KR101457267B1 - Secondary battery - Google Patents

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미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는, 급속 충방전시에 있어서의 효율적으로 충방전을 행하는 2차 전지를 제공하는 것이다.
2차 전지는, 정극 활물질을 갖는 정극과, 부극 활물질을 갖는 부극과, 전해액으로 구성된 2차 전지이며, 정극 활물질은, 부극 활물질에 대한 충전 전위가 서로 다르고, 또한 평균 입경이 서로 다른 제1 활물질 입자와 제2 활물질 입자를 적어도 포함한다.
Disclosure of the Invention A problem to be solved by the present invention is to provide a secondary battery that performs charge / discharge efficiently during rapid charging / discharging.
The secondary battery is a secondary battery composed of a positive electrode having a positive electrode active material, a negative electrode having a negative electrode active material, and an electrolytic solution. The positive electrode active material has a charge potential different from that of the negative electrode active material, Particles and at least second active material particles.

Description

2차 전지{SECONDARY BATTERY}Secondary Battery {SECONDARY BATTERY}

본 발명은, 2차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery.

최근, 전기 자동차나 플러그인 하이브리드 자동차 등의 전동 차량이 다수 실용화되고 있다. 이러한 전동 차량에 탑재되어 있는 구동용 배터리는, 충전 가능한 2차 전지가 사용되고 있다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, electric vehicles such as electric vehicles and plug-in hybrid vehicles have been put to practical use. A rechargeable secondary battery is used as the driving battery mounted on such electric vehicle.

2차 전지에서는, 부극 활물질로서 예를 들어 흑연을 사용하고, 정극 활물질로서 리튬을 흡장 및 방출 가능한 금속 산화물을 사용하고 있다. 정극 활물질인 금속 산화물은, 주로 입자로서 정극 활물질층에 함유되어 있다. 이 경우에, 과충전시의 안전성이 높고, 초기 용량이 큰 것을 얻기 위해, 입경 분포가 다른 복수 종류의 정극 활물질 재료를 사용한 리튬 이온 전지가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).In the secondary battery, for example, graphite is used as the negative electrode active material, and metal oxide capable of storing and storing lithium as the positive electrode active material is used. The metal oxide, which is a positive electrode active material, is mainly contained in the positive electrode active material layer as particles. In this case, a lithium ion battery using a plurality of types of positive electrode active material having different particle diameter distributions is known (for example, see Patent Document 1) in order to obtain high safety at the time of overcharging and high initial capacity.

일본 특허 출원 공개 제2010-176996호 공보(청구항 1, 요약 등)Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-176996 (claim 1, summary, etc.)

상술한 리튬 이온 전지는, 과충전시의 안전성이 높고, 초기 용량이 크지만, 전기 자동차 등에 탑재한 경우에 이하와 같은 문제가 발생한다. 예를 들어, 언덕길을 내려가거나, 주행 중에 급브레이크를 거는 회생 브레이크시 등의 급속 충전시에는, 통상 충전시보다도 과대한 충전 전류가 2차 전지에 유입되지만, 2차 전지의 충전 응답성이 낮기 때문에 효율적으로 충전을 행할 수 없다고 하는 문제가 있다. 또한, 이러한 문제는 급속 충전시뿐만 아니라, 예를 들어 카메라에 탑재된 2차 전지에 있어서의 플래쉬시 등의 급속 방전시의 경우도 마찬가지이다.The lithium ion battery described above has high safety at the time of overcharging and has a large initial capacity, but the following problems arise when the lithium ion battery is mounted on an electric vehicle or the like. For example, at the time of rapid charging such as descent of a hill road or a regenerative braking operation in which a rapid brake is applied while driving, an excessively large charging current flows into the secondary battery at the time of normal charging. However, Therefore, there is a problem that charging can not be performed efficiently. This problem also applies not only to rapid charging but also to rapid discharging of a secondary battery mounted in a camera, for example, flash.

따라서, 본 발명의 과제는, 상기 종래 기술의 문제점을 해결하는 데 있고, 급속 충방전시에 있어서의 충방전을 효율적으로 행하는 2차 전지를 제공하고자 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art, and to provide a secondary battery that performs charge / discharge efficiently during rapid charging / discharging.

본 발명의 2차 전지는, 정극 활물질을 갖는 정극과, 부극 활물질을 갖는 부극과, 전해액으로 구성된 2차 전지이며, 상기 정극 활물질은, 상기 부극 활물질에 대한 충전 전위가 서로 다르고, 또한 평균 입경이 서로 다른 제1 활물질 입자와 제2 활물질 입자를 적어도 포함하는 것을 특징으로 한다. 충전 전위가 서로 다르고, 또한 평균 입경이 서로 다른 제1 활물질 입자와 제2 활물질 입자를 포함함으로써, 충방전 응답성을 높일 수 있어, 급속 충방전시에 있어서의 충방전을 효율적으로 행할 수 있다.The secondary battery of the present invention is a secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode active material, a negative electrode having a negative electrode active material, and an electrolytic solution, wherein the positive electrode active material has a charge potential different from that of the negative electrode active material, And at least the first active material particles and the second active material particles that are different from each other. By including the first active material particles and the second active material particles having different charge potentials and different average particle diameters, the charging / discharging responsiveness can be enhanced, and the charging and discharging can be efficiently performed at the time of rapid charging and discharging.

상기 정극 활물질의 상기 제2 활물질 입자는, 상기 제1 활물질 입자보다 평균 입경이 작고, 또한 상기 부극 활물질에 대한 충전 전위가 상기 제1 활물질 입자보다도 높은 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함으로써, 충전 응답성을 높일 수 있어, 급속 충전시에 있어서의 충전을 효율적으로 행할 수 있다.It is preferable that the second active material particle of the positive electrode active material has an average particle diameter smaller than that of the first active material particle and that the charging potential with respect to the negative electrode active material is higher than that of the first active material particle. With such a configuration, the charging responsiveness can be enhanced, and the charging at the time of rapid charging can be performed efficiently.

상기 정극은 집전박과, 상기 집전박에 형성되고, 상기 정극 활물질이 함유된 정극 활물질층으로 이루어지고, 상기 정극 활물질층은, 상기 집전박측을 향해 상기 제1 활물질 입자가 상기 제2 활물질 입자보다도 많아지도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성되어 있음으로써, 보다 충전 응답성을 높일 수 있어, 급속 충전시에 있어서의 충전을 효율적으로 행할 수 있다.Wherein the positive electrode comprises a current collecting foil and a positive electrode active material layer formed on the current collecting foil and containing the positive electrode active material and the positive electrode active material layer is formed such that the first active material particle is, It is preferable that the first electrode is formed to be larger than the first electrode. With this configuration, the charging responsiveness can be further improved, and the charging at the time of rapid charging can be performed efficiently.

상기 제1 활물질 입자의 평균 입경은 1 내지 50㎛이고, 상기 제2 활물질 입자의 평균 입경은 20㎚ 내지 1㎛인 것이 바람직하다. 이 범위인 것에 의해, 제조시에 슬러리를 형성하기 쉽게 할 수 있고, 또한 급속 충방전시에 있어서의 충방전을 효율적으로 행할 수 있다.It is preferable that the average particle size of the first active material particles is 1 to 50 탆 and the average particle size of the second active material particles is 20 nm to 1 탆. With this range, slurry can be easily formed at the time of production, and charging / discharging at the time of rapid charging / discharging can be efficiently performed.

