KR101542420B1 - Lithium Ion Battery and Lithium and Manufacturing Method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 이차 전지 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 케이스와, 상기 케이스 내측에 일정 간격을 가지고 배치되며 리튬 복합금속계 양극을 포함하는 전극부와, 상기 다수의 전극부들 사이에 배치되는 분리막과 설폰계 물질의 적어도 일부가 혼합된 전해액으로 구성된 전해질층, 및 상기 양극 상에 형성되며 설폰계 물질에 대응한 부반응에 의하여 형성된 피막을 포함하며, 상기 양극은 Li2[Ni0.6~0.9Co0.2~0.05Mn0.2~0.05]O2 인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법을 제공한다.The present invention relates to a lithium secondary battery and a method of manufacturing the same. The present invention relates to a lithium secondary battery and a method of manufacturing the same, And a coating formed on the anode by a side reaction corresponding to the sulfonic material, wherein the cathode is formed of Li 2 [Ni 0.6 to 0.9 Co 0.2 to 0.05 Mn 0.2 to 0.05 ] O 2 , and a process for producing the same.

Description

리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법{Lithium Ion Battery and Lithium and Manufacturing Method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a lithium secondary battery,

본 발명은 리튬 이차 전지 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극 수명 및 방전 용량을 개선시킨 리튬 이차 전지 구성물과 이를 포함하는 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium secondary battery and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a lithium secondary battery having improved anode lifetime and discharge capacity, a lithium secondary battery including the lithium secondary battery and a method of manufacturing the same.

전자제품의 디지털화와 고성능화 등으로 소비자의 요구가 바뀜에 따라 시장요구도 박형, 경량화와 고에너지 밀도에 의한 고용량을 지니는 전지의 개발로 흐름이 바뀌고 있는 상황이다. 또한, 미래의 에너지 및 환경 문제를 대처하기 위하여 하이브리드 전기 자동차나 전기 자동차, 및 연료전지 자동차의 개발이 활발히 진행되고 있는 바, 자동차 전원용으로 전지의 대형화가 요구되고 있다.As consumers' demands have changed due to digitization and high performance of electronic products, market demand is changing due to the development of batteries with high capacity due to thinness, light weight and high energy density. In addition, in order to cope with future energy and environmental problems, hybrid electric vehicles, electric vehicles, and fuel cell vehicles are being actively developed, and it is required to increase the size of batteries for automobile power sources.

소형 경량화 및 고용량으로 충방전 가능한 전지로서 리튬 계열 이차전지가 실용화되고 있다. 리튬 이차 전지는 핸드폰 및 노트북 컴퓨터와 같은 소형 기기의 주 전력 공급원으로 상용화 되었으며 지속적인 외연 확대에 따라 전기 자동차 및 에너지 전력 저장 장치와 같은 대형 기기로의 적용이 가시화되고 있다. 이러한 리튬 이차 전지는 대형 기기로 적용되는 과정에서 고온 환경에 노출되는 특징이 있다. 리튬 이차 전지는 고온에서의 다량의 산소 발생 및 금속의 용출에 따른 양극 소재의 빠른 열화를 일으키기 때문에 전지의 성능을 크게 저하시키는 문제를 야기한다. Lithium secondary batteries have been put to practical use as batteries that can be miniaturized and lightweight and can be charged and discharged with a high capacity. Lithium rechargeable batteries have been commercialized as main power sources for small devices such as mobile phones and notebook computers, and their application to large-sized devices such as electric vehicles and energy storage devices is becoming more visible as the market continues to expand. Such a lithium secondary battery is characterized in that it is exposed to a high temperature environment in the process of being applied to a large-sized apparatus. The lithium secondary battery causes a large deterioration in the performance of the battery because it causes a large amount of oxygen at high temperature and rapid deterioration of the anode material due to elution of the metal.

따라서 본 발명의 목적은 고온에서의 리튬 복합금속계 양극의 열화에 따른 전기화학 성능이 저하되는 문제점을 개선하기 위하여 설폰계 전해질을 첨가제 또는 단독 전해질로 사용하여 양극 표면에 피막을 형성하고, 이를 통하여 전해액과 양극 간에 발생하는 부반응을 억제하여 리튬 복합금속계 양극 소재로 구성된 전지의 고온에서의 안전성을 향상시킬 수 있는 리튬 이차 전지 구성물과 이를 포함하는 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the problem of degradation of electrochemical performance due to deterioration of a lithium composite metal anode at a high temperature by using a sulfone-based electrolyte as an additive or a sole electrolyte to form a film on the surface of the anode, And a lithium secondary battery comprising the lithium secondary battery and a method of manufacturing the same, which can improve safety at a high temperature of a battery composed of a lithium composite metal cathode material by suppressing side reactions occurring between the lithium secondary battery and the anode.

예컨대, 본 발명은 고온에서 전지 스웰링의 억제를 위해 양극 표면에 설폰계 물질의 전기화학적 산화 반응으로부터 얻어지는 피막을 형성하고 이를 통하여 유기계 전해질 및 양극 표면의 지속적인 접촉을 통한 부반응을 최소화하여 수명특성을 포함한 리튬이차전지의 전반적인 전기화학적 성능 향상을 달성할 수 있는 리튬 이차 전지 구성물과 이를 포함하는 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법을 제공함에 있다.For example, in order to suppress swelling of a battery at a high temperature, the present invention forms a film obtained from an electrochemical oxidation reaction of a sulfonic material on the surface of a cathode, thereby minimizing side reaction through continuous contact of the organic electrolyte and the anode surface, A lithium secondary battery including the lithium secondary battery, and a method of manufacturing the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 리튬 복합금속계 양극, 상기 양극 상에 형성되며 설폰계 물질에 대응한 부반응에 의하여 형성된 피막을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지 구성물의 구성을 개시한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a lithium secondary battery component comprising a lithium composite metal anode, and a coating formed on the anode and formed by a side reaction corresponding to a sulfonic substance.

상기 피막은 일정 방향의 배향 특성을 가지는 것을 특징으로 한다.And the coating has an orientation characteristic in a certain direction.

상기 전해액은 EC(ethylene carbonate): EMC(ethyl methyl carbonate)=3:7 + 1.5M LiPF6에 2중량%의 PS(1,3-propanesultone)을 혼합한 것을 특징으로 한다.The electrolyte is EC (ethylene carbonate): characterized in that a mixture of 7 + 1.5M PS (1,3-propanesultone ) 2% by weight of the LiPF 6: EMC (ethyl methyl carbonate ) = 3.

상기 양극은 Li2[Ni0.6~0.9Co0.2~0.05Mn0.2~0.05]O2 인 것을 특징으로 한다.The positive electrode is characterized by being Li 2 [Ni 0.6 to 0.9 Co 0.2 to 0.05 Mn 0.2 to 0.05 ] O 2 .

상기 설폰계 물질은 화학식 1로 표기되는 설톤(sultone)류, 화학식 2로 표기되는 설폰(sulfone)류 또는 화학식 3으로 표시되는 설포네이트(sulfonate)류 화합물을 포함한다.The sulfonic material includes sultone compounds represented by the formula (1), sulfone compounds represented by the formula (2) or sulfonate compounds represented by the formula (3).

Figure 112013084851262-pat00001
(화학식 1, R1은 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기)
Figure 112013084851262-pat00001
(Wherein R 1 is an alkyl group or an alkenyl group having 1 to 5 carbon atoms)

Figure 112013084851262-pat00002
(화학식 2, R2 및 R2′는 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 할로겐 원자로 치환 또는 비치환된 페닐기 또는 페녹시기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 서로 독립적임)
Figure 112013084851262-pat00002
(2), R 2 and R 2 'are selected from the group consisting of a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group or an alkenyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a phenyl group substituted or unsubstituted with a halogen atom, Independent from each other)

Figure 112013084851262-pat00003
(화학식 3, R2 및 R2′는 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 할로겐 원자로 치환 또는 비치환된 페닐기 또는 페녹시기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 서로 독립적임)
Figure 112013084851262-pat00003
(3), R 2 and R 2 'are selected from the group consisting of a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group or an alkenyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a phenyl group or a phenoxy group substituted or unsubstituted with a halogen atom, Independent from each other)

본 발명은 또한, 케이스, 상기 케이스 내측에 일정 간격을 가지고 배치되며 리튬 복합금속계 양극을 포함하는 전극부, 상기 다수의 전극부들 사이에 배치되는 분리막과 설폰계 물질의 적어도 일부가 혼합된 전해액으로 구성된 전해질층, 상기 양극 상에 형성되며 설폰계 물질에 대응한 부반응에 의하여 형성된 피막을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지의 구성을 개시한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a lithium secondary battery including a case, an electrode unit disposed at an inner side of the case at a predetermined interval and including a lithium composite metal anode, and a separator disposed between the plurality of electrode units and an electrolytic solution An electrolyte layer, and a coating formed on the anode and formed by a side reaction corresponding to a sulfonic material.

