KR101639313B1

KR101639313B1 - 리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지

Info

Publication number: KR101639313B1
Application number: KR1020130131533A
Authority: KR
Inventors: 이재헌; 이수림; 오송택; 최정석; 이혁무; 박지혜
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2016-07-13
Also published as: US20150364760A1; WO2015065126A1; KR20150050105A; CN105359302A; US9997780B2

Abstract

본 발명은 전극 집전체; 및 상기 전극 집전체의 적어도 일부분에 도포되어 있는 양극 활물질층을 포함하며, 상기 양극 활물질층은 망간계 양극 활물질을 포함하고, 공극률은 30 내지 35%인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극으로서, 고온 저장 특성과 고온 사이클 특성을 개선할 수 있다.

Description

리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지{Cathode for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same}

본 발명은 리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지로서, 보다 상세하게는 고온 사이클 특성, 고온 저장성이 개선되는 리튬 이차전지용 양극에 관한 것이다.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 갖는 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다. 더욱이, 차량의 배기가스로 인해 유발되는 환경문제 등을 해결할 수 있는 하이브리드 자동차와 같은 전기 자동차의 개발이 가속화되면서, 리튬 이차전지를 이러한 차량의 동력원으로 사용하는 연구 역시 많은 진전을 보이고 있다.

리튬 이차전지는 양극, 음극, 전해액으로 구성되며, 첫번째 충전에 의해 양극 활물질로부터 나온 리튬 이온이 음극활물질, 예컨대 카본 입자 내에 삽입되고 방전시 다시 탈리되는 등의 양쪽 전극을 왕복하면서 에너지를 전달하는 역할을 하기 때문에 충방전이 가능하게 된다.

리튬 이차전지에 사용되는 양극 활물질로는 리튬 코발트 복합 산화물, 리튬 니켈 복합 산화물, 리튬 망간 복합 산화물 등이 사용되고 있으며, 이 중에서 자원적으로 풍부하여 값싼 망간을 주원료로 하는 리튬 망간 복합 산화물이 주목을 받고 있다.

하지만, 리튬 망간 복합 산화물을 양극 활물질로 하는 망간계 리튬 이차전지는 충방전 진행시 전해액으로 망간이 용출되는 문제점이 발생하여, 궁극적으로는 전지의 퇴화를 초래하는 단점이 있다. 이러한 망간 성분의 석출은 고온 보존시에 더욱 심각하게 나타나는데, 용출된 망간 성분이 음극 활물질, 예컨대 탄소재의 표면에 석출되어, 음극 활물질로부터 전자를 받아서 환원반응에 의해 전해액이 음극 활물질에서 분해되는 것을 촉진시키고, 전지의 저항을 증가시킨다. 이러한 문제점은 출력을 심각하게 저하시키는 원인이 되고, 또한, 고성능(고출력) 망간계 리튬 이차전지의 개발의 저해 원인이 된다.

따라서, 망간계 양극 활물질을 사용한 리튬 이차전지에 있어서 고온 저장 특성과 고온 사이클 특성을 개선할 수 있는 고온 안전성이 개선된 리튬 이차전지가 필요한 실정이다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 망간계 양극 활물질을 사용하는 리튬 이차전지에 있어서 고온 저장 특성과 고온 사이클 특성을 개선할 수 있는 리튬 이차전지용 양극을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 전극 집전체; 및 상기 전극 집전체의 적어도 일부분에 도포되어 있는 양극 활물질층을 포함하며, 상기 양극 활물질층은 망간계 양극 활물질을 포함하고, 공극률은 30 내지 35%인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극을 제공한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 망간계 양극 활물질은 망간의 함량이 40%이상일 수 있으며, 또한, 상기 망간계 양극 활물질은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.

