

또한, (DC50/DC10)이 2를 초과하는 코발트계 입자에는 미소 입자가 많이 포함되어 있다. 이와 같은 코발트계 입자는 비수전해질과의 반응성이 높으므로, 비수전해질의 산화 분해가 진행되고 충방전 사이클 수명이 저하된다.In addition, the cobalt type particle | grains whose (D C50 / D C10 ) exceeds 2 contains many microparticles. Since such cobalt-based particles have high reactivity with the nonaqueous electrolyte, oxidative decomposition of the nonaqueous electrolyte proceeds and the charge and discharge cycle life is reduced.

(DC90/DC50) 및 (DC50/DC10) 각각의 더욱 바람직한 범위는 1.5 내지 1.9이다.More preferred ranges of each of (D C90 / D C50 ) and (D C50 / D C10 ) are 1.5 to 1.9.

코발트계 입자의 DC50은 0.2 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 이것은 다음과 같은 이유에 의한 것이다. DC50을 0.2 ㎛ 미만으로 하면, 코발트계 입자의 결정 성장이 불충분해져 충분한 방전 용량을 얻을 수 없게 될 우 려가 있다. 한편, DC50이 30 ㎛를 초과하면, 양극의 제조시에 균일한 양극 표면을 얻는 것이 곤란해지는 것 이외에, 입자 직경이 커지므로 체적 당의 표면적이 적어져 반응성이 저하된다. DC50의 보다 바람직한 범위는 1 ㎛ 이상 내지 15 ㎛ 이하이다.It is preferable that DC50 of cobalt type particle exists in the range of 0.2 micrometer or more and 30 micrometers or less. This is for the following reason. If the D C50 is less than 0.2 µm, there is a possibility that the crystal growth of the cobalt-based particles becomes insufficient and a sufficient discharge capacity cannot be obtained. On the other hand, when D C50 exceeds 30 µm, in addition to making it difficult to obtain a uniform anode surface at the time of production of the anode, the particle diameter becomes large, so that the surface area per volume decreases and the reactivity decreases. The more preferable range of D C50 is 1 µm or more and 15 µm or less.

상술한 니켈계 입자 및 코발트계 입자가 체적 누적 빈도 10 %, 50 %, 90 %에 대해서 상술한 수학식 1 내지 수학식 4의 관계를 만족했을 때, 입자 직경(D)(DN50/DC50)를 1.5 내지 2.5의 범위내로 규정하는 이유에 대해서 설명한다. (DN50/DC50)이 1 이상 내지 1.5 미만이면 니켈계 입자의 입자도 분포와 코발트계 입자의 입자도 분포의 유사성이 높으므로, 니켈계 입자의 리튬 흡장·방출에 따른 팽창 수축을 코발트계 입자로 억제하기 곤란해지고 충방전 사이클 수명이 저하된다. 또한, 코발트계 입자는 평균 방전 전압을 니켈계 입자 보다도 높게 할 수 있고, 또한 방전 초기부터 리튬의 흡장·방출을 용이하게 실시할 수 있다.When the above-described nickel-based particles and cobalt-based particles satisfy the relationship of the above-described formulas (1) to (4) for the volume accumulation frequencies of 10%, 50%, and 90%, the particle diameter (D) (D N50 / D C50 ) Is described in the range of 1.5 to 2.5. If (D N50 / D C50 ) is greater than or equal to 1 and less than 1.5, the similarity between the particle size distribution of the nickel-based particles and the particle size distribution of the cobalt-based particles is high, thus expanding the expansion and contraction caused by lithium occlusion and release of the nickel-based particles. It becomes difficult to suppress by particle | grains, and a charge / discharge cycle life falls. In addition, the cobalt-based particles can make the average discharge voltage higher than that of the nickel-based particles, and can easily store and release lithium from the initial stage of discharge.

(DN50/DC50)이 1 미만인 경우에는 코발트계 입자의 입자도 분포가 니켈계 입자의 입자도 분포 보다도 큰 입자 직경측에 존재하므로, 코발트계 입자의 리튬 확산 속도가 손상되어 큰 전류 충방전 특성이 열화된다.If (D N50 / D C50 ) is less than 1, the particle size distribution of the cobalt-based particles exists on the side of the particle diameter larger than that of the nickel-based particles, and thus the lithium diffusion rate of the cobalt-based particles is impaired, resulting in large current charge and discharge. Properties deteriorate.

(DN50/DC50)이 2.5를 초과하면, 니켈계 입자의 입자도 분포가 코발트계 입자의 입자도 분포 보다도 현저하게 큰 입자 직경측에 위치하므로, 니켈계 입자의 반응성과 코발트계 입자의 반응성의 차가 현저해진다. 그 결과, 양극에서 충방전 반 응이 불균일하게 발생하기 쉬워지므로, 충방전 사이클 수명이 저하된다. 또한, 이러한 양극 활물질을 사용하여 페이스트를 조제하면, 페이스트의 분산성 또는 도공성(塗工性)이 손상되므로, 품질이 안정된 양극을 얻기 곤란해진다. (DN50/DC50)의 보다 바람직한 범위는 1.6 내지 2.4이다.When (D N50 / D C50 ) exceeds 2.5, the particle size distribution of the nickel-based particles is located on the side of the particle diameter which is significantly larger than the particle size distribution of the cobalt-based particles, so that the reactivity of the nickel-based particles and the reactivity of the cobalt-based particles are Difference is remarkable. As a result, the charge / discharge reaction easily occurs unevenly in the anode, and thus the charge / discharge cycle life decreases. Moreover, when a paste is prepared using such a positive electrode active material, since the dispersibility or coating property of a paste is impaired, it becomes difficult to obtain the positive electrode of stable quality. The more preferable range of (D N50 / D C50 ) is 1.6 to 2.4.

양극 활물질에는 니켈계 입자와 코발트계 입자를 각각 1 종류씩 사용해도 좋지만, 니켈계 입자로서 조성이 다른 2 종류 이상을 사용해도, 또는 코발트계 입자로서 조성이 다른 2 종류 이상을 사용해도 좋다.One type of nickel-based particles and one cobalt-based particle may be used for the positive electrode active material, but two or more types having different compositions may be used as the nickel-based particles, or two or more types having different compositions may be used as the cobalt-based particles.

상기 양극은 예를 들면 이하의 (ⅰ) 내지 (ⅲ)에 설명하는 방법으로 제작된다.The said positive electrode is produced by the method demonstrated to the following (i)-(iv), for example.

(i) 양극 활물질, 도전제 및 결착제를 적당한 용매에 현탁시켜 수득된 합제(合劑) 슬러리를 집전체에 도포하고, 건조시킨 후 프레스를 실시, 원하는 크기로 재단함으로써 양극이 수득된다. 이 때, 집전체의 한쪽 면 당 슬러리의 도포량을 100 g/㎡ 내지 400 g/㎡ 의 범위내로 하는 것이 바람직하다.(i) A positive electrode is obtained by apply | coating the mixture slurry obtained by suspending a positive electrode active material, a electrically conductive agent, and a binder to a suitable solvent, drying, pressing, and cutting to a desired magnitude | size. At this time, it is preferable to make the application amount of the slurry per side of an electrical power collector into the range of 100 g / m <2> -400 g / m <2>.

(ⅱ) 양극 활물질, 도전제 및 결착제를 혼련하여 수득된 혼합물을 펠렛 형상으로 성형한 후, 수득된 펠렛을 집전체에 압착함으로써 양극이 수득된다.(Ii) A positive electrode is obtained by molding a mixture obtained by kneading a positive electrode active material, a conductive agent and a binder into pellets, and then compressing the obtained pellets into a current collector.

(ⅲ) 양극 활물질, 도전제 및 결착제를 혼련하여 수득된 혼합물을 시트 형상으로 성형한 후, 수득된 시트를 집전체에 압착함으로써 양극이 수득된다.(Iii) The mixture obtained by kneading the positive electrode active material, the conductive agent and the binder is molded into a sheet shape, and then the obtained sheet is pressed against the current collector to obtain a positive electrode.

상기 도전제로서는 아세틸렌 블랙이나 케첸 블랙 등의 카본 블랙, 흑연 등을 예로 들 수 있다.Examples of the conductive agent include carbon black such as acetylene black and Ketjen black, and graphite.

상기 결착제로서는 예를 들어 폴리불화 비닐리덴(PVdF), 단량체 성분으로서 불화 비닐리덴(VdF), 테트라플루오로에틸렌(TFE), 헥사플루오로프로필렌(HFP), 클로로트리플루오로에틸렌(CTFE), 퍼플루오로알킬비닐에테르(PFA), 에틸렌을 포함하는 공중합체 또는 삼원 공중합체 등을 사용할 수 있다.Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVdF), vinylidene fluoride (VdF), tetrafluoroethylene (TFE), hexafluoropropylene (HFP), chlorotrifluoroethylene (CTFE), as monomer components, Perfluoroalkyl vinyl ether (PFA), copolymer containing ethylene, terpolymer, etc. can be used.

양극 활물질, 도전제 및 결착제의 배합 비율은 양극 활물질 80 중량% 내지 95 중량%, 도전제 3 중량% 내지 10 중량%, 결착제 2 중량% 내지 10 중량%의 범위인 것이 바람직하다.The blending ratio of the positive electrode active material, the conductive agent and the binder is preferably in the range of 80 wt% to 95 wt% of the positive electrode active material, 3 wt% to 10 wt% of the conductive agent, and 2 wt% to 10 wt% of the binder.

