KR101115390B1 - Mixed Cathode Material for Lithium Secondary Battery and High Power Lithium Secondary Battery Employed with the Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비정질 탄소계 화합물과 인편상의 결정질 탄소계 화합물을 포함하는 혼합물로 이루어진 전극 합제용 음극재를 제공하는 바, 이러한 음극재를 사용한 리튬 이차전지는 출력 밀도 및 에너지 밀도가 향상되어 우수한 전지 특성을 갖는다.The present invention provides a negative electrode material for electrode mixture consisting of a mixture containing an amorphous carbon-based compound and a flake-like crystalline carbon-based compound, the lithium secondary battery using such a negative electrode material has improved output density and energy density, excellent battery characteristics Has

Description

리튬 이차전지용 혼합 음극재 및 이를 포함하는 고출력 리튬 이차전지 {Mixed Cathode Material for Lithium Secondary Battery and High Power Lithium Secondary Battery Employed with the Same}Mixed Cathode Material for Lithium Secondary Battery and High Power Lithium Secondary Battery Containing the Same {Mixed Cathode Material for Lithium Secondary Battery and High Power Lithium Secondary Battery Employed with the Same}

본 발명은 리튬 이차전지용 혼합 음극재 및 이를 포함하는 고출력 리튬 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 비정질 탄소계 화합물과 인편상의 결정질 탄소계 화합물을 포함하는 혼합물로 이루어진 전극 합제용 음극재 및 이를 포함하는 고출력 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a mixed negative electrode material for a lithium secondary battery, and a high output lithium secondary battery including the same, and more particularly, to an electrode mixture negative electrode material including a mixture containing an amorphous carbonaceous compound and a flake carbonaceous compound. It relates to a high output lithium secondary battery comprising.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있고, 최근에는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV)의 동력원으로서 이차전지의 사용이 실현화되고 있다. 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차전지에 대해 많은 연구가 행해지고 있고, 특히, 높은 에너지 밀도, 높은 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.As the development and demand for mobile devices increases, the demand for secondary batteries as energy sources is increasing rapidly. Recently, the use of secondary batteries as a power source for electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs) has been realized. have. Accordingly, many studies have been conducted on secondary batteries capable of meeting various needs, and in particular, there is a high demand for lithium secondary batteries having high energy density, high discharge voltage, and output stability.

특히, 전기자동차 등에 사용되는 리튬 이차전지는 높은 에너지 밀도와 단시간에 큰 출력을 발휘할 수 있는 특성과 더불어, 대전류에 의한 충방전이 단시간에 반복되는 가혹한 조건 하에서 10 년 이상 사용될 수 있어야 하므로, 기존의 소형 리튬 이차전지보다 월등히 우수한 안전성 및 장기 수명 특성이 필연적으로 요구된다. In particular, lithium secondary batteries used in electric vehicles, such as high energy density and the ability to exhibit a large output in a short time, should be able to be used for more than 10 years under the harsh conditions that charge and discharge by a large current is repeated in a short time, It is inevitably required to have superior safety and long life characteristics than small lithium secondary batteries.

종래의 소형전지에 사용되는 리튬 이온 전지의 음극 활물질로는 일반적으로 구조적, 전기적 성질을 유지하면서 가역적으로 리튬이온을 받아들이거나 공급하며, 리튬이온의 삽입 및 탈리시 화학적 전위(chemical potential)가 금속 리튬과 거의 유사한 특성을 가지는 탄소계 화합물 중 흑연계 물질이 주로 사용되어 왔다. In general, a negative electrode active material of a lithium ion battery used in a conventional small battery generally reversibly accepts or supplies lithium ions while maintaining structural and electrical properties, and the chemical potential of lithium ions upon insertion and desorption of lithium ions is increased. Graphite-based materials have been mainly used among carbon-based compounds having almost similar properties to those of.

그러나, 이러한 흑연계 물질로 이루어지는 음극은 이론적 최대 용량이 372 mAh/g(844 mAh/cc)으로 용량 증대에 한계가 있어 빠르게 변모하는 차세대 모바일 기기의 에너지원으로서의 충분한 역할을 감당하기는 어려운 실정이다. However, the anode made of graphite-based materials has a theoretical maximum capacity of 372 mAh / g (844 mAh / cc), which is limited in capacity increase, making it difficult to play a sufficient role as an energy source for a rapidly changing next-generation mobile device. .

또한, 음극재료로서 검토되었던 리튬 금속은 에너지 밀도가 매우 높아 고용량을 구현할 수 있지만, 반복된 충방전시 수지상 성장(dendrite)에 의한 안전성 문제와 사이클 수명이 짧은 문제점이 있다. 이외에도 탄소 나노튜브를 음극 활물질로서 사용하는 시도가 있었으나, 탄소 나노튜브의 낮은 생산성, 높은 가격, 50% 이하의 낮은 초기 효율 등의 문제가 지적되었다. In addition, although lithium metal, which has been examined as a negative electrode material, has a very high energy density and can realize a high capacity, there are problems of safety due to dendrite growth and short cycle life during repeated charging and discharging. In addition, attempts have been made to use carbon nanotubes as negative electrode active materials, but problems such as low productivity, high price, and low initial efficiency of 50% or less have been pointed out.

