KR101780777B1 - Method for charging and discharging lithium secondary battery - Google Patents

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Abstract

리튬 이차 전지의 충방전 방법에 관한 것으로, 양극 활물질을 포함하는 양극; 음극; 및 전해질;을 포함하는 리튬 이차 전지의 충방전 방법이되, 하기 반응식 1이 진행되는 전압 구간에서 반응 용량이 60-140mAh/g이 될 때, 컷-오프 전압을 0.1V 이상 올리는 것인 리튬 이차 전지의 충방전 방법을 제공한다.
[반응식 1]
Li1 + yMn2 -y-zMzO4-xQx + Li+ + e- Li2+yMn2-y-zMzO4-xQx
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium secondary battery, and more particularly to a lithium secondary battery comprising a positive electrode including a positive electrode active material; cathode; And a charge / discharge method for a lithium secondary battery including an electrolyte, wherein when the reaction capacity is 60-140 mAh / g in the voltage range in which the following Reaction 1 proceeds, the lithium secondary battery Thereby providing a charging / discharging method of the battery.
[Reaction Scheme 1]
Li 1 + y Mn 2 - y - z M z O 4 - x Q x + Li + + e - Li 2 + y Mn 2 - y - z M z O 4 - x Q x

Description

리튬 이차 전지의 충방전 방법{METHOD FOR CHARGING AND DISCHARGING LITHIUM SECONDARY BATTERY}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a lithium secondary battery,

리튬 이차 전지의 충방전 방법에 관한 것이다.And a charging / discharging method of the lithium secondary battery.

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 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices are increasing, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries having high energy density and voltage, long cycle life and low self- It has been commercialized and widely used.

또한, 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석 연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기 자동차, 하이브리드 전기자동차에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 동력원으로는 주로 니켈수소 금속 이차전지가 사용되고 있지만, 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 상용화 단계에 있다. 이러한 리튬 이차전지의 음극 활물질로는 탄소재료가 주로 사용되고 있고, 리튬 금속, 황 화합물 등의 사용도 고려되고 있다. 또한, 양극 활물질로는 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) 등이 사용되고 있다.In addition, as the interest in environmental issues grows, researches on electric vehicles and hybrid electric vehicles that can replace fossil fuel-based vehicles such as gasoline vehicles and diesel vehicles, which are one of the main causes of air pollution, . Although nickel-metal hydride secondary batteries are mainly used as power sources for such electric vehicles and hybrid electric vehicles, researches using lithium secondary batteries having high energy density and discharge voltage are being actively carried out, and they are in the commercialization stage. As a negative electrode active material of such a lithium secondary battery, a carbon material is mainly used, and the use of lithium metal, a sulfur compound and the like are also considered. In addition, lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ) is mainly used as the positive electrode active material, and a lithium-containing manganese oxide such as LiMnO 2 having a layered crystal structure and LiMn 2 O 4 having a spinel crystal structure and a lithium- 2 ) are used.

이러한 리튬 망간 산화물 중에서 스피넬계 LiMn2O4의 경우, 4V 영역(3.7 내지 4.3V)과 3V 영역(2.7 내지 3.1V)에서 비교적 평탄한 전위를 나타낸다. 그러나, 3V 영역에서는 사이클 및 저장 특성이 매우 떨어져서, 그 활용이 어려운 것으로 알려져 있다. 그 원인으로는 Jahn-Teller distortion의 상전이 현상에 의해 4V 영역에서 등축정계상(cubic phase)의 단일상으로 존재하다가, 3V 영역에서는 등축정계상(cubic phase)과 정방정계상(tetragonal phase)의 복합상(two-phase)으로 변화되는 현상과, 망간의 전해액으로의 용출 현상 등을 들 수 있다.Among these lithium manganese oxides, the spinel-based LiMn 2 O 4 exhibits relatively flat potentials in the 4 V region (3.7 to 4.3 V) and the 3 V region (2.7 to 3.1 V). However, in the 3V region, cycle and storage characteristics are very poor, and it is known that it is difficult to utilize. The reason for this is the existence of a single phase of the cubic phase in the 4V region due to the phase transition of Jahn-Teller distortion, and a combination of the cubic phase and the tetragonal phase in the 3V region Phase to two-phase, and a phenomenon of elution of manganese into an electrolyte solution.

이러한 이유로 인해, 스피넬계 리튬 망간 산화물의 3V 영역 활용시, 일반적으로는 실제 용량이 이론 용량보다 낮은 편이며, C-rate 특성도 낮은 편이다.For this reason, the actual capacity is generally lower than the theoretical capacity and the C-rate characteristic is low when the 3V region of the spinel type lithium manganese oxide is utilized.

이에, 3V 영역에서의 사이클 및 저장 특성을 향상시키기 위한 다각적인 연구가 진행되고 있다.Accordingly, various studies have been conducted to improve cycle and storage characteristics in the 3V region.

리튬 이차 전지의 높은 용량, 및 향상된 수명특성을 구현할 수 있는 리튬 이차 전지의 충방전 방법을 제공하고자 한다.The present invention provides a lithium secondary battery charging / discharging method capable of realizing a high capacity and an improved life characteristic of the lithium secondary battery.

본 발명의 일 구현예는, 양극 활물질을 포함하는 양극; 음극; 및 전해질;을 포함하는 리튬 이차 전지의 충방전 방법이되, 하기 반응식 1이 진행되는 전압 구간에서 반응 용량이 60-140mAh/g이 될 때, 컷-오프 전압을 0.1V 이상 올리는 것인 리튬 이차 전지의 충방전 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention relates to a positive electrode comprising a positive electrode active material; cathode; And a charge / discharge method for a lithium secondary battery including an electrolyte, wherein when the reaction capacity is 60-140 mAh / g in the voltage range in which the following Reaction 1 proceeds, the lithium secondary battery Thereby providing a charging / discharging method of the battery.

[반응식 1] [Reaction Scheme 1]

Li1 + yMn2 -y-zMzO4-xQx + Li+ + e-

Figure 112015124612882-pat00001
Li2+yMn2-y-zMzO4-xQx Li 1 + y Mn 2 - y - z M z O 4 - x Q x + Li + + e -
Figure 112015124612882-pat00001
Li 2 + y Mn 2-y -z M z O 4-x Q x

(상기 반응식 1에서, 0≤x≤1이고, 0≤y≤0.34, 0≤z≤1이며, M은 Mg, Al, Ni, Co, Fe, Cr, Cu, B, Ca, Nb, Mo, Sr, Sb, W, B, Ti, V, Zr 및 Zn으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 또는 그 이상의 원소이며, Q는 N, F, S 및 Cl로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 그 이상의 원소이다.)(Wherein M is at least one element selected from the group consisting of Mg, Al, Ni, Co, Fe, Cr, Cu, B, Ca, Nb, Mo, Sr, Sb, W, B, Ti, V, Zr and Zn, and Q is one or more elements selected from the group consisting of N, F, S and Cl.

상기 충방전 방법에서, 상기 충방전은, 0.1C 내지 2C 조건 하에서 수행되는 것일 수 있다.In the charge / discharge method, the charge / discharge may be performed under the condition of 0.1C to 2C.

상기 충방전 방법은, 제1 전압 평탄부(Plateau), 및 제2 전압 평탄부(Plateau)가 나타나는 리튬 이차 전지의 충방전 방법이되, 상기 제1 전압 평탄부(Plateau)는, 2.80V 이상, 및 2.90V 이하에서 나타나는 것일 수 있다.Wherein the charge / discharge method is a charging / discharging method of a lithium secondary battery in which a first voltage plateau and a second voltage plateau appear, wherein the first voltage plateau is at least 2.80V , And 2.90 V or less.

상기 충방전 방법은, 제1 전압 평탄부(Plateau), 및 제2 전압 평탄부(Plateau)가 나타나는 리튬 이차 전지의 충방전 방법이되,상기 제2 전압 평탄부(Plateau)는, 2.15V 이상, 및 2.30V 이하에서 나타나는 것일 수 있다.The charge / discharge method is a charging / discharging method of a lithium secondary battery in which a first voltage plateau and a second voltage plateau appear, and the second voltage plateau is at least 2.15V , And 2.30 V or less.

상기 충방전 방법에서, 0.1C 조건일 때, 초기 컷-오프 전압은 2.3V 미만이고, In the charge / discharge method, the initial cut-off voltage is less than 2.3 V at 0.1 C,

상기 제1 전압 평탄부(Plateau)에서의 반응 용량이 90mAh/g 이상, 및 140mAh/g 이하인 시점에서, 컷-오프 전압을 0.1V 이상 높이는 것일 수 있다.Off voltage may be increased by 0.1 V or more at the time when the reaction capacity in the first voltage plateau is 90 mAh / g or more and 140 mAh / g or less.