상기 집전체로서는 예를 들어 알루미늄박, 스테인레스박, 티탄박을 사용할 수 있지만 인장 강도, 전기 화학적인 안정성 및 감았을 때의 유연성 등을 고려하면 알루미늄박이 가장 바람직하다. 이 때의 박의 두께는 10 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 집전체는 박 형상 이외에도 펀치드 메탈(punched metal), 익스팬디드 메탈(expanded metal) 등의 유공 집전체를 사용해도 좋다.As the current collector, for example, aluminum foil, stainless foil, titanium foil can be used, but aluminum foil is most preferred in consideration of tensile strength, electrochemical stability, and flexibility in winding. It is preferable that the thickness of the foil at this time is 10 micrometers or more and 30 micrometers or less. In addition to the foil shape, the current collector may use a porous current collector such as a punched metal and an expanded metal.

2) 음극2) cathode

상기 음극은 집전체, 및 상기 집전체의 한쪽 면 또는 양면에 담지되는 음극층을 포함한다.The negative electrode includes a current collector, and a negative electrode layer supported on one side or both sides of the current collector.

음극층에는 리튬 이온 또는 리튬 원자를 흡장·방출하는 화합물이 포함된다. 이러한 화합물로서는 예를 들어 도전성 고분자(예를 들어 폴리아세탈, 폴리아세틸렌, 폴리피롤 등), 및 유기물 소결체와 같은 탄소 재료 등을 들 수 있다.The negative electrode layer contains a compound that occludes and releases lithium ions or lithium atoms. As such a compound, carbonaceous materials, such as a conductive polymer (for example, polyacetal, polyacetylene, polypyrrole, etc.), an organic substance sintered compact, etc. are mentioned, for example.

상기 탄소 재료는 원료의 종류나 소결법에 의해 특성을 조절할 수 있다. 탄소 재료의 구체예로서는 흑연계 탄소 재료, 흑연 결정부와 비정부(非晶部)가 혼재 한 것과 같은 탄소 재료, 결정층의 적층에 규칙성이 없는 난층(亂層) 구조를 취하는 탄소 재료 등을 들 수 있다.The said carbon material can adjust a characteristic by the kind of raw material, or a sintering method. Specific examples of the carbon material include graphite-based carbon materials, carbon materials in which graphite crystal portions and non-crystallized parts are mixed, carbon materials having a hard layer structure without regularity in lamination of crystal layers, and the like. Can be.

상기 음극은 예를 들면, 이하의 (Ⅰ) 내지 (Ⅲ)에 설명하는 방법으로 제작된다.The said negative electrode is produced by the method demonstrated to the following (I)-(III), for example.

(Ⅰ) 리튬 이온 또는 리튬 원자를 흡장·방출하는 화합물과 결착제를 적당한 용매에 현탁시켜 수득된 합제 슬러리를 집전체에 도포하고 건조한 후, 프레스를 실시하여 원하는 크기로 재단함으로써 음극이 수득된다. 이 때, 집전체의 한쪽 면 당 슬러리의 도포량을 50 g/㎡ 내지 200 g/㎡ 범위 내로 하는 것이 바람직하다.(I) A mixture slurry obtained by suspending and releasing lithium ions or lithium atoms and a binder in a suitable solvent is applied to a current collector, dried, and pressed to cut to a desired size to obtain a negative electrode. At this time, it is preferable to make the application | coating amount of the slurry per side of an electrical power collector into the range of 50 g / m <2> -200 g / m <2>.

(Ⅱ) 리튬 이온 또는 리튬 원자를 흡장·방출하는 화합물과 결착제를 혼련하여 수득된 혼합물을 펠렛 형상으로 성형한 후, 수득된 펠렛을 집전체에 압착함으로써 음극이 수득된다.(II) The mixture obtained by kneading a compound which occludes and releases lithium ions or lithium atoms and a binder is molded into pellets, and then the obtained pellets are pressed into a current collector to obtain a negative electrode.

(Ⅲ) 리튬 이온 또는 리튬 원자를 흡장·방출하는 화합물과 결착제를 혼련하여 수득된 혼합물을 시트 형상으로 성형한 후, 수득된 시트를 집전체에 압착함으로써 음극이 수득된다.(III) The mixture obtained by kneading a compound which occludes and releases lithium ions or lithium atoms and a binder is molded into a sheet shape, and then the obtained sheet is pressed onto a current collector to obtain a negative electrode.

상기 결착제로서는 상술한 양극에서 설명한 것과 동일한 것을 들 수 있다.As said binder, the thing similar to what was demonstrated by the positive electrode mentioned above is mentioned.

상기 음극의 집전체로서는 예를 들어 동박, 니켈박 등을 사용할 수 있다. 전기 화학적인 안정성 및 유연성을 고려하면 동박이 가장 바람직하다. 이 때의 박의 두께로서는 8 ㎛ 이상 내지 20 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 집전체는 박형상 이외에도 펀치드 메탈, 익스팬디드 메탈 등의 구멍이 있는 집전체를 사용해도 좋다.Copper foil, nickel foil, etc. can be used as an electrical power collector of the said negative electrode, for example. Copper foil is most preferable in consideration of electrochemical stability and flexibility. As thickness of foil at this time, it is preferable that they are 8 micrometers or more and 20 micrometers or less. In addition to the thin shape, the current collector may be a current collector having holes such as punched metal and expanded metal.

3) 비수전해질3) non-aqueous electrolyte

비수전해질에는 실질적으로 액상 또는 겔상의 형태를 갖는 것을 사용할 수 있다. 액상 비수전해질은 비수용매, 및 비수용매에 용해되는 전해질을 포함한다. 한편, 겔상 비수전해질은 액상 비수전해질, 및 액상 비수전해질을 겔화시키는 겔화제를 포함하는 것이다. 겔화제로서는 예를 들어 폴리에틸렌옥사이드, 폴리아크릴로니트릴 등을 들 수 있다.As the nonaqueous electrolyte, those having a substantially liquid or gel form can be used. The liquid nonaqueous electrolyte includes a nonaqueous solvent and an electrolyte dissolved in the nonaqueous solvent. On the other hand, the gel nonaqueous electrolyte includes a liquid nonaqueous electrolyte and a gelling agent for gelling the liquid nonaqueous electrolyte. As a gelling agent, polyethylene oxide, polyacrylonitrile, etc. are mentioned, for example.

상기 비수용매로서는 예를 들어 프로필렌 카르보네이트(PC), 에틸렌 카르보네이트(EC), 에틸메틸 카르보네이트(EMC), 디메틸 카르보네이트(DMC), 디에틸 카르보네이트(DEC), 디에톡시에탄(DEE), γ-부틸락톤(γ-BL), 테트라히드로퓨란(THF), 2-메틸테트라히드로퓨란(2-MeTHF), 1,3-디옥소란, 1,3-디메톡시프로판 등을 들 수 있다. 사용하는 비수용매의 종류는 1 종류 또는 2 종류 이상으로 할 수 있다.Examples of the non-aqueous solvent include propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), ethylmethyl carbonate (EMC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC) and die Methoxyethane (DEE), γ-butyllactone (γ-BL), tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran (2-MeTHF), 1,3-dioxolane, 1,3-dimethoxypropane Etc. can be mentioned. The kind of nonaqueous solvent used can be one type or two or more types.

상기 전해질로서는 예를 들어, 과염소산리튬(LiClO4), 사불화 붕산리튬(LiBF4), 육불화 비소리튬(LiAsF6), 트리플루오로메탄설폰산리튬(LiCF3SO3), 비스트리플루오로메틸설포닐이미드리튬 [(LiN(CF3SO2)2], LiN(C2F5SO2)2, 사염화 알루미늄 리튬 등의 리튬염을 들 수 있다. 사용하는 전해질의 종류는 1 종류 또는 2 종류 이상으로 할 수 있다.Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium hexafluoride (LiAsF 6 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3 ), and bistrifluoro Lithium salts such as methylsulfonylimide lithium [(LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ], LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , aluminum tetrachloride, etc.). I can do it in two or more kinds.

상기 전해질의 상기 비수용매에 대한 용해량은 0.5 몰/L 내지 1.5몰/L의 범위내로 하는 것이 바람직하다.The amount of the electrolyte dissolved in the nonaqueous solvent is preferably in the range of 0.5 mol / L to 1.5 mol / L.

4) 분리기4) separator

상기 분리기는 다공질 시트로 형성된다.The separator is formed of a porous sheet.

상기 다공질 시트는 예를 들어 다공질 필름 또는 부직포를 사용할 수 있다. 상기 다공질 시트는 예를 들어 폴리올레핀 및 셀룰로오스로부터 선택되는 1 종류 이상의 재료로 이루어진 것이 바람직하다. 상기 폴리올레핀으로서는 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌을 들 수 있다. 이 중에서도 폴리에틸렌이나 또는 폴리프로필렌 또는 양자로 이루어진 다공질 필름은 이차전지의 안전성을 향상시킬 수 있으므로 바람직하다.As the porous sheet, for example, a porous film or a nonwoven fabric may be used. It is preferable that the said porous sheet consists of one or more types of materials chosen from polyolefin and cellulose, for example. As said polyolefin, polyethylene and polypropylene are mentioned, for example. Among these, a porous film made of polyethylene, polypropylene or both is preferable because it can improve the safety of the secondary battery.

5) 용기5) containers

용기의 형상은 예를 들어 바닥이 있는 원통형, 바닥이 있는 각통형, 자루형상, 컵형상 등으로 할 수 있다.The shape of the container may be, for example, a cylinder with a bottom, a cylinder with a bottom, a bag, a cup, or the like.

상기 용기는 예를 들어 수지, 수지층을 포함하는 시트, 금속판, 금속 필름 등으로 형성될 수 있다.The container may be formed of, for example, a resin, a sheet including a resin layer, a metal plate, a metal film, or the like.

상기 수지로서는 예를 들어 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 나일론 등을 들 수 있다.As said resin, polyolefin like nylon and a polypropylene, nylon etc. are mentioned, for example.