본 발명의 2차 전지에 따르면, 급속 충방전시에 있어서의 충방전을 효율적으로 행할 수 있다고 하는 우수한 효과를 발휘할 수 있다.According to the secondary battery of the present invention, it is possible to exhibit an excellent effect that charge / discharge can be efficiently performed at the time of rapid charge / discharge.

도 1은 본 실시 형태의 2차 전지를 탑재한 차량을 설명하기 위한 모식도.
도 2는 본 실시 형태의 2차 전지를 설명하기 위한 모식도.
도 3은 본 실시 형태의 전극의 구성을 설명하기 위한 (a) 모식도, (b) 그 일부 확대도.
도 4는 본 실시 형태의 방전시의 리튬 이온의 이동을 설명하기 위한 모식도.
도 5는 본 실시 형태의 방전시의 리튬 이온의 이동을 설명하기 위한 모식도.
도 6은 본 실시 형태의 충전시의 리튬 이온의 이동을 설명하기 위한 모식도.
도 7은 종래의 급속 충전시의 리튬 이온의 이동을 설명하기 위한 모식도.
도 8은 본 실시 형태의 급속 충전시의 리튬 이온의 이동을 설명하기 위한 모식도.
1 is a schematic view for explaining a vehicle equipped with a secondary battery according to the present embodiment.
2 is a schematic view for explaining a secondary battery of the present embodiment.
Fig. 3 is a schematic diagram (a) for explaining the configuration of the electrode of this embodiment, and Fig.
4 is a schematic view for explaining the movement of lithium ions during discharging of the present embodiment.
Fig. 5 is a schematic view for explaining the movement of lithium ions during discharging according to the embodiment. Fig.
6 is a schematic view for explaining the movement of lithium ions during charging according to the present embodiment.
7 is a schematic view for explaining the movement of lithium ions during the conventional rapid charging.
8 is a schematic diagram for explaining the movement of lithium ions during rapid charging according to the present embodiment.

본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 사용하여 설명한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

차량(1)은, 전기 자동차이다. 2차 전지(2)가 복수 탑재된 차량 탑재용 전지 팩(3)은, 예를 들어 전기 자동차 등의 차량(1)의 저부(플로어 아래)에 탑재된다. 각 2차 전지(2)로부터 차량(1)의 주행용 모터 등에 전력을 공급한다.The vehicle 1 is an electric vehicle. The in-vehicle battery pack 3 in which a plurality of secondary batteries 2 are mounted is mounted on the bottom (under the floor) of the vehicle 1, for example, an electric car. And supplies electric power to the traveling motor of the vehicle 1 from each secondary battery 2. [

2차 전지(2)에 대해, 이하 도면을 사용하여 설명한다.The secondary battery 2 will be described below with reference to the drawings.

도 2에 도시하는 바와 같이, 2차 전지(2)는 전지 케이스(11)를 갖는다. 전지 케이스(11) 내에는, 전극부(12)가 절연판(13)에 의해 전지 케이스(11)와는 절연되어 수용되어 있다. 전지 케이스(11) 내는, 전해액(14)으로 채워져 있고, 전지 케이스(11)는 덮개부(15)에 의해 밀봉되어 있다.As shown in FIG. 2, the secondary battery 2 has a battery case 11. In the battery case 11, the electrode portion 12 is insulated from the battery case 11 by the insulating plate 13 and accommodated. The inside of the battery case 11 is filled with the electrolyte solution 14 and the battery case 11 is sealed by the lid portion 15.

전극부(12)는, 부극 탭(16)과 정극 탭(17)이 설치되어 있고, 각각 전극부(12)의 후술하는 부극 부재 및 정극 부재에 접속되어 있다. 부극 탭(16)은 덮개부(15)에 설치된 부극 단자(18)에 접속되고, 정극 탭(17)은 덮개부(15)에 설치된 정극 단자(19)에 접속된다.The electrode unit 12 is provided with a negative electrode tab 16 and a positive electrode tab 17 and is connected to a negative electrode member and a positive electrode member of the electrode unit 12, The negative electrode tab 16 is connected to the negative electrode terminal 18 provided on the lid portion 15 and the positive electrode tab 17 is connected to the positive electrode terminal 19 provided on the lid portion 15.

도 3에 도시하는 바와 같이, 전극부(12)는 세퍼레이터(21)를 개재하여 설치된 정극(22)과 부극(23)으로 이루어지는 전극판이 권회되어 구성되어 있다. 정극(22)은, 정극 집전박(24)과 정극 집전박(24)의 양면에 설치되고, 정극 활물질을 함유하는 정극 활물질층(25)으로 이루어진다. 부극(23)은, 부극 집전박(26)과 부극 집전박(26)의 양면에 설치되고, 부극 활물질을 함유하는 부극 활물질층(27)으로 이루어진다.As shown in Fig. 3, the electrode section 12 is formed by winding an electrode plate comprising a positive electrode 22 and a negative electrode 23 provided with a separator 21 interposed therebetween. The positive electrode 22 is composed of a positive electrode active material layer 25 provided on both surfaces of the positive electrode collector foil 24 and the positive electrode collector foil 24 and containing a positive electrode active material. The negative electrode 23 is formed on both surfaces of the negative electrode current collecting foil 26 and the negative electrode current collecting foil 26 and is made of the negative electrode active material layer 27 containing the negative electrode active material.

전극부(12)의 정극(22)의 정극 활물질층(25)에는, 정극 활물질로서 입상의 제1 활물질 입자와 제2 활물질 입자가 포함되어 있다. 제2 활물질 입자는, 부극 활물질에 대한 충전 전위가 제1 활물질 입자보다도 높고, 즉, 리튬 이온의 흡착력이 제1 활물질 입자보다도 높고, 또한 제1 활물질 입자보다도 평균 입경이 작은 것이다. 또한, 충전 전위가 낮다고 하는 것은, 전기 음성도가 낮다고도 한다.The positive electrode active material layer 25 of the positive electrode 22 of the electrode portion 12 contains the first active material particles and the second active material particles as the positive electrode active material. The second active material particle has a charging potential higher than that of the first active material particle, that is, an attraction force of lithium ions higher than that of the first active material particle, and an average particle diameter smaller than that of the first active material particle. In addition, the fact that the charge potential is low means that the electronegativity is low.

본 실시 형태에서는, 통상 사용되고 있는 제1 활물질 입자로만 정극 활물질을 구성하지 않고, 리튬 이온 흡착력이 높고, 또한 입경이 작은 제2 활물질 입자를 또한 정극 활물질로서 혼합함으로써, 급속 충전시에 있어서의 충전 응답성이 높은 2차 전지를 형성하고 있다. 이 점에 대해, 이하 설명한다.In the present embodiment, the second active material particles having a high lithium ion adsorption capacity and a small particle diameter are mixed as the positive electrode active material without forming the positive electrode active material only with the normally used first active material particles, so that the charge response Thereby forming a secondary battery having high performance. This point will be described below.

