KR101905061B1 - Lithium ion secondary battery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 특히 하이레이트 충방전에 대한 내구성의 향상이 의도된 리튬 이온 이차 전지를 제공한다. 본 발명의 리튬 이온 이차 전지는, 음극 활물질층에, 적어도 일부에 흑연 구조를 가지는 흑연계 탄소재로 이루어지는 음극 활물질과, 당해 흑연계 탄소재와는 다른 탄소재로서 도전성의 무정형 탄소로 이루어지는 도전성 탄소재를 포함한다. 상기 음극 활물질은 부피 밀도가 0.5g/㎤ 이상 0.7g/㎤ 이하이고, 또한, BET 비표면적이 2㎡/g 이상 6㎡/g 이하아다. 상기 도전성 탄소재는 부피 밀도가 0.4g/㎤ 이하이고, 또한, BET 비표면적이 50㎡/g 이하이다.The present invention provides a lithium ion secondary battery in which improvement of durability against high rate charging and discharging is intended. The lithium ion secondary battery of the present invention is a lithium ion secondary battery comprising a negative electrode active material layer comprising a negative electrode active material composed of a graphite carbonaceous material having a graphite structure at least in part and a conductive carbonaceous material composed of conductive amorphous carbon as a carbonaceous material different from the graphite carbonaceous material Material. The negative electrode active material has a bulk density of 0.5 g / cm 3 or more and 0.7 g / cm 3 or less and a BET specific surface area of 2 m 2 / g or more and 6 m 2 / g or less. The conductive carbon material has a bulk density of 0.4 g / cm 3 or less and a BET specific surface area of 50 m 2 / g or less.

Description

리튬 이온 이차 전지{LITHIUM ION SECONDARY BATTERY}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a lithium ion secondary battery,

본 발명은 리튬 이온 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium ion secondary battery.

최근, 리튬 이온 이차 전지는, 경량으로 고에너지 밀도가 얻어진다고 하여, 차량 탑재용 전원, 또는 퍼스널 컴퓨터 및 휴대 단말의 전원으로서 중요성이 높아지고 있다. 특히 차량에 탑재되는 구동용 모터의 전원(이하, 「차량 구동용 전원」이라고 한다.)으로서의 이용의 확대가 도모되고 있다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, a lithium ion secondary battery has been becoming more and more important as a power source for a vehicle or a power source for a personal computer and a portable terminal because a lithium ion secondary battery has a light weight and a high energy density. In particular, the use of a power source for a driving motor mounted on a vehicle (hereinafter referred to as " power source for driving a vehicle ") is being widened.

그런데, 자동차 등의 차량에 탑재되어, 차량 구동용 전원으로서 이용되는 리튬 이온 이차 전지에서는, 단시간에 대전류로 충전 및 방전을 하는 소위 하이레이트 충방전이 행하여진다. 이러한 하이레이트 충방전이 실행되고 있는 동안, 리튬 이온 이차 전지의 전극(양극 및 음극)에서는, 전하 담체인 리튬 이온의 급격한 삽입 또는 탈리 등에 의해 전극 활물질의 구조가 변화함으로써 전극 활물질층의 팽창 또는 수축(이하, 팽창과 수축을 합쳐서 「팽창/수축」이라고 한다.)이 생길 수 있다. 이와 같은 전극 활물질층의 팽창/수축은, 전극 중에 포함되는 비수전해액이 당해 전극(자세하게는 전극 활물질층)으로부터 유출되는 요인이 될 수 있다.In a lithium ion secondary battery mounted on a vehicle such as an automobile and used as a power source for driving a vehicle, a so-called high rate charge / discharge in which charging and discharging are performed with a large current in a short time is performed. During the execution of such high rate charging and discharging, in the electrodes (positive electrode and negative electrode) of the lithium ion secondary battery, the structure of the electrode active material changes due to abrupt insertion or detachment of lithium ion as the charge carrier, (Hereinafter referred to as " expansion / contraction " by combining expansion and contraction). Such expansion / contraction of the electrode active material layer can be a factor that the non-aqueous electrolyte contained in the electrode flows out from the electrode (specifically, the electrode active material layer).

특히, 흑연계의 탄소 재료를 음극 활물질로서 구비하는 리튬 이온 이차 전지에서는, 하이레이트 충방전시에 있어서의 음극 활물질층의 팽창/수축의 정도가 크고, 비수전해액의 유출도 생기기 쉬운 경향이 있다. 이러한 비수전해액의 음극으로부터의 유출은, 당해 유출되는 전해액에 포함되는 리튬염도 함께 유출되어 버리는 것을 의미하고 있어, 음극 활물질층 중의 리튬염 농도의 저하가 우려된다.Particularly, in a lithium ion secondary battery comprising a graphite-based carbon material as a negative electrode active material, the degree of expansion / contraction of the negative electrode active material layer during high rate charging and discharging tends to be large and leakage of the nonaqueous electrolyte tends to occur. The outflow of the non-aqueous electrolyte from the negative electrode means that the lithium salt contained in the discharged electrolyte flows out together with the negative active material layer, and the lithium salt concentration in the negative electrode active material layer is likely to decrease.

또한, 음극 활물질층의 팽창/수축에 따른 전해액의 유출과 리튬염 농도의 저하는, 음극(음극 활물질층)의 표면 및 내부에 있어서의 리튬염 농도 불균일을 생기게 하는 요인이다. 이러한 리튬염 농도 불균일(특히 음극의 면 방향에 있어서의 농도 불균일)이 생기면, 음극 활물질층에 있어서 저항이 큰 지점이 스폿적으로 생기게 되고, 사이클 특성(내구성)의 저하나 내부 저항 증대 등 전지 성능의 저하가 생긴다는 점에서 바람직하지 않다.Further, the outflow of the electrolytic solution due to the expansion / contraction of the negative electrode active material layer and the decrease of the lithium salt concentration are factors causing the unevenness of the lithium salt concentration on the surface and inside of the negative electrode (negative electrode active material layer). If such unevenness of the lithium salt concentration (in particular, concentration unevenness in the direction of the surface of the negative electrode) occurs, a spot having a large resistance in the negative electrode active material layer is formed in a spot, and the battery performance (durability) Is undesirably low.

이 것에 관하여, 예를 들면 이하의 특허문헌 1에는, 음극 활물질로서 0.372㎚∼0.400㎚의 격자면 간격(d002)을 가지는 저결정성 탄소 재료를 이용하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지가 개시되어 있다. 그리고 특허문헌 1에는, 상기 저결정성 탄소 재료는, 흑연에 리튬을 삽입한 경우의 격자면 간격(d002)인 0.372㎚ 이상의 결정 구조를 처음부터 가진다는 점에서, 전지의 충방전시에도 음극 활물질(상기 저결정성 탄소 재료)이 팽창/수축을 반복하는 경우가 없고, 결과적으로, 양호한 사이클 특성이 얻어진다고 기재되어 있다.In this regard, for example, Patent Document 1 below discloses a lithium ion secondary battery characterized in that a low crystalline carbon material having a lattice plane spacing doo2 of 0.372 nm to 0.400 nm is used as a negative electrode active material . In Patent Document 1, the low-crystalline carbon material has a crystal structure of 0.372 nm or more, which is the lattice plane spacing d002 in the case where lithium is inserted into graphite, from the beginning. Therefore, (The low-crystalline carbon material) does not repeatedly expand / shrink, and as a result, good cycle characteristics are obtained.

일본 공개특허 특개2002-231316호 공보Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-231316

그러나, 상술한 특허문헌 1에 기재되는 저결정성 탄소 재료를 음극 활물질로서 구비하는 리튬 이온 이차 전지는, 비교적 낮은 레이트의 전류에 의한 충방전을 행하는 것을 상정하여 개발된 것이고, 차량 구동용 전원으로서의 리튬 이온 이차 전지에 요구되는 특히 높은 레이트에서의 충방전, 예를 들면 5C 이상과 같은 극히 높은 레이트에서의 충전 처리를 행한 경우의 내구성을 충분히 향상시킬 수는 없었다.However, the lithium ion secondary battery having the low-crystalline carbon material described in the above-mentioned Patent Document 1 as a negative electrode active material has been developed on the assumption that charging and discharging are carried out at a relatively low rate, The durability of charging and discharging at a particularly high rate required for a lithium ion secondary battery, for example, charging at an extremely high rate, such as 5 C or more, can not be sufficiently improved.

그래서, 본 발명은 리튬 이온 이차 전지에 있어서의 상기 종래의 과제를 해결하기 위해 창출된 것이고, 차량 구동용 전원으로서의 리튬 이온 이차 전지에 요구되는 하이레이트 충방전에 대한 내구성(하이레이트 사이클 특성)을 보다 효과적으로 향상시킨 리튬 이온 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems in a lithium ion secondary battery, and it is an object of the present invention to provide a lithium ion secondary battery which has durability (high rate cycle characteristics) And to provide a lithium ion secondary battery which is more effectively improved.

본 발명자들은, 리튬 이온 이차 전지의 음극 활물질층에 포함되는 음극 활물질 및 도전재의 성상(性狀)과 전지 성능의 관계에 착안하였다.The present inventors have focused on the relationship between the properties of the negative electrode active material and the conductive material contained in the negative electrode active material layer of the lithium ion secondary battery and the battery performance.

그리고, 음극 활물질층에 함유되는 도전재로서의 무정형 탄소로 이루어지는 탄소재(이하 「도전성 탄소재」라고도 한다.)의 부피 밀도가, 음극 활물질로서의 흑연계 탄소재의 부피 밀도에 비해 작은 경우, 상대적으로 음극 활물질층 중의 공공(空孔) 용적은 커지기 쉽고, 음극 활물질층에 있어서의 리튬 이온의 확산 속도가 커지는 것을 발견하였다. 이와 같은 구성의 음극 활물질층에서는, 리튬 이온이 원활히 전극체에 공급되고, 또한, 전극체 내부에서의 리튬 이온이 확산되기 쉬워지기 때문에, 하이레이트 충방전을 행하였을 때라도 리튬염 농도 불균일이 억제된다. 따라서, 하이레이트 충방전에 대한 내구성의 향상을 기대할 수 있다.When the bulk density of amorphous carbon (hereinafter also referred to as " conductive carbon material ") as the conductive material contained in the negative electrode active material layer is smaller than the bulk density of the graphite carbon material as the negative electrode active material, It has been found that the void volume in the negative electrode active material layer tends to be large and the diffusion rate of lithium ions in the negative electrode active material layer increases. In the negative electrode active material layer having such a constitution, lithium ions are smoothly supplied to the electrode body and lithium ions are easily diffused in the electrode body, so that even when high rate charge / discharge is performed, unevenness of lithium salt concentration is suppressed . Therefore, improvement in durability against charging and discharging at a high rate can be expected.

그러나, 그 반면에, 도전성 탄소재의 부피 밀도가 음극 활물질(흑연계 탄소재)의 부피 밀도에 비해 작은 경우라도, 당해 도전성 탄소재의 비표면적이 너무 큰 경우에는, 충방전시에 바람직하지 않은 부반응(예를 들면 충전시에 있어서의 음극 활물질층에서의 전해액의 분해 반응)이 촉진되고, 오히려 하이레이트 충방전에 대한 내구성(하이레이트 사이클 특성)이 저하하는 것을 발견하였다.On the other hand, however, even when the bulk density of the conductive carbon material is smaller than the bulk density of the anode active material (graphite carbon material), when the specific surface area of the conductive carbon material is too large, (Decomposition reaction of the electrolyte solution in the negative electrode active material layer at the time of charging, for example) is promoted, and durability (high rate cycle characteristics) against high rate charge and discharge is lowered.

본 발명은, 이러한 리튬 이온 이차 전지의 음극 활물질층에 포함되는 음극 활물질과 도전재의 성상에 관한 다양한 지견에 의거하여, 상기 리튬염 농도 불균일을 해소 또는 완화하는 대책을 강구한다는 새로운 어프로치에 의해 하이레이트 충방전에 대한 리튬 이온 이차 전지의 내구성을 향상시키는 것이다.The present invention provides a novel approach to solve or alleviate the unevenness of the lithium salt concentration on the basis of various knowledge about the characteristics of the negative electrode active material and the conductive material contained in the negative electrode active material layer of the lithium ion secondary battery, Thereby improving the durability of the lithium ion secondary battery for charging and discharging.

상기 목적을 실현하기 위해, 본 발명에 의해, 양극 집전체 상에 양극 활물질층을 구비하는 양극과, 음극 집전체 상에 음극 활물질층을 구비하는 음극을 가지는 전극체와, 비수전해액을 구비하는 리튬 이온 이차 전지가 제공된다.In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided an electrode assembly comprising a positive electrode having a positive electrode active material layer on a positive electrode collector, an electrode body having a negative electrode having a negative electrode active material layer on the negative electrode collector, Ion secondary battery is provided.