상기 시트에 포함되는 수지층은 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론 등으로 형성될 수 있다. 상기 시트로서는 금속층, 및 상기 금속층의 양면에 배치된 보호층이 일체화된 시트를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 금속층은 예를 들어 알루미늄, 스테인레스, 철, 동, 니켈 등으로 형성된다. 상기 중에서도, 경량이고 수분을 차단하는 기능이 높은 알루미늄이 바람직하다. 상기 금속층은 1 종류의 금속으로 형성해도 좋지만, 2 종류 이상의 금속을 일체화시킨 것으로 형성해도 좋다. 상기 2개의 보호층 중 외부와 접하는 보호층은 상기 금속층의 손상을 방지하는 역할을 수행한다. 상기 외부 보호층은 1 종류의 수지층 또는 2 종류 이상의 수지층으로부터 형성된다. 한편, 내부 보호층은 상기 금속층이 비수전해질에 의해 부식되는 것을 방지하는 역할을 담당한다. 상기 내부 보호상은 1 종류의 수지층 또는 2 종류 이상의 수지층으로 형성된다. 또한, 이러한 내부 보호층의 표면에 열가소성 수지를 배치할 수 있다.The resin layer included in the sheet may be formed of, for example, polyethylene, polypropylene, nylon, or the like. It is preferable to use the sheet | seat in which the metal layer and the protective layer arrange | positioned at both surfaces of the said metal layer were integrated as said sheet | seat. The metal layer is formed of, for example, aluminum, stainless steel, iron, copper, nickel, or the like. Among the above, aluminum which is lightweight and has a high function of blocking moisture is preferable. The metal layer may be formed of one kind of metal, or may be formed by integrating two or more kinds of metals. A protective layer in contact with the outside of the two protective layers serves to prevent damage to the metal layer. The outer protective layer is formed from one type of resin layer or two or more types of resin layers. On the other hand, the inner protective layer serves to prevent the metal layer from being corroded by the nonaqueous electrolyte. The inner protective phase is formed of one type of resin layer or two or more types of resin layers. Moreover, a thermoplastic resin can be arrange | positioned at the surface of such an inner protective layer.

상기 금속판 및 상기 금속 필름은 예를 들어, 철, 스테인레스, 알루미늄으로 형성될 수 있다.The metal plate and the metal film may be formed of, for example, iron, stainless steel, or aluminum.

본 발명에 관한 비수전해질 이차전지의 일례인 박형(薄型) 비수전해질 이차전지를 도 1 및 도 2를 참조로 하여 설명한다.A thin nonaqueous electrolyte secondary battery which is an example of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

도 1은 본 발명에 관한 비수전해질 이차전지의 일례인 박형 비수전해질 이차전지를 도시한 단면도, 도 2는 도 1의 A부를 도시한 확대 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 용기(1) 내에는 전극군(2)이 수납되어 있다. 상기 전극군(2)은 양극, 분리기 및 음극으로 이루어진 적층물이 편평형(扁平形) 형상으로 감겨진 구조를 갖는다. 상기 적층물은 도 2에 도시한 바와 같이(도면의 하측으로부터) 분리기(3), 양극층(4)과 양극 집전체(5)와 양극층(4)을 구비한 양극(6), 분리기(3), 음극층(7)과 음극 집전체(8)와 음극층(7)을 구비한 음극(9), 분리기(3), 양극층(4)과 양극 집전체(5)와 양극층(4)을 구비한 양극(6), 분리기(3), 음극층(7)과 음극 집전체(8)를 구비한 음극(9)이 이 순서대로 적층된 것으로 이루어진다. 띠형상 양극 리드(10)는 한 단이 상기 양극군(2)의 상기 양극 집전체(5)에 접속되고, 또한 다른 단이 상기 용기(1)로부터 연장되어 있다. 한편, 띠형상의 음극 리드(11)는 한 단이 상기 음극군(2)의 상기 음극 집전체(8)에 접속되고, 또한 다른 단이 상기 용기(1)로부터 연장되어 있다.1 is a cross-sectional view showing a thin nonaqueous electrolyte secondary battery which is an example of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing part A of FIG. As shown in FIG. 1, the electrode group 2 is housed in the container 1. The electrode group 2 has a structure in which a laminate composed of an anode, a separator, and a cathode is wound in a flat shape. The laminate is composed of a separator 3, a positive electrode layer 4, a positive electrode current collector 5, and a positive electrode layer 4, as shown in FIG. 2 (from the lower side of the figure). 3) a negative electrode 9 having a negative electrode layer 7 and a negative electrode current collector 8 and a negative electrode layer 7, a separator 3, a positive electrode layer 4 and a positive electrode current collector 5 and a positive electrode layer ( A positive electrode 6 having a 4), a separator 3, a negative electrode layer 7 and a negative electrode 9 having a negative electrode current collector 8 are laminated in this order. One end of the strip-shaped positive electrode lead 10 is connected to the positive electrode current collector 5 of the positive electrode group 2, and the other end thereof extends from the container 1. On the other hand, one end of the strip-shaped negative electrode lead 11 is connected to the negative electrode current collector 8 of the negative electrode group 2, and the other end thereof extends from the container 1.

또한, 상술한 도 1, 도 2에서는 양극과 음극이 분리기를 개재시켜 편평형 형상으로 감긴 전극군을 사용했지만, 양극과 음극을 분리기를 개재시켜 접은 전극군이나, 양극과 음극을 분리기를 개재시켜 적층한 전극군 등을 사용해도 좋다.1 and 2 described above, although the electrode group in which the positive electrode and the negative electrode are wound in a flat shape through a separator is used, the electrode group folded between the positive electrode and the negative electrode through the separator or the positive electrode and the negative electrode are laminated through the separator. One electrode group or the like may be used.

또한, 본 발명을 각형 비수전해질 이차전지에 적용한 예를 도 3에 도시한다.3 illustrates an example in which the present invention is applied to a rectangular nonaqueous electrolyte secondary battery.

도 3에 도시한 바와 같이, 예를 들어 알루미늄과 같은 금속제의 바닥이 있는 직사각형 통형상 용기(12) 내에는 전극군(13)이 수납되어 있다. 전극군(13)은 양극(14), 분리기(15) 및 음극(16)이 이 순서대로 적층되고, 편평 형상으로 감긴 것이다. 중앙 부근에 개구부를 갖는 스페이서(17)는 전극군(13)의 위쪽에 배치되어 있다.As shown in FIG. 3, the electrode group 13 is accommodated in the rectangular cylindrical container 12 with a metal bottom, such as aluminum, for example. In the electrode group 13, the positive electrode 14, the separator 15, and the negative electrode 16 are stacked in this order and wound in a flat shape. The spacer 17 having an opening in the vicinity of the center is disposed above the electrode group 13.

비수전해질은 전극군(13)에 유지되어 있다. 방폭(防爆) 기구(18a)를 구비하고, 또한 중앙 부근에 원형 구멍이 개구되어 있는 밀봉판(18b)은 용기(12)의 개구부에 레이저 용접되어 있다. 음극 단자(19)는 밀봉판(18b)의 원형 구멍에 용접 밀폐를 통하여 배치되어 있다. 음극(16)으로부터 인출된 음극 탭(20)은 음극 단자(19)의 하단에 용접되어 있다. 한편, 양극탭(도시하지 않음)은 양극 단자를 겸하는 용기(12)에 접속되어 있다.The nonaqueous electrolyte is held in the electrode group 13. The sealing plate 18b which has an explosion-proof mechanism 18a and which has a circular hole opened in the center vicinity is laser-welded to the opening part of the container 12. As shown in FIG. The negative electrode terminal 19 is arranged in the circular hole of the sealing plate 18b through welding sealing. The negative electrode tab 20 drawn out from the negative electrode 16 is welded to the lower end of the negative electrode terminal 19. On the other hand, a positive electrode tab (not shown) is connected to the container 12 which also serves as a positive electrode terminal.

이상에서 설명된 본 발명에 관한 비수전해질 이차전지의 양극 활물질은 LiaCobMcO2 입자(코발트계 입자)와, 50 중량% 이상의 LixNiyCozMwO2 입자(니켈계 입자)를 함유하고, 또한 상술한 수학식 1 내지 수학식 5를 만족한다.The cathode active material of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention described above includes Li a Co b M c O 2 particles (cobalt-based particles) and 50 wt% or more of Li x Ni y Co z M w O 2 particles (nickel-based) Particle | grains), and also satisfy | fills Formula (1)-(5) mentioned above.

이와 같은 이차전지에 의하면 높은 방전 전압과 우수한 큰 전류 충방전 특성을 확보하면서 양극 활물질 충전 밀도와 충방전 사이클 수명을 향상시킬 수 있다.According to such a secondary battery, it is possible to improve the charge density and charge / discharge cycle life of the positive electrode active material while ensuring high discharge voltage and excellent large current charge / discharge characteristics.

즉, 양극 활물질 중의 니켈계 입자의 함유량을 50 중량% 보다 많게 함으로써, 단위 중량 당 방전 용량(비용량)을 향상시킬 수 있다.That is, the discharge capacity (specific capacity) per unit weight can be improved by making content of the nickel type particle | grains in a positive electrode active material more than 50 weight%.

또한, 니켈계 입자의 (DN90/DN50)을 1.4 내지 2의 범위내로 함으로써, 니켈계 입자 중 리튬의 흡장 방출에 따른 팽창 수축이 극단적으로 큰 입자를 작게 할 수 있다. 한편, 코발트계 입자의 (DC90/DC50)을 1.4 내지 2의 범위내로 함으로써 양극 활물질에서 높은 리튬 확산 속도를 확보할 수 있다.Further, by setting the (D N90 / D N50 ) of the nickel-based particles within the range of 1.4 to 2, the particles having extremely large expansion and contraction due to the occlusion release of lithium in the nickel-based particles can be made small. On the other hand, by setting (D C90 / D C50 ) of the cobalt-based particles within the range of 1.4 to 2, it is possible to ensure a high lithium diffusion rate in the positive electrode active material.