상기 식에서, 0<x<1이고, M은 Al, Mg, Mn, Ni, Co, Cr, V, Fe으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 원소, 또는 2 이상의 원소가 동시에 적용된 것임.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 망간계 양극 활물질의 평균 직경은 5 ㎛ 내지 약 20 ㎛일 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 양극 활물질층은 바인더 및 도전재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 바인더는 양극 활물질 100 중량부 기준으로 1 내지 30 중량부를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 양극 활물질층의 두께는 45 내지 60㎛일 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 본 발명은 양극, 음극 및 전해질을 포함하고, 상기 양극은 본 발명에 따른 양극인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지를 제공한다.

본 발명에 따른 리튬 이차전지용 양극은, 양극 활물질로서 망간계 활물질을 포함하면서 고온 저장 특성과 고온 사이클 특성을 개선할 수 있다. 또한, 양극 활물질에서 발생하는 가스의 양도 줄일 수 있으며, 전이 금속의 용출이 최소화 되므로, 전이 금속이 음극 활물질 표면에 석출되는 현상을 최소화 시킬 수 있으며, 따라서 안전성 및 저항 특성을 모두 개선할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 비교예(공극률 28%)에 따른 양극 활물질의 입자 크기에 대한 분포 그래프이다.
도 2는 실시예와 비교예에 따라 제조된 리튬 이차전지의 용량 감소율 및 저항 증가율을 나타내는 그래프이다.
도 3은 실시예와 비교예에 따라 제조된 리튬 이차전지의 저항을 측정한 그래프이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 기재된 구성은 가장 바람직한 일 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.

본 발명은 전극 집전체; 및 상기 전극 집전체의 적어도 일부분에 도포되어 있는 양극 활물질층을 포함하며, 상기 양극 활물질층은 망간계 양극 활물질을 포함하고, 공극률은 30 내지 35%인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극을 제공한다.

리튬 이차전지는 고온에서 저장을 하는 경우 발화 및/또는 폭발의 위험성이 항상 우려되고 있었으며, 이에 따라 리튬 이차전지의 안전 수단에 대한 필요성이 있었다. 한편, 망간의 함량이 기타 전이금속(들)의 함량보다 풍부하고 층상 구조를 가지는 망간계 양극 활물질은 부반응으로 인하여 가스가 발생하기도 하며, 망간 및 기타 금속들이 양극에서 빠져나와 전해액에 녹아 있다가 음극에 다른 유기물들과 결합하여 침전되면서 저항을 높여, 사이클 및 저장 수명에 문제를 일으켜 내구성을 보장할 수 없다는 문제점이 있었다. 특히, 이러한 망간 성분의 석출은 고온 보존시에 더욱 심각하게 나타나며, 이에 따라 리튬 이차전지의 저항이 증가되어서, 출력을 저하시키게 되어, 고성능(고출력) 망간계 리튬 이차전지의 개발의 문제가 되고 있었다. 본 발명자들은 망간계 양극 활물질을 사용한 리튬 이차전지를 고온에서 저장하여도 전지의 성능을 저하시키지 아니하며 발화 및/또는 폭발을 방지하기 위한 방안을 연구하였다. 이 연구에 따라, 본 발명자들은 망간계 양극 활물질을 사용하는 양극 활물질층의 공극률이 종래보다 높은 경우, 30% 내지 35%인 경우에 상기 전술한 문제점들을 해소할 수 있다는 놀라운 실험 결과를 도출하여 본 발명을 완성하였다.

기존의 양극 활물질층의 경우 공극률을 20%대로 사용하나, 망간계 양극 활물질층에서는 공극률을 종래의 공극률인 20%대로 낮추기 위하여 압력을 가하는 경우, 양극 활물질이 깨지는 현상이 발생하며, 고온 저장시 망간의 용출로 인하여 이차전지 성능의 퇴화 현상이 심화된다. 즉, 본 발명은 망간계 양극 활물질을 사용하는 경우에, 일반적인 양극 활물질층의 공극률과 다르게 설정하여, 종래의 문제점을 해결하였다는 점에 그 특징이 있다.

