KR102170026B1 - Preparing methode for lithium secondary battery having improved low temperature property and lithium secondary battery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (1) 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체를 제조하는 단계; (2) 상기 전극 조립체를 전지 케이스에 삽입하는 단계; (3) 상기 전극 조립체가 삽입된 전지 케이스 내에 프로필렌 카보네이트를 포함하지 않는 제 1 전해액을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하는 단계; (4) 상기 단계 (3)의 리튬 이차전지에 대해 활성화(formation)를 실시하는 단계; (5) 상기 단계 (4)의 활성화를 통해 발생된 가스를 제거하는 단계; 및 (6) 상기 단계 (5)를 거친 리튬 이차전지 내에 프로필렌 카보네이트를 포함하는 제 2 전해액을 주입하는 단계를 포함하는, 리튬 이차전지의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 리튬 이차전지의 제조방법은 리튬 이차전지의 제조시 전해액의 주액 공정을 개선하여, 음극의 활물질로 사용되는 탄소재, 특히 흑연의 층간 박리 문제를 해결하여, 제조된 리튬 이차전지의 전기 화학적 성능을 개선할 수 있다.The present invention comprises the steps of: (1) manufacturing an electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode; (2) inserting the electrode assembly into a battery case; (3) manufacturing a lithium secondary battery by injecting a first electrolyte not containing propylene carbonate into the battery case into which the electrode assembly is inserted; (4) performing the formation of the lithium secondary battery of step (3); (5) removing the gas generated through the activation of step (4); And (6) injecting a second electrolyte containing propylene carbonate into the lithium secondary battery that has undergone step (5), and relates to a method of manufacturing a lithium secondary battery, wherein the lithium secondary battery according to the present invention The method improves the electrolyte injection process when manufacturing a lithium secondary battery, solves the problem of delamination of a carbon material used as an active material of a negative electrode, particularly graphite, and improves the electrochemical performance of the manufactured lithium secondary battery.

Description

저온 특성이 향상된 리튬 이차전지의 제조방법 및 리튬 이차전지{PREPARING METHODE FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY HAVING IMPROVED LOW TEMPERATURE PROPERTY AND LITHIUM SECONDARY BATTERY}Manufacturing method of lithium secondary battery with improved low-temperature characteristics and lithium secondary battery {PREPARING METHODE FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY HAVING IMPROVED LOW TEMPERATURE PROPERTY AND LITHIUM SECONDARY BATTERY}

본 발명은 저온 특성이 향상된 리튬 이차전지의 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 리튬 이차전지의 제조시 전해액의 주액 공정을 개선하여, 음극의 활물질로 사용되는 흑연의 전기 화학적 성능을 개선할 수 있는 리튬 이차전지의 제조방법 및 상기 제조방법에 의해 제조된 음극의 전기화학적 성능이 향상된 리튬 이차전지에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a lithium secondary battery with improved low-temperature characteristics, and more particularly, by improving an electrolyte injection process when manufacturing a lithium secondary battery, the electrochemical performance of graphite used as an active material of a negative electrode can be improved. The present invention relates to a method of manufacturing a lithium secondary battery and a lithium secondary battery with improved electrochemical performance of a negative electrode manufactured by the method.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대한 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing, and among such secondary batteries, lithium secondary batteries exhibit high energy density and operating potential, long cycle life, and low self-discharge rate. Batteries are commercialized and widely used.

또한, 최근에는 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로는 주로 니켈 수소 금속(Ni-MH) 이차전지가 사용되고 있지만, 높은 에너지 밀도, 높은 방전 전압 및 출력 안정성을 갖는 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 상용화 되어 있다.In addition, as interest in environmental issues has increased in recent years, electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV) that can replace vehicles that use fossil fuels such as gasoline vehicles and diesel vehicles, which are one of the main causes of air pollution. There is a lot of research on the back. Ni-MH secondary batteries are mainly used as power sources for electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV), but lithium secondary batteries with high energy density, high discharge voltage and output stability are used. Research is being actively conducted, and some have been commercialized.

한편, 리튬 이차 전지의 양극을 구성하는 양극 활물질로서는 LiCoO2, LiMnO2, LiMn2O4 또는 LiCrO2와 같은 금속 산화물이 이용되고 있으며, 음극을 구성하는 음극 활물질로서는 금속 리튬(metal lithium), 흑연(graphite) 또는 활성탄(activated carbon) 등의 탄소계 물질(carbon based meterial), 또는 산화실리콘(SiOx) 등의 물질이 사용되고 있다. 상기 음극 활물질 중에서도 초기에는 금속 리튬이 주로 사용되었으나 충전 및 방전 사이클이 진행됨에 따라 금속 리튬 표면에 리튬 원자가 성장하여 분리막을 손상시켜 전지를 파손시키는 현상이 발생하여 최근에는 탄소계 물질이 주로 사용되고 있다. On the other hand, metal oxides such as LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 or LiCrO 2 are used as the positive electrode active material constituting the positive electrode of the lithium secondary battery. As the negative electrode active material constituting the negative electrode, metal lithium and graphite A carbon based meterial such as (graphite) or activated carbon, or a material such as silicon oxide (SiO x ) is used. Among the negative electrode active materials, metal lithium was mainly used at the beginning, but as the charging and discharging cycle proceeds, lithium atoms grow on the surface of the metal lithium to damage the separator, thereby damaging the battery, and recently, carbon-based materials are mainly used.

이러한 리튬 이차 전지는 양극의 리튬 금속 산화물로부터 이동된 리튬 이온이 음극의 탄소계 전극으로 삽입(intercalation)되고 탈리(deintercalation)되는 과정을 반복하면서 충방전이 진행된다. 이때 리튬은 반응성이 강하므로 탄소 전극과 반응하여 Li2CO3, LiO, LiOH 등을 생성시켜 음극의 표면에 피막을 형성한다. 이러한 피막을 고체 전해질(Solid Electrolyte Interface; SEI) 피막이라고 하는데, 충전 초기에 형성된 SEI 피막은 충방전 중 리튬 이온과 탄소 음극 또는 다른 물질과의 반응을 막아준다. 또한 이온 터널(Ion Tunnel)의 역할을 수행하여 리튬 이온만을 통과시킨다. 이 이온 터널은 리튬 이온을 용매화(solvation)시켜 함께 이동하는 분자량이 큰 전해액의 유기용매들이 탄소 음극에 함께 코인터컬레이션되어 탄소 음극의 구조를 붕괴시키는 것을 막아 주는 역할을 한다. In such a rechargeable lithium battery, charging and discharging are performed while repeating the process of intercalating and deintercalating lithium ions transferred from the lithium metal oxide of the positive electrode into the carbon-based electrode of the negative electrode. At this time, since lithium is highly reactive, it reacts with the carbon electrode to generate Li 2 CO 3 , LiO, LiOH, etc. to form a film on the surface of the negative electrode. Such a film is called a solid electrolyte (SEI) film, and the SEI film formed at the beginning of charging prevents the reaction between lithium ions and carbon negative electrodes or other materials during charging and discharging. It also acts as an ion tunnel, allowing only lithium ions to pass. This ion tunnel serves to prevent the collapse of the structure of the carbon negative electrode by solvating lithium ions and causing organic solvents of a high molecular weight electrolyte to move together with the carbon negative electrode.

따라서, 리튬 이차 전지의 고온 사이클 특성 및 저온 출력을 향상시키기 위해서는, 반드시 리튬 이차 전지의 음극에 견고한 SEI 피막을 형성하여야만 한다. Therefore, in order to improve the high-temperature cycle characteristics and low-temperature output of the lithium secondary battery, a solid SEI film must be formed on the negative electrode of the lithium secondary battery.

일반적으로, 리튬이온전지의 전해질로는 에틸렌 카보네이트(Ethylene Carbonate; EC)를 기본으로 한 이/삼 성분계 전해질이 사용된다. 그러나 EC는 녹는점이 높아서 사용 온도가 제한되어 있고, 저온에 있어서 상당한 전지 성능 저하를 가져올 수 있다. 이에, 저온 성능 향상을 목적으로 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC)를 혼합하여 함께 사용하고 있지만, PC를 전해질에 함께 사용할 경우, 탄소 음극 표면에 안정적인 SEI피막을 형성하기 보다는 탄소, 특히 흑연의 층간을 박리(exfoliation)시켜 파괴한다는 문제점이 있다. In general, a two/three component electrolyte based on ethylene carbonate (EC) is used as an electrolyte for a lithium ion battery. However, since EC has a high melting point, its use temperature is limited, and it may cause a significant decrease in battery performance at low temperatures. Therefore, propylene carbonate (PC) is mixed and used together to improve low-temperature performance, but when PC is used together as an electrolyte, carbon, especially graphite, is interlayered rather than forming a stable SEI film on the surface of the carbon anode. There is a problem of destruction by exfoliation.