니켈계 입자의 (DN50/DN10)와 코발트계 입자의 (DC50/DC10)을 1.4 내지 2의 범위 내로 함으로써 양극 활물질의 비수전해질에 대한 반응성을 낮게 할 수 있으므로, 비수전해질의 산화 분해를 억제할 수 있다.By setting (D N50 / D N10 ) of the nickel-based particles and (D C50 / D C10 ) of the cobalt-based particles within the range of 1.4 to 2, the reactivity of the positive electrode active material with the nonaqueous electrolyte can be lowered, thereby oxidatively decomposing the nonaqueous electrolyte. Can be suppressed.

또한, (DN50/DC50)을 1.5 내지 2.5의 범위내로 함으로써 양극 활물질의 입자도 분포에 적절한 폭을 가지게 할 수 있으므로, 양극 활물질의 충전 밀도를 향상시킬 수 있다. 동시에, 니켈계 입자의 리튬 흡장·방출에 따른 팽창 수축은 팽창 수축 정도가 작은 코발트계 입자에 의해 보다 억제할 수 있으므로, 니켈계 입자의 미분화를 억제할 수 있다.Further, by setting (D N50 / D C50 ) within the range of 1.5 to 2.5, the particle size of the positive electrode active material can also have a width suitable for distribution, and thus the packing density of the positive electrode active material can be improved. At the same time, expansion shrinkage due to lithium occlusion and release of nickel particles can be further suppressed by cobalt particles having a small degree of expansion and shrinkage, and therefore micronization of nickel particles can be suppressed.

따라서, 본원 발명에 의하면 방전 전압, 비용량, 큰 전류 충방전 특성, 활물질 충전 밀도 및 충방전 사이클 수명을 동시에 만족하는 비수전해질 이차전지를 실현할 수 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a nonaqueous electrolyte secondary battery that simultaneously satisfies the discharge voltage, specific amount, large current charge / discharge characteristics, active material charge density, and charge / discharge cycle life.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<양극의 비용량(mAh/g)의 측정><Measurement of specific amount of anode (mAh / g)>

우선, 코발트계 입자인 LiCoO2 입자 및 니켈계 입자인 LiNi0 .81Co0 .19O2 입자를 하기 표 1에 나타낸 중량비로 혼합하여 시료 1 내지 7을 준비했다. First, cobalt particles of LiCoO 2 to the particles, and nickel-based particles having a particle O 2 LiNi 0 .81 .19 0 Co were mixed at a weight ratio shown in Table 1 was prepared as a sample 1-7.

시료 1 내지 7을 활물질로서 사용하여 작용극을 제작했다. 즉, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 0.03 중량부, 아세틸렌블랙(AB) 0.06 중량부, 활물질 1 중량부를 마노(agate) 막자 사발에서 혼련하고 롤러 프레스로 시트화한 후, 니켈제의 망에 압착하고, 활물질 약 0.05 g을 함유하는 1 ㎝ × 1 ㎝의 작용극을 제작했다.The working electrode was produced using the samples 1-7 as an active material. That is, 0.03 parts by weight of polytetrafluoroethylene (PTFE), 0.06 parts by weight of acetylene black (AB), and 1 part by weight of the active material are kneaded in an agate mortar and sheeted by a roller press, and then pressed into a nickel network. Then, a working electrode of 1 cm × 1 cm containing about 0.05 g of the active material was produced.

Li박을 니켈제의 망에 압착하여 2 ㎝ × 2 ㎝ 의 대극(對極) 및 0.5 ㎝ × 0.5 ㎝ 의 참조극(參照極)을 제작했다. 유리 필터를 개재시켜 작용극과 대극을 대향시켜 배치하고, 참조극을 대극과 작용극에 접촉되지 않도록 배치하여 셀을 제작했다.Li foil was crimped | bonded to the mesh made from nickel, and the counter electrode of 2 cm x 2 cm and the reference electrode of 0.5 cm x 0.5 cm were produced. The cell was produced by arranging the working electrode and the counter electrode to face each other via a glass filter, and placing the reference electrode so as not to contact the counter electrode and the working electrode.

금속성 와이어를 통하여 통전시킬 수 있는 유리 용기에 상기 셀을 접속하고, 상기 셀이 침지할 때까지 비수전해액(에틸렌 카르보네이트(EC)와 γ-부틸락톤이 체적비 1 : 2 로 혼합된 비수용매에 LiBF4를 1.5 몰/L 용해시킨 것)을 채운 후 밀봉했다. 작업은 이슬점 -80 ℃의 글로브 박스(glove box) 내부에서 실시했다.The cell was connected to a glass container capable of conducting electricity through a metallic wire, and a nonaqueous electrolyte (ethylene carbonate (EC) and γ-butyllactone were mixed in a volume ratio of 1: 2 until the cell was immersed). LiBF 4 dissolved 1.5 mol / L)) was filled and then sealed. The operation was carried out inside a glove box at a dew point of -80 ° C.

충전은 1 mA의 정전류에서 4.25 V까지 충전하여 4.25 V에 도달한 시점부터 4.25 V의 정전압으로 충전했다. 정전류 충전과 정전압 충전의 시간의 합계를 20 시간으로 했다. 방전은 1.0 mA에서 실시하여 3.0 V에 도달할 때까지의 방전량을 방전 용량으로 했다. 방전 용량을 작용극 중의 활물질 중량으로 나눈 값을 비용량(mAh/g)으로 하고 하기 표 1에 나타내었다. 또한, 표 1에는 1 g의 LiCoO2의 방전 용량과 동일한 방전 용량이 수득되는 시료 1 내지 7의 중량도 함께 나타내었다.The charge was charged up to 4.25 V at a constant current of 1 mA and then at a constant voltage of 4.25 V from the time when it reached 4.25 V. The sum total of the time of constant current charge and constant voltage charge was made into 20 hours. Discharge was performed at 1.0 mA, and the discharge amount until reaching 3.0V was made into discharge capacity. The value obtained by dividing the discharge capacity by the weight of the active material in the working electrode was shown in Table 1 below as a specific amount (mAh / g). Table 1 also shows the weights of Samples 1 to 7 in which the same discharge capacity as that of 1 g of LiCoO 2 was obtained.

Figure 112005014039141-pct00015
Figure 112005014039141-pct00015

상기 표 1로부터 밝혀진 바와 같이, 니켈계 입자의 배합량이 50 중량% 보다 많은 시료 1 내지 4는 방전 용량(mAh/g)을 시료 5 내지 7에 비교하여 높게 할 수 있고, 또한 LiCoO2(시료 7)와 비교하여 소량으로 높은 방전 용량이 수득되는 것을 알 수 있다.As can be seen from Table 1, Samples 1 to 4 in which the compounding amount of nickel-based particles were more than 50% by weight can increase the discharge capacity (mAh / g) compared to Samples 5 to 7, and also LiCoO 2 (Sample 7 It can be seen that a high discharge capacity is obtained in a small amount as compared with).

이하의 실시예에서는 코발트계 입자와 니켈계 입자의 혼합비의 차이에 의한 비용량차(比容量差)에 기인하는 영향을 적게 하기 위해 음극의 도포량을 일정하게 하고, 양극 활물질의 혼합비에 맞추어 양극 도포량(양극 활물질 함유량)을 변화시켜 전지를 제작했다.In the following examples, the coating amount of the negative electrode is made constant so as to reduce the effect caused by the difference in specific capacity caused by the difference in the mixing ratio of the cobalt-based particles and the nickel-based particles, and the amount of the positive electrode applied in accordance with the mixing ratio of the positive electrode active material. The battery was produced by changing (positive electrode active material content).

<실시예 1><Example 1>

<양극의 제작><Production of Anode>

코발트계 입자로서 체적 누적 빈도 10 % 입자 직경(DC10)이 1.9 ㎛이고, 체적 누적 빈도 50% 입자 직경(DC50)이 3.3 ㎛이고, 체적 누적 빈도 90% 입자 직경(DC90)이 5.7 ㎛인 LiCoO2 입자를 준비했다. 또한, 니켈계 입자로서 체적 누적 빈도 10% 입자 직경(DN10)이 4 ㎛이고, 체적 누적 빈도 50% 입자 직경(DN50)이 7 ㎛이고, 체적 누적 빈도 90 % 입자 직경(DN90)이 11.6 ㎛의 LiNi0 .81Co0 .19O2 입자를 준비했다.As the cobalt-based particles, the volume accumulation frequency 10% particle diameter (D C10 ) is 1.9 μm, the volume accumulation frequency 50% particle diameter (D C50 ) is 3.3 μm, and the volume accumulation frequency 90% particle diameter (D C90 ) is 5.7 μm. LiCoO 2 particles were prepared. In addition, the nickel-based particles had a volume accumulation frequency of 10% particle diameter (D N10 ) of 4 μm, a volume accumulation frequency of 50% particle diameter (D N50 ) of 7 μm, and a volume accumulation frequency of 90% particle diameter (D N90 ) of It prepared the O 2 particles .19 LiNi 0 .81 Co 0 of 11.6 ㎛.

(DN50/DN10), (DN90/DN50), (DC50/DC10), (DC90/DC50) 및 (DN50/DC50)을 하기 표 2에 나타내었다.(D N50 / D N10 ), (D N90 / D N50 ), (D C50 / D C10 ), (D C90 / D C50 ) and (D N50 / D C50 ) are shown in Table 2 below.