또 다른 음극재료로서 실리콘(silicon), 주석(tin), 또는 이들의 합금이 리튬과의 화합물 형성반응을 통해 다량의 리튬을 가역적으로 흡장 및 방출할 수 있음이 알려지면서, 이에 대한 많은 연구가 최근에 진행되고 있다. 예를 들어, 실리콘은 이론적 최대 용량이 약 4020 mAh/g(9800 mAh/cc, 비중 2.23)으로서 흑연계 물질에 비해서 매우 크기 때문에, 고용량 음극재료로서 유망하다. 그러나, 상기 음극재료는 충방전시 부피변화가 매우 크다는 단점을 가지고 있다.As another cathode material, it has been known that silicon, tin, or alloys thereof can reversibly occlude and release a large amount of lithium through a compound formation reaction with lithium. Is going on. For example, silicon is promising as a high capacity cathode material because the theoretical maximum capacity is about 4020 mAh / g (9800 mAh / cc, specific gravity 2.23), which is much larger than graphite-based materials. However, the negative electrode material has a disadvantage that the volume change during charge and discharge is very large.

한편, 비정질의 탄소계 화합물은 방전 용량이 280 내지 450 mAh/g으로 매우 높은데 반하여, 초기 효율이 70 내지 80% 정도로 매우 낮으므로, 비가역 용량이 크고 부피 밀도 및 전기전도도가 낮아서 에너지 밀도가 좋지 못한 문제점이 있다. 이러한 각각의 단점을 보완하기 위하여, 흑연계 탄소계 화합물 및 비정질의 탄소계 화합물의 혼합 음극 활물질로 전극을 제조하는 연구가 시도되고 있다. 그러나, 이러한 혼합 음극재는 대전류에 대한 충방전 특성이 낮고, 특히 구형의 결정질 화합물을 포함하여 전극 제조하는 과정에서 압연에 의해 구형의 결정질 탄소계 화합물에 변형이 발생하여 비가역 용량이 증가하게 되므로 문제가 있다. On the other hand, the amorphous carbon-based compound has a very high discharge capacity of 280 to 450 mAh / g, whereas the initial efficiency is very low, such as 70 to 80%, the energy density is not good due to the large irreversible capacity and low bulk density and electrical conductivity There is a problem. In order to compensate for each of these disadvantages, a research has been attempted to produce an electrode with a mixed negative electrode active material of a graphite-based carbon compound and an amorphous carbon-based compound. However, such a mixed negative electrode material has a low charge and discharge characteristic with respect to a large current, and in particular, a spherical crystalline carbonaceous compound is deformed by rolling during electrode production including a spherical crystalline compound, thereby increasing irreversible capacity. have.

따라서, 고출력 특성 및 고에너지 밀도를 갖는 음극재에 대한 개발의 필요성이 절실한 실정이다.Therefore, there is an urgent need for development of a negative electrode material having high output characteristics and high energy density.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험들을 계속한 끝에, 비정질 탄소계 화합물과 인편상의 결정질 탄소계 화합물을 포함하는 혼합물로 이루어진 전극 합제용 음극재를 사용한 리튬 이차전지는 출력 밀도 및 에너지 밀도가 향상되어 우수한 전지 특성을 갖게 됨을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application, after continuing in-depth research and various experiments, the lithium secondary battery using the negative electrode material for the electrode mixture consisting of a mixture containing an amorphous carbon-based compound and flaky crystalline carbon-based compound has a high output density and energy density It has been found to be improved to have excellent battery characteristics, and the present invention has been completed.

따라서, 본 발명에 따른 전극 합제용 음극재는 비정질 탄소계 화합물과 인편상의 결정질 탄소계 화합물을 포함하는 혼합물로 구성되어 있다.Therefore, the negative electrode material for electrode mixture according to the present invention is composed of a mixture containing an amorphous carbon compound and a flaky crystalline carbon compound.

본 발명에 따른 음극재는 비정질 탄소계 화합물을 포함함으로써 높은 방전 용량 및 레이트 특성을 발휘함과 동시에, 인편상의 결정질 탄소계 화합물을 포함함으로써 비정질 탄소계 화합물들 사이의 빈공간을 채워주어 에너지 밀도를 높이고 높은 전기 전도도에 의해 출력 특성을 향상시킬 수 있고, 그에 따라, 이를 포함하는 전기화학 셀은 우수한 전지 특성을 발휘할 수 있다. The negative electrode material according to the present invention exhibits high discharge capacity and rate characteristics by including an amorphous carbon-based compound and at the same time includes flaky crystalline carbon-based compounds to fill the void space between the amorphous carbon-based compounds to increase energy density. It is possible to improve the output characteristics by high electrical conductivity, whereby the electrochemical cell comprising the same can exhibit excellent battery characteristics.