여기에서 개시되는 리튬 이온 이차 전지에서는, 상기 음극 활물질층은, 적어도 일부에 흑연 구조를 가지는 흑연계 탄소재로 이루어지는 음극 활물질과, 당해 흑연계 탄소재와는 다른 탄소재로서 도전성의 무정형 탄소로 이루어지는 도전성 탄소재를 포함하고 있다. 여기에서, 상기 음극 활물질은 부피 밀도가 0.5g/㎤ 이상 0.7g/㎤ 이하이고, 또한, BET 비표면적이 2㎡/g 이상 6㎡/g 이하이다.In the lithium ion secondary battery disclosed herein, the negative electrode active material layer includes a negative electrode active material composed of a graphite carbon material having a graphite structure at least in part and a negative electrode active material composed of conductive amorphous carbon as a carbon material different from the graphite carbon material It contains conductive carbon material. Here, the negative electrode active material has a bulk density of 0.5 g / cm 3 or more and 0.7 g / cm 3 or less, and a BET specific surface area of 2 m 2 / g or more and 6 m 2 / g or less.

그리고, 상기 도전성 탄소재는, 부피 밀도가 0.4g/㎤ 이하이고, 또한, BET 비표면적이 50㎡/g 이하이다.The conductive carbon material has a bulk density of 0.4 g / cm 3 or less and a BET specific surface area of 50 m 2 / g or less.

이러한 구성의 리튬 이온 이차 전지에서는, 음극 활물질층에 있어서 하이레이트 충방전시에 있어서의 부반응(예를 들면 충전시에 있어서의 음극 활물질층에서의 전해액의 분해 반응)의 발생을 억제하면서, 적합한 공공 용적(공공률)을 확보할 수 있다.In the lithium ion secondary battery having such a constitution, it is possible to suppress the occurrence of a side reaction (e.g., a decomposition reaction of the electrolyte solution in the negative electrode active material layer at the time of charging) at the time of high rate charging and discharging in the negative electrode active material layer, It is possible to secure a volume (public rate).

이 때문에, 리튬 이온의 급격한 삽입 또는 탈리가 수반되는 하이레이트 충방전시에 있어서 음극 활물질인 흑연계 탄소재의 구조가 변화한 경우라도 당해 구조 변화에 의한 음극 활물질층의 팽창/수축의 정도를 작게 할 수 있다. 또한, 음극 활물질층 내에 있어서의 리튬 이온의 확산이 촉진되기 때문에, 음극의 면 방향에 있어서의 리튬염 농도 불균일을 억제할 수 있다.Therefore, even when the structure of the graphite carbonaceous material, which is the negative electrode active material, changes at high rate charging / discharging accompanied by abrupt insertion or desorption of lithium ions, the degree of expansion / contraction of the negative electrode active material layer can do. Further, since the diffusion of lithium ions in the negative electrode active material layer is promoted, the non-uniformity of the lithium salt concentration in the surface direction of the negative electrode can be suppressed.

따라서, 본 구성의 리튬 이온 이차 전지에 의하면, 하이레이트 충방전에 대한 높은 내구성(하이레이트 사이클 특성)을 실현할 수 있다. 예를 들면, 본 구성의 리튬 이온 이차 전지에 의하면, 하이레이트 충방전을 반복하는 사용 양태에 있어서도 내부 저항의 상승을 억제할 수 있다.Therefore, according to the lithium ion secondary battery of this constitution, it is possible to realize high durability (high rate cycle characteristic) for high rate charging and discharging. For example, according to the lithium ion secondary battery of the present configuration, it is possible to suppress the rise of the internal resistance even in the use mode in which the charging and discharging at the high rate is repeated.

여기에서 개시되는 리튬 이온 이차 전지의 바람직한 일 양태에서는, 음극 활물질층에 있어서의 상기 도전성 탄소재의 함유 비율은, 음극 활물질층의 고형분 전체를 100질량부로 한 것 중의 2질량부 이상 10질량부 이하인 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment of the lithium ion secondary cell disclosed herein, the content ratio of the conductive carbon material in the negative electrode active material layer is in the range of 2 to 10 parts by mass based on 100 parts by mass of the entire solid content of the negative electrode active material layer .

음극 활물질층에 있어서의 상기 도전성의 무정형 탄소로 이루어지는 도전성 탄소재의 함유 비율(배합율)이 상기의 범위이면, 리튬염 농도 불균일의 억제와, 음극 활물질층에의 도전성 탄소재의 첨가에 의한 전지 용량(방전 용량)의 저하를 억제하는 것을 양호한 밸런스로 양립시킬 수 있다.When the content ratio (mixing ratio) of the conductive carbonaceous material composed of the conductive amorphous carbon in the negative electrode active material layer is in the above range, it is possible to suppress the nonuniformity of the lithium salt concentration and to suppress the battery capacity due to the addition of the conductive carbonaceous material to the negative electrode active material layer (Discharging capacity) can be made compatible with good balance.

또한, 바람직한 일 양태에서는, 도전성 탄소재는 적어도 1종의 카본 블랙이다.Further, in a preferred embodiment, the conductive carbon material is at least one kind of carbon black.

다양한 카본 블랙은 양호한 도전성을 가지고 있고, 또한, 입자 지름과 스트럭처(입자가 복수 연결된 덩어리)의 제어에 의해, 부피 밀도, BET 비표면적을 적당한 범위로 조정 가능하다. 이 때문에, 카본 블랙은, 본 발명의 목적 실현을 위해 바람직한 도전성의 무정형 탄소로 이루어지는 도전성 탄소재이다.Various carbon blacks have good conductivity, and their volume densities and BET specific surface areas can be adjusted within a suitable range by controlling the particle diameter and the structure (lumps linked with a plurality of particles). For this reason, the carbon black is a conductive carbonaceous material composed of a conductive amorphous carbon preferable for realizing the object of the present invention.

또한, 도전성 탄소재가 카본 블랙인 경우, 도전성 탄소재가 퍼니스 블랙이고, 당해 퍼니스 블랙의 부피 밀도가 0.02g/㎤ 이상 0.04g/㎤ 이하인 것이 바람직하다.When the conductive carbon material is carbon black, it is preferable that the conductive carbon material is a furnace black, and the bulk density of the furnace black is 0.02 g / cm3 or more and 0.04 g / cm3 or less.

도전성 탄소재인 카본 블랙으로서 이와 같은 범위의 부피 밀도를 가지는 퍼니스 블랙을 이용한 경우에는, 퍼니스 블랙 표면과 전해액이 접하는 사이트가 특이적으로 급증하여, 음극 활물질로서의 기능을 발휘하게 된다. 즉, 이와 같은 범위의 부피 밀도를 가지는 퍼니스 블랙이, 도전재(도전성 탄소재)로서의 기능뿐만 아니라 음극 활물질로서의 기능을 발휘한다. 이 때문에, 도전성 탄소재를 첨가하는 것에 의한 전지 용량의 저하를 작게 억제할 수 있다.When a furnace black having a bulk density in the above range is used as the carbon black which is the conductive carbon material, the site where the furnace black surface and the electrolyte are in contact with each other specifically increases so that the function as the anode active material is exhibited. That is, the furnace black having such a range of volume density exhibits not only its function as a conductive material (conductive carbon material) but also its function as a negative electrode active material. Therefore, the deterioration of the battery capacity due to the addition of the conductive carbon material can be suppressed to a small extent.

또한, 이와 같은 범위의 부피 밀도를 가지는 퍼니스 블랙은 입자끼리가 연결되기 쉽다. 그 때문에, 퍼니스 블랙 입자끼리가 연결된 큰 스트럭처가 형성되고, 당해 스트럭처는 음극 활물질층에 있어서 골격으로서 기능한다. 그 결과, 도막 밀도가 저하하고, 음극의 공공 용적이 증가한다. 이로 인해, 음극면 내에서의 리튬 이온의 확산이 촉진되고, 전해액의 염 농도 불균일의 발생이 억제된다. 따라서, 저항의 증대를 고도로 억제할 수 있고, 하이레이트 사이클 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.Further, in the furnace black having such a range of the bulk density, the particles tend to be connected to each other. Therefore, a large structure in which the furnace black particles are connected to each other is formed, and this structure functions as a skeleton in the anode active material layer. As a result, the coating film density is lowered and the void volume of the cathode is increased. As a result, the diffusion of lithium ions in the cathode surface is promoted, and the occurrence of unevenness in salt concentration of the electrolytic solution is suppressed. Therefore, the increase of the resistance can be suppressed to a high degree, and the high rate cycle characteristic can be further improved.

또한, 바람직한 일 양태에서는, 양극 집전체 및 음극 집전체는, 각각, 장척(長尺) 시트 형상의 양극 시트 및 음극 시트이고, 전극체는, 당해 양극 시트 및 음극 시트가 세퍼레이터를 개재하여 포개져 권회(捲回)된 상태의 권회 전극체인 것을 특징으로 한다.Further, in a preferred embodiment, the positive electrode collector and the negative electrode collector are a long sheet-like positive electrode sheet and negative electrode sheet, respectively, and the electrode body is formed by overlapping the positive electrode sheet and the negative electrode sheet with a separator interposed therebetween And is a wound electrode in a wound state.

권회 전극체는, 하이레이트 충방전시에 있어서의 전극(특히 음극)의 팽창/수축에 의해, 당해 전극체로부터 비수전해액이 유출되기 쉬운 구조(특히 편평 형상으로 형성된 권회 전극체)이기 때문에, 본 발명을 적용하는 전극체(및 당해 권회 전극체를 구비하는 리튬 이온 이차 전지)로서 적합하다.Since the wound electrode body is a structure (in particular, a wound electrode body formed in a flat shape) in which the non-aqueous electrolyte easily flows out from the electrode body due to the expansion / contraction of the electrode (particularly, the negative electrode) (And a lithium ion secondary battery having the wound electrode body) to which the invention is applied.

상기와 같이, 여기에서 개시되는 리튬 이온 이차 전지는, 하이레이트 사이클 특성(예를 들면 내부 저항의 상승 억제) 등의 전지 특성이 우수한 것으로서 제공된다. 따라서, 이러한 특징을 살려, 하이브리드 자동차나 플러그인 하이브리드 자동차 등의 동력원(차량 구동용 전원) 등으로서 적합하게 이용할 수 있다.As described above, the lithium ion secondary battery disclosed here is provided with excellent battery characteristics such as high rate cycle characteristics (for example, suppression of increase in internal resistance). Therefore, by taking advantage of these features, it can be suitably used as a power source (power source for driving a vehicle), such as a hybrid vehicle or a plug-in hybrid vehicle.

도 1은, 일 실시형태에 관련되는 리튬 이온 이차 전지의 내부 구성을 모식적으로 설명하기 위한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram for schematically explaining an internal configuration of a lithium ion secondary battery according to an embodiment. FIG.

이하, 여기에서 개시되는 리튬 이온 이차 전지의 적합한 실시형태를 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서 특별히 언급하고 있는 사항 이외의 사항으로서 실시에 필요한 사항은, 당해 분야에 있어서의 종래 기술에 의거한 당업자의 설계 사항으로서 파악될 수 있다. 본 발명은, 본 명세서에 개시되어 있는 내용과 당해 분야에 있어서의 기술 상식에 의거하여 실시할 수 있다.Hereinafter, a preferred embodiment of the lithium ion secondary battery disclosed here will be described. In addition, items other than those specifically mentioned in this specification can be identified as design matters of a person skilled in the art based on the prior art in the field. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and the technical knowledge in the field.

이하, 본 발명의 적합한 실시형태를, 편평한 권회 전극체와 비수전해액을, 대응하는 편평 형상(상자 형상)의 용기에 수용한 형태의 리튬 이온 이차 전지를 예로서 설명하나, 도면에 있어서의 치수 관계(길이, 폭, 두께 등)는 반드시 실제의 치수 관계를 반영하는 것은 아니다.Hereinafter, a lithium ion secondary battery in which a flat wound electrode body and a nonaqueous electrolyte solution are accommodated in a corresponding flat (box-shaped) container will be described as an example of a preferred embodiment of the present invention. However, (Length, width, thickness, etc.) do not necessarily reflect actual dimensional relationships.

본 명세서에 있어서 「리튬 이온 이차 전지」란, 예를 들면, 전해질 이온(전하 담체)으로서 리튬 이온을 이용하고, 양음극간에 있어서의 리튬 이온에 수반되는 전하의 이동에 의해 충방전이 실현되는, 반복 충방전 가능한 전지 일반이 포함된다. 일반적으로 리튬 이온 전지나 리튬 이차 전지라고 불리는 전지는, 본 명세서에 있어서의 리튬 이온 이차 전지에 포함되는 전형례이다.As used herein, the term " lithium ion secondary battery " refers to, for example, lithium ion as an electrolyte ion (charge carrier), and charge / discharge is realized by movement of charge accompanying lithium ion between positive and negative electrodes. And a general rechargeable battery. Generally, a lithium ion battery or a lithium secondary battery is a typical example of the lithium ion secondary battery in this specification.

또한, 본 명세서에 있어서, 도전성 탄소재(도전재), 흑연계 탄소재(음극 활물질)에 관한 「부피 밀도(g/㎤)」는, 「JIS K6219-2:2015」에 준거한 측정 방법으로 측정한 결과를 말한다.In the present specification, the "bulk density (g / cm 3)" of the conductive carbon material (conductive material) and the graphite carbon material (negative electrode active material) is measured by a measurement method conforming to "JIS K6219-2: 2015" It refers to the measurement result.