체적 누적 빈도 10 %, 50 %, 90 % 입자 직경은 이하에 설명하는 방법으로 측정했다. 즉, 레이저 회절·산란법에 의해 니켈계 입자와 코발트계 입자 각각에 대한 입자 직경과 각 입자도 구간에서의 입자의 점유 체적을 측정한다. 입자도 구간의 체적을 누적하여 전체의 10 %가 되었을 때의 입자 직경을 체적 누적 빈도 10 % 입자 직경으로 하고, 50 % 시의 입자 직경을 체적 누적 빈도 50 % 입자 직경으로 하며, 90 %시의 입자 직경을 체적 누적 빈도 90 % 입자 직경으로 한다.Volume accumulation frequency 10%, 50%, 90% particle diameter was measured by the method described below. In other words, the particle diameters of the nickel-based particles and the cobalt-based particles and the occupying volume of the particles in the respective particle diagram sections are measured by laser diffraction and scattering methods. The particle diameter is 10% of the cumulative frequency when the volume is 10% of the total volume, and the particle diameter at 50% is the 50% particle diameter. The particle diameter is 90% of the volume accumulation frequency.

우선, N-메틸피롤리돈 25 중량부에 폴리불화비닐리덴(구레하 가가쿠 고교 제조 상품명 : # 1100) 3 중량부를 용해시켰다. 상기 LiCoO2 입자 8.9 중량부와 상기 LiNi0.81Co0.19O2 입자 80.1 중량부를 혼합한 것을 양극 활물질로 하고, 상기 양극 활물질과 도전성 재료인 그래파이트(론저사 제조 상품명: KS6) 8 중량부를 폴리불화비닐리덴 용액에 첨가하고, 디졸바 및 비즈밀을 사용하여 교반 혼합하고, 양극 슬러리를 조제했다. 상기 슬러리를 두께 15 ㎛의 알루미늄박의 양면에 다이 코터를 사용하여 일정한 간격을 두고 도포하고 건조시킨 후, 일정 선압(㎏f/㎝)으로 프레스하고, 슬릿함으로써 릴형상 양극을 얻었다. 양극층의 두께로부터 활물질의 단위 체적 당 밀도(활물질 밀도: g/㎤ )를 산출하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.First, 3 parts by weight of polyvinylidene fluoride (Kureha Chemical Co., Ltd. product name: # 1100) was dissolved in 25 parts by weight of N-methylpyrrolidone. A mixture of 8.9 parts by weight of the LiCoO 2 particles and 80.1 parts by weight of the LiNi 0.81 Co 0.19 O 2 particles was used as a positive electrode active material, and 8 parts by weight of graphite (trade name: KS6 manufactured by Ronze) was used as the positive electrode active material and the conductive material. It added to the solution, stirred and mixed using the dissolva and the bead mill, and prepared the positive electrode slurry. The slurry was applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 15 μm using a die coater at regular intervals, dried, pressed at a constant linear pressure (kgf / cm), and slit to obtain a reel-shaped positive electrode. The density per unit volume of the active material (active material density: g / cm 3) was calculated from the thickness of the positive electrode layer and the results are shown in Table 3 below.

또한, 표 2에는 LiNi0 .81Co0 .19O2 입자의 중량 비율(WN)(중량%)과 LiCoO2 입자의 중량 비율(Wc)(중량%)을 병기했다.Further, Table 2 shows the stage was LiNi 0 .81 Co 0 .19 O weight ratio of the second particle (W N) (% by weight) and the weight ratio of LiCoO 2 particles (Wc) (% by weight).

<음극의 제작><Production of Cathode>

메소페이즈 피치계 탄소 섬유 분말(페토카샤 제조) 100 중량부에 대해서, 그래파이트 분말(론저샤 제조 상품명: KS15)를 10 중량부 첨가하여 혼합하고, 또한 스티렌/부타디엔 라텍스(아사히 가세이 고교샤 제조 상품명 L1571, 고형분이 48 중량%) 4.2 중량부, 증점재로서 카르복시메틸셀룰로스(다이이치 고교 세이야쿠 제조 상품명 BSH12)의 수용액(고형분 1 중량%) 130 중량부, 및 증류수 20 중량부를 가하고 혼합하여 슬러리를 조제했다.To 100 parts by weight of mesophase pitch-based carbon fiber powder (manufactured by Petokasha), 10 parts by weight of graphite powder (Lonzersha brand name: KS15) is added and mixed, and further, styrene / butadiene latex (Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd. brand name L1571 , 48 parts by weight of solids) 4.2 parts by weight, 130 parts by weight of an aqueous solution (1% by weight of solids) of carboxymethylcellulose (BSH12 manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) as a thickener, and 20 parts by weight of distilled water were added and mixed to prepare a slurry. did.

두께가 10 ㎛의 동박의 양면에, 상기 슬러리를 다이 코터에 의해 일정 간격을 두고 도포하고, 건조한 후에 프레스하여 슬릿함으로써 릴 형상 음극을 얻었다.The said slurry was apply | coated with the die coater at regular intervals on both surfaces of the copper foil of thickness 10 micrometers, and after drying, it pressed and slit and obtained the reel-shaped negative electrode.

<비수전해액의 조제><Preparation of nonaqueous electrolyte amount>

에틸렌 카르보네이트(EC)와 γ-부틸락톤(GBL)을 체적비 1 : 2로 혼합한 비수용매에 LiBF4를 1.5 몰/L 용해함으로써 비수전해액을 얻었다.Ethylene carbonate (EC) and γ- butyrolactone (GBL) with a volume ratio of 1: 1.5 by mol / L of LiBF 4 dissolved in a non-aqueous solvent mixture to obtain a second non-aqueous electrolyte.

<전지의 조립><Assembly of battery>

미리 양극 집전체 탭으로서 두께 100 ㎛, 길이 70 ㎜의 알루미늄 리본이 소정의 위치에 초음파 용접되고 또한 단락 방지를 위한 폴리이미드제 보호 테입이 용접 부위에 점착된 상기 양극, 폴리프로필렌제 분리기, 및 미리 음극의 집전탭으로서 두께 100 ㎛ 길이 70 ㎜의 니켈 리본이 소정의 위치에 초음파 용접되고 또한 단락 방지를 위해 폴리이미드제 보호 테입이 용접 부위에 점착된 상기 음극을 각각 이 순서로 적층한 후, 편평형상으로 감고 90 ℃에서 30 초간 프레스하여 전극군을 제작했다.The positive electrode, the separator made of polypropylene, and the like, in which an aluminum ribbon having a thickness of 100 μm and a length of 70 mm is previously ultrasonically welded to a predetermined position as a positive electrode current collector tab, and a protective tape made of polyimide for preventing short circuit is adhered to the welding site. As the current collector tab of the negative electrode, a nickel ribbon having a thickness of 100 μm and a length of 70 mm was ultrasonically welded to a predetermined position, and the negative electrode in which a polyimide protective tape was attached to the welding site was laminated in this order in order to prevent short circuit, respectively. It wound in shape and pressed at 90 degreeC for 30 second, and produced the electrode group.

한편, 알루미늄박의 전극군측을 폴리에틸렌, 외측을 나일론으로 각각 피복한 두께 0.1 ㎜의 라미네이트 필름에 컵 성형을 실시함으로써 형성한 용기를 준비했다.On the other hand, the container formed by carrying out cup molding to the laminate film of thickness 0.1mm which coat | covered polyethylene and the outside on the electrode group side of aluminum foil, respectively was prepared.

상기 전극군 및 상기 전해액을 상기 용기 내에 수납하고, 히트시일을 실시함으로써 박형 비수전해질 이차전지(폭 35 ㎜, 길이 62 ㎜)를 조립했다. 주액공정으로부터 밀봉 공정까지는 Ar 분위기하에서 이슬점 -80 ℃로 제어된 글로브 박스 내에서 실시했다.The electrode group and the electrolyte solution were housed in the container, and heat-sealed to assemble a thin nonaqueous electrolyte secondary battery (35 mm in width and 62 mm in length). The process from the pouring process to the sealing process was carried out in a glove box controlled at a dew point of -80 ° C under Ar atmosphere.

<실시예 2><Example 2>

양극 중의 LiCoO2 입자의 배합량을 26.7 중량부로 하고, 또한 LiNi0 .81Co0 .19O2 입자의 배합량을 62.3 중량부로 하는 것 이외에는 상술한 실시예 1에서 설명한 것과 동일하게 하여 박형 비수전해질 이차전지를 제조했다.The amount of the LiCoO 2 particles in the positive electrode 26.7 parts by weight, and also in the same manner as that described in the above Example 1 except that the compounding amount of LiNi 0 .81 Co 0 .19 O 2 particles 62.3 parts by weight of the thin non-aqueous electrolyte secondary battery Prepared.

<실시예 3><Example 3>

양극 중의 LiCoO2 입자의 배합량을 35.6 중량부로 하고, 또한 LiNi0 .81Co0 .19O2 입자의 배합량을 53.4 중량부로 하는 것 이외에는 상술한 실시예 1에서 설명한 것과 동일하게 하여 박형 비수전해질 이차전지를 제조했다.The amount of the LiCoO 2 particles in the positive electrode 35.6 parts by weight, and also in the same manner as that described in the above Example 1 except that the compounding amount of LiNi 0 .81 Co 0 .19 O 2 particles 53.4 parts by weight of the thin non-aqueous electrolyte secondary battery Prepared.