일반적으로 결정질 탄소계 화합물은 탄소의 층상 구조에 리튬이온이 삽입 및 탈리하는 경로가 대략 2차원으로 한정되어 있는 반면에, 비정질 탄소화계 화합물은 리튬 이온이 삽입되기 위한 경로가 그와 같이 한정적이지 않고 상대적으로 많으므로, 우수한 레이트 특성을 발휘한다. 그러나, 비정질 탄소계 화합물은 비가역 용량이 20 ~ 30% 정도로서 매우 높은 단점을 갖는다. 반면에, 본 발명에 따른 음극재는 비정질 탄소계 화합물에 비가역 용량이 상대적으로 적은 인편상의 결정질 탄소계 화합물을 포함함으로써, 상기와 같은 단점을 보완한다. In general, crystalline carbon-based compounds have a two-dimensional path for lithium ions to be inserted and desorbed into the layered structure of carbon, whereas amorphous carbonated compounds are not limited to such routes for lithium ions to be inserted. Since it is relatively large, it exhibits an excellent rate characteristic. However, the amorphous carbon-based compound has a very high disadvantage as the irreversible capacity is about 20 to 30%. On the other hand, the negative electrode material according to the present invention comprises a flaky crystalline carbon-based compound having a relatively low irreversible capacity in the amorphous carbon-based compound, thereby compensating the above disadvantages.

상기 비정질 탄소계 화합물은 탄소원자들이 무정형 결정구조를 가지며 우수한 레이트 특성을 발휘하는 것이라면 특별히 제한되는 것은 않으며, 예를 들어, 페놀수지 또는 퓨란수지를 열분해한 난흑연화 탄소(hard carbon), 코크스, 니들 코크스 또는 피치(Pitch)를 탄화한 이흑연화 탄소(soft carbon) 등이 사용될 수 있다. 이러한 비정질 탄소계 화합물은 280 내지 450 mAh/g의 상대적으로 높은 방전 용량을 가지며 우수한 레이트 특성으로 인해 전지의 고출력 특성에 기여하게 된다. The amorphous carbon-based compound is not particularly limited as long as the carbon atoms have an amorphous crystal structure and exhibit excellent rate characteristics. For example, hard carbon, coke, and pyrolyzed phenol resins or furan resins may be used. Needle coke or soft carbon carbonized with pitch may be used. The amorphous carbon-based compound has a relatively high discharge capacity of 280 to 450 mAh / g and contributes to the high output characteristics of the battery due to the excellent rate characteristics.

상기 비정질 탄소계 화합물은 그것의 평균 입경이 8 내지 25 ㎛인 것이 바람직한 바, 평균 입경이 너무 클 경우에는 음극재의 부피 밀도가 저하되는 문제가 있고, 반대로 평균 입경이 너무 작을 경우에는 음극재의 비가역 용량이 높아지며 소망하는 방전 용량을 기대하기 어려우므로 바람직하지 않다. The amorphous carbon-based compound preferably has an average particle diameter of 8 to 25 μm. When the average particle diameter is too large, there is a problem that the bulk density of the negative electrode material is lowered. On the contrary, when the average particle diameter is too small, the irreversible capacity of the negative electrode material This is not preferable because it is high and it is difficult to expect a desired discharge capacity.

한편, 결정질 탄소계 화합물의 대표적인 예로는 흑연(graphite)을 들 수 있으며, 이러한 흑연계 결정질 탄소로는, 예를 들어, 포테이토 형상 또는 MCMB(MesoCarbon MicroBead) 형상의 인조 흑연, 또는 엣지(Edge) 부위를 완만하게 만들기 위해 표면 처리를 행한 천연 흑연 등이 있다. On the other hand, a representative example of the crystalline carbon-based compound may be graphite (graphite), the graphite-based crystalline carbon, for example, artificial graphite, or edge (edge) portion of the potato shape or MCMB (MesoCarbon MicroBead) shape Natural graphite having a surface treatment in order to make it smooth.

본 발명에서 특히 바람직한 결정질 탄소계 화합물로는, 흑연화도가 높은 천연 흑연 및/또는 인조 흑연의 흑연계 결정질 탄소가 사용될 수 있다. 이러한 흑연계 결정질 탄소는 층상 결정구조가 완전히 이루어진 탄소로서, 전기 전도도 및 에너지 밀도가 매우 우수하고, 전위 평탄성이 양호하며 비가역 용량이 10~15% 정도로서 비정질 탄소계 화합물에 비해 상대적으로 충방전 과정의 가역성이 우수하다. As a particularly preferable crystalline carbon compound in the present invention, graphite crystalline carbon of natural graphite and / or artificial graphite having a high degree of graphitization may be used. The graphite crystalline carbon is a carbon having a complete layered crystal structure, and has excellent electrical conductivity and energy density, good electric potential flatness, and an irreversible capacity of about 10 to 15%. Excellent reversibility

본 발명에 따르면, 그러한 결정질 탄소화 화합물들 중 형태상으로 인편상의 결정질 탄소계 화합물이 사용된다. 상기 인편상의 결정질 탄소계 화합물은 납작한 편상 모양의 입자로서, 전극 제조시 압연에 의해 결정의 변형이 일어나는 정도가 최소화되어, 구형의 결정질 탄소계 화합물을 사용하는 경우 발생할 수 있는 비가역 용량의 증가를 방지할 수 있다. According to the present invention, scaly crystalline carbonaceous compounds in form of such crystalline carbonated compounds are used. The flaky crystalline carbon-based compound is a flat flake-shaped particle, the degree of crystal deformation is minimized by rolling during electrode production, thereby preventing an increase in irreversible capacity that may occur when using a spherical crystalline carbon-based compound can do.

또한, 이러한 인편상의 결정질 탄소계 화합물은 음극재 내에서 비정질 탄소계 화합물 사이의 빈 공간에 위치하여 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 일어날 때 원활한 전기적 경로를 제공함으로써, 음극재의 출력특성을 향상시키며, 이와 동시에 그 자체로도 많은 양의 리튬 이온이 삽입 및 탈리되는 반응을 일으켜 전기전도도 및 에너지 밀도를 향상시킨다. In addition, the flaky crystalline carbon-based compound is located in the empty space between the amorphous carbon-based compound in the negative electrode material to provide a smooth electrical path when the insertion and desorption of lithium ions, thereby improving the output characteristics of the negative electrode material, At the same time, by itself, a large amount of lithium ions are inserted and removed, thereby improving electrical conductivity and energy density.

따라서, 상기 인편상의 결정질 탄소계 화합물의 평균 입경은 비정질 탄소계 화합물 사이의 빈 공간에 삽입되어 리튬 이온의 전기적 경로를 제공해줄 수 있는 정도의 크기로서, 바람직하게는 3 내지 10 ㎛의 크기를 갖는 것일 수 있다.Therefore, the average particle diameter of the flaky crystalline carbon-based compound is a size that can be inserted into the empty space between the amorphous carbon-based compound to provide an electrical path of lithium ions, preferably having a size of 3 to 10 ㎛ It may be.

하나의 바람직한 예에서, 상기 인편상의 결정질 탄소계 화합물은 장축의 길이(dL)와 두께(t)의 비(dL/t)가 5 이상인 것일 수 있다. In one preferred example, the flaky crystalline carbon-based compound may have a ratio (dL / t) of the length (dL) and the thickness (t) of the major axis is 5 or more.

상기 인편상의 결정질 탄소계 화합물의 장축의 길이와 두께의 비가 5 미만인 경우 인편상의 구조를 가지기 어렵게 되므로, 비정질 탄소계 화합물 사이의 빈 공간에 삽입되기 어렵고, 전극 제조시 압연에 의해 입자의 변형이 일어나기 쉽게 되어 비가역 용량의 증가를 초래할 수 있으므로 바람직하지 않다. If the ratio of the length and thickness of the long axis of the flaky crystalline carbonaceous compound is less than 5, it is difficult to have a flaky structure, so that it is difficult to be inserted into the empty space between the amorphous carbonaceous compounds, and the deformation of the particles occurs by rolling during electrode production. It is not desirable as it can easily lead to an increase in irreversible capacity.

상기 비정질 탄소계 화합물과 인편상의 결정질 탄소계 화합물의 혼합비는, 기타 전지 구성요소들의 조성 상태, 충/방전 파워 비율의 설계 등에 따라 적절하게 조절할 수 있으나, 바람직하게는 중량비로 50: 50 내지 99: 1일 수 있고, 더욱 바람직하게는 80: 20 내지 95: 5일 수 있다. The mixing ratio of the amorphous carbonaceous compound and the flake-like crystalline carbonaceous compound may be appropriately adjusted according to the compositional state of the other battery components, the design of the charge / discharge power ratio, and the like, and preferably in a weight ratio of 50: 50 to 99: 1, and more preferably 80: 20 to 95: 5.