한편, 본 명세서에 있어서, 도전성 탄소재(도전재), 흑연계 탄소재(음극 활물질)에 관한 「BET 표면적(㎡/g)」은, 「JIS K6217-7:2013」에 준거한 측정 방법으로 측정한 결과를 말한다.In the present specification, the "BET surface area (m 2 / g)" of the conductive carbon material (conductive material) and the graphite carbon material (negative electrode active material) is measured by a measurement method conforming to "JIS K6217-7: 2013" It refers to the measurement result.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련되는 리튬 이온 이차 전지(100)는 금속제(수지제 또는 라미네이트 필름제도 적합하다.)의 케이스(50)를 구비한다. 이 케이스(바깥 용기)(50)는, 상단(上端)이 개방된 편평한 직육면체 형상의 케이스 본체(52)와, 그 개구부를 덮는 덮개체(54)를 구비한다.As shown in Fig. 1, the lithium ion secondary battery 100 according to the present embodiment is provided with a case 50 made of metal (suitable for a resin or laminate film system). This case (outer container) 50 includes a case body 52 having a flat rectangular parallelepiped shape with an open upper end and a lid 54 covering the opening.

케이스(50)의 상면(즉 덮개체(54))에는, 권회 전극체(80)의 양극(10)과 전기적으로 접속하는 양극 단자(70), 및, 음극(20)과 전기적으로 접속하는 음극 단자(72)가 설치되어 있다. 케이스(50)의 내부에는, 장척 시트 형상의 양극(양극 시트)(10) 및 장척 시트 형상의 음극(음극 시트)(20)이 합계 2매의 장척 시트 형상 세퍼레이터(세퍼레이터 시트)(40)와 함께 적층되고, 권회되어 이루어지는 편평 형상의 권회 전극체(80)가 비수전해액과 함께 수용되어 있다.The positive electrode terminal 70 electrically connected to the positive electrode 10 of the wound electrode body 80 and the positive electrode terminal 70 electrically connected to the negative electrode 20 are formed on the upper surface (i.e., the cover body 54) A terminal 72 is provided. A long sheet-shaped separator (separator sheet) 40 and a long-sheet-shaped separator (negative electrode sheet) The wound electrode body 80, which is laminated together and wound, is accommodated together with the nonaqueous electrolyte solution.

덮개체(54)에는, 종래의 이 종류의 리튬 이온 이차 전지와 동일하게, 케이스(50) 내부에서 발생한 가스를 케이스(50)의 외부로 배출하기 위한 안전 밸브 등의 가스 배출 기구가 설치되어 있으나, 본 발명을 특징짓는 것이 아니기 때문에, 도시 및 설명을 생략한다.The cover body 54 is provided with a gas discharging mechanism such as a safety valve for discharging the gas generated inside the case 50 to the outside of the case 50 in the same manner as the conventional lithium ion secondary battery of this type , And therefore, the description and the illustration are omitted.

양극 시트(10)에는, 장척 시트 형상의 양극 집전체(12)의 양면에 양극 활물질(리튬 이온을 흡장 및 방출 가능한 물질)을 주성분으로 하는 양극 활물질층(14)이 설치되어 있다. 단, 양극 활물질층(14)은, 양극 시트(10)의 길이 방향에 직교하는 방향인 폭 방향의 일방의 옆쪽 가장자리(즉, 권회축 방향의 일방의 단부(端部))에는 설치되어 있지 않아, 양극 집전체(12)를 일정한 폭으로 노출시킨 양극 활물질층 비형성부(16)가 형성되어 있다.The positive electrode sheet 10 is provided with a positive electrode active material layer 14 composed mainly of a positive electrode active material (a substance capable of absorbing and desorbing lithium ions) on both surfaces of a long-sheet-like positive electrode current collector 12. However, the positive electrode active material layer 14 is not provided at one side edge (i.e., one end in the winding axis direction) in the width direction perpendicular to the longitudinal direction of the positive electrode sheet 10 , And the positive electrode active material layer non-formed portion (16) exposing the positive electrode collector (12) with a constant width is formed.

여기에서 개시되는 리튬 이온 이차 전지에서는, 양극 활물질의 내용은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 종래부터 리튬 이온 이차 전지에 일반적으로 이용되고 있는 1종 또는 2종 이상의 화합물을 이용할 수 있다. 예를 들면, 층상 결정 구조 또는 스피넬형 결정 구조의 리튬 천이 금속 복합 산화물, 폴리아니온형(예를 들면 올리빈형)의 리튬 천이 금속 화합물 등의 입자를 이용할 수 있다. 전형적인 양극 활물질의 적합례로서, Li 및 적어도 1종의 천이 금속 원소(바람직하게는 Ni, Co 및 Mn 중 적어도 1종)를 포함하는 리튬 천이 금속 복합 산화물을 들 수 있다. 예를 들면, LiNiO2, LiCoO2와 같은 복합 산화물, 또는 LiNi1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3O2 등의 삼원계 양극 활물질(NCM 리튬 복합 산화물)로 이루어지는 양극 활물질(입자)이 이용된다. 또한, W, Zr, Nb, Mg, Ca, Na, Fe, Cr, Zn, Si, Sn, Al, B, F 등의 원소 중의 적어도 1종의 원소를 포함하는 것이어도 된다.In the lithium ion secondary battery disclosed here, the content of the positive electrode active material is not particularly limited. For example, one or two or more compounds conventionally used in lithium ion secondary batteries can be used. For example, particles of a lithium transition metal composite oxide having a layered crystal structure or a spinel crystal structure and a lithium transition metal compound of a polyanion type (e.g., olivine type) can be used. A typical example of a suitable cathode active material is a lithium transition metal composite oxide containing Li and at least one transition metal element (preferably at least one of Ni, Co, and Mn). For example, LiNiO 2, a composite oxide, or the positive electrode active material (particles) made of LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , such as a ternary positive electrode active material of (NCM lithium composite oxide) are used, such as LiCoO 2 do. It may also contain at least one element selected from the group consisting of W, Zr, Nb, Mg, Ca, Na, Fe, Cr, Zn, Si, Sn, Al, B and F.

특별히 한정하지 않으나, 양극 활물질층의 전체 고형분 중의 양극 활물질의 비율은 70∼97질량%(예를 들면 75∼95질량%)로 하는 것이 바람직하다.Although not particularly limited, it is preferable that the ratio of the positive electrode active material in the total solid content of the positive electrode active material layer is 70 to 97 mass% (for example, 75 to 95 mass%).

또한, 사용하는 양극 활물질(입자)로서는, 껍질부와 그 내부에 형성된 중공부를 가지는 소위 중공 구조의 양극 활물질(중공 입자)이어도 되고, 또는, 이러한 중공부를 가지지 않는 소위 중실 구조의 양극 활물질(중실 입자)이어도 된다. 중공 구조의 양극 활물질 입자는, 중실 구조의 양극 활물질 입자에 비해 비수전해액과의 사이에서의 물질 교환(예를 들면, Li 이온의 이동)을 보다 효율적으로 행할 수 있기 때문에 바람직하다.The positive electrode active material (particle) to be used may be a so-called hollow cathode active material (hollow particle) having a shell portion and a hollow portion formed therein, or may be a so-called solid positive electrode active material having no hollow portion ). The hollow cathode active material particles are preferable because they can more efficiently perform mass exchange (for example, migration of Li ions) with respect to the nonaqueous electrolyte, as compared with the positive electrode active material particles having a solid structure.

양극 활물질 입자(2차 입자)의 평균 입자 지름(레이저 회절 산란법에 의거한 측정값)은 대체로 1㎛ 이상 25㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이러한 평균 입자 지름의 양극 활물질 입자에 의하면, 양호한 전지 성능을 보다 안정적으로 발휘할 수 있다.The average particle diameter (measured value based on the laser diffraction scattering method) of the cathode active material particles (secondary particles) is preferably 1 mu m or more and 25 mu m or less. With such a positive electrode active material particle having an average particle diameter, good battery performance can be exhibited more stably.

양극 활물질층(14)은, 상술한 양극 활물질(NCM 리튬 복합 산화물 등)을 다양한 첨가재와 함께 혼합하여 조제한 조성물(예를 들면, 비수계 용매를 첨가하여 조제한 슬러리상 조성물, 또는, 양극 활물질을 첨가재와 함께 조립(造粒)하여 얻은 조립물)을 양극 집전체(12) 상에 소정의 두께로 부착시킴으로써 형성할 수 있다.The positive electrode active material layer 14 can be prepared by mixing the above-described positive electrode active material (NCM lithium composite oxide or the like) with various additive materials (for example, a slurry-like composition prepared by adding a nonaqueous solvent, To the cathode current collector 12 at a predetermined thickness. The anode current collector 12 may be formed of a conductive material.

첨가재의 예로서 도전재를 들 수 있다. 도전재로서는 카본 분말이나 카본 파이버 등의 카본 재료가 바람직하게 이용된다. 그 밖의 첨가재로서, 바인더(결착재)로서 기능할 수 있는 각종 폴리머 재료를 들 수 있다. 예를 들면 폴리불화 비닐리덴(PVDF), 폴리염화 비닐리덴(PVDC) 등의 폴리머를 바람직하게 채용할 수 있다. 또는, 스티렌부타디엔고무(SBR), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에틸렌(PE), 폴리아크릴산(PAA) 등을 이용해도 된다.An example of the additive is a conductive material. As the conductive material, a carbon material such as carbon powder or carbon fiber is preferably used. As other additives, various polymer materials capable of functioning as a binder (binder) can be mentioned. For example, polymers such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polyvinylidene chloride (PVDC) can be preferably employed. Alternatively, styrene butadiene rubber (SBR), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene (PE), polyacrylic acid (PAA), or the like may be used.

음극 시트(20)도 양극 시트(10)와 동일하게, 장척 시트 형상의 음극 집전체의 양면에 음극 활물질(흑연계 탄소재)을 주성분으로 하는 음극 활물질층(24)이 설치된 구성을 가진다. 단, 음극 활물질층(24)은 음극 시트(20)의 폭 방향의 일방의 옆쪽 가장자리(즉, 권회축 방향의 일방의 단부로서 양극 활물질층 비형성부(16)와는 반대측의 단부)에는 설치되어 있지 않아, 음극 집전체(22)를 일정한 폭으로 노출시킨 음극 활물질층 비형성부(26)가 형성되어 있다.Like the positive electrode sheet 10, the negative electrode sheet 20 has a structure in which a negative electrode active material layer 24 composed mainly of a negative electrode active material (graphite carbon material) is provided on both sides of a long electrode sheet negative electrode collector. However, the negative electrode active material layer 24 is provided at one lateral edge of the negative electrode sheet 20 in the width direction (i.e., one end in the winding axis direction opposite to the positive electrode active material layer non-forming portion 16) The negative electrode active material layer non-formed portion 26 is formed in which the negative electrode collector 22 is exposed at a constant width.

여기에서 개시되는 리튬 이온 이차 전지에서는, 음극 활물질로서 적어도 일부에 흑연 구조(그라파이트 구조)를 가지는 흑연계 탄소재가 이용된다. 흑연 구조를 가짐으로써, 리튬 이온의 흡장(삽입) 및 방출 가능한 활물질로서 양호한 기능을 가진다. 흑연계 탄소재로서는, 천연 흑연, 인공 흑연 등의 각종 흑연 재료를 구상 또는 플레이크상으로 성형한 것을 채용 할 수 있다. 구상화한 것이 바람직하다.In the lithium ion secondary battery disclosed herein, a graphite based carbon material having a graphite structure (graphite structure) is used at least in part as the negative electrode active material. By having a graphite structure, it has a good function as a lithium ion storage (insertion) and releasable active material. As the graphite carbon material, various graphite materials such as natural graphite and artificial graphite may be molded into spherical or flake-like shapes. It is preferable to spheroidize.

또한, 리튬 이온의 음극 활물질(흑연계 탄소재) 내로의 삽입 효율의 향상을 도모하기 위해, 흑연계 탄소재(입자)의 표면의 적어도 일부가 어모퍼스 카본으로 피복된 어모퍼스 카본 피복 흑연계 탄소재의 사용이 바람직하다. 어모퍼스 카본 피복 흑연계 탄소재는, 흑연계 탄소재의 입자와, 어모퍼스 카본층을 형성할 수 있는 재료(예를 들면 석유 피치 등의 피치류)를 혼련하여, 고온 영역(예를 들면 500℃ 이상 1500℃ 이하)에 있어서 소성함으로써 조제할 수 있다.Further, in order to improve the insertion efficiency of the lithium ion into the negative electrode active material (graphite carbon material), it is preferable to use an amorphous carbon-coated graphite carbon material having at least a part of the surface of the graphite carbon material Use is preferred. The amorphous carbon-coated graphite carbonaceous material is obtained by kneading grains of graphite carbonaceous material and a material capable of forming an amorphous carbon layer (for example, pitches such as petroleum pitch) into a high-temperature region (for example, Lt; 0 > C or less).

