KR101666402B1 - 에너지 밀도가 향상된 전극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 - Google Patents

에너지 밀도가 향상된 전극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR101666402B1
KR101666402B1 KR1020140095899A KR20140095899A KR101666402B1 KR 101666402 B1 KR101666402 B1 KR 101666402B1 KR 1020140095899 A KR1020140095899 A KR 1020140095899A KR 20140095899 A KR20140095899 A KR 20140095899A KR 101666402 B1 KR101666402 B1 KR 101666402B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
active material
electrode active
less
range
lithium
Prior art date
Application number
KR1020140095899A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150014398A (ko
Inventor
하회진
김경호
김일홍
김제영
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Publication of KR20150014398A publication Critical patent/KR20150014398A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101666402B1 publication Critical patent/KR101666402B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/364—Composites as mixtures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/582—Halogenides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

본 발명은 에너지 밀도가 향상된 전극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것으로서, 상세하게는, 제 1 전극 활물질:과 제 2 전극 활물질:을 포함하고, 상기 제 1 전극 활물질과 제 2 전극 활물질은, 각각 하기 화학식 (1)로 표현되는 조성을 가지며, 상기 제 1 전극 활물질은, 금속에 대한 리튬의 비가 1.4 이상 내지 1.7 이하의 범위 내이고, 상기 제 2 전극 활물질은, 금속에 대한 리튬의 비가 1.2 이상 내지 1.4 미만의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전극 활물질을 제공한다.
(1-x)LiM’O2-yAy -xLi2MnO3-y’Ay’ (1)
상기 식에서,
M’은 MnaMb이고;
M은 Ni, Ti, Co, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zr, Zn 및 2주기 전이금속들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이며;
A는 PO4, BO3, CO3, F 및 NO3의 음이온으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고,
0<x<1; 0<y≤0.02; 0<y’≤0.02; 0.5≤a≤1.0; 0≤b≤0.5; a + b = 1 이다.

Description

에너지 밀도가 향상된 전극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 {Electrode Material Improved Energy Density and Lithium Secondary Battery Comprising the Same}
본 발명은 에너지 밀도가 향상된 전극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.
이러한 리튬 이차전지로는 주로 리튬 함유 코발트 산화물(LiCoO2)이 사용되고 있고, 그 외에 층상 결정구조의 LiMnO2, 스피넬 결정구조의 LiMn2O4 등의 리튬 함유 망간 산화물과, 리튬 함유 니켈 산화물(LiNiO2)의 사용도 고려되고 있다.
LiCoO2은 우수한 사이클 특성 등 제반 물성이 우수하여 현재 많이 사용되고 있지만, 안전성이 낮으며, 원료로서 코발트의 자원적 한계로 인해 고가이고 전기자동차 등과 같은 분야의 동력원으로 대량 사용하는 함에는 한계가 있다. LiNiO2은 그것의 제조방법에 따른 특성상, 합리적인 비용으로 실제 양산공정에 적용하기에 어려움이 있다.
반면에, LiMnO2, LiMn2O4 등의 리튬 망간 산화물은 원료로서 자원이 풍부하고 환경친화적인 망간을 사용한다는 장점을 가지고 있으므로, LiCoO2를 대체할 수 있는 양극 활물질로서 많은 관심을 모으고 있다. 그러나, 이들 리튬 망간 산화물 역시 사이클 특성 등이 나쁘다는 단점을 가지고 있다.
우선, LiMnO2은 초기 용량이 작고, 특히 일정한 용량에 이를 때까지 수십 회의 충방전 사이클이 필요하다는 단점을 가지고 있다. 또한, LiMn2O4 은 사이클이 계속됨에 따라 용량 저하가 심각하고, 특히 50도 이상의 고온에서 전해액의 분해, 망간의 용출 등으로 인해 사이클 특성이 급격히 저하되는 단점을 가지고 있다.