본 발명은 또한, 리튬 복합금속계 소재의 양극을 포함하는 전극부를 전해액에 침전시켜 피막을 형성하는 피막 형성 과정, 상기 피막이 형성된 양극을 포함하는 다수의 전극부들을 케이스 내측에 배치하는 과정, 상기 다수의 전극부들 사이에 분리막을 배치하는 과정, 설폰계 물질의 적어도 일부가 혼합된 전해액을 상기 케이스 내에 주입하여 전해질층을 형성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지의 제조 방법의 구성을 개시한다.The present invention also relates to a process for forming a film by depositing an electrode portion including a positive electrode of a lithium metal composite material in an electrolyte solution to form a film, disposing a plurality of electrode portions including the coated electrode on the inside of the case, A step of disposing a separator between the electrode parts, and a step of injecting an electrolyte solution mixed with at least a part of the sulfonic material into the case to form an electrolyte layer. .

상기 피막 형성 과정에서 상기 전해액은 상기 전해질층 형성을 위해 주입하는 전해액과 동일한 것을 특징으로 한다.The electrolyte solution is the same as the electrolyte solution injected for forming the electrolyte layer.

상기 피막 형성 과정은 상기 피막이 일정 방향성을 가지도록 배향하는 배향 과정을 더 포함하고, 상기 배향 과정은 상기 양극에 전원을 공급하면서 상기 전극부가 침전된 전해액을 일정 유속으로 유동시키는 과정 또는 상기 양극에 전원을 공급하면서 상기 전해액에 침전된 전극부를 운동시키는 과정을 포함한다.The method according to any one of the preceding claims, further comprising the step of orienting the film so that the film has a predetermined direction, wherein the orienting process includes flowing the electrolyte in which the electrode part has been settled at a constant flow rate while supplying power to the anode, And moving the electrode part settled in the electrolyte solution.

본 발명의 리튬 이차 전지 구성물과 이를 포함하는 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법에 따르면, 본 발명은 설폰계 물질을 전해질 첨가제 또는 단독 전해질로 사용하여 전기화학 평가 시 양극 표면에 설폰계 피막을 형성하여 전해질의 추가적인 부반응 억제 및 이에 기인한 수명 특성 향상을 포함한 전기화학적 성능을 개선할 수 있다.According to the lithium secondary battery composition of the present invention, a lithium secondary battery including the lithium secondary battery, and a method of manufacturing the same, the present invention provides a lithium secondary battery comprising a sulfonic material as an electrolyte additive or a single electrolyte, Lt; RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI > improved lifetime characteristics due to this.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 리튬 이차 전지 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차 전지 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차 전지의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예와 비교예의 물성 평가를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예와 비교예들의 전기화학적 안정성 평가를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예와 비교예들의 풀셀 고온 수명 특성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예와 비교예들의 풀셀 수명 특성 평가 후 셀 두께 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예와 비교예들의 풀셀 수명 특성 평가 후 SEM 분석을 나타낸 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시예와 비교예들의 풀셀 수명 특성 평가 후 양극 임피던스 분석을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예와 비교예들의 풀셀 수명 특성 평가 후 FT-IR 분석을 나타낸 도면이다.
1 is a view for explaining a method of manufacturing a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a method of manufacturing a lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a configuration of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
Fig. 4 is a graph showing evaluation of physical properties of Examples and Comparative Examples of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing an electrochemical stability evaluation of Examples and Comparative Examples of the present invention. FIG.
6 is a graph showing the high-temperature lifetime characteristics of the pull cells of Examples and Comparative Examples of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing cell thickness measurement results obtained after evaluating the full cell lifetime characteristics of Examples and Comparative Examples of the present invention. FIG.
FIG. 8 is a diagram showing an SEM analysis after evaluating the life characteristics of a full-cell according to Examples and Comparative Examples of the present invention. FIG.
FIGS. 9A and 9B are graphs showing the anode impedance analysis after evaluating the pull cell lifetime characteristics of the embodiment of the present invention and the comparative examples. FIG.
10 is a graph showing FT-IR analysis after evaluating the life characteristics of a full-cell of Examples and Comparative Examples of the present invention.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the embodiment of the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to disturb the gist of the present invention.

또한 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Also, the terms and words used in the present specification and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor is not limited to the concept of terms in order to describe his invention in the best way. It should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be properly defined. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely one preferred embodiment of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 리튬 이차 전지 제조 방법을 설명하는 도면이다.1 is a view illustrating a method of manufacturing a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 리튬 이차 전지 제조 방법은 먼저 S101 단계에서 먼저 리튬 복합금속계 양극 및 음극을 집전체 극판 상에 형성한다. 이때 집전체 전후면에 각각 배치되는 전극부 구조물을 다수 개 마련할 수 있다. 여기서 리튬 복합금속계 양극은 니켈 과량계 양극일 수 있다. 예컨대, 니켈 과량계 양극은 Li2[Ni0.6Co0.2Mn0.2]O2 일 수 있다. 여기서, 니켈 과량계 양극에서의 니켈 중량은 0.6 ~ 0.9일 수 있다. 니켈 중량 변환에 따라 코발트와 망간 등의 비율이 변경될 수 있다. 예컨대, 니켈 과량계 양극은 Li2[Ni0.6~0.9Co0.2~0.05Mn0.2~0.05]O2일 수 있다. 또한 음극은 graphite일 수 있다.Referring to FIG. 1, in the method of manufacturing a lithium secondary battery of the present invention, a lithium composite metal anode and an anode are first formed on a current collector plate in step S101. At this time, a plurality of electrode substructures may be arranged on the front and rear surfaces of the collector. Here, the lithium composite metal anode may be a nickel excess anode. For example, the nickel overbased anode may be Li 2 [Ni 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 ] O 2 . Here, the nickel weight in the nickel excess-based anode may be 0.6 to 0.9. The ratio of cobalt and manganese can be changed depending on the nickel weight conversion. For example, the nickel excess-based anode may be Li 2 [Ni 0.6-0.9 Co 0.2-0.05 Mn 0.2-0.05 ] O 2 . The cathode may also be graphite.

S103 단계에서 전극이 극판 형태로 배치되는 다수의 전극부들을 일정 간격을 유지한 상태로 배치시킬 수 있다. 여기서 상기 다수의 전극부들은 본 발명의 리튬 이차 전지(100)를 이용할 목적에 따라 그 개수나 크기 및 형태가 달라질 수 있다. In step S103, the plurality of electrode parts, in which the electrodes are arranged in the shape of the electrode plate, can be arranged in a state in which they are maintained at a constant interval. The number, size, and shape of the plurality of electrode units may vary according to the purpose of using the lithium secondary battery 100 of the present invention.

S105 단계에서 다수의 전극부들 사이에 분리막을 각각 배치한다. 여기서 분리막은 폴리에틸렌 분리막일 수 있다. S107 단계에서 분리막이 배치된 다수의 전극부들을 케이스 내측에 삽입 배치한다. 그리고 S109 단계에서 본 발명의 실시예에 따라 준비된 전해액을 상기 다수의 전극부들 사이에 함침시킴으로써 다수의 전극부들 사이에 전해질층이 형성되도록 작업하여 풀셀 또는 하프셀 구조를 마련한다. In step S105, a separation membrane is disposed between the plurality of electrode units. The separator may be a polyethylene separator. In step S107, a plurality of electrode units on which the separation membrane is disposed are inserted into the case. Then, in step S109, an electrolyte solution prepared according to an embodiment of the present invention is impregnated between the plurality of electrode parts to form an electrolyte layer between the plurality of electrode parts to provide a full cell or a half cell structure.

이때 사용되는 전해액은 리튬염이 포함된 전해액이 이용될 수 있으며, 적절한 리튬염 농도를 가진 전해액이 이용될 수 있다. 여기서 리튬염의 농도는 리튬 이차 전지의 크기나 두께 및 사용 목적 등에 따라 달라질 수 있으며, 실험적으로 채택될 수 있다. 특히 본 발명에서 사용되는 전해액은 설폰계 물질을 전해질 첨가제 또는 전해질로 사용할 수 있다. 이를 보다 상세히 설명하면, 기본 전해질로 EC (ethylene carbonate): EMC (ethyl methyl carbonate)=3:7 + 1.15M LiPF6를 이용하며, 여기에 2중량%의 PS(1,3-propanesultone)을 혼합하여 전해질을 제조한다.In this case, an electrolyte solution containing a lithium salt may be used, and an electrolyte solution having an appropriate lithium salt concentration may be used. Here, the concentration of the lithium salt may vary depending on the size and thickness of the lithium secondary battery and the purpose of use, and may be experimentally adopted. In particular, the electrolyte solution used in the present invention may use a sulfonic material as an electrolyte additive or an electrolyte. More specifically, the electrolyte is prepared by mixing ethylene (ethylene carbonate): EMC (ethyl methyl carbonate) = 3: 7 + 1.15M LiPF 6 as a basic electrolyte and 2 wt% of 1,3-propanesultone To produce an electrolyte.