우선, 본 실시 형태의 통상 방전시에 대해 도 4, 도 5를 사용하여 설명한다. 도 4 중, 그래프는 SOC(충전 상태)에 대한 전지 전압을 나타내는 것으로, ○로 나타낸 SOC시의 정극과 부극의 상태를 나타내는 모식도를 아울러 나타내고 있다.First, the normal discharge in the present embodiment will be described with reference to Figs. 4 and 5. Fig. 4, the graph shows the battery voltage versus the SOC (charge state), and a schematic diagram showing the state of the positive electrode and the negative electrode at the time of SOC indicated by O is also shown.

우선, 도 4의 그래프에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 2차 전지는, S0C에 대한 전압이 SOC 80%인 상태에서 2차 전지의 전지 전압이 높아지도록 변화하고 있다. 이것은, 리튬 이온 흡착력이 높은 제2 활물질 입자(32)를 정극 활물질에 함유시키고 있기 때문이다. 즉, 본 실시 형태의 2차 전지에서는, 정극 활물질로서, SOC 기준으로, 제1 활물질 입자(31):80%에 대해 제2 활물질 입자(32):20%로 되도록 제2 활물질 입자(32)와 제1 활물질 입자(31)가 혼합되어 있다.First, as shown in the graph of Fig. 4, the secondary battery of the present embodiment changes such that the battery voltage of the secondary battery becomes higher in a state where the voltage for SOC is 80% of SOC. This is because the positive active material contains the second active material particles 32 having high lithium ion adsorption capability. That is, in the secondary battery of this embodiment, the second active material particle 32 is made to be 20% of the second active material particle 32 with respect to 80% of the first active material particle 31, as the positive electrode active material, And the first active material particles 31 are mixed.

도 4의 (a)은, 완전 충전 상태를 나타내고 있다. 즉, 정극에 있어서, 제1 활물질 입자(31) 및 제2 활물질 입자(32)에는, 리튬 이온(30)은 흡장되어 있지 않고, 모든 리튬 이온(30)은 부극 활물질(33)에 삽입되어 있다. 방전이 개시되면, 부극 활물질(33)로부터 리튬 이온(30)이 방출되어, 정극 활물질로 리튬 이온(30)이 이동한다. 이 경우에, 리튬 이온(30)은, 정극 활물질 중, 우선 리튬 이온 흡착력이 큰 제2 활물질 입자(32)에 흡장된다.Fig. 4 (a) shows a fully charged state. That is, in the positive electrode, the lithium ions 30 are not stored in the first active material particles 31 and the second active material particles 32, and all the lithium ions 30 are inserted into the negative electrode active material 33 . When the discharge starts, the lithium ions 30 are discharged from the negative electrode active material 33, and the lithium ions 30 move to the positive electrode active material. In this case, among the positive electrode active materials, the lithium ions 30 are first stored in the second active material particles 32 having a large lithium ion adsorption capacity.

도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 방전이 진행되어, 2차 전지의 SOC가 80%로 된 경우에 제2 활물질 입자(32)에는 이 이상 리튬 이온(30)이 흡장되지 않게 된다. 이 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제2 활물질 입자(32)에는 리튬 이온(30)을 더 받아들일 수 없게 되면, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이 제1 활물질 입자(31)에 리튬 이온(30)이 흡장된다. 그리고, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이 그 후에도 방전이 진행되면, 제1 활물질 입자(31)에도 리튬 이온(30)이 완전하게 흡장되어, 부극으로부터 모든 리튬 이온(30)이 이탈한 상태로 된다(완전 방전 상태).As shown in FIG. 4 (b), when the SOC of the secondary battery reaches 80% due to the progress of the discharge, the abnormal lithium ions 30 are not occluded in the second active material particles 32. As shown in FIG. 4 (b), when the lithium ions 30 can not be further received in the second active material particles 32, the first active material particles 31, The lithium ion 30 is occluded. 5 (b), when the discharge progresses thereafter, the lithium ions 30 are completely occluded in the first active material particles 31, and the lithium ions 30 are separated from the negative electrode (Fully discharged state).

즉, 본 실시 형태의 2차 전지에서는, 방전시에는, SOC가 100 내지 80%일 때에는 제2 활물질 입자(32)에 리튬 이온(30)이 흡장되고, SOC가 80 미만 내지 0%일 때에는 제1 활물질 입자(31)에 리튬 이온이 흡장된다.That is, in the secondary battery of the present embodiment, at the time of discharging, lithium ions 30 are stored in the second active material particles 32 when the SOC is 100 to 80%, and when the SOC is less than 80 to 0% Lithium ions are intercalated in the active material particles 31.

이어서, 이 완전 방전 상태로부터의 통상 충전에 대해 도 6을 사용하여 설명한다.Next, the normal charging from this fully discharged state will be described with reference to Fig.

도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 완전 방전 상태로부터 충전이 개시되면, 제2 활물질 입자(32)는 리튬 이온 흡착력이 높으므로, 리튬 이온(30)은 우선 제1 활물질 입자(31)로부터 이탈해 간다. 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 모든 제1 활물질 입자(31)로부터 리튬 이온(30)이 이탈하면, 다음으로 제2 활물질 입자(32)로부터도 리튬 이온(30)이 이탈한다. 그리고 도 6의 (c)에 나타내는 바와 같이, 모든 제2 활물질 입자(32)로부터 리튬 이온(30)이 이탈하면, 완전 충전 상태로 된다.6 (a), when charging starts from the fully discharged state, the lithium ion 30 is first charged from the first active material particle 31 to the second active material particle 32 because the second active material particle 32 has a high lithium ion attracting power. It goes away. 6 (b), when the lithium ions 30 are separated from all of the first active material particles 31, the lithium ions 30 are also separated from the second active material particles 32 as well. 6 (c), when the lithium ions 30 are separated from all the second active material particles 32, they are in a fully charged state.

즉, 본 실시 형태의 2차 전지에서는, 충전시에는, SOC가 0 내지 80 미만%일 때에는 제1 활물질 입자(31)로부터 리튬 이온이 방출되고, SOC가 80 내지 100%일 때에는 제2 활물질 입자(32)로부터 리튬 이온(30)이 방출된다.That is, in the secondary battery of the present embodiment, at the time of charging, lithium ions are released from the first active material particles 31 when the SOC is 0 to 80%, and when the SOC is 80 to 100%, the second active material particles The lithium ions 30 are emitted from the cathode 32.

이와 같이, 통상의 충전시에는, 리튬 이온은 리튬 이온 흡착력이 낮은 제1 활물질 입자(31)로부터 방출되기 쉽고, 통상의 방전시에는, 리튬 이온은 리튬 이온 흡착력이 높은 제2 활물질 입자(32)로부터 방출되기 쉽다.As described above, during normal charging, lithium ions are liable to be released from the first active material particles 31 having a low lithium ion attracting power. During normal discharge, lithium ions are attracted to the second active material particles 32 having high lithium ion- .

이에 대해, 급속 충전시에는, 통상의 충전시와는 달리, 예를 들어 회생 브레이크에 의해 단시간에 통상 충전시보다도 큰 충전 전류가 2차 전지에 유입된다. 이 급속 충전시에 대해 도 7, 도 8을 사용하여 설명한다.On the other hand, at the time of rapid charging, a charging current larger than that at normal charging flows into the secondary battery in a short time by, for example, a regenerative brake, unlike the case of normal charging. This rapid charging will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG.

