KR101274495B1 - Process for Preparation of Anode and Secondary Battery Comprising the Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 음극 활물질로서 탄소 분말의 표면에 고체 전해질 계면 막(SEI 막)이 형성되어 있는 이차전지용 음극의 제조방법으로서, 탄소 분말에 리튬 분말을 인가하여 탄소 분말의 표면에 리튬 분말이 접촉시키는 과정, 상기 리튬 분말이 표면에 접속되어 있는 탄소 분말에 리튬염 함유 전해액을 주입하는 과정, 및 상기 전해액에 의한 탄소 분말의 표면에 SEI 막 형성을 위한 반응을 유도하는 과정을 포함하는 음극의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 음극은 활물질인 탄소 분말의 표면에 SEI 막이 형성되어 있으므로, 그에 따라 초기 충방전 과정에서 비가역 리튬의 양이 감소될 수 있어, 이를 이용하는 이차전지는 용량 및 충방전 특성이 우수하다.
The present invention relates to a method of manufacturing a negative electrode for a secondary battery in which a solid electrolyte interfacial film (SEI film) is formed on a surface of a carbon powder as a negative electrode active material, wherein lithium powder is contacted to a surface of the carbon powder by applying lithium powder to the carbon powder. And a process for injecting a lithium salt-containing electrolyte into the carbon powder having the lithium powder connected to the surface, and inducing a reaction for forming an SEI film on the surface of the carbon powder by the electrolyte. to provide.
Since the SEI film is formed on the surface of the carbon powder as the active material, the negative electrode according to the present invention may reduce the amount of irreversible lithium during the initial charge and discharge process, and thus the secondary battery using the same has excellent capacity and charge / discharge characteristics.

Description

음극의 제조방법 및 이를 이용한 이차전지 {Process for Preparation of Anode and Secondary Battery Comprising the Same}Process for Preparation of Anode and Secondary Battery Comprising the Same

본 발명은 음극의 제조방법 및 이를 이용한 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 음극 활물질로서 탄소 분말의 표면에 리튬 분말을 도포한 후, 전해액을 주입하여 탄소 분말의 표면에 고체 전해질 계면 막의 형성을 위한 반응을 유도하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극의 제조방법과 그러한 음극을 이용한 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a negative electrode and a secondary battery using the same. More particularly, after the lithium powder is applied to the surface of the carbon powder as a negative electrode active material, the electrolyte is injected to form a solid electrolyte interface membrane on the surface of the carbon powder It relates to a method for producing a negative electrode for a secondary battery, characterized in that to induce a reaction for the secondary battery using such a negative electrode.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices have increased, the demand for secondary batteries as energy sources has been rapidly increasing. Many researches have been conducted on lithium secondary batteries with high energy density and discharge voltage among such secondary batteries. .

리튬 이차전지는 양극 활물질로 LiCoO2 등의 금속 산화물과 음극 활물질로 탄소 재료를 사용하며, 음극과 양극 사이에 다공성 고분자 분리막을 위치시키고, LiPF6 등의 리튬염을 함유한 비수성 전해액을 넣어서 제조하게 되며 기본적으로 전지의 작동 전압 범위에서 안정해야 하고, 충분히 빠른 속도로 이온을 전달할 수 있는 능력을 가져야 한다.Lithium secondary batteries are manufactured by using a metal oxide such as LiCoO 2 as a positive electrode active material and a carbon material as a negative electrode active material, placing a porous polymer separator between the negative electrode and the positive electrode, and adding a non-aqueous electrolyte containing lithium salt such as LiPF 6 . Basically, it must be stable over the operating voltage range of the cell and have the ability to transfer ions at a sufficiently high rate.

이러한 리튬 이차전지는 초기 충전 시 양극으로 사용되는 리튬 금속 산화물로부터 리튬 이온이 음극으로 사용되는 탄소 재료로 이동하여, 탄소 재료 전극의 층간에 삽입된다. 이 때, 리튬은 반응성이 강하므로 리튬이 삽입된 탄소 재료 음극 표면에서 전해액과 리튬염이 반응하여 Li2CO3, Li2O, LiOH 등의 화합물을 생성한다. 이들 화합물은 탄소 재료 음극의 표면에 일종의 부동막(passivation layer)을 형성하게 되는데, 이러한 피막을 고체 전해질 계면 막(solid electrolyte interface: SEI 막)이라고 칭한다. The lithium secondary battery moves from a lithium metal oxide used as a cathode during initial charging to a carbon material in which lithium ions are used as a negative electrode, and is inserted between layers of the carbon material electrode. At this time, since lithium is highly reactive, the electrolyte solution and the lithium salt react on the surface of the carbon material negative electrode into which lithium is inserted to generate compounds such as Li 2 CO 3 , Li 2 O, and LiOH. These compounds form a kind of passivation layer on the surface of the carbon material cathode, which is called a solid electrolyte interface (SEI film).