상술한 방법으로 제조된 리튬 이차 전지에 대해 리튬 복합금속계 예컨대 니켈 과량계 양극에 피막에 형성되도록 일정 전압 및 전류 상황 하에서 충전 작업을 수행할 수 있다. 여기서 일정 전압 및 전류의 크기는 충전 작업하는 리튬 이차 전지의 크기나 용량에 따라 실험적으로 변경될 수 있다. 다만 일정 전압 및 전류는 전해액의 부반응에 의하여 양극에 적절한 두께의 피막이 형성되도록 실험적으로 정의될 수 있다.The lithium secondary battery manufactured by the above-described method can be charged under a constant voltage and current condition so as to be formed on the lithium composite metal system, for example, a nickel overbased anode. Here, the magnitude of the constant voltage and current can be experimentally changed depending on the size and capacity of the rechargeable lithium secondary battery. However, the constant voltage and current can be experimentally defined to form a coating having an appropriate thickness on the anode by a side reaction of the electrolyte solution.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차 전지 제조 방법을 설명하는 도면이다.2 is a view illustrating a method of manufacturing a lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 리튬 이차 전지 제조 방법은 먼저 S201 단계에서 먼저 양극 및 음극을 마련할 수 있다. 여기서 양극은 리튬 복합금속계 양극을 마련하며, 음극은 grahite 재질이 될 수 있다. 리튬 복합금속계 양극은 니켈 과량계 양극일 수 있다. 예컨대, 니켈 과량계 양극은 Li2[Ni0.6Co0.2Mn0.2]O2 일 수 있다. 여기서, 니켈 과량계 양극에서의 니켈 중량은 0.6 ~ 0.9일 수 있다. 니켈 중량 변환에 따라 코발트와 망간 등의 비율이 변경될 수 있다. Referring to FIG. 2, in the method of manufacturing a lithium secondary battery of the present invention, a positive electrode and a negative electrode may be provided in step S201. Here, the positive electrode may be a lithium composite metal positive electrode, and the negative electrode may be a grahite material. The lithium composite metal anode may be a nickel excess anode. For example, the nickel overbased anode may be Li 2 [Ni 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 ] O 2 . Here, the nickel weight in the nickel excess-based anode may be 0.6 to 0.9. The ratio of cobalt and manganese can be changed depending on the nickel weight conversion.

다음으로, S203 단계에서 본 발명의 실시예에 따라 제조된 전해액에 양극으로 사용할 전극을 침전시킨다. 여기서 전해액은 분리막 형성 이후에 주입시키는 전해액과 동일한 전해액이 될 수 있다. 예컨대, 전해액은 앞서 설명한 바와 같이 기본 전해질로 EC(ethylene carbonate): EMC(ethyl methyl carbonate)=3:7 + 1M LiPF6를 이용하며, 여기에 2중량%의 PS(1,3-propanesultone)을 혼합한 전해액이 될 수 있다.Next, in step S203, an electrode to be used as an anode is deposited on the electrolyte prepared according to the embodiment of the present invention. Here, the electrolytic solution may be the same electrolytic solution as the electrolytic solution injected after the formation of the separation membrane. For example, as described above, EC (ethylene carbonate): EMC (ethyl methyl carbonate) = 3: 7 + 1M LiPF 6 is used as a basic electrolyte, and 2 wt% of 1,3-propanesultone It may be a mixed electrolyte.

이후, S205 단계에서 양극에 전원을 공급하여 전해액에 의한 부반응을 발생시킴으로써 양극 표면에 전해액의 부반응에 따른 피막을 형성한다. 이 과정에서 양극에 표면에 형성되는 피막의 두께는 제조할 리튬 이차 전지의 크기와 용량 및 다양한 구성물들의 특성과 배치 환경 등에 따라 실험적으로 다르게 정의될 수 있다. 다만, 양극에 형성되는 피막의 두께는 양극을 통한 리튬 이온의 흡장과 탈리의 저하가 최소화되는 두께가 바람직할 것이다. 한편 양극의 피막 형성 과정에서 양극이 침전된 전해액이 일정 유속을 가지며 유동할 수 있는 환경이 제공될 수 있다. 이에 따라 양극 상에 피막이 형성되는 과정에서 전해액의 유속에 의하여 양극 표면에 전해액의 이동성이 적용될 수 있다. 결과적으로 양극 상에 형성되는 피막은 전해액의 유동에 의하여 일정 방향으로 배향되는 특성을 가질 수 있다. 양극 상에 형성되는 피막이 배향됨에 따라, 추후 전해액과의 부반응은 최소화하면서 이온의 탈리와 흡장 시 보다 균일하고 안정된 특성을 제공할 수 있다. Then, in step S205, power is supplied to the anode to generate a side reaction by the electrolyte, thereby forming a coating on the surface of the anode in accordance with the side reaction of the electrolyte. In this process, the thickness of the coating formed on the surface of the anode can be experimentally defined depending on the size and capacity of the lithium secondary battery to be manufactured, the characteristics of various constituents, the arrangement environment, and the like. However, it is preferable that the thickness of the coating formed on the anode is such that the deterioration of storage and release of lithium ions through the anode is minimized. On the other hand, in the process of forming the film of the anode, an environment in which the electrolyte in which the anode is deposited can flow with a constant flow rate can be provided. Accordingly, the electrolyte mobility can be applied to the surface of the anode by the flow rate of the electrolyte during the process of forming the coating on the anode. As a result, the film formed on the anode may have a property of being oriented in a certain direction by the flow of the electrolyte solution. As the film formed on the anode is oriented, it is possible to provide more uniform and more stable characteristics during desorption and occlusion of ions while minimizing side reactions with the electrolyte.

한편 상술한 설명에서는 전해액이 유동하는 환경을 설명하였으나, 전해액은 정지된 상태를 유지하고 양극이 전해액에 침전된 상황에서 일정 방향으로 운동하는 환경을 제공할 수도 있다. 양극은 극판 형태로 제조될 수도 있으나, 원통형으로 제조된 후, 전해액 내부에서 피막 형성 기간 동안 회전 동작을 수행할 수도 있다. 전해액 침전된 양극이 일정 속도로 회전하면서 피막이 형성되는 경우, 양극의 표면 상에는 균일한 배향 특성을 가지는 나노 구조체가 피막으로 형성될 수 있다.Although the environment in which the electrolyte flows is described in the above description, the electrolyte solution may be kept stationary and provide an environment in which the anode moves in a certain direction in a state where it is deposited in the electrolyte solution. The anode may be manufactured in the form of an electrode plate, but it may be manufactured in a cylindrical shape and then rotated within the electrolyte during the film formation period. When a film is formed while the anolyte-deposited anode rotates at a constant speed, a nanostructure having uniform orientation characteristics can be formed on the surface of the anode as a film.

이후, S207 단계에서 상술한 바와 같은 피막이 형성된 양극 및 음극을 포함하는 전극부들을 집전체 극판 상에 형성한다. 이때 집전체 전후면에 각각 배치되는 양극 및 음극 중 적어도 하나를 포함하는 전극부 구조물을 다수 개 마련할 수 있다. S209 단계에서 다수의 전극부들 사이에 분리막을 각각 배치한다. S211 단계에서 분리막이 배치된 다수의 전극부들을 케이스 내측에 삽입 배치한다. 그리고 S213 단계에서 본 발명의 실시예에 따라 준비된 전해액을 상기 다수의 전극부들 사이에 함침시킴으로써 다수의 전극부들 사이에 전해질층이 형성되도록 작업하여 풀셀 또는 하프셀 구조를 마련한다. 이때 사용되는 전해액은 앞서 설명한 바와 같이 설폰계 물질을 전해질 첨가제 또는 전해질로 사용할 수 있다. Then, in step S207, the electrode parts including the positive electrode and the negative electrode with the film as described above are formed on the current collector plate. At this time, a plurality of electrode substructures including at least one of the positive electrode and the negative electrode disposed on the front and rear surfaces of the collector may be provided. In step S209, a separation membrane is disposed between the plurality of electrode units. In step S211, a plurality of electrode units in which the separation membrane is disposed are inserted and arranged inside the case. In step S213, the prepared electrolyte is impregnated between the plurality of electrode parts to form an electrolyte layer between the plurality of electrode parts to provide a full-cell or half-cell structure. As described above, the electrolyte used may be a sulfonic material as an electrolyte additive or an electrolyte.

