KR101919812B1 - 탄산프로필렌계 전해질을 가지는 이차전지의 제조방법 - Google Patents

탄산프로필렌계 전해질을 가지는 이차전지의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101919812B1
KR101919812B1 KR1020150131999A KR20150131999A KR101919812B1 KR 101919812 B1 KR101919812 B1 KR 101919812B1 KR 1020150131999 A KR1020150131999 A KR 1020150131999A KR 20150131999 A KR20150131999 A KR 20150131999A KR 101919812 B1 KR101919812 B1 KR 101919812B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
negative electrode
electrolyte
active material
graphite
propylene carbonate
Prior art date
Application number
KR1020150131999A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170036826A (ko
Inventor
정순기
김준환
Original Assignee
순천향대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 순천향대학교 산학협력단 filed Critical 순천향대학교 산학협력단
Priority to KR1020150131999A priority Critical patent/KR101919812B1/ko
Publication of KR20170036826A publication Critical patent/KR20170036826A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101919812B1 publication Critical patent/KR101919812B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565—Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은 리튬 이자전지용 음극활물질로서, 흑연을 이용하여 탄산프로필렌(propylene carbonate: PC) 전해질에서도 가역적으로 리튬 이온을 삽입/탈리가 가능하게 하는 방법에 관한 것으로서, 순수 흑연 표면에 EC-based 전해질로 고체상 전해질 인터페이스(solid electrolyte interface; SEI)를 형성시켜 전처리를 한 뒤, 상기전극을 탄산프로필렌(propylene carbonate: PC) 전해질 내에서도 특정 전위 구간에서 가역적으로 충전/방전이 가능하기 때문에 EC 전해질의 낮은 이온전도도를 탄산프로필렌(propylene carbonate: PC) 전해질로 대체함으로써 극복 시킨 리튬 이온 이차전지 시스템을 제공 할 수 있다.

Description

탄산프로필렌계 전해질을 가지는 이차전지의 제조방법{METHOD FOR RECHARGABLE LITHIUM BATTERY WIHT PROPYLENE CARBONATE-BASED ELECTROLYTE}
본 발명은 탄산프로필렌(propylene carbonate: PC)계 용액에서 흑연 내부로 리튬 이온이 특정 전위 안에서 가역적으로 삽입이 가능하게 하는 방법에 관한 내용으로, 보다 구체적으로는 전처리가 안 된 흑연음극은 PC계 전해질에서 충전/방전이 불가하지만, 탄산에틸렌(ethylene carbonate: EC)계 전해질로 초기 충전을 진행하여 고체성 전해질 인터페이스(solid electrolyte interface: SEI)를 형성한 뒤, 용액을 PC계 전해질을 사용하더라도 제안된 범위에서 흑연의 박리 없이 가역적으로 충전/방전이 되는 방법과 이를 적용한 이차전지에 관한 것이다.
유비쿼터스 시대를 맞이하여 카메라, 핸드폰, 노트북 및 무선기기 외에도 전기자동차, ESS 등 중대형 이차 전지까지 높은 에너지밀도, 성능을 요구가 되고 있어 그 구동전원으로 사용되는 이차 전지에 대하여 많은 연구가 진행되고 있다.
이러한 이차 전지는 예로 들면, 니켈 아연 전지, 납축 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 등이 있다. 이들 중에서 리튬 이온 이차 전지는 재충전이 가능하고, 중량당 에너지 밀도가 높아 소형 및 중·대형화가 가능하여 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
리튬 이온 전지는 양극물질, 음극물질, 분리막, 전해질 등으로 구성이 되며, 전기화학 반응에 따라 리튬 이온이 삽입/탈리(intercalation/deintercalation)되는 과정을 통해 충전/방전(charge/discharge)이 일어난다.