상기 SEI 막은 일단 형성되면 이온 터널(Ion Tunnel)의 역할을 수행하여 리튬 이온만을 통과시키게 되며, 리튬 이온은 재차 탄소 재료 음극 또는 다른 물질과 부반응을 하지 않게 되어, 더 이상의 전해액의 분해가 발생하지 않고 전해액 중의 리튬 이온의 양이 가역적으로 유지되어 안정적인 충방전이 유지될 수 있다(J. Power Sources (1994) 51: 79~104). 그러나, 상기 SEI 막 형성에 소모된 전하량은 비가역 용량으로 방전시 가역적으로 반응하지 않는 특성을 가지므로, 최초 충방전시 방전 용량의 저하가 초래되며, 음극 표면에 리튬 화합물이 생성됨으로써 충방전의 반복에 따라 리튬의 가역 용량이 점차 감소되어, 방전 용량이 감소하고 사이클(cycle) 열화가 발생한다는 문제가 있다.Once formed, the SEI film functions as an ion tunnel to pass only lithium ions, and the lithium ions do not react with the carbon material anode or other materials again, so that no further decomposition of the electrolyte occurs. The amount of lithium ions in the electrolyte can be reversibly maintained to maintain stable charge and discharge (J. Power Sources (1994) 51: 79-104). However, since the amount of charge consumed to form the SEI film has a property of not reversibly reacting at the time of discharging at an irreversible capacity, a decrease in discharge capacity occurs at the time of initial charging and discharging. As a result, the reversible capacity of lithium is gradually reduced, thereby reducing the discharge capacity and causing cycle degradation.

따라서, 이를 해결하기 위한 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technique for solving this problem.

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 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 탄소계 물질을 음극 활물질로 사용하는 이차전지에서, 소정의 방법을 통해 탄소 분말의 표면에 SEI 막을 형성하면, 탄소 재료 표면의 SEI 막에 의해 안정적인 충방전이 유지될 수 있으면서도, 초기 충방전 시 상기 SEI 막의 형성으로 인한 리튬의 비가역 용량에 따른 전지의 용량 감퇴 및 전압 강하 현상 등의 문제점을 해결할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application, after extensive research and various experiments, as described later, in the secondary battery using a carbon-based material as a negative electrode active material, when the SEI film is formed on the surface of the carbon powder by a predetermined method, While it is possible to maintain stable charge and discharge by the SEI film on the surface of the carbon material, it is possible to solve problems such as the capacity decay and voltage drop due to the irreversible capacity of lithium due to the formation of the SEI film during the initial charge and discharge. The present invention has been completed.

따라서, 본 발명은, 음극 활물질로서 탄소 분말의 표면에 고체 전해질 계면 막(Solid Electrolyte Interface: SEI 막)이 형성되어 있는 이차전지용 음극을 제조하는 방법으로서, Accordingly, the present invention is a method of manufacturing a negative electrode for a secondary battery in which a solid electrolyte interface film (SEI film) is formed on a surface of a carbon powder as a negative electrode active material.

(I) 탄소 분말에 리튬 분말을 인가하여 탄소 분말의 표면에 리튬 분말을 접촉시키는 과정; (I) applying lithium powder to the carbon powder to bring the lithium powder into contact with the surface of the carbon powder;

(II) 상기 리튬 분말이 표면에 접속되어 있는 탄소 분말에 리튬염 함유 전해액을 주입하는 과정; 및 (II) injecting a lithium salt-containing electrolyte into the carbon powder, the lithium powder is connected to the surface; And

(III) 상기 전해액에 의한 탄소 분말의 표면에 SEI 막 형성을 위한 반응을 유도하는 과정; 을 포함하는 것으로 구성되어 있다.(III) inducing a reaction for forming an SEI film on the surface of the carbon powder by the electrolyte solution; As shown in Fig.

본 발명의 제조방법에서, 상기 탄소 분말의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 천연 흑연, 인조 흑연, 난흑연화 탄소(hard carbon), 코크스, 및 이흑연화 탄소(soft carbon)로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 인조 흑연일 수 있다.In the production method of the present invention, the kind of the carbon powder is not particularly limited, and for example, a group consisting of natural graphite, artificial graphite, hard carbon, coke, and soft carbon. It may be one or two or more selected from, and preferably may be artificial graphite.