상술한 제조 방법을 통하여 제조된 리튬 이차 전지는 니켈 과량계 양극에 피막을 형성하는 과정을 독립적으로 수행함으로써, 피막 형성 과정을 제조자의 의도에 따라 보다 정밀하고 균일하게 형성할 수 있다. 또한 양극의 피막 형성 과정에서 피막 배향 과정을 추가함으로써, 배향 피막을 형성할 수도 있다.The lithium secondary battery manufactured through the above-described manufacturing method can independently form a film on the nickel over-mass anode, thereby forming the film forming process more precisely and uniformly according to the intention of the manufacturer. Further, an orientation film may be formed by adding a film orientation process in the film formation process of the anode.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차 전지(100)를 개략적으로 나타낸 도면이다3 is a schematic view of a lithium secondary battery 100 according to an embodiment of the present invention

도 3을 참조하면, 본 발명의 리튬 이차 전지(100)는 제1 전극부(110), 제2 전극부(120), 전해질층(40), 분리막(50), 케이스(70)를 포함하여 구성될 수 있다.3, the lithium secondary battery 100 of the present invention includes a first electrode unit 110, a second electrode unit 120, an electrolyte layer 40, a separation membrane 50, and a case 70 Lt; / RTI >

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 리튬 이차 전지(100)는 전해질층(40)을 설폰계 물질이 적어도 일부가 포함된 전해액을 이용하여 구성할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 리튬 이차 전지(100)는 최초 충전 기간 동안 리튬 복합금속계 양극에 전해액의 부반응에 의한 피막을 형성함으로써, 추가적인 양극과 전해액과의 부반응을 억제할 수 있다.In the lithium secondary battery 100 of the present invention having such a structure, the electrolyte layer 40 may be formed using an electrolyte solution containing at least a part of a sulfonic material. Accordingly, the lithium secondary battery 100 of the present invention can suppress a side reaction between an additional positive electrode and an electrolyte by forming a film by side reaction of the electrolyte on the lithium composite metal type anode during the initial charging period.

제1 전극부(110)는 제2 전극부(120)와 일정 간격을 가지며 상호 대면되도록 배치되는 구성이다. 이러한 제1 전극부(110)는 중앙에 집전체(10)가 마련되고, 집전체(10)의 전후면에 각각 음극 또는 양극이 형성될 수 있다. 도시된 도면에서는 집전체(10)의 양면에 양극(21, 22)이 형성된 구조를 나타낸 도면이다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 상기 리튬 이차 전지(100)의 제1 전극부(110)는 설계자의 의도에 따라 음극이 형성된 전극부로 구성될 수도 있다. 한편 상기 양극(21, 22)은 제조 공정에 따라 사전에 피막이 형성된 형태로 구성될 수 있다. 또한 양극에 형성된 피막은 배향 특성을 가질 수 있다.The first electrode unit 110 is spaced apart from the second electrode unit 120 and disposed to face each other. The first electrode unit 110 may have a current collector 10 at the center thereof and a cathode or an anode may be formed on the front and rear surfaces of the current collector 10. In the drawing, the positive electrodes 21 and 22 are formed on both surfaces of the current collector 10. However, the present invention is not limited thereto. That is, the first electrode unit 110 of the lithium secondary battery 100 may include an electrode unit having a cathode according to the designer's intention. On the other hand, the anodes 21 and 22 may be formed in a form in which a film is formed in advance according to a manufacturing process. The coating film formed on the anode may have orientation properties.

상기 제1 전극부(110)의 중심부에 배치되는 집전체(10)는 다공성을 가지는 금속 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어 상기 집전체(10)는 2차원 구조인 확장된 박판(expanded foil), 구멍 뚫린 박판(punched foil) 또는 기공 없는 박판을 집전체로 사용하며, 구체적으로는 알루미늄 혹은 티타늄 박판(aluminium or titanium foil), 확장된 알루미늄 혹은 티타늄 박판(expanded aluminium or titanium foil) 집전체, 그 밖에 타공된 알루미늄 혹은 티타늄 박판(punched aluminium or titanium foil) 등으로 구성될 수 있다. 또한 상기 집전체(10)는 3차원 구조가 채용될 수 있으며, 이때 재질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 스테인리스 스틸(SUS), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 은(Ag), 금(Au), 루테늄(Ru), 플레티늄(Pt), 이리듐(Ir), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 비스무스(Bi), 안티모니(Sb) 등으로 구성될 수 있다. The current collector 10 disposed at the center of the first electrode unit 110 may be made of a porous metal. For example, the current collector 10 may be a two-dimensional expanded foil, a punched foil, or a thin plate without pores as a current collector. Specifically, the current collector 10 may be made of aluminum or titanium titanium foil, an expanded aluminum or titanium foil collector, or other punched aluminum or titanium foil. The current collector 10 may have a three-dimensional structure. The material of the current collector 10 may be Ni, Cu, SUS, Ti, V, Cr, (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tungsten (W), silver (Ag), gold (Au), ruthenium (Ru) , Iridium (Ir), aluminum (Al), tin (Sn), bismuth (Bi), antimony (Sb) and the like.

상기 양극(21, 22)을 만드는 재료는 양극 활물질 5~20 wt%와, 탄소계 재료 80~95 wt%를 포함하여 구성될 수 있다. 이때 양극 활물질은 리튬을 포함하는 다양한 형태의 금속박막 또는 금속 이온이 첨가된 복합 물질이 될 수 있다. 예를 들어 양극 활물질은 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiFePO4에 금속 이온이 첨가된 복합 물질이 될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 상기 양극(21, 22)은 리튬 복합금속계로서 예컨대 니켈 과량계 양극이 이용될 수 있다.The material for forming the positive electrodes 21 and 22 may include 5 to 20 wt% of the cathode active material and 80 to 95 wt% of the carbon-based material. At this time, the cathode active material may be a metal thin film of various types including lithium or a composite material to which a metal ion is added. For example, the cathode active material may be a composite material in which metal ions are added to LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2, and LiFePO 4 . In the embodiment of the present invention, the anode 21 and the anode 22 may be made of, for example, a nickel-based anode as a lithium composite metal system.

상기 제1 전극부(110)에 형성되는 양극(21, 22)을 제조하기 위해서 양극 활물질과, 도전재 및 결착제 등의 조합에 의하여 슬러리를 구성하고, 이렇게 구성된 슬러리를 기반으로 상기 집전체(10) 상에 일정한 전극 형성 방법에 따라 구성될 수 있다. 이러한 양극(21, 22)은 집전체(10) 상에 극판의 형태로 마련될 수 있다. 추가로 양극 제조 과정에서 앞서 설명한 바와 같이 피막 형성 과정이 추가될 수 있으며, 피막 형성 과정에서는 피막 배향 과정이 적용될 수 있다. 피막 배향 과정은 양극 고정 후 전해액 유동 과정 및 전해액 고정 후 양극 이동 과정 중 어느 하나의 과정을 포함할 수 있다.In order to manufacture the positive electrodes 21 and 22 formed on the first electrode unit 110, a slurry is formed by combining the positive electrode active material, the conductive material, the binder, and the like, 10 according to a method of forming a uniform electrode. The positive electrodes 21 and 22 may be provided on the current collector 10 in the form of an electrode plate. In addition, a film forming process may be added as described above in the anode manufacturing process, and a film forming process may be applied in the film forming process. The film orientation process may include any one of a process of flowing the electrolyte after fixing the anode and a process of moving the anode after fixing the electrolyte.

여기서 양극 극판의 제작을 위해서 마련되는 슬러리는 양극 활물질의 분말에, 필요에 따라서, 도전재(탄소계 재료), 결착제, 필러, 분산제, 이온 도전재, 압력 증강제 등이 통상 이용되고 있는 l종 또는 2종 이상의 첨가 성분을 첨가해, 적당한 용매(유기용매)에 의해 마련될 수 있다. 이렇게 얻은 슬러리 또는 페이스트를 전극 지지 기판에 해당하는 집전체에 닥터 플레이드법 등을 이용해 도포 및 건조한 후, 압연 롤 등으로 프레스한 것을 양극 극판으로서 사용한다. 양극 극판을 집전체 상에 도포나 압연하여 형성하는 경우 양극 극판이 형성된 집전체를 전해액에 침전 시킨 후 피막을 형성하는 과정이 적용될 수 있다. 즉 피막 형성 과정은 집전체에 양극 극판이 형성된 이후 과정으로 변경될 수 있다.Here, the slurry prepared for the production of the positive electrode plate is prepared by adding to the powder of the positive electrode active material a mixture of one or more kinds of additives such as a conductive material (carbonaceous material), a binder, a filler, a dispersant, Or may be prepared by adding two or more kinds of additive components and a suitable solvent (organic solvent). The thus obtained slurry or paste is coated on a collector corresponding to the electrode supporting substrate by using the doctor blade method and dried, and then pressed with a rolling roll or the like to be used as a cathode plate. When the anode plate is formed by coating or rolling on a current collector, a process of depositing a current collector on which a cathode plate is formed and then forming a film may be applied. That is, the film formation process may be changed to a process after the anode plate is formed on the current collector.