리튬 이온 전지는 종래에는 높은 용량을 구현 할 수 있는 리튬 금속을 많이 연구하였다. 하지만, 전지의 충전과 방전이 지속됨에 따라 리튬 금속 표면에 수지상이 성장을 하게 되고, 전극의 내부 단락을 일으키는 원인으로써 전지 안정성 부분에 큰 결함을 가져온다는 점이 문제점으로 대두 되었다. 또한, 리튬 금속은 수분에 노출 될 경우, 적은 수분 양에도 산화 반응에 따른 발연 현상이 일어나기 때문에 리튬 금속을 취급하기가 매우 까다로워 대규모 제조 및 양산화 하는 공정에 세심한 관리가 필요하기 때문에 어렵다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여, 새로운 음극활물질로 리튬 금속 대신 리튬 이온을 격자 내로 삽입/탈 리가 가능한 탄소계 음극활물질이 제시되었다.
일반적으로, 탄소계 음극활물질은 내부 구조로 리튬 이온을 삽입/탈리를 하고, 또한 삽입된 상태에서도 매우 안정하게 존재 할 수 있어서 전지안정성에 크게 향상시킬 수 있기 때문에 리튬 금속에서 야기되는 문제를 해결 할 수 있었다. 더욱이, 이러한 탄소계 음극활물질은 리튬 이온 간의 삽입/탈리에 관한 전기화학 반응 전위가 매우 리튬 금속에 가깝고, 리튬 이온의 삽입/탈리 시 재료의 결정 구조의 변화 및 큰 결함이 발생하지 않아 비교적 높은 에너지 밀도 및 장기수명을 나타낼 수 있는 기반을 보여주었다. 탄소계 동소체 중 가장 보편화된 물질인 흑연은 비교적 높은 이론용량 372 mA/g을 나타내고, 우수한 수명 때문에 리튬 이차 전지의 대표 음극활물질로 이용되고 있다.
앞에서 언급한 흑연의 낮은 리튬 반응 전위에 의한 작동전압이 약 4 V로 매우 높기 때문에 1.25 V 이상에서는 물의 전기분해로 인하여 수용액 형태의 전해질을 사용하는데 큰 제약이 따른다. 그런 이유로 리튬 이차 전지에서는 탄산에틸렌(ethylene carbonate: EC)이나 탄산프로필렌(propylene carbonate: PC) 등의 유기용매를 이용한다. 그러나 흑연 계면 간의 반응은 EC와 PC 분자의 구조적 형태와 화학적 성질의 차이에 따라 매우 상이한 거동을 보여준다.
일반적으로 EC계 전해질에서는 초기 충전 시, 리튬염(LiClO4, LiBF4, LiPF6)을 포함한 전해액과 흑연 계면 간에서 피막 형태의 고체상 전해질 인터페이스(solid electrolyte interface: SEI)를 형성을 한다. SEI는 전자전도성이 없고 리튬 이온의 선택적 이온전도성을 가지는 성질 때문에, 지속적인 전해질 분해를 억제하고 용매화된 리튬 이온의 흑연 내부로의 공삽입을 억제하는 매우 중요한 역할을 수행한다. 그 결과 리튬 층간 화합물(lithium-graphite intercalation compounds: Li-GICs)로 구성하며 에너지를 저장하게 된다. 그러나 PC계 전해질은 일반적으로 초기 충전 시, 흑연 계면에 SEI를 형성하지 못하기 때문에 지족적인 전해질 분해반응이 발생하고 용매화된 리튬 이온의 공삽입이 발생하고, 그 결과 Li-GICs를 형성하지 못하여 충전/방전이 불가한 취약한 문제를 나타낸다.
그럼에도 불구하고, 충전/방전이 불가한 심각한 문제를 가지고 있는 PC계 전해질에 관하여 흑연 간의 연구가 계속 진행되고 있는 가장 큰 이유로는 저온에서 우수한 이온전도도 때문이다. EC 계전해질 경우에는 어는점이 약 35℃로 상온에서 고체로 존재한다. PC계 전해질의 어는점 -48.8℃와 비교를 하면 저온이온전도도 부분에서 매우 큰 차이를 알 수 있다.
단, 순수한 PC계 전해질에 첨가제를 사용하거나, 리튬염의 농도를 높이는 방법, 낮은 온도에 의한 방법 등에 의하여 효과적인 SEI를 형성 시키는 방법이 개발되어 있으나 첨가제와 리튬염이 고비용을 유발하고, 고농도의 전해액 경우, 출력특성에서 좋지 않는 문제점을 안고 있다.