탄소 분말의 평균 입경은 10 내지 30 ㎛일 수 있으며, 상기 리튬 분말의 평균 입경은 5 내지 20 ㎛일 수 있다.The average particle diameter of the carbon powder may be 10 to 30 μm, and the average particle diameter of the lithium powder may be 5 to 20 μm.

상기 리튬염은, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, C1-C5 지방족 카르본산 리튬, 및 4 페닐 붕산 리튬으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The lithium salt is, 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 It may be selected from the group consisting of SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, chloroborane lithium, C 1 -C 5 aliphatic carbonate, and lithium 4 phenyl borate.

상기 전해액은, 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 및 프로피온산 에틸로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The electrolyte solution is, for example, N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma-butylo lactone , 1,2-dimethoxy ethane, tetrahydroxy franc, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolon, formamide, dimethylformamide, dioxolon, acetonitrile, Nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphate triester, trimethoxy methane, dioxoron derivatives, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivative, tetra It may be selected from the group consisting of hydrofuran derivative, ether, methyl pyroionate and ethyl propionate.

하나의 바람직한 예에서, 상기 과정(I)은, In one preferred example, the process (I) is

(Ia) 음극 집전체의 표면에 탄소 분말을 포함하는 활물질층을 형성하는 과정; (Ib) 상기 활물질층 상에 리튬 분말을 도포하여 리튬 분말층을 형성하는 과정;(Ia) forming an active material layer containing carbon powder on the surface of the negative electrode current collector; (Ib) forming a lithium powder layer by applying lithium powder on the active material layer;

을 포함할 수 있다.. ≪ / RTI >

상기 활물질층에는 바인더, 또는 바인더 및 도전제가 포함될 수 있다.The active material layer may include a binder, or a binder and a conductive agent.

상기 활물질층은, 예를 들어, 100 내지 200 ㎛의 두께로 형성되고, 리튬 분말층은, 예를들어, 50 내지 200 ㎛의 두께로 형성될 수 있다.The active material layer may be, for example, formed to a thickness of 100 to 200 μm, and the lithium powder layer may be formed to, for example, a thickness of 50 to 200 μm.

경우에 따라서는, 상기 과정(Ib) 이후에, 리튬 분말층을 가압하는 과정(Ic)을 추가로 포함할 수도 있다.In some cases, after the step (Ib), may further include a step (Ic) of pressing the lithium powder layer.

바람직하게는, 상기 과정(III)에서는, 탄소 분말과 리튬 분말을 포함하는 음극과 대응 양극을 구성하고 전류를 인가하는 과정을 추가로 포함할 수 있다.Preferably, the process (III) may further comprise the step of configuring a negative electrode and a corresponding positive electrode including carbon powder and lithium powder and applying a current.

본 발명은 또한 상기 방법으로 제조된 이차전지용 음극을 제공한다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 음극은 음극 활물질인 탄소 분말의 표면에 이미 SEI 막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The present invention also provides a negative electrode for a secondary battery produced by the above method. As described above, the negative electrode according to the present invention is characterized in that the SEI film is already formed on the surface of the carbon powder as the negative electrode active material.

따라서, 본 발명은 또한, 탄소 분말에 리튬 분말을 인가하여 탄소 분말의 표면에 리튬 분말을 접촉시킨 상태에서 리튬염 함유 전해액을 주입하여 탄소 분말의 표면에 SEI 막이 형성된 이차전지용 음극 활물질을 제공한다. Accordingly, the present invention also provides a negative electrode active material for a secondary battery in which an SEI film is formed on the surface of the carbon powder by injecting a lithium salt-containing electrolyte solution while applying lithium powder to the carbon powder and bringing the lithium powder into contact with the surface of the carbon powder.

또한, 본 발명은 상기 음극을 포함하는 이차전지를 제공한다. In addition, the present invention provides a secondary battery including the negative electrode.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는, 활성화를 위한 초기 충방전 과정을 수행하기 이전에서, 음극 활물질로서 탄소 분말의 표면에 SEI 막이 형성되어 있는 음극을 포함하고 있다는 점을 특징으로 한다.As described above, the secondary battery according to the present invention, before performing the initial charge and discharge process for activation, is characterized in that the negative electrode active material includes a negative electrode having an SEI film formed on the surface of the carbon powder.

상기 이차전지는 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 상기 음극을 포함하는 리튬 이차전지일 수 있다.The secondary battery is not particularly limited and may be preferably a lithium secondary battery including the negative electrode.