본 발명에 따른 양극 활물질의 공극률은 30 내지 35%, 보다 바람직하게 30.5 내지 35%이다. 양극 활물질의 공극률이 30% 미만인 경우, 양극 활물질이 깨지며 Mn 용출의 문제가 발생하며, 또한, 35% 초과인 경우 리튬 이차전지의 출력이 좋지 않은 문제가 발생된다.

상기 공극률은 전극 각 성분의 밀도와 부피를 고려한 계산식에서 해당 공극률을 갖는 양극의 두께를 도출하여 양극에 압력을 가한 후 두께 측정기로 평가한다.

상기 망간계 양극 활물질은 망간의 함량이 40%이상(Li이외의 금속에서 Mn이 차지하는 비율)을 의미한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 망간계 양극 활물질은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

[화학식 1]

xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂

상기 식에서, 0<x<1이고, M은 Al, Mg, Mn, Ni, Co, Cr, V, Fe으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 원소, 또는 2 이상의 원소가 동시에 적용된 것이다.

상기 xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂ 재료는 Li₂MnO₃와 LiMO₂이 복합화된 재료로서 240~250mAh/g 이상의 용량을 나타내며, 이러한 용량을 발현하기 위해서는 4.5 이상의 고전압 충전을 통한 활성화 단계가 필요하다. 본 발명은 상기 화학식 1과 같은 망간계 양극 활물질을 사용하여 고전압으로 충전을 하더라도, 부반응이 최소화 될 수 있다.

바람직하게, 상기 리튬 이차전지용 양극 활물질은 약 5 ㎛ 내지 약 20 ㎛의 평균 직경을 가질 수 있으며, 구체적으로는 상기 리튬 이차전지용 양극 활물질은 약 7 ㎛ 내지 약 13 ㎛, 더욱 구체적으로는 약 9 ㎛ 내지 약 11 ㎛의 평균 직경을 가질 수 있다. 또한, 양극 활물질 입자가 분쇄되어 평균 직경이 작은 양극 활물질, 예를 들어 5㎛ 미만의 입자를 최대한 포함하지 않는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 공극률이 30%미만으로 양극 활물질층을 제조하면, 활물질의 깨짐으로 인하여 입자 크기의 분포도가 본 발명에 따른 양극 활물질 입자의 분포도보다 커지며, 5㎛ 미만의 입자를 가지게 될 확률이 높다.

본 발명의 양극 활물질은 당업계에서 통상적으로 사용되는 바인더, 도전재와 함께 리튬 이차전지용 양극을 구성할 수 있다.

바인더는 양극 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 예컨대, 양극 활물질 100 중량부 기준으로 1 내지 30 중량부의 양으로 첨가될 수 있으나, 그 함량이 본 발명에서 특별히 제한되는 것은 아니다. 이러한 바인더의 구체적인 예는 특별히 한정된 것은 아니지만, 폴리불화비닐리덴(Polyvinylidene fluride: PVdF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 불소 고무, 스티렌 부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber: SBR), 셀룰로오스계 수지 등을 들 수 있다.

도전재는 양극 활물질 100 중량부 기준으로 1 내지 50 중량부의 양으로 첨가될 수 있으나, 그 함량이 본 발명에서 특별히 제한되는 것은 아니다. 이러한 도전재의 구체적인 예는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 흑연이나 아세틸렌 블랙과 같은 카본 블랙계 도전재를 사용할 수 있다.

상기 분산매로는 N-메틸-2-피롤리돈, 디아세톤 알코올, 디메틸포름알데히드, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 부틸 셀로솔브, 이소프로필 셀로솔브, 아세틸아세톤, 메틸이소부틸케톤, n-부틸 아세테이트, 셀로솔브 아세테이트, 톨루엔, 자일렌 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 분산매를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

전술한 분산매에 양극 활물질, 바인더 및 도전재를 분산시켜 제조한 양극 슬러리는 양극 집전체 위에 도포, 건조되어 리튬 이차전지용 양극을 형성할 수 있다.