한편, 리튬 함유 망간 산화물 중에는 LiMnO2, LiMn2O4 이외에 Li2MnO3이 있다. Li2MnO3은 구조적 안정성이 매우 우수하지만 전기화학적으로 불성이므로, 그 자체로는 이차전지의 양극 활물질로서 사용되지 못한다. 따라서, 일부 선행기술 중에는 Li2MnO3를 LiMO2 (M = Co, Ni, Ni0.5Mn0.5, Mn)와 고용체를 형성하여 양극 활물질로 사용하는 기술을 제시하고 있다. 이러한 고용체 양극 활물질은 4.5 V의 고전압에서 Li과 O가 결정구조로부터 이탈되어 전기화학적 활성을 나타내게 되지만, 고전압에서 전해액의 분해 및 가스 발생의 가능성이 높으며, 상기 LiMO2 (M = Co, Ni, Ni0.5Mn0.5, Mn)와 같은 상대적으로 고가의 물질을 다량 사용하여야 하는 문제점이 있다.
또한, 리튬 함유 망간 산화물의 결정 구조적 특성으로 인해, 소망하는 정도의 안정성을 담보하기 어렵고 에너지 밀도의 향상을 기대하는데 한계가 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은, 고전압 안정성 및 에너지 밀도가 향상되는 효과가 있는 전극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명의 비제한적인 예에서 전극 활물질은, 제 1 전극 활물질:과 제 2 전극 활물질:을 포함하고, 상기 제 1 전극 활물질과 제 2 전극 활물질은, 각각 하기 화학식 (1)로 표현되는 조성을 가지며, 상기 제 1 전극 활물질은, 금속에 대한 리튬의 비가 1.4 이상 내지 1.7 이하의 범위 내이고, 상기 제 2 전극 활물질은, 금속에 대한 리튬의 비가 1.2 이상 내지 1.4 미만의 범위 내인 것을 특징으로 한다.
(1-x)LiM'O2 -xLi2MnO3 (1)
상기 식에서,
M’은 MnaMb이고;
M은 Ni, Ti, Co, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zr, Zn 및 2주기 전이금속들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이며;
A는 PO4, BO3, CO3, F 및 NO3의 음이온으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고,
0<x<1; 0.5≤a≤1.0; 0≤b≤0.5; a + b = 1 이다.
상기 제 1 전극 활물질은, 망간(Mn)의 몰함량이 전체 금속의 몰함량을 기준으로 60 몰% 이상 내지 80 몰% 이하의 범위 내이고, 상기 제 2 전극 활물질은, 망간(Mn)의 몰함량이 전체 금속의 몰함량을 기준으로 30 몰% 초과 내지 60 몰% 미만의 범위 내일 수 있다.
상기 제 2 전극 활물질은, 망간(Mn)의 몰함량이 전체 금속의 몰함량을 기준으로 30 몰% 초과 내지 50 몰% 미만의 범위 내인 제 3 전극 활물질로 이루어질 수 있다.
상기 제 2 전극 활물질은, 망간(Mn)의 몰함량이 전체 금속의 몰함량을 기준으로 40 몰% 초과 내지 60 몰% 미만의 범위 내인 제 4 전극 활물질로 이루어질 수 있다.
상기 제 2 전극 활물질은, 제 3 전극 활물질과 제 4 전극 활물질을 모두 포함하고, 상기 제 3 전극 활물질과 상기 제 4 전극 활물질의 혼합비는, 중량비로 5 : 95 이상 내지 95 : 5 이하의 범위 내일 수 있다.
상기 제 1 전극 활물질과 상기 제 2 전극 활물질의 혼합비는, 중량비로 5 : 95 이상 내지 95 : 5 이하의 범위 내일 수 있다.
상기 제 1 전극 활물질은, 평균 입경(D50)이 3 ㎛ 이상 내지 20 ㎛ 이하의 범위 내일 수 있다.
상기 제 2 전극 활물질은, 평균 입경(D50)이 3 ㎛ 이상 내지 20 ㎛ 이하의 범위 내일 수 있다.