본 발명에 따른 이차전지는 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지팩의 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다.The secondary battery according to the present invention may be preferably used as a unit battery of a medium-large battery pack including a plurality of battery cells.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 음극은 활물질인 탄소 분말의 표면에 SEI 막이 형성되어 있으므로, 이를 사용하여 고용량이면서 충방전 특성이 향상된 이차전지를 제조할 수 있다.As described above, since the SEI film is formed on the surface of the carbon powder as the active material, the negative electrode for the secondary battery according to the present invention may use the same to manufacture a secondary battery having improved charge and discharge characteristics.

이하에서는 실시예를 통해 본 발명의 내용을 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명은, 음극 활물질로서 탄소 분말의 표면에 고체 전해질 계면 막(Solid Electrolyte Interface: SEI 막)이 형성되어 있는 이차전지용 음극을 제조하는 방법으로서, The present invention is a method of manufacturing a negative electrode for a secondary battery in which a solid electrolyte interface film (SEI film) is formed on a surface of a carbon powder as a negative electrode active material.

(I) 탄소 분말에 리튬 분말을 인가하여 탄소 분말의 표면에 리튬 분말을 접촉시키는 과정; (I) applying lithium powder to the carbon powder to bring the lithium powder into contact with the surface of the carbon powder;

(II) 상기 리튬 분말이 표면에 접속되어 있는 탄소 분말에 리튬염 함유 전해액을 주입하는 과정; 및 (II) injecting a lithium salt-containing electrolyte into the carbon powder, the lithium powder is connected to the surface; And

(III) 상기 전해액에 의한 탄소 분말의 표면에 SEI 막 형성을 위한 반응을 유도하는 과정;을 포함하는 것으로 구성되어 있다.(III) inducing a reaction for forming an SEI film on the surface of the carbon powder by the electrolyte solution.

앞서 설명한 바와 같이, 리튬 이차전지의 경우 음극 활물질 표면에 일단SEI 막이 형성되면 리튬 이온의 양이 가역적으로 유지되며 전지의 수명 특성 또한 개선된다. 그러나, 초기 충방전 과정(활성화 과정)에서 리튬이 전해질을 구성하는 일부 성분과 반응하여 SEI 막을 형성하면서 음극의 비활성 부위에서 소모되므로, 약 90~95% 정도의 리튬 이온만이 양극으로 회귀하게 되어, 방전 용량의 저하가 초래된다. 즉, 최초 충전시 리튬의 일부가 음극의 비가역을 소모하기 위해 사용되므로 결과적으로 충방전 효율이 떨어질 수 있다.As described above, in the case of the lithium secondary battery, once the SEI film is formed on the surface of the negative electrode active material, the amount of lithium ions is reversibly maintained and the lifespan characteristics of the battery are also improved. However, during the initial charge / discharge process (activation process), lithium reacts with some components constituting the electrolyte to form an SEI film and is consumed at the inactive site of the negative electrode. Therefore, only about 90 to 95% of lithium ions return to the positive electrode. The fall of the discharge capacity is caused. That is, part of lithium is used to consume the irreversible portion of the negative electrode during the initial charging, and as a result, the charge and discharge efficiency may be reduced.

반면에, 본 발명에 따르면, 양극과 음극을 전지케이스에 넣고 전해액을 주입하여 이차전지를 완성하는 이전 단계에서, 표면에 이미 SEI 막이 형성된 음극 활물질을 사용하므로, 완성된 이차전지의 초기 충방전 과정에서 음극의 비가역 반응을 위한 리튬이 소모되지 않아 상기와 같은 문제점들을 근본적으로 해결할 수 있다.On the other hand, according to the present invention, in the previous step of inserting the positive electrode and the negative electrode in the battery case to inject the electrolyte to complete the secondary battery, since the negative electrode active material is already formed on the surface of the secondary battery, the initial charge and discharge process of the completed secondary battery In the lithium is not consumed for the irreversible reaction of the negative electrode can fundamentally solve the above problems.

종래의 이차전지 제조방법에서는, 초기 충방전 과정 이전에 표면에 이미 SEI 막이 형성된 음극 활물질을 사용하는 개념이 시도된 바가 없다. 더욱이, 이러한 SEI 막의 형성을 위해, 탄소 분말의 표면에 리튬 분말을 접촉시키고 리튬염 함유 전해액을 주입하여 전해액에 의한 탄소 분말의 표면에 SEI 막 형성을 위한 반응을 유도하는 개념은 당업계에서 전혀 새로운 기술이다.In the conventional secondary battery manufacturing method, the concept of using a negative electrode active material in which an SEI film is already formed on the surface has not been attempted before the initial charge / discharge process. Moreover, for the formation of such SEI film, the concept of inducing a reaction for forming the SEI film on the surface of the carbon powder by the electrolyte by contacting the lithium powder on the surface of the carbon powder and injecting a lithium salt-containing electrolyte solution is completely new in the art. Technology.