양극 집전체는 일반적으로 10 ~ 500 ㎛의 두께를 갖는다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면 위에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다.

양극 집전체 상의 양극활물질층 슬러리 두께는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 10 내지 300 ㎛ 일 수 있으며, 활물질의 로딩양은 5 내지 50 mg/㎠일 수 있다.

이와 같이 제조된 상기 양극 활물질층의 두께는 45 내지 60㎛일 수 있다.

본 발명은 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막(separator) 및 전해액을 포함하는 리튬 이차전지에 있어서, 상기 본 발명에 따른 비수 전해액 이 사용된 리튬 이차전지가 제공된다.

본 발명의 다른 양태에서는, 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막(separator) 및 전해액을 포함하는 리튬 이차전지에 있어서, 상기 양극으로 전술한 양극이 사용된 리튬 이차전지가 제공된다.

또한, 당 기술 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 음극, 분리막, 전해액을 제조, 조립하여서 상기 양극과 함께 리튬 이차전지를 제작할 수 있다.

음극 활물질의 비제한적인 예로는 종래 리튬 이차전지의 음극에 사용될 수 있는 통상적인 음극활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬 금속 또는 리튬 합금, 탄소, 석유코크(petroleum coke), 활성화 탄소(activated carbon), 그래파이트(graphite) 또는 기타 탄소류 등과 같은 리튬 흡착물질 등이 바람직하다. 음극 전류집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.

분리막으로는 다공질 폴리에틸렌, 다공질 폴리프로필렌의 폴리올레핀계 필름, 다공성 코팅층이 다공성 기재 상에 형성되어 있는 유기/무기 복합 분리막, 부직포 필름, 엔지니어링 플라스틱(engineering plastic) 등을 사용할 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니다. 분리막을 전지에 적용하는 공정으로는 일반적인 공정인 권취(winding) 이외에도 분리막과 전극의 적층(lamination, stack) 및 접음(folding) 공정이 가능하다.

본 발명의 일 실시예에서 사용될 수 있는 전해액은 A⁺B^-와 같은 구조의 염으로서, A⁺는 Li⁺, Na⁺, K⁺와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고 B^-는 PF₆ ^-, BF₄ ^-, Cl^-, Br^-, I^-, ClO₄ ^-, AsF₆ ^-, CH₃CO₂ ^-, CF₃SO₃ ^-, N(CF₃SO₂)₂ ^-, C(CF₂SO₂)₃ ^-와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마-부티로락톤 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene carbonate), PRS(Propene sultone), FPC(Fluoro-Propylene carbonate) 등을 더 포함시킬 수 있다.

상기 전해액 주입은 최종 제품의 제조 공정 및 요구 물성에 따라, 전지 제조 공정 중 적절한 단계에서 행해질 수 있다. 즉, 전지 조립 전 또는 전지 조립 최종 단계 등에서 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지모듈에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 전지모듈을 중대형 디바이스의 전원으로 포함하는 전지팩을 제공하고, 상기 중대형 디바이스는 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차 및 전력 저장장치 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

양극 활물질의 제조

양극 활물질로 Mn함유량이 45%인 활물질, 바인더인 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 및 도전재인 카본을 92:4:4의 중량비로 혼합한 후, N-메틸-2-피롤리돈에 분산시켜 양극 슬러리를 제조하고, 상기 슬러리를 알루미늄 집전체에 코팅한 후 건조 및 압연하여 알루미늄 집전체에 형성된 양극 활물질층을 가진 양극을 제조한다.

이때, 양극 전체에 동일한 압력을 가하여 양극 활물질의 공극률 조절하여 하기 표 1에 따른 공극률을 가진 양극 활물질을 제조하였다.

	공극률
비교예 1	28%
비교예 2	29%
실시예 1	31%
실시예 2	33%
실시예 3	35%
비교예 3	36%

리튬이차전지의 제조

음극 활물질인 아세틸렌 블랙, 스티렌 부타디엔 고무(styrene butadiene rubber: SBR), 카복시 메틸 셀룰로오즈(carboxy methyl cellulose: CMC)를 97:2: 1의 중량비로 혼합한 후에, 물에 분산시켜 음극 슬러리를 제조하고, 상기 슬러리를 구리 집전체에 코팅한 후 건조 및 압연하여 음극을 제조하였다. 이후, 상기 제조된 양극과 음극을 PE 분리막과 함께 통상적인 방법으로 코인형 전지를 제작한 후, 상기 전해액을 주액하여 전지 제조를 완성하였다.

실험예

양극 활물질의 입자의 크기 측정

실시예 및 비교예의 양극 활물질의 입자 크기 측정은 활물질을 물에 분산시켜 PSD기계로 측정한 방법으로 진행하였으며, 그 결과는 도 1에 나타내었다. 하기 도 1에 나타난 바와 같이 D50이 10um라는 점을 확인할 수 있었다. 또한, 공극률이 28%를 제조하고자, 활물질에 압력을 가할 경우 활물질의 깨짐으로 인하여 입자크기의 산포가 더 커짐을 알 수 있다.

저항 증가량 측정

실시예 및 비교예에서 수득한 리튬 이차전지를 SOC80으로 충전한 후, 60℃에서 1,2,4,6주 동안 저장한 후에 SOC50에서 5C 전류를 17초 동안 방전 처리하면서 용량감소율 및 저항증가율을 그 결과는 도 2에 나타냈다. 도 2에 나타난 바와 같이, 실시예에 따른 리튬 이차전지가 비교예에 따른 리튬이차전지보다 저항 증가율이 낮고, 용량감소율이 낮음을 확인할 수 있었다.

또한, 공극률에 따른 저항의 크기를 측정하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3을 통하여 공극률이 작을수록 저항이 감소하는 경향이 있음을 알 수 있다. 또한, 특히 공극률이 36%이상이 되면 저항이 증가하는 폭이 현저히 커짐을 알 수 있다.

금속 석출량 측정

실시예 및 비교예에서 수득한 리튬 이차전지를 SOC80에서 6주간 저장한 후에 금속 석출량을 확인하였으며, 그 결과는 표 2에 나타냈다. 하기 표 2에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 공극률을 유지하는 경우에 망간의 석출량이 현저하게 감소하였음을 알 수 있었다.

	음극에서의 금속 석출량(단위 ppm)
공극률	Ni	Mn	Co
비교예 1 - 28%	8.5	85	11
비교예 2 - 29%	8	80	10
실시예 1 - 31%	8	50	10
실시예 2 - 33%	7	45	8
실시예 3 - 35%	7	43	8
비교예 3 - 36%	7	41	7

Claims

전극 집전체; 및 상기 전극 집전체의 적어도 일부분에 도포되어 있는 양극 활물질층을 포함하며,
상기 양극 활물질층은 망간계 양극 활물질을 포함하고, 공극률은 30 내지 35%이고, 상기 망간계 양극 활물질의 양극 활물질 입자는 평균 직경은 5 ㎛ 내지 약 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극.
제1항에 있어서,
상기 망간계 양극 활물질은 망간의 함량이 40%이상인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극.
제1항에 있어서,
상기 망간계 양극 활물질은 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극.
[화학식 1]
xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂
상기 식에서, 0<x<1이고, M은 Al, Mg, Mn, Ni, Co, Cr, V, Fe으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 원소, 또는 2 이상의 원소가 동시에 적용된 것임.
삭제
제1항에 있어서,
상기 양극 활물질층은 바인더 및 도전재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극.
제5항에 있어서,
상기 바인더는 양극 활물질 100 중량부 기준으로 1 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극.
제1항에 있어서,
상기 양극 활물질층의 두께는 45 내지 60㎛인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극.
양극, 음극 및 전해질을 포함하고,
상기 양극은 제1항, 제2항, 제3항, 제5항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 따르는 양극인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.