상기 인편상의 결정질 탄소계 화합물의 함량이 너무 많은 경우, 상대적으로 비정질 탄소계 화합물의 비율이 감소하게 되므로 출력 특성이 저하될 수 있고, 반대로 인편상의 결정질 탄소계 화합물의 함량이 너무 적은 경우, 음극재 혼합물을 구성하는 입자간 전도도 및 전극의 부피 밀도가 저하되므로 소망하는 에너지 밀도의 향상을 기대하기 어렵기 때문에 바람직하지 않다. When the content of the flaky crystalline carbon-based compound is too large, the proportion of the amorphous carbon-based compound is relatively reduced, so that the output characteristics may be lowered. On the contrary, when the content of the flaky crystalline carbon-based compound is too small, the negative electrode material It is not preferable because the interparticle conductivity constituting the mixture and the bulk density of the electrode are lowered, so that it is difficult to expect an improvement in the desired energy density.

본 발명은 또한, 상기 음극재와, 바인더 및 도전재를 포함하는 것으로 구성된 음극 합제를 제공한다. The present invention also provides a negative electrode mixture comprising the negative electrode material, a binder and a conductive material.

상기 바인더는 음극재와 도전재 등의 상호 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 음극재를 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 셀룰로오즈, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체, 고분자 고검화 폴리비닐알콜 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists in mutual bonding of the negative electrode material and the conductive material and bonding to the current collector, and is generally added in an amount of 1 to 50 wt% based on the total weight of the mixture including the negative electrode material. Examples of such binders include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), cellulose, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose Roses, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers And polymer high polymerized polyvinyl alcohol.

상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다. 시판되고 있는 도전재의 구체적인 예로는 아세틸렌 블랙 계열인 쉐브론 케미칼 컴퍼니(Chevron Chemical Company)나 덴카 블랙(Denka Singapore Private Limited), 걸프 오일 컴퍼니(Gulf Oil Company) 제품 등), 케트젠블랙(Ketjenblack), EC 계열(아르막 컴퍼니(Armak Company) 제품), 불칸(Vulcan) XC-72(캐보트 컴퍼니(Cabot Company) 제품) 및 수퍼(Super) P(Timcal 사 제품) 등이 있다.The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery. Examples of the conductive material include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon blacks such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride powder, aluminum powder and nickel powder; Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used. Specific examples of commercially available conductive materials include Chevron Chemical Company, Denka Singapore Private Limited, Gulf Oil Company, Ketjenblack and EC, which are acetylene black series. Family (Armak Company), Vulcan XC-72 (manufactured by Cabot Company) and Super P (manufactured by Timcal).

상기 음극 합제는 또한, 선택적으로 충진제, 접착 촉진제 등을 포함할 수 있다.The negative electrode mixture may also optionally include a filler, an adhesion promoter, and the like.

상기 충진제는 음극의 팽창을 억제하는 성분으로서 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않는 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is not particularly limited as long as it is a fibrous material that does not cause chemical change in the battery as a component that inhibits expansion of the negative electrode. Examples of the filler include olefinic polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

상기 접착 촉진제는 집전체에 대한 활물질의 접착력을 향상시키기 위해 첨가되는 보조성분으로서, 바인더 대비 10 중량% 이하로 첨가될 수 있으며, 예를 들어 옥살산(oxalic acid), 아디프산(adipic acid), 포름산(formic acid), 아크릴산(acrylic acid) 유도체, 이타콘산(itaconic acid) 유도체 등을 들 수 있다.The adhesion promoter is an auxiliary component added to improve adhesion of the active material to the current collector, and may be added in an amount of 10 wt% or less, for example, oxalic acid, adipic acid, Formic acid, acrylic acid derivatives, itaconic acid derivatives, and the like.

또한, 상기 음극 합제가 집전체 상에 도포되어 있는 음극은 예를 들어, 상기 음극 합제를 집전체에 코팅하여 제조할 수 있다. 구체적으로, 음극 합제를 소정의 용매에 첨가하여 슬러리를 제조한 후, 이를 금속 호일 등의 집전체 상에 도포하고 건조 및 압연하여 소정의 시트형 전극을 제조할 수 있다.In addition, the negative electrode on which the negative electrode mixture is applied on the current collector, for example, may be prepared by coating the negative electrode mixture on the current collector. Specifically, the negative electrode mixture may be added to a predetermined solvent to prepare a slurry, and then, the slurry mixture may be coated on a current collector such as a metal foil, dried, and rolled to prepare a predetermined sheet-shaped electrode.

본 발명은 또한, 상기 음극 합제가 집전체 상에 도포되어 있는 음극을 포함하는 것으로 구성된 전기화학 셀에 관한 것이다. The invention also relates to an electrochemical cell comprising the negative electrode mixture comprising a negative electrode applied on a current collector.

일반적으로 음극은 음극 합제를 NMP 등의 용매에 첨가하여 슬러리 형태로 제조한 후, 이를 집전체 상에 도포하여 건조 및 프레싱함으로써 제조한다. 상기 전극 슬러리의 제조시에 사용되는 용매의 바람직한 예로는 디메틸셀폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 알코올, N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤 등을 들 수 있으며, 이러한 용매는 전극 합제 전체 중량을 기준으로 400 중량%까지 사용할 수 있고 건조 과정에서 제거된다.Generally, the negative electrode is prepared by adding a negative electrode mixture to a solvent such as NMP to prepare a slurry, and then applying the same to a current collector to dry and press. Preferred examples of the solvent used in the preparation of the electrode slurry include dimethyl sulfoxide (DMSO), alcohol, N-methylpyrrolidone (NMP), acetone, and the like. Up to 400% by weight can be used and removed during drying.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, like the positive electrode current collector, fine concavities and convexities may be formed on the surface to enhance the bonding strength of the negative electrode active material, and may be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.

상기 음극 합제 페이스트를 음극 집전체 상에 고르게 도포하는 방법은 재료의 특성 등을 감안하여 공지 방법 중에서 선택하거나 새로운 적절한 방법으로 행할 수 있다. 예를 들어, 페이스트를 집전체 위에 분배시킨 후 닥터 블레이드(doctor blade) 등을 사용하여 균일하게 분산시키는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는, 분배와 분산 과정을 하나의 공정으로 실행하는 방법을 사용할 수도 있다. 이밖에도, 다이캐스팅(die casting), 콤마코팅(comma coating), 스크린 프린팅(screen printing) 등의 방법을 택할 수도 있으며, 또는 별도의 기재(substrate) 위에 성형한 후 프레싱 또는 라미네이션 방법에 의해 집전체와 접합시킬 수도 있다. 집전체 위에 도포된 페이스트의 건조는 50 내지 200℃의 진공오븐에서 1 내지 3 일 동안 건조시키는 것이 바람직하다. The method of evenly applying the negative electrode mixture paste on the negative electrode current collector may be selected from known methods or performed by a new suitable method in consideration of the properties of the material. For example, it is preferable to disperse the paste onto the current collector and then to disperse the paste uniformly using a doctor blade or the like. In some cases, a method of distributing and dispersing in one process may be used. In addition, die casting, comma coating, screen printing, or the like may be used. Alternatively, a separate substrate may be formed and then joined with a current collector by pressing or lamination. You can also Drying of the paste applied on the current collector is preferably dried for 1 to 3 days in a vacuum oven at 50 to 200 ℃.

상기 전기화학 셀은 전기화학반응을 통해 전기를 제공하는 디바이스로서, 바람직하게는 리튬염 함유 비수 전해질을 포함하고 있는 리튬 이차전지일 수 있다. 상기 리튬 이차전지는 상기 음극과, 양극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극조립체에 리튬염 함유 비수계 전해액이 함침되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.The electrochemical cell is a device for providing electricity through an electrochemical reaction, preferably a lithium secondary battery containing a lithium salt-containing nonaqueous electrolyte. The lithium secondary battery may have a structure in which a lithium salt-containing non-aqueous electrolyte is impregnated in an electrode assembly having a structure in which a separator is interposed between the negative electrode and the positive electrode.

본 발명에 따른 리튬 이차전지의 기타 성분들에 대해서는 이하에서 상술한다. Other components of the lithium secondary battery according to the present invention will be described in detail below.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질을 포함하고 있는 양극 합제를 도포한 후 건조하여 제조된다.The positive electrode is produced by, for example, applying a positive electrode mixture containing a positive electrode active material onto a positive electrode current collector and then drying it.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다. The cathode current collector generally has a thickness of 3 to 500 mu m. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. For example, the surface of stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or aluminum or stainless steel Surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like can be used. The current collector may form fine irregularities on its surface to increase the adhesion of the positive electrode active material, and may be in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+yMn2-yO4 (여기서, y 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, y = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-yMyO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, y = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + y Mn 2-y O 4 (where y is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2, and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 , Cu 2 V 2 O 7 and the like; Ni-site-type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1-y M y O 2 , wherein M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, or Ga, and y = 0.01 to 0.3; Formula LiMn 2-y M y O 2 , wherein M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta and y = 0.01 to 0.1, or Li 2 Mn 3 MO 8 , where M = Fe, Co, Lithium manganese composite oxide represented by Ni, Cu or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with alkaline earth metal ions; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separator is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally from 0.01 to 10 ㎛ ㎛, thickness is generally 5 ~ 300 ㎛. As such a separator, for example, olefin polymers such as chemical resistance and hydrophobic polypropylene; Sheets or non-woven fabrics made of glass fibers or polyethylene are used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separator.

상기 리튬염 함유 비수계 전해액은 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 상기 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.The lithium salt-containing nonaqueous electrolyte solution is composed of an electrolyte solution and a lithium salt. As the electrolyte solution, a nonaqueous organic solvent, an organic solid electrolyte, and an inorganic solid electrolyte may be used.

상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphate ester polymers, polyedgetion lysine, polyester sulfides, polyvinyl alcohols, polyvinylidene fluorides, Polymerizers containing ionic dissociating groups and the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides, sulfates and the like of Li, such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , and the like, may be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.In addition, in the electrolyte solution, for the purpose of improving the charge and discharge characteristics, flame retardancy, etc., for example, pyridine, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphate triamide, nitro Benzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrroles, 2-methoxy ethanol, aluminum trichloride and the like may be added. . In some cases, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability, or a carbon dioxide gas may be further added to improve high-temperature storage characteristics.

이상에서 설명한 바와 같이, 비정질 탄소계 화합물과 인편상의 결정질 탄소계 화합물을 포함하는 혼합물로 이루어진 전극 합제용 음극재를 사용한 리튬 이차전지는 출력 밀도와 에너지 밀도가 향상된 우수한 전지 특성을 갖는 효과가 있다. As described above, the lithium secondary battery using the negative electrode material for electrode mixture composed of a mixture containing an amorphous carbon-based compound and a flaky crystalline carbon-based compound has the effect of having excellent battery characteristics with improved output density and energy density.

도 1은 본 발명에 의한 인편상의 결정질 탄소계 화합물의 형상의 단면도 및 측면도이다;
도 2는 본 발명의 실험예 1에 따른 실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2의 전지에서 전극 저항을 측정한 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a sectional view and a side view of a shape of a flaky crystalline carbonaceous compound according to the present invention;
2 is a graph measuring electrode resistance in the batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 according to Experimental Example 1 of the present invention.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following Examples are provided to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

[실시예 1]Example 1

1-1. 양극의 제조1-1. Manufacture of anode

양극 활물질로 LiCoO2를 사용하였고, LiCoO2 94 중량%, 및 Super-P(도전재) 3.5 중량%, PVdF(바인더) 2.5 중량%를 용제인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조한 후, 알루미늄 호일 상에 코팅, 건조 및 압착하여 양극을 제조하였다. LiCoO 2 was used as the positive electrode active material, 94% by weight of LiCoO 2 , 3.5% by weight of Super-P (conductive material) and 2.5% by weight of PVdF (binder) were added to N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent. After preparing the positive electrode mixture slurry, the positive electrode was prepared by coating, drying and pressing on aluminum foil.

1-2. 음극의 제조1-2. Preparation of Cathode

평균 입경이 10 ㎛인 비정질 탄소계 화합물 하드카본과 평균 입경이 4 ㎛인 인편상의 결정질 탄소계 화합물 인조흑연을 90: 10의 중량비로 혼합한 혼합물, 및 Super-P(도전재) 1 중량%, PVdF(바인더) 5 중량%를 용제인 NMP에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조한 후, 구리 호일 상에 코팅, 건조 및 압착하여 음극을 제조하였다.A mixture of an amorphous carbonaceous compound hard carbon having an average particle diameter of 10 μm and a flake shaped crystalline carbonaceous compound artificial graphite having an average particle diameter of 4 μm in a weight ratio of 90:10, and 1% by weight of Super-P (conductive material), 5% by weight of PVdF (binder) was added to NMP as a solvent to prepare a negative electrode mixture slurry, which was then coated, dried and pressed onto copper foil to prepare a negative electrode.

여기서, 상기 인편상의 결정질 탄소계 화합물 하드카본의 단면도 및 측면도를 도 1에 나타내었으며, dL/t의 값은 8.5이었다. Here, the cross-sectional view and side view of the scaly crystalline carbon-based compound hard carbon are shown in FIG. 1, and the value of dL / t was 8.5.

1-3. 전지의 제조1-3. Manufacture of batteries

상기 1-1 및 1-2의 양극과 음극 사이에 분리막(셀가드TM)을 개재하고 1M LiPF6 EC/EMC 전해액을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하였다.
A lithium secondary battery was manufactured by injecting a 1M LiPF 6 EC / EMC electrolyte solution through a separator (Celguard TM ) between the positive and negative electrodes of 1-1 and 1-2.

[실시예 2][Example 2]

비정질 탄소계 화합물과 인편상의 결정질 탄소계 화합물을 95: 5 중량비로 하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 전극 및 전지를 제조하였다.
An electrode and a battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the amorphous carbon compound and the flaky crystalline carbon compound were 95: 5 by weight.

[비교예 1] Comparative Example 1

인편상의 결정질 탄소계 화합물 대신 구형의 흑연계 화합물을 사용하였고, 비정질 탄소계 화합물과 구형의 흑연계 화합물을 80: 20 중량비로 하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전극 및 전지를 제조하였다.
An electrode and a spherical graphite compound were used instead of the flaky crystalline carbon compound, and the amorphous carbon compound and the spherical graphite compound were used in an 80: 20 weight ratio. The battery was prepared.

[비교예 2]Comparative Example 2

인편상의 결정질 탄소계 화합물 대신 구형의 흑연계 화합물을 사용하였고, 비정질 탄소계 화합물과 구형의 흑연계 화합물을 90: 10 중량비로 하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전극 및 전지를 제조하였다.
An electrode and a spherical graphite compound were used instead of the flaky crystalline carbon compound, and the amorphous carbon compound and the spherical graphite compound were 90: 10 by weight. The battery was prepared.

[실험예 1]Experimental Example 1

상기 실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2에서 각각 제조된 음극에서 집전체와 음극 합제 사이의 전기전도성을 비교하기 위하여, 제조된 음극의 저항을 측정하였고, 그 결과를 도 2에 나타내었다. In order to compare the electrical conductivity between the current collector and the negative electrode mixture in the negative electrodes prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, respectively, the resistance of the prepared negative electrode was measured, and the results are shown in FIG. 2.

도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2의 음극은 구형의 결정질 탄소계 화합물을 포함하고 있는 비교예 1 및 2에 비해 훨씬 낮은 내부 저항을 나타냄을 알 수 있다. 특히, 비정질 탄소계 화합물과 인편상의 결정질 탄소계 화합물이 90: 10의 중량비로 혼합된 음극재가 포함된 음극의 경우, 전극 저항이 3 mΩ 이하의 매우 낮은 값을 나타내는 바, 전기전도성이 크게 향상되었음을 알 수 있다. 이는 비정질 탄소계 화합물에 인편상의 결정질 탄소계 화합물을 포함시킴으로써 원활한 전기적 경로를 제공하여 음극제의 출력 특성을 향상시키고, 또한 그 자체로 많은 양의 리튬 이온의 삽입 및 탈리 반응을 일으킴으로써, 음극재의 에너지 밀도를 향상시키기 때문인 것으로 추측된다.
As shown in Figure 2, it can be seen that the cathodes of Examples 1 and 2 according to the present invention exhibit much lower internal resistance than Comparative Examples 1 and 2 containing spherical crystalline carbonaceous compounds. Particularly, in the case of the negative electrode material including the negative electrode material in which the amorphous carbonaceous compound and the flaky crystalline carbonaceous compound were mixed in a weight ratio of 90:10, the electrode resistance showed a very low value of 3 mΩ or less. Able to know. This includes a crystalline carbonaceous compound in the form of amorphous carbonaceous compound to provide a smooth electrical path to improve the output characteristics of the negative electrode agent, and also by the insertion and desorption reaction of a large amount of lithium ions by itself, It is assumed that this is because the energy density is improved.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

Claims (6)

평균 입경이 8 내지 25 ㎛이고, 방전용량이 280 내지 450 mAh/g인 비정질 탄소계 화합물의 이흑연화 탄소와 평균 입경이 3 내지 10 ㎛인 인편상의 결정질 탄소계 화합물의 혼합비가 중량비로 80:20 내지 95:5인 혼합물을 포함하는 전극 합제용 음극재. The mixing ratio of the graphitized carbon of the amorphous carbonaceous compound having an average particle diameter of 8 to 25 µm and the discharge capacity of 280 to 450 mAh / g and the flaky crystalline carbonaceous compound having an average particle diameter of 3 to 10 µm is 80:20. An anode material for electrode mixture comprising a mixture of from 95 to 5. 제 1 항에 있어서, 상기 결정질 탄소계 화합물은 천연 흑연 및/또는 인조 흑연의 흑연계 결정질 탄소인 것을 특징으로 하는 전극 합제용 음극재. The negative electrode material for electrode mixture according to claim 1, wherein the crystalline carbon compound is graphite crystalline carbon of natural graphite and / or artificial graphite. 제 1 항에 있어서, 상기 인편상의 결정질 탄소계 화합물은 납작한 편상 구조를 가지고 있고, 장축의 길이(dL)와 두께(t)의 비(dL/t)가 5 이상인 것을 특징으로 하는 전극 합제용 음극재.2. The negative electrode for electrode mixture according to claim 1, wherein the flaky crystalline carbon-based compound has a flat flaky structure, and the ratio (dL / t) of the length (dL) and the thickness (t) of the major axis is 5 or more. ashes. 제 1 항에 따른 음극재와, 바인더 및 도전재를 포함하는 것으로 구성된 음극 합제.A negative electrode mixture comprising the negative electrode material according to claim 1, a binder and a conductive material. 제 4 항에 따른 음극 합제가 집전체 상에 도포되어 있는 음극을 포함하는 것으로 구성된 전기화학 셀.An electrochemical cell consisting of a negative electrode mixture according to claim 4 comprising a negative electrode applied on a current collector. 제 5 항에 있어서, 상기 전기화학 셀은 리튬염 함유 비수 전해질을 포함하고 있는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.The electrochemical cell of claim 5, wherein the electrochemical cell is a lithium secondary battery containing a lithium salt-containing nonaqueous electrolyte.
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