사용하는 음극 활물질(흑연계 탄소재)의 부피 밀도는 0.5g/㎤ 이상 0.7g/㎤ 이하가 적당하다. 이러한 부피 밀도는 0.56g/㎤ 이상 0.62g/㎤ 이하가 바람직하고, 0.6g/㎤ 및 그 전후(예를 들면 0.6±0.1g/㎤ 정도)의 부피 밀도를 가지는 흑연계 탄소재의 사용이 특히 바람직하다.The bulk density of the negative electrode active material (graphite carbon material) to be used is suitably 0.5 g / cm3 or more and 0.7 g / cm3 or less. Such a bulk density is preferably 0.56 g / cm3 or more and 0.62 g / cm3 or less, more preferably 0.6 g / cm3 and the use of a black carbonaceous carbon material having a bulk density before and after (for example, 0.6 ± 0.1 g / desirable.

또한, 사용하는 음극 활물질(흑연계 탄소재)의 BET 비표면적은 2㎡/g 이상 6㎡/g 이하가 적당하다. 이러한 BET 비표면적은 3㎡/g 이상 5㎡/g 이하가 바람직하고, 4㎡/g 및 그 전후(예를 들면 4±0.1㎡/g 정도)의 BET 비표면적을 가지는 흑연계 탄소재의 사용이 특히 바람직하다.The BET specific surface area of the negative electrode active material (graphite carbon material) to be used is suitably from 2 m 2 / g to 6 m 2 / g. The BET specific surface area is preferably not less than 3 m 2 / g and not more than 5 m 2 / g, more preferably not less than 4 m 2 / g and the use of a black carbon material having a BET specific surface area before and after (for example, about 4 ± 0.1 m 2 / g) Is particularly preferable.

음극 활물질로서 사용하는 흑연계 탄소재의 적합한 사이즈(2차 입자의 입자 지름)는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 레이저 회절·산란법에 의거한 측정값의 평균 입자 지름이 1㎛ 이상 50㎛ 이하(전형적으로는 5㎛ 이상 20㎛ 이하, 바람직하게는 8㎛ 이상 12㎛ 이하) 정도의 것을 바람직하게 이용할 수 있다.There is no particular limitation on an appropriate size (particle size of secondary particles) of the graphite carbon material used as the negative electrode active material. For example, the average particle size of the measured value based on the laser diffraction / scattering method is 1 탆 or more and 50 탆 (Typically, not less than 5 탆 and not more than 20 탆, preferably not less than 8 탆 and not more than 12 탆) can be preferably used.

특별히 한정하지 않으나, 음극 활물질층의 전체 고형분 중 음극 활물질의 비율은 85∼98질량%(예를 들면 90∼95질량%)로 하는 것이 바람직하다.Although not particularly limited, it is preferable that the ratio of the negative electrode active material to the total solid content of the negative electrode active material layer is 85 to 98 mass% (for example, 90 to 95 mass%).

음극 활물질층에는, 흑연계 탄소재로 이루어지는 음극 활물질(입자)의 외에, 도전재, 바인더, 증점재 등의 첨가재를 필요에 따라 함유할 수 있다. 도전재에 대해서는 후술한다. 바인더로서는, 상술한 양극 활물질층에 함유될 수 있는 것을 바람직하게 이용할 수 있다. 또한, 증점재로서는 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)나 메틸셀룰로오스(MC)를 적합하게 이용할 수 있다.The negative electrode active material layer may contain an additive such as a conductive material, a binder, and a boehmite material, if necessary, in addition to the negative electrode active material (particles) made of a graphite carbon material. The conductive material will be described later. As the binder, those which can be contained in the above-mentioned positive electrode active material layer can be preferably used. Carboxymethylcellulose (CMC) or methylcellulose (MC) can be suitably used as the thickening material.

여기에서 개시되는 리튬 이온 이차 전지에서는, 음극 활물질층 중에, 흑연계 탄소재로 이루어지는 음극 활물질과 조합하여 도전성의 무정형 탄소로 이루어지는 도전성 탄소재가 도전재로서 함유된다. 여기에서 무정형 탄소란, 명료한 결정 상태를 나타내지 않는 탄소의 총칭이며, 석탄, 목탄, 그을음 등을 포함한다. 어모퍼스 카본이라 불리는 재료도 무정형 탄소에 포함되는 전형례이다.In the lithium ion secondary battery disclosed herein, a conductive carbon material composed of conductive amorphous carbon is contained as a conductive material in combination with a negative electrode active material composed of a graphite carbon material in the negative electrode active material layer. Here, the amorphous carbon is a generic name of carbon which does not exhibit a clear crystal state, and includes coal, charcoal, soot, and the like. Amorphous carbon is a typical example of amorphous carbon.

도전성 탄소재로서는, 그을음과 같은 어모퍼스 카본으로 이루어지는 다양한 탄소 재료가 채용될 수 있으나, 도전성, 미세 형상(입자 지름, 스트럭처 등)의 조정이 용이하다는 관점에서, 다양한 카본 블랙의 사용이 적합하다. 예를 들면, 퍼니스 블랙, 아세틸렌 블랙 등의 도전성이 우수한 카본 블랙을 본 발명의 실시에 있어서의 도전성 탄소재로서 적합하게 사용할 수 있다.As the conductive carbon material, various carbon materials composed of amorphous carbon such as soot can be employed. However, from the viewpoint of easy adjustment of conductivity, fine shape (particle diameter, structure and the like), various carbon blacks are suitable for use. For example, carbon black excellent in conductivity such as furnace black and acetylene black can be suitably used as the conductive carbon material in the practice of the present invention.

사용하는 도전성 탄소재의 부피 밀도는 0.4g/㎤ 이하(예를 들면 0.05g/㎤ 이상 0.4g/㎤ 이하)이고, 음극 활물질층 중에 있어서 공존시키는 음극 활물질(흑연계 탄소재)의 부피 밀도보다 작다. 이로 인해, 음극 활물질층 중의 공공 용적을 비교적 크게 확보할 수 있다. 이러한 부피 밀도는 0.3g/㎤ 이하(예를 들면 0.05g/㎤ 이상 0.3g/㎤ 이하)가 바람직하고, 0.2g/㎤ 이하(예를 들면 0.05g/㎤ 이상 0.2g/㎤ 이하)가 특히 바람직하다.The bulk density of the conductive carbon material to be used is not more than 0.4 g / cm 3 (for example, not less than 0.05 g / cm 3 and not more than 0.4 g / cm 3) and less than the bulk density of the negative electrode active material (graphite carbonaceous material) small. As a result, the void volume in the negative electrode active material layer can be relatively secured. The bulk density is preferably 0.3 g / cm 3 or less (for example, 0.05 g / cm 3 or more and 0.3 g / cm 3 or less), more preferably 0.2 g / cm 3 or less (for example, 0.05 g / desirable.

또한, 사용하는 도전성 탄소재의 BET 비표면적은 50㎡/g 이하(예를 들면 14㎡/g 이상 50㎡/g 이하)가 적당하다. 이로 인해, 하이레이트 충방전시에 있어서의 부반응(예를 들면 충전시에 있어서의 음극 활물질층에서의 전해액의 분해 반응)의 발생을 억제하여, 하이레이트 사이클 특성의 가일층의 향상이 도모된다(예를 들면 하이레이트 사이클 후의 Ⅳ저항의 증대를 억제할 수 있다.) 이러한 BET 비표면적은 35㎡/g 이하(예를 들면 14㎡/g 이상 35㎡/g 이하)가 바람직하고, 20㎡/g 이하(예를 들면 14㎡/g 이상 20㎡/g 이하)가 특히 바람직하다.The BET specific surface area of the conductive carbon material to be used is suitably not more than 50 m 2 / g (for example, not less than 14 m 2 / g and not more than 50 m 2 / g). This suppresses the occurrence of side reactions during high rate charging and discharging (for example, decomposition reaction of the electrolyte solution in the anode active material layer at the time of charging), thereby further improving the high rate cycle characteristics The BET specific surface area is preferably 35 m 2 / g or less (for example, 14 m 2 / g or more and 35 m 2 / g or less), more preferably 20 m 2 / g or less Or less (for example, 14 m2 / g or more and 20 m2 / g or less).

도전재로서 사용하는 도전성 탄소재의 적합한 사이즈(1차 입자의 입자 지름)는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 전자 현미경(TEM 또는 SEM) 사진에 의거한 1차 입자의 평균 입자 지름이 10㎚ 이상 500㎚ 이하(전형적으로는 20㎚ 이상 200㎚ 이하) 정도의 카본 블랙을 바람직하게 이용할 수 있다.The preferable size of the conductive carbon material used as the conductive material (the particle diameter of the primary particles) is not particularly limited. For example, the average particle diameter of the primary particles based on the electron microscope (TEM or SEM) Carbon black of about 500 nm or less (typically 20 nm or more and 200 nm or less) can be preferably used.

특별히 한정하지 않으나, 음극 활물질층에 있어서의 도전성 탄소재의 함유 비율은, 음극 활물질층의 고형분 전체를 100질량부로 한 것 중의 2질량부 이상 10질량부 이하인 것이 바람직하다. 이러한 배합 비율에 의하면, 리튬염 농도 불균일의 억제와, 음극 활물질층에의 도전성 탄소재의 첨가에 의한 전지 용량(방전 용량)의 저하를 억제하는 것을 양호한 밸런스로 양립시킬 수 있다. 특히 음극 활물질층의 고형분 전체를 100질량부로 한 것 중의 도전성 탄소재의 함유 비율이 5질량부 이상 10질량부 이하(예를 들면 5질량부 이상 7질량부 이하, 또는 7질량부 이상 10질량부 이하)인 것이 바람직하다.Although not particularly limited, it is preferable that the content ratio of the conductive carbon material in the negative electrode active material layer is 2 parts by mass or more and 10 parts by mass or less in 100 parts by mass of the entire solid content of the negative electrode active material layer. According to this mixing ratio, suppression of unevenness of the lithium salt concentration and suppression of reduction of the battery capacity (discharge capacity) due to the addition of the conductive carbon material to the negative electrode active material layer can be balanced with good balance. Particularly, when the content of the conductive carbon material in the anode active material layer is 100 parts by mass as a whole, the content of the conductive carbon material is 5 parts by mass or more and 10 parts by mass or less (for example, 5 parts by mass or more and 7 parts by mass or less, or 7 parts by mass or more and 10 parts by mass Or less).

도전성 탄소재로서 카본 블랙을 선택하는 경우, 당해 도전성 탄소재는 퍼니스 블랙이고, 당해 퍼니스 블랙의 부피 밀도가 0.02g/㎤ 이상 0.04g/㎤ 이하인 것이 바람직하다.When carbon black is selected as the conductive carbon material, it is preferable that the conductive carbon material is a furnace black, and the bulk density of the furnace black is 0.02 g / cm 3 or more and 0.04 g / cm 3 or less.

이와 같은 부피 밀도의 퍼니스 블랙을 이용하는 경우에는, 퍼니스 블랙 첨가에 의한 효과(특히, 염농도 불균일의 발생 억제 효과)를 높게 얻으면서, 부반응을 고도로 억제한다는 관점에서, 음극 활물질과 퍼니스 블랙의 질량비(음극 활물질/퍼니스 블랙)는 96.6/2∼88.6/10의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 95.6/3∼93.6/5의 범위 내에 있는 것이 보다 바람직하다.In the case of using the furnace black having such a bulk density, the mass ratio of the negative electrode active material to the furnace black (the cathode ratio of the negative electrode active material to the negative electrode active material) Active material / furnace black) is preferably in the range of 96.6 / 2 to 88.6 / 10, more preferably in the range of 95.6 / 3 to 93.6 / 5.

음극 활물질층(24)은, 상술한 음극 활물질(흑연계 탄소재) 및 도전재(도전성 탄소재)를 다른 다양한 첨가재와 함께 혼합하여 조제한 조성물(예를 들면, 수계 용매 또는 비수계 용매를 첨가하여 조제한 슬러리상 조성물)을 음극 집전체 상에 소정의 두께로 부착시킴으로써 형성할 수 있다.The negative electrode active material layer 24 is formed by mixing a composition prepared by mixing the above-described negative electrode active material (graphite carbonaceous material) and a conductive material (conductive carbonaceous material) together with various other additives (for example, by adding an aqueous solvent or a non- And then adhering the prepared slurry composition to the negative electrode collector at a predetermined thickness.

첨가재의 예로서 바인더를 들 수 있다. 예를 들면, 상술한 양극 활물질층(14)에 포함되는 것과 동일한 것을 이용할 수 있다. 그 밖의 첨가재로서, 증점재, 분산재 등을 적절히 사용할 수도 있다. 예를 들면, 증점재로서는 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)나 메틸셀룰로오스(MC)를 적합하게 이용할 수 있다.An example of the additive is a binder. For example, the same materials as those contained in the above-described positive electrode active material layer 14 can be used. As other additives, a thickening material, a dispersing material and the like may be suitably used. For example, carboxymethylcellulose (CMC) or methylcellulose (MC) can be suitably used as the thickening material.

그리고, 상기 양극 활물질층(14)이 형성된 양극 시트(10) 및 상기 음극 활물질층(24)이 형성된 음극 시트(20)와 함께 적층되는 세퍼레이터(40)는, 양극 시트(10)와 음극 시트(20)를 막는 부재이다.The separator 40 which is laminated with the positive electrode sheet 10 on which the positive electrode active material layer 14 is formed and the negative electrode sheet 20 on which the negative electrode active material layer 24 is formed are stacked on the positive electrode sheet 10 and the negative electrode sheet 20).

전형적으로는, 세퍼레이터(40)는 미소한 구멍을 복수 가지는 소정 폭의 띠 형상의 시트재로 구성되어 있다. 세퍼레이터(40)에는, 예를 들면, 다공질 폴리올레핀계 수지로 구성된 단층 구조의 세퍼레이터 또는 적층 구조의 세퍼레이터를 이용할 수 있다. 또한, 이러한 수지로 구성된 시트재의 표면에, 절연성을 가지는 입자의 층을 더 형성해도 된다. 여기에서, 절연성을 가지는 입자로서는, 절연성을 가지는 무기 필러(예를 들면, 금속 산화물, 금속 수산화물 등의 필러), 또는, 절연성을 가지는 수지 입자(예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 입자)로 구성해도 된다.Typically, the separator 40 is formed of a sheet material having a predetermined width and a plurality of small holes. As the separator 40, for example, a separator having a single-layer structure made of a porous polyolefin-based resin or a separator having a laminated structure can be used. Further, a layer of insulating particles may be further formed on the surface of the sheet member made of such a resin. Examples of the particles having insulating properties include inorganic fillers having insulating properties (for example, fillers such as metal oxides and metal hydroxides) or resin particles having insulating properties (for example, particles such as polyethylene and polypropylene) .

적층시에는, 양극 시트(10)의 양극 활물질층 비형성부(16)와 음극 시트(20)의 음극 활물질층 비형성부(26)가 세퍼레이터 시트(40)의 폭 방향의 양측으로부터 각각 돌출하도록, 양극 시트(10)와 음극 시트(20)를 폭 방향으로 약간 어긋나게 포개어, 시트 길이 방향으로 권회한다. 그 결과, 권회 전극체(80)의 권회 방향에 대한 가로 방향에 있어서, 양극 시트(10) 및 음극 시트(20)의 활물질층 비형성부(16, 26)가 각각 권회 코어 부분(즉 양극 시트(10)의 양극 활물질층 형성부와 음극 시트(20)의 음극 활물질층 형성부와 2매의 세퍼레이터 시트(40)가 조밀하게 권회된 부분)으로부터 바깥쪽으로 돌출되어 있다. 이러한 양극측 돌출 부분(즉 양극 활물질층의 비형성부)(16) 및 음극측 돌출 부분(즉 음극 활물질층의 비형성부)(26)에는 양극 리드 단자(74) 및 음극 리드 단자(76)가 각각 부설되어 있고, 양극 단자(70) 및 음극 단자(72)와 각각 전기적으로 접속되어 있다.The positive electrode active material layer non-forming portion 16 of the positive electrode sheet 10 and the negative electrode active material layer non-forming portion 26 of the negative electrode sheet 20 are respectively projected from both sides in the width direction of the separator sheet 40, The sheet 10 and the negative electrode sheet 20 are superimposed in a slightly shifted manner in the width direction and wound in the sheet longitudinal direction. As a result, in the transverse direction with respect to the winding direction of the wound electrode body 80, the active material layer non-formed portions 16 and 26 of the positive electrode sheet 10 and the negative electrode sheet 20 are wound on the wound core portion 10), the negative electrode active material layer forming portion of the negative electrode sheet 20, and the two separator sheets 40 are tightly wound). The positive electrode lead terminal 74 and the negative electrode lead terminal 76 are connected to the positive electrode side protruding portion 16 (i.e., the non-forming portion of the positive electrode active material layer) 16 and the negative electrode side protruding portion And is electrically connected to the positive electrode terminal 70 and the negative electrode terminal 72, respectively.

전해액(비수전해액)으로서는, 종래부터 리튬 이온 이차 전지에 이용되는 비수전해액과 동일한 것을 특별히 한정없이 사용 할 수 있다. 이러한 비수전해액은, 전형적으로는, 적당한 비수 용매에 지지염(리튬염)을 함유시킨 조성을 가진다.As the electrolytic solution (nonaqueous electrolytic solution), the same nonaqueous electrolytic solution conventionally used for a lithium ion secondary battery can be used without particular limitation. Such a nonaqueous electrolytic solution typically has a composition containing a supporting salt (lithium salt) in a suitable nonaqueous solvent.

상기 비수 용매로서는, 예를 들면, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트, 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 테트라히드로푸란, 1,3-디옥소란 등으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 이용할 수 있다.Examples of the nonaqueous solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, Dioxolane, and the like can be used.

또한, 상기 지지염으로서는, 예를 들면, LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(CF3SO2)2, LiC(CF3SO2)3 등의 리튬염을 이용할 수 있다. 일례로서, 에틸렌카보네이트(EC)와 디메틸카보네이트(DMC)와 에틸메틸카보네이트(EMC)의 혼합 용매(예를 들면 체적비 3:4:3)에 LiPF6을 약 1mol/L의 농도로 함유시킨 비수전해액을 들 수 있다.In addition, as the supporting salt, e.g., LiPF 6, LiBF 4, LiAsF 6, LiCF 3 SO 3, LiC 4 F 9 SO 3, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiC (CF 3 SO 2) 3 , etc. Can be used. As an example, a nonaqueous electrolytic solution containing LiPF 6 at a concentration of about 1 mol / L in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) (for example, a volume ratio of 3: 4: 3) .

리튬 이온 이차 전지를 조립할 때에는, 케이스 본체(52)의 상단 개구부로부터 당해 본체(52) 내에 권회 전극체(80)를 수용함과 함께 적당한 비수전해액을 케이스 본체(52) 내에 배치(주액)한다. 그 후, 상기 개구부를 덮개체(54)와의 용접 등에 의해 밀봉하여, 본 실시형태에 관련되는 리튬 이온 이차 전지(100)의 조립이 완성된다. 케이스(50)의 밀봉 프로세스나 전해액의 배치(주액) 프로세스는, 종래의 리튬 이온 이차 전지의 제조에서 행하여지고 있는 방법과 동일해도 되며, 본 발명을 특징짓는 것이 아니다. 이와 같이 하여 본 실시형태에 관련되는 리튬 이온 이차 전지(100)의 구축이 완성된다.When the lithium ion secondary battery is assembled, the wound electrode body 80 is housed in the body 52 from the upper opening of the case body 52, and a suitable non-aqueous electrolyte is placed in the case body 52 (casting liquid). Thereafter, the opening is sealed by welding or the like with the lid 54 to complete assembly of the lithium ion secondary battery 100 according to the present embodiment. The sealing process of the case 50 and the process of disposing the electrolyte solution (liquid injection process) may be the same as those performed in the production of a conventional lithium ion secondary battery, and do not characterize the present invention. Thus, the construction of the lithium ion secondary battery 100 according to the present embodiment is completed.

이하, 본 발명에 관한 몇 가지 시험례를 설명하겠으나, 본 발명을 시험례에 나타내는 것으로 한정하는 것을 의도한 것은 아니다.Hereinafter, some test examples related to the present invention will be described, but it is not intended to limit the present invention to the test examples.

<리튬 이온 이차 전지(평가용 샘플 전지)의 제작>&Lt; Preparation of Lithium Ion Secondary Battery (Sample Battery for Evaluation)

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

이하의 재료를 이용하여 실시예 1의 리튬 이온 이차 전지를 제작하였다.The following materials were used to fabricate the lithium ion secondary battery of Example 1.

(1) 양극 시트의 제작:(1) Preparation of positive electrode sheet:

평균 입자 지름이 약 10㎛의 삼원계 양극 활물질(LiNi1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3O2)과, 도전재(카본 블랙)와, 바인더(PVDF)를, 양극 활물질:도전재:바인더=90:8:2가 되는 질량비로 혼합하고, 추가로 이러한 고형분이 전체의 56질량%가 되도록 N-메틸피롤리돈(NMP)과 혼합함으로써, 양극 활물질층 형성용 페이스트상 조성물(이하 「양극합재」라고 한다.)을 조제하였다. 이어서, 이러한 양극합재를 두께 15㎛의 알루미늄박 시트로 이루어지는 양극 집전체의 양면에 도포하고, 이어서 건조 및 프레스함으로써, 전체의 두께가 65㎛이고, 집전체의 양면에 각각 폭 98㎜, 길이 3000㎜의 양극 활물질층이 형성된 장척의 양극 시트를 제작하였다.A mean particle size of the ternary positive electrode active material of about 10㎛ (LiNi 1/3 Co 1 /3 Mn 1/3 O 2) and a conductive agent (carbon black) and a positive electrode active material with a binder (PVDF),: the conductive material: (Hereinafter referred to as &quot; binder composition &quot;) was mixed at a mass ratio of 90: 8: 2 and further mixed with N-methylpyrrolidone (NMP) such that the solid content became 56% Positive electrode mixture &quot;). Subsequently, this positive electrode composite material was applied to both surfaces of a positive electrode current collector made of an aluminum foil sheet having a thickness of 15 mu m, followed by drying and pressing, whereby the total thickness was 65 mu m, Lt; RTI ID = 0.0 &gt; mm &lt; / RTI &gt;

(2) 음극 시트의 제작:(2) Production of negative electrode sheet:

흑연 재료 100g에 대해 적량의 피치를 첨가, 혼합하여 얻은 시료를, 500℃ 이상 800℃ 이하의 고온 영역에서 소성하고, 해쇄(解碎), 분급(分級)함으로써, 평균 입자 지름이 약 10㎛, 부피 밀도가 0.6g/㎤, BET 비표면적이 4㎡/g으로 조정된 어모퍼스 카본 피복 흑연계 탄소재를 조제하였다.A sample obtained by adding and mixing an appropriate amount of pitch to 100 g of the graphite material is sintered in a high temperature region of 500 DEG C or more and 800 DEG C or less and is crushed and classified to obtain an average particle diameter of about 10 mu m, An amorphous carbon-coated black carbon material having a bulk density of 0.6 g / cm 3 and a BET specific surface area of 4 m 2 / g was prepared.

또한, 도전재(도전성 탄소재)로서, 부피 밀도가 0.05g/㎤, BET 비표면적이 14㎡/g으로 조정된 평균 입자 지름(1차 입자 지름) 100㎚ 이하의 카본 블랙(퍼니스 블랙)을 준비하였다.Carbon black (furnace black) having a bulk density of 0.05 g / cm 3 and a BET specific surface area adjusted to 14 m 2 / g and an average particle diameter (primary particle diameter) of 100 nm or less was used as the conductive material Prepared.

그리고, 상기 조제한 음극 활물질(흑연계 탄소재)과, 도전재(도전성 탄소재)와, 바인더로서의 스티렌부타디엔고무(SBR)와, 증점재로서의 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)의 질량비가, 음극 활물질:도전재:바인더:증점재=93.6:5.0:0.7:0.7이 되도록, 먼저 음극 활물질과 도전재를 교반 혼합하고, 추가로 바인더, 증점재 및 물을 첨가하여 혼합함으로써, 음극 활물질층 형성용 페이스트상 조성물(이하 「음극합재」라고 한다.)을 조제하였다. 이어서, 이러한 음극합재를 두께 14㎛의 구리박 시트로 이루어지는 음극 집전체의 양면에 도포하고, 이어서 건조 및 프레스함으로써, 전체의 두께가 150㎛이고, 집전체의 양면에 각각 폭 102㎜, 길이 3100㎜의 음극 활물질층이 형성된 장척의 음극 시트를 제작하였다. 이상의 기재로부터 명백한 바와 같이, 본 실시예에서는, 음극 활물질층에 있어서의 도전성 탄소재의 함유 비율은, 음극 활물질층의 고형분 전체를 100질량부로 한 것 중의 5질량부이다.The mass ratio of the prepared negative electrode active material (graphite carbon material), the conductive material (conductive carbon material), the styrene butadiene rubber (SBR) as the binder and the carboxymethyl cellulose (CMC) The negative active material layer and the conductive material were first mixed by stirring, and then the binder, thickening material and water were added and mixed so that the binder material: thickening material = 93.6: 5.0: 0.7: 0.7, (Hereinafter referred to as &quot; negative electrode mixture &quot;). Subsequently, the negative electrode composite material was applied to both surfaces of a negative electrode current collector made of a copper foil sheet having a thickness of 14 占 퐉, followed by drying and pressing to form a total thickness of 150 占 퐉 and a width of 102 mm and a length of 3100 Mm long negative electrode active material layer. As is apparent from the above description, in this embodiment, the content ratio of the conductive carbon material in the negative electrode active material layer is 5 parts by mass of the total amount of the solid content of the negative electrode active material layer as 100 parts by mass.

(3) 전지의 구축(3) Construction of battery

두께 20㎛, 공경(孔徑) 0.1㎛의 폴리프로필렌(PP)/폴리에틸렌(PE)/폴리프로필렌(PP)의 3층 구조로 이루어지는 세퍼레이터 기재(基材)의 편면에, 무기 필러(여기서는 알루미나 입자) 및 바인더를 포함하는 두께 4㎛의 내열층(HRL층)이 형성된 총 두께 24㎛의 세퍼레이터 시트를 2매 준비하였다.(Here, alumina particles) were formed on one surface of a separator base material having a three-layer structure of polypropylene (PP) / polyethylene (PE) / polypropylene (PP) having a thickness of 20 占 퐉 and a pore diameter of 0.1 占 퐉. And a heat-resistant layer (HRL layer) having a thickness of 4 占 퐉 including a binder were formed on a separator sheet having a total thickness of 24 占 퐉.

그리고, 상기 양극 시트 및 음극 시트를 2매의 세퍼레이터 시트를 개재하여 적층하여 타원 형상으로 권회하고, 상온하에서, 평판 등에 의해, 약 4kN/㎠의 압력을 약 2분간에 걸쳐 권회체의 측면에 걺(가압함)으로써, 편평 형상의 권회 전극체를 제작하였다.The positive electrode sheet and the negative electrode sheet were laminated via two separator sheets and wound in an elliptical shape. A pressure of about 4 kN / cm 2 was applied to the side surface of the winding body at a room temperature with a flat plate or the like for about 2 minutes (Pressed), thereby producing a wound electrode body having a flat shape.

이 권회 전극체의 양극 활물질층 비형성부 및 음극 활물질층 비형성부에, 각각, 양극 리드 단자 및 음극 리드 단자를 초음파 용접 수단에 의해 부설하였다. 그 후, 이러한 권회 전극체를 비수전해액과 함께 상자형 전지 용기에 수용하고, 전지 용기의 개구부를 기밀하게 밀봉하였다. 비수전해액으로서는 EC와 DMC와 EMC를 3:4:3의 체적비로 포함하는 혼합 용매에 지지염으로서의 LiPF6을 약 1mol/리터의 농도로 함유시킨 비수전해액을 41g 사용하였다.The positive electrode lead terminal and the negative electrode lead terminal were laid by ultrasonic welding means on the positive electrode active material layer non-forming portion and the negative electrode active material layer non-forming portion of the wound electrode body, respectively. Thereafter, this wound electrode body was housed in a box-shaped battery container together with the nonaqueous electrolyte solution, and the opening of the battery container was hermetically sealed. As the non-aqueous electrolyte, 41 g of a nonaqueous electrolyte solution containing LiPF 6 as a supporting salt at a concentration of about 1 mol / liter was mixed in a mixed solvent containing EC, DMC and EMC at a volume ratio of 3: 4: 3.

이와 같이 하여 구축한 밀폐형 각형 리튬 이온 이차 전지에 대해, 통상의 방법에 의해 초기 충방전 처리(conditioning)을 행하여, 정격 용량이 3.6Ah인 평가용 리튬 이온 이차 전지(실시예 1)로 하였다.The sealed square type lithium ion secondary battery constructed as described above was subjected to initial charging and discharging treatment by a conventional method to obtain a lithium ion secondary cell for evaluation (Example 1) having a rated capacity of 3.6 Ah.

<실시예 2∼8, 비교예 1∼2>&Lt; Examples 2 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 >

도전재(도전성 탄소재)로서, 이하의 표 1의 해당란에 각각 나타내고 있는 부피 밀도 및 BET 비표면적이 되도록 조정된 평균 입자 지름(1차 입자 지름) 100㎚ 이하의 카본 블랙(퍼니스 블랙) 중 어느 하나를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 재료, 동일한 프로세스에 의해, 사용한 도전재마다 평가용 리튬 이온 이차 전지(실시예 2∼8, 비교예 1∼2)를 각각 제작하였다.As the conductive material (conductive carbon material), any one of carbon black (furnace black) having an average particle diameter (primary particle diameter) of 100 nm or less and adjusted to have a bulk density and a BET specific surface area, Lithium ion secondary batteries for evaluation (Examples 2 to 8 and Comparative Examples 1 and 2) were produced for each conductive material by the same materials and the same process as those in Example 1 except that one was used.

<실시예 9>&Lt; Example 9 >

도전재(도전성 탄소재)로서, 부피 밀도:0.4g/㎤, BET 비표면적:50㎡/g으로 조정된 평균 입자 지름(1차 입자 지름) 100㎚ 이하의 카본 블랙(퍼니스 블랙)을 사용하고, 또한, 음극 활물질(흑연계 탄소재)로서, 부피 밀도:0.6g/㎤, BET 비표면적:4.0㎡/g으로 조정된 평균 입자 지름이 약 10㎛의 어모퍼스 카본 피복 흑연계 탄소재를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 재료, 동일한 프로세스에 의해, 평가용 리튬 이온 이차 전지(실시예 9)를 제작하였다.Carbon black (furnace black) having an average particle diameter (primary particle diameter) of 100 nm or less adjusted to a bulk density of 0.4 g / cm 3 and a BET specific surface area of 50 m 2 / g was used as a conductive material (conductive carbon material) , And an amorphous carbon-coated graphite carbon material having an average particle diameter of about 10 μm adjusted to a bulk density of 0.6 g / cm 3 and a BET specific surface area of 4.0 m 2 / g was used as a negative electrode active material (graphite carbon material) A lithium ion secondary cell for evaluation (Example 9) was produced by the same process and by the same process as in Example 1 except for the above.

<실시예 10∼13, 비교예 3∼6>&Lt; Examples 10 to 13 and Comparative Examples 3 to 6 >

음극 활물질로서, 이하의 표 2의 해당란에 각각 나타내고 있는 부피 밀도 및 BET 비표면적이 되도록 조정된 평균 입자 지름이 약 10㎛의 어모퍼스 카본 피복 흑연계 탄소재 중 어느 하나를 사용한 것 이외에는 실시예 9와 동일한 재료, 동일한 프로세스에 의해, 사용한 음극 활물질마다 평가용 리튬 이온 이차 전지(실시예 10∼13, 비교예 3∼6)를 각각 제작하였다.Examples 9 and 10 were prepared in the same manner as in Example 9 except that any one of the amorphous carbon-coated graphite carbon materials having an average particle diameter of about 10 mu m adjusted to have a bulk density and a BET specific surface area shown in the corresponding column of Table 2 below was used as the negative electrode active material. The lithium ion secondary batteries for evaluation (Examples 10 to 13 and Comparative Examples 3 to 6) were produced for each of the negative electrode active materials by the same materials and the same process.

<실시예 14>&Lt; Example 14 >

음극 활물질층에 있어서의 도전성 탄소재의 함유 비율이 음극 활물질층의 고형분 전체를 100질량부로 한 것 중의 2질량부가 되도록 도전성 탄소재의 첨가량을 조정하여 음극합재를 조제한 것 이외에는 실시예 9와 동일한 재료, 동일한 프로세스에 의해, 평가용 리튬 이온 이차 전지(실시예 14)를 제작하였다.A negative electrode material was prepared in the same manner as in Example 9 except that the amount of the conductive carbon material in the negative electrode active material layer was adjusted so that the amount of the conductive carbon material added was 2 parts by mass in the 100 parts by mass of the total solid content of the negative electrode active material layer , And a lithium ion secondary cell for evaluation (Example 14) was produced by the same process.

<실시예 15>&Lt; Example 15 >

음극 활물질층에 있어서의 도전성 탄소재의 함유 비율이 음극 활물질층의 고형분 전체를 100질량부로 한 것 중의 7질량부가 되도록 도전성 탄소재의 첨가량을 조정하여 음극합재를 조제한 것 이외에는 실시예 9와 동일한 재료, 동일한 프로세스에 의해, 평가용 리튬 이온 이차 전지(실시예 15)를 제작하였다.A negative electrode material was prepared in the same manner as in Example 9 except that the content of the conductive carbon material in the negative electrode active material layer was adjusted to such an amount that the amount of the conductive carbon material added was 7 parts by mass in the 100 parts by mass of the entire solid material in the negative electrode active material layer , And a lithium ion secondary battery for evaluation (Example 15) was produced by the same process.

<실시예 16>&Lt; Example 16 >

음극 활물질층에 있어서의 도전성 탄소재의 함유 비율이 음극 활물질층의 고형분 전체를 100질량부로 한 것 중의 10질량부가 되도록 도전성 탄소재의 첨가량을 조정하여 음극합재를 조제한 것 이외에는 실시예 9와 동일한 재료, 동일한 프로세스에 의해, 평가용 리튬 이온 이차 전지(실시예 16)를 제작하였다.A negative electrode material was prepared in the same manner as in Example 9 except that the content of the conductive carbonaceous material in the negative electrode active material layer was adjusted so that the amount of the conductive carbonaceous material added was adjusted to 10 parts by mass in 100 parts by mass of the total solid content of the negative electrode active material layer , And a lithium ion secondary battery for evaluation (Example 16) was produced by the same process.

<하이레이트 사이클 특성(저항 상승률)의 평가>&Lt; Evaluation of high rate cycle characteristic (resistance increase rate) >

상기와 같이 제작한 평가용 리튬 이온 이차 전지(실시예 1∼16, 비교예 1∼6)의 각각에 대하여, 하이레이트 사이클 시험 후의 저항 상승률을 상대평가하였다.Each of the lithium ion secondary cells for evaluation (Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 6) prepared as described above was evaluated relative to the rate of increase in resistance after the high rate cycle test.

구체적으로는, 60℃의 온도 조건하에 있어서, 각 전지를 단자간 전압이 4.1V가 될 때까지 36A(10C 상당)의 정전류로 충전하는 처리와, 단자간 전압이 3.0V가 될 때까지 1.8A(0.5C 상당)의 정전류로 방전하는 처리를 합계 1000 사이클 반복하는 하이레이트 충방전 사이클 처리를 행하였다.More specifically, under the temperature condition of 60 占 폚, each battery is charged with a constant current of 36A (corresponding to 10C) until the terminal voltage becomes 4.1 V, (Equivalent to 0.5 C) was repeated 1000 times in total.

이러한 하이레이트 충방전 사이클 처리 후, 25℃의 온도 환경하에서 충전을 행하여, SOC 60%의 충전 상태로 조정하였다. 그 후, 10C의 전류로 10초간의 펄스 방전을 행하고, 방전 개시부터 10초 후의 전압 강하량으로부터, 평가용 리튬 이온 이차 전지 각각의 하이레이트 충방전 1000 사이클 처리 후의 Ⅳ저항값(mΩ)을 구하였다. 그리고, 미리 목표값으로서 설정해둔 기준 리튬 이온 이차 전지에 있어서의 동(同) 사이클 후의 Ⅳ저항값(mΩ)을 기준 Ⅳ저항값=1로 하여, 각 평가용 리튬 이온 이차 전지의 Ⅳ저항값을 상대값으로서 규정하였다. 즉, 각 평가용 리튬 이온 이차 전지의 Ⅳ저항의 상대값은, 1000 사이클 처리 후의 Ⅳ저항 측정값(mΩ)/기준 Ⅳ저항값(mΩ)에 의해 산출하였다. 결과를 표 1 및 표 2의 해당란에 나타낸다.After such a high-rate charging / discharging cycle treatment, the battery was charged under a temperature environment of 25 캜 and adjusted to a charged state of SOC of 60%. Thereafter, a pulse discharge was performed for 10 seconds at a current of 10 C, and the IV resistance value (m?) After 1000 cycles of high-rate charging and discharging of each lithium ion secondary battery for evaluation was obtained from the voltage drop amount after 10 seconds from the start of discharge . The IV resistance value (m?) After the same cycle in the reference lithium ion secondary battery set in advance as the target value is set as the reference IV resistance value = 1, and the IV resistance value of each evaluation lithium ion secondary battery is set to As a relative value. That is, the relative value of the IV resistance of each evaluation lithium ion secondary battery was calculated by the IV resistance measurement value (m?) / Reference IV resistance value (m?) After 1000 cycles. The results are shown in the corresponding columns of Tables 1 and 2.

Figure 112016094067681-pat00001
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Figure 112016094067681-pat00002
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표 1 및 표 2에 나타내는 바와 같이, 부피 밀도가 0.5g/㎤ 이상 0.7g/㎤ 이하이고 또한 BET 비표면적이 2㎡/g 이상 6㎡/g 이하인 음극 활물질(흑연계 탄소재), 및, 부피 밀도가 0.4g/㎤ 이하이고 또한 BET 비표면적이 50㎡/g 이하인 도전재(도전성 탄소재)를 채용하여 형성한 음극 활물질층을 구비하는 리튬 이온 이차 전지(실시예1∼16)에 대해서는, 모두 Ⅳ저항의 상대값이 기준 Ⅳ저항값인 1을 하회하고 있어, 높은 하이레이트 사이클 특성(내구성)을 구비하는 것이 확인되었다. 구체적으로는 이하와 같다.As shown in Tables 1 and 2, a negative electrode active material (graphite carbonaceous material) having a bulk density of 0.5 g / cm 3 or more and 0.7 g / cm 3 or less and a BET specific surface area of 2 m 2 / g or more and 6 m 2 / g or less, With respect to the lithium ion secondary batteries (Examples 1 to 16) including the negative electrode active material layer formed using the conductive material (conductive carbon material) having a bulk density of 0.4 g / cm 3 or less and a BET specific surface area of 50 m 2 / g or less , It was confirmed that the relative value of all the IV resistances was less than the reference IV resistance value of 1, and that the device had a high high rate cycle characteristic (durability). Specifically, it is as follows.

표 1에 나타내는 실시예 1∼3에서는, 도전재의 부피 밀도가 특히 0.1g/㎤ 이하로 특히 낮다. 이 점과 50㎡/g 이하의 낮은 BET 비표면적을 조합함으로써, 하이레이트 충방전에 대해 특히 높은 내구성을 나타내었다. 또한, BET 비표면적이 작을수록, 음극에 있어서의 부반응(예를 들면 충전시에 있어서의 음극 활물질층에서의 전해액의 분해 반응)이 억제되어, 실시예 4보다 양호한 결과를 나타내었다고 할 수 있다.In Examples 1 to 3 shown in Table 1, the bulk density of the conductive material is particularly low, particularly 0.1 g / cm 3 or less. By combining this point with a low BET specific surface area of 50 m &lt; 2 &gt; / g or less, the durability was particularly high for high rate charge and discharge. Further, it can be said that the smaller the BET specific surface area, the lower side reaction in the negative electrode (for example, the decomposition reaction of the electrolyte in the negative electrode active material layer at the time of charging) was suppressed and the better results were obtained.

또한, 실시예 5∼6에서는, 도전재의 BET 비표면적이 20㎡/g 이하로 특히 낮다. 이 점과 0.4g/㎤ 이하의 낮은 부피 밀도를 조합함으로써, 하이레이트 충방전에 대해 양호한 내구성을 나타내었다. 또한, 부피 밀도가 작을수록, Ⅳ저항의 상대값이 낮은 경향이다.Further, in Examples 5 to 6, the BET specific surface area of the conductive material is particularly low as 20 m 2 / g or less. By combining this point with a low bulk density of 0.4 g / cm &lt; 3 &gt; or less, it showed good durability against high rate charge and discharge. Also, the smaller the bulk density, the lower the relative value of IV resistance.

또한, 실시예 7∼8에 대해서도, 도전재의 BET 비표면적이 30±1㎡/g 정도이고, 부피 밀도가 0.2∼0.21g/㎤로 낮기 때문에, 하이레이트 충방전에 대해 양호한 내구성을 나타내었다.Also in Examples 7 to 8, since the BET specific surface area of the conductive material is about 30 +/- 1 m &lt; 2 &gt; / g and the bulk density is as low as 0.2 to 0.21 g / cm &lt; 3 &gt;, good durability against high rate charge and discharge is exhibited.

한편, 부피 밀도는 낮으나 BET 비표면적이 50㎡/g을 상회하는 도전재를 사용한 비교예 1, 및, BET 비표면적은 낮으나 부피 밀도가 0.4g/㎤를 상회하는 도전재를 사용한 비교예 2에 대해서는, 모두 Ⅳ저항의 상대값이 기준 Ⅳ저항값인 1을 상회하고 있어, 하이레이트 사이클 특성(내구성)이 저하되어 있는 것이 확인되었다. 비교예 1에서는, 비표면적이 너무 커, 부반응이 촉진된 것을 요인으로 들 수 있다. 또한, 비교예 2에서는, 음극 활물질층의 공공 용적을 확보할 수 없었던 것을 요인으로 들 수 있다.On the other hand, Comparative Example 1 using a conductive material having a low bulk density but having a BET specific surface area of more than 50 m 2 / g and Comparative Example 2 using a conductive material having a low BET specific surface area but a bulk density exceeding 0.4 g / , It was confirmed that the relative value of the IV resistance exceeded the reference IV resistance value of 1 and the high rate cycle characteristic (durability) was lowered. In Comparative Example 1, the reason is that the specific surface area is too large and the side reaction is promoted. Further, in Comparative Example 2, the reason why the void volume of the negative electrode active material layer could not be secured is a factor.

표 2에 나타내는 실시예 9∼13에서는, 음극 활물질의 부피 밀도 및 BET 비표면적이 모두 적절한 범위에 있기 때문에, 하이레이트 충방전에 대해 양호한 내구성을 나타내었다.In Examples 9 to 13 shown in Table 2, since both the bulk density and the BET specific surface area of the negative electrode active material were in an appropriate range, they showed good durability against high rate charge and discharge.

또한, 실시예 9와 실시예 14∼16의 결과로부터, 음극 활물질층의 고형분 전체를 100질량부로 한 것 중의 도전성 탄소재의 함유 비율은, 2질량부 내지 10질량부까지의 범위 내에 있어서 도전성 탄소재 함유량이 많아질수록 양호한 내구성을 나타내었다.From the results of Example 9 and Examples 14 to 16, the content ratio of the conductive carbonaceous material in which the total solid content of the negative electrode active material layer was 100 parts by mass was within a range of 2 parts by mass to 10 parts by mass, The higher the content of the material, the better the durability.

한편, 비교예 3∼6에서는, 모두 Ⅳ저항의 상대값이 기준 Ⅳ저항값인 1을 상회하고 있어, 하이레이트 사이클 특성(내구성)이 저하되어 있는 것이 확인되었다. 비교예 3에서는, 음극 활물질의 BET 비표면적이 너무 작기 때문에, 반응 면적이 작은 것을 요인으로 들 수 있다. 비교예 4에서는, 음극 활물질의 BET 비표면적이 너무 크기 때문에, 부반응이 촉진되는 것을 요인으로 들 수 있다. 비교예 5에서는, 음극 활물질의 부피 밀도가 너무 작기 때문에, 충방전 용량이 작아, 음극의 부하가 증대함으로써 대전류를 흐르게 하였을 때의 Ⅳ저항이 증대하였다고 생각할 수 있다. 또한, 비교예 6에서는, 음극 활물질의 부피 밀도가 너무 크고, 음극 활물질층의 공공 용적이 작아, 결과적으로 리튬 이온의 확산 저해, 리튬염 농도 불균일의 확대에 의해 Ⅳ저항이 증대하였다고 생각할 수 있다.On the other hand, in Comparative Examples 3 to 6, it was confirmed that the relative value of the IV resistance exceeded the reference IV resistance value of 1, and the high rate cycle characteristic (durability) was lowered. In Comparative Example 3, since the BET specific surface area of the negative electrode active material is too small, it is a factor that the reaction area is small. In Comparative Example 4, since the BET specific surface area of the negative electrode active material is too large, the side reaction is promoted. In Comparative Example 5, since the bulk density of the negative electrode active material is too small, the charge / discharge capacity is small, and it can be considered that the IV resistance when the large current is caused to flow due to the increase of the negative electrode load. In Comparative Example 6, the bulk density of the negative electrode active material was too large, and the void volume of the negative electrode active material layer was small. As a result, it can be considered that the IV resistance was increased due to diffusion inhibition of lithium ion and expansion of lithium salt concentration unevenness.

<실시예 17>&Lt; Example 17 >

음극 시트 제작시에, 도전재(도전성 탄소재)로서, 부피 밀도가 0.02g/㎤, BET 비표면적이 13㎡/g으로 조정된 퍼니스 블랙을 이용하고, 음극합재 조제시에 각 성분의 질량비를, 음극 활물질과 도전재의 합계:바인더:증점재=98.6:0.7:0.7(여기서, 음극 활물질:도전재(질량비)=95:5)로 하며, 음극 집전체로서 두께 10㎛의 구리박 시트를 이용하고, 음극 시트의 전체 두께를 75㎛로 조정한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 재료, 동일한 프로세스에 의해, 평가용 리튬 이온 이차 전지(실시예 17)를 제작하였다.A furnace sheet was produced by using a furnace black having a bulk density of 0.02 g / cm 3 and a BET specific surface area adjusted to 13 m 2 / g as a conductive material (conductive carbon material), and a mass ratio of each component , A total amount of the negative electrode active material and the conductive material: binder: thickening material = 98.6: 0.7: 0.7 (negative electrode active material: conductive material (mass ratio) = 95: 5) , And the total thickness of the negative electrode sheet was adjusted to 75 탆, the same materials and the same process as in Example 1 were used to fabricate a lithium ion secondary battery for evaluation (Example 17).

<실시예 18∼21>&Lt; Examples 18 to 21 &

도전재(도전성 탄소재)로서, 이하의 표 3의 해당란에 각각 나타내고 있는 부피 밀도 및 BET 비표면적이 되도록 조정된 퍼니스 블랙 중 어느 하나를 사용한 것 이외에는 실시예 17과 동일한 재료, 동일한 프로세스에 의해, 사용한 도전재마다 평가용 리튬 이온 이차 전지(실시예 18∼21)를 각각 제작하였다.As the conductive material (conductive carbon material), the same materials and the same process as in Example 17 were used, except that any of the furnace blacks adjusted to have the bulk density and BET specific surface area shown in the corresponding column of Table 3 below was used. And lithium ion secondary batteries for evaluation (Examples 18 to 21) were prepared for each conductive material.

<실시예 22∼29>&Lt; Examples 22 to 29 >

음극 활물질로서, 이하의 표 4의 해당란에 각각 나타내고 있는 부피 밀도 및 BET 비표면적이 되도록 조정된 어모퍼스 카본 피복 흑연계 탄소재(표 4에서는 「흑연」이라고 쓴다) 중 어느 하나를 사용하고, 도전재(도전성 탄소재)로서, 이하의 표 4의 해당란에 각각 나타내고 있는 부피 밀도 및 BET 비표면적이 되도록 조정된 퍼니스 블랙 중 어느 하나를 사용하며, 음극 집전체로서 두께 10㎛의 구리박 시트를 이용하고, 음극 시트의 전체 두께를 75㎛로 조정한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 재료, 동일한 프로세스에 의해, 각 평가용 리튬 이온 이차 전지(실시예 22∼29)를 각각 제작하였다.As the negative electrode active material, any one of the amorphous carbon-coated graphite carbon materials (referred to as &quot; graphite &quot; in Table 4) adjusted to have the bulk density and the BET specific surface area shown in the corresponding column of Table 4 below, (Conductive carbon material), one of the furnace blacks adjusted so as to have a bulk density and a BET specific surface area respectively shown in the corresponding column of Table 4 below was used, and a 10 mu m-thick copper foil sheet was used as the anode current collector , And each of the evaluation lithium ion secondary batteries (Examples 22 to 29) was made of the same material and the same process as in Example 1 except that the total thickness of the negative electrode sheet was adjusted to 75 占 퐉.

<실시예 30∼37>&Lt; Examples 30 to 37 >

음극 활물질로서, 이하의 표 5의 해당란에 각각 나타내고 있는 부피 밀도 및 BET 비표면적이 되도록 조정된 어모퍼스 카본 피복 흑연계 탄소재(표 5에서는 「흑연」이라고 쓴다) 중 어느 하나를 사용하고, 도전재(도전성 탄소재)로서, 이하의 표 5의 해당란에 각각 나타내고 있는 부피 밀도 및 BET 비표면적이 되도록 조정된 퍼니스 블랙 중 어느 하나를 사용하며, 어모퍼스 카본 피복 흑연계 탄소재와 퍼니스 블랙의 혼합 비율(질량비)을 표 5에 나타내는 비율로 변경하고, 음극 집전체로서 두께 10㎛의 구리박 시트를 이용하며, 음극 시트의 전체 두께를 75㎛로 조정한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 재료, 동일한 프로세스에 의해, 각 평가용 리튬 이온 이차 전지(실시예 30∼37)를 각각 제작하였다.As the negative electrode active material, any one of amorphous carbon-coated graphite carbon materials (referred to as &quot; graphite &quot; in Table 5) adjusted so as to have a bulk density and a BET specific surface area shown in the corresponding columns of Table 5 below, (Conductive carbon material), and one of the furnace blacks adjusted to have a bulk density and a BET specific surface area shown in the corresponding column of Table 5 below was used, and the mixing ratio of the amorphous carbon-coated black carbon material and the furnace black Weight ratio) was changed to the ratio shown in Table 5, and a 10 mu m-thick copper foil sheet was used as the negative electrode collector, and the total thickness of the negative electrode sheet was adjusted to 75 mu m. Thereby preparing respective evaluation lithium ion secondary batteries (Examples 30 to 37).

<하이레이트 사이클 특성(저항 상승률)의 평가>&Lt; Evaluation of high rate cycle characteristic (resistance increase rate) >

상기와 같이 제작한 평가용 리튬 이온 이차 전지(실시예 17∼37)의 각각에 대하여, 하이레이트 사이클 시험 후의 저항 상승률을 상대평가하였다.Each of the evaluation lithium ion secondary cells (Examples 17 to 37) prepared as described above was subjected to relative evaluation of the rate of increase in resistance after the high rate cycle test.