본 발명의 제조방법에서, 상기 탄소 분말의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 천연 흑연, 인조 흑연, 난흑연화 탄소(hard carbon), 코크스, 및 이흑연화 탄소(soft carbon)로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 인조 흑연일 수 있다.In the production method of the present invention, the kind of the carbon powder is not particularly limited, and for example, a group consisting of natural graphite, artificial graphite, hard carbon, coke, and soft carbon. It may be one or two or more selected from, and preferably may be artificial graphite.

탄소 분말의 평균 입경은 10 내지 30 ㎛일 수 있으며, 입경이 너무 크면, 음극재의 밀도가 저하될 수 있고, 반대로 입경이 너무 작은 경우에는 음극재의 비가역 용량이 높아지며 소망하는 방전 용량을 기대하기 어려우므로 바람직하지 않다.The average particle diameter of the carbon powder may be 10 to 30 μm, and if the particle size is too large, the density of the negative electrode material may be lowered. On the contrary, if the particle size is too small, the irreversible capacity of the negative electrode material is high and it is difficult to expect a desired discharge capacity. Not desirable

상기 리튬 분말의 평균 입경은 5 내지 20 ㎛일 수 있으며, 입경이 너무 크면, 탄소 분말과의 접촉 면적이 작아져서 SEI 막의 형성이 용이하지 않을 수 있고, 반대로 입경이 너무 작은 경우에는 리튬 분말들 간의 응집력이 커지게 되어 탄소 분말의 표면에 균일하게 분포되기 어려울 수 있으므로 바람직하지 않다.The average particle diameter of the lithium powder may be 5 to 20 μm, and when the particle size is too large, the contact area with the carbon powder may be small, and thus the formation of the SEI film may not be easy. It is not preferable because the cohesion force becomes large and it may be difficult to distribute uniformly on the surface of the carbon powder.

상기 리튬염 함유 전해액은 리튬염과 전해액을 포함하고 있으며, 이러한 리튬염 함유 전해액은 이차전지의 제작시 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체에 주입되는 리튬염 함유 전해액과 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.The lithium salt-containing electrolyte solution includes a lithium salt and an electrolyte solution, and the lithium salt-containing electrolyte solution may be the same as or different from the lithium salt-containing electrolyte solution injected into an electrode assembly having a cathode / separator / cathode structure when a secondary battery is manufactured. .

상기 리튬염은, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, C1-C5 지방족 카르본산 리튬, 및 4 페닐 붕산 리튬으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The lithium salt is, 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 It may be selected from the group consisting of SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, chloroborane lithium, C 1 -C 5 aliphatic carbonate, and lithium 4 phenyl borate.

상기 전해액은, 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 및 프로피온산 에틸로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The electrolyte solution is, for example, N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma-butylo lactone , 1,2-dimethoxy ethane, tetrahydroxy franc, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolon, formamide, dimethylformamide, dioxolon, acetonitrile, Nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphate triester, trimethoxy methane, dioxoron derivatives, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivative, tetra It may be selected from the group consisting of hydrofuran derivative, ether, methyl pyroionate and ethyl propionate.

하나의 바람직한 예에서, 상기 과정(I)은, In one preferred example, the process (I) is

(Ia) 음극 집전체의 표면에 탄소 분말을 포함하는 활물질층을 형성하는 과정; (Ia) forming an active material layer containing carbon powder on the surface of the negative electrode current collector;

(Ib) 상기 활물질층 상에 리튬 분말을 도포하여 리튬 분말층을 형성하는 과정;을 포함할 수 있다.(Ib) applying a lithium powder on the active material layer to form a lithium powder layer; may include.

상기 활물질층에는 바인더, 또는 바인더 및 도전제가 포함될 수 있으며, 경우에 따라서는, 충진제가 더 포함될 수도 있다. The active material layer may include a binder, a binder, and a conductive agent, and in some cases, a filler may be further included.

상기 바인더는 활물질과 도전제 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 음극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 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 공중합제 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists in bonding the active material and the conductive agent 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 active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, and various copolymers.

상기 도전재는 통상적으로 음극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 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. The conductive material is typically added in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture including the negative electrode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery. For example, graphite carbon black such as natural graphite or artificial graphite, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black Conductive metal oxide polyphenylene derivatives, such as carbon black carbon fibers such as lamp black and summer black, conductive fibers such as metal fibers, metal powders such as carbon fluoride carbon, aluminum and nickel powder, zinc oxide oxide, and conductive whiskey titanium oxide such as potassium titanate Conductive materials, such as these, can be used.