따라서, 전해질에 PC를 사용하여 저온 성능을 향상시킬 수 있으면서도, PC 첨가에 의한 흑연의 파괴를 방지할 수 있는 새로운 기술의 개발을 필요로 한다.Accordingly, it is necessary to develop a new technology capable of improving low-temperature performance by using PC as an electrolyte and preventing destruction of graphite due to addition of PC.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 리튬 이차전지의 제조시 전해액의 주액 공정을 개선하여, 음극의 활물질로 사용되는 흑연의 전기 화학적 성능을 개선할 수 있는 리튬 이차전지의 제조방법을 제공하는 것이다. An object to be solved of the present invention is to provide a method of manufacturing a lithium secondary battery capable of improving the electrochemical performance of graphite used as an active material of a negative electrode by improving an electrolyte injection process when manufacturing a lithium secondary battery.

본 발명의 다른 해결하고자 하는 과제는 상기 리튬 이차전지의 제조방법에 따라 제조된 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.Another object to be solved of the present invention is to provide a lithium secondary battery manufactured according to the manufacturing method of the lithium secondary battery.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 In order to solve the above problems, the present invention

(1) 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체를 제조하는 단계; (1) manufacturing an electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode;

(2) 상기 전극 조립체를 전지 케이스에 삽입하는 단계;(2) inserting the electrode assembly into a battery case;

(3) 상기 전극 조립체가 삽입된 전지 케이스 내에 프로필렌 카보네이트를 포함하지 않는 제 1 전해액을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하는 단계; (3) manufacturing a lithium secondary battery by injecting a first electrolyte not containing propylene carbonate into the battery case into which the electrode assembly is inserted;

(4) 상기 단계 (3)의 리튬 이차전지에 대해 활성화(formation)를 실시하는 단계;(4) performing the formation of the lithium secondary battery of step (3);

(5) 상기 단계 (4)의 활성화를 통해 발생된 가스를 제거하는 단계; 및(5) removing the gas generated through the activation of step (4); And

(6) 상기 단계 (5)를 거친 리튬 이차전지 내에 프로필렌 카보네이트를 포함하는 제 2 전해액을 주입하는 단계를 포함하는, 리튬 이차전지의 제조방법을 제공한다. (6) It provides a method of manufacturing a lithium secondary battery comprising the step of injecting a second electrolyte containing propylene carbonate into the lithium secondary battery that has been subjected to step (5).

또한, 본 발명은 상기 다른 과제를 해결하기 위하여,In addition, the present invention in order to solve the above other problems,

상기 리튬 이차전지의 제조방법에 따라 제조된 리튬 이차전지를 제공한다.It provides a lithium secondary battery manufactured according to the manufacturing method of the lithium secondary battery.

본 발명에 따른 리튬 이차전지의 제조방법은 리튬 이차전지의 제조시 전해액의 주액 공정을 개선하여, 음극의 활물질로 사용되는 탄소재, 특히 흑연의 층간 박리 문제를 해결하여, 제조된 리튬 이차전지의 전기 화학적 성능을 개선할 수 있다.The method of manufacturing a lithium secondary battery according to the present invention improves the injection process of an electrolyte solution when manufacturing a lithium secondary battery, and solves the problem of delamination of a carbon material used as an active material of a negative electrode, especially graphite, It can improve the electrochemical performance.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail to aid understanding of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

본 발명의 리튬 이차전지의 제조방법은 (1) 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체를 제조하는 단계; (2) 상기 전극 조립체를 전지 케이스에 삽입하는 단계; (3) 상기 전극 조립체가 삽입된 전지 케이스 내에 프로필렌 카보네이트를 포함하지 않는 제 1 전해액을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하는 단계; (4) 상기 단계 (3)의 리튬 이차전지에 대해 활성화(formation)를 실시하는 단계; (5) 상기 단계 (4)의 활성화를 통해 발생된 가스를 제거하는 단계; 및 (6) 상기 단계 (5)를 거친 리튬 이차전지 내에 프로필렌 카보네이트를 포함하는 제 2 전해액을 주입하는 단계를 포함한다.The method of manufacturing a lithium secondary battery of the present invention includes the steps of: (1) preparing an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode; (2) inserting the electrode assembly into a battery case; (3) manufacturing a lithium secondary battery by injecting a first electrolyte not containing propylene carbonate into the battery case into which the electrode assembly is inserted; (4) performing the formation of the lithium secondary battery of step (3); (5) removing the gas generated through the activation of step (4); And (6) injecting a second electrolyte containing propylene carbonate into the lithium secondary battery that has been subjected to step (5).

(1) 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체를 제조하는 단계(1) manufacturing an electrode assembly comprising an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode

상기 전극 조립체는 당 분야에 알려져 있는 통상적인 방법으로 제조될 수 있다. The electrode assembly may be manufactured by a conventional method known in the art.

상기 양극은 당 분야에 알려져 있는 통상적인 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 양극 활물질에 용매, 필요에 따라 바인더, 도전재, 분산제를 혼합 및 교반하여 슬러리를 제조한 후 이를 금속 재료의 집전체에 도포(코팅)하고 압축한 뒤 건조하여 양극을 제조할 수 있다.The positive electrode can be manufactured by a conventional method known in the art. For example, after preparing a slurry by mixing and stirring a solvent, a binder, a conductive material, and a dispersant as necessary in a positive electrode active material, it is applied (coated) to a current collector of a metal material, compressed, and dried to prepare a positive electrode. have.

상기 금속 재료의 집전체는 전도성이 높은 금속으로서, 상기 양극 활물질의 슬러리가 용이하게 접착할 수 있는 금속으로 전지의 전압 범위에서 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 또한, 집전체 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있다. 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용 가능하며, 3 내지 500 ㎛의 두께를 갖는 것일 수 있다. The current collector of the metal material is a metal with high conductivity, and is a metal that can be easily adhered to the slurry of the positive electrode active material, and is particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes to the battery in the voltage range of the battery. It is not, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or aluminum or stainless steel surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like may be used. In addition, it is possible to increase the adhesion of the positive electrode active material by forming fine irregularities on the surface of the current collector. The current collector can be used in various forms such as a film, sheet, foil, net, porous body, foam, non-woven fabric, and may have a thickness of 3 to 500 μm.

상기 양극 활물질은, 예컨대 리튬 코발트 산화물(LiCoO2); 리튬 니켈 산화물(LiNiO2); Li[NiaCobMncM1 d]O2(상기 식에서, M1은 Al, Ga 및 In으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 원소이고, 0.3≤a<1.0, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.5, 0≤d≤0.1, a+b+c+d=1이다); Li(LieM2 f-e-f'M3 f')O2 - gAg(상기 식에서, 0≤e≤0.2, 0.6≤f≤1, 0≤f'≤0.2, 0≤g≤0.2이고, M2는 Mn과, Ni, Co, Fe, Cr, V, Cu, Zn 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하며, M3은 Al, Mg 및 B로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고, A는 P, F, S 및 N로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; Li1 + hMn2 - hO4(상기 식에서 0≤h≤0.33), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1 - iM4 iO2(상기 식에서, M4 = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga이고, 0.01≤y≤0.3)로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2 - jM5 jO2 (상기 식에서, M5 = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta이고, 0.01≤y≤0.1) 또는 Li2Mn3M6O8(상기 식에서, M6 = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn)로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; LiFe3O4, Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The positive electrode active material is, for example, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ); Lithium nickel oxide (LiNiO 2 ); Li[Ni a Co b Mn c M 1 d ]O 2 (In the above formula, M 1 is any one selected from the group consisting of Al, Ga, and In, or two or more elements of them, and 0.3≦a<1.0, 0 ≤b≤0.5, 0≤c≤0.5, 0≤d≤0.1, a+b+c+d=1); Li(Li e M 2 fe-f' M 3 f' ) O 2 - g A g (in the above formula, 0≤e≤0.2, 0.6≤f≤1, 0≤f'≤0.2, 0≤g≤0.2, and , M 2 includes at least one selected from the group consisting of Mn and Ni, Co, Fe, Cr, V, Cu, Zn and Ti, and M 3 is 1 selected from the group consisting of Al, Mg and B A layered compound such as at least one species, and A is at least one selected from the group consisting of P, F, S and N) or a compound substituted with one or more transition metals; Li 1 + h Mn 2 - h O 4 ( wherein 0≤h≤0.33), LiMnO 3, the lithium manganese oxide such as LiMn 2 O 3, LiMnO 2; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , V 2 O 5 , and Cu 2 V 2 O 7 ; Ni site type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1 - i M 4 i O 2 (wherein, M 4 = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, 0.01≦ y ≦0.3); Formula LiMn 2 - j M 5 j O 2 ( wherein, M 5 = Co, Ni, Fe, Cr, and Zn, or Ta, 0.01≤y≤0.1) or Li 2 Mn 3 M 6 O 8 ( wherein, M 6 = lithium manganese composite oxide represented by Fe, Co, Ni, Cu or Zn); LiMn 2 O 4 in which part of Li in the formula is substituted with alkaline earth metal ions; Disulfide compounds; LiFe 3 O 4 , Fe 2 (MoO 4 ) 3 and the like, but are not limited thereto.

상기 양극을 형성하기 위한 용매로는 NMP(N-메틸 피롤리돈), DMF(디메틸 포름아미드), 아세톤, 디메틸 아세트아미드 등의 유기 용매 또는 물 등이 있으며, 이들 용매는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 용매의 사용량은 슬러리의 도포 두께, 제조 수율을 고려하여 상기 양극 활물질, 바인더, 도전재를 용해 및 분산시킬 수 있는 정도이면 충분하다.As a solvent for forming the anode, there are organic solvents such as NMP (N-methyl pyrrolidone), DMF (dimethyl formamide), acetone, dimethyl acetamide, or water, and these solvents may be used alone or in two or more Can be used by mixing. The amount of the solvent used is sufficient as long as it can dissolve and disperse the positive electrode active material, the binder, and the conductive material in consideration of the coating thickness and production yield of the slurry.

상기 바인더로는 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 폴리 아크릴산(poly acrylic acid) 및 이들의 수소를 Li, Na 또는 Ca 등으로 치환된 고분자, 또는 다양한 공중합체 등의 다양한 종류의 바인더 고분자가 사용될 수 있다. As the binder, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidenefluoride, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, Polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), Sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluorine rubber, polyacrylic acid and polymers in which hydrogen is substituted with Li, Na, or Ca, or Various types of binder polymers such as various copolymers may be used.

상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 파네스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 탄소 나노 튜브 등의 도전성 튜브; 플루오로카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다. 상기 도전재는 양극 슬러리 전체 중량에 대해 1 중량% 내지 20 중량%의 양으로 사용될 수 있다. The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples thereof include graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon blacks such as acetylene black, Ketjen black, channel black, Parnes black, lamp black, and thermal black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Conductive tubes such as carbon nanotubes; Metal powders such as fluorocarbon, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used. The conductive material may be used in an amount of 1% to 20% by weight based on the total weight of the positive electrode slurry.

상기 분산제는 수계 분산제 또는 N-메틸-2-피롤리돈 등의 유기 분산제를 사용할 수 있다. The dispersant may be an aqueous dispersant or an organic dispersant such as N-methyl-2-pyrrolidone.

상기 음극은 당 분야에 알려져 있는 통상적인 방법으로 제조될 수 있으며, 예컨대 상기 음극 활물질과 함께, 선택적으로 바인더, 도전재 및 증점제 등의 첨가제들을 혼합 및 교반하여 음극 활물질 슬러리를 제조한 후, 이를 음극 집전체에 도포하고 건조한 후 압축하여 제조할 수 있다.The negative electrode may be manufactured by a conventional method known in the art. For example, additives such as a binder, a conductive material, and a thickener are optionally mixed and stirred together with the negative electrode active material to prepare a negative active material slurry, and then the negative electrode It can be applied to a current collector, dried, and then compressed.

상기 음극 활물질로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 탄소 복합체와 같은 탄소재 음극 활물질이 단독으로 또는 2종 이상이 혼용되어 사용될 수 있으며, 구체적으로 결정질 탄소일 수 있다.As the negative active material, a carbon negative active material such as crystalline carbon, amorphous carbon, or a carbon composite may be used alone or in combination of two or more, and specifically, may be crystalline carbon.

상기, 결정질 탄소로는 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소(soft carbon) 및 경화탄소(hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 천연 흑연, 키시흑연(kish graphite), 열분해 탄소(pyrolytic carbon), 액정피치계 탄소섬유(mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체(meso-carbon microbeads), 액정피치(mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스 (petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소를 들 수 있다. As the crystalline carbon, both low crystalline carbon and high crystalline carbon may be used. As low crystalline carbon, soft carbon and hard carbon are typical, and high crystalline carbon is natural graphite, kish graphite, pyrolytic carbon, liquid crystal pitch-based carbon fiber (mesophase pitch based carbon fiber), carbon microspheres (meso-carbon microbeads), liquid crystal pitches (mesophase pitches), and high-temperature calcined carbons such as petroleum or coal tar pitch derived cokes.

상기 바인더는 음극 활물질 입자들을 결착시켜 성형체를 유지하기 위하여 사용될 수 있으며, 음극 활물질용 슬러리 제조 시 사용되는 통상적인 바인더라면 특별히 제한되지 않으나, 예컨대 비수계 바인더인 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필렌셀룰로즈, 디아세틸렌셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등을 사용할 수 있고, 또한 수계 바인더인 아크릴로나이트릴-부타디엔고무, 스티렌-부타디엔 고무 및 아크릴 고무로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 수계 바인더는 비수계 바인더에 비해 경제적, 친환경적이고, 작업자의 건강에도 무해하며, 비수계 바인더에 비하여 결착 효과가 우수하므로, 동일 체적당 활물질의 비율을 높일 수 있어 고용량화가 가능하며, 수계 바인더로는 바람직하게는 스티렌-부타디엔 고무가 사용될 수 있다. The binder may be used to hold the molded body by binding the negative electrode active material particles, and it is not particularly limited as long as it is a conventional binder used for preparing the slurry for the negative electrode active material, for example, non-aqueous binders such as polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, hydroxy Propylene cellulose, diacetylene cellulose, polyvinyl chloride, polyvinylpyrrolidone, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), polyethylene or polypropylene, etc. can be used, and acrylic as an aqueous binder Any one selected from the group consisting of ronitryl-butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, and acrylic rubber, or a mixture of two or more of them may be used. Aqueous binders are economical and eco-friendly compared to non-aqueous binders, are harmless to workers' health, and have excellent binding effect compared to non-aqueous binders, so that the ratio of active materials per volume can be increased, thereby increasing capacity. Preferably, styrene-butadiene rubber can be used.

상기 바인더는 음극 활물질용 슬러리 전체 중량 중에 10 중량% 이하로 포함될 수 있으며, 구체적으로 0.1 중량% 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 바인더의 함량이 0.1 중량% 미만이면 바인더 사용에 따른 효과가 미미하여 바람직하지 않고, 10 중량%를 초과하면 바인더 함량 증가에 따른 활물질의 상대적인 함량 감소로 인해 체적당 용량이 저하될 우려가 있어 바람직하지 않다.The binder may be included in an amount of 10% by weight or less in the total weight of the slurry for an anode active material, and specifically, may be included in an amount of 0.1% to 10% by weight. If the content of the binder is less than 0.1% by weight, the effect of using the binder is not preferable, and if it exceeds 10% by weight, the capacity per volume may decrease due to a decrease in the relative content of the active material due to an increase in the binder content, which is not preferable. not.

상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 상기 도전재의 예로서는 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등을 들 수 있다. 상기 도전재는 음극 활물질용 슬러리 전체 중량에 대해 1 중량% 내지 9 중량%의 양으로 사용될 수 있다.The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples of the conductive material include graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon blacks such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Alternatively, a conductive material such as a polyphenylene derivative may be used. The conductive material may be used in an amount of 1% to 9% by weight based on the total weight of the slurry for the negative active material.

상기 증점제는 종래에 리튬 이차 전지에 사용되는 모든 증점제가 사용될 수 있으며, 한 예로는 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 등이 있다.The thickener may be any thickener conventionally used in a lithium secondary battery, and an example is carboxymethyl cellulose (CMC).

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 음극에 사용되는 음극 집전체는 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께를 갖는 것일 수 있다. 상기 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 구리, 금, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector used for the negative electrode according to an embodiment of the present invention may have a thickness of 3 μm to 500 μm. The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery, for example, copper, gold, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper, or stainless steel. Surface treatment with carbon, nickel, titanium, silver, etc., aluminum-cadmium alloy, and the like may be used. In addition, by forming fine irregularities on the surface, the bonding strength of the negative electrode active material may be strengthened, and may be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams, and nonwoven fabrics.

또한, 세퍼레이터로는 종래에 세퍼레이터로 사용된 통상적인 다공성 고분자 필름, 예컨대 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체 및 에틸렌-메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있으며, 또는 통상적인 다공성 부직포, 예컨대 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the separator is a conventional porous polymer film used as a separator, for example, polyolefin-based polymers such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene-butene copolymer, ethylene-hexene copolymer, and ethylene-methacrylate copolymer. The porous polymer film prepared with may be used alone or by stacking them, or a conventional porous nonwoven fabric, such as a nonwoven fabric made of a high melting point glass fiber, polyethylene terephthalate fiber, or the like, may be used, but is not limited thereto.

(2) 상기 전극 조립체를 전지 케이스에 삽입하는 단계(2) inserting the electrode assembly into the battery case

단계 (1)을 통해 제조된 전극 조립체는 전지 케이스에 삽입된다. The electrode assembly manufactured through step (1) is inserted into the battery case.

상기 전지 케이스는 원통형, 각형, 파우치(pouch)형, 또는 코인(coin)형의 외형을 가진 전지 케이스일 수 있으며, 외형 상에 특별한 제한은 없다. The battery case may be a battery case having an outer shape of a cylindrical shape, a square shape, a pouch type, or a coin type, and there is no particular limitation on the outer shape.

(3) 상기 전극 조립체가 삽입된 전지 케이스 내에 프로필렌 카보네이트를 포함하지 않는 제 1 전해액을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하는 단계(3) manufacturing a lithium secondary battery by injecting a first electrolyte not containing propylene carbonate into the battery case into which the electrode assembly is inserted

상기 전지 케이스 내에 전극 조립체를 삽입한 후에는, 전해액을 주입하게 된다. 본 발명의 리튬 이차전지가 포함하는 전해액은 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC)를 포함하지 않는 제 1 전해액과 프로필렌 카보네이트를 포함하는 제 2 전해액으로 나뉠 수 있으며, 본 단계를 통하여 프로필렌 카보네이트를 포함하지 않는 제 1 전해액을 리튬 이차전지에 우선적으로 주입하게 된다. After inserting the electrode assembly into the battery case, an electrolyte solution is injected. The electrolyte contained in the lithium secondary battery of the present invention can be divided into a first electrolyte that does not contain propylene carbonate (PC) and a second electrolyte that contains propylene carbonate, and does not contain propylene carbonate through this step. The first electrolyte is preferentially injected into the lithium secondary battery.

상기 제 1 전해액은 비수계 용매 및 리튬염을 포함하는 것일 수 있으며, 프로필렌 카보네이트를 포함하지 않으므로, 상기 프로필렌 카보네이트가 탄소 음극 표면에 안정적인 SEI피막이 형성되기 전에, 음극 활물질로 사용되는 탄소재, 특히 흑연계 활물질의 층간을 박리(exfoliation)시켜 파괴하는 것을 방지할 수 있다. The first electrolyte may contain a non-aqueous solvent and a lithium salt, and does not contain propylene carbonate, so before the propylene carbonate forms a stable SEI film on the carbon negative electrode surface, a carbon material used as a negative electrode active material, especially black It is possible to prevent destruction by exfoliation between the layers of the linked active material.

상기 비수계 용매는 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 디메틸 설퍼옥사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 비닐렌 카보네이트, 설포란, 감마-부티로락톤, 프로필렌 설파이트 및 테트라하이드로퓨란으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. The non-aqueous solvent is ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (dimethyl carbonate, DMC), ethylmethyl carbonate (EMC), methylpropyl carbonate, dipropyl carbonate, dimethyl sulfur. It may be at least one selected from the group consisting of oxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, vinylene carbonate, sulfolane, gamma-butyrolactone, propylene sulfite, and tetrahydrofuran.

상기 비수계 용매 중 고리형 카보네이트인 에틸렌 카보네이트는 고점도의 유기용매로서 유전율이 높아 전해질 내의 리튬염을 잘 해리시키므로 바람직하게 사용될 수 있으며, 이러한 고리형 카보네이트에 디메틸 카보네이트 및 디에틸 카보네이트와 같은 저점도, 저유전율 선형 카보네이트를 적당한 비율로 혼합하여 사용하면 높은 전기 전도율을 갖는 전해액을 만들 수 있어 더욱 바람직하게 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일례에 있어서, 상기 비수계 용매는 에틸렌 카보네이트와 함께, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다. Ethylene carbonate, which is a cyclic carbonate among the non-aqueous solvents, is an organic solvent of high viscosity and has a high dielectric constant, so it can be preferably used because it dissociates well lithium salts in the electrolyte, and low viscosity such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate, When a low dielectric constant linear carbonate is mixed in an appropriate ratio, an electrolyte solution having a high electrical conductivity can be prepared, and thus it can be used more preferably. Therefore, in one example of the present invention, the non-aqueous solvent may include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, or a mixture thereof together with ethylene carbonate.

상기 리튬염은 전해질로서 포함되고, 이차 전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예컨대 상기 리튬염은 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 음이온을 가지는 것일 수 있다. The lithium salt is contained as an electrolyte, can be used without limitation, those which are commonly used in the secondary battery, the electrolytic solution, for example the lithium salt is F -, Cl -, Br - , I -, NO 3 -, N (CN) 2 -, BF 4 -, ClO 4 -, PF 6 -, (CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3) 3 PF 3 -, (CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF -, ( CF 3) 6 P -, CF 3 SO 3 -, CF 3 CF 2 SO 3 -, (CF 3 SO 2) 2 N -, (FSO 2) 2 N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO - , (CF 3 SO 2) 2 CH -, (SF 5) 3 C -, (CF 3 SO 2) 3 C -, CF 3 (CF 2) 7 SO 3 -, CF 3 CO 2 -, CH 3 CO 2 - , SCN - and (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N - may have any one anion selected from the group consisting of.

(4) 상기 단계 (3)의 리튬 이차전지에 대해 활성화(formation)를 실시하는 단계(4) performing the formation of the lithium secondary battery of step (3)

상기 단계 (3)을 통해 제 1 전해액을 주입하여 리튬 이차전지를 제조한 다음, 활성화 공정을 실시한다. A lithium secondary battery is manufactured by injecting the first electrolyte through step (3), and then an activation process is performed.

상기 활성화(formation)는 충방전 및 에이징(aging) 과정을 포함할 수 있고, 상기 활성화 공정을 통해 전지구조를 안정화시키고 사용 가능한 상태가 되도록 한다.The formation may include charging/discharging and aging processes, and the battery structure is stabilized and usable through the activation process.

상기 활성화 과정에 있어서, 상기 전지의 최초 충전 과정에서는 양극 활물질로부터 나온 리튬 이온이 이동하여 음극 활물질로 삽입되는데, 이때 리튬 이온은 반응성이 강하므로 음극에서 전해질과 반응하여 Li₂CO₃, LiO, LiOH 등의 화합물을 만들어내고, 이것들은 음극 표면에 SEI(Solid Electrolyte Interface) 피막을 형성하게 된다. In the activation process, in the initial charging process of the battery, lithium ions from the positive electrode active material move and are inserted into the negative electrode active material. At this time, lithium ions are highly reactive and react with the electrolyte at the negative electrode to react with compounds such as Li₂CO3, LiO, LiOH, etc. And they form a SEI (Solid Electrolyte Interface) film on the surface of the cathode.

본 발명의 리튬 이차전지의 제조방법에 따르면, 상기 활성화 공정이 이루어질 경우에 리튬 이차전지에 포함된 전해액(제 1 전해액)에는 프로필렌 카보네이트가 포함되어 있지 않으므로 상기 SEI 피막의 형성이 원활히 이루어지며, 상기 프로필렌 카보네이트에 의한 음극 활물질의 파괴를 방지할 수 있다. According to the method of manufacturing a lithium secondary battery of the present invention, when the activation process is performed, since propylene carbonate is not contained in the electrolyte (first electrolyte) included in the lithium secondary battery, the SEI film is formed smoothly, and the It is possible to prevent destruction of the negative active material by propylene carbonate.

상기 활성화 과정은 충전-방전-충전 과정과 같은 충방전 과정을 포함하며, 상기 충방전 과정을 거친 전지는 에이징 과정을 거치게 된다. The activation process includes a charge/discharge process such as a charge-discharge-charge process, and a battery that has undergone the charge-discharge process undergoes an aging process.

상기 에이징 과정에서는 상기 충방전 과정이 끝난 전지를 상온에서 일정 기간 동안 방치함으로써 SEI 필름의 형성을 안정화시키고, 전해액이 전극에 고르게 분포되도록 한다. In the aging process, the battery after the charging/discharging process is left at room temperature for a certain period of time to stabilize the formation of the SEI film and to distribute the electrolyte evenly on the electrode.

(5) 상기 단계 (4)의 활성화를 통해 발생된 가스를 제거하는 단계(5) removing gas generated through activation of step (4)

그 다음의 단계에서는 활성화 과정에서 발생된 가스를 제거하게 된다. In the next step, the gas generated during the activation process is removed.

상기 활성화 과정에서는 충방전 및 에이징 과정을 통하여 양극 활물질에서 기인하는 가스와 양극 활물질과 전해액과의 부반응으로 인해 생성된 가스가 다량으로 발생한다. 따라서, 상기 가스를 전지로부터 제거할 필요가 있으며, 상기 가스를 제거하는 단계는 상기 가스를 상기 전지 케이스에 형성된 배출구를 통하여 배출하고, 상기 가스가 배출된 배출구를 융착시키는 과정을 포함하는 디개싱(degassing) 공정을 통해 이루어질 수 있다. In the activation process, a large amount of gas generated by a side reaction between the positive electrode active material and the positive electrode active material and the electrolyte is generated through charge/discharge and aging processes. Accordingly, it is necessary to remove the gas from the battery, and the step of removing the gas includes discharging the gas through an outlet formed in the battery case, and fusing the outlet from which the gas is discharged ( degassing) process.

상기 활성화 과정에서 전지셀 내부에 발생한 가스가 효율적으로 제거되지 않으면 가스가 전지셀 내부에서 일정 공간을 차지함으로써 균일하게 활성화가 이루어지는 것을 방해하며, 용량 및 출력 등의 전지 성능 및 전지 수명에 악영향을 미치게 되고, 또한 전지셀 내부의 잔존 가스에 의해 전지의 용량은 충방전 횟수가 늘어남에 따라 급격하게 저하되는 현상을 야기하며, 전지셀이 부풀어 오르게 되는 등의 문제가 있다. 이에, 통상적인 전지 제조방법에서는 파우치형 단위셀에 가스 포켓 등을 연결하여 활성화 과정 중 발생하는 가스가 상기 가스 포켓 등의 영역으로 이동하도록 하고 있다. 그러나, 이와 같은 방법은 가스 포켓과 전지셀 내부의 압력차에 기인한 자연적인 이동에 의해 전지셀 내부의 가스 배출을 도모하고 있는 것으로, 가스 포켓과 전지셀 내부의 압력차만으로는 전지셀 내부에 일정 공간을 차지하고 있는 가스를 효과적으로 제거하는 데에는 한계가 있다.If the gas generated inside the battery cell is not efficiently removed during the activation process, the gas occupies a certain space inside the battery cell, preventing uniform activation, and adversely affecting battery performance and battery life such as capacity and output. In addition, due to the residual gas inside the battery cell, the capacity of the battery rapidly decreases as the number of times of charging and discharging increases, and there is a problem that the battery cell swells. Accordingly, in a typical battery manufacturing method, a gas pocket or the like is connected to a pouch-type unit cell so that gas generated during the activation process moves to an area such as the gas pocket. However, such a method aims to discharge the gas inside the battery cell by natural movement due to the pressure difference between the gas pocket and the inside of the battery cell. There is a limit to effectively removing the gas occupying space.

따라서, 상기 가스를 제거하는 단계는 상기 전지 케이스에 압력을 가하면서 이루어질 수 있다. 이때, 상기 압력은 0 kgf/cm2 초과 내지 20 kgf/cm2일 수 있다. Accordingly, the step of removing the gas may be performed while applying pressure to the battery case. In this case, the pressure may be greater than 0 kgf/cm 2 to 20 kgf/cm 2 .

(6) 상기 단계 (5)를 거친 리튬 이차전지 내에 프로필렌 카보네이트를 포함하는 제 2 전해액을 주입하는 단계(6) Injecting a second electrolyte solution containing propylene carbonate into the lithium secondary battery through step (5)

제조된 리튬 이차전지에 대하여 활성화 단계, 및 가스 제거 단계를 거친 뒤, 상기 리튬 이차전지 내에 프로필렌 카보네이트를 포함하는 제 2 전해액을 주입하게 된다. After the manufactured lithium secondary battery undergoes an activation step and a gas removal step, a second electrolyte solution including propylene carbonate is injected into the lithium secondary battery.

상기 프로필렌 카보네이트를 포함하는 제 2 전해액은 상기 리튬 이차전지의 저온 특성을 향상시키기 위해 주입된다. 예컨대, 일반적으로 리튬 이온 전지의 전해질로 사용되는 에틸렌 카보네이트(Ethylene Carbonate; EC)를 기본으로 한 이/삼 성분계 전해질의 경우, 에틸렌 카보네이트의 높은 녹는점으로 인한 사용 온도의 제약과 저온에서의 낮은 전지 성능 등의 단점이 있는데, 이에 프로필렌 카보네이트를 사용할 경우, 상기와 같은 에틸렌 카보네이트의 단점을 보완할 수 있다. The second electrolyte containing the propylene carbonate is injected to improve the low-temperature characteristics of the lithium secondary battery. For example, in the case of a two/three-component electrolyte based on ethylene carbonate (EC), which is generally used as an electrolyte for lithium ion batteries, the use temperature is limited due to the high melting point of ethylene carbonate and low battery at low temperatures. There are disadvantages such as performance, and when propylene carbonate is used, the disadvantages of ethylene carbonate as described above can be compensated.

본 발명의 리튬 이차전지의 제조방법은 제조된 리튬 이차전지에 대하여 활성화 단계, 및 가스 제거 단계를 거친 뒤, 상기 리튬 이차전지 내에 프로필렌 카보네이트를 포함하는 제 2 전해액을 주입하게 되므로, 리튬 이차전지의 탄소 음극 표면에 안정적인 SEI피막을 형성된 후, 프로필렌 카보네이트를 주입하게 되어, 전해액에 프로필렌 카보네이트를 사용할 경우의 문제점인, 프로필렌 카보네이트가 탄소 음극 표면에 안정적인 SEI피막이 형성되기 전에, 음극 활물질로 사용되는 탄소재, 특히 흑연의 층간을 박리(exfoliation)시켜 파괴하는 문제를 해결할 수 있다. 따라서, 본 발명의 리튬 이차전지의 제조방법은 전해질에 프로필렌 카보네이트를 사용하여 리튬 이차전지의 저온 성능을 향상시킬 수 있으면서도, 프로필렌 카보네이트의 첨가에 의한 음극의 탄소재 음극 활물질의 파괴를 방지할 수 있다. In the method of manufacturing a lithium secondary battery of the present invention, a second electrolyte containing propylene carbonate is injected into the lithium secondary battery after an activation step and a degassing step for the manufactured lithium secondary battery. After forming a stable SEI film on the surface of the carbon negative electrode, propylene carbonate is injected, which is a problem when using propylene carbonate in the electrolyte, before propylene carbonate forms a stable SEI film on the surface of the carbon negative electrode, a carbon material used as a negative electrode active material. In particular, it is possible to solve the problem of destruction by exfoliation between layers of graphite. Therefore, the method of manufacturing a lithium secondary battery of the present invention can improve the low-temperature performance of the lithium secondary battery by using propylene carbonate as an electrolyte, while preventing the destruction of the carbon material negative active material of the negative electrode by the addition of propylene carbonate. .

또한, 상기 제 2 전해액은 시스-부틸렌 카보네이트(cis-butylene carbonate)를 추가로 포함할 수 있으며, 구체적으로 상기 제 2 전해액은 프로필렌 카보네이트 및 시스-부틸렌 카보네이트를 포함할 수 있다.In addition, the second electrolyte may further include cis-butylene carbonate, and specifically, the second electrolyte may include propylene carbonate and cis-butylene carbonate.

상기 제 2 전해액이 시스-부틸렌 카보네이트를 추가로 포함할 경우, 이를 포함하는 리튬 이차전지의 저온 성능이 보다 향상될 수 있다. 이는 시스-부틸렌 카보네이트의 보다 낮은 녹는점(-50℃)으로 인해 프로필렌 카보네이트(녹는점 -48.8℃)만을 사용한 경우에 비해 전해액이 저온에서 보다 큰 유동성을 나타낼 수 있고, 또한 이종의 전해액을 함께 사용함에 따른 녹는점 내림의 효과로 추가적인 유동성 향상 효과를 얻을 수 있기 때문이다. When the second electrolyte further includes cis-butylene carbonate, the low-temperature performance of the lithium secondary battery including the same may be further improved. This is because of the lower melting point of cis-butylene carbonate (-50°C), the electrolyte may exhibit greater fluidity at low temperatures than when only propylene carbonate (melting point -48.8°C) is used, and different types of electrolyte may be used together. This is because the effect of lowering the melting point according to use can provide an additional effect of improving fluidity.