상기 초기 컷-오프 전압은 2.0V 이상, 및 2.3V 미만 인 것일 수 있다.The initial cut-off voltage may be 2.0V or more, and less than 2.3V.

제1 전압 평탄부(Plateau)에서의 반응 용량이 90mAh/g 이상, 및 140mAh/gmAh/g인 시점에서, 상기 컷-오프 전압을 2.4V 내지 2.8V 범위로 높이는 것일 수 있다.The cut-off voltage may be increased to a range of 2.4 V to 2.8 V when the reaction capacity in the first voltage plateau is 90 mAh / g or more and 140 mAh / g mAh / g.

충방전 싸이클(cycle)에 따른 평균 용량 감소율(average capacity fade rate)이 0.50mAh/(g·cycle) 이하인 것일 수 있다.The average capacity fade rate according to the charge / discharge cycle may be 0.50 mAh / (g · cycle) or less.

상기 양극 활물질은, 하기 화학식 1로 표시되는 스피넬계 양극 활물질; 및 흑연(graphite)를 포함하는 것일 수 있다.The positive electrode active material may include a spinel type positive electrode active material represented by the following formula (1); And graphite. ≪ / RTI >

[화학식 1] Li1+yMn2-y-zMzO4-xQx ???????? Li 1 + y Mn 2 -y-z M z O 4 -x Q x

(상기 화학식 1에서, 0≤x≤1이고, 0≤y≤0.34, 0≤z≤1이며, M은 Mg, Al, Ni, Co, Fe, Cr, Cu, B, Ca, Nb, Mo, Sr, Sb, W, B, Ti, V, Zr 및 Zn으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 또는 그 이상의 원소이며, Q는 N, F, S 및 Cl로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 그 이상의 원소이다.)1, 0? Y? 0.34, 0? Z? 1, M is at least one element selected from the group consisting of Mg, Al, Ni, Co, Fe, Cr, Cu, B, Ca, Nb, Mo, Sr, Sb, W, B, Ti, V, Zr and Zn, and Q is one or more elements selected from the group consisting of N, F, S and Cl.

상기 양극 활물질은, 상기 화학식 1로 표시되는 스피넬계 양극 활물질; 및 흑연(graphite)을 포함하는 복합체인 것일 수 있다.The positive electrode active material may include a spinel type positive electrode active material represented by Formula 1; And graphite. ≪ RTI ID = 0.0 >

상기 양극 활물질은, LiMn2O4인 것일 수 있다.The cathode active material may be LiMn 2 O 4 .

상기 반응식 1은, 하기 반응식 2인 것일 수 있다.The above Reaction Scheme 1 may be the Reaction Scheme 2 below.

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

LiMn2O4 + Li+ + e-

Figure 112015124612882-pat00002
Li2Mn2O4 LiMn 2 O 4 + Li + + e -
Figure 112015124612882-pat00002
Li 2 Mn 2 O 4

상기 전해질은, 비수성 유기 용매, 및 리튬염을 포함하는 것일 수 있다.The electrolyte may be a non-aqueous organic solvent, and a lithium salt.

상기 비수성 유기 용매는, 카보네이트계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계, 알코올계, 비양성자성 용매, 또는 이들의 조합인 것일 수 있다.The non-aqueous organic solvent may be a carbonate-based, ester-based, ether-based, ketone-based, alcohol-based, aprotic solvent or a combination thereof.

상기 리튬염은, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x + 1SO2)(CyF2y + 1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, LiI, LiB(C2O4)2(리튬 비스옥살레이토 보레이트(lithium bis(oxalato) borate; LiBOB), 또는 이들의 조합인 것일 수 있다.The lithium salt, LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6, LiAsF 6, LiC 4 F 9 SO 3, LiClO 4, LiAlO 2, LiAlCl 4, LiN (C x F 2x + 1 SO 2) (C y F 2y + 1 SO 2 ) wherein x and y are natural numbers, LiCl, LiI, LiB (C 2 O 4 ) 2 (lithium bis (oxalato) borate (LiBOB) .

본 발명의 일 구현예는, 리튬 이차 전지의 높은 용량, 및 향상된 수명특성을 구현할 수 있는 리튬 이차 전지의 충방전 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a method for charging and discharging a lithium secondary battery capable of realizing a high capacity and an improved life characteristic of the lithium secondary battery.

도 1은 본 발명의 실시예 1의 충방전 방법에 따른 전압-용량 프로파일이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1의 충방전 방법에 따른 사이클-용량 프로파일이다.
도 3은 본 발명의 비교예 1의 충방전 방법에 따른 전압-용량 프로파일이다.
도 4는 본 발명의 비교예 1의 충방전 방법에 따른 사이클-용량 프로파일이다.
도 5는 본 발명의 비교예 2의 충방전 방법에 따른 전압-용량 프로파일이다.
도 6은 본 발명의 비교예 2의 충방전 방법에 따른 사이클-용량 프로파일이다.
1 is a voltage-capacity profile according to the charge-discharge method of the first embodiment of the present invention.
2 is a cycle-capacity profile according to the charge-discharge method of the first embodiment of the present invention.
3 is a voltage-capacitance profile according to the charge-discharge method of Comparative Example 1 of the present invention.
4 is a cycle-capacity profile according to the charge-discharge method of Comparative Example 1 of the present invention.
5 is a voltage-capacitance profile according to the charge-discharge method of Comparative Example 2 of the present invention.
6 is a cycle-capacity profile according to the charge-discharge method of Comparative Example 2 of the present invention.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.

본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Whenever a component is referred to as " comprising ", it is to be understood that the component may include other components as well, without departing from the scope of the present invention.

본 명세서에서 "A 내지 B"란, 별다른 정의가 없는 한, A 이상, 및 B 이하인 것을 의미 한다.In the present specification, "A to B" means not less than A and not more than B, unless otherwise defined.

본 발명의 일 구현예는, 고용량, 및 고수명의 전지 성능을 얻기 위한 리튬 이차 전지의 충방전 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a charging / discharging method of a lithium secondary battery for obtaining a high capacity and a high battery performance.

구체적으로, 본 발명의 일 구현예는, 양극 활물질을 포함하는 양극; 음극; 및 전해질;을 포함하는 리튬 이차 전지의 충방전 방법이되, 하기 반응식 1이 진행되는 전압 구간에서 반응 용량이 60-140 mAh/g이 될 때, 컷-오프 전압을 0.1V 이상 올리는 것인 리튬 이차 전지의 충방전 방법을 제공한다.Specifically, one embodiment of the present invention is a positive electrode comprising: a positive electrode comprising a positive electrode active material; cathode; And an electrolyte, wherein the lithium secondary battery is a charge / discharge method for a lithium secondary battery, wherein when the reaction capacity is 60-140 mAh / g in a voltage range in which the following Reaction Formula 1 proceeds, A method for charging and discharging a secondary battery is provided.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Li1 + yMn2 -y-zMzO4-xQx + Li+ + e-

Figure 112015124612882-pat00003
Li2+yMn2-y-zMzO4-xQx Li 1 + y Mn 2 - y - z M z O 4 - x Q x + Li + + e -
Figure 112015124612882-pat00003
Li 2 + y Mn 2-y -z M z O 4-x Q x

상기 반응식 1에서, 0≤x≤1이고, 0≤y≤0.34, 0≤z≤1이며, M은 Mg, Al, Ni, Co, Fe, Cr, Cu, B, Ca, Nb, Mo, Sr, Sb, W, B, Ti, V, Zr 및 Zn으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 또는 그 이상의 원소이며, Q는 N, F, S 및 Cl로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 그 이상의 원소이다.In the above Reaction Scheme 1, 0? X? 1, 0? Y? 0.34, 0? Z? 1, and M is Mg, Al, Ni, Co, Fe, Cr, Cu, B, Ca, Nb, Mo, Sr , Sb, W, B, Ti, V, Zr and Zn, and Q is one or more elements selected from the group consisting of N, F, S and Cl.