국내특허공개공보 제10-2014-0095999호, 2014년 8월 4일 공개
본 발명의 목적은, 출력특성을 크게 떨어뜨리지 않는 형식으로, 탄산프로필렌(propylene carbonate: PC)계 전해액에서 첨가제 또는 고농도의 리튬염, 저온 조건을 사용하지 않고, 흑연 전극 표면에 탄산에틸렌(ethylene carbonate: EC)계 전해액에서 고체상 전해질 인터페이스(solid electrolyte interface: SEI)을 형성 한 뒤, PC계 전해질에서도 가역적으로 리튬 이온을 삽입/탈리가 가능한 음극을 포함하는 이차전지를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제시하는 방법으로서, 음극 활물질 표면을 전처리하기 위하여 리튬염이 용해되어 있는 탄산에틸렌(ethylene carbonate: EC)계 전해질 등에서 충전/방전을 실시하는 단계; 및 상기 표면 처리한 음극활물질을 충전된 상태에서 전해질 교체하는 단계;를 포함하는 리튬 이자전지용 음극활물질의 제조방법으로서, 탄소계 음극활물질을 이용하여 탄산프로필렌(propylene carbonate : PC) 전해질에서도 가역적으로 리튬 이온을 삽입/탈리가 가능하게 하는 방법을 제공한다.
상기 음극 활물질은 흑연일 수 있으며, 본 발명의 방법을 이용하면 리튬 이자전지용 음극활물질로서, 흑연을 이용하여 PC계 전해질에서도 가역적으로 리튬 이온을 삽입/탈리가 가능하게 할 수 있다.
상기 음극 활물질의 표면 전처리는, 음극활물질과 유기 전해질 간의 초기 충전과정에서 생성되는 SEI(solid electrolyte interface)를 형성 하는 단계를 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조방법은, 탄소계 음극활물질을 포함하는 음극을 제조하는 음극형성단계; 그리고 상기 음극에 i) 리튬이온과 ii) 탄산에틸렌 용매를 함유하는 전처리용 용액을 적용하고 충전과 방전을 실시하여 상기 음극 표면에 고체상 전해질 인터페이스가 형성된 전처리된 음극을 제조하는 전처리단계; 그리고 상기 전처리된 음극과 탄산프로필렌을 함유하는 전해질을 적용하여 이차전지를 제조하는 전지제조단계;를 포함한다.
탄소계 음극활물질은 좋게는 흑연을 포함하는 것일 수 있고, 예를 들어 상기 음극은 흑연과 바인더를 혼합하여 슬러리를 제작하고 구리호일 등의 기재에 코팅하여 제조된 것일 수 있다.
음극은, 위의 전처리단계에서, 전처리용 용액 내에서 충전과 방전을 실시해 그 표면에 고체상 전해질 인터페이스가 형성되도록 전처리된 음극으로 제조될 수 있다.
상기 전처리용 용액은 탄산에틸렌 용매에 리튬염을 용해시켜서 제조되는 것일 수 있다. 상기 전처리용 용액은, 좋게는 탄산에틸렌을 포함할 수 있는데, 탄산프로필렌을 적용하는 경우와 비교하여 필요한 리튬이온의 양을 최소화하면서 전처리 단계를 효율적으로 진행할 수 있다.
상기 전처리용 용액은, 탄산디메틸, 탄산디에틸, 탄산에틸메틸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 추가용매를 더 포함하는 것일 수 있다.
이러한 추가용매를 상기 전처리용 용액에 더 첨가하면, 상기 전처리 단계에서 음극 표면에 고체상 전해질 인터페이스가 효율적으로 형성되도록 할 수 있는데, 위에서 설명한 탄산에틸렌 등의 용매와 상기 추가용매는 3:1 내지 1:2의 부피 비율로 적용될 수 있다. 상기 추가용매가 상기 탄산에틸렌 등의 용매 3을 기준으로 1 미만으로 적용되면 고체상 전해질 인터페이스 막의 두께가 두껍게 형성될 수 있고 이로 인하여 저항이 커지거나 전지 성능이 떨어질 수 있고, 상기 추가용매를 상기 탄산에틸렌 등의 용매 1을 기준으로 2 초과로 적용하는 경우에는 고체상 전해질 인터페이스 막의 형성에 어려움이 있을 수 있다.