도 7은 종래와 같이 1종류의 활물질 입자를 갖는 경우의 급속 충전시에 대해 설명하기 위한 (a) 그래프와, (b) 모식도이다. 그래프는 충전 전류에 대한 충전 전압을 나타낸 것이다. 그래프 중의 충전 전류값이 I1일 때에 정극과 부극은 도 7의 (b)의 상태로 된다.Fig. 7 is a graph (a) and a schematic diagram (b) for explaining rapid charging in the case where one type of active material particle is present as in the prior art. The graph shows the charging voltage for the charging current. When the charge current value in the graph is I 1 , the positive and negative electrodes are in the state of FIG. 7 (b).

통상의 충전시(그래프 중 충전 전류값이 I1일 때)에는, 상술한 바와 같이 제1 활물질 입자(31)에 흡장된 리튬 이온(30)이 방출된다. 단, 이 경우에는 제1 활물질 입자(31)는 단위 체적당 표면적이 작아 리튬 이온(30)을 방출하기 어렵기 때문에, 저항이 커 충전 전압이 상승하기 쉽다.At the time of normal charging (when the charging current value in the graph is I 1 ), the lithium ions 30 stored in the first active material particles 31 are discharged as described above. However, in this case, since the first active material particle 31 has a small surface area per unit volume and it is difficult to release the lithium ions 30, the resistance is large and the charge voltage is liable to rise.

그리고 회생 브레이크에 의해, 큰 충전 전류가 발생한 경우(그래프 중 충전 전류값이 I2일 때)에는 충전 전류값이 크기 때문에, I1로 나타낸 상태와 동일한 저항의 크기이면, 충전 전압이 상한 전압보다도 높아져 버려, 충전할 수 없었다.Since the charging current value is large when a large charging current is generated by the regenerative brake (when the charging current value is I 2 in the graph), if the magnitude of the resistance is the same as the state represented by I 1 , It got higher and could not be charged.

이에 대해, 본 실시 형태에서는, 이하 도 8을 사용하여 설명하는 바와 같이, 제1 활물질 입자(31)뿐만 아니라 제2 활물질 입자(32)를 가짐으로써, 충전 응답성이 높고, 또한 충전 전압이 상한 전압보다도 높아지기 어렵기 때문에, 급속 충전시에 효율적으로 충전하는 것이 가능하다.On the other hand, in the present embodiment, as described below with reference to Fig. 8, by having not only the first active material particles 31 but also the second active material particles 32, the charge responsiveness is high, Voltage is not higher than the voltage, it is possible to charge efficiently at the time of rapid charging.

도 8은 본 실시 형태의 경우의 급속 충전시에 대해 설명하기 위한 (a) 그래프와, (b), (c) 모식도이다. 그래프는 충전 전류에 대한 충전 전압을 나타낸다. 그래프 중의 충전 전류가 I1, I2일 때에 정극과 부극은 각각 도 8의 (b), (c)의 상태로 된다.FIG. 8 is a schematic diagram (a), (b), and (c) for explaining rapid charging in the case of the present embodiment. The graph shows the charging voltage for the charging current. When the charging currents in the graph are I 1 and I 2 , the positive electrode and the negative electrode are in the state of (b) and (c) of FIG. 8, respectively.

통상의 충전시(I1의 경우)에는, 상술한 바와 같이 제1 활물질 입자(31)로부터 리튬 이온(30)이 방출된다. 단, 이 경우에는 제1 활물질 입자(31)는 단위 체적당 표면적이 작아 리튬 이온(30)을 방출하기 어렵기 때문에, 저항이 커 충전 전압이 상승하기 쉽다. 또한, 제2 활물질 입자(32)는 리튬 이온 흡착력이 높기 때문에, 리튬 이온을 방출하기 어렵다.During normal charging (in the case of I 1 ), lithium ions 30 are discharged from the first active material particles 31 as described above. However, in this case, since the first active material particle 31 has a small surface area per unit volume and it is difficult to release the lithium ions 30, the resistance is large and the charge voltage is liable to rise. In addition, since the second active material particles 32 have high lithium ion adsorption ability, it is difficult to release lithium ions.

그리고 회생 브레이크 등에 의한 급속 충전시(I2의 경우)에는, 큰 충전 전류가 흐른다. 이 경우에, 큰 충전 전류가 2차 전지에 흐름으로써 발생하는 전압이 높으면 단위 체적당 표면적이 크지만, 통상시에는 리튬 이온(30)을 방출하기 어려운 제2 활물질 입자(32)로부터 리튬 이온(30)이 방출되기 쉬워진다. 즉, 제2 활물질 입자(32)는 단위 체적당 표면적이 크기 때문에, 고전압이 인가된 경우에는 리튬 이온을 방출하기 쉽다.At the time of rapid charging by the regenerative brake or the like (in the case of I 2 ), a large charging current flows. In this case, although the surface area per unit volume is large when the voltage generated by the large charging current flowing through the secondary battery is high, the lithium ions (Li) are generated from the second active material particles 32, 30 are easily released. That is, since the second active material particles 32 have a large surface area per unit volume, lithium ions are liable to be released when a high voltage is applied.

그렇게 하면, 제1 활물질 입자(31)로부터 리튬 이온을 방출하는 경우보다도 저항이 낮아진다. 그 결과, 전지 전체적으로는 충전 전류에 대해 전압이 상승하기 어렵다. 이에 의해, 급속 충전시에 상한 전압을 넘기 어려워지기 때문에, 급속 충전시에도 충전할 수 있다.In this case, the resistance is lower than that in the case of discharging lithium ions from the first active material particles 31. As a result, the voltage of the battery as a whole is hard to rise with respect to the charging current. As a result, it becomes difficult to exceed the upper limit voltage at the time of rapid charging, so that charging can be performed even at rapid charging.

그리고 회생 시간이 길어짐으로써, 즉, 급속 충전 시간이 길어짐으로써, 제2 활물질 입자(32)로부터 모든 리튬 이온이 방출되었다고 해도, 제1 활물질 입자(31)보다도 제2 활물질 입자(32)의 쪽이 리튬 이온의 흡착력이 높으므로, 제1 활물질 입자(31)에 존재하는 리튬 이온이 제2 활물질 입자(32)로 이동한다. 이에 의해 즉시 또한 제2 활물질 입자(32)로부터 리튬 이온이 방출되어 회생시의 충전 전류를 효율적으로 받아들여 충전을 행할 수 있다.Even if all the lithium ions are discharged from the second active material particles 32 due to the longer regeneration time, that is, the rapid charging time is prolonged, the second active material particles 32 are more likely to be discharged than the first active material particles 31 The lithium ions existing in the first active material particles 31 move to the second active material particles 32 because of the high attraction force of lithium ions. As a result, lithium ions are immediately discharged from the second active material particles 32, and the charging current at the time of regeneration can be efficiently received and charged.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 제1 활물질 입자(31)뿐만 아니라, 평균 입경이 작은 제2 활물질 입자(32)를 정극 활물질로서 혼합시킴으로써, 급속 충전시에 있어서의 과대한 충전 전류를 효율적으로 받아들여 충전을 행할 수 있도록 구성되어 있다. 이 경우에, 제2 활물질 입자(32)는 리튬 이온 흡착력이 높기 때문에, 대부분의 경우에 있어서 리튬 이온은 제2 활물질 입자(32)에 흡장되어 있어, 어느 타이밍에 급속 충전이 시작되었다고 해도 즉시 효율적으로 회생시의 충전 전류를 받아들여 충전을 행할 수 있다. 그리고 가령 제2 활물질 입자(32)에 리튬 이온이 흡장되어 있지 않았다고 해도, 제1 활물질 입자(31)로부터 리튬 이온이 제2 활물질 입자(32)로 이동하므로, 마찬가지로 급속 충전을 효율적으로 행할 수 있다.As described above, in the present embodiment, by mixing not only the first active material particles 31 but also the second active material particles 32 having a small average particle size as the positive electrode active material, an excessive charging current at the time of rapid charging is efficiently received So that charging can be performed. In this case, since the second active material particles 32 have a high lithium ion adsorption capacity, lithium ions are occluded in the second active material particles 32 in most cases, so that even if rapid charging is started at any timing, The charging current at the time of regeneration can be received and charged. Even if lithium ions are not occluded in the second active material particles 32, since the lithium ions move from the first active material particles 31 to the second active material particles 32, rapid charge can similarly be efficiently performed .

본 실시 형태에서는, 또한 제1 활물질보다도 리튬 이온 흡착력이 높은 제2 활물질을 혼합함으로써, 제1 활물질만으로 활물질층을 형성하는 경우보다도 전지의 기전력을 높게 할 수 있다. 이 경우에, 마찬가지로 활물질층 전부를 제2 활물질만으로 이루어지도록 구성하는 것으로 하면, 급속 충전시의 응답성이 낮다고 하는 문제가 발생하므로 바람직하지 않다.In this embodiment, the electromotive force of the battery can be made higher than when the active material layer is formed of only the first active material by mixing the second active material having higher lithium ion adsorption capacity than the first active material. In this case, similarly, if all of the active material layer is constituted by only the second active material, the problem that the responsiveness at the time of rapid charging is low is not preferable.

또한, 모든 정극 활물질 입자의 입자 직경을 작게(예를 들어, 0.1㎛ 정도) 하면, 제조 공정에서 슬러리 형성이 어렵다. 그러나 본 실시 형태에서는 제1 활물질 입자(31)와 제2 활물질 입자(32)를 혼합시키고 있음으로써, 슬러리 형성을 용이하게 하고 있다.Further, when the particle diameters of all the positive electrode active material particles are small (for example, about 0.1 탆), it is difficult to form a slurry in the production process. However, in the present embodiment, the first active material particles 31 and the second active material particles 32 are mixed to facilitate slurry formation.

즉, 상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 제1 활물질 입자(31)와 제2 활물질 입자(32)를 포함함으로써, 급속 충전시의 충전 응답성을 높이고 있지만, 또한 본 실시 형태에서는, 정극 활물질층에 있어서, 제1 활물질 입자(31)를 정극의 메인의 활물질로 하고, 또한 제2 활물질 입자(32)를 함유시킴으로써 전지의 기전력을 높게 하여 전지의 전압 특성을 향상시키고 있다. 또한, 제2 활물질 입자(32)뿐만 아니라 제1 활물질 입자(31)를 가짐으로써, 제조시에 있어서의 슬러리 형성을 용이하게 하고 있다.In other words, as described above, in the present embodiment, the first active material particle 31 and the second active material particle 32 are included to enhance charging responsiveness at the time of rapid charging. However, in the present embodiment, The first active material particle 31 is used as the main active material of the positive electrode and the second active material particle 32 is contained to increase the electromotive force of the battery to improve the voltage characteristics of the battery. In addition, by having the first active material particles 31 as well as the second active material particles 32, slurry formation at the time of production is facilitated.

이러한 정극 활물질로서는, 통상 사용되는 활물질, 예를 들어 리튬을 흡장 및 방출 가능한 금속 산화물, 예를 들어 층상 구조형의 금속 산화물, 스피넬형의 금속 산화물 및 금속 화합물, 산화산염형의 금속 산화물 등을 들 수 있다. 층상 구조형의 금속 산화물로서는, 리튬 니켈계 복합 산화물, 리튬 코발트계 복합 산화물, 3원계 복합 산화물(LiCo1 /3Ni1 /3Mn1 /3O2)을 들 수 있다. 리튬 니켈계 복합 산화물로서는, 바람직하게는 니켈산 리튬(LiNiO2)을 들 수 있다. 리튬 코발트계 복합 산화물로서는, 바람직하게는 코발트산 리튬(LiCoO2)을 들 수 있다. 스피넬형의 금속 산화물로서는, 망간산 리튬(LiMn2O4) 등의 리튬 망간계 복합 산화물을 들 수 있다. 산화산염형의 금속 산화물로서는, 인산철 리튬(LiFePO4), 인산 망간 리튬(LiMnPO4), 인산 실리콘 리튬 등을 들 수 있다.Examples of the positive electrode active material include a commonly used active material such as a metal oxide capable of occluding and releasing lithium, for example, a layered metal oxide, a spinel metal oxide and a metal compound, and an oxide salt type metal oxide. have. As the metal oxide of a layered structure type, there may be mentioned the lithium nickel composite oxide, lithium-cobalt composite oxide, a ternary composite oxide (LiCo 1/3 Ni 1/ 3 Mn 1/3 O 2). Lithium nickel complex oxide is preferably lithium nickel oxide (LiNiO 2 ). The lithium-cobalt composite oxide is preferably lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ). Examples of the spinel-type metal oxide include lithium manganese-based complex oxides such as lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ). Examples of the metal oxide of an oxide salt type include iron (III) phosphate (LiFePO 4 ), manganese phosphate lithium (LiMnPO 4 ), and lithium silicon phosphate.

이들로부터, 상술한 바와 같이, 제2 활물질 입자(32)보다도 제1 활물질 입자(31)의 쪽이 리튬 이온의 흡착력이 낮아지도록 제2 활물질 및 제1 활물질을 선택한다. 이 경우에, 리튬 이온 흡착력의 차, 즉, 충전 전위차가 0.2 내지 1.0V인 것이 바람직하다. 충전 전위차가 0.2V 미만이면, 서로 다른 2종의 활물질을 사용하고 있는 이점을 얻기 어려운 경우가 있고, 또한 전위차가 1.0V보다 크면, 전지의 충전 특성이 저하되어 버린다. 따라서, 이 범위에 있는 것이 바람직하다.As described above, the second active material and the first active material are selected such that the first active material particle 31 has lower attraction force for lithium ions than the second active material particles 32. In this case, it is preferable that the difference in the lithium ion attraction force, that is, the charge potential difference is 0.2 to 1.0 V. If the charge potential difference is less than 0.2 V, it may be difficult to obtain the advantage of using two different kinds of active materials, and if the potential difference is larger than 1.0 V, the charge characteristics of the battery are deteriorated. Therefore, it is preferable that the ratio is within this range.

또한, 제2 활물질 입자(32)는, 상술한 바와 같이 급속 충전시의 충전 전류를 받아들이는 것이므로, 전지의 용량 기준으로 1 내지 20%로 되도록 제2 활물질 입자(32)가 포함되어 있는 것이 바람직하다. 이 범위로 포함되어 있음으로써, 예를 들어 회생 브레이크에 의한 충전 전류를 효율적으로 충전할 수 있다. 보다 바람직하게는, 제2 활물질 입자(32)가 전지의 용량 기준으로 2 내지 10% 포함되어 있는 것이다.Since the second active material particle 32 receives the charging current at the time of rapid charging as described above, it is preferable that the second active material particle 32 is contained in an amount of 1 to 20% based on the capacity of the battery Do. By including in this range, for example, the charging current by the regenerative brake can be efficiently charged. More preferably, the second active material particles 32 are contained in an amount of 2 to 10% based on the capacity of the battery.

이러한 제2 활물질과 제1 활물질의 조합으로서는, 예를 들어 제2 활물질로서 망간산 리튬(금속 리튬을 부극에 사용한 경우의 충전 전위 4.1V)을 사용하고, 제1 활물질로서 니켈산 리튬(금속 리튬을 부극에 사용한 경우의 충전 전위 3.6V)이나 코발트산 리튬(금속 리튬을 부극에 사용한 경우의 충전 전위 3.8V)을 사용하는 것을 들 수 있다.As the combination of the second active material and the first active material, for example, lithium manganese oxide (charge potential 4.1 V when the metal lithium is used for the negative electrode) is used as the second active material, and lithium nickel oxide (Charge potential 3.6 V when the negative electrode is used) or lithium cobalt oxide (charge potential 3.8 V when metal lithium is used as the negative electrode).

이러한 제2 활물질 입자(32)는, 가능한 한 평균 입경이 작은 쪽이 바람직하지만, 슬러리를 용이하게 형성하기 위해서는 바람직하게는 평균 입경[d(50)]이 20㎚ 내지 1㎛, 보다 바람직하게는 50 내지 500㎚이다. 제1 활물질 입자(31)는, 평균 입경이 1 내지 50㎛, 보다 바람직하게는 2 내지 20㎛이다. 또한, 여기서 말하는 평균 입경이라 함은, 체적 기준의 적산 분율 50%에 있어서의 입자 직경의 값(d(50))이다. 평균 입경의 측정 방법으로서는, 예를 들어 레이저 회절이나 산란법 등을 사용할 수 있다. 제1 활물질 입자(31) 및 제2 활물질 입자(32)가 각각 이들의 범위에 있음으로써, 슬러리를 용이하게 형성할 수 있는 동시에, 충전 전류를 효율적으로 충전할 수 있다.It is preferable that such second active material particles 32 have an average particle diameter as small as possible, but in order to easily form a slurry, the average particle diameter d (50) is preferably 20 nm to 1 탆, 50 to 500 nm. The first active material particles 31 have an average particle diameter of 1 to 50 mu m, more preferably 2 to 20 mu m. The average particle diameter referred to here is a value (d (50)) of the particle diameter at a volume fraction based on the integral fraction of 50%. As a method of measuring the average particle diameter, for example, laser diffraction or scattering can be used. Since the first active material particle 31 and the second active material particle 32 are in these ranges, the slurry can be easily formed and the charging current can be efficiently charged.

상술한 부극 활물질로서는, 통상 사용되는 활물질, 예를 들어 금속 리튬, 리튬 합금, 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 및 흑연 등의 탄소 재료 등을 들 수 있다. 금속 산화물로서는, 예를 들어 주석 산화물이나 규소 산화물 등의 불가역성 용량을 갖는 것을 들 수 있다. 탄소계 재료로서의 흑연으로서는, 인조 흑연이라도, 천연 흑연이라도 좋고, 본 실시 형태에서는 부극의 활물질로서는 그라파이트를 사용하고 있다.Examples of the negative electrode active material include carbon materials such as metal lithium, lithium alloys, metal oxides, metal sulfides, metal nitrides and graphites, which are commonly used. Examples of the metal oxide include those having an irreversible capacity such as tin oxide or silicon oxide. As the graphite as the carbon-based material, either artificial graphite or natural graphite may be used. In this embodiment, graphite is used as the active material of the negative electrode.

바인더로서는, 통상 사용되는 바인더, 예를 들어 폴리불화비닐리덴을 사용할 수 있다. 또한, 활물질층에는 아세틸렌 블랙 등의 도전성 향상제, 전해질[예를 들어, 리튬염(지지 전해질), 이온 전도성 폴리머 등]이 포함되어 있어도 좋다. 또한, 이온 전도성 폴리머가 포함되는 경우에는, 상기 폴리머를 중합시키기 위한 중합 개시제가 포함되어도 좋다.As the binder, a commonly used binder such as polyvinylidene fluoride may be used. Further, the active material layer may contain a conductivity enhancer such as acetylene black, and an electrolyte (for example, a lithium salt (supporting electrolyte), an ion conductive polymer, etc.). When an ion conductive polymer is included, a polymerization initiator for polymerizing the polymer may be included.

또한, 부극 집전박(26)으로서는, 예를 들어 알루미늄이나 구리 등이 사용된다.As the negative electrode current collecting foil 26, for example, aluminum or copper is used.

전해질로서는, 통상 사용되는 전해질, 예를 들어 환상 탄산 에스테르인 에틸렌 카보네이트나 프로필렌 카보네이트와, 또한 쇄상 탄산 에스테르인 디메틸 카보네이트나 에틸메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트와의 혼합 용액에 LiPF6을 1몰 농도 정도 용해한 유기 전해액을 들 수 있다.As the electrolyte, LiPF 6 is dissolved in a mixed solvent of a commonly used electrolyte, for example, ethylene carbonate or propylene carbonate, which is a cyclic carbonate ester, or dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate or diethyl carbonate, which is a chain carbonate ester, Organic electrolytic solution.

본 실시 형태에서는, 정극 활물질층에 충전 전위가 높고, 또한 입자 직경이 작은 제2 활물질을 함유시킴으로써, 급속 충전에 있어서의 충전 응답성을 높였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 충전 전위가 낮고, 즉, 리튬 이온 흡착력이 낮고 입자 직경이 작은 활물질과, 충전 전위가 높고, 즉, 리튬 이온 흡착력이 높고 입자 직경이 큰 활물질을 갖는 정극 활물질층을 설치해도 좋다. 이 경우에는, 급속 방전시에 있어서의 방전 전류에의 응답성이 좋다. 즉, 급속 방전시에는, 입자 직경이 작은 활물질에 리튬 이온이 받아들여지기 쉬우므로, 방전 전류를 효율적으로 받아들여 방전을 행할 수 있어, 방전시 응답성이 높은 2차 전지를 형성할 수 있다.In the present embodiment, the positive active material layer contains a second active material having a high charging potential and a small particle diameter, thereby enhancing charging responsiveness in rapid charging, but the present invention is not limited thereto. For example, a positive electrode active material layer having a low charging potential, that is, an active material having a low lithium ion adsorption capacity and a small particle diameter and an active material having a high charging potential, that is, a high lithium ion adsorption capacity and a large particle diameter may be provided. In this case, the response to the discharge current at the time of rapid discharge is good. That is, at the time of rapid discharging, since lithium ions are likely to be received in the active material having a small particle diameter, the discharge current can be efficiently taken and discharge can be performed, and a secondary battery having high responsiveness upon discharging can be formed.

또한, 본 실시 형태와 같이, 주로 리튬 이온 흡착력이 높고 입자 직경이 작은 활물질과 리튬 이온 흡착력이 낮고 입자 직경이 큰 활물질의 2종으로 이루어지는 정극 활물질에, 또한 리튬 이온 흡착력이 낮고 입자 직경이 작은 활물질과 리튬 이온 흡착력이 높고 입자 직경이 큰 활물질을 포함시키도록 해도 좋다. 이 경우에는, 급속 충방전시에 있어서의 충전 전류와 방전 전류에의 모든 응답성을 향상시킬 수 있다.Further, as in the present embodiment, the positive electrode active material mainly composed of two kinds of active materials having high lithium ion adsorption power and small particle diameter, low lithium ion adsorption power, and large particle diameter, and also has low lithium ion adsorption capacity and small particle diameter And an active material having a high lithium ion attraction force and a large particle diameter. In this case, all responsiveness to the charging current and the discharging current at the time of rapid charging / discharging can be improved.

본 실시 형태의 2차 전지에 있어서의 전극부의 제조 방법에 대해, 이하 설명한다.A method of manufacturing the electrode portion in the secondary battery of the present embodiment will be described below.

전극부의 전극은, 슬러리 형성 공정 및 도포 시공 건조 공정으로부터 형성된다.The electrode of the electrode portion is formed from the slurry forming step and the coating construction drying step.

도전재 등을 혼합하여 분산액을 혼합하고, 건조시킨 후에 복합 도전재 분말을 얻는다. 그리고 얻어진 복합 도전재 분말에 정극 활물질과, 바인더를 혼합하여 원하는 고형분 농도로 되도록 혼합하여 슬러리를 얻는다(슬러리 형성 공정). 이어서, 집전박에 대해 얻어진 슬러리를 도포하고, 건조시켜 전극층을 형성한다(도포 시공 건조 공정). 얻어진 각 전극을 세퍼레이터에 적층하여 전극판이 형성된다. 마지막으로, 그 적층 시트를 장척 방향으로 권회하여 전극부를 제작한다.A conductive material and the like are mixed, the dispersion liquid is mixed, and after drying, a composite conductive material powder is obtained. Then, the positive electrode active material and the binder are mixed with the obtained composite conductive material powder so as to have a desired solid content concentration to obtain a slurry (slurry forming step). Subsequently, the slurry obtained for the current collector foil is applied and dried to form an electrode layer (coating and drying step). Each of the obtained electrodes is laminated on a separator to form an electrode plate. Finally, the laminated sheet is wound in the longitudinal direction to manufacture an electrode portion.

전극층을 형성하는 경우에는, 전극층에 있어서의 집전 특성을 향상시키기 위해, 제2 활물질 입자의 농도가 다르도록 슬러리를 형성하여 각 층을 형성해도 좋다. 특히, 정극 활물질층은, 집전박측을 향해 제1 활물질 입자(31)가 제2 활물질 입자(32)보다도 많아지도록 형성되어 있도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 형성되면, 보다 집전 특성을 향상시킬 수 있다.In the case of forming the electrode layer, in order to improve the current collecting property in the electrode layer, the slurry may be formed so that the concentration of the second active material particles is different to form each layer. Particularly, it is preferable that the positive electrode active material layer is formed such that the first active material particles 31 are formed so as to be larger than the second active material particles 32 toward the current collecting foil side. When formed in this way, the current collecting characteristics can be further improved.

이하, 실시예를 사용하여 본 발명을 더 설명한다.Hereinafter, the present invention will be further described with reference to Examples.

[실시예][Example]

제1 실시예로서, 이하와 같이 2차 전지를 제작하였다. 도전재로서의 아세틸렌 블랙을 포함하는 복합 도전제 분말과, 제1 정극 활물질로서의 니켈산 리튬 분말(평균 입경 5㎛)과 제2 정극 활물질로서의 망간산 리튬 분말(평균 입경 0.2㎛)을, SOC 기준으로 제2 정극 활물질이 전지 용량의 2%로 되도록 하여 혼합하였다. 또한 바인더로서의 폴리불화비닐리덴을 혼합하여, 정극 활물질 슬러리를 조제하였다. 얻어진 정극 활물질 슬러리를 알루미늄으로 이루어지는 집전박의 양면에 도포하여 건조시킴으로써 정극을 형성하였다.As a first embodiment, a secondary battery was produced as follows. A composite conductive agent powder containing acetylene black as a conductive material and lithium manganese oxide powder (average particle diameter 0.2 mu m) as a first positive electrode active material and lithium nickel oxide powder (average particle diameter 5 mu m) and a second positive electrode active material And the second positive electrode active material was mixed so that the battery capacity became 2%. Further, polyvinylidene fluoride as a binder was mixed to prepare a positive electrode active material slurry. The obtained positive electrode active material slurry was coated on both sides of a current collecting foil made of aluminum and dried to form a positive electrode.

또한, 그라파이트를 포함하는 부극 활물질 슬러리를 조제하였다. 이 조성물을 구리로 이루어지는 집전박의 양면에 도포하여 건조시킴으로써 부극을 형성하였다.Further, a negative electrode active material slurry containing graphite was prepared. This composition was coated on both sides of a current collecting foil made of copper and dried to form a negative electrode.

얻어진 정극과 부극을 다공질 폴리에틸렌 시트로 이루어지는 세퍼레이터와 함께 적층하고, 그 적층 시트를 장척 방향으로 권회하여 전극부로 하였다. 이 전극부를 비수 전해질인 에틸렌 카보네이트와 함께 외장 케이스에 수용하여, 2차 전지를 제작하였다.The obtained positive electrode and negative electrode were laminated together with a separator made of a porous polyethylene sheet, and the laminated sheet was wound in the longitudinal direction to form an electrode section. This electrode part was housed in an external case together with ethylene carbonate which is a non-aqueous electrolyte, to prepare a secondary battery.

제2 실시예로서, 제2 활물질 입자(32)로서 망간산 리튬 대신에 코발트산 리튬(평균 입경 0.2㎛)을 SOC 기준으로 제2 정극 활물질이 전지 용량의 10%로 되도록 하여 혼합하였다.As the second embodiment, lithium cobalt oxide (average particle diameter 0.2 mu m) was used instead of lithium manganese oxide as the second active material particles 32 so that the second positive electrode active material was 10% of the cell capacity based on SOC.

비교예로서, 제2 활물질 입자(32)를 갖지 않는 것 이외에는 모두 동일한 조건으로 2차 전지를 제작하였다.As a comparative example, a secondary battery was manufactured under the same conditions except that the second active material particles 32 were not provided.