스피넬계 리튬 망간 산화물을 양극 활물질로 사용하는 경우, 일반적으로 전지의 충방전 시, 3V 이하의 전압 구간에서 전압 평탄부(Plateau)가 나타난다. 3V 이하의 전압 구간에서는 상기 반응식 1과 같은 3V-region 반응이 일어나는데, 본 발명의 실시예의 충방전 방법에 따른 전압-용량 프로파일인 도 1에서 알 수 있듯이, 약 2.9V 내외에서 제1 전압 평탄부가 나타나고, 약 2.3V 내외에서 제2 전압 평탄부가 나타난다.When a spinel-based lithium manganese oxide is used as a cathode active material, a voltage plateau appears in a voltage range of 3 V or less during charging and discharging of a battery. 1V, which is a voltage-capacity profile according to the charge / discharge method of the embodiment of the present invention, the first voltage plateau part is formed at about 2.9V, And a second voltage flat portion appears at about 2.3 V or so.

이 중, 2.3V 내외에서 나타나는 제2 전압 평탄부는 재료 합성 과정에서 발생한 어떤 이유에서 생긴 과전압(over-potential)에 의해 낮은 전압에서 나타나는 것으로 추정되며, 초기 사이클 충방전 과정에서 2.9V 내외의 전압 평탄부로 전환되는 것으로 추정된다.Of these, the second voltage flat part appearing at about 2.3 V is presumed to appear at a low voltage due to an over-potential generated for some reason in the material synthesis process. In the initial cycle charging / discharging process, .

리튬 이차 전지의 충방전시, 리튬 대비 3V 영역, 및 4V 영역을 활용하면 약 200 mAh/g 이상의 고용량을 얻을 수 있다. 그러나, 높은 용량과 뛰어난 수명 특성을 동시에 얻기 위해서는 개선이 필요한 실정이다.When the lithium secondary battery is charged and discharged, a high capacity of about 200 mAh / g or more can be obtained by utilizing the 3V region and the 4V region compared to lithium. However, improvement is required in order to obtain high capacity and excellent lifetime characteristics at the same time.

이에, 본 발명의 발명자들은, 상기 반응식 1이 진행되는 3V-region의 전압 구간에서 반응 용량이 60-140mAh/g이 될 때, 컷-오프 전압을 0.1V 이상 높임으로써 고용량을 유지함과 동시에, 향상된 수명 특성을 보이는 리튬 이차 전지의 충방전 방법을 개발한 것이다.Accordingly, the inventors of the present invention have found that when the reaction capacity is 60-140 mAh / g in the voltage range of the 3V-region in which the reaction formula 1 proceeds, the cut-off voltage is increased by 0.1V or more to maintain a high capacity, Discharge method of a lithium secondary battery showing life characteristics.

전지의 방전시, 초기 충방전이 진행됨에 따라(약 1 내지 15 사이클) 약 2.9V의 전압 구간에서 나타나는 제1 전압 평탄부의 반응 용량이 증가하고, 3V-region에서 과전압이 많이 걸리는 약 2.3V의 전압 내외의 제2 전압 평탄부가 제1 전압 평탄부로 전환된다. 이러한 점에 착안하여, 사이클 초반(약 1 내지 15 사이클) 동안에는 3V-region에서 과전압이 많이 걸리는 제2 전압 평탄부의 반응을 제1 전압 평탄부의 반응으로 전환(activation) 시키기 위해 초기 충방전 컷-오프 전압을 2.3V 미만으로 낮추고, 그 이후 사이클에서는 컷-오프 전압을 0.1V 이상 높이는 충방전 방법을 수행함으로써, 고용량을 유지함과 동시에 높은 수명 특성을 확보할 수 있다.As the initial charge / discharge progresses (about 1 to 15 cycles), the reaction capacity of the first voltage smoothing portion, which appears in the voltage range of about 2.9 V, increases and the overvoltage in the 3 V region increases to about 2.3 V And the second voltage flat portion within and around the voltage is switched to the first voltage flat portion. In view of this point, in order to activate the reaction of the second voltage flat part having a large overvoltage in the 3V-region to the reaction of the first voltage flat part during the early part of the cycle (about 1 to 15 cycles) The charge and discharge method of lowering the voltage to less than 2.3 V and increasing the cut-off voltage by 0.1 V or more in the subsequent cycles can be carried out to maintain a high capacity and to secure high lifetime characteristics.

구체적으로, 사이클 초반(약 1 내지 15 사이클) 동안에는 3V-region에서 과전압이 많이 걸리는 제2 전압 평탄부의 반응을 1 전압 평탄부의 반응으로 전환(activation) 시키기 위해 초기 충방전 컷-오프 전압을 2.3V 미만으로 낮춤으로써 고용량이 확보될 수 있다. 또한, 그 이후 사이클에서는 컷-오프 전압을 0.1V 이상 높이는 충방전 방법을 수행함으로써, 높은 수명 특성을 확보할 수 있다.Specifically, during the early part of the cycle (about 1 to 15 cycles), in order to activate the reaction of the second voltage flat part having a large overvoltage in the 3V-region to the reaction of the first voltage flat part, the initial charge- , The high capacity can be secured. Further, in the subsequent cycles, a charge / discharge method of raising the cut-off voltage by 0.1 V or more is performed, thereby ensuring high lifetime characteristics.

이는, 후술되는 본 발명의 일 실시예의 전압-용량 프로파일인 도 1 및 사이클-용량 프로파일인 도 2를 통해서도 확인할 수 있다. This can be seen also in FIG. 1, which is a voltage-capacity profile of an embodiment of the invention described below, and FIG. 2, which is a cycle-capacity profile.

도 1에서 알 수 있듯이, 3V 영역 + 4V 영역인 4.2V-2.2V 영역에서 충방전 하였을 때 초기 사이클 결과(1 내지 14 사이클), 3V 영역에서 2.9V 전압 평탄부(plateau)와 2.3V 전압 평탄부(plateau)가 나타남을 알 수 있다. 또한, 사이클이 진행될수록 2.9V 전압 평탄부(plateau)는 늘어나고, 반면에, 2.3V 전압 평탄부(plateau)는 점점 감소함을 볼 수 있으며, 2.9V 전압 평탄부(plateau)의 증가 속도는 느려지다가 약 15번째 사이클에서는 그 증가가 거의 멈추는 것을 볼 수 있다. 또한, 도 2에서 알 수 있듯이, 이러한 초기 사이클에서 용량은 거의 유지되는 것을 알 수 있으며 4V 용량과 3V 용량 모두 유지됨을 알 수 있다. As can be seen from FIG. 1, the initial cycle results (1 to 14 cycles), the 2.9V voltage plateau in the 3V region, and the 2.3V voltage flatness The plateau appears. Also, as the cycle progresses, the 2.9V voltage plateau increases, while the 2.3V voltage plateau decreases, and the 2.9V voltage plateau increases slowly We can see that the increase almost stopped in about the 15th cycle. Further, as can be seen from FIG. 2, it can be seen that the capacity is almost maintained in this initial cycle, and both the 4V capacity and the 3V capacity are maintained.

이러한 리튬 이차 전지의 충방전 방법은, 다양한 율속 하에서 진행될 수 있으며, 구체적으로는 0.01C 내지 5C 조건 하에서 수행되는 것일 수 있다. 구체적으로는 0.1C 내지 5C 조건 하에서 수행되는 것일 수 있다. 일반적으로 고율속일수록 약 2.9V에서 나타나는 제1 전압 평탄부의 반응 용량이 감소한다. 예를 들어, 0.1C에서 제1 전압 평탄부의 반응용량이 약 140mAh/g일 수 있고, 2C에서 제1 전압 평탄부의 반응용량이 약 60mAh/g일 수 있다.The charging and discharging method of such a lithium secondary battery can be carried out under various speed-rates, specifically, under the condition of 0.01C to 5C. Specifically, it may be carried out under 0.1C to 5C conditions. Generally, the reaction capacity of the first voltage flat part appearing at about 2.9 V decreases at a higher rate. For example, the reaction capacity of the first voltage flat part at 0.1C may be about 140 mAh / g, and the reaction capacity of the first voltage flat part at 2C may be about 60 mAh / g.

또한, 율속의 변화에 따라 제1 전압 평탄부, 및 제2 전압 평탄부가 나타나는 전압이 달라질 수 있다. Also, the voltage at which the first voltage leveling portion and the second voltage leveling portion appear may vary depending on the change in the rate.

일반적으로 고율속일수록, 방전시, 제1 전압 평탄부가 나타나는 전압이 낮아지며, 예를 들어, 0.1C에서, 방전시, 제1 전압 평탄부의 전압이 약 2.90V일 수 있고, 2C에서 제1 전압 평탄부의 전압이 약 2.80V일 수 있다.Generally, the higher the rate is, the lower the voltage at which the first voltage flat part appears at the discharge, for example, at 0.1 C, the voltage of the first voltage flat part may be about 2.90 V at discharge, The negative voltage may be about 2.80V.

일반적으로 고율속일수록 방전시, 제2 전압 평탄부가 나타나는 전압 또한 낮아지며, 예를 들어, 0.1C에서, 방전시, 제2 전압 평탄부의 전압이 약 2.30V일 수 있고, 2C에서 제 전압 평탄부의 전압이 약 2.15V일 수 있다.Generally, the higher the rate, the lower the voltage at which the second voltage flat part appears at the discharge. For example, at 0.1 C, the voltage of the second voltage flat part may be about 2.30 V at discharge, This may be about 2.15V.

보다 구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 충방전 방법은, 0.1C 조건일 때, 초기 컷-오프 전압은 2.3V 미만이고, 상기 제1 전압 평탄부(Plateau)에서의 반응 용량이 90mAh/g 이상, 및 140mAh/g 이하인 시점에서, 컷-오프 전압을 0.1V 이상 높이는 것일 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 제1 전압 평탄부(Plateau)에서의 반응 용량이 100mAh/g 이상, 및 120mAh/g 이하인 시점에서, 컷-오프 전압을 0.1V 이상 높이는 것일 수 있다.More specifically, the charging / discharging method of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention is characterized in that the initial cut-off voltage is less than 2.3 V and the reaction at the first voltage plateau (plateau) It is possible to increase the cut-off voltage by 0.1 V or more at the time when the capacity is 90 mAh / g or more and 140 mAh / g or less. More specifically, the cut-off voltage may be increased by 0.1 V or more at the time when the reaction capacity in the first voltage plateau portion is 100 mAh / g or more and 120 mAh / g or less.

이러한 방법으로 충방전을 수행할 경우, 약 2.9V 전압에서 나타나는 제1 전압 평탄부에서의 반응 용량이 90 내지 140mAh/g인 지점에서, 약 2.3V 전압에서 나타나는 제2 전압 평탄부에서 일어나는 과전압이 많이 걸리는 반응의 상당 부분이 제1 전압 평탄부 반응으로 전환(activation)될 수 있다. 이러한 시점에서, 컷-오프 전압을 상기 0.1V 이상 높여, 제2 전압 평탄부의 전압보다 높은 전압으로 높임으로써, 고용량을 유지함과 동시에 높은 수명 특성을 확보할 수 있다. 수명 특성과 관련하여, 이러한 방법에 의한 충방전시 충방전 싸이클(cycle)에 따른 평균 용량 감소율(average capacity fade rate)이 0.50 mAh/(g·cycle) 이하가 될 수 있다. 보다 구체적으로는 0.10mAh/(g·cycle) 이상, 및 0.40 mAh/(g·cycle) 이하가 될 수 있다.When charging / discharging is performed in this manner, the overvoltage occurring at the second voltage flat portion appearing at the voltage of about 2.3 V at the point where the reaction capacity at the first voltage flat portion at the voltage of about 2.9 V is 90 to 140 mAh / g A large part of the reaction that takes much time can be activated to the first voltage flat part reaction. At this point, by raising the cut-off voltage to a voltage higher than the voltage of the second voltage flat part by raising the cut-off voltage by 0.1 V or more, the high capacity can be maintained and high lifetime characteristics can be ensured. With respect to the lifetime characteristics, the average capacity fade rate according to the charging / discharging cycle during charging and discharging by this method may be 0.50 mAh / (g · cycle) or less. More specifically 0.10 mAh / (g · cycle) or more, and 0.40 mAh / (g · cycle) or less.

보다 구체적으로는, 상기 초기 컷-오프 전압은 2.0V 이상, 및 2.3V 미만인 것일 수 있다. 이는, 0.1C 조건에서 나타나는 제2 전압 평탄부의 전압과 유사하거나 그 아래의 범위이며, 초기 컷-오프 전압이 너무 낮은 경우 수명 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 반면, 초기 컷-오프 전압이 너무 높은 경우 전환(activation)이 충분히 되지 않는 즉, 제 1 전압 평탄부 용량이 충분히 증가하지 않는 문제가 발생할 수 있다. 초기 컷-오프 전압은 보다 구체적으로 2.0V 이상, 및 2.3V 이하; 2.1V 이상, 및 2.3V 이하; 또는 2.2V 이상, 및 2.3V 이하;인 것일 수 있다.More specifically, the initial cut-off voltage may be 2.0V or more, and less than 2.3V. This is in a range similar to or below the voltage of the second voltage smoothing portion appearing under the condition of 0.1 C, and when the initial cut-off voltage is too low, the lifetime characteristic may be deteriorated. On the other hand, if the initial cut-off voltage is too high, activation may not be sufficient, that is, the capacity of the first voltage flat portion may not sufficiently increase. The initial cut-off voltage is more specifically 2.0 V or more, and 2.3 V or less; 2.1 V or higher, and 2.3 V or lower; Or 2.2 V or higher, and 2.3 V or lower;

또한, 보다 구체적으로, 상기 제1 전압 평탄부(Plateau)에서의 반응 용량이 0.1C 에서 90-140mAh/g인 시점에서, 상기 컷-오프 전압을 2.4V 이상, 및 2.8V 이하의 범위로 높이는 것일 수 있다. 컷-오프 전압을 너무 조금 올리는 경우 사이클 (수명) 특성 개선이 미미한 문제가 발생할 수 있다. 컷-오프 전압을 너무 많이 올리는 경우 용량이 감소한 문제가 발생할 수 있다. 보다 구체적으로는, 2.4V 이상, 및 2.7V 이하; 2.4V 이상, 및 2.6V 이하; 2.4V 이상, 및 2.5V 이하; 2.5V 이상, 및 2.8V 이하; 또는 2.6V 이상, 및 2.8V 이하;의 범위로 높이는 것일 수 있다.More specifically, when the reaction capacity in the first voltage plateau is from 90 to 140 mAh / g at 0.1 C, the cut-off voltage is raised to a range of 2.4 V to 2.8 V Lt; / RTI > If the cut-off voltage is increased too little, the cycle (lifetime) characteristic improvement may be insignificant. If the cut-off voltage is increased too much, the capacity may decrease. More specifically, 2.4 V or more and 2.7 V or less; 2.4 V or higher, and 2.6 V or lower; 2.4 V or more, and 2.5 V or less; 2.5 V or higher, and 2.8 V or lower; Or 2.6 V or more, and 2.8 V or less.

상기 리튬 이차 전지의 충방전 방법에 있어서, 리튬 이차 전지의 양극 활물질은, 하기 화학식 1로 표시되는 스피넬계 양극 활물질; 및 흑연(graphite)를 포함하는 것일 수 있다.In the charge / discharge method of the lithium secondary battery, the positive electrode active material of the lithium secondary battery may be a spinel type positive electrode active material represented by the following formula (1); And graphite. ≪ / RTI >

[화학식 1] Li1+yMn2-y-zMzO4-xQx ???????? Li 1 + y Mn 2 -y-z M z O 4 -x Q x

(상기 식에서, 0≤x≤1이고, 0≤y≤0.34, 0≤z≤1이며, M은 Mg, Al, Ni, Co, Fe, Cr, Cu, B, Ca, Nb, Mo, Sr, Sb, W, B, Ti, V, Zr 및 Zn으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 또는 그 이상의 원소이며, Q는 N, F, S 및 Cl로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 그 이상의 원소이다.)Wherein M is at least one element selected from the group consisting of Mg, Al, Ni, Co, Fe, Cr, Cu, B, Ca, Nb, Mo, Sr, S, W, B, Ti, V, Zr and Zn, and Q is one or more elements selected from the group consisting of N, F, S and Cl.

일반적으로 스피넬계 리튬 망간 산화물은, 4V 영역(3.7 내지 4.3V)에서 등축정계상(cubic phase)의 단일상으로 존재하다가, 3V 영역(2.5 내지 3.5V)에서 Mn3 +가 과량 존재하여 Jahn-Teller distortion 효과에 의해 등축정계상(cubic phase)에서 정방정계상(tetragonal phase)으로 상전이 현상이 발생하면서, 충방전 특성이 크게 감소하게 된다.In general, the spinel-type lithium manganese oxide exists in a single phase of a cubic phase in a 4V region (3.7 to 4.3 V), and Mn 3 + is excessively present in a 3 V region (2.5 to 3.5 V) The charge and discharge characteristics are greatly reduced due to the phase transition from the cubic phase to the tetragonal phase due to the teller distortion effect.

상기 스피넬계 리튬망간산화물 중 대표적인 구조의 하나인 LiMn2O4의 각 전압 대에서의 산화환원 반응은 다음과 같다.The oxidation-reduction reaction of LiMn 2 O 4 , which is one of typical spinel-type lithium manganese oxides, at each voltage band is as follows.

4V 영역에서의 산화환원반응: Mn2O4 + Li+ + e-

Figure 112015124612882-pat00004
LiMn2O4 Redox reaction in the 4V region: Mn 2 O 4 + Li + + e -
Figure 112015124612882-pat00004
LiMn 2 O 4

3V 영역에서의 산화환원반응: LiMn2O4 + Li++ e-

Figure 112015124612882-pat00005
Li2Mn2O4 Redox reaction in the 3V region: LiMn 2 O 4 + Li + + e -
Figure 112015124612882-pat00005
Li 2 Mn 2 O 4

한편, 본 발명은 상기 스피넬계 리튬 망간 산화물에 흑연을 동시에 밀링함으로써, 흑연 또는 수층의 그라펜이 분쇄된 스피넬계 리튬 망간 산화물 입자 표면에 밀착 코팅됨으로써 특히 3V 영역의 반응 용량이 크게 향상될 수 있다. On the other hand, in the present invention, graphite is simultaneously milled to the spinel-based lithium manganese oxide, whereby the graphite or water-based graphene is coated on the surface of the pulverized spinel-type lithium manganese oxide particle, whereby the reaction capacity in the 3V region can be greatly improved .

보다 구체적으로, 상기 양극 활물질은, 상기 화학식 1로 표시되는 스피넬계 양극 활물질; 및 흑연(graphite)을 포함하는 복합체인 것일 수 있다.More specifically, the cathode active material comprises the spinel-based cathode active material represented by Formula 1; And graphite. ≪ RTI ID = 0.0 >

상기 흑연은 천연 흑연이나 인조 흑연 등을 제한하지 아니한다.The graphite does not limit natural graphite or artificial graphite.

상기 복합체를 형성하는 방법 중, 흑연을 리튬 망간 산화물의 입자 표면에 밀링(milling) 등의 방법으로 코팅하는 방법은 다양할 수 있으며, 하나의 바람직한 예에서 상기 흑연과 혼합한 혼합물을 스피넬계 리튬 망간 산화물과 고에너지 밀링(high energy milling) 또는 혼합(mixing)에 의한 건식법으로 달성될 수 있다.Among the methods for forming the composite, there may be a variety of methods for coating graphite on the surface of lithium manganese oxide particles by a method such as milling. In one preferred example, a mixture of graphite and spinel- And can be accomplished by a dry process with oxide and high energy milling or mixing.

또 다른 예로서 상기 리튬 망간 산화물을 용매에 분산 한 후 상기 흑연을 표면 코팅한 후 건조하여 용매를 회수하는 습식법으로도 코팅을 수행할 수 있다.As another example, the coating may be performed by a wet process in which the lithium manganese oxide is dispersed in a solvent, the graphite is surface-coated, and then the solvent is recovered by drying.

보다 구체적으로, 상기 양극 활물질은, LiMn2O4인 것일 수 있으며, 이때 상기 반응식 1은, 하기 반응식 2인 것일 수 있다.More specifically, the cathode active material may be LiMn 2 O 4 , where Reaction Scheme 1 may be Reaction Scheme 2.

[반응식 2] LiMn2O4 + Li+ + e-

Figure 112015124612882-pat00006
Li2Mn2O4 [Reaction Scheme 2] LiMn 2 O 4 + Li + + e -
Figure 112015124612882-pat00006
Li 2 Mn 2 O 4

상기 리튬 이차 전지의 양극은, 상기 양극은 양극 활물질 이외에 양극 활물질이 도포되는 전류 집전체를 더 포함할 수 있다. 상기 전류 집전체로는 Al을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The positive electrode of the lithium secondary battery may further include a current collector to which the positive electrode active material is applied in addition to the positive electrode active material. As the current collector, Al may be used, but the present invention is not limited thereto.

또한, 상기 양극 활물질 층은 또한 바인더 및 도전재를 포함할 수 있다. 상기 바인더는 양극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 양극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하며, 그 대표적인 예로는 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 디아세틸셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the cathode active material layer may further include a binder and a conductive material. The binder serves to adhere the positive electrode active material particles to each other and to adhere the positive electrode active material to the current collector. Typical examples thereof include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl Polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene-acrylonitrile, styrene-butadiene rubber, Butadiene rubber, acrylated styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon, and the like, but not limited thereto.

상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말, 금속 섬유 등을 사용할 수 있고, 또한 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 재료를 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The conductive material is used for imparting conductivity to the electrode. Any conductive material can be used without causing any chemical change in the battery. Examples of the conductive material include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, Metal powders such as black, carbon fiber, copper, nickel, aluminum, and silver, metal fibers, and the like, and conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used alone or in combination.

상기 전해질은 비수성 유기 용매와 리튬염을 포함한다. The electrolyte includes a non-aqueous organic solvent and a lithium salt.

상기 비수성 유기 용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다. The non-aqueous organic solvent serves as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move.

상기 비수성 유기용매로는 카보네이트계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계, 알코올계 또는 비양성자성 용매를 사용할 수 있다. 상기 카보네이트계 용매로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 에틸프로필 카보네이트(EPC), 메틸에틸 카보네이트(MEC), 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 등이 사용될 수 있으며, 상기 에스테르계 용매로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 1,1-디메틸에틸 아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, γ-부티로락톤, 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤, 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone) 등이 사용될 수 있다. 상기 에테르계 용매로는 디부틸 에테르, 테트라글라임, 디글라임, 디메톡시에탄, 2-메틸테트라히드로퓨란, 테트라히드로퓨란 등이 사용될 수 있으며, 상기 케톤계 용매로는 시클로헥사논 등이 사용될 수 있다. 또한 상기 알코올계 용매로는 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등이 사용될 수 있으며, 상기 비양성자성 용매로는 R-CN(R은 C2 내지 C20의 직쇄상, 분지상 또는 환 구조의 탄화수소기이며, 이중결합 방향 환 또는 에테르 결합을 포함할 수 있다) 등의 니트릴류 디메틸포름아미드 등의 아미드류, 1,3-디옥솔란 등의 디옥솔란류 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다. As the non-aqueous organic solvent, a carbonate-based, ester-based, ether-based, ketone-based, alcohol-based or aprotic solvent may be used. Examples of the carbonate solvent include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), methyl propyl carbonate (MPC), ethyl propyl carbonate (EPC), methyl ethyl carbonate (MEC) EC), propylene carbonate (PC), and butylene carbonate (BC) may be used. As the ester solvent, methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, 1,1-dimethyl ethyl acetate, methyl propionate , Ethyl propionate,? -Butyrolactone, decanolide, valerolactone, mevalonolactone, caprolactone and the like can be used. Examples of the ether solvent include dibutyl ether, tetraglyme, diglyme, dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, and tetrahydrofuran. As the ketone solvent, cyclohexanone may be used have. As the alcoholic solvent, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and the like can be used. As the aprotic solvent, R-CN (R is a C2 to C20 linear, branched or cyclic hydrocarbon group, An amide such as nitriles such as dimethylformamide, and dioxolanes such as 1,3-dioxolane, sulfolanes, and the like can be used.

상기 비수성 유기 용매는 단독으로 또는 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 하나 이상 혼합하여 사용하는 경우의 혼합 비율은 목적하는 전지 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있고, 이는 당해 분야에 종사하는 사람들에게는 널리 이해될 수 있다.The non-aqueous organic solvent may be used alone or in admixture of one or more. If the non-aqueous organic solvent is used in combination, the mixing ratio may be appropriately adjusted according to the desired cell performance. .

또한, 상기 카보네이트계 용매의 경우 환형(cyclic) 카보네이트와 사슬형(chain) 카보네이트를 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 이 경우 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트는 약 1:1 내지 약 1:9의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 전해액의 성능이 우수하게 나타날 수 있다. In the case of the carbonate-based solvent, it is preferable to use a mixture of a cyclic carbonate and a chain carbonate. In this case, when the cyclic carbonate and the chain carbonate are mixed in a volume ratio of about 1: 1 to about 1: 9, the performance of the electrolytic solution may be excellent.

상기 비수성 유기용매는 상기 카보네이트계 용매에 상기 방향족 탄화수소계 유기용매를 더 포함할 수도 있다. 이때 상기 카보네이트계 용매와 상기 방향족 탄화수소계 유기용매는 약 1:1 내지 약 30:1의 부피비로 혼합될 수 있다.The non-aqueous organic solvent may further include the aromatic hydrocarbon-based organic solvent in the carbonate-based solvent. In this case, the carbonate-based solvent and the aromatic hydrocarbon-based organic solvent may be mixed in a volume ratio of about 1: 1 to about 30: 1.

상기 방향족 탄화수소계 유기용매로는 하기 화학식 1의 방향족 탄화수소계 화합물이 사용될 수 있다.The aromatic hydrocarbon-based organic solvent may be an aromatic hydrocarbon-based compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112015124612882-pat00007
Figure 112015124612882-pat00007

상기 화학식 1에서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1 내지 C10의 알킬기, C1 내지 C10의 할로알킬기 또는 이들의 조합이다.In Formula 1, R 1 to R 6 are each independently hydrogen, halogen, a C1 to C10 alkyl group, a C1 to C10 haloalkyl group, or a combination thereof.

상기 방향족 탄화수소계 유기용매는 벤젠, 플루오로벤젠, 1,2-디플루오로벤젠, 1,3-디플루오로벤젠, 1,4-디플루오로벤젠, 1,2,3-트리플루오로벤젠, 1,2,4-트리플루오로벤젠, 클로로벤젠, 1,2-디클로로벤젠, 1,3-디클로로벤젠, 1,4-디클로로벤젠, 1,2,3-트리클로로벤젠, 1,2,4-트리클로로벤젠, 아이오도벤젠, 1,2-디아이오도벤젠, 1,3-디아이오도벤젠, 1,4-디아이오도벤젠, 1,2,3-트리아이오도벤젠, 1,2,4-트리아이오도벤젠, 톨루엔, 플루오로톨루엔, 1,2-디플루오로톨루엔, 1,3-디플루오로톨루엔, 1,4-디플루오로톨루엔, 1,2,3-트리플루오로톨루엔, 1,2,4-트리플루오로톨루엔, 클로로톨루엔, 1,2-디클로로톨루엔, 1,3-디클로로톨루엔, 1,4-디클로로톨루엔, 1,2,3-트리클로로톨루엔, 1,2,4-트리클로로톨루엔, 아이오도톨루엔, 1,2-디아이오도톨루엔, 1,3-디아이오도톨루엔, 1,4-디아이오도톨루엔, 1,2,3-트리아이오도톨루엔, 1,2,4-트리아이오도톨루엔, 자일렌 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.The aromatic hydrocarbon-based organic solvent is selected from the group consisting of benzene, fluorobenzene, 1,2-difluorobenzene, 1,3-difluorobenzene, 1,4-difluorobenzene, 1,2,3- , 1,2,4-trifluorobenzene, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,3-dichlorobenzene, 1,4-dichlorobenzene, 1,2,3-trichlorobenzene, 4-trichlorobenzene, iodobenzene, 1,2-diiodobenzene, 1,3-diiodobenzene, 1,4-diiodobenzene, 1,2,3-triiodobenzene, 1,2,4 - triiodobenzene, toluene, fluorotoluene, 1,2-difluorotoluene, 1,3-difluorotoluene, 1,4-difluorotoluene, 1,2,3-trifluorotoluene, 1,2,4-trifluorotoluene, chlorotoluene, 1,2-dichlorotoluene, 1,3-dichlorotoluene, 1,4-dichlorotoluene, 1,2,3-trichlorotoluene, 1,2,4 - trichlorotoluene, iodotoluene, 1,2-diiodotoluene, 1,3-diiodotoluene, 1,4-diiodotol Ene, 1,2,3-tree-iodo toluene, 1,2,4-iodo toluene, xylene, or may be a combination thereof.

상기 비수성 전해질은 전지 수명을 향상시키기 위하여 비닐렌 카보네이트 또는 하기 화학식 2의 에틸렌 카보네이트계 화합물을 더욱 포함할 수도 있다.The non-aqueous electrolyte may further include vinylene carbonate or an ethylene carbonate-based compound represented by the following formula (2) to improve battery life.

[화학식 2](2)

Figure 112015124612882-pat00008
Figure 112015124612882-pat00008

상기 화학식 2에서, R7 및 R8는 각각 독립적으로 수소, 할로겐기, 시아노기(CN), 니트로기(NO2) 또는 C1 내지 C5의 플루오로알킬기이며, 상기 R7과 R8중 적어도 하나는 할로겐기, 시아노기(CN), 니트로기(NO2) 또는 C1 내지 C5의 플루오로알킬기이다.Wherein R 7 and R 8 are each independently hydrogen, a halogen group, a cyano group (CN), a nitro group (NO 2 ) or a C1 to C5 fluoroalkyl group, and at least one of R 7 and R 8 Is a halogen group, a cyano group (CN), a nitro group (NO 2 ) or a C1 to C5 fluoroalkyl group.

상기 에틸렌 카보네이트계 화합물의 대표적인 예로는 디플루오로 에틸렌카보네이트, 클로로에틸렌 카보네이트, 디클로로에틸렌 카보네이트, 브로모에틸렌 카보네이트, 디브로모에틸렌 카보네이트, 니트로에틸렌 카보네이트, 시아노에틸렌 카보네이트, 플루오로에틸렌 카보네이트 등을 들 수 있다. 상기 비닐렌 카보네이트 또는 상기 에틸렌 카보네이트계 화합물을 더욱 사용하는 경우 그 사용량을 적절하게 조절하여 수명을 향상시킬 수 있다.Representative examples of the ethylene carbonate-based compound include, for example, difluoroethylene carbonate, chloroethylene carbonate, dichloroethylene carbonate, bromoethylene carbonate, dibromoethylene carbonate, nitroethylene carbonate, cyanoethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, . When the vinylene carbonate or the ethylene carbonate compound is further used, the amount of the vinylene carbonate or the ethylene carbonate compound can be appropriately controlled to improve the life.

상기 리튬염은 상기 비수성 유기 용매에 용해되어, 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 이차 전지의 작동을 가능하게 하고, 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 촉진하는 역할을 하는 물질이다. 상기 리튬염의 대표적인 예로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, LiI, LiB(C2O4)2(리튬 비스옥살레이토 보레이트(lithium bis(oxalato) borate; LiBOB) 또는 이들의 조합을 들 수 있으며, 이들을 지지(supporting) 전해염으로 포함한다. 상기 리튬염의 농도는 0.1 내지 2.0M 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 리튬염의 농도가 상기 범위에 포함되면, 전해질이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해질 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다.The lithium salt is dissolved in the non-aqueous organic solvent to act as a source of lithium ions in the battery to enable operation of a basic lithium secondary battery, and a material capable of promoting the movement of lithium ions between the positive electrode and the negative electrode to be. The lithium salt Representative examples are LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6 , LiAsF 6, LiC 4 F 9 SO 3, LiClO 4, LiAlO 2, LiAlCl 4, LiN (C x F 2x + 1 SO 2) (C y F 2y +1 SO 2) (where, x and y are natural numbers), LiCl, LiI, LiB ( C 2 O 4) 2 ( lithium bis oxalate reyito borate (lithium bis (oxalato) borate; LiBOB) , or in a combination thereof The concentration of the lithium salt is preferably within the range of 0.1 to 2.0 M. When the concentration of the lithium salt is within the above range, the electrolyte has appropriate conductivity and viscosity Can exhibit excellent electrolyte performance, and lithium ions can effectively migrate.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments and comparative examples of the present invention will be described. However, the following examples are only a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

제조예Manufacturing example

리튬 망간 산화물(LiMn2O4 , Aldrich) 5g 과 그라파이트(KS6 from TIMCAL) 0.4375g, 및 볼 6개 (지름=5 mm) 를 스테인리스 바이알에 넣고, 바이알 내부 가스 분위기를 아르곤(Ar)으로 치환 후, 고에너지 볼밀 장치(SPEX8000D)를 이용하여 볼 밀링을 6시간 동안 수행하였다. 얻어진 물질은 수 겹의 그라펜 (graphene)이 나노 크기의 리튬 망간 산화물를 코팅하고 있는 형태의 복합체였다. 5 g of lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 , Aldrich), 0.4375 g of graphite (KS6 from TIMCAL) and 6 balls (diameter = 5 mm) were placed in a stainless steel vial and the atmosphere inside the vial was replaced with argon , And ball milling for 6 hours using a high energy ball mill (SPEX8000D). The resulting material was a complex of several layers of graphene coated with nano-sized lithium manganese oxide.

이후, 상기 복합체 0.348g, 카본 블랙 (Super P) 0.028g, PVDF 바인더 0.024g, NMP (용매) 1g을 혼합하여 전극 슬러리를 얻었다. 알루미늄 호일(Al foil)에 얻어진 전극 슬러리를 약 100 um 두께로 코팅하고 건조하여 양극을 제조하였다.Then, 0.348 g of the composite, 0.028 g of carbon black (Super P), 0.024 g of PVDF binder, and 1 g of NMP (solvent) were mixed to obtain an electrode slurry. An electrode slurry obtained on an aluminum foil was coated to a thickness of about 100 μm and dried to prepare a positive electrode.

리튬 호일을 반대 전극(counter electrode)로, 상기 제조된 양극을 작동 전극(working electrode)으로, 다공성 폴리프로필렌막을 분리막으로, 1.0M LiPF6이 ethylene carbonate/ethyl methyl carbonate (EC:EMC=33 : 67, volume %)에 포함된 용액을 전해액으로 사용하여, 2032 type의 반전지(half cell)를 제조하였다.Lithium foil was used as a counter electrode, the prepared anode was used as a working electrode, the porous polypropylene membrane was used as a separator, 1.0M LiPF 6 was dissolved in ethylene carbonate / ethyl methyl carbonate (EC: EMC = 33: 67 , volume%) was used as an electrolyte to prepare a 2032-type half cell.

실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples

실시예 1Example 1

상기 제조된 반전지에 대하여, 반복적으로 충방전을 수행하였다. 1~15 사이클은 4.2-2.2V, 그 이후 사이클은 4.2-2.4V에서 모두 0.1C에서 충방전 하였다. 1C rate는 220 mA/g 에 해당한다. 첫 사이클은 0.05C rate에서 충방전을 하였다. Charging and discharging were repeatedly performed on the prepared half-papers. The charge was discharged at 0.1 C at 4.2-2.2 V for 1 to 15 cycles and at 4.2 to 2.4 V for subsequent cycles. The 1C rate corresponds to 220 mA / g. The first cycle was charged and discharged at a rate of 0.05C.

실시예 1의 전압-용량 프로파일을 도 1에, 사이클-용량 프로파일을 도 2에 나타내었다. 15 사이클 이후, 컷-오프 전압을 2.4V로 올린 결과, 수명 특성이 완연히 개선된 것을 볼 수 있으며 (average capacity fade rate: < 0.33 mAh/(gcycle)), 용량 또한 220mA/g의 고용량을 유지하는 것을 알 수 있었다. 이로부터 본 발명의 일 구현예에 따른 충방전 방법으로, 비교예에 비하여, 고용량과 고수명을 동시에 구현할 수 있음을 알 수 있다.The voltage-capacity profile of Example 1 is shown in Fig. 1 and the cycle-capacity profile is shown in Fig. After 15 cycles, the cut-off voltage was increased to 2.4V, and the lifetime characteristics were clearly improved (average capacity fade rate: < 0.33 mAh / (gcycle)) and the capacity was also maintained at a high capacity of 220 mA / g . It can be seen from this that the charging and discharging method according to one embodiment of the present invention can simultaneously realize a high capacity and a high life as compared with the comparative example.

비교예 1Comparative Example 1

전체 사이클을 4.2-2.2V로 돌린 것 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 실험 진행하였다. The experiment was carried out in the same manner as in Example 1 except that the whole cycle was turned to 4.2-2.2V.

비교예 1의 전압-용량 프로파일을 도 3에, 사이클-용량 프로파일을 도 4에 나타내었다. 꽤 빠른 속도 (average capacity fade rate: 약 0.5 mAh/(gcycle)) 로 용량이 감소하는 것을 볼 수 있다.The voltage-capacity profile of Comparative Example 1 is shown in Fig. 3, and the cycle-capacity profile is shown in Fig. It can be seen that capacity is reduced at a fairly fast rate (average capacity fade rate: about 0.5 mAh / (gcycle)).

이로부터, 실시예 1에 비해 수명 특성이 저조한 것을 알 수 있었다.From this, it was found that the life characteristics were poor compared with Example 1.

비교예 2Comparative Example 2

전체 사이클을 4.2-2.0V로 돌린 것 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 실험 진행하였다. The experiment was carried out in the same manner as in Example 1 except that the whole cycle was turned to 4.2-2.0V.

비교예 2의 전압-용량 프로파일을 도 5에, 사이클-용량 프로파일을 도 6에 나타내었다. 비교예 1과 마찬가지로 꽤 빠른 속도 (average capacity fade rate: 약 0.66 mAh/(gcycle)) 로 용량이 감소하는 것을 볼 수 있다.The voltage-capacity profile of Comparative Example 2 is shown in Fig. 5, and the cycle-capacity profile is shown in Fig. As in Comparative Example 1, the capacity decreases with an average capacity fade rate (about 0.66 mAh / (gcycle)).

이로부터, 실시예 1에 비해 수명 특성이 저조한 것을 알 수 있었다.From this, it was found that the life characteristics were poor compared with Example 1.

컷-오프 전압이 2.0 내지 2.2V 로 낮으면 수명 특성이 안 좋은 것 (average capacity fade rate > 0.5 mAh/(gcycle)) 을 알 수 있는데, 이는 over-potential이 걸리는 2.3V 의 반응 영역을 계속 사용하기 때문으로 추정된다. 또한 컷-오프 전압 너무 낮으면, 부반응 등 다른 원인에 의해, 수명 특성이 저하되는 것으로 추정된다.If the cut-off voltage is as low as 2.0 to 2.2V, the average capacity fade rate> 0.5 mAh / (gcycle) is known, which means that the over-potential 2.3 V reaction area . When the cut-off voltage is too low, it is presumed that the life characteristics are deteriorated due to other causes such as side reactions.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. As will be understood by those skilled in the art. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

Claims (15)

양극 활물질을 포함하는 양극;
음극; 및
전해질;을 포함하는 리튬 이차 전지의 충방전 방법이되,
하기 반응식 1이 진행되는 전압 구간에서 반응 용량이 60-140mAh/g이 될 때, 방전시의 컷-오프 전압을 초기 방전시의 컷-오프 전압보다 0.1V 내지 0.8V 범위에서 올리는 것인 리튬 이차 전지의 충방전 방법.
[반응식 1]
Li1+yMn2-y-zMzO4-xQx + Li+ + e-
Figure 112017060177867-pat00009
Li2+yMn2-y-zMzO4-xQx
(상기 반응식 1에서, 0≤x≤1이고, 0≤y≤0.34, 0≤z≤1이며, M은 Mg, Al, Ni, Co, Fe, Cr, Cu, B, Ca, Nb, Mo, Sr, Sb, W, B, Ti, V, Zr 및 Zn으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 또는 그 이상의 원소이며, Q는 N, F, S 및 Cl로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 그 이상의 원소이다. )
A cathode comprising a cathode active material;
cathode; And
A method of charging and discharging a lithium secondary battery including an electrolyte,
Wherein a cut-off voltage at the time of discharge is raised in a range of 0.1 V to 0.8 V relative to a cut-off voltage at the time of discharge when the reaction capacity is 60-140 mAh / g in a voltage section in which the following Reaction Scheme 1 proceeds, A method for charging and discharging a battery.
[Reaction Scheme 1]
Li 1 + y Mn 2 -y-z M z O 4-x Q x + Li + + e -
Figure 112017060177867-pat00009
Li 2 + y Mn 2-y -z M z O 4-x Q x
(Wherein M is at least one element selected from the group consisting of Mg, Al, Ni, Co, Fe, Cr, Cu, B, Ca, Nb, Mo, Sr, Sb, W, B, Ti, V, Zr and Zn, and Q is one or more elements selected from the group consisting of N, F, S and Cl.
제 1항에서,
상기 충방전 방법에서, 상기 충방전은,
0.1C 내지 2C 조건 하에서 수행되는 것인,
리튬 이차 전지의 충방전 방법.
The method of claim 1,
In the charge / discharge method, the charge /
0.0 &gt; 0.1C &lt; / RTI &gt; to 2C.
Charging / discharging method of lithium secondary battery.
제 2항에서,
상기 충방전 방법은,
방전시에 제1 전압 평탄부(Plateau), 및 제2 전압 평탄부(Plateau)가 나타나는 리튬 이차 전지의 충방전 방법이되,
상기 제1 전압 평탄부(Plateau)는, 2.80V 이상, 및 2.90V 이하에서 나타나는 것인,
리튬 이차 전지의 충방전 방법.
3. The method of claim 2,
In the charge / discharge method,
Discharging method of a lithium secondary battery in which a first voltage plateau and a second voltage plateau appear at the time of discharging,
Wherein the first voltage plateau (Plateau) appears at 2.80 V or higher and 2.90 V or lower.
Charging / discharging method of lithium secondary battery.
제 3항에서,
상기 충방전 방법은,
방전시에 제1 전압 평탄부(Plateau), 및 제2 전압 평탄부(Plateau)가 나타나는 리튬 이차 전지의 충방전 방법이되,
상기 제2 전압 평탄부(Plateau)는, 2.15V 이상, 및 2.30V 이하에서 나타나는 것인,
리튬 이차 전지의 충방전 방법.
4. The method of claim 3,
In the charge / discharge method,
Discharging method of a lithium secondary battery in which a first voltage plateau and a second voltage plateau appear at the time of discharging,
And the second voltage plateau (Plateau) appears at 2.15 V or higher and 2.30 V or lower.
Charging / discharging method of lithium secondary battery.
제 4항에서,
상기 충방전 방법에서,
0.1C 조건일 때,
초기 방전 컷-오프 전압은 2.3V 미만이고,
상기 제1 전압 평탄부(Plateau)에서의 반응 용량이 90mAh/g 이상, 및 140mAh/g 이하인 시점에서, 방전시의 컷-오프 전압을 상기 초기 방전 컷-오프 전압 보다 0.1V 내지 0.8V 범위에서 높이는 것인,
리튬 이차 전지의 충방전 방법.
5. The method of claim 4,
In the charge / discharge method,
At the 0.1C condition,
The initial discharge cut-off voltage is less than 2.3V,
The cut-off voltage at the time of discharge is in the range of 0.1 V to 0.8 V than the initial discharge cut-off voltage at the time when the reaction capacity in the first voltage plateau is 90 mAh / g or more and 140 mAh / g or less That is,
Charging / discharging method of lithium secondary battery.
제 5항에서,
상기 초기 방전 컷-오프 전압은 2.0V 이상, 및 2.3V 미만 인 것인,
리튬 이차 전지의 충방전 방법.
The method of claim 5,
Wherein the initial discharge cut-off voltage is greater than or equal to 2.0V and less than 2.3V.
Charging / discharging method of lithium secondary battery.
제 5항에서,
제1 전압 평탄부(Plateau)에서의 반응 용량이 90mAh/g 이상, 및 140mAh/g 이하인 시점에서, 상기 방전시의 컷-오프 전압을 2.4V 내지 2.8V 범위로 높이는 것인,
리튬 이차 전지의 충방전 방법.
The method of claim 5,
Wherein the cut-off voltage during the discharge is raised to a range of 2.4 V to 2.8 V when the reaction capacity in the first voltage plateau is 90 mAh / g or more and 140 mAh / g or less,
Charging / discharging method of lithium secondary battery.
제 1항에서,
충방전 싸이클(cycle)에 따른 평균 용량 감소율(average capacity fade rate)이 0.50mAh/(g·cycle) 이하인 것인,
리튬 이차 전지의 충방전 방법.
The method of claim 1,
Wherein an average capacity fade rate according to a charge / discharge cycle is 0.50 mAh / (g · cycle) or less,
Charging / discharging method of lithium secondary battery.
제 1항에서,
상기 양극 활물질은, 하기 화학식 1로 표시되는 스피넬계 양극 활물질; 및 흑연(graphite)를 포함하는 것인,
리튬 이차 전지의 충방전 방법.
[화학식 1] Li1 + yMn2 -y-zMzO4-xQx
(상기 화학식 1에서, 0≤x≤1이고, 0≤y≤0.34, 0≤z≤1이며, M은 Mg, Al, Ni, Co, Fe, Cr, Cu, B, Ca, Nb, Mo, Sr, Sb, W, B, Ti, V, Zr 및 Zn으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 또는 그 이상의 원소이며, Q는 N, F, S 및 Cl로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 그 이상의 원소이다.)
The method of claim 1,
The positive electrode active material may include a spinel type positive electrode active material represented by the following formula (1); And graphite. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Charging / discharging method of lithium secondary battery.
???????? Li 1 + y Mn 2 -y-z M z O 4 -x Q x
1, 0? Y? 0.34, 0? Z? 1, M is at least one element selected from the group consisting of Mg, Al, Ni, Co, Fe, Cr, Cu, B, Ca, Nb, Mo, Sr, Sb, W, B, Ti, V, Zr and Zn, and Q is one or more elements selected from the group consisting of N, F, S and Cl.
제 9항에서,
상기 양극 활물질은,
상기 화학식 1로 표시되는 스피넬계 양극 활물질; 및 흑연(graphite)을 포함하는 복합체인 것인,
리튬 이차 전지의 충방전 방법.
The method of claim 9,
The positive electrode active material,
A spinel-based positive electrode active material represented by Formula 1; And graphite. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Charging / discharging method of lithium secondary battery.
제 10항에서,
상기 양극 활물질은,
LiMn2O4인 것인,
리튬 이차 전지의 충방전 방법.
11. The method of claim 10,
The positive electrode active material,
LiMn 2 O 4 .
Charging / discharging method of lithium secondary battery.
제 11항에서,
상기 반응식 1은, 하기 반응식 2인 것인,
리튬 이차 전지의 충방전 방법.
[반응식 2]
LiMn2O4 + Li+ + e-
Figure 112015124612882-pat00010
Li2Mn2O4
12. The method of claim 11,
Scheme 1 &lt; / RTI &gt;
Charging / discharging method of lithium secondary battery.
[Reaction Scheme 2]
LiMn 2 O 4 + Li + + e -
Figure 112015124612882-pat00010
Li 2 Mn 2 O 4
제 1항에서,
상기 전해질은,
비수성 유기 용매, 및 리튬염을 포함하는 것인,
리튬 이차 전지의 충방전 방법.
The method of claim 1,
The electrolyte,
A non-aqueous organic solvent, and a lithium salt.
Charging / discharging method of lithium secondary battery.
제 13항에서,
상기 비수성 유기 용매는,
카보네이트계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계, 알코올계, 비양성자성 용매, 또는 이들의 조합인 것인,
리튬 이차 전지의 충방전 방법.
The method of claim 13,
The non-aqueous organic solvent may contain,
A carbonate, an ester, an ether, a ketone, an alcohol, an aprotic solvent, or a combination thereof.
Charging / discharging method of lithium secondary battery.
제 13항에서,
상기 리튬염은,
LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, LiI, LiB(C2O4)2(리튬 비스옥살레이토 보레이트(lithium bis(oxalato) borate; LiBOB), 또는 이들의 조합인 것인,
리튬 이차 전지의 충방전 방법.
The method of claim 13,
The lithium salt may be,
LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6 , LiAsF 6, LiC 4 F 9 SO 3, LiClO 4, LiAlO 2, LiAlCl 4, LiN (C x F 2x + 1 SO 2) (C y F 2y + 1 SO 2) ( the, or to a combination thereof; wherein, x and y are natural numbers), LiCl, LiI, LiB ( LiBOB C 2 O 4) 2 ( lithium bis oxalate reyito borate (lithium bis (oxalato) borate)
Charging / discharging method of lithium secondary battery.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US11193985B2 (en) 2018-04-10 2021-12-07 Lg Chem, Ltd. Apparatus and method for diagnosing battery
KR102343422B1 (en) 2018-04-10 2021-12-24 주식회사 엘지에너지솔루션 Apparatus and method for diagnosing battery cell
KR102349300B1 (en) 2018-04-10 2022-01-10 주식회사 엘지에너지솔루션 Apparatus, method, battery pack and electrical system for determining electrode information of battery
KR102259415B1 (en) 2018-08-29 2021-06-01 주식회사 엘지에너지솔루션 Battery management apparatus, battery management method, battery pack and electric vehicle

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001186682A (en) 1999-12-27 2001-07-06 Sanyo Electric Co Ltd Method of controlling discharge of battery
JP2008536271A (en) 2005-04-15 2008-09-04 アヴェスター リミティッド パートナーシップ Lithium rechargeable battery with surplus LiFePO4 based cathode relative to Li4Ti5O12 based anode
JP2013138566A (en) 2011-12-28 2013-07-11 Panasonic Corp Discharge control method of vehicle secondary battery

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001186682A (en) 1999-12-27 2001-07-06 Sanyo Electric Co Ltd Method of controlling discharge of battery
JP2008536271A (en) 2005-04-15 2008-09-04 アヴェスター リミティッド パートナーシップ Lithium rechargeable battery with surplus LiFePO4 based cathode relative to Li4Ti5O12 based anode
JP2013138566A (en) 2011-12-28 2013-07-11 Panasonic Corp Discharge control method of vehicle secondary battery

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