상기 충진제는 음극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합제 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component that suppresses the expansion of the negative electrode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing chemical change in the battery. For example, olefinic glass such as polyethylene or polypropylene may be used. Fibrous materials such as fibers and carbon fibers are used.

상기 과정(Ia)에서, 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께일 수 있다. 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.In the process (Ia), the negative electrode current collector may be generally 3 to 500 ㎛ thickness. 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 collector, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams and nonwoven fabrics.

상기 활물질층은, 예를 들어, 탄소 분말과 바인더 등이 포함된 음극 합제를 NMP 등의 용매에 혼합하여 만든 슬러리를 음극 집전체 상에 도포한 후 건조 및/또는 압연하여 제조될 수 있다.The active material layer may be prepared by, for example, applying a slurry made by mixing a negative electrode mixture including carbon powder and a binder to a solvent such as NMP on a negative electrode current collector, followed by drying and / or rolling.

음극재의 적정한 용량 및 사이클 특성과 적정한 양의 SEI 막의 형성을 위해, 상기 활물질층은, 예를 들어, 100 내지 200 ㎛의 두께로 형성되고, 리튬 분말층은, 예를 들어, 50 내지 200 ㎛의 두께로 형성될 수 있다.In order to form an appropriate capacity and cycle characteristics of the negative electrode material and an appropriate amount of the SEI film, the active material layer is formed to a thickness of, for example, 100 to 200 μm, and the lithium powder layer is, for example, to 50 to 200 μm. It may be formed in a thickness.

그러나, 초기 형성된 리튬 분말층은 전해액과 활물질과의 반응을 통해 완전히 사라지거나, 극소량만 남을 수 있다. 또한, 필요한 경우 남은 리튬 분말층을 다른 물질과의 반응을 통해 세척하거나 소멸시킬 수 있다.However, the initially formed lithium powder layer may disappear completely through the reaction between the electrolyte solution and the active material, or only a very small amount may remain. In addition, if necessary, the remaining lithium powder layer may be washed or extinguished through reaction with other materials.

경우에 따라서는, 상기 과정(Ib) 이후에, 리튬 분말층을 가압하는 과정(Ic)을 추가로 포함할 수도 있다.In some cases, after the step (Ib), may further include a step (Ic) of pressing the lithium powder layer.

바람직하게는, 상기 과정(III)에서는, 탄소 분말과 리튬 분말을 포함하는 음극과 대응 양극을 구성하고 전류를 인가하는 과정을 추가로 포함할 수 있다.Preferably, the process (III) may further comprise the step of configuring a negative electrode and a corresponding positive electrode including carbon powder and lithium powder and applying a current.

상기 과정은 전해액에 의한 탄소 분말의 표면에 SEI 막 형성을 위한 반응을 촉진할 수 있으며, 더욱 안정적인 SEI 막의 형성을 유도할 수 있다. 이러한 과정은 이차전지의 완성 이전에 수행되는 것이므로, 상기 대응 양극은 완성된 이차전지의 양극을 의미하지는 않는다. The above process can promote the reaction for forming the SEI film on the surface of the carbon powder by the electrolyte, and can induce the formation of a more stable SEI film. Since this process is performed before completion of the secondary battery, the corresponding cathode does not mean a cathode of the completed secondary battery.

본 발명은 또한 상기 방법으로 제조된 이차전지용 음극을 제공한다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 음극은 이차전지의 완성 이전에 음극 활물질인 탄소 분말의 표면에 이미 SEI 막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The present invention also provides a negative electrode for a secondary battery produced by the above method. As described above, the negative electrode according to the present invention is characterized in that the SEI film is already formed on the surface of the carbon powder as the negative electrode active material before completion of the secondary battery.

따라서, 본 발명은 또한, 탄소 분말에 리튬 분말을 인가하여 탄소 분말의 표면에 리튬 분말을 접촉시킨 상태에서 리튬염 함유 전해액을 주입하여 탄소 분말의 표면에 SEI 막이 형성된 이차전지용 음극 활물질을 제공한다. Accordingly, the present invention also provides a negative electrode active material for a secondary battery in which an SEI film is formed on the surface of the carbon powder by injecting a lithium salt-containing electrolyte solution while applying lithium powder to the carbon powder and bringing the lithium powder into contact with the surface of the carbon powder.

상기와 같은 음극 및 음극 활물질은 그 자체로 당업계에 알려져 있지 않은 신규한 재료들이다. Such negative and negative electrode active materials are novel materials that are not known per se in the art.