상기 프로필렌 카보네이트 및 시스-부틸렌 카보네이트는 99:1 내지 75:25, 구체적으로 98:2 내지 80:20, 더욱 구체적으로 95:5 내지 90:10의 중량비로 포함될 수 있다. The propylene carbonate and cis-butylene carbonate may be included in a weight ratio of 99:1 to 75:25, specifically 98:2 to 80:20, and more specifically 95:5 to 90:10.

상기 프로필렌 카보네이트 99 중량부에 대해 시스-부틸렌 카보네이트가 1 중량부 이상 포함될 경우, 상기 시스-부틸렌 카보네이트의 혼합 사용에 따른 추가적인 저온 성능 향상 효과를 발휘할 수 있고, 상기 프로필렌 카보네이트 75 중량부에 대해 시스-부틸렌 카보네이트가 25 중량부 이하로 포함될 경우, 시스-부틸렌 카보네이트가 과량 포함됨으로 인해 전해액 안정성이 떨어지게 되어 오히려 저온 성능이 저하될 수 있는 문제를 방지할 수 있다. When 1 part by weight or more of cis-butylene carbonate is included with respect to 99 parts by weight of propylene carbonate, an additional low-temperature performance improvement effect may be exhibited according to the mixed use of the cis-butylene carbonate, and 75 parts by weight of the propylene carbonate When the cis-butylene carbonate is included in an amount of 25 parts by weight or less, the stability of the electrolyte solution is deteriorated due to the inclusion of an excessive amount of cis-butylene carbonate, thereby preventing a problem in which low-temperature performance may be deteriorated.

한편, 상기 제 1 전해액 및 제 2 전해액은 95:5 내지 50:50의 중량비로 사용될 수 있고, 구체적으로 90:10 내지 70:30, 더욱 구체적으로 85:15 내지 75:25의 중량비로 사용될 수 있다.. Meanwhile, the first electrolyte and the second electrolyte may be used in a weight ratio of 95:5 to 50:50, specifically 90:10 to 70:30, more specifically 85:15 to 75:25. have..

상기 제 1 전해액 95 중량부에 대해 제 2 전해액이 5 중량부 이상일 경우 전지의 저온 특성을 향상시킬 수 있고, 상기 제 1 전해액 50 중량부에 대해 제 2 전해액이 50 중량부 이하일 경우 흑연의 층이 박리되어 흑연의 구조가 붕괴되거나 부반응이 심화되는 문제점을 완화시킬 수 있다. When the second electrolyte is 5 parts by weight or more with respect to 95 parts by weight of the first electrolyte, the low-temperature characteristics of the battery can be improved, and when the second electrolyte is 50 parts by weight or less with respect to 50 parts by weight of the first electrolyte, the layer of graphite is It is possible to alleviate the problem of exfoliation and collapse of the graphite structure or intensifying side reactions.

본 발명의 일례에 따른 리튬 이차전지의 제조방법은, 추가로 상기 단계 (6)의 제 2 전해액을 주입하는 단계를 거친 후, 리튬 이차전지를 분류하는 그레이딩(grading) 과정을 거칠 수 있다. In the method of manufacturing a lithium secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention, after the step of injecting the second electrolyte in step (6), a grading process for classifying the lithium secondary battery may be performed.

상기와 같은 리튬 이차전지의 제조방법을 통하여 리튬 이차전지를 제조할 수 있으며, 따라서 본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조된 리튬 이차전지를 제공한다. A lithium secondary battery can be manufactured through the manufacturing method of a lithium secondary battery as described above, and thus the present invention provides a lithium secondary battery manufactured according to the manufacturing method.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지모듈에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다.The lithium secondary battery according to the present invention can be used not only for a battery cell used as a power source for a small device, but also can be preferably used as a unit cell for a medium or large battery module including a plurality of battery cells.

상기 중대형 디바이스의 바람직한 예로는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 및 전력 저장용 시스템 등을 들 수 있지만, 이들 만으로 한정되는 것은 아니다.Preferred examples of the medium and large-sized devices include, but are not limited to, electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, and power storage systems.

실시예Example

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 실험예를 들어 더욱 상세하게 설명하나, 본 발명이 이들 실시예 및 실험예에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Hereinafter, examples and experimental examples will be described in more detail to describe the present invention in detail, but the present invention is not limited by these examples and experimental examples. The embodiments according to the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely describe the present invention to those of ordinary skill in the art.

실시예 1Example 1

<양극의 제조><Production of anode>

양극활물질로 Li(Li0.2Co0.1Ni0.1Mn0.6)O2 94 중량%, 도전재로 카본 블랙(carbon black) 3 중량%, 바인더로 PVDF 3 중량%를 용제인 N-메틸-2 피롤리돈(NMP)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 혼합물 슬러리를 두께가 20 ㎛ 정도의 양극 집전체인 알루미늄(Al) 박막에 도포 및 건조를 통하여 양극을 제조한 후 롤 프레스(roll press)를 실시하였다.94% by weight of Li(Li 0.2 Co 0.1 Ni 0.1 Mn 0.6 )O 2 as a cathode active material, 3% by weight of carbon black as a conductive material, and 3% by weight of PVDF as a binder N-methyl-2 pyrrolidone as a solvent (NMP) was added to prepare a positive electrode mixture slurry. The positive electrode mixture slurry was coated on an aluminum (Al) thin film of a positive electrode current collector having a thickness of about 20 μm to prepare a positive electrode through drying, and then roll press was performed.

<음극의 제조><Production of cathode>

음극 활물질로서 천연 흑연 96 중량%, Denka black(도전재) 1 중량% 및 SBR(바인더) 2 중량%, 및 CMC(증점제) 1 중량%를 물에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조하였다. As a negative active material, a negative electrode mixture slurry was prepared by adding 96% by weight of natural graphite, 1% by weight of Denka black (conductive material), 2% by weight of SBR (binder), and 1% by weight of CMC (thickener) to water.

구리 집전체의 일면에 상기 제조된 음극 혼합물 슬러리를 65 ㎛의 두께로 코팅하고, 이를 건조 및 압연한 후 일정크기로 펀칭하여 음극을 제조하였다. The prepared negative electrode mixture slurry was coated on one surface of a copper current collector to a thickness of 65 μm, dried and rolled, and then punched to a predetermined size to prepare a negative electrode.

<리튬 이차전지의 제조><Manufacture of lithium secondary battery>

상기 제조된 양극 및 음극 사이에 두께 17 ㎛의 폴리에틸렌제의 다공막을 개재시킨 후, 이를 원통형 전지 케이스에 삽입한 후, 에틸렌 카보네이트(EC) 및 디에틸 카보네이트(DEC)를 30:70의 부피비로 혼합한 용매에 1M LiPF6가 용해된 제 1 전해액을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하였다.A porous membrane made of polyethylene having a thickness of 17 μm was interposed between the prepared positive electrode and the negative electrode, and then inserted into a cylindrical battery case, and then ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) were mixed in a volume ratio of 30:70. A lithium secondary battery was manufactured by injecting a first electrolyte in which 1M LiPF 6 was dissolved in one solvent.

상기 리튬 이차전지를 25 ℃에서 0.8C의 정전류(CC)로 4.25 V가 될 때까지 충전하고, 이후 정전압(CV)으로 충전하여 충전전류가 0.005 C(cut-off current)이 될 때까지 1회째의 충전을 행하였다. 이후 20분간 방치한 다음 0.8 C의 정전류(CC)로 2.5 V가 될 때까지 방전하였다. 이를 다시 4.3V까지 충전한 후, 상기 리튬 이차전지의 외면에 5 kgf/㎠의 압력을 가하며 가스를 제거하고, 20℃에서 4주간 방치하여 에이징을 실시하였다. Charge the lithium secondary battery at 25°C with a constant current (CC) of 0.8C until it reaches 4.25 V, and then charge it with a constant voltage (CV) until the charging current reaches 0.005 C (cut-off current). Was charged. Then, it was allowed to stand for 20 minutes, and then discharged to 2.5 V at a constant current of 0.8 C (CC). After charging this to 4.3V again, a pressure of 5 kgf/cm2 was applied to the outer surface of the lithium secondary battery to remove the gas, and aging was performed by leaving it at 20°C for 4 weeks.

상기 에이징이 실시된 리튬 이차전지에 제 2 전해액으로서의 프로필렌 카보네이트(PC)를 상기 제 1 전해액 100 중량부를 기준으로 50 중량부의 양으로 주입하여 리튬 이차전지의 제조를 완성하였다. A lithium secondary battery was manufactured by injecting propylene carbonate (PC) as a second electrolyte into the aging lithium secondary battery in an amount of 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the first electrolyte.

실시예 2Example 2

상기 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 리튬 이차전지를 제조하되, 전해액의 주입시 상기 제 2 전해액으로서 프로필렌 카보네이트(PC)를 단독으로 사용한 것을 대신하여, 프로필렌 카보네이트(PC) 및 시스-부틸렌 카보네이트(c-BC)가 95:5 중량부로 혼합된 전해액을 상기 제 1 전해액 100 중량부를 기준으로 50 중량부의 양으로 주입하여 리튬 이차전지의 제조를 완성하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, but instead of using propylene carbonate (PC) alone as the second electrolyte when the electrolyte was injected, propylene carbonate (PC) and cis-butylene carbonate ( c-BC) was injected in an amount of 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the first electrolyte to complete the manufacture of a lithium secondary battery.

실시예 3Example 3

상기 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 리튬 이차전지를 제조하되, 전해액의 주입시 상기 제 2 전해액으로서 프로필렌 카보네이트(PC)를 단독으로 사용한 것을 대신하여, 프로필렌 카보네이트(PC) 및 시스-부틸렌 카보네이트(c-BC)가 70:30 중량부로 혼합된 전해액을 상기 제 1 전해액 100 중량부를 기준으로 50 중량부의 양으로 주입하여 리튬 이차전지의 제조를 완성하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, but instead of using propylene carbonate (PC) alone as the second electrolyte when the electrolyte was injected, propylene carbonate (PC) and cis-butylene carbonate ( c-BC) was injected in an amount of 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the first electrolyte to complete the manufacture of a lithium secondary battery.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1에서 제 2 전해액을 주입하지 않은 대신에, 제 1 전해액으로서 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC) 및 디에틸 카보네이트(DEC)를 10:20:70의 부피비로 혼합한 용매에 1M LiPF6가 용해된 전해액을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 리튬 이차전지의 제조를 완성하였다. Instead of not injecting the second electrolyte in Example 1, the first electrolyte was mixed with ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and diethyl carbonate (DEC) in a volume ratio of 10:20:70. A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that an electrolyte solution in which 1M LiPF 6 was dissolved was used.

비교예 2Comparative Example 2

상기 실시예 1에서 제 2 전해액을 주입하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 리튬 이차전지의 제조를 완성하였다. A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the second electrolyte was not injected in Example 1 above.

실험예 1 : 사이클 특성 평가 실험Experimental Example 1: Cycle characteristic evaluation experiment

상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2에서 각각 완성한 리튬 이차전지에 대하여 사이클 특성을 확인하기 위해 다음과 같이 전기화학 평가 실험을 수행하였다.In order to confirm the cycle characteristics of the lithium secondary batteries each completed in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, an electrochemical evaluation experiment was performed as follows.

구체적으로, 실시예 1 내지 3의 리튬 이차전지의 경우, 상기 실시예 1에 기재된 바와 같은, 제 1 전해액 주입 후, 제 2 전해액의 주입 전, 1회 째의 충전 및 방전 과정을 통하여 활성화 효율을 측정하였으며, 이를 이후 100 회의 사이클로 반복 실시하였다. Specifically, in the case of the lithium secondary battery of Examples 1 to 3, the activation efficiency was improved through the first charging and discharging process after the injection of the first electrolyte, before the injection of the second electrolyte, as described in Example 1 above. Measurement was carried out, and this was repeated with 100 cycles thereafter.

한편, 비교예 1 및 2의 리튬 이차전지의 경우, 비교예 1 및 2에서 각각 완성한 리튬 이차전지를 25 ℃에서 0.8 C의 정전류(CC)로 4.25 V가 될 때까지 충전하고, 이후 정전압(CV)으로 충전하여 충전전류가 0.005 C(cut-off current)이 될 때까지 1회째의 충전을 행하였다. 이후 20분간 방치한 다음 0.8 C의 정전류(CC)로 2.5 V가 될 때까지 방전하였다. 이를 1 내지 100 회의 사이클로 반복 실시하였다. Meanwhile, in the case of the lithium secondary batteries of Comparative Examples 1 and 2, the lithium secondary batteries each completed in Comparative Examples 1 and 2 were charged at 25° C. with a constant current (CC) of 0.8 C until 4.25 V, and then a constant voltage (CV ), and the first charging was performed until the charging current reached 0.005 C (cut-off current). Then, it was allowed to stand for 20 minutes, and then discharged to 2.5 V at a constant current of 0.8 C (CC). This was repeated with 1 to 100 cycles.

활성화 효율로서 1 회째의 효율과 함께, 100 회 사이클 후의 전지의 용량 유지율 측정 결과(상온, 25 ℃)를 하기 표 1에 나타내었다. 또한, 온도를 -20 ℃로 한 것을 제외하고는, 상기와 마찬가지의 방법으로 100 회 사이클 후의 전지의 용량 유지율을 측정하여, 그 결과(저온, -20 ℃)를 하기 표 1에 함께 나타내었다.Table 1 shows the results of measuring the capacity retention rate of the battery after 100 cycles (at room temperature, 25°C) along with the first efficiency as the activation efficiency. Further, the capacity retention rate of the battery after 100 cycles was measured in the same manner as above, except that the temperature was set to -20°C, and the results (low temperature, -20°C) are shown in Table 1 below.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 활성화 효율(%)Activation efficiency (%) 9494 9494 9494 8383 9494 100 회 사이클 후의 전지의 용량 유지율
(상온, 25 ℃)
Battery capacity retention rate after 100 cycles
(Room temperature, 25 ℃)
9797 9595 9393 7676 8888
100 회 사이클 후의 전지의 용량 유지율
(저온, -20 ℃)
Battery capacity retention rate after 100 cycles
(Low temperature, -20 ℃)
7171 7575 6363 5555 5252

상기 표 1을 참조하면, 활성화 전에 프로필렌 카보네이트를 포함하는 전해액을 주입한 비교예 1에 비해, 프로필렌 카보네이트를 포함하지 않는 전해액을 주입한 실시예 1 내지 3 및 비교예 2의 리튬 이차전지가 활성화 효율이 높음을 알 수 있으며, 상기 결과로부터 프로필렌 카보네이트를 포함하는 전해액을 주입한 비교예 1은 음극 활물질인 흑연에 대한 파괴가 상대적으로 많았음을 확인할 수 있었다. 이에 비례하여, 상온에서의 100회 사이클 후의 전지의 용량 유지율 측정 결과 역시, 활성화시 음극 활물질인 흑연에 대한 파괴가 상대적으로 많았던 비교예 1의 리튬 이차전지가 낮은 값을 나타냈다.Referring to Table 1, compared to Comparative Example 1 in which an electrolyte containing propylene carbonate was injected prior to activation, the lithium secondary batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Example 2 in which an electrolyte containing no propylene carbonate was injected were activated. It can be seen that this is high, and from the above results, it can be seen that in Comparative Example 1 in which an electrolyte solution containing propylene carbonate was injected, the negative electrode active material, graphite, was relatively damaged. In proportion to this, as a result of measuring the capacity retention rate of the battery after 100 cycles at room temperature, the lithium secondary battery of Comparative Example 1 in which the destruction of graphite, which is a negative active material during activation, was relatively high showed a low value.

프로필렌 카보네이트를 포함하는 실시예 1 내지 3의 리튬 이차전지는 이를 포함하지 않는 비교예 2의 리튬 이차전지에 비해 상온에서의 100회 사이클 후의 전지의 용량 유지율이 높은 값을 나타내었다. The lithium secondary batteries of Examples 1 to 3 containing propylene carbonate exhibited a higher capacity retention rate of the battery after 100 cycles at room temperature compared to the lithium secondary battery of Comparative Example 2 which does not contain this.

또한, 저온에서의 100회 사이클 후의 전지의 용량 유지율 측정 결과를 살펴보면, 활성화시 음극 활물질인 흑연에 대한 파괴가 상대적으로 많았던 비교예 1의 리튬 이차전지는 이에 비례하여 낮은 값을 나타냈으며, 활성화 효율 및 상온에서의 100회 사이클 후의 전지의 용량 유지율이 비교적 우수했던 비교예 2의 리튬 이차전지는 낮은 저온 안정성을 나타냈음을 확인할 수 있었다. 반면, 본 발명의 제조방법의 일례에 따른 실시예 1 내지 3의 리튬 이차전지는 프로필렌 카보네이트의 포함에 따라 비교예 2에 비해 상당히 향상된 저온 안정성을 나타내고 있음을 알 수 있었다.In addition, looking at the result of measuring the capacity retention rate of the battery after 100 cycles at low temperature, the lithium secondary battery of Comparative Example 1 in which the destruction of graphite, which is a negative active material during activation, was relatively large showed a lower value in proportion to this, and activation efficiency And it was confirmed that the lithium secondary battery of Comparative Example 2, which had relatively excellent capacity retention rate after 100 cycles at room temperature, exhibited low low-temperature stability. On the other hand, it was found that the lithium secondary batteries of Examples 1 to 3 according to an example of the manufacturing method of the present invention exhibited significantly improved low-temperature stability compared to Comparative Example 2 due to the inclusion of propylene carbonate.