<실시예 4> <Example 4>

니켈계 입자로서 DN10이 5.3 ㎛이고, DN50이 7.7 ㎛이고, DN90이 11.1 ㎛의 LiNi0.81Co0.19O2 입자를 사용함과 동시에, 양극 중의 LiCoO2 입자의 배합량을 26.7 중량부로 하고, 또한 LiNi0 .81Co0 .19O2 입자의 배합량을 62.3 중량부로 하는 것 이외에는 상술한 실시예 1에서 설명한 것과 동일하게 하여 박형 비수전해질 이차전지를 제조했다.As the nickel-based particles, LiNi 0.81 Co 0.19 O 2 particles having D N10 of 5.3 μm, D N50 of 7.7 μm, and D N90 of 11.1 μm were used, and the compounding amount of LiCoO 2 particles in the positive electrode was 26.7 parts by weight. to the amount of LiNi 0 .81 Co 0 .19 O 2 62.3 parts by weight of the particles other than flat by the same method as that described in the above-described example 1 was prepared the non-aqueous electrolyte secondary battery.

<실시예 5><Example 5>

니켈계 입자로서 DN10이 3.3 ㎛이고 DN50이 6.5 ㎛이고, DN90이 12.5 ㎛의 LiNi0.81Co0.19O2 입자를 사용함과 동시에, 양극 중의 LiCoO2 입자의 배합량을 26.7 중량부로 하고, 또한 LiNi0 .81Co0 .19O2 입자의 배합량을 62.3 중량부로 하는 것 이외에는 상술한 실시예 1에서 설명한 것과 동일하게 하여 박형 비수전해질 이차전지를 제조했다.As the nickel-based particles, LiNi 0.81 Co 0.19 O 2 particles having D N10 of 3.3 μm, D N50 of 6.5 μm, and D N90 of 12.5 μm were used, and the blending amount of LiCoO 2 particles in the positive electrode was 26.7 parts by weight, and LiNi except that the compounding amount of 0 .81 Co 0 .19 O 2 particles 62.3 parts by weight was prepared in the same manner as a thin nonaqueous electrolyte secondary battery as set forth in the above-described first embodiment.

<실시예 6><Example 6>

코발트계 입자로서 DC10이 2.7 ㎛이고, DC50이 3.9 ㎛이고, DC90이 5.8 ㎛의 LiCoO2 입자를 사용함과 동시에 양극 중의 LiCoO2 입자의 배합량을 26.7 중량부로 하고, 또한 LiNi0 .81Co0 .19O2 입자의 배합량을 62.3 중량부로 하는 것 이외에는 상술한 실시예 1에서 설명한 것과 동일하게 하여 박형 비수전해질 이차전지를 제조했다.And a cobalt-based particles is 2.7 D C10 ㎛, D and C50 are 3.9 ㎛, the C90 D, and the amount of the 5.8 ㎛ LiCoO 2 particles in the positive electrode at the same time and using the LiCoO 2 particles 26.7 parts by weight, and LiNi 0 .81 Co to the amount of 0 .19 O 2 particles 62.3 parts by weight was prepared in the same manner except that the thin non-aqueous electrolyte secondary battery as set forth in the above-described first embodiment.

<실시예 7><Example 7>

코발트계 입자로서 DC10이 1.6 ㎛이고, DC50이 3 ㎛이고, DC90이 5.7 ㎛의 LiCoO2 입자를 사용함과 동시에 양극 중의 LiCoO2 입자의 배합량을 26.7 중량부로 하고, 또한 LiNi0 .81Co0 .19O2 입자의 배합량을 62.3 중량부로 하는 것 이외에는 상술한 실시예 1에서 설명한 것과 동일하게 하여 박형 비수전해질 이차전지를 제조했다.And a cobalt-based particles is 1.6 D C10 ㎛, D 3 ㎛ C50 is a, D is C90 and the amount of the 5.7 ㎛ LiCoO 2 particles in the positive electrode at the same time and using the LiCoO 2 particles 26.7 parts by weight, and LiNi 0 .81 Co to the amount of 0 .19 O 2 particles 62.3 parts by weight was prepared in the same manner except that the thin non-aqueous electrolyte secondary battery as set forth in the above-described first embodiment.

<실시예 8><Example 8>

니켈계 입자로서 DN10이 4.7 ㎛이고, DN50이 8 ㎛이고, DN90이 13.6 ㎛의 LiNi0.81Co0.19O2 입자를 사용함과 동시에, 양극중의 LiCoO2 입자의 배합량을 26.7 중량부로 하고, 또한 LiNi0 .81Co0 .19O2 입자의 배합량을 62.3 중량부로 하는 것 이외에는 상술한 실시예 1에서 설명한 것과 동일하게 하여 박형 비수전해질 이차전지를 제조했다.As the nickel-based particles, LiNi 0.81 Co 0.19 O 2 particles having D N10 of 4.7 μm, D N50 of 8 μm, and D N90 of 13.6 μm were used, and the compounding quantity of LiCoO 2 particles in the positive electrode was 26.7 parts by weight, in addition, except that the amount of LiNi 0 .81 Co 0 .19 O 2 particles 62.3 parts by weight of thin in the same manner as that described in the above-described example 1 was prepared the non-aqueous electrolyte secondary battery.

<실시예 9>Example 9

니켈계 입자로서 DN10이 2.9 ㎛이고, DN50이 5.2 ㎛이고, DN90이 8.9 ㎛의 LiNi0.81Co0.19O2 입자를 사용함과 동시에, 양극 중의 LiCoO2 입자의 배합량을 26.7 중량부로 하고, 또한 LiNi0 .81Co0 .19O2 입자의 배합량을 62.3 중량부로 하는 것 이외에는 상술한 실시예 1에서 설명한 것과 동일하게 하여 박형 비수전해질 이차전지를 제조했다.As the nickel-based particles, LiNi 0.81 Co 0.19 O 2 particles having a D N10 of 2.9 μm, a D N50 of 5.2 μm, and a D N90 of 8.9 μm were used, and the compounding quantity of the LiCoO 2 particles in the positive electrode was 26.7 parts by weight. to the amount of LiNi 0 .81 Co 0 .19 O 2 62.3 parts by weight of the particles other than flat by the same method as that described in the above-described example 1 was prepared the non-aqueous electrolyte secondary battery.

<실시예 10> <Example 10>

코발트계 입자로서 DC10이 1.9 ㎛이고 DC50이 3.3 ㎛이고, DC90이 5.7 ㎛의 LiCo0.97Sn0.03O2 입자(LiCoO2 100 중량부로 했을 때 3.1 중량부의 Li2SnO3을 포함하는 혼합물)를 사용하고, 양극 중의 LiCo0 .97Sn0 .03O2 입자의 배합량을 26.7 중량부로 하고, 또한 LiNi0 .81Co0 .19O2 입자의 배합량을 62.3 중량부로 하는 것 이외에는 상술한 실시예 1에서 설명한 것과 동일하게 하여 박형 비수전해질 이차전지를 제조했다.As cobalt-based particles, LiCo 0.97 Sn 0.03 O 2 particles having a D C10 of 1.9 μm, a D C50 of 3.3 μm, and a D C90 of 5.7 μm (a mixture containing 3.1 parts by weight of Li 2 SnO 3 with 100 parts by weight of LiCoO 2 ) use, and the amount of the LiCo 0 .97 Sn 0 .03 O 2 particles in the positive electrode, and 26.7 parts by weight, and the above-described embodiment except that the blending amount of LiNi 0 .81 Co 0 .19 O 2 particles 62.3 parts by weight example In the same manner as described in 1, a thin nonaqueous electrolyte secondary battery was manufactured.

<실시예 11><Example 11>

니켈계 입자로서 DN10이 4 ㎛이고, DN50이 7 ㎛이고, DN90이 11.6 ㎛인 LiNi0.78Co0.18Sn0.03O2 입자(LiNi0 .81Co0 .19O2 100 중량부로 했을 때 3.1 중량부의 Li2SnO3을 함유하는 혼합물)를 사용함과 동시에, 양극 중의 LiCoO2 입자의 배합량을 26.7 중량부로 하고, 또한 LiNi0 .78Co0 .18Sn0 .03O2 입자의 배합량을 62.3 중량부로 하는 것 이외에는 상술한 실시예 1에서 설명한 것과 동일하게 하여 박형 비수전해질 이차전지를 제조했다.And a nickel-based particles is D N10 4 ㎛, D N50, and the 7 ㎛, D N90 is 11.6 ㎛ of LiNi 0.78 Co 0.18 Sn 0.03 O 2 particles (LiNi 0 .81 Co 0 .19 O 2 100 When 3.1 parts by weight using a mixture containing by weight of Li 2 SnO 3) and at the same time, the amount of the LiCoO 2 particles in the positive electrode, and 26.7 parts by weight, and LiNi 0 .78 Co 0 .18 Sn 0 .03 O 2 62.3 the amount of the particles by weight A thin nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as described in Example 1 except for the negative portion.

<실시예 12><Example 12>

니켈계 입자로서 DN10이 4 ㎛이고, DN50이 7 ㎛이며, DN90이 11.6 ㎛인 LiNi0.76Co0.18Al0.06O2 입자를 사용하는 것 이외에는 상술한 실시예 1에서 설명한 것과 동일하게 하여 박형 비수전해질 이차전지를 제조했다.As the nickel-based particles, except that LiNi 0.76 Co 0.18 Al 0.06 O 2 particles having D N10 of 4 μm, D N50 of 7 μm, and D N90 of 11.6 μm were used, and were thin in the same manner as described in Example 1 above. A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced.

<실시예 13>Example 13

니켈계 입자로서 DN10이 4 ㎛이고, DN50이 7 ㎛이며, DN90이 11.6 ㎛의 LiNi0.76Co0.18Mn0.06O2 입자를 사용하는 것 이외에는 상술한 실시예 1에서 설명한 것과 동일하게 하여 박형 비수전해질 이차전지를 제조했다.As the nickel-based particles, they were thin in the same manner as described in Example 1 except that LiNi 0.76 Co 0.18 Mn 0.06 O 2 particles having a D N10 of 4 μm, a D N50 of 7 μm, and a D N90 of 11.6 μm were used. A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced.

<비교예 1>Comparative Example 1

양극 활물질로서 DN10이 4 ㎛이고, DN50이 7 ㎛이며, DN90이 11.6 ㎛인 LiNi0.81Co0.19O2 입자만을 사용하는 것 이외에는 상술한 실시예 1에서 설명한 것과 동일하게 하여 박형 비수전해질 이차전지를 제조했다.Thin nonaqueous electrolyte secondary in the same manner as described in Example 1 except that only LiNi 0.81 Co 0.19 O 2 particles having D N10 of 4 μm, D N50 of 7 μm, and D N90 of 11.6 μm were used as the positive electrode active material. The battery was prepared.

<비교예 2> Comparative Example 2

양극 중의 LiCoO2 입자의 배합량을 53.4 중량부로 하고, 또한 LiNi0 .81Co0 .19O2 입자의 배합량을 35.6 중량부로 하는 것 이외에는 상술한 실시예 1에서 설명한 것과 동일하게 하여 박형 비수전해질 이차전지를 제조했다.The amount of the LiCoO 2 particles in the positive electrode 53.4 parts by weight, and also in the same manner as that described in the above Example 1 except that the compounding amount of LiNi 0 .81 Co 0 .19 O 2 particles 35.6 parts by weight of the thin non-aqueous electrolyte secondary battery Prepared.

<비교예 3>Comparative Example 3

코발트계 입자로서 DC10이 2.7 ㎛이고, DC50이 3.4 ㎛이며, DC90이 4.3 ㎛인 LiCoO2 입자를 사용함과 동시에, 양극 중의 LiCoO2 입자의 배합량을 26.7 중량부로 하고, 또한 LiNi0 .81Co0 .19O2 입자의 배합량을 62.3 중량부로 하는 것 이외에는 상술한 실시예 1에서 설명한 것과 동일하게 하여 박형 비수전해질 이차전지를 제조했다.And a cobalt-based particles is 2.7 D C10 ㎛, D and C50 are 3.4 ㎛, D C90 of the 4.3 ㎛ By using the LiCoO 2 particles, and the amount of the LiCoO 2 particles in the positive electrode 26.7 parts by weight, and LiNi 0 .81 A thin nonaqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 1 except that the amount of the Co 0 19 O 2 particles was 62.3 parts by weight.

<비교예 4> <Comparative Example 4>

코발트계 입자로서 DC10이 1.5 ㎛이고, DC50이 3.5 ㎛이며, DC90이 8.4 ㎛인 LiCoO2 입자를 사용함과 동시에, 양극 중의 LiCoO2 입자의 배합량을 26.7 중량부로 하고, 또한 LiNi0 .81Co0 .19O2 입자의 배합량을 62.3 중량부로 하는 것 이외에는 상술한 실시예 1에서 설명한 것과 동일하게 하여 박형 비수전해질 이차전지를 제조했다.And a cobalt-based particles is 1.5 D C10 ㎛, C50 D is 3.5 ㎛ and, D is C90 By using the LiCoO 2 particles is 8.4 ㎛, and the amount of the LiCoO 2 particles in the positive electrode 26.7 parts by weight, and LiNi 0 .81 A thin nonaqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 1 except that the amount of the Co 0 19 O 2 particles was 62.3 parts by weight.

<비교예 5> Comparative Example 5

코발트계 입자로서 DC10이 3.8 ㎛이고, DC50이 6.1 ㎛이며, DC90이 10 ㎛인 LiCoO2 입자를 사용함과 동시에, 양극 중의 LiCoO2 입자의 배합량을 26.7 중량부로 하고, 또한 LiNi0 .81Co0 .19O2 입자의 배합량을 62.3 중량부로 하는 것 이외에는 상술한 실시예 1에서 설명한 것과 동일하게 하여 박형 비수전해질 이차전지를 제조했다.And a cobalt-based particles is 3.8 D C10 ㎛, C50 D is 6.1 ㎛ and, D is C90 By using the LiCoO 2 particles of 10 ㎛, and the amount of the LiCoO 2 particles in the positive electrode 26.7 parts by weight, and LiNi 0 .81 A thin nonaqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 1 except that the amount of the Co 0 19 O 2 particles was 62.3 parts by weight.

<비교예 6>Comparative Example 6

코발트계 입자로서 DC10이 1.5 ㎛이고, DC50이 2.6 ㎛이며, DC90이 4.5 ㎛인 LiCoO2 입자를 사용함과 동시에, 양극 중의 LiCoO2 입자의 배합량을 26.7 중량부로 하고, 또한 LiNi0 .81Co0 .19O2 입자의 배합량을 62.3 중량부로 하는 것 이외에는 상술한 실시예 1에서 설명한 것과 동일하게 하여 박형 비수전해질 이차전지를 제조했다.And a cobalt-based particles is 1.5 D C10 ㎛, D and C50 are 2.6 ㎛, D C90 of the 4.5 ㎛ By using the LiCoO 2 particles, and the amount of the LiCoO 2 particles in the positive electrode 26.7 parts by weight, and LiNi 0 .81 A thin nonaqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 1 except that the amount of the Co 0 19 O 2 particles was 62.3 parts by weight.

<비교예 7>Comparative Example 7

양극 활물질로서 DC10이 1.9 ㎛이고, DC50이 3.3 ㎛이며, DC90이 5.7 ㎛인 LiCoO2 입자만을 사용하는 것 이외에는 상술한 실시예 1에서 설명한 것과 동일하게 하여 박형 비수전해질 이차전지를 제조했다.A thin nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as described in Example 1 except that only LiCoO 2 particles having a D C10 of 1.9 μm, a D C50 of 3.3 μm, and a D C90 of 5.7 μm were used as the positive electrode active material. .

수득된 실시예 1 내지 실시예 13 및 비교예 1 내지 비교예 7의 이차전지에 대해서 이하에 설명한 방법으로 0.2 C 용량, 1 C 용량, 전지 두께, 평균 방전 전압, 에너지 밀도 및 사이클 수명을 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.The secondary batteries of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 7 obtained were measured by 0.2 C capacity, 1 C capacity, battery thickness, average discharge voltage, energy density and cycle life by the method described below. The results are shown in Table 3 below.

<정격용량> <Rated capacity>

조립된 이차전지에, 20 ℃에서 4.2 V까지 140 ㎃ (0.2 C㎃ 상당)의 정전류에서, 또한 4.2 V에 도달한 후에는 정전압으로 합계 12 시간 초(初)충전을 실시했다. 3.0 V까지 140 ㎃의 정전류에서 방전했을 때의 방전 용량을 측정하고, 0.2 C 방전에서의 정격 용량으로 하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.The assembled secondary battery was charged at a constant current of 140 mA (equivalent to 0.2 C mA) to 4.2 V at 20 ° C. and after 4.2 V was charged for a total of 12 hours in a constant voltage. The discharge capacity at the time of discharge at a constant current of 140 mA to 3.0V was measured, and it was set as the rated capacity in 0.2C discharge, and the result is shown in following Table 3.

<1.0 C 방전 용량><1.0 C discharge capacity>

충전을 4.2 V까지 정전류 140 ㎃에서 실시한 후, 또한 4.2 V의 정전압에서 합계 12 시간의 충전을 실시하고, 이어서 3.0 V까지 1 C㎃(700 ㎃)의 정전류에서 방전했을 때 방전 용량을 측정하여 1.0 C 방전에서의 용량으로 하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.After charging at a constant current of 140 mA at 4.2 V, charging was carried out for a total of 12 hours at a constant voltage of 4.2 V, followed by measuring the discharge capacity when discharging at a constant current of 1 C㎃ (700 mA) to 3.0 V. It was set as the capacity | capacitance in C discharge, and the result is shown in Table 3 below.

<전지 두께 측정·에너지 밀도><Cell thickness measurement, energy density>

충전을 4.2 V까지 정전류 140 ㎃에서 실시한 후, 또한 4.2 V의 정전압에서 합계 12 시간의 충전을 실시하고, 4.2 V 시점에서의 전지의 두께를 측정했다. 평균 전압은 0.2 C㎃(140 ㎃)에서 3.0 V 까지 방전 곡선의 적분값으로부터 구했다. 체적 에너지 밀도는 양극 및 음극의 집전탭을 제외한 전지의 폭(35 ㎜), 길이(62 ㎜), 측정한 전지 두께 및 평균 전압으로부터 구했다. 결과를 표 3에 나타내었다.After charging was carried out to 140 V at constant current of 140 kV, charging was carried out for a total of 12 hours at a constant voltage of 4.2 V, and the thickness of the battery at 4.2 V was measured. The average voltage was calculated | required from the integral value of a discharge curve from 0.2 CPa (140 mA) to 3.0V. The volume energy density was calculated from the width (35 mm), length (62 mm), measured cell thickness, and average voltage of the battery excluding the current collector tabs of the positive and negative electrodes. The results are shown in Table 3.

<사이클 수명><Cycle life>

충전을 4.2 V 까지 정전류 1C(700 ㎃)에서 실시하고, 또한 4.2 V에 도달한 후에는 정전압에서 합계 3 시간 충전을 실시하여 방전에 대해서는 3.0 V까지 1C에서 실시했다. 방전 용량이 1 사이클째의 방전 용량의 80 %에 도달한 사이클수를 측정하고 그 결과를 사이클 수명으로서 하기 표 3에 나타내었다.Charging was performed at a constant current of 1 C (700 mA) up to 4.2 V, and after reaching 4.2 V, charging was performed for 3 hours at a constant voltage in total, and discharge was performed at 1 C up to 3.0 V. The number of cycles at which the discharge capacity reached 80% of the discharge capacity at the first cycle was measured, and the results are shown in Table 3 below as a cycle life.