구체적으로는, 상술한 방법에 의해, 평가용 리튬 이온 이차 전지 각각의 하이레이트 충방전 1000 사이클 처리 후의 Ⅳ저항값(mΩ)을 구하였다. 그리고, 미리 목표값으로서 설정해둔 기준 리튬 이온 이차 전지에 있어서의 동 사이클 후의 Ⅳ저항값(mΩ)을 기준 Ⅳ저항값=1로 하여, 각 평가용 리튬 이온 이차 전지의 Ⅳ저항값을 상대값으로서 산출하였다. 결과를 표 3∼표 5의 해당란에 나타낸다. 또한, 표 3의 목표값(기준 Ⅳ저항값)은 표 1 및 표 2의 목표값(기준 Ⅳ저항값)에 비해 40% 낮은 값을 채용하고 있다. 또한, 표 4의 목표값(기준 Ⅳ저항값)은 표 1 및 표 2의 목표값(기준 Ⅳ저항값)에 비해 40% 낮은 값을 채용하고 있다. 또한, 표 5의 목표값(기준 Ⅳ저항값)은 표 1 및 표 2의 목표값(기준 Ⅳ저항값)에 비해 40% 낮은 값을 채용하고 있다.Specifically, the IV resistance value (m?) Of each of the lithium ion secondary batteries for evaluation after 1000 cycles of charging and discharging at high rate was determined by the above-described method. The IV resistance value (m?) After the cycle in the reference lithium ion secondary battery previously set as the target value is set as the reference IV resistance value = 1, and the IV resistance value of each evaluation lithium ion secondary battery is set as a relative value Respectively. The results are shown in the corresponding columns of Tables 3 to 5. The target value (reference IV resistance value) in Table 3 adopts a value 40% lower than the target value (reference IV resistance value) in Tables 1 and 2. In addition, the target value (reference Ⅳ resistance value) in Table 4 adopts a value 40% lower than the target value (reference Ⅳ resistance value) in Tables 1 and 2. In addition, the target value (reference IV resistance value) in Table 5 adopts a value 40% lower than the target value (reference IV resistance value) in Tables 1 and 2.

Figure 112016094067681-pat00003
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Figure 112016094067681-pat00004
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표 3∼5가 나타내는 바와 같이, 부피 밀도가 0.5g/㎤ 이상 0.7g/㎤ 이하이고 또한 BET 비표면적이 2㎡/g 이상 6㎡/g 이하인 음극 활물질(흑연계 탄소재), 및, 부피 밀도가 0.4g/㎤ 이하이고 또한 BET 비표면적이 50㎡/g 이하인 도전재(도전성 탄소재)를 채용하여 형성한 음극 활물질층을 구비하는 리튬 이온 이차 전지 중에서도, 도전성 탄소재(카본 블랙)가 퍼니스 블랙이고, 당해 퍼니스 블랙의 부피 밀도가 0.02g/㎤ 이상 0.04g/㎤ 이하인 리튬 이온 이차 전지(실시예 17∼37)에 있어서는, Ⅳ저항의 상대값이 특히 낮아, 특히 높은 하이레이트 사이클 특성(내구성)을 구비하는 것이 확인되었다. 구체적으로는 이하와 같다.As shown in Tables 3 to 5, the negative electrode active material (graphite carbon material) having a bulk density of 0.5 g / cm 3 or more and 0.7 g / cm 3 or less and a BET specific surface area of 2 m 2 / g or more and 6 m 2 / g or less, Among the lithium ion secondary batteries having a negative active material layer formed using a conductive material (conductive carbon material) having a density of 0.4 g / cm 3 or less and a BET specific surface area of 50 m 2 / g or less, a conductive carbon material (carbon black) In the lithium ion secondary batteries (Examples 17 to 37) in which the volume density of the furnace black is 0.02 g / cm3 or more and 0.04 g / cm3 or less in the furnace black, the relative value of the IV resistance is particularly low, (Durability). Specifically, it is as follows.

표 3의 실시예 17∼21로부터, 부피 밀도가 0.02g/㎤ 이상 0.04g/㎤ 이하이고, BET 비표면적이 50㎡/g 이하인 퍼니스 블랙을 사용함으로써, 특히 높은 하이레이트 사이클 특성(내구성)이 얻어지는 것을 알 수 있다. 실시예 17과 18 및 실시예 20과 21의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 부피 밀도가 작은 쪽이 하이레이트 사이클 특성이 보다 향상하였다. 이것은, 부피 밀도가 작으면, 음극의 공공 용적을 충분히 확보하기 쉬워, 염농도 불균일을 보다 억제할 수 있기 때문이라고 생각할 수 있다. 또한, 실시예 18∼20의 비교로부터, BET 비표면적이 작을수록 하이레이트 사이클 특성이 보다 향상하는 경향이 보였다. 이것은, 부반응이 보다 억제되었기 때문이라고 생각할 수 있다.From Examples 17 to 21 shown in Table 3, particularly high high-rate cycle characteristics (durability) can be obtained by using a furnace black having a bulk density of 0.02 g / cm 3 or more and 0.04 g / cm 3 or less and a BET specific surface area of 50 m 2 / Is obtained. As can be seen from the comparison between Examples 17 and 18 and Examples 20 and 21, the lower the bulk density, the higher the high-rate cycle characteristics. This is considered to be because, if the bulk density is small, the public volume of the negative electrode can be sufficiently secured, and the unevenness of the salt concentration can be further suppressed. In addition, from the comparison of Examples 18 to 20, the lower the BET specific surface area, the higher the high-rate cycle characteristics were. This can be attributed to the fact that the side reaction is more suppressed.

표 4의 실시예 22∼29로부터, 부피 밀도가 0.5g/㎤ 이상 0.7g/㎤ 이하이고 또한 BET 비표면적이 2㎡/g 이상 6㎡/g 이하인 음극 활물질(흑연계 탄소재), 및, 부피 밀도가 0.02g/㎤ 이상 0.04g/㎤ 이하이고 또한 BET 비표면적이 50㎡/g 이하인 퍼니스 블랙을 사용함으로써, 특히 높은 하이레이트 사이클 특성(내구성)이 얻어지는 것을 알 수 있다. 표 4에 있어서도, 퍼니스 블랙의 부피 밀도가 작은 쪽이 하이레이트 사이클 특성이 보다 향상하는 경향이 보였다. 또한, 퍼니스 블랙의 BET 비표면적이 작을수록 하이레이트 사이클 특성이 보다 향상하는 경향이 보였다.(Negative electrode active material) having a bulk density of 0.5 g / cm 3 or more and 0.7 g / cm 3 or less and a BET specific surface area of 2 m 2 / g or more and 6 m 2 / g or less, It can be seen that particularly high-rate cycle characteristics (durability) are obtained by using a furnace black having a bulk density of 0.02 g / cm 3 or more and 0.04 g / cm 3 or less and a BET specific surface area of 50 m 2 / g or less. Also in Table 4, the lower the bulk density of the furnace black, the higher the high-rate cycle characteristics. Further, the lower the BET specific surface area of the furnace black, the higher the high-rate cycle characteristics were.

표 5의 실시예 30∼37로부터, 부피 밀도가 0.5g/㎤ 이상 0.7g/㎤ 이하이고 또한 BET 비표면적이 2㎡/g 이상 6㎡/g 이하인 음극 활물질(흑연계 탄소재), 및, 부피 밀도가 0.02g/㎤ 이상 0.04g/㎤ 이하이고 또한 BET 비표면적이 50㎡/g 이하인 퍼니스 블랙을 사용함으로써, 특히 높은 하이레이트 사이클 특성(내구성)이 얻어지는 것을 알 수 있다. 표 5에 있어서도, 퍼니스 블랙의 부피 밀도가 작고, 퍼니스 블랙의 BET 비표면적이 작은 쪽이 하이레이트 사이클 특성이 보다 향상하는 경향이 보였다. 그리고, 퍼니스 블랙의 양이 많아질수록, 하이레이트 사이클 특성이 보다 향상하는 경향이 보였다. 이것은, 퍼니스 블랙의 양이 많아질수록, 공공 용적이 커져, 염농도 불균일을 보다 억제하기 쉽기 때문이라고 생각할 수 있다.(Negative electrode active material) having a bulk density of 0.5 g / cm 3 or more and 0.7 g / cm 3 or less and a BET specific surface area of 2 m 2 / g or more and 6 m 2 / g or less, It can be seen that particularly high-rate cycle characteristics (durability) are obtained by using a furnace black having a bulk density of 0.02 g / cm 3 or more and 0.04 g / cm 3 or less and a BET specific surface area of 50 m 2 / g or less. Also in Table 5, it was seen that the high-rate cycle characteristics were more likely to be improved when the volume density of the furnace black was small and the BET specific surface area of the furnace black was small. As the amount of furnace black increased, the high rate cycle characteristics tended to be more improved. It can be considered that the larger the amount of the furnace black is, the larger the vacancy volume is, and the more easily the unevenness of the salt concentration is suppressed.

이상, 본 발명을 상세히 설명하였으나, 상기 실시형태는 예시에 불과하며, 여기에서 개시되는 발명에는 상술한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다. 여기에서 개시되는 리튬 이온 이차 전지는, 상기와 같이 우수한 하이레이트 사이클 특성을 나타낸다는 점에서, 예를 들면 차량 구동용 전원으로서 적합하게 사용할 수 있다.While the present invention has been described in detail, the foregoing embodiments are merely illustrative, and the invention disclosed herein includes various modifications and variations of the above-described specific examples. The lithium ion secondary battery disclosed herein can be suitably used as a power source for driving a vehicle, for example, in that it exhibits excellent high-rate cycle characteristics as described above.

10 : 양극
12 : 양극 집전체
14 : 양극 활물질층
16 : 양극 활물질층 비형성부
20 : 음극
22 : 음극 집전체
24 : 음극 활물질층
26 : 음극 활물질층 비형성부
40 : 세퍼레이터
50 : 케이스
52 : 본체
54 : 덮개체
70 : 양극 단자
72 : 음극 단자
80 : 권회 전극체
100 : 리튬 이온 이차 전지
10: anode
12: anode current collector
14: cathode active material layer
16: Cathode active material layer non-
20: cathode
22: cathode collector
24: anode active material layer
26: Negative electrode active material layer non-
40: Separator
50: Case
52:
54:
70: positive terminal
72: cathode terminal
80: wound electrode body
100: Lithium ion secondary battery

Claims (5)

양극 집전체 상에 양극 활물질층을 구비하는 양극과, 음극 집전체 상에 음극 활물질층을 구비하는 음극을 가지는 전극체와,
비수전해액을 구비하는 리튬 이온 이차 전지로서,
상기 음극 활물질층은,
적어도 일부에 흑연 구조를 가지고, 표면의 적어도 일부가 어모퍼스 카본으로 피복된 흑연계 탄소재로 이루어지는 음극 활물질과, 당해 흑연계 탄소재와는 다른 탄소재로서 도전성의 무정형 탄소로 이루어지는 도전성 탄소재를 포함하고 있고,
상기 음극 활물질은 부피 밀도가 0.5g/㎤ 이상 0.7g/㎤ 이하이고, 또한, BET 비표면적이 2㎡/g 이상 6㎡/g 이하이며,
상기 도전성 탄소재는 부피 밀도가 0.4g/㎤ 이하이고, 또한, BET 비표면적이 50㎡/g 이하인, 리튬 이온 이차 전지.
An electrode body having a positive electrode having a positive electrode active material layer on the positive electrode collector and a negative electrode having a negative electrode active material layer on the negative electrode collector,
A lithium ion secondary battery comprising a non-aqueous electrolyte,
The negative active material layer
A negative electrode active material having at least a part of graphite structure and at least a part of which is coated with amorphous carbon and a conductive carbon material composed of conductive amorphous carbon as a carbon material different from the carbon black carbon material However,
Wherein the negative electrode active material has a bulk density of 0.5 g / cm 3 or more and 0.7 g / cm 3 or less and a BET specific surface area of 2 m 2 / g or more and 6 m 2 / g or less,
Wherein the conductive carbon material has a bulk density of 0.4 g / cm 3 or less and a BET specific surface area of 50 m 2 / g or less.
제 1 항에 있어서,
상기 음극 활물질층에 있어서의 상기 도전성 탄소재의 함유 비율은, 상기 음극 활물질층의 고형분 전체를 100질량부로 한 것 중의 2질량부 이상 10질량부 이하인, 리튬 이온 이차 전지.
The method according to claim 1,
Wherein a content ratio of the conductive carbon material in the negative electrode active material layer is not less than 2 parts by mass and not more than 10 parts by mass based on 100 parts by mass of the total solid content of the negative electrode active material layer.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 도전성 탄소재는 적어도 1종의 카본 블랙인, 리튬 이온 이차 전지.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the conductive carbon material is at least one kind of carbon black.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 도전성 탄소재가 퍼니스 블랙이고,
상기 퍼니스 블랙의 부피 밀도가 0.02g/㎤ 이상 0.04g/㎤ 이하인, 리튬 이온 이차 전지.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the conductive carbon material is furnace black,
Wherein the furnace black has a bulk density of 0.02 g / cm 3 or more and 0.04 g / cm 3 or less.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 양극 집전체 및 상기 음극 집전체는, 각각, 장척 시트 형상의 양극 시트 및 음극 시트이고,
상기 전극체는, 상기 양극 시트 및 음극 시트가 세퍼레이터를 개재하여 포개져 권회된 상태의 권회 전극체인, 리튬 이온 이차 전지.
3. The method according to claim 1 or 2,
The positive electrode collector and the negative collector are each a long sheet-like positive electrode sheet and a negative electrode sheet,
Wherein the electrode body is a wound electrode chain in which the positive electrode sheet and the negative electrode sheet are superposed and wound with a separator interposed therebetween.
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