또한, 본 발명은 상기 음극을 포함하는 이차전지를 제공한다. In addition, the present invention provides a secondary battery including the negative electrode.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는, 활성화를 위한 초기 충방전 과정을 수행하기 이전에서, 음극 활물질로서 탄소 분말의 표면에 SEI 막이 형성되어 있는 음극을 포함하고 있다는 점을 특징으로 한다.As described above, the secondary battery according to the present invention, before performing the initial charge and discharge process for activation, is characterized in that the negative electrode active material includes a negative electrode having an SEI film formed on the surface of the carbon powder.

상기 이차전지는 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 상기 음극과, 양극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성된 리튬 이차전지일 수 있다.The secondary battery is not particularly limited, and may be preferably a lithium secondary battery including the negative electrode, the positive electrode, the separator, and the lithium salt-containing nonaqueous electrolyte.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질을 포함하고 있는 양극 합제를 도포한 후 건조하여 제조되며, 상기 양극 합제에는, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 포함될 수 있다.The positive electrode is prepared by, for example, applying a positive electrode mixture containing a positive electrode active material onto a positive electrode current collector and then drying the positive electrode mixture. The positive electrode mixture may include, as necessary, the conductive materials, binders, fillers, and the like described above. This may include.

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 have fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the cathode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.

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 표현되는Ni 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 positive electrode 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. Formula Li 1 + y Mn 2 - y O 4 (Where y is 0 to 0.33), lithium manganese oxide lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ) such as LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2, and the like; Vanadium oxide chemical formula LiNi 1-y M y O 2, such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 , Cu 2 V 2 O 7 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg Ni-site-type lithium nickel oxide represented by B, or Ga and y = 0.01 to 0.3, LiMn 2-y M y O 2 , wherein M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta, and y LiMn 2 O wherein a portion of Li in a lithium manganese composite oxide formula, expressed as = 0.01 to 0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 , where M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn, is substituted with an alkaline earth metal ion 4 disulfide compound Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like, but are not limited thereto.

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 separation membrane 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 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. As such a separator, for example, a sheet, a nonwoven fabric, or the like made of olefin polymer glass fiber or polyethylene such as polypropylene having chemical resistance and hydrophobicity is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.

상기 리튬염 함유 비수 전해액은 당업계에 공지되어 있는 물질을 사용할 수도 있고, 앞서 설명한 바와 같은 리튬염 함유 전해액을 그대로 사용할 수도 있다. The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte may use a material known in the art, or may use the lithium salt-containing electrolyte as described above.

경우에 따라서는, 유기 고체 전해질, 무기 고체 비수계 전해질 등이 사용될 수도 있는 바, 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, 및 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.In some cases, an organic solid electrolyte, an inorganic solid non-aqueous electrolyte, or the like may be used. Examples of the organic solid electrolyte include polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphate ester polymers, and poly edges. Agitation 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, 및 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.

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, 및 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 있으며, FEC(fluoro-ethylene carbonate), PRS(propene sultone), FPC(fluoro-propylene carbonate) 등을 더 포함시킬 수 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. have. In some cases, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability. In order to improve the high-temperature storage characteristics, carbon dioxide gas may be further added. FEC (fluoro-ethylene carbonate, PRS (propene sultone), FPC (fluoro-propylene carbonate), and the like.

본 발명에 따른 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지팩의 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다.The secondary battery according to the present invention may not only be used in a battery cell used as a power source for a small device, but also preferably used as a unit battery of a medium-large battery pack including a plurality of battery cells.

상기 중대형 디바이스의 바람직한 예로는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전력 저장용 시스템 등을 들 수 있지만, 이들 만으로 한정되는 것은 아니다.Preferable examples of the above medium and large-sized devices include, but are not limited to, electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, electric power storage systems, and the like.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

Claims (15)

음극 활물질로서 탄소 분말의 표면에 고체 전해질 계면 막(Solid Electrolyte Interface: SEI 막)이 형성되어 있는 이차전지용 음극의 제조방법으로서,
(I) 탄소 분말에 리튬 분말을 인가하여 탄소 분말의 표면에 리튬 분말을 접촉시키는 과정;
(II) 상기 리튬 분말이 표면에 접속되어 있는 탄소 분말에 리튬염 함유 전해액을 주입하는 과정; 및
(III) 상기 전해액에 의한 탄소 분말의 표면에 SEI 막 형성을 위한 반응을 유도하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.
A method of manufacturing a negative electrode for a secondary battery in which a solid electrolyte interface film (SEI film) is formed on a surface of a carbon powder as a negative electrode active material,
(I) applying lithium powder to the carbon powder to bring the lithium powder into contact with the surface of the carbon powder;
(II) injecting a lithium salt-containing electrolyte into the carbon powder, the lithium powder is connected to the surface; And
(III) inducing a reaction for forming an SEI film on the surface of the carbon powder by the electrolyte solution;
Method for producing a negative electrode comprising a.
제 1 항에 있어서, 상기 탄소 재료는 천연 흑연, 인조 흑연, 난흑연화 탄소(hard carbon), 코크스, 및 이흑연화 탄소(soft carbon)로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.The method of claim 1, wherein the carbon material is one or two or more selected from the group consisting of natural graphite, artificial graphite, hard carbon, coke, and soft carbon. Method for producing a negative electrode. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소 분말의 평균 입경은 10 내지 30 ㎛이고, 리튬 분말의 평균 입경은 5 내지 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.The method of claim 1, wherein the average particle diameter of the carbon powder is 10 to 30 ㎛, the average particle diameter of the lithium powder is 5 to 20 ㎛. 제 1 항에 있어서, 상기 리튬염 함유 전해액에서,
상기 리튬염은 LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, C1-C5 지방족 카르본산 리튬, 및 4 페닐 붕산 리튬으로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 전해액은 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 및 프로피온산 에틸로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.
The method of claim 1, wherein in the lithium salt-containing electrolyte,
The lithium salt is 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, lithium chloroborane, C 1 -C 5 aliphatic carbonate, and lithium 4 phenyl borate,
The electrolyte solution is N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma-butylo lactone, 1,2- Dimethoxy ethane, tetrahydroxy franc, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolon, formamide, dimethylformamide, dioxoron, acetonitrile, nitromethane, methyl formate Methyl acetate, phosphate triester, trimethoxy methane, dioxorone derivative, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, ether , Methyl pyroionate and ethyl propionate is selected from the group consisting of a method for producing a negative electrode.
제 1 항에 있어서, 상기 과정(I)은,
(Ia) 음극 집전체의 표면에 탄소 분말을 포함하는 활물질층을 형성하는 과정; 및
(Ib) 상기 활물질층 상에 리튬 분말을 도포하여 리튬 분말층을 형성하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.
According to claim 1, wherein the process (I),
(Ia) forming an active material layer containing carbon powder on the surface of the negative electrode current collector; And
(Ib) forming a lithium powder layer by applying lithium powder on the active material layer; manufacturing method of a negative electrode comprising a.
제 5 항에 있어서, 상기 활물질층에는 바인더, 또는 바인더 및 도전제가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.The method of claim 5, wherein the active material layer contains a binder, a binder, and a conductive agent. 제 5 항에 있어서, 상기 활물질층은 100 내지 200 ㎛의 두께로 형성하고, 리튬 분말층은 50 내지 200 ㎛의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법. The method of claim 5, wherein the active material layer is formed to a thickness of 100 to 200 μm, and the lithium powder layer is formed to a thickness of 50 to 200 μm. 제 5 항에 있어서, 상기 과정(I)은 상기 리튬 분말층을 가압하는 과정(Ic)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법:The method of claim 5, wherein the step (I) further comprises a step (Ic) of pressing the lithium powder layer. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(III)에서, 탄소 분말과 리튬 분말을 포함하는 음극과 대응 양극을 구성하고 전류를 인가하는 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법. The method of manufacturing a negative electrode according to claim 1, further comprising: in step (III), forming a negative electrode and a corresponding positive electrode including carbon powder and lithium powder and applying a current. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 하나에 따른 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 음극.A negative electrode, characterized in that produced by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 9. 탄소 분말에 리튬 분말을 인가하여 탄소 분말의 표면에 리튬 분말을 접촉시킨 상태에서 리튬염 함유 전해액을 주입하여 탄소 분말의 표면에 SEI 막이 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극 활물질.Lithium powder is applied to the carbon powder and a lithium salt-containing electrolyte is injected in a state in which the lithium powder is in contact with the surface of the carbon powder, the anode active material for secondary batteries, characterized in that the SEI film is formed on the surface of the carbon powder. 제 10 항에 따른 음극을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.A secondary battery comprising the negative electrode according to claim 10. 제 12 항에 있어서, 상기 전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 12, wherein the battery is a lithium secondary battery. 제 12 항에 있어서, 상기 이차전지는 중대형 전지팩의 단위전지로서 사용되는 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 12, wherein the secondary battery is used as a unit cell of a medium-large battery pack. 활성화를 위한 초기 충방전 과정을 수행하기 이전에서, 음극 활물질로서 탄소 분말의 표면에 SEI 막이 형성되어 있는 음극을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.Before performing the initial charge and discharge process for activation, the secondary battery comprising a negative electrode having an SEI film formed on the surface of the carbon powder as a negative electrode active material.
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