이때 필요에 따라 사용되는 도전재(탄소계 재료)로는 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, Ketjen Black, 탄소섬유, 금속가루 등이 사용될 수 있다. 이를 보다 상세히 설명하면, 상기 리튬 이차 전지용 제1 전극부(110) 및 제2 전극부(120) 형성에 사용하는 도전재는, 도전성을 갖고, 전기 이중층을 형성할 수 있는 세공을 갖지 않는, 입자 형상의 탄소의 동소체로 이루어지고, 구체적으로는, 퍼네이스 블랙, 아세틸렌 블랙, 및 케첸 블랙 등의 도전성 카본 블랙을 들 수 있다. 이들 중에서도, 아세틸렌 블랙 및 퍼네이스 블랙이 바람직하다. Here, graphite, carbon black, acetylene black, Ketjen Black, carbon fiber, metal powder and the like may be used as the conductive material (carbon-based material) used as needed. More specifically, the conductive material used for forming the first electrode unit 110 and the second electrode unit 120 for a lithium secondary battery is a conductive material having a conductive shape and having no pores capable of forming an electric double layer, Carbon black, and specific examples thereof include conductive carbon blacks such as furnace black, acetylene black, and ketjen black. Of these, acetylene black and furnace black are preferred.

결착제로는 PVdF, 폴리에틸렌 등을 사용할 수 있다. 이를 보다 상세히 설명하면, 본 발명의 리튬 이차 전지용 결착제는 전극 활물질 및 도전재를 서로 결착시킬 수 있는 화합물로서 다양한 재료들이 이용될 수 있다. 특히 상기 결착제는 용매에 분산되는 성질이 있는 분산형 결착제가 될 수 있다. 이러한 분산형 결착제는 예를 들어, 불소 중합체, 디엔 중합체, 아크릴레이트 중합체, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리우레탄 중합체 등의 고분자 화합물을 들 수 있고, 불소 중합체, 디엔 중합체 또는 아크릴레이트 중합체가 바람직하고, 디엔 중합체 또는 아크릴레이트 중합체 등이 될 수 있다. 이러한 결착제는 리튬 이차 전지의 내전압 및 에너지 밀도를 높게 할 수 있는 이점을 제공한다.As the binder, PVdF, polyethylene or the like can be used. In more detail, the binder for a lithium secondary battery of the present invention may be a compound capable of bonding an electrode active material and a conductive material to each other, and various materials may be used. In particular, the binder may be a dispersion type binder having properties of being dispersed in a solvent. Such a dispersion type binder may, for example, be a polymer compound such as a fluoropolymer, a diene polymer, an acrylate polymer, a polyimide, a polyamide or a polyurethane polymer, and a fluoropolymer, a diene polymer or an acrylate polymer is preferable , A diene polymer or an acrylate polymer, and the like. Such a binder provides an advantage that the withstand voltage and energy density of the lithium secondary battery can be increased.

여기서 디엔 중합체는 폴리부타디엔이나 폴리이소프렌 등의 공액 디엔 단독 중합체, 카르복시 변성되는 스티렌ㅇ부타디엔 공중합체 (SBR) 등의 방향족 비닐ㅇ공액 디엔 공중합체, 아크릴로니트릴ㅇ부타디엔 공중합체 (NBR) 등의 시안화 비닐ㅇ공액 디엔 공중합체, 수소화 SBR, 수소화 NBR 등이 될 수 있다. 그리고 아크릴레이트 중합체는 아크릴산에틸, 아크릴산프로필, 아크릴산이소프로필, 아크릴산n-부틸, 아크릴산이소부틸, 아크릴산t-부틸, 아크릴산n-아밀, 아크릴산이소아밀, 아크릴산n-핵실, 아크릴산2-에틸핵실, 아크릴산핵실, 아크릴산노닐, 아크릴산라우릴, 아크릴산스테아릴 등의 아크릴레이트, 메타크릴산에틸, 메타크릴산프로필, 메타크릴산이소프로필, 메타크릴산n-부틸, 메타크릴산이소부틸, 메타크릴산t-부틸, 메타크릴산n-아밀, 메타크릴산이소아밀, 메타크릴산n-핵실, 메타크릴산2-에틸핵실, 메타크릴산옥틸, 메타크릴산이소데실, 메타크릴산라우릴, 메타크릴산트리데실, 메타크릴산스테아릴 등의 메타아크릴레이트 등이 될 수 있다.Herein, the diene polymer may be a conjugated diene copolymer such as a conjugated diene homopolymer such as polybutadiene or polyisoprene, an aromatic vinyl o-conjugated diene copolymer such as carboxy-denatured styrene-butadiene copolymer (SBR), or acrylonitrile-butadiene copolymer Vinyl ㅇ conjugated diene copolymer, hydrogenated SBR, hydrogenated NBR, and the like. And the acrylate polymer is selected from the group consisting of ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, t-butyl acrylate, n-amyl acrylate, Acrylate such as acrylic acid novolac, nonyl acrylate, lauryl acrylate and stearyl acrylate; acrylates such as ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, t-butyl acrylate, n-amyl methacrylate, n-amyl methacrylate, n-nylon methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, octyl methacrylate, isodecyl methacrylate, lauryl methacrylate, Acrylonitrile, methacrylonitrile, methacrylonitrile, methacrylonitrile, methacrylonitrile, methacrylonitrile, and the like.

상기 제2 전극부(120)는 제1 전극부(110)와 일정 간격을 가지며 제1 전극부(110)에 대면되도록 배치된다. 특히 제2 전극부(120)는 제1 전극부(110)와 대면되는 면에 제1 전극부(110)에 형성된 전극과 극성이 다른 전극이 배치될 수 있다. 예를 들어 앞서 설명한 바와 같이 제1 전극부(110)에 양극(21, 22)이 형성된 경우, 제2 전극부(120)에는 음극(31, 32)이 배치될 수 있다. 이러한 제2 전극부(120)는 제1 전극부(110)와 유사하게 중심부에 집전체(10)가 배치되고, 집전체(10)의 전후면에 각각 일정 극성의 전극이 배치될 수 있다. The second electrode unit 120 is disposed at a predetermined distance from the first electrode unit 110 and faces the first electrode unit 110. Particularly, the second electrode part 120 may have an electrode having a different polarity from the electrode formed on the first electrode part 110 on the surface facing the first electrode part 110. For example, as described above, when the first and second electrode units 110 and 220 are formed with cathodes 21 and 22, the cathodes 31 and 32 may be disposed on the second electrode unit 120. The second electrode unit 120 may include a current collector 10 disposed at a central portion similar to the first electrode unit 110 and electrodes having a predetermined polarity disposed at front and rear surfaces of the current collector 10.

제2 전극부(120)에 형성되는 음극(31, 32)은 음극 활물질과, 도전재 및 결착제 등의 조합에 의하여 슬러리를 구성하고, 이렇게 구성된 슬러리를 기반으로 상술한 집전체(10) 상에 일정 전극 형성 방법에 따라 형성될 수 있다. 음극 활물질은 탄소계 재료인 인조흑연, 천연흑연, 흑연화탄소 섬유, 흑연화 메조카본마이크로비드, 석유코크스, 수지소성체, 탄소섬유, 열분해 탄소 등의 결정질이나 비정질 탄소로 이루어진 물질 중에서 적어도 하나가 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 음극을 graphite를 이용하였다.The cathodes 31 and 32 formed on the second electrode unit 120 constitute a slurry by combining the negative electrode active material, the conductive material and the binder and form a slurry on the current collector 10 The electrode may be formed according to a method of forming a constant electrode. The negative electrode active material may be at least one selected from the group consisting of crystalline or amorphous carbon such as artificial graphite, natural graphite, graphitized carbon fiber, graphitized mesocarbon microbead, petroleum coke, resinous body, carbon fiber and pyrolysis carbon . In the embodiment of the present invention, graphite was used as a cathode.

상기 전해질층(40)은 전해액과 용매로 구성된다. 예를 들어 전해질층(40)은 유기용매에 리튬염을 용해시킨 비수계 전해액, 무기 고체 전해질, 무기 고체 전해질의 복합재 등을 사용할 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 본 발명의 전해질층(40)은 양극에 피막을 일정 두께로 형성할 수 있는 물질이 이용될 수 있다.The electrolyte layer 40 is composed of an electrolytic solution and a solvent. For example, the electrolyte layer 40 can be made of a non-aqueous liquid electrolyte in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent, an inorganic solid electrolyte, a composite material of an inorganic solid electrolyte, and the like. For example, the electrolyte layer 40 of the present invention may be formed of a material capable of forming a film of a predetermined thickness on the anode.