초속 30m로 주행 중인 차량 중량 1000㎏의 전기 자동차가 0.5G의 급브레이크로 정지하는 경우, 정지까지 6초를 필요로 한다. 그때, 회생 브레이크에 의해 발생하는 전력은 최대 150kW, 전력량은 450kJ(=125Wh)로 시산되었다. 또한, 통상의 급속 충전시의 충전 전력은 50kW 이하이므로, 회생 브레이크에 의해 전지 팩이 받아들이는 전력은 이 통상시의 충전 전력의 3배 이상이 된다.If an electric vehicle with a weight of 1000 kg of a vehicle traveling at a speed of 30 m per second stops with a rapid braking force of 0.5 G, it takes six seconds to stop. At that time, the power generated by the regenerative brakes was estimated to be 150 kW maximum and the power amount 450 kJ (= 125 Wh). Since the charging power at normal rapid charging is 50 kW or less, the power received by the battery pack by the regenerative braking is three times or more the charging power at this normal time.

제1, 제2 실시예에서 제작한 각 2차 전지와 비교예에서 제작한 2차 전지에 대해, 차량 전체(즉, 전지 팩 전체)에 150kW, 125Wh의 충전을 행하였을 때에 개개의 전지에 충전되는 전력·전력량에 상당하는 충전을 행하였다. 제1, 제2 실시예에서 얻어진 각 2차 전지에서는 충전이 행해졌지만, 비교예에서 얻어진 2차 전지에서는, 도중에 전지의 상한 전압을 초과해 버려(과전압), 충전을 행할 수 없었다. 또한, 일반적인 전기 자동차에서는, 약 100개 정도의 2차 전지로 하나의 전지 팩을 구성하고 있으므로 개개의 전지에서 받아들이는 전력량은 차량 전체의 약 1/100 정도가 된다.When the secondary batteries produced in the first and second embodiments and the secondary batteries manufactured in the comparative example were charged at 150 kW and 125 Wh in the entire vehicle (that is, the whole battery pack), charging And the charging was performed corresponding to the amount of electric power and the amount of electric power. In each of the secondary batteries obtained in the first and second embodiments, charging was performed. However, in the secondary battery obtained in the comparative example, the upper limit voltage of the battery was exceeded on the way (overvoltage) and charging could not be performed. Further, in a general electric vehicle, since one battery pack is composed of about 100 secondary batteries, the amount of electric power received by each battery is about 1/100 of the whole vehicle.

이들 실시예 및 비교예로부터, 제1 활물질 입자(31)뿐만 아니라, 제1 활물질 입자(31)보다도 평균 입경이 작고, 또한 리튬 이온 흡착력이 높은 제2 활물질 입자(32)를 함유시킴으로써, 급속 충전시에 있어서도, 효율적으로 충전 전류를 받아들여 충전을 행할 수 있는 것을 알 수 있었다.These Examples and Comparative Examples show that by containing not only the first active material particles 31 but also the second active material particles 32 having an average particle diameter smaller than that of the first active material particles 31 and having a high lithium ion attracting ability, It was found that the charging current can be efficiently received and charged.

본 실시 형태에서는, 2차 전지는 전기 자동차에 사용되었지만, 이것에 한정되지 않는다. 전동 차량에 사용할 수 있고, 예를 들어 하이브리드 차량에 사용되어도 좋다. 하이브리드 차량에 사용되는 경우에는, 전지의 용량 기준으로 1 내지 30%로 되도록 제2 활물질 입자(32)가 포함되어 있는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 5 내지 25%이다. 이 범위로 포함되어 있음으로써, 하이브리드 차량에 있어서도 급속 충전에 의한 충전 전류를 효율적으로 충전할 수 있다.In the present embodiment, the secondary battery is used in an electric vehicle, but it is not limited thereto. It can be used for an electric vehicle, for example, a hybrid vehicle. When used in a hybrid vehicle, it is preferable that the second active material particles 32 are contained in an amount of 1 to 30% based on the capacity of the battery. And more preferably 5 to 25%. With this range, the charging current by rapid charging can be efficiently charged even in a hybrid vehicle.

본 발명의 2차 전지는, 급속 충전시에 있어서의 충전을 효율적으로 행할 수 있다. 이러한 2차 전지는, 예를 들어 차량에 탑재할 수 있으므로, 차량 제조 산업 분야에 있어서 이용 가능하다.The secondary battery of the present invention can efficiently perform charging at the time of rapid charging. Such a secondary battery can be mounted on a vehicle, for example, and thus can be used in the field of vehicle manufacturing industry.

1 : 차량
2 : 2차 전지
3 : 전지 팩
11 : 전지 케이스
12 : 전극부
13 : 절연판
14 : 전해액
15 : 덮개부
16 : 부극 탭
17 : 정극 탭
18 : 부극 단자
19 : 정극 단자
21 : 세퍼레이터
22 : 정극
23 : 부극
24 : 정극 집전박
25 : 정극 활물질층
26 : 부극 집전박
27 : 부극 활물질층
30 : 리튬 이온
31 : 제1 활물질 입자
32 : 제2 활물질 입자
33 : 부극 활물질
1: vehicle
2: secondary battery
3: Battery pack
11: Battery case
12:
13: insulating plate
14: electrolyte
15:
16: Negative electrode tab
17: Positive electrode tab
18: Negative terminal
19: positive terminal
21: Separator
22: positive
23: Negative electrode
24: positive current collector foil
25: positive electrode active material layer
26: Negative current collector foil
27: Negative electrode active material layer
30: Lithium ion
31: First active material particle
32: second active material particle
33: Negative electrode active material

Claims (4)

정극 활물질을 갖는 정극과, 부극 활물질을 갖는 부극과, 전해액으로 구성된 2차 전지이며,
상기 정극 활물질은, 상기 부극 활물질에 대한 충전 전위가 서로 다르고, 또한 평균 입경이 서로 다른 제1 활물질 입자와 제2 활물질 입자를 적어도 포함하며,
상기 정극 활물질의 상기 제2 활물질 입자는, 상기 제1 활물질 입자보다 평균 입경이 작고, 또한 상기 부극 활물질에 대한 충전 전위가 상기 제1 활물질 입자보다도 높으며,
상기 정극은 집전박과, 상기 집전박에 형성되고, 상기 정극 활물질이 함유된 정극 활물질층으로 이루어지고, 상기 정극 활물질층은, 상기 집전박측을 향해 상기 제1 활물질 입자가 상기 제2 활물질 입자보다도 많아지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 2차 전지.
A secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode active material, a negative electrode having a negative electrode active material, and an electrolytic solution,
Wherein the positive electrode active material includes at least first and second active material particles having different charge potentials for the negative electrode active material and having different average particle diameters,
The second active material particle of the positive electrode active material has an average particle diameter smaller than that of the first active material particle and a charging potential higher than that of the first active material particle with respect to the negative electrode active material,
Wherein the positive electrode comprises a current collecting foil and a positive electrode active material layer formed on the current collecting foil and containing the positive electrode active material and the positive electrode active material layer is formed such that the first active material particle Wherein the first electrode and the second electrode are formed to increase in number.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제1 활물질 입자의 평균 입경은 1 내지 50㎛이고, 상기 제2 활물질 입자의 평균 입경은 20㎚ 내지 1㎛인 것을 특징으로 하는, 2차 전지.The secondary battery according to claim 1, wherein the first active material particles have an average particle diameter of 1 to 50 占 퐉 and the second active material particles have an average particle diameter of 20 nm to 1 占 퐉.
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