한편, 실시예 1 내지 3의 리튬 이차전지만을 비교 했을 때, 상온에서의 100회 사이클 후의 전지의 용량 유지율은 실시예 1이 가장 우수하였고, 저온에서의 100회 사이클 후의 전지의 용량 유지율은 실시예 2가 가장 우수하였다. On the other hand, when comparing only the lithium secondary batteries of Examples 1 to 3, the capacity retention rate of the battery after 100 cycles at room temperature was the best in Example 1, and the capacity retention rate of the battery after 100 cycles at low temperature was Example 2 was the best.

제 2 전해액으로서 프로필렌카보네이트 및 시스-부틸렌 카보네이트를 95:5 중량비로 포함하는 실시예 2의 리튬 이차전지가 가장 향상된 저온에서의 사이클 특성을 나타내는 이유는 시스-부틸렌 카보네이트 자체가 프로필렌 카보네이트에 비해 녹는점이 낮기 때문에 더욱 큰 유동성을 가진다는 점, 및 이종의 전해액의 사용에 따른 녹는점 내림 효과에 의해 저온에서의 유동성이 더욱 향상되었기 때문인 것으로 판단된다. The reason that the lithium secondary battery of Example 2 containing propylene carbonate and cis-butylene carbonate as the second electrolyte in a 95:5 weight ratio exhibits the most improved cycle characteristics at low temperatures is that cis-butylene carbonate itself is compared to propylene carbonate. It is believed that this is because the fluidity at low temperatures is further improved due to the fact that the melting point has a higher fluidity due to the low melting point, and the melting point lowering effect of the use of different kinds of electrolyte.

다만, 실시예 3의 리튬 이차전지 역시 제 2 전해액으로서 프로필렌카보네이트 및 시스-부틸렌 카보네이트를 함께 사용하였지만, 저온 사이클 특성이 시스-부틸렌 카보네이트를 사용하지 않은 실시예 1의 리튬 이차전지에 비해서도 좋지 않았는데, 이는 시스-부틸렌 카보네이트를 적정량 이상으로 사용할 경우, 전해액 안정성을 떨어뜨려 오히려 저온 사이클 특성을 저하시키기 때문인 것으로 판단된다. However, the lithium secondary battery of Example 3 also used propylene carbonate and cis-butylene carbonate as the second electrolyte, but the low-temperature cycle characteristics were good compared to the lithium secondary battery of Example 1 in which cis-butylene carbonate was not used. However, this is considered to be because when cis-butylene carbonate is used in an appropriate amount or more, the stability of the electrolyte solution is deteriorated and the low-temperature cycle characteristics are lowered.

Claims (15)

(1) 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체를 제조하는 단계;
(2) 상기 전극 조립체를 전지 케이스에 삽입하는 단계;
(3) 상기 전극 조립체가 삽입된 전지 케이스 내에 프로필렌 카보네이트를 포함하지 않는 제 1 전해액을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하는 단계;
(4) 상기 단계 (3)의 리튬 이차전지에 대해 활성화(formation)를 실시하는 단계;
(5) 상기 단계 (4)의 활성화를 통해 발생된 가스를 제거하는 단계; 및
(6) 상기 단계 (5)를 거친 리튬 이차전지 내에 프로필렌 카보네이트를 포함하는 제 2 전해액을 주입하는 단계를 포함하는, 리튬 이차전지의 제조방법.
(1) manufacturing an electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode;
(2) inserting the electrode assembly into a battery case;
(3) manufacturing a lithium secondary battery by injecting a first electrolyte not containing propylene carbonate into the battery case into which the electrode assembly is inserted;
(4) performing the formation of the lithium secondary battery of step (3);
(5) removing the gas generated through the activation of step (4); And
(6) A method of manufacturing a lithium secondary battery comprising the step of injecting a second electrolyte containing propylene carbonate into the lithium secondary battery that has undergone step (5).
제 1 항에 있어서,
상기 음극이 음극 활물질로서 결정질 탄소재를 포함하는, 리튬 이차전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The method of manufacturing a lithium secondary battery, wherein the negative electrode includes a crystalline carbon material as a negative electrode active material.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전해액은 비수계 용매 및 리튬염을 포함하는, 리튬 이차전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The first electrolyte is a method of manufacturing a lithium secondary battery comprising a non-aqueous solvent and a lithium salt.
제 3 항에 있어서,
상기 비수계 용매는 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 디메틸 설퍼옥사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 비닐렌 카보네이트, 설포란, 감마-부티로락톤, 프로필렌 설파이트 및 테트라하이드로퓨란으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인, 리튬 이차전지의 제조방법.
The method of claim 3,
The non-aqueous solvent is ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (dimethyl carbonate, DMC), ethylmethyl carbonate (EMC), methylpropyl carbonate, dipropyl carbonate, dimethyl sulfur. Oxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, vinylene carbonate, sulfolane, gamma-butyrolactone, propylene sulfite, and at least one selected from the group consisting of tetrahydrofuran, a method for producing a lithium secondary battery.
제 3 항에 있어서,
상기 비수계 용매는 에틸렌 카보네이트와, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 리튬 이차전지의 제조방법.
The method of claim 3,
The non-aqueous solvent comprises ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, or a mixture thereof, a method of manufacturing a lithium secondary battery.
제 3 항에 있어서,
상기 리튬염은 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 음이온을 가지는 것인, 리튬 이차전지의 제조방법.
The method of claim 3,
The lithium salt is F -, Cl -, Br - , I -, NO 3 -, N (CN) 2 -, BF 4 -, ClO 4 -, PF 6 -, (CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3) 3 PF 3 -, ( CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF -, (CF 3) 6 P -, CF 3 SO 3 -, CF 3 CF 2 SO 3 -, (CF 3 SO 2) 2 N -, (FSO 2) 2 N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, (SF 5) 3 C -, (CF 3 SO 2) 3 C -, CF 3 (CF 2) 7 SO 3 -, CF 3 CO 2 -, CH 3 CO 2 -, SCN - , and (CF 3 CF 2 SO 2) 2 N - any of the anions selected from the group consisting of Having a method of manufacturing a lithium secondary battery.
제 1 항에 있어서,
상기 활성화(formation)는 충방전 및 에이징 과정을 포함하는, 리튬 이차전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The activation (formation) includes a process of charging and discharging and aging, a method of manufacturing a lithium secondary battery.
제 1 항에 있어서,
상기 가스를 제거하는 단계는, 상기 가스를 상기 전지 케이스에 형성된 배출구를 통하여 배출하고, 상기 가스가 배출된 배출구를 융착시키는 과정을 포함하는, 리튬 이차전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The step of removing the gas includes discharging the gas through an outlet formed in the battery case and fusing the outlet from which the gas has been discharged.
제 1 항에 있어서,
상기 가스를 제거하는 단계는 상기 전지 케이스에 압력을 가하면서 이루어지는, 리튬 이차전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The step of removing the gas is performed while applying pressure to the battery case, a method of manufacturing a lithium secondary battery.
제 9 항에 있어서,
상기 압력은 0 kgf/cm2 초과 내지 20 kgf/cm2인, 리튬 이차전지의 제조방법.
The method of claim 9,
The pressure is greater than 0 kgf / cm 2 to 20 kgf / cm 2 A method of manufacturing a lithium secondary battery.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전해액은 시스-부틸렌 카보네이트를 추가로 포함하는, 리튬 이차전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The second electrolyte solution further comprises cis-butylene carbonate, a method of manufacturing a lithium secondary battery.
제 11 항에 있어서,
상기 제 2 전해액은 프로필렌 카보네이트 및 시스-부틸렌 카보네이트를 99:1 내지 75:25의 중량비로 포함하는, 리튬 이차전지의 제조방법.
The method of claim 11,
The second electrolyte is a method for manufacturing a lithium secondary battery comprising propylene carbonate and cis-butylene carbonate in a weight ratio of 99:1 to 75:25.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전해액 및 제 2 전해액의 중량비는 95:5 내지 50:50인, 리튬 이차전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The weight ratio of the first electrolyte and the second electrolyte is 95:5 to 50:50, a method of manufacturing a lithium secondary battery.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (6)의 제 2 전해액을 주입하는 단계를 거친 후, 리튬 이차전지를 분류하는 그레이딩(grading) 과정을 추가로 거치는, 리튬 이차전지의 제조방법.
The method of claim 1,
After passing through the step of injecting the second electrolyte in step (6), a method of manufacturing a lithium secondary battery further undergoes a grading process of classifying the lithium secondary battery.
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