여기서 비수계 전해액의 용매로서는 카보네이트, 에스테르, 에테르 또는 케톤을 사용할 수 있다. 상기 카보네이트로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 에틸프로필 카보네이트(EPC), 에틸메틸 카보네이트(EMC), 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 등이 사용될 수 있다. 에스테르로는 부티로락톤(BL), 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤(valerolactone), 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone), n-메틸 아세테이트, n-에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트 등이 사용될 수 있다. 에테르로는 디부틸 에테르 등이 사용될 수 있다. 케톤으로는 폴리메틸비닐 케톤이 사용될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 비수계 전해액은 비수성 유기용매의 종류에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예와 비교예에 사용되는 전해액 중 적어도 일부는 앞서 설명한 바와 같이 일정 비율의 에틸메틸 카보네이트와 에틸렌 카보네이트가 사용될 수 있다.As the solvent of the non-aqueous liquid electrolyte, a carbonate, an ester, an ether or a ketone can be used. Examples of the carbonate include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), methyl propyl carbonate (MPC), ethyl propyl carbonate (EPC), ethyl methyl carbonate (EMC) , Propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), and the like. Examples of esters include butyrolactone (BL), decanolide, valerolactone, mevalonolactone, caprolactone, n-methyl acetate, n-ethyl acetate, n- Propyl acetate and the like can be used. As the ether, dibutyl ether and the like can be used. As the ketone, polymethyl vinyl ketone can be used. The non-aqueous liquid electrolyte according to the present invention is not limited to the kind of the non-aqueous organic solvent. At least some of the electrolytic solution used in the examples and comparative examples of the present invention may be a certain ratio of ethyl methyl carbonate and ethylene carbonate as described above.

비수계 전해액의 리튬염의 예로서는, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2x+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임) 및 LiSO3CF3로 이루어진 군에서 선택되는 것을 하나 이상 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 특히 본 발명의 전해액은 1.5M의 LiPF6가 적용될 수 있다. 그리고 본 발명의 전해액은 양극의 피막 형성을 위하여 설폰계 물질인 2중량% PS(1,3propanesultone)를 혼합할 수 있다.Examples of the lithium salt in the nonaqueous electrolyte, LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6, LiAsF 6, LiClO 4, LiCF 3 SO 3, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiN (C x F 2x + 1 SO 2 ) (C y F 2x + 1 SO 2 ) wherein x and y are natural numbers, and LiSO 3 CF 3 . And mixtures thereof. In particular, the electrolytic solution of the present invention can be applied with 1.5M LiPF 6 . In the electrolyte of the present invention, 2 wt% PS (1,3 propanesultone), which is a sulfonic material, may be mixed to form a coating film of the positive electrode.

여기서 설폰계 물질은 설톤(sultone)류, 설폰(sulfone)류, 설포네이트(sulfonate)류 화합물 또는 이들의 혼합물 등이 될 수 있다.Here, the sulfonic substance may be a sultone, a sulfone, a sulfonate or a mixture thereof.

설톤(sultone) 화합물은 하기 화학식 1로 표기되는 포화탄화수소 또는 불포화탄화수소 설톤이며, 예컨대 프로판 설톤(propane sultone: PS), 프로펜 설톤, 에틸설톤, 부텐설톤 등이 있다.The sultone compound is a saturated hydrocarbon or an unsaturated hydrocarbon sulphone represented by the following formula (1), and examples thereof include propane sultone (PS), propenesol, ethylsaltone, butenesulfone and the like.

Figure 112013084851262-pat00004
Figure 112013084851262-pat00004

화학식 1에 있어서, R1은 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기이다.In the general formula (1), R 1 is an alkyl group or an alkenyl group having 1 to 5 carbon atoms.

설폰(sulfone) 화합물은 하기 화학식 2로 표기되며, 예컨대 디메틸 설폰(dimethyl sulfone), 디페닐 설폰(dimethyl sulfone) 또는 디비닐 설폰(divinyl sulfone) 등이 있다.The sulfone compound is represented by the following formula (2), for example, dimethyl sulfone, dimethyl sulfone or divinyl sulfone.

Figure 112013084851262-pat00005
Figure 112013084851262-pat00005

화학식 2에 있어서, R2 및 R2′는 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 할로겐 원자로 치환 또는 비치환된 페닐기 또는 페녹시기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 서로 독립적이다.In the general formula (2), R 2 and R 2 'are selected from the group consisting of a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group or an alkenyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a phenyl group substituted or unsubstituted with a halogen atom or a phenoxy group , Independent of each other.

그리고 설포네이트(sulfonate) 화합물은 하기 화학식 3으로 표기되며, 예컨대 메틸 메탄 설포네이트, 에틸 메탄 설포네이트 등이 있다.The sulfonate compound is represented by the following formula (3), for example, methyl methanesulfonate, ethyl methanesulfonate, and the like.

Figure 112013084851262-pat00006
Figure 112013084851262-pat00006

화학식 3에 있어서, R2 및 R2′는 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 할로겐 원자로 치환 또는 비치환된 페닐기 또는 페녹시기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 서로 독립적이다.In formula (3), R 2 and R 2 'are selected from the group consisting of a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group or an alkenyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a phenyl group substituted or unsubstituted with a halogen atom or a phenoxy group , Independent of each other.

상기 분리막(50)은 리튬 이차 전지용 전극부들(110, 120)의 사이를 절연할 수 있고, 양이온 및 음이온을 통과시킬 수 있는 재료로 마련될 수 있다. 이러한 분리막(50)은 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 레이온 혹은 유리 섬유제의 미공막 또는 부직포, 일반적으로 전해 콘덴서지로 불리는 펄프를 주원료로 하는 다공질막 등으로 구성될 수 있다. 분리막(50)의 두께는 사용 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. The separator 50 may be formed of a material capable of insulating between the electrode units 110 and 120 for a lithium secondary battery and allowing positive and negative ions to pass therethrough. The separator 50 may be composed of a polyolefin such as polyethylene or polypropylene, a nonwoven fabric or nonwoven fabric made of rayon or glass fiber, or a porous film mainly composed of pulp called electrolytic capacitor paper. The thickness of the separation membrane 50 may be appropriately selected depending on the purpose of use.

케이스(70)는 상술한 각 구성들 즉 전극부들(110, 120)과, 전해질층(40) 및 분리막(50)을 감싸며, 전극부들(110, 120)을 전기적으로 연결하는 신호 라인을 포함하는 구성이다. 이러한 케이스(70)는 상술한 구성들을 밀봉하는 구조로 제작될 수 있으며, 전해질층(40)의 전해액 등에 의한 부식 방지를 위하여 내부식성을 가지는 물질로 구성될 수 있다. 상기 케이스(70)는 본 발명의 리튬 이차 전지(100)가 적용되는 제품의 형태에 따라 다양한 형태로 가공될 수 있다.The case 70 includes signal lines that surround the electrode units 110 and 120 and the electrolyte layer 40 and the separator 50 and electrically connect the electrode units 110 and 120, . The case 70 may be formed of a structure sealing the above-described structures, and may be made of a material having corrosion resistance to prevent corrosion of the electrolyte layer 40 due to electrolyte or the like. The case 70 can be formed into various shapes according to the shape of the product to which the lithium secondary battery 100 of the present invention is applied.

한편 본 발명의 리튬 이차 전지(100)는 필요에 따라 권취시키거나 적층하거나 또는 접는 등의 형태 마련 작업을 수행한 후 전해액을 충진할 케이스(70)에 넣고, 상기 케이스(70)에 전해액을 주입하여 입구를 막아 제조할 수 있다. 또는 상기 리튬 이차 전지(100)는 상기 구조물들을 미리 전해액에 함침시켜 전해질층(40)을 형성한 후, 전해질층(40)이 형성된 구조물을 케이스(70)에 수납하여 제조할 수 도 있다. 여기서 케이스(70)는 코인형, 원통형, 각형, 버튼, 시트, 파우치형 등 다양한 형태의 어느 하나로 구성될 수 있다.Meanwhile, the lithium secondary battery 100 according to the present invention may be formed into a case 70 to be filled with an electrolytic solution after performing a form preparation work such as winding, laminating or folding as necessary, and injecting an electrolyte solution into the case 70 Thereby blocking the entrance. Alternatively, the lithium secondary battery 100 may be manufactured by impregnating the structures with the electrolytic solution in advance to form the electrolyte layer 40, and then housing the structure in which the electrolyte layer 40 is formed, in the case 70. Here, the case 70 may be formed of any one of various shapes such as a coin shape, a cylindrical shape, a rectangular shape, a button, a sheet, and a pouch shape.

도 4는 본 발명의 실시예와 비교예의 물성 평가를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예와 비교예들의 전기화학적 안정성 평가를 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a graph showing the physical property evaluation of Examples and Comparative Examples of the present invention, and FIG. 5 is a graph showing an electrochemical stability evaluation of Examples and Comparative Examples of the present invention.

본 발명에서는 설폰계 물질을 전해질 첨가제 또는 전해질로 사용하여 리튬이차전지의 적용을 진행하였다. 좀 더 상세하게는 기본 전해질로 EC(ethylene carbonate): EMC(ethyl methyl carbonate)=3:7 + 1.15M LiPF6를 선정하였으며 여기에 2중량%의 PS(1,3-propanesultone)을 혼합하여 전해질을 제조하였다. 또한 비교예로서 첨가제를 포함하지 않는 전해질 및 2중량%의 VC(vinylene carbonate), SN(succinonitrile), PST(1,3-propenesultone)을 기본 전해액에 첨가한 전해질을 제조하였다. 전기화학 평가 전 실시예 및 비교예에 대한 물리화학적 성능을 확인하기 위하여 이온 전도도를 측정하였으며 전기화학적 성능을 확인하기 위하여 이온 전도도 및 LSV(linear sweep voltammetry)를 측정하였다.In the present invention, the application of a lithium secondary battery is proceeded by using a sulfonic material as an electrolyte additive or an electrolyte. More specifically, as a basic electrolyte, EC (ethylene carbonate): EMC (ethyl methyl carbonate) = 3: 7 + 1.15M LiPF 6 was selected and 2 wt% of PS (1,3-propanesultone) . In addition, as a comparative example, an electrolyte containing no additive and 2% by weight of VC (vinylene carbonate), SN (succinonitrile) and PST (1,3-propenesultone) Ion conductivity was measured to confirm the physical and chemical performance of the electrochemical evaluation examples and comparative examples, and the ionic conductivity and LSV (linear sweep voltammetry) were measured to confirm the electrochemical performance.

도 4 및 도 5를 참조하면, 이온 전도도 측정 결과 첨가제의 유-무에 따른 유의미한 차이는 발생하지 않았다. 전기화학적 안정성 평가를 위하여 glassy carbon을 작동 전극으로 리튬 메탈을 기준 및 상대 전극으로 사용하여 제조된 전해질의 LSV를 측정한 결과 4.2V 부근에서 산화 반응에 의한 전류의 흐름을 관찰할 수 있었다. 특히 이 중 PS 물질의 경우 급격한 전류의 상승이 확인이 되었는데 이는 PS 물질이 전압을 올리는 과정에서 지속적으로 산화 반응에 의한 분해 반응이 나타나고 있다는 것을 의미하며 이는 양극 표면에 피막을 형성함이 가능함을 나타낼 수 있다.Referring to FIGS. 4 and 5, there was no significant difference according to the presence or absence of additive as a result of ionic conductivity measurement. The electrochemical stability was evaluated by measuring the LSV of the electrolyte prepared by using glassy carbon as the working electrode and the lithium metal as the reference electrode and the counter electrode. As a result, the current flow by the oxidation reaction was observed at around 4.2V. Particularly, in the case of the PS material, a sudden increase in the current was confirmed, which means that the decomposition reaction due to the oxidation reaction is continuously generated in the process of raising the voltage of the PS material, which indicates that a film can be formed on the surface of the anode .

도 6은 본 발명의 실시예와 비교예들의 풀셀 고온 수명 특성을 나타낸 도면이다.6 is a graph showing the high-temperature lifetime characteristics of the pull cells of Examples and Comparative Examples of the present invention.

도 6을 참조하면, 실시예와 비교예의 리튬이차전지 고온 평가 결과에서, 양극으로는 Li2[Ni0.6Co0.2Mn0.2]O2 소재를 사용하였으며 음극으로는 graphite를 사용하였고 폴리에틸렌 분리막을 사용하여 평가를 진행한 것이다. 여기서 니켈 비중은 0.6 ~ 0.9 범위 내에서 변경될 수 있으며, 니켈 비중 변경에 따라, 기타 금속들 예컨대, Co, Mn 등의 비중이 변경될 수 있다.Referring to FIG. 6, Li 2 [Ni 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 ] O 2 material was used for the positive electrode, graphite was used for the negative electrode, and polyethylene separator was used for the negative electrode The evaluation was conducted. Here, the nickel specific gravity can be changed within the range of 0.6 to 0.9, and the specific gravity of other metals such as Co, Mn, etc. can be changed according to the change of the specific gravity of nickel.

전기화학 평가는 3450 크기의(3.4cm X 5.0cm) 파우치 셀을 제조하여 진행하였으며 전압 영역은 3.0~4.2V, 0.5C-rate의 전류 밀도를 인가하여 60oC의 온도에서 진행하였다. 첫 회 충방전 곡선의 경우 전해질의 종류에 관계없이 설계치에 근접하는 용량이 발현되는 것을 확인할 수 있으나 충-방전이 진행됨에 따라 전해질 종류에 따라 수명 특성이 차이가 나는 것을 확인할 수 있다. 첨가제가 포함되지 않는 경우 50회 충방전 이후 수명 특성이 매우 저하되는 것을 확인할 수 있었고 설폰계 첨가제의 경우 (PS 및 PST) 타 첨가제 대비 우수한 수명 유지율이 발현되는 것을 확인하였다. The electrochemical evaluation was performed by fabricating a 3450-size pouch cell (3.4 cm x 5.0 cm), and the voltage range was conducted at a temperature of 60 ° C by applying a current density of 3.0 to 4.2 V and a current density of 0.5 C-rate. In the case of the first charge / discharge curve, it is confirmed that the capacity close to the designed value is expressed regardless of the kind of the electrolyte. However, it can be confirmed that the lifetime characteristics are different according to the electrolyte type as the charge-discharge progresses. When the additive was not included, it was confirmed that the life characteristics after 50 cycles of charging and discharging were significantly lowered, and that the sulfone additive (PS and PST) exhibited an excellent life maintaining rate compared to other additives.

도 7은 본 발명의 실시예와 비교예들의 풀셀 수명 특성 평가 후 셀 두께 측정 결과를 나타낸 도면이다. 고온에서의 충-방전이 종료된 이후 셀을 수거하여 평가 전후의 두께 측정 변화를 두께측정기를 통하여 측정하였다. FIG. 7 is a graph showing cell thickness measurement results obtained after evaluating the full cell lifetime characteristics of Examples and Comparative Examples of the present invention. FIG. After the charge and discharge at the high temperature was completed, the cells were collected and the change in the thickness before and after the evaluation was measured by a thickness meter.

도 7을 참조하면, 그 결과 설폰계 첨가제가 포함된 셀은 상대적으로 낮은 두께 변화를 나타내었으며 셀 성능이 현저하게 저하되었던 첨가제가 없는 비교예의 경우 30%를 상회하는 두께 변화가 나타남을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 7, it was confirmed that the cell containing the sulfonic additive showed a relatively low thickness change, and the comparative example in which the additive was not significantly deteriorated in cell performance showed a change in thickness exceeding 30% .

도 8은 본 발명의 실시예와 비교예들의 풀셀 수명 특성 평가 후 SEM 분석을 나타낸 도면이다. 특히, 도 8은 비교예 및 실시예의 풀셀 수명 특성 평가 후 전지를 해체하여 얻은 열화 양극, 음극 및 분리막에 대한 SEM 분석 결과를 나타낸다. FIG. 8 is a diagram showing an SEM analysis after evaluating the life characteristics of a full-cell according to Examples and Comparative Examples of the present invention. FIG. Particularly, FIG. 8 shows the SEM analysis results of the deteriorated anodes, cathodes and separators obtained by disassembling the cells after evaluating the pull cell lifetime characteristics of the comparative example and the example.

도 8을 참조하면, 첨가제가 포함되지 않은 전해질의 경우 표면의 일차 입자가 부반응물로 덥혀있는 현상을 확인할 수 있었으며 분리막 분석 시 금속이 용출된 현상을 확인할 수 있었다. 그러나 설폰계 전해질이 포함된 양극, 음극, 분리막의 분석의 경우 확연하게 일차 입자가 유지되고 있으며 분리막 상에서도 금속의 용출 거동이 나타나지 않는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통하여 설폰계 첨가제의 경우 양극의 열화를 제어하는데 역할을 하는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 8, it can be seen that primary particles of the surface of the electrolyte containing no additive are warmed by the side reaction, and the phenomenon that the metal is eluted during the separation membrane analysis can be confirmed. However, in the analysis of the anode, cathode and separator containing the sulfonic electrolyte, it was confirmed that the primary particles were maintained and the elution behavior of the metal did not appear on the separator. As a result, it was confirmed that the sulfonic additive plays a role in controlling the deterioration of the anode.