상기 제 3 전극 활물질은, 평균 입경(D50)이 3 ㎛ 이상 내지 20 ㎛ 이하의 범위 내이고, 상기 제 4 전극 활물질은, 평균 입경(D50)이 3 ㎛ 이상 내지 20 ㎛ 이하의 범위 내일 수 있다.
상기 제 1 전극 활물질은, 구형, 타원형, 방추형, 인편형, 섬유형, 막대형, 코어-쉘형, 또는 비정형의 형상일 수 있다.
상기 제 2 전극 활물질은, 구형, 타원형, 방추형, 인편형, 섬유형, 막대형, 코어-쉘형, 또는 비정형의 형상일 수 있다.
상기 제 1 전극 활물질은, 표면에 존재하는 도전성 코팅층을 더 포함하고, 상기 도전성 코팅층은, 두께가 0.1 nm 이상 내지 100 nm 이하의 범위 내일 수 있다.
상기 제 2 전극 활물질은, 표면에 존재하는 도전성 코팅층을 더 포함하고, 상기 도전성 코팅층은, 두께가 0.1 nm 이상 내지 100 nm 이하의 범위 내일 수 있다.
상기 제 3 전극 활물질은, 표면에 존재하는 도전성 코팅층을 더 포함하고, 상기 도전성 코팅층은, 두께가 0.1 nm 이상 내지 100 nm 이하의 범위 내일 수 있다.
상기 제 4 전극 활물질은, 표면에 존재하는 도전성 코팅층을 더 포함하고, 상기 도전성 코팅층은, 두께가 0.1 nm 이상 내지 100 nm 이하의 범위 내일 수 있다.
상기 제 1 전극 활물질은, 1차 입자로 이루어진 2차 입자이고, 상기 2차 입자는 공극도가 1% 이상 내지 50% 이하의 범위 내일 수 있다.
상기 제 2 전극 활물질은, 1차 입자로 이루어진 2차 입자이고, 상기 2차 입자는 공극도가 1% 이상 내지 50% 이하의 범위 내일 수 있다.
상기 제 3 전극 활물질은, 1차 입자로 이루어진 2차 입자이고, 상기 2차 입자는 공극도가 1% 이상 내지 50% 이하의 범위 내일 수 있다.
상기 제 4 전극 활물질은, 1차 입자로 이루어진 2차 입자이고, 상기 2차 입자는 공극도가 1% 이상 내지 50% 이하의 범위 내일 수 있다.
상기 도전성 코팅층은, 하나 이상의 도전성 입자를 포함할 수 있다.
상기 도전성 코팅층은, 도전성 카본블랙을 포함할 수 있다.
상기 도전성 카본블랙은, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 퍼니스 블랙, 오일-퍼니스 블랙, 콜럼비아 탄소, 채널 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전극 활물질을 양극 활물질로서 포함하는 리튬 이차전지를 제공할 수 있다.
상기 리튬 이차전지는, 음극 활물질로서, 탄소계 물질, 및/또는 Si을 포함할 수 있다.
상기 리튬 이차전지는, 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.
일반적으로, 상기 양극은 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물인 전극 합제를 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은, 상기 화학식 1 로 표현되는 전극 활물질 외에, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; LiNixMn2-xO4로 표현되는 스피넬 구조의 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 포함할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다. 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 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
한편, 상기 탄성을 갖는 흑연계 물질이 도전재로 사용될 수 있고, 상기 물질들과 함께 사용될 수도 있다..
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
본 발명은 또한, 상기 전극을 포함하는 이차전지를 제공하고, 상기 이차전지는 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 또는 리튬 폴리머 전지일 수 있다.
상기 리튬 이차전지들은 일반적으로 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극에 개재되는 분리막 및 리튬염 함유 비수 전해질로 구성되어 있으며, 리튬 이차전지의 기타 성분들에 대해 이하에서 설명한다.
상기 음극은 상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.
상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료; 티타늄 산화물; 리튬 티타늄 산화물 등을 사용할 수 있고, 상세하게는 탄소계 물질 및/또는 Si을 포함할 수 있다.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
상기 리튬염 함유 비수 전해질은, 비수 전해질과 리튬으로 이루어져 있고, 비수 전해질로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 리튬염 함유 비수 전해질에는 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) 등을 더 포함시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.
본 발명은, 상기 리튬 이차전지를 전지팩, 및 상기 전지팩을 에너지원으로 사용하는 디바이스를 제공할 수 있다.
이 때, 상기 디바이스의 구체적인 예로는, 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 활물질은, 고전압 안정성 및 에너지 밀도가 향상되는 효과가 있는 전극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지를 제공할 수 있다.
<실시예 1>
필수 전이금속으로서 Mn을 포함하고 층상 결정 구조를 가진 리튬 망간계 산화물로서, 금속에 대한 리튬의 비가 1 : 1.5 인 0.5Li2MnO3·0.5Li(Ni0.45Mn0.35Ni0.20)O2과 금속에 대한 리튬의 비가 1 : 1.25 인 0.25Li2MnO3·0.75Li(Ni0.45Mn0.40Ni0.15)O2 를 중량비 1 : 1로 혼합하여 양극 활물질을 제조 하였다.
상기 양극 활물질을 활물질, 도전제 및 바인더의 비율을 90 : 5 : 5로 하여 슬러리를 만들고 두께 20 ㎛의 Al-foil 위에 코팅한 후 코인 형태 및 단층 파우치 형태의 전지를 제작하였다. 음극으로는 인조흑연을 사용하였으며, 전해액으로 2wt% LiBF4가 첨가된 EC : EMC(1 : 2)에 1M LiPF6을 사용하였다.
<실시예 2>
상기 양극 활물질의 혼합물 대신에 금속에 대한 리튬의 비가 1 : 1.5 인 0.5Li2MnO3·0.5Li(Ni0.45Mn0.35Ni0.20)O2과 금속에 대한 리튬의 비가 1 : 1.25 인 0.25Li2MnO3·0.75Li(Ni0.45Mn0.40Ni0.15)O2 를 중량비 7 : 3로 혼합하여 양극 활물질을 제조하였다는 점을 제외하고는, 전지의 제조방법에 있어서 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코인형 또는 단층 파우치형 전지를 제작하였다.
<비교예 1>
상기 양극 활물질의 혼합물 대신에 Li2MnO3 상이 존재하지 않는 Li(Ni0.33Mn0.33Ni0.33)O2의 리튬 3성분계 산화물을 단독으로 사용하여 양극 활물질을 제조하였다는 점을 제외하고는, 전지의 제조방법에 있어서 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코인형 또는 단층 파우치형 전지를 제작하였다.
<비교예 2>
상기 양극 활물질의 혼합물 대신에 금속에 대한 리튬의 비가 1 : 1.5 인 0.5Li2MnO3·0.5Li(Ni0.45Mn0.35Ni0.20)O2의 리튬 망간계 산화물을 단독으로 사용하여 양극 활물질을 제조하였다는 점을 제외하고는, 전지의 제조방법에 있어서 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코인형 또는 단층 파우치형 전지를 제작하였다.
<실험예 1>
실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에서 제조된 코인형 전지를 2.75 내지 4.65V 전압 범위에서 0.1 C-rate의 전류를 흘려 초기 용량 특성 실험을 진행하였고, 2.75 내지 4.65V 전압 범위에서 0.5 C-rate의 전류를 흘려 rate에 따른 용량 특성 실험을 진행하였다. 이때 각 용량 특성을 하기 표 1 에 나타내었다.
<실험예 2>
실시예 1, 2 및 비교예 2에서 제조된 단층 파우치형 전지를 3.0 내지 4.35V 전압 범위에서 10초 pulse 조건으로 출력특성 실험을 진행하였고, 이때 SOC20에서의 각 출력 특성을 표 2 에 나타내었다.
<실험예 3>
실시예 1, 2 및 비교예 2에서 제조된 단층 파우치형 전지를 3.0 내지 4.35V 전압 범위에서 45도 0.5/1.0 C-rate의 전류를 흘려 수명특성 실험을 진행하였고, 이때 수명 특성을 300 사이클 진행 후 초기 용량 대비 유지율로 평가하여 하기 표 3 에 나타내었다.
0.1C 용량(2.75-4.65V)
(mAh/g)		 0.5C 용량(2.75-4.4V)
(mAh/g)
실시예 1 260 188
실시예 2 268 189
비교예 1 193 161
비교예 2 275 192
Power at SOC20
(mW)
실시예 1 735
실시예 2 470
비교예 2 173
수명특성
(초기용량 대비 300 사이클에서 용량, %)
실시예 1 85
실시예 2 82
비교예 2 70

상기 표 1 에 따르면, 화학식 1에 따른 전극 활물질을 혼합하여 사용하는 실시예 1 및 2의 전지의 경우, 상기 전극 활물질을 단독으로 사용한 경우보다 0.1C 용량은 2.5 내지 5.5% 작은 수치를 나타내고, 0.5C 용량은 1.5 내지 2% 차이가 나는 것으로 확인할 수 있다.
상기 표 2 에 따르면, 화학식 1에 따른 전극 활물질을 혼합하여 사용하는 실시예 1 및 2의 전지의 경우, 상기 전극 활물질을 단독으로 사용한 경우보다 2.7배 내지 4배 이상 높은 출력 특성을 나타내는 것으로 확인할 수 있다.
상기 표 3 에 따르면, 화학식 1에 따른 전극 활물질을 혼합하여 사용하는 실시예 1 및 2의 전지의 경우, 상기 전극 활물질을 단독으로 사용한 경우보다 수명 특성이 현저히 향상되었음을 확인할 수 있다. 이는 화학식 1에 따른 리튬 망간계 산화물에서 금속에 대한 리튬의 비가 각각 1.4이상 내지 1.7 이하의 범위 및 1.2 이상 내지 1.4 미만의 범위의 리튬 망간계 산화물을 혼합하여 사용함으로써, 각 전극 활물질의 장점을 복합화하여 에너지밀도의 향상과 함께 낮은 SOC 영역에서의 저항 감소 및 출력 향상, 수명 특성 향상을 모두 획득함에 기여하기 때문이다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (27)

  1. 제 1 전극 활물질:과 제 2 전극 활물질:을 포함하고,
    상기 제 1 전극 활물질과 제 2 전극 활물질은, 각각 하기 화학식 (1)로 표현되는 조성을 가지며,
    상기 제 1 전극 활물질 및 제 2 전극 활물질 중의 적어도 하나는 1차 입자로 이루어진 2차 입자이고, 상기 2차 입자는 공극도가 1% 이상 내지 50% 이하의 범위 내이고,
    상기 제 1 전극 활물질은, 금속에 대한 리튬의 비가 1.4 이상 내지 1.7 이하의 범위 내이고,
    상기 제 2 전극 활물질은, 금속에 대한 리튬의 비가 1.2 이상 내지 1.25 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전극 활물질:
    (1-x)LiM'O2 -xLi2MnO3 (1)
    상기 식에서,
    M'은 MnaMb이고;
    M은 Ni, Ti, Co, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zr, Zn 및 2주기 전이금속들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이며;
    0<x<1; 0.5≤a≤1.0; 0≤b≤0.5; a + b = 1 이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극 활물질은, 망간(Mn)의 몰함량이 전체 금속의 몰함량을 기준으로 60 몰% 이상 내지 80 몰% 이하의 범위 내이고, 상기 제 2 전극 활물질은, 망간(Mn)의 몰함량이 전체 금속의 몰함량을 기준으로 30 몰% 초과 내지 60 몰% 미만의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전극 활물질.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 전극 활물질은, 망간(Mn)의 몰함량이 전체 금속의 몰함량을 기준으로 30 몰% 초과 내지 50 몰% 미만의 범위 내인 제 3 전극 활물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 활물질.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 전극 활물질은, 망간(Mn)의 몰함량이 전체 금속의 몰함량을 기준으로 40 몰% 초과 내지 60 몰% 미만의 범위 내인 제 4 전극 활물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 활물질.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 전극 활물질은, 제 3 전극 활물질과 제 4 전극 활물질을 모두 포함하고, 상기 제 3 전극 활물질과 상기 제 4 전극 활물질의 혼합비는, 중량비로 5 : 95 이상 내지 95 : 5 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전극 활물질.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극 활물질과 상기 제 2 전극 활물질의 혼합비는, 중량비로 5 : 95 이상 내지 95 : 5 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전극 활물질.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극 활물질은, 평균 입경(D50)이 3 ㎛ 이상 내지 20 ㎛ 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전극 활물질.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 전극 활물질은, 평균 입경(D50)이 3 ㎛ 이상 내지 20 ㎛ 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전극 활물질.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 제 3 전극 활물질은, 평균 입경(D50)이 3 ㎛ 이상 내지 20 ㎛ 이하의 범위 내이고, 상기 제 4 전극 활물질은, 평균 입경(D50)이 3 ㎛ 이상 내지 20 ㎛ 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전극 활물질.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극 활물질은, 구형, 타원형, 방추형, 인편형, 섬유형, 막대형, 코어-쉘형, 또는 비정형의 형상인 것을 특징으로 하는 전극 활물질.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 전극 활물질은, 구형, 타원형, 방추형, 인편형, 섬유형, 막대형, 코어-쉘형, 또는 비정형의 형상인 것을 특징으로 하는 전극 활물질.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극 활물질은, 표면에 존재하는 도전성 코팅층을 더 포함하고, 상기 도전성 코팅층은, 두께가 0.1 nm 이상 내지 100 nm 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전극 활물질.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 전극 활물질은, 표면에 존재하는 도전성 코팅층을 더 포함하고, 상기 도전성 코팅층은, 두께가 0.1 nm 이상 내지 100 nm 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전극 활물질.
  14. 제 5 항에 있어서, 상기 제 3 전극 활물질은, 표면에 존재하는 도전성 코팅층을 더 포함하고, 상기 도전성 코팅층은, 두께가 0.1 nm 이상 내지 100 nm 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전극 활물질.
  15. 제 5 항에 있어서, 상기 제 4 전극 활물질은, 표면에 존재하는 도전성 코팅층을 더 포함하고, 상기 도전성 코팅층은, 두께가 0.1 nm 이상 내지 100 nm 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전극 활물질.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제 5 항에 있어서, 상기 제 3 전극 활물질은, 1차 입자로 이루어진 2차 입자이고, 상기 2차 입자는 공극도가 1% 이상 내지 50% 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전극 활물질.
  19. 제 5 항에 있어서, 상기 제 4 전극 활물질은, 1차 입자로 이루어진 2차 입자이고, 상기 2차 입자는 공극도가 1% 이상 내지 50% 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전극 활물질.
  20. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 도전성 코팅층은, 하나 이상의 도전성 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 활물질.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 도전성 코팅층은, 도전성 카본블랙을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극 활물질.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 도전성 카본블랙은, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 퍼니스 블랙, 오일-퍼니스 블랙, 콜럼비아 탄소, 채널 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전극 활물질.
  23. 제 1 항에 따른 전극 활물질을 양극 활물질로서 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 리튬 이차전지는, 음극 활물질로서, 탄소계 물질, 또는 Si, 또는 탄소계 물질 및 Si를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  25. 제 23 항에 있어서, 상기 리튬 이차전지는, 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  26. 제 23 항에 따른 리튬 이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  27. 제 26 항에 따른 전지팩을 에너지원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
KR1020140095899A 2013-07-29 2014-07-28 에너지 밀도가 향상된 전극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 KR101666402B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130089858 2013-07-29
KR20130089858 2013-07-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150014398A KR20150014398A (ko) 2015-02-06
KR101666402B1 true KR101666402B1 (ko) 2016-10-24

Family

ID=52431990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140095899A KR101666402B1 (ko) 2013-07-29 2014-07-28 에너지 밀도가 향상된 전극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10741841B2 (ko)
JP (1) JP6130051B2 (ko)
KR (1) KR101666402B1 (ko)
CN (1) CN105164834B (ko)
WO (1) WO2015016506A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102473532B1 (ko) * 2015-12-31 2022-12-05 삼성전자주식회사 양극 활물질 및 상기 양극 활물질을 채용한 양극과 리튬 전지
CN109075334A (zh) 2016-03-14 2018-12-21 苹果公司 用于锂离子电池的阴极活性材料
JP2019530630A (ja) 2016-09-21 2019-10-24 アップル インコーポレイテッドＡｐｐｌｅ Ｉｎｃ． リチウムイオン電池用の表面安定化カソード材料及びその合成方法
DE102016223246A1 (de) * 2016-11-24 2018-05-24 Robert Bosch Gmbh Aktivmaterial für eine positive Elektrode einer Batteriezelle, positive Elektrode und Batteriezelle
KR102464769B1 (ko) 2017-07-17 2022-11-08 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지용 양극, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
JP7041023B2 (ja) * 2018-07-31 2022-03-23 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン電池用正極活物質及びリチウムイオン電池
US11695108B2 (en) 2018-08-02 2023-07-04 Apple Inc. Oxide mixture and complex oxide coatings for cathode materials
US11749799B2 (en) * 2018-08-17 2023-09-05 Apple Inc. Coatings for cathode active materials
US11757096B2 (en) 2019-08-21 2023-09-12 Apple Inc. Aluminum-doped lithium cobalt manganese oxide batteries
CN111430703B (zh) * 2020-03-18 2023-09-22 蜂巢能源科技有限公司 用于锂离子电池的富锂锰基正极材料及其制备方法、正极片、锂离子电池和电动汽车

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3258841B2 (ja) * 1994-12-16 2002-02-18 三洋電機株式会社 リチウム二次電池
JP2005149906A (ja) 2003-11-14 2005-06-09 Nichia Chem Ind Ltd 非水電解質二次電池用正極活物質、非水電解質二次電池および非水電解質二次電池の製造方法
KR101201044B1 (ko) * 2006-04-27 2012-11-14 삼성에스디아이 주식회사 양극판과 이를 이용한 리튬 이차전지 및 양극판 제조방법
JP5176441B2 (ja) 2006-09-12 2013-04-03 住友化学株式会社 リチウム複合金属酸化物および非水電解質二次電池
WO2008155247A1 (en) * 2007-06-19 2008-12-24 Basf Se Nitroxide containing electrode materials for secondary batteries
JP5407117B2 (ja) * 2007-06-26 2014-02-05 日産自動車株式会社 リチウムイオン電池
KR101063214B1 (ko) 2008-11-28 2011-09-07 전자부품연구원 리튬이차전지용 구형 양극 활물질 제조방법
KR101762980B1 (ko) 2009-09-30 2017-07-28 도다 고교 가부시끼가이샤 정극 활성 물질 입자 분말 및 그의 제조 방법, 및 비수전해질 이차 전지
CN102055012B (zh) * 2009-10-29 2013-07-24 上海比亚迪有限公司 一种锂离子电池及其制备方法
JP2011171012A (ja) 2010-02-16 2011-09-01 Toyota Motor Corp リチウム二次電池用正極
JP5099168B2 (ja) 2010-04-16 2012-12-12 株式会社豊田自動織機 リチウムイオン二次電池
KR101215829B1 (ko) 2010-07-22 2012-12-27 주식회사 에코프로 리튬 이차전지용 양극활물질의 제조방법, 그에 의하여 제조된 리튬 이차전지용 양극활물질 및 그를 이용한 리튬 이차전지
JP2012048959A (ja) 2010-08-26 2012-03-08 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池用電極及び非水電解質二次電池
JP5605641B2 (ja) 2010-12-16 2014-10-15 トヨタ自動車株式会社 リチウム二次電池
EP2680347B1 (en) 2011-02-21 2015-09-16 LG Chem, Ltd. Positive electrode active material having improved output characteristics, and lithium secondary battery comprising same
US9350048B2 (en) * 2011-03-23 2016-05-24 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrolyte for a lithium rechargeable battery, lithium rechargeable battery including the same, and method of manufacturing a lithium rechargeable battery
KR101260685B1 (ko) 2011-06-24 2013-05-10 한국과학기술연구원 리튬이온 이차전지용 전극 활물질 제조 방법 및 이를 이용한 리튬이온 이차전지
JP2013075773A (ja) * 2011-09-29 2013-04-25 Tanaka Chemical Corp リチウム過剰型のリチウム金属複合酸化物
CN103035922B (zh) 2011-10-07 2019-02-19 株式会社半导体能源研究所 蓄电装置
KR20130111834A (ko) 2012-04-02 2013-10-11 삼성정밀화학 주식회사 리튬이온 이차전지 및 그것의 제조방법
JP5877898B2 (ja) 2012-05-31 2016-03-08 株式会社日立製作所 リチウムイオン二次電池用正極活物質
CN102938458A (zh) * 2012-11-09 2013-02-20 中国第一汽车股份有限公司 一种锂电池用富锂材料的熔融盐-草酸盐共沉淀制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6130051B2 (ja) 2017-05-17
CN105164834B (zh) 2018-02-27
US10741841B2 (en) 2020-08-11
CN105164834A (zh) 2015-12-16
WO2015016506A1 (ko) 2015-02-05
KR20150014398A (ko) 2015-02-06
JP2016518687A (ja) 2016-06-23
US20160133929A1 (en) 2016-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101666402B1 (ko) 에너지 밀도가 향상된 전극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR101595333B1 (ko) 에너지 밀도가 향상된 이차전지용 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20180002055A (ko) 도핑 원소를 가진 고전압용 리튬 코발트 산화물을 포함하는 리튬 이차전지용 양극 활물질 및 이를 제조하는 방법
KR101658510B1 (ko) 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 이차전지
KR101623724B1 (ko) 구조적 안정성이 향상된 이차전지용 음극 합제 및 이를 포함하는 이차전지
KR101617415B1 (ko) 리튬 이차전지의 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 리튬 이차전지
KR20180029306A (ko) 고전압용 리튬 코발트 산화물을 포함하는 리튬 이차전지용 양극 활물질 및 이를 제조하는 방법
KR101623719B1 (ko) 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법
KR101506451B1 (ko) 이차전지용 음극
KR101239620B1 (ko) 향상된 레이트 특성의 이차전지용 양극 활물질
KR101692795B1 (ko) 리튬 이차전지의 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 리튬 이차전지
KR101506452B1 (ko) 이차전지용 양극
KR101507450B1 (ko) 성능이 우수한 리튬 이차전지
KR101514303B1 (ko) 전극의 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 전극
KR101836436B1 (ko) 수명특성이 향상된 이차전지용 양극 활물질 및 제조방법
KR101684338B1 (ko) 이차전지용 전극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20150014828A (ko) 안전성이 향상된 양극 합제 및 이를 포함하는 이차전지
KR20130116033A (ko) 전극 합제의 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 전극 합제
KR20130118255A (ko) 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR101617418B1 (ko) 망간 용출을 방지하기 위한 크라운 에테르 화합물을 포함하는 이차전지
KR101514297B1 (ko) 전극의 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 전극
KR20160070741A (ko) 비가역 첨가제가 포함되어 있는 이차전지용 음극 합제
KR20150014216A (ko) 에너지 밀도가 향상된 리튬 이차전지
KR20130117692A (ko) 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR101656076B1 (ko) 에너지 밀도가 향상된 전극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191001

Year of fee payment: 4