상기 전처리단계는 상기 음극에 리튬 이온이 탄소계 음극활물질에 삽입된 단계인 충전 상태에서 종료되는 것일 수 있다. 이러한 경우, 흑연과 같은 음극활물질의 박리 현상이 발생하지 않으면서도 PC계 전해질 내에서도 가역적으로 리튬이온의 삽입과 탈리가 가능하다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지는, 탄소계 음극활물질을 포함하는 음극의 표면에 고체상 전해질 인터페이스가 형성되도록 전처리된 음극; 탄산프로필렌계 전해질; 및 양극을 포함한다.
상기 탄소계 음극활물질은 위에서 설명한 방법으로 전처리된 것으로, 즉, 탄산에틸렌 등의 용매에 리튬이온이 함유된 전처리용 용액을 이용하여 표면에 고체상 전해질 인터페이스가 형성되도록 전처리 되어서, 탄산프로필렌계 전해질을 적용하여도 흑연과 같은 음극활물질의 박리 현상이 발생하지 않고 탄소계 음극활물질에서 가역적으로 리튬 이온의 삽입과 탈리가 가능하며 우수한 성능의 탄산프로필렌계 전해질을 적용하는 이차전지를 제공할 수 있다.
본 발명에 의해 탄산프로필렌(propylene carbonate: PC) 전해질에서도 가역적으로 리튬 이온을 삽입/탈리가 가능하게 하는 방법에 따르면, 탄산프로필렌(propylene carbonate: PC) 전해질을 단독으로 리튬 이온 전지의 전해질로서 사용함으로 보다 넓은 온도 범위에서 이온전도성의 큰 하락 없이 전지성능을 제공 할 수 있고, 고농도의 리튬 염을 사용하는 것보다 출력 특성이 좋고, 첨가제를 넣는 공정 보다 저 비용이 발생하며, 저온 조건 보다 높은 용량 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 비교예1에 따라 전처리가 하지 않은 순수한 흑연전극과 1 M LiClO4/탄산프로필렌(propylene carbonate: PC) 전해질의 초기 충전/방전 특성을 나타낸 그래프.
도 2와 도 3은 각각 본 발명의 실시예1과 실시예 2에 따라 흑연 전극을 1 M LIClO4 / 탄산에틸렌(ethylene carbonate: EC) + 탄산디메틸(dimethyl carbonate: DMC) 에서 충전/방전을 진행 한 후 다음 충전/방전을 1 M LiClO4 / PC 전해질에서 실시한 결과를 나타낸 그래프.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 전처리가 하지 않은 순수한 흑연전극과 1 M LiClO4 / 탄산프로필렌(propylene carbonate: PC) 전해질의 초기 충전/방전 특성을 나타낸 그래프이고, 도 2와 도 3은 각각 본 발명의 실시예에 따라 흑연 전극을 1 M LIClO4 / 탄산에틸렌(ethylene carbonate: EC) + 탄산디메틸(dimethyl carbonate: DMC) 에서 충전/방전을 진행 한 후 다음 충전/방전을 1 M LiClO4 / PC 전해질에서 실시한 결과를 나타낸 그래프이다.
( 비교예 1)
천연흑연 파우더 0.9 g, 폴리비닐리덴 플로오라이드(PVdF: poly-vinyledene fluoride) (12 w%) 0.8333 g를 혼합하여 전극 슬러리를 제조하였다. 제조된 전극 슬러리를 구리판에 코팅 한 뒤, 진공오븐에서 건조하여 이하 실험에서 음극활물질로 흑연을 적용한 전극으로 사용하였다.
상기 전극과 1 M LiClO4을 포함하는 PC를 전해질로 이용하여 전지를 제조한 후 충전과 방전을 실시하였고, 초기 충전/방전 특성을 도 1에 나타냈다.
도 1을 참조하면, 전처리를 하지 않은 순수한 흑연 전극은 PC계 전해질 상에서 일반적으로 충전이 되지 않는다는 결과를 보여준다. 이는 PC계 전해질 상에서는 탄소계 음극활물질인 흑연에 고체상 전해질 인터페이스(solid electrolyte interface: SEI)를 형성하지 못하게 되고 용매화된 리튬이온이 흑연 층 사이로 공삽입이 지속적으로 발생하며, 그 결과, 흑연 층의 박리(exfoliation)가 나타났기 때문이라는 점을 알 수 있었다.