Figure 112005014039141-pct00016
Figure 112005014039141-pct00016

Figure 112005014039141-pct00017
Figure 112005014039141-pct00017

상기 표 2, 표 3에서 밝혀진 바와 같이, 실시예 1 내지 13의 이차전지는 활물질 밀도, 에너지 밀도 및 충방전 사이클 수명이 비교예 1 내지 7과 비교하여 높은 것을 알 수 있다.As shown in Table 2 and Table 3, it can be seen that the secondary batteries of Examples 1 to 13 have a higher active material density, energy density, and charge / discharge cycle life compared with Comparative Examples 1 to 7.

이에 대해서, 리튬 니켈 코발트 복합 산화물만을 양극 활물질로서 사용하는 비교예 1의 이차전지는 충방전 사이클 수명이 현저하게 낮았다. 양극 활물질 중의 리튬 니켈 코발트 복합 산화물의 함유량이 50 중량% 이하인 비교예 2의 이차전지와, 리튬 코발트 복합 산화물만을 활물질로서 사용하는 비교예 7의 이차전지는 방전시의 평균 작동 전압이 높아지지만, 충방전 사이클 수명이 짧아졌다.On the other hand, the secondary battery of the comparative example 1 which uses only lithium nickel cobalt complex oxide as a positive electrode active material had the remarkably low charge / discharge cycle life. The secondary battery of Comparative Example 2 having a lithium nickel cobalt composite oxide content of 50% by weight or less in the positive electrode active material and the secondary battery of Comparative Example 7 using only lithium cobalt composite oxide as an active material have a high average operating voltage during discharge. The discharge cycle life is shortened.

(DC50/DC10)과 (DC90/DC50)이 1.4 내지 2의 범위를 벗어나는 비교예 3 및 4의 이차전지와, (DN50/DC50)이 1.5 내지 2.5의 범위를 벗어나는 비교예 5 및 6의 이차전지는 활물질 밀도, 1 C 용량, 에너지 밀도 및 충방전 사이클 수명 모두 실시예 1 내지 13에 비교하여 낮았다.(D C50 / D C10 ) and (D C90 / D C50 ) of the secondary batteries of Comparative Examples 3 and 4 outside the range of 1.4 to 2, and (D N50 / D C50 ) of the Comparative Example of outside the range of 1.5 to 2.5 The secondary batteries of 5 and 6 had lower active material density, 1 C capacity, energy density and charge / discharge cycle life as compared with Examples 1 to 13.

또한, 상술한 실시예에서는 LiCoO2 입자와 LiNi0 .81Co0 .19O2 입자의 2 종류로 이루어진 양극 활물질에 적용한 예를 설명했지만, 양극 활물질로서는 충방전 사이클 수명을 개선할 수 있는 한, LiCoO2 입자와 LiNi0 .81Co0 .19O2 입자에 LiMn2O4와 같은 다른 종류의 입자를 혼합시킨 3 종류 이상의 입자로 이루어진 것을 사용할 수 있다.Also, as in the above embodiment it has been described an example of application of the positive electrode active material made of two kinds of LiCoO 2 particles and LiNi 0 .81 Co 0 .19 O 2 particles, a cathode active material capable of improving the charge-and-discharge cycle life, LiCoO 2 can be used consisting of particles with LiNi 0 .81 three or more types of a mixture of different types of particles, such as LiMn 2 O 4 in Co 0 .19 O 2 particle.

또한, 상술한 실시예에서는 박형 비수전해질 이차전지 및 각형 비수전해질 이차전지에 적용한 예를 설명했지만, 원통형 비수전해질 이차전지, 코인형 비수전해질 이차전지에도 동일하게 적용할 수 있다.In addition, in the above-described embodiment, the example applied to the thin nonaqueous electrolyte secondary battery and the square nonaqueous electrolyte secondary battery has been described, but the same applies to the cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery and the coin type nonaqueous electrolyte secondary battery.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 충방전 사이클 수명이 향상된 비수전해질 이차전지를 제공할 수 있다.As described above, the present invention can provide a nonaqueous electrolyte secondary battery having an improved charge / discharge cycle life.

Claims (7)

양극 활물질, 도전제 및 결착제를 포함하는 양극, 음극 및 비수전해질(非水電解質)을 구비하는 비수전해질 이차전지에 있어서,In a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode and a nonaqueous electrolyte comprising a positive electrode active material, a conductive agent and a binder, 상기 양극 활물질은 하기 화학식 1로 표시되는 산화물 입자 및 하기 화학식 2로 표시되는 산화물 입자를 포함하며, 상기 양극 활물질 중 하기 화학식 1로 표시되는 산화물 입자의 비율은 50 중량%를 초과하고, 또한 상기 양극 활물질은 하기 수학식 1 내지 수학식 5를 만족하는 것을 특징으로 하는 비수전해질 이차전지. The positive electrode active material includes an oxide particle represented by the following Chemical Formula 1 and an oxide particle represented by the following Chemical Formula 2, and a ratio of the oxide particles represented by the following Chemical Formula 1 in the positive electrode active material is greater than 50 wt%, and the positive electrode Non-aqueous electrolyte secondary battery, characterized in that the active material satisfies the following formula (1) to (5). (화학식 1)(Formula 1)
Figure 712007000769357-pct00018
Figure 712007000769357-pct00018
(화학식 2)(Formula 2)
Figure 712007000769357-pct00019
Figure 712007000769357-pct00019
(상기 화학식 1 및 화학식 2에서, (In Formula 1 and Formula 2, 상기 M은 Mn, B, Al 및 Sn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종류 이상의 원소이며, M is at least one element selected from the group consisting of Mn, B, Al and Sn, 상기 몰비 x, y, z, w, a, b 및 c는 각각 0.95 ≤ x ≤ 1.05, 0.7 ≤ y ≤ 0.95, 0.05 ≤ z ≤ 0.3, 0 ≤ w ≤ 0.1, 0.95 ≤ y + z + w ≤ 1.05, 0.95 ≤ a ≤ 1.05, 0.95 ≤ b ≤ 1.05, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0.95 ≤ b+c ≤ 1.05를 나타냄) The molar ratios x, y, z, w, a, b and c are 0.95 ≦ x ≦ 1.05, 0.7 ≦ y ≦ 0.95, 0.05 ≦ z ≦ 0.3, 0 ≦ w ≦ 0.1, 0.95 ≦ y + z + w ≦ 1.05, respectively. , 0.95 ≦ a ≦ 1.05, 0.95 ≦ b ≦ 1.05, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0.95 ≦ b + c ≦ 1.05). (수학식 1)(Equation 1)
Figure 712007000769357-pct00020
Figure 712007000769357-pct00020
(수학식 2)(Equation 2)
Figure 712007000769357-pct00021
Figure 712007000769357-pct00021
(수학식 3)(Equation 3)
Figure 712007000769357-pct00022
Figure 712007000769357-pct00022
(수학식 4)(Equation 4)
Figure 712007000769357-pct00023
Figure 712007000769357-pct00023
(수학식 5)(Equation 5)
Figure 712007000769357-pct00024
Figure 712007000769357-pct00024
(상기 수학식 1, 2, 3, 4 및 5에서, (In Equations 1, 2, 3, 4, and 5, 상기 DN10 , 상기 DN50 및 상기 DN90은 LixNiyCozMwO2 입자의 체적 누적 빈도가 10 %, 50 % 및 90 %의 입자 직경임을 나타내며, The D N10 , the D N50, and the D N90 represent volume cumulative frequencies of Li x Ni y Co z M w O 2 particles having a particle diameter of 10%, 50%, and 90%, 상기 DC10, 상기 DC50 및 상기 DC90은 LiaCobMcO2 입자의 체적 누적 빈도가 10 %, 50 % 및 90 %의 입자 직경임을 나타냄) D C10 , D C50 and D C90 indicate that volume accumulation frequencies of Li a Co b M c O 2 particles are 10%, 50%, and 90% particle diameters).
제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 LiaCobMcO2 입자의 상기 DC50은 0.2 ㎛ 내지 30 ㎛의 범위인 것을 특징으 로 하는 비수전해질 이차전지.The non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the D C50 of the Li a Co b M c O 2 particles is in the range of 0.2 μm to 30 μm. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 입자 직경비(DN90/DN50)는 1.5 이상 내지 1.9 이하인 것을 특징으로 하는 비수전해질 이차전지.Particle diameter ratio (D N90 / D N50 ) is a non-aqueous electrolyte secondary battery, characterized in that 1.5 to 1.9 or less. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 입자 직경비(DN50/DN10)는 1.5 이상 내지 1.9 이하인 것을 특징으로 하는 비수전해질 이차전지.Particle diameter ratio (D N50 / D N10 ) is a non-aqueous electrolyte secondary battery, characterized in that 1.5 to 1.9 or less. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 입자 직경비(DC90/DC50)는 1.5 이상 내지 1.9 이하인 것을 특징으로 하는 비수전해질 이차전지.Particle diameter ratio (D C90 / D C50 ) is a non-aqueous electrolyte secondary battery, characterized in that 1.5 to 1.9 or less. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 입자 직경비(DC50/DC10)는 1.5 이상 내지 1.9 이하인 것을 특징으로 하는 비수전해질 이차전지.Particle diameter ratio (D C50 / D C10 ) is a non-aqueous electrolyte secondary battery, characterized in that 1.5 to 1.9 or less. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 양극 활물질 중 상기 화학식 1로 표시되는 산화물 입자의 비율은 50 중량% 보다 많고 90 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 비수전해질 이차전지.Non-aqueous electrolyte secondary battery, characterized in that the ratio of the oxide particles represented by the formula (1) in the positive electrode active material is more than 50% by weight and 90% by weight or less.
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