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시예와 비교예들의 풀셀 수명 특성 평가 후 양극 임피던스 분석을 나타낸 도면이다. 특히, 도 9는 비교예 및 실시예의 풀셀 수명 특성 평가 후 열화 양극을 EIS로 분석한 것이다.FIGS. 9A and 9B are graphs showing the anode impedance analysis after evaluating the pull cell lifetime characteristics of the embodiment of the present invention and the comparative examples. FIG. Particularly, FIG. 9 is obtained by analyzing the deteriorated anode by EIS after evaluating the pull cell lifetime characteristics of the comparative example and the example.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 첨가제가 미포함된 양극 극판의 경우 고온평가 전과 비교 시 저항이 크게 증가하였음을 확인할 수 있다. 이에 비하여 설폰계 첨가제로 전기화학 성능 평가를 실시한 양극 극판의 경우 저항의 증가는 크게 나타나지 않는데 이는 앞서 설폰계 첨가제로부터 도입된 양극 피막이 추가적인 전해액의 부반응을 억제함으로서 저항의 증가를 억제하고 있다는 것을 의미할 수 있다.Referring to FIGS. 9A and 9B, it can be seen that the resistance of the cathode plate with no additives is significantly increased as compared with that before the high temperature evaluation. On the other hand, in the case of the anode plate subjected to the electrochemical performance evaluation with the sulfonic additive, the increase of the resistance is not significant. This means that the anode membrane introduced from the sulfonic additive suppresses the side reaction of the additional electrolyte, .

도 10은 본 발명의 실시예와 비교예들의 풀셀 수명 특성 평가 후 FT-IR 분석을 나타낸 도면이다. 특히, 도 10은 비교예 및 실시예의 풀셀 수명 특성 평가 후 열화가 진행된 양극 소재를 FT-IR로 분석한 결과로서 표면 피막 구성 성분을 규명하고자 실시하였다. 10 is a graph showing FT-IR analysis after evaluating the life characteristics of a full-cell of Examples and Comparative Examples of the present invention. Particularly, FIG. 10 is a graph showing the results of FT-IR analysis of the anode material in which deterioration has progressed after evaluating the pull cell lifetime characteristics of the comparative examples and the examples, in order to identify the constituents of the surface coating film.

도 10을 참조하면, 분석 결과 실시예의 경우 전극 표면 위 알킬 설폰계열의 피막이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었고 이와 같은 분석 결과를 바탕으로 PS는 전극 위 적절한 수준의 피막 형성을 통하여 고온에서의 양극 및 전해질의 부반응 억제를 유도하여 향상된 전기화학적 성능의 발현이 되는 것이라 판단할 수 있다.Referring to FIG. 10, it was confirmed that an alkylsulfone-based coating was formed on the surface of the electrode in the case of the analysis result. Based on the results of the analysis, PS showed that the anode and electrolyte It is possible to judge that the electrochemical performance is improved.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

100 : 리튬 이차 전지 110 : 제1 전극부
120 : 제2 전극부 10 : 집전체
21, 22 : 양극 31, 32 : 음극
40 : 전해질층 50 : 분리막
70 : 케이스
100: lithium secondary battery 110: first electrode part
120: second electrode part 10: current collector
21, 22: anode 31, 32: cathode
40: electrolyte layer 50: separator
70: Case

Claims (7)

케이스;
상기 케이스 내측에 일정 간격을 가지고 배치되며, 리튬 복합금속계 양극을 구비하는 제1 전극부와, 음극을 구비하는 제2 전극부를 포함하는 다수의 전극부들;
상기 다수의 전극부들 사이에 배치되는 분리막과 설폰계 물질의 적어도 일부가 혼합된 전해액으로 구성된 전해질층;
상기 양극 상에 형성되며 설폰계 물질에 대응한 부반응에 의하여 형성된 피막;을 포함하며,
상기 양극은 Li2[Ni0.6~0.9Co0.2~0.05Mn0.2~0.05]O2 의 니켈과량계 양극인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
case;
A plurality of electrode units disposed at an inner side of the case at regular intervals and including a first electrode unit having a lithium composite metal anode and a second electrode unit having a cathode;
An electrolyte layer composed of a separation membrane disposed between the plurality of electrode units and an electrolyte solution in which at least a portion of the sulfonic material is mixed;
And a coating formed on the anode and formed by a side reaction corresponding to a sulfonic material,
Wherein the anode is a nickel excess-based anode of Li 2 [Ni 0.6 to 0.9 Co 0.2 to 0.05 Mn 0.2 to 0.05 ] O 2 .
제1항에 있어서,
상기 피막은
일정 방향의 배향 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
The method according to claim 1,
The coating
Wherein the lithium secondary battery has orientation properties in a constant direction.
제2항에 있어서,
상기 전해액은
EC(ethylene carbonate): EMC(ethyl methyl carbonate)=3:7 + 1.5M LiPF6에 2중량%의 PS(1,3-propanesultone)을 혼합한 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
3. The method of claim 2,
The electrolyte solution
(LiPF 6 ) is mixed with 2% by weight of PS (1,3-propanesultone) in a mixture of ethylene carbonate (EC): ethyl methyl carbonate (EC) = 3: 7 + 1.5M.
제1항에 있어서,
상기 설폰계 물질은 화학식 1로 표기되는 설톤(sultone)류, 화학식 2로 표기되는 설폰(sulfone)류 또는 화학식 3으로 표시되는 설포네이트(sulfonate)류 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
Figure 112013084851262-pat00007
(화학식 1, R1은 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기)
Figure 112013084851262-pat00008
(화학식 2, R2 및 R2′는 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 할로겐 원자로 치환 또는 비치환된 페닐기 또는 페녹시기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 서로 독립적임)
Figure 112013084851262-pat00009
(화학식 3, R2 및 R2′는 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 할로겐 원자로 치환 또는 비치환된 페닐기 또는 페녹시기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 서로 독립적임)
The method according to claim 1,
Wherein the sulfonic material comprises a sultone compound represented by the formula (1), a sulfone compound represented by the formula (2) or a sulfonate compound represented by the formula (3).
Figure 112013084851262-pat00007
(Wherein R 1 is an alkyl group or an alkenyl group having 1 to 5 carbon atoms)
Figure 112013084851262-pat00008
(2), R 2 and R 2 'are selected from the group consisting of a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group or an alkenyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a phenyl group substituted or unsubstituted with a halogen atom, Independent from each other)
Figure 112013084851262-pat00009
(3), R 2 and R 2 'are selected from the group consisting of a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group or an alkenyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a phenyl group or a phenoxy group substituted or unsubstituted with a halogen atom, Independent from each other)
리튬 복합금속계 소재의 양극을 구비하는 제1 전극부를 전해액에 침전시켜 피막을 형성하는 피막 형성 과정;
상기 피막이 형성된 양극을 구비하는 제1 전극부와, 음극을 구비하는 제2 전극부를 포함하는 다수의 전극부들을 일정 간격을 가지고 케이스 내측에 배치하는 과정;
상기 다수의 전극부들 사이에 분리막을 배치하는 과정;
설폰계 물질의 적어도 일부가 혼합된 전해액을 상기 케이스 내에 주입하여 전해질층을 형성하는 과정;을 포함하며,
상기 양극은 Li2[Ni0.6~0.9Co0.2~0.05Mn0.2~0.05]O2 의 니켈과량계 양극인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지의 제조 방법.
A film forming process for depositing a first electrode portion having an anode of a lithium composite metal material material in an electrolyte to form a film;
Disposing a plurality of electrode portions including a first electrode portion including the coated anode and a second electrode portion including a cathode at a predetermined interval inside the case;
Disposing a separation membrane between the plurality of electrode units;
And injecting an electrolytic solution in which at least a part of the sulfonic material is mixed into the case to form an electrolyte layer,
Wherein the anode is a nickel excess-based anode of Li 2 [Ni 0.6 to 0.9 Co 0.2 to 0.05 Mn 0.2 to 0.05 ] O 2 .
제5항에 있어서,
상기 전해액은
EC(ethylene carbonate): EMC(ethyl methyl carbonate)=3:7 + 1.5M LiPF6에 2중량%의 PS(1,3-propanesultone)을 혼합한 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
The electrolyte solution
EC (ethylene carbonate): EMC ( ethyl methyl carbonate) = 3: 7 + 1.5M LiPF 6 to PS (1,3-propanesultone) 2% by weight of process for producing a lithium secondary battery, characterized in that a mixture of a.
제5항에 있어서,
상기 피막 형성 과정은
상기 피막이 일정 방향성을 가지도록 배향하는 배향 과정;을 더 포함하는 리튬 이차 전지의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
The film formation process
And orienting the coating so that the coating has a constant directionality.
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