이렇게 박리가 한번 진행이 된 흑연은 재생이 불가하고 음극 활물질로써의 기능을 상실하게 된다.
상기 문제를 해결하고자 흑연 전극에 전처리 하는 방식을 도입한다.
해당 전처리 단계는, 흑연 음극에 SEI를 형성 할 수 있는 EC계 전해질에서 먼저 초기 충전/방전을 시켜 흑연 표면에 SEI를 형성 시키는 방식으로 진행하였다.
( 실시예 1)
상기 비교예 1에서 제조한 흑연 전극으로 전해질은 1 M LiClO4을 포함하고, EC와 DMC 혼합한 전해질에서 5번 충전/방전을 실시하였다.
상기 충전/방전 과정은 비교예 1에서 제조한 흑연전극을 작업전극으로, 리튬호일을 기준전극 및 상대전극으로 하는 삼전극셀을 이용하여 노점이 영하 70 ℃이고 아르곤 가스가 충진된 글로브 박스 내에서 수행되었고, 0 내지 3 V 사이에서 37.2 mAg-1의 전류를 흘려서 실시되었다.
5번의 충전과 방전 과정에서 흑연 전극의 활물질 상에 SEI를 형성하고 완전히 방전된 흑연 음극을 회수해 전해질을 1 M LiClO4 포함하는 PC 전해질로 교체를 한 뒤 10 시간의 rest를 해주었다. 이후, 비교예외 동일한 조건에서 충전과 방전을 실시하였고 그 결과를 도 2에 나타내었다.
도 2를 참조하면, 5번째 충전/방전 곡선은 1 M LiClO4 / EC+DMC에서 안정적으로 SEI를 흑연 표면에 형성을 하고 가역적으로 리튬이온의 삽입과 탈리가 되는 결과를 보여주고 있으나, 그 다음 PC계 전해질로 교체 후, 충전 할 때, 도 1에서 나타난 것과 유사한 흑연의 박리 문제가 다시 발생한다는 점을 확인할 수 있었다.
상기 결과는 흑연표면을 전처리로 SEI를 형성을 하여도 일반적인 방식으로 PC계 전해질 내에서 리튬 이온이 삽입이 되지 않는 것을 의미한다.
( 실시예 2)
상기 실시예 1와 같은 조건으로 1 M LiClO4 / EC+DMC 전해질을 이용해서 충전과 방전을 실시하였다. 단, 차이점은 종료단계를 방전(리튬의 탈리) 상태가 아니라 충전(리튬 이온의 삽입)상태에서 단계를 종료하였다.
충전된 상태로 종료된 SEI가 형성된 흑연 음극 전극에 대해 상기 실시예 1에서와 같이 1 M LiClO4 / PC로 교체를 한 뒤 10 시간의 rest를 주었다. 다음 단계는 전극이 충전된 상태이기 때문에 방전 단계부터 진행이 되고, 이 후에 충전과 방전을 반복하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
실시예 2의 경우도 실시예 1과 마찬가지로 1 M LiClO4 / EC+DMC에서 충전/방전을 반복한 결과 흑연표면에 SEI를 형성하였다. 단, 실시예 1과 다르게 완전히 충전된 상태인 흑연 음극 전극에 대해 1 M LiClO4 / PC계 전해질로 교체를 한 뒤 다음 단계인 방전 → 충전을 할 경우, 상기된 문제였던 흑연의 박리 현상은 발생하지 않는 것을 확인 하였다.
