KR101283342B1 - Active Material For Anode of Lithium Secondary Battery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 이차전지용 음극 활물질로서, 음극의 오버-포텐셜을 초기 충전 상태에서 해결할 수 있는 다단의 충전 프로파일을 가진 것을 특징으로 하는 음극 활물질을 제공하는 바, 이러한 음극 활물질은 초기 충전 상태에서 전류량의 증가에 의한 Li-플레이팅, 부반응에 의한 Li-플레이팅 등을 억제하여, 고속 충전, 장기 사이클이 우수한 이차전지를 제조할 수 있다.The present invention provides a negative electrode active material as a negative electrode active material for a lithium secondary battery, characterized in that it has a multi-stage charging profile that can solve the over-potential of the negative electrode in the initial state of charge, the negative electrode active material is the amount of current in the initial state of charge By suppressing Li-plating by an increase, Li-plating by a side reaction, etc., the secondary battery excellent in a fast charge and a long-term cycle can be manufactured.

Description

리튬 이차전지용 음극 활물질 {Active Material For Anode of Lithium Secondary Battery}Negative active material for lithium secondary battery {Active Material For Anode of Lithium Secondary Battery}

본 발명은 리튬 이차전지용 음극 활물질에 관한 것으로, 음극의 오버-포텐셜을 초기 충전 상태에서 해결할 수 있는 다단의 충전 프로파일을 가진 것을 특징으로 하는 음극 활물질에 관한 것이다.The present invention relates to a negative electrode active material for a lithium secondary battery, and relates to a negative electrode active material having a multi-stage charging profile capable of solving an over-potential of a negative electrode in an initial state of charge.

화석연료 사용의 급격한 증가로 인하여 대체 에너지, 청정 에너지의 사용에 대한 요구가 증가하고 있으며, 그 일환으로 가장 활발하게 연구되고 있는 분야로는 전기화학을 이용한 발전, 축전 방법 등을 들 수 있다. 현재 이러한 전기화학적 에너지를 이용하는 시스템의 대표적인 예로 리튬 이차전지를 들 수 있으며, 점점 더 그 영역이 확대되고 있는 추세이다.Due to the rapid increase in the use of fossil fuels, there is an increasing demand for the use of alternative energy and clean energy, and the most actively researched areas are electricity generation and electricity storage methods. At present, a representative example of a system using such electrochemical energy is a lithium secondary battery, and its area is gradually expanding.

즉, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자가방전율이 낮은 리튬 이차전지가 사용화되어 널리 사용되고 있다.In other words, as the development and demand for mobile devices increases, the demand for secondary batteries is rapidly increasing as an energy source. Among them, lithium has high energy density and operating potential, has a long cycle life, and has a low self-discharge rate. Secondary batteries have been widely used.

또한, 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라, 대기 오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석 연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 동력원으로는 주로 니켈 수소금속 이차전지가 사용되고 있지만, 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 상용화 단계에 있다.In addition, as interest in environmental problems grows, researches on electric vehicles and hybrid electric vehicles that can replace vehicles using fossil fuel, such as gasoline and diesel vehicles, which are one of the main causes of air pollution, are being conducted. have. Although nickel-metal hydride secondary batteries are mainly used as power sources for such electric vehicles and hybrid electric vehicles, researches using lithium secondary batteries having high energy density and discharge voltage are being actively carried out, and they are in the commercialization stage.

이에 발맞추어 재료에 대한 연구의 일환으로, 리튬 전이금속 산화물을 기반으로 한 양극 활물질, 카본(carbon)을 기반으로 한 음극 활물질이 많이 활용되고 있다.In response to this, as part of research on materials, a cathode active material based on lithium transition metal oxide and a cathode active material based on carbon have been utilized.

그러나, 카본을 사용하는 음극 활물질의 경우, 전위가 Li과 비슷한 수준으로 매우 낮아서, 저항 증가 또는 전류 증가에 의해 음극에서 Li이 석출되는 문제점을 가지고 있다.However, in the case of a negative electrode active material using carbon, the potential is very low, similar to Li, and has a problem in that Li precipitates in the negative electrode due to an increase in resistance or an increase in current.

이러한 리튬 석출은 사이클의 감소, 리튬 덴드라이트에 의한 미세 단락(micro-short)의 유발 등 성능 및 안전성에 큰 문제점을 초래하고 있는 실정이다.Such lithium deposition is a situation that causes a big problem in performance and safety, such as reducing the cycle, causing micro-short due to lithium dendrites.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve these problems of the prior art and technical problems that have been requested from the past.

본 발명자들은 Li-플레이팅(Li-plating)의 원인이 되는 음극의 오버-포텐셜(over-potential) 현상에 대해 심도있는 연구를 거듭한 끝에, 초기 충전 상태의 제어가 가능할 수 있는 음극 활물질을 개발하기에 이르렀고, 이러한 음극 활물질은 앞서 설명한 종래기술의 문제점들인 사이클의 감소, 리튬 덴드라이트에 의한 미세 단락 유발 등의 문제점을 해결할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. The present inventors have conducted extensive research on the over-potential phenomenon of the negative electrode that causes Li-plating, and then developed a negative active material capable of controlling the initial state of charge. As described above, the anode active material was confirmed to solve the problems of the above-described problems of the prior art, such as the reduction of cycles and the occurrence of fine short circuits due to lithium dendrites, and thus, the present invention was completed.

따라서, 본 발명은 리튬 이차전지용 음극 활물질로서, 음극의 오버-포텐셜(over-potential)을 초기 충전 상태에서 해결할 수 있는 다단의 충전 프로파일(profile)을 가진 음극 활물질을 제공한다. Accordingly, the present invention provides a negative electrode active material having a multi-stage charging profile that can solve the over-potential of the negative electrode in an initial state of charge as a negative electrode active material for a lithium secondary battery.

리튬의 석출, 즉, Li-플레이팅은 오버-포텐셜으로 초래되는 바, 음극에서의 오버-포텐셜은 초기 충전 상태와 말단 충전 상태에 주로 기인한다. 그 중, 말단 충전 상태에 대한 문제점은 음극/양극 비율을 조절하는 방법 등으로 해결하는 것이 가능한 바, 음극의 양, 예를 들어, 로딩량(loading amount)을 양극보다 많게 조절하여 말단 충전 상태에서의 오버-포텐셜 문제를 해결할 수 있다.Precipitation of lithium, i.e. Li-plating, results in over-potential, where the over-potential at the negative electrode is mainly due to the initial state of charge and the terminal state of charge. Among them, the problem of the terminal charge state can be solved by a method of adjusting the cathode / anode ratio, and the like. In the terminal charge state, the amount of the cathode, for example, the loading amount is adjusted to be larger than that of the positive electrode. Over-potential problem can be solved.

그러나, 초기 충전 상태의 경우, 이를 제어하기 위해서는 특별한 충전기를 사용하여야 하는 등 전극 설계 등으로 해결하기 어려운 부분이 존재한다.However, in the case of the initial charging state, there is a part that is difficult to solve by electrode design, such as using a special charger to control this.

반면에, 본 발명에서는 다단의 충전 프로파일을 가지는 전극 활물질에 기반하여, 초기 충전 상태에서 전류량의 증가에 의한 Li-플레이팅, 부반응에 의한 Li-플레이팅 등을 억제하여, 고속 충전, 장기 사이클이 우수한 이차전지용 음극을 제공한다.On the other hand, in the present invention, based on the electrode active material having a multi-stage charge profile, Li-plating by increasing the amount of current in the initial state of charge, Li-plating by side reactions, etc. are suppressed, so that fast charging and long-term cycles are reduced. It provides an excellent secondary battery negative electrode.

구체적으로, 음극의 경우, 충전시 전압이 높은 구간에 존재하는 영역부터 충전이 이루어지게 되며, 이러한 초기 충전구간에서 오버-포텐셜에 의해 발생하는 Li-플레이팅을 제어하는 것이 가능하다. Specifically, in the case of the negative electrode, charging is performed from a region existing in a high voltage section during charging, and it is possible to control Li-plating generated by over-potential in this initial charging section.

따라서, 상기 다단의 충전 프로파일은 적어도 2 또는 그 이상의 충전 단계를 가지는 충전 프로파일이며, 여기서 각 충전 단계의 전위차는 바람직하게는 0.1 내지 2.0 V일 수 있다.Thus, the multistage charging profile is a charging profile having at least two or more charging steps, wherein the potential difference of each charging step may preferably be 0.1 to 2.0V.

하나의 바람직한 예에서, 다단의 충전 프로파일은 각 충전 단계의 전위차가 적어도 0.2 내지 1.5 V인 충전 단계들을 2 내지 5개 포함하는 구성일 수 있다. 이러한 다단의 충전 프로파일은 그러한 특성을 발휘하는 한 종류의 음극 활물질에 의해 구현될 수도 있고, 충전 전위가 상기 범위 내에서 서로 다른 2 종류 또는 그 이상의 음극 활물질들의 조합일 수도 있다. In one preferred example, the multi-stage charging profile may be a configuration comprising two to five charging steps with a potential difference of at least 0.2 to 1.5 V in each charging step. Such a multi-stage charging profile may be implemented by one type of negative electrode active material exhibiting such characteristics, and may be a combination of two or more types of negative electrode active materials having different charging potentials within the above ranges.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 음극 활물질이 오버-포텐셜을 초기 충전 상태에서 해결할 수 있는 다단의 충전 프로파일을 가진 물질로 이루어져 있어서, 초기 충전 상태에서 전류량의 증가에 의한 Li-플레이팅, 부반응에 의한 Li-플레이팅 등을 억제하여, 고속 충전, 장기 사이클이 우수한 이차전지를 제조할 수 있다. As described above, according to the present invention, since the negative electrode active material is made of a material having a multi-stage charge profile that can solve the over-potential in the initial state of charge, Li-plating, side reaction by increasing the amount of current in the initial state of charge By suppressing Li-plating and the like, a secondary battery excellent in fast charging and a long-term cycle can be produced.

본 발명은 또한 상기와 같은 음극 활물질을 포함하는 것으로 구성된 음극 전극과, 이러한 음극 전극을 포함하는 것으로 구성된 리튬 이차전지를 제공한다. 이하에서는 상기 음극 전극을 음극 으로 약칭하기로 한다.The present invention also provides a negative electrode comprising a negative electrode active material as described above, and a lithium secondary battery comprising such a negative electrode. Hereinafter, the negative electrode will be abbreviated as a negative electrode.

상기 리튬 이차전지는 일반적으로 양극, 음극, 분리막 및 리튬염 함유 비수 전해질로 구성되어 있다. 따라서, 이하에서는 앞서 설명한 본 발명에 따른 음극 활물질 이외에 리튬 이차전지를 구성하는 기타 성분들에 대해 설명한다. The lithium secondary battery is generally composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator and a lithium salt-containing nonaqueous electrolyte. Therefore, hereinafter, other components constituting the lithium secondary battery in addition to the negative electrode active material according to the present invention described above will be described.

음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질, 도전재, 바인더 등을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 충진제 등의 기타 성분들이 더 포함될 수 있다.The negative electrode is manufactured by applying and drying a negative electrode active material, a conductive material, a binder, and the like on a negative electrode current collector, and if necessary, other components such as a filler may be further included.

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 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 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 음극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 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 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists the bonding of the active material and the conductive material to the current collector, and is generally added in an amount of 1 to 20 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, various copolymers and the like.

상기 도전재는 통상적으로 음극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 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 20% 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 electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black 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, aluminum, 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.

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 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for inhibiting 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. Examples of the filler include olefinic polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조된다.The positive electrode is produced by, for example, applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder 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 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 활물질로는, 예를 들어, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4(여기서, x 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-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 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 등이 있다.Examples of the positive electrode active material include a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) and lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 -x O 4 (where x 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 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 and the like.

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 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like 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.

리튬염 함유 비수계 전해액은 비수계 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 비수계 전해액으로는 액상의 용매, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte consists of a non-aqueous electrolyte and a lithium salt. As the non-aqueous electrolyte, a liquid solvent, a solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, and the like are used.

상기 액상 용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 플로로 에틸렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 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 카보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.As said liquid solvent, for example, N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, fluoro 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, dioxoron derivative, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, ether Aprotic organic solvents such as methyl pyroionate and ethyl propionate 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 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, Polymers containing ionic dissociation 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.As the inorganic solid electrolyte, for example, 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, 비수계 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, 에틸렌글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라, 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, for the purpose of improving charge / discharge characteristics, flame retardancy, etc., the non-aqueous electrolyte solution includes, for example, pyridine, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, and hexaphosphate triamide. Nitrobenzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrroles, 2-methoxy ethanol, aluminum trichloride, etc. It may be. In some cases, in order to impart nonflammability, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further included, or carbon dioxide gas may be further included to improve high temperature storage characteristics.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는 원통형, 각형, 파우치형 전지 등 외형에 관계없이 사용될 수 있다.Lithium secondary battery according to the present invention can be used regardless of the appearance, such as cylindrical, square, pouch-type battery.

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 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 (6)

리튬 이차전지용 음극 활물질로서, 음극의 오버-포텐셜(over-potential)을 초기 충전 상태에서 해결할 수 있도록, 충전 전위가 서로 다른 2 종류 또는 그 이상의 음극 활물질들의 조합에 의해, 충전 프로파일에서 각 충전 단계의 전위차가 0.1 내지 2.0 V인 다단의 충전 프로파일(profile)을 가지는 것을 특징으로 하는 음극 활물질. As a negative electrode active material for a lithium secondary battery, a combination of two or more types of negative electrode active materials having different charging potentials, so that the over-potential of the negative electrode can be solved in an initial state of charge, A negative electrode active material having a multi-stage charge profile with a potential difference of 0.1 to 2.0 V. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 충전 프로파일은 각 충전 단계의 전위차가 0.2 내지 1.5 V인 충전 단계들을 2 내지 5개 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 활물질. The negative active material of claim 1, wherein the charging profile comprises two to five charging steps having a potential difference of 0.2 to 1.5 V in each charging step. 삭제delete 제 1 항 또는 제 3 항에 따른 음극 활물질을 포함하는 것으로 구성된 음극 전극.A negative electrode comprising the negative electrode active material according to claim 1. 제 5 항에 따른 음극 전극을 포함하는 것으로 구성된 리튬 이차전지.A lithium secondary battery comprising the negative electrode according to claim 5.
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