즉, 해당 조건에서는 약 0 ~ 0.23 V에서는 PC계 전해질 내에서도 가역적으로 리튬 이온이 삽입/탈리가 가능하다는 것을 확인을 하였다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (4)

  1. 탄소계 음극활물질을 포함하는 음극을 제조하는 음극 형성 단계,
    상기 음극에, 리튬이온과 탄산에틸렌 용매를 함유하는 전처리용 용액을 적용하여 충전과 방전을 실시해 상기 음극의 상기 탄소계 음극활물질 상에 고체상 전해질 인터페이스를 형성하고, 상기 음극에 리튬이온이 탄소계 음극활물질에 삽입된 단계인 충전 상태에서 종료되는 전처리 단계,
    상기 음극에 리튬이온이 탄소계 음극활물질에 삽입된 단계 후, 상기 고체상 전해질 인터페이스를 구비한 상기 음극을 리튬이온이 포함된 탄산프로필렌 전해질에 정해진 시간 동안 방치하는 단계, 그리고
    상기 정해진 시간 동안 방치한 후, 상기 음극에 대한 방전 동작과 충전 동작을 번갈아 실시하여 전지를 제조하는 전지 제조 단계
    를 포함하는 이차전지의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전처리용 용액은 탄산디메틸, 탄산디에틸, 탄산에틸메틸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 추가용매를 더 포함하는 이차전지의 제조방법.
  4. 삭제
KR1020150131999A 2015-09-18 2015-09-18 탄산프로필렌계 전해질을 가지는 이차전지의 제조방법 KR101919812B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150131999A KR101919812B1 (ko) 2015-09-18 2015-09-18 탄산프로필렌계 전해질을 가지는 이차전지의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150131999A KR101919812B1 (ko) 2015-09-18 2015-09-18 탄산프로필렌계 전해질을 가지는 이차전지의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170036826A KR20170036826A (ko) 2017-04-03
KR101919812B1 true KR101919812B1 (ko) 2018-11-20

Family

ID=58589309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150131999A KR101919812B1 (ko) 2015-09-18 2015-09-18 탄산프로필렌계 전해질을 가지는 이차전지의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101919812B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006024417A (ja) * 2004-07-07 2006-01-26 Sony Corp 電池の製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101577889B1 (ko) 2013-01-25 2015-12-16 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 음극

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006024417A (ja) * 2004-07-07 2006-01-26 Sony Corp 電池の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170036826A (ko) 2017-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7232356B2 (ja) 再充電可能なバッテリーセル
Yagi et al. A concept of dual-salt polyvalent-metal storage battery
US20160126582A1 (en) Preformation of stable solid electrolyte interface films on graphite-material electrodes
US11114696B2 (en) Electrolyte system for lithium-chalcogen batteries
JP4423277B2 (ja) リチウム二次電池
EP2945211B1 (en) Lithium titanate oxide as negative electrode in li-ion cells
US20190288273A1 (en) Electrolyte systems for silicon-containing electrodes
JP2017528881A (ja) 最初の充電工程前の状態のカソードおよびこのカソードを含むリチウムイオン電池、リチウムイオン電池の化成方法、ならびに化成後のリチウムイオン電池
WO2016147607A1 (en) Anode for sodium-ion and potassium-ion batteries
JP2009536444A (ja) リチウムイオン電池用有機電解液及びこれを含むリチウムイオン電池
KR20150083381A (ko) 리튬 이차 전지
US9742027B2 (en) Anode for sodium-ion and potassium-ion batteries
JP2018531497A (ja) ナトリウムイオン電池の製造方法
JP2018531497A6 (ja) ナトリウムイオン電池の製造方法
US10446826B2 (en) Method for making lithium ionic energy storage element
KR20030072765A (ko) 리튬 이차 전지용 음극 활물질 슬러리 조성물 및 이를이용한 리튬 이차 전지용 음극의 제조 방법
WO2023045379A1 (zh) 一种电解液、包括其的二次电池及该二次电池的制备方法
CN111304679A (zh) 一种电化学离子提取法电解制备高纯六氟磷酸锂的装置和方法
US11728470B2 (en) Lithium metal negative electrode and method of manufacturing the same
CN103985902A (zh) 一种用去溶剂化胶态电解液改善锂硫电池性能的方法
JP4258711B2 (ja) 非水電解質電池
CN109643828B (zh) 非水电解质蓄电元件
CN105719844A (zh) 一种长寿命的锂离子混合超级电容器
KR101919812B1 (ko) 탄산프로필렌계 전해질을 가지는 이차전지의 제조방법
CN106463719B (zh) 包括基于lnmo的阴极材料的锂离子电池单元的形成方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant