KR102270154B1 - Cathode active material layer and lithium ion secondary battery including the same - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의하면, 리튬 복합 산화물을 함유하는 양극 활물질과, 적어도 하기 화학식 1의 구조를 포함하는 제1 공중합체와, 적어도 하기 화학식 2 또는 화학식 3의 구조를 포함하는 제2 공중합체를 25:75 내지 75:25의 질량비로 함유하는 바인더 수지를 포함하는 양극 활물질층이 제공된다.
[화학식 1]

Figure 112018040747230-pat00013

[화학식 2]
Figure 112018040747230-pat00014

[화학식 3]
Figure 112018040747230-pat00015
According to the present invention, a positive active material containing a lithium composite oxide, a first copolymer including at least the structure of Formula 1 below, and a second copolymer including at least a structure of Formula 2 or Formula 3 below are mixed at 25:75. A positive electrode active material layer including a binder resin contained in a mass ratio of to 75:25 is provided.
[Formula 1]
Figure 112018040747230-pat00013

[Formula 2]
Figure 112018040747230-pat00014

[Formula 3]
Figure 112018040747230-pat00015

Description

양극 활물질층 및 리튬이온 이차전지 {CATHODE ACTIVE MATERIAL LAYER AND LITHIUM ION SECONDARY BATTERY INCLUDING THE SAME}Positive electrode active material layer and lithium ion secondary battery {CATHODE ACTIVE MATERIAL LAYER AND LITHIUM ION SECONDARY BATTERY INCLUDING THE SAME}

본 발명은 양극 활물질층 및 리튬이온 이차전지에 관한 것이다. The present invention relates to a positive electrode active material layer and a lithium ion secondary battery.

근래, 각종 전자기기의 소형화 및 경량화에 따라, 이들 전자 기기의 전원으로서 리튬이온 이차전지가 사용되고 있다. 이러한 리튬이온 이차전지에서는 새로운 고에너지 밀도화가 요구되고 있다. 리튬이온 이차전지의 고에너지 밀도화를 위해서는 예를 들면, 리튬이온 이차전지의 충전 전압을 높이는 것이 검토되고 있다. In recent years, with the miniaturization and weight reduction of various electronic devices, lithium ion secondary batteries are used as power sources for these electronic devices. In such a lithium ion secondary battery, a new high energy density is required. In order to increase the energy density of a lithium ion secondary battery, for example, raising the charging voltage of a lithium ion secondary battery is examined.

한편으로, 고전위하의 리튬이온 이차전지에서는 양극 활물질의 산화력이 강해진다. 이로 인해, 양극 활물질의 표면에서 전해액의 분해, 및 양극 활물질의 구조파괴를 일으키는 부반응이 가속도적으로 진행되고 만다. 그 결과, 리튬이온 이차전지의 사이클 특성, 및 보존 특성이 현저하게 저하되어 버린다. On the other hand, in a lithium ion secondary battery under a high potential, the oxidation power of the positive electrode active material becomes strong. For this reason, side reactions causing decomposition of the electrolyte on the surface of the positive electrode active material and structural destruction of the positive electrode active material are accelerated. As a result, the cycling characteristics and storage characteristics of a lithium ion secondary battery will fall remarkably.

따라서, 리튬이온 이차전지의 특성을 향상시키기 위해, 양극 활물질층에 포함되는 바인더 수지에 대하여, 여러가지 제안이 행하여 지고 있다. Therefore, in order to improve the characteristics of the lithium ion secondary battery, various proposals have been made with respect to the binder resin included in the positive electrode active material layer.

예를 들면, 양극 활물질층에 포함되는 바인더 수지에 불화 비닐리덴 및 테트라플루오로에틸렌의 공중합체를 이용하고 있다. 이에 의해 양극 활물질층을 고밀도화하면서, 양극 활물질층의 유연성을 확보할 수 있다.For example, a copolymer of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene is used for the binder resin included in the positive electrode active material layer. Thereby, the flexibility of the positive electrode active material layer can be ensured while the positive electrode active material layer is increased in density.

또한, 카르복시기, 술폰 산기 또는 인산기 등의 극성 작용기를 갖는 고분자를 바인더 수지에 이용하고 있다. 이에 의해, 고전압하에서의 리튬이온 이차전지의 사이클 특성을 향상시킬 수 있다. In addition, a polymer having a polar functional group such as a carboxyl group, a sulfonic acid group or a phosphoric acid group is used in the binder resin. Thereby, the cycling characteristics of the lithium ion secondary battery under high voltage can be improved.

그러나, 종래의 기술에서는 특히 산화력이 강한 양극 활물질에서 생기는 양극 활물질의 구조파괴에 대해서는 충분히 검토되어 있지 않다. 따라서, 종래의 기술에서는 리튬이온 이차전지의 사이클 특성, 및 고온보존후의 용량특성을 충분히 향상시키는 것은 곤란했다. However, in the prior art, structural destruction of a positive electrode active material, which occurs in a positive electrode active material having particularly strong oxidizing power, has not been sufficiently studied. Therefore, in the prior art, it was difficult to sufficiently improve the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery and the capacity characteristics after high temperature storage.

따라서, 본 발명은 상기 문제 등에 감안해서 이루어졌다. 본 발명이 목적으로 하는 바는 사이클 특성, 및 고온보존후의 용량특성을 향상시키는 것이 가능한 양극 활물질층, 및 리튬이온 이차전지를 제공함에 있다. Accordingly, the present invention has been made in consideration of the above problems and the like. An object of the present invention is to provide a positive electrode active material layer capable of improving cycle characteristics and capacity characteristics after high temperature storage, and a lithium ion secondary battery.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 한 관점에 의하면, 리튬 복합 산화물을 함유하는 양극 활물질과, 적어도 하기 화학식 1의 구조를 포함하는 제1 공중합체와, 적어도 하기 화학식 2 또는 화학식 3의 구조를 포함하는 제2 공중합체를 25:75 내지 75:25의 질량비로 함유하는 바인더 수지를 포함하는 양극 활물질층이 제공된다. In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, a cathode active material containing a lithium composite oxide, a first copolymer including at least a structure of the following Chemical Formula 1, and at least a structure of the following Chemical Formula 2 or Chemical Formula 3 A positive electrode active material layer including a binder resin containing the second copolymer including the second copolymer in a mass ratio of 25:75 to 75:25 is provided.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018040747230-pat00001
Figure 112018040747230-pat00001

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112018040747230-pat00002
Figure 112018040747230-pat00002

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112018040747230-pat00003
Figure 112018040747230-pat00003

상기 화학식 2 및 화학식 3에 있어서, R1 및 R2은 서로 독립적으로 수소, 또는 메틸기이며, R3은 수소, 또는 탄소수 1∼6의 직쇄 혹은 분지형 알킬기이다. In Formulas 2 and 3, R 1 and R 2 are each independently hydrogen or a methyl group, and R 3 is hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

상기 제1 공중합체는 불화 비닐리덴을 모노머로 하는 단위구조를 폴리머 주사슬 중에 50몰% 이상 포함할 수 있다.The first copolymer may include 50 mol% or more of a unit structure using vinylidene fluoride as a monomer in the polymer main chain.

상기 제1 공중합체는 테트라플루오로에틸렌을 모노머로 하는 단위구조를 폴리머 주사슬 중에 10몰% 이상 40몰% 이하 포함할 수 있다. The first copolymer may include 10 mol% or more and 40 mol% or less of a unit structure using tetrafluoroethylene as a monomer in the polymer main chain.

상기 제2 공중합체는 아크릴로니트릴 또는 메타아크릴로니트릴을 모노머로 하는 단위구조를 폴리머 주사슬 중에 90몰% 이상 포함할 수 있다. The second copolymer may include 90 mol% or more of a unit structure using acrylonitrile or methacrylonitrile as a monomer in the polymer main chain.

적어도 상기 화학식 2을 포함하는 제2 공중합체는 아크릴산 또는 아크릴산 에스테르를 모노머로 하는 단위구조를 폴리머 주사슬 중에 0.1몰% 이상 10몰% 미만 포함할 수 있다. At least the second copolymer comprising Formula 2 may include 0.1 mol% or more and less than 10 mol% of a unit structure using acrylic acid or acrylic acid ester as a monomer in the polymer main chain.

적어도 상기 화학식 3을 포함하는 제2 공중합체는 아크릴아미드를 모노머로 하는 단위구조를 폴리머 주사슬 중에 0.1몰% 이상 10몰% 미만 포함할 수 있다. At least, the second copolymer including Formula 3 may include 0.1 mol% or more and less than 10 mol% of a unit structure using acrylamide as a monomer in the polymer main chain.

상기 제1 공중합체 및 상기 제2 공중합체의 중량 평균 분자량은 각각 300,000 이상일 수 있다. The weight average molecular weight of the first copolymer and the second copolymer may be 300,000 or more, respectively.

상기 리튬 복합 산화물은 하기 화학식 4로 표시되는 화합물일 수 있다. The lithium composite oxide may be a compound represented by the following formula (4).

[화학식 4][Formula 4]

LiaCoxMyO2 Li a Co x M y O 2

상기 화학식 4에 있어서, M은 알루미늄, 니켈, 망간, 크롬, 철, 바나듐, 마그네슘, 티타늄, 지르코늄, 니오브, 몰리브덴, 텅스텐, 구리, 아연, 갈륨, 인듐, 주석, 란탄, 및 세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속 원소이며, 0.20=a≤=1.20, 0.95≤=x<1.00, 0<y≤=0.05이며, x+y=1이다. In Formula 4, M is from the group consisting of aluminum, nickel, manganese, chromium, iron, vanadium, magnesium, titanium, zirconium, niobium, molybdenum, tungsten, copper, zinc, gallium, indium, tin, lanthanum, and cerium. One or two or more metal elements selected, 0.20=a≤=1.20, 0.95≤=x<1.00, 0<y≤=0.05, and x+y=1.

본 발명의 다른 관점에 의하면, 상기의 양극 활물질층을 포함하는 양극과, 음극과, 비수전해질을 구비하는 리튬이온 이차전지가 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode including the positive electrode active material layer, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte.

상기 리튬이온 이차전지의 충전 종지 전압은 그래파이트 기준으로 4.45V초과일 수 있다. The charging termination voltage of the lithium ion secondary battery may be greater than 4.45V based on graphite.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 리튬이온 이차전지의 사이클 특성, 및 고온 보존 후의 용량특성을 향상시키는 것이 가능하다.As described above, according to the present invention, it is possible to improve the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery and the capacity characteristics after high temperature storage.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 리튬이온 이차전지의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing the configuration of a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention.

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명이 바람직한 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 한편, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호가 부여되는 것에 의해 중복 설명을 생략한다. DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawings, the same code|symbol is attached|subjected to the component which has substantially the same functional structure, and the duplicate description is abbreviate|omitted.

<1. 리튬이온 이차전지의 개요> <1. Overview of Lithium Ion Secondary Battery>

먼저, 본 발명의 일 실시형태에 따른 양극 활물질층, 및 상기 양극 활물질층을 구비하는 리튬이온(lithium ion) 이차전지의 개요에 대하여 설명한다. First, an outline of a lithium ion secondary battery including a positive electrode active material layer and the positive electrode active material layer according to an embodiment of the present invention will be described.

근래, 리튬이온 이차전지를 더욱 고에너지(energy) 밀도화하는 것이 검토되고 있다. 따라서, 리튬이온 이차전지의 충전 종지 전압을 그래파이트(graphite)기준으로 4.45V초과로 향상시키는 것이 검토되고 있다. In recent years, it has been studied to further increase the energy density of the lithium ion secondary battery. Therefore, improving the charging termination voltage of the lithium ion secondary battery to more than 4.45V based on graphite is being considered.

그러나, 본 발명자들은 전술한 바와 같은 높은 충전 종지 전압의 환경 하에서는 양극 활물질의 산화력이 강해지는 것을 발견했다. 본 발명자들은 강해진 산화력에 의해, 전해액의 분해 반응 및 양극 활물질의 구조파괴가 진행하고, 양극 활물질 중의 전이금속이 전해액 중으로 용출해 버리는 것을 발견했다. 이러한 경우, 리튬이온 이차전지는 사이클(cycle) 특성, 및 고온 보존 시의 용량특성이 급격하게 저하되어 버린다. However, the present inventors have found that the oxidizing power of the positive electrode active material becomes strong under the high charge termination voltage environment as described above. The present inventors discovered that the decomposition reaction of electrolyte solution and structural destruction of a positive electrode active material progressed by strong oxidizing power, and the transition metal in a positive electrode active material eluted into electrolyte solution. In this case, the lithium ion secondary battery rapidly deteriorates in cycle characteristics and capacity characteristics during high temperature storage.

본 발명자들은 상기 문제 등을 검토를 거듭 한 결과, 양극에 포함되는 바인더(binder)수지로서, 특정한 2종의 공중합체를 이용하는 것을 발견했다. 본 발명자들은 특정한 2종의 공중합체를 이용하는 것으로, 양극 활물질의 구조파괴를 일으키는 부반응을 억제하고, 양극 활물질로부터의 전이금속의 용출을 억제할 수 있는 것을 발견했다. 따라서, 본 발명자들은 높은 충전 종지 전압의 환경 하에서도, 양극 활물질의 표면에서의 부반응을 억제할 수 있는 것을 발견했다. 이것에 의하면, 리튬이온 이차전지는 사이클 특성, 및 고온 보존 시의 용량특성을 향상시키는 것이 가능하다. As a result of repeated examination of the above problems and the like, the present inventors found that two specific copolymers were used as binder resins contained in the positive electrode. The present inventors have discovered that by using two specific copolymers, the side reaction causing structural destruction of the positive electrode active material can be suppressed, and the elution of the transition metal from the positive electrode active material can be suppressed. Therefore, the present inventors discovered that the side reaction on the surface of a positive electrode active material could be suppressed also under the environment of a high charge termination voltage. According to this, the lithium ion secondary battery can improve cycle characteristics and capacity characteristics at the time of high temperature storage.

다시 말해, 본 실시형태에 따른 양극 활물질층은 리튬 복합 산화물을 함유하는 양극 활물질 입자와, 바인더 수지를 포함한다. 바인더 수지는 적어도 하기 화학식 1의 구조를 포함하는 제1 공중합체와, 적어도 하기 화학식 2 또는 화학식 3의 구조를 포함하는 제2 공중합체를 25:75 내지 75:25의 질량비로 함유한다. In other words, the positive electrode active material layer according to the present embodiment includes positive electrode active material particles containing lithium composite oxide and a binder resin. The binder resin contains at least a first copolymer having a structure of Formula 1 below and a second copolymer containing at least a structure of Formula 2 or Formula 3 in a mass ratio of 25:75 to 75:25.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018040747230-pat00004
Figure 112018040747230-pat00004

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112018040747230-pat00005
Figure 112018040747230-pat00005

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112018040747230-pat00006
Figure 112018040747230-pat00006

한편, 상기 화학식 2 및 화학식 3에 있어서, R1 및 R2은 서로 독립적으로, 수소, 또는 메틸(methyl)기이다. R3은 수소, 또는 탄소수 1∼6의 직쇄 혹은 분지형 알킬(alkyl)기다. Meanwhile, in Formulas 2 and 3, R 1 and R 2 are each independently hydrogen or a methyl (methyl) group. R 3 is hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

또, 본 실시형태에 따른 양극 활물질층은 코발트(Co)를 포함하는 리튬 복합 산화물을 양극 활물질에 이용했을 경우에 보다 효과적이다. 구체적으로는 본 실시형태에 따른 양극 활물질층은 리튬 복합 산화물로부터의 전이금속(즉, 코발트)의 용출을 억제하는 것이 가능하다. In addition, the positive electrode active material layer according to the present embodiment is more effective when the lithium composite oxide containing cobalt (Co) is used as the positive electrode active material. Specifically, the positive electrode active material layer according to the present embodiment can suppress the elution of the transition metal (ie, cobalt) from the lithium composite oxide.

코발트(Co)을 포함하는 리튬 복합 산화물은 구체적으로는 하기 화학식 4로 표시되는 화합물일 수 있다. The lithium composite oxide containing cobalt (Co) may be specifically a compound represented by Formula 4 below.

[화학식 4][Formula 4]

LiaCoxMyO2 Li a Co x M y O 2

상기 화학식 4에 있어서, M은 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 망간(Mn), 크롬(Cr), 철(Fe), 바나듐(V), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 인듐(In), 주석(Sn), 란탄(La), 및 세륨(Ce)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속 원소이며, 0.20=a≤=1.20, 0.95≤=x<1.00, 0<y≤=0.05이며, x+y=1이다. In Formula 4, M is aluminum (Al), nickel (Ni), manganese (Mn), chromium (Cr), iron (Fe), vanadium (V), magnesium (Mg), titanium (Ti), zirconium ( Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), tungsten (W), copper (Cu), zinc (Zn), gallium (Ga), indium (In), tin (Sn), lanthanum (La), and cerium (Ce) is one or more metal elements selected from the group consisting of, 0.20=a≤=1.20, 0.95≤=x<1.00, 0<y≤=0.05, and x+y=1.

또한, 본 실시형태에 따른 양극 활물질층을 구비하는 리튬이온 이차전지는 충전 종지 전압이 그래파이트 기준으로 4.45V 초과일 경우에 보다 효과적이다. 구체적으로는 본 실시형태에 따른 양극 활물질층을 구비하는 리튬이온 이차전지는 양극 활물질로부터의 전이금속의 용출을 억제하는 것이 가능하다. 이것에 의하면, 본 실시형태에 따른 양극 활물질층을 구비하는 리튬이온 이차전지는 사이클 특성, 및 고온 보존 시의 용량특성을 향상시키는 것이 가능하다. In addition, the lithium ion secondary battery having the positive electrode active material layer according to the present embodiment is more effective when the final charge voltage is greater than 4.45V based on graphite. Specifically, the lithium ion secondary battery provided with the positive electrode active material layer according to the present embodiment can suppress the elution of the transition metal from the positive electrode active material. According to this, the lithium ion secondary battery provided with the positive electrode active material layer according to the present embodiment can improve the cycle characteristics and the capacity characteristics during high temperature storage.

<2. 리튬이온 이차전지의 구성> <2. Composition of Lithium Ion Secondary Battery>

이하에서는 도 1을 참조하여, 상기에서 개략을 설명한 본 실시형태에 따른 리튬이온 이차전지(10)의 구성에 대해서, 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to FIG. 1, the configuration of the lithium ion secondary battery 10 according to the present embodiment outlined above will be described in more detail.

도 1에 도시한 바와 같이 리튬이온 이차전지(10)는 양극(20)과, 음극(30)과, 전해액이 함침한 세퍼레이터(separator)층(40)을 구비한다. 리튬이온 이차전지(10)의 형태는 특별히 한정되지 않는다. 리튬이온 이차전지(10)의 형태는 예를 들면, 원통형, 각형, 라미네이트(laminate)형, 또는 버튼(button)형 등의 어떠한 것이어도 된다. As shown in FIG. 1 , the lithium ion secondary battery 10 includes a positive electrode 20 , a negative electrode 30 , and a separator layer 40 impregnated with an electrolyte. The form of the lithium ion secondary battery 10 is not specifically limited. The shape of the lithium ion secondary battery 10 may be, for example, a cylindrical shape, a square shape, a laminate type, or a button type.

양극(20)은 집전체(21)와, 양극 활물질층(22)을 포함한다. 집전체(21)는 도전체라면 어떤 것이라도 좋다. 집전체(21)는 예를 들면, 알루미늄(aluminium), 스테인리스강(stainless steel), 또는 니켈 도금 강철(nickel-plated steel) 등 이여도 된다. The positive electrode 20 includes a current collector 21 and a positive electrode active material layer 22 . The current collector 21 may be any conductor as long as it is a conductor. The current collector 21 may be, for example, aluminum, stainless steel, or nickel-plated steel.

양극 활물질층(22)은 양극 활물질 및 바인더 수지를 적어도 포함하며, 도전보조제를 더욱 포함해도 된다. 한편, 양극 활물질, 도전보조제, 및 바인더 수지의 함유량의 비율은 특별히 제한 되지 않는다. 이들 구성의 함유량의 비율은 일반적인 리튬이온 이차전지에서 적용되는 함유량의 비율을 사용하는 것이 가능하다. The positive electrode active material layer 22 includes at least a positive electrode active material and a binder resin, and may further include a conductive aid. On the other hand, the ratio of the content of the positive electrode active material, the conductive auxiliary agent, and the binder resin is not particularly limited. As for the ratio of the content of these structures, it is possible to use the ratio of the content applied in a general lithium ion secondary battery.

양극 활물질은 리튬 복합 산화물을 함유한다. 양극 활물질이 함유하는 리튬 복합 산화물은 코발트를 포함하는 리튬 복합 산화물일 수도 있고, 구체적으로는 하기 화학식 4로 표시되는 화합물이어도 된다. The positive electrode active material contains a lithium composite oxide. The lithium composite oxide contained in the positive electrode active material may be a lithium composite oxide containing cobalt, and specifically, a compound represented by the following formula (4).

[화학식 4][Formula 4]

LiaCoxMyO2 Li a Co x M y O 2

상기 화학식 4에 있어서, M은 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 망간(Mn), 크롬(Cr), 철(Fe), 바나듐(V), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 인듐(In), 주석(Sn), 란탄(La), 및 세륨(Ce)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속 원소이며, 0.20=a≤=1.20, 0.95≤=x<1.00, 0<y≤=0.05이며, x+y=1이다. 한편, 바람직하게는 M은 Al, Mg, Ti, 및 Zr으로부터 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속 원소이어도 된다. In Formula 4, M is aluminum (Al), nickel (Ni), manganese (Mn), chromium (Cr), iron (Fe), vanadium (V), magnesium (Mg), titanium (Ti), zirconium ( Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), tungsten (W), copper (Cu), zinc (Zn), gallium (Ga), indium (In), tin (Sn), lanthanum (La), and cerium (Ce) is one or more metal elements selected from the group consisting of, 0.20=a≤=1.20, 0.95≤=x<1.00, 0<y≤=0.05, and x+y=1. On the other hand, preferably, M may be one or more metal elements selected from the group consisting of Al, Mg, Ti, and Zr.

양극 활물질이 상기 화학식 4로 표시되는 리튬 복합 산화물을 포함할 경우, 리튬이온 이차전지는 그래파이트 기준으로 4.45V 초과의 충전 종지 전압으로 사용되어도 된다. 이에 따라, 리튬이온 이차전지는 보다 고에너지 밀도화 할 수 있기 때문에, 전지용량을 증가 시킬 수 있다. When the positive active material includes the lithium composite oxide represented by Formula 4, the lithium ion secondary battery may be used with a charge termination voltage of greater than 4.45V based on graphite. Accordingly, since the lithium ion secondary battery can have a higher energy density, the battery capacity can be increased.

단, 양극 활물질이 상기 화학식 4로 표시되는 리튬 복합 산화물을 포함할 경우, 고전위 하에서의 구동에 의해 리튬 복합 산화물의 구조가 파괴될 가능성이 있다. 이러한 경우, 리튬 복합 산화물로부터 코발트가 용출될 가능성이 있다. 본 실시형태에 따른 양극 활물질층(22)에서는 특정한 2종의 공중합체를 함유하는 바인더 수지를 이용한다. 이에 따라, 리튬 복합 산화물로부터의 코발트의 용출을 억제하는 것이 가능하다. 이것에 의하면, 본 실시형태에 따른 양극 활물질층(22)은 리튬이온 이차전지(10)의 사이클 특성, 및 고온 보존 시의 용량특성을 향상시키는 것이 가능하다. However, when the cathode active material includes the lithium composite oxide represented by Chemical Formula 4, the structure of the lithium composite oxide may be destroyed by driving under a high potential. In this case, there is a possibility that cobalt is eluted from the lithium composite oxide. In the positive electrode active material layer 22 according to the present embodiment, a binder resin containing two specific copolymers is used. Accordingly, it is possible to suppress the elution of cobalt from the lithium composite oxide. According to this, the positive electrode active material layer 22 according to the present embodiment can improve the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery 10 and the capacity characteristics during high temperature storage.

한편, 양극 활물질은 상기 화학식 4로 표시되는 리튬 복합 산화물 이외에, 1종 또는 2종 이상의 다른 양극 활물질을 함유해도 좋은 것은 물론이다. On the other hand, it goes without saying that the positive active material may contain one or two or more other positive active materials in addition to the lithium composite oxide represented by Chemical Formula 4 above.

다른 양극 활물질로는 구체적으로는 리튬을 포함하는 전이금속산화물 또는 고용체 산화물 등을 예시 할 수 있다. 예를 들면, 리튬을 포함하는 전이금속산화물로는 LiNixCoyMnzO2 등의 Li/Ni/Co/Mn계 복합 산화물, LiNiO2 등의 Li/Ni계 복합 산화물, 또는 LiMn2O4 등의 Li/Mn계 복합 산화물 등을 예시 할 수 있다. 또, 리튬을 포함하는 고용체 산화물로는 LiaMnxCoyNizO2(1.150=a≤=1.430, 0.45≤=x≤=0.6, 0.10≤=y≤=0.15, 0.20≤=z≤=0.28), LiMnxCoyNizO2(0.3=x≤=0.85, 0.10≤=y≤=0.3, 0.10≤=z≤=0.3), LiMn1 . 5Ni0 . 5O4 등을 예시 할 수 있다. As another positive electrode active material, specifically, a transition metal oxide or solid solution oxide containing lithium may be exemplified. For example, as the transition metal oxide containing lithium, Li/Ni/Co/Mn-based composite oxide such as LiNi x Co y Mn z O 2 , Li/Ni-based composite oxide such as LiNiO 2 , or LiMn 2 O 4 Li/Mn-based composite oxides such as these can be exemplified. In addition, as a solid solution oxide containing lithium, Li a Mn x Co y Ni z O 2 (1.150=a≤=1.430, 0.45≤=x≤=0.6, 0.10≤=y≤=0.15, 0.20≤=z≤= 0.28), LiMn x Co y Ni z O 2 (0.3=x≤=0.85, 0.10≤=y≤=0.3, 0.10≤=z≤=0.3), LiMn 1 . 5 Ni 0 . 5 O 4 and the like can be exemplified.

바인더 수지는 적어도 하기 화학식 1의 구조를 포함하는 제1 공중합체와, 적어도 하기 화학식 2 또는 3의 구조를 포함하는 제2 공중합체를 함유한다. The binder resin contains at least a first copolymer having a structure of the following Chemical Formula 1 and a second copolymer containing at least a structure of the following Chemical Formula 2 or 3.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018040747230-pat00007
Figure 112018040747230-pat00007

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112018040747230-pat00008
Figure 112018040747230-pat00008

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112018040747230-pat00009
Figure 112018040747230-pat00009

한편, 상기 화학식 2 및 3에 있어서, R1 및 R2은 서로 독립적으로, 수소, 또는 메틸기이다. R3은 수소, 또는 탄소수 1∼6의 직쇄 또는 분지형 알킬기다. Meanwhile, in Formulas 2 and 3, R 1 and R 2 are each independently hydrogen or a methyl group. R 3 is hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

본 실시형태에 있어서, 바인더 수지는 주사슬 중의 플루오르함유량이 높고, 산화에 대한 내성이 높은 화학식 1을 적어도 포함하는 플루오르계 공중합체를 제1 공중합체로서 함유한다. 이에 따라, 바인더 수지는 고전위 하의 양극 활물질의 표면에서 생기는 전해액의 분해 반응을 억제 할 수 있다. In the present embodiment, the binder resin contains, as the first copolymer, a fluorine-based copolymer containing at least the general formula (1) having a high fluorine content in the main chain and high resistance to oxidation. Accordingly, the binder resin can suppress the decomposition reaction of the electrolyte that occurs on the surface of the positive electrode active material under high potential.

단, 바인더 수지가 화학식 1을 적어도 포함하는 플루오르계 공중합체만을 함유할 경우, 슬러리(slurry)형성 시의 양극 활물질의 분산성이 낮아진다. 또한, 양극 활물질끼리의 결착성이 저하된다. 이에 따라, 리튬이온 이차전지(10)의 사이클 특성이 저하되어 버린다. However, when the binder resin contains only the fluorine-based copolymer including at least the formula (1), the dispersibility of the positive electrode active material during slurry formation is lowered. In addition, the binding property between the positive electrode active materials decreases. Thereby, the cycling characteristics of the lithium ion secondary battery 10 will fall.

따라서, 바인더 수지는 화학식 2 또는 3을 적어도 포함하는 아크릴로니트릴(acrylonitrile)계 공중합체를 제2 공중합체로서 더욱 함유한다. 아크릴로니트릴계 공중합체는 양극 활물질의 분산성 및 결착성이 높다. 이에 따라, 본 실시형태에 따른 양극 활물질층(22)은 화학식 1을 적어도 포함하는 플루오르계 공중합체만을 바인더 수지가 함유할 경우에 생기는 우려점을 개선 할 수 있다. 따라서, 리튬이온 이차전지(10)은 고전위 하에서의 사이클 특성, 및 고온 보존 시의 용량특성을 향상시킬 수 있다. Accordingly, the binder resin further contains an acrylonitrile-based copolymer containing at least Formula 2 or 3 as the second copolymer. The acrylonitrile-based copolymer has high dispersibility and binding properties of the positive electrode active material. Accordingly, in the positive electrode active material layer 22 according to the present embodiment, concerns that arise when the binder resin contains only the fluorine-based copolymer including at least Chemical Formula 1 can be improved. Accordingly, the lithium ion secondary battery 10 can improve cycle characteristics under high potential and capacity characteristics at high temperature storage.

또, 바인더 수지는 플루오르계 공중합체인 제1 공중합체와, 아크릴로니트릴계 공중합체인 제2 공중합체를 함유한다. 이에 따라, 바인더 수지는 양극 활물질로부터의 전이금속 (구체적으로는 코발트)의 용출을 억제 할 수 있다. 한편, 양극 활물질로부터의 전이금속의 용출을 억제하는 매커니즘에 대해서는 명확하지 않다. 단, 플루오르계 공중합체인 제1 공중합체와, 아크릴로니트릴계 공중합체인 제2 공중합체가 양극 활물질의 구조파괴를 효과적으로 억제하기 때문이라고 생각된다. Moreover, the binder resin contains the 1st copolymer which is a fluorine-type copolymer, and the 2nd copolymer which is an acrylonitrile-type copolymer. Accordingly, the binder resin can suppress the elution of the transition metal (specifically, cobalt) from the positive electrode active material. On the other hand, the mechanism for suppressing the elution of the transition metal from the positive electrode active material is not clear. However, it is thought that it is because the 1st copolymer which is a fluorine-type copolymer and the 2nd copolymer which is an acrylonitrile-type copolymer effectively suppresses structural destruction of a positive electrode active material.

화학식 1을 적어도 포함하는 제1 공중합체와, 화학식 2 또는 3을 적어도 포함하는 제2 공중합체와의 함유 비율은 질량비로, 25:75 내지 75:25이다. 화학식 2 또는 3을 적어도 포함하는 제2 공중합체와의 함유 비율은 질량비로, 바람직하게는 질량비로, 35:65 내지 65:35이다. 화학식 1을 적어도 포함하는 제1 공중합체의 함유 비율이 상기 범위를 하회했을 경우, 바인더 수지의 산화에 대한 내성이 낮아진다. 이에 따라, 양극 활물질의 표면에서의 전해액의 분해 등의 부반응을 억제하기 어려워지기 때문에 바람직하지 않다. 또, 화학식 2 또는 3을 적어도 포함하는 제2 공중합체의 함유 비율이 상기 범위를 하회했을 경우, 슬러리 제작시의 양극 활물질의 분산성, 및 양극 활물질의 결착성이 저하된다. 이에 따라, 리튬이온 이차전지(10)의 사이클 특성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다. The content ratio of the first copolymer containing at least the general formula (1) and the second copolymer containing at least the general formula (2) or (3) is 25:75 to 75:25 by mass. The content ratio with the second copolymer containing at least the formula (2) or (3) is in a mass ratio, preferably in a mass ratio, 35:65 to 65:35. When the content ratio of the first copolymer containing at least the formula (1) is less than the above range, the resistance to oxidation of the binder resin is lowered. Thereby, since it becomes difficult to suppress side reactions, such as decomposition|disassembly of electrolyte solution on the surface of a positive electrode active material, it is unpreferable. Moreover, when the content rate of the 2nd copolymer containing at least Formula 2 or 3 is less than the said range, the dispersibility of the positive electrode active material at the time of slurry preparation, and the binding property of a positive electrode active material fall. Accordingly, since the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery 10 are lowered, it is not preferable.

여기에서, 제1 공중합체는 불화 비닐리덴을 모노머로 하는 단위구조를 폴리머 주사슬 중에 50몰% 이상 포함하는 것이 바람직하다. 제1 공중합체는 불화 비닐리덴을 모노머로 하는 단위구조를 폴리머 주사슬 중에 60몰% 이상 포함하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 불화 비닐리덴(vinylidene fluoride)을 모노머(monomer)로 하는 단위구조는 화학식 1에서 좌측의 단위구조이다. 불화 비닐리덴을 모노머로 하는 단위구조의 함유량이 50몰% 미만일 경우, 제1 공중합체는 유기 용매으로의 용해성이 현저하게 저하된다. 이에 따라, 슬러리 제작이 곤란해 지기 때문에 바람직하지 않다. 불화 비닐리덴을 모노머로 하는 단위구조의 함유량의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 80몰%이여도 된다. 한편, 유기 용매는 예를 들면, N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone: NMP) 등이다. Here, it is preferable that the 1st copolymer contains 50 mol% or more of the unit structure which uses vinylidene fluoride as a monomer in the polymer main chain. It is more preferable that the 1st copolymer contains 60 mol% or more of the unit structure which uses vinylidene fluoride as a monomer in the polymer main chain. On the other hand, the unit structure using vinylidene fluoride as a monomer is the left unit structure in Chemical Formula 1. When the content of the unit structure using vinylidene fluoride as a monomer is less than 50 mol%, the solubility of the first copolymer in an organic solvent is remarkably reduced. Thereby, since preparation of a slurry becomes difficult, it is unpreferable. Although the upper limit of content of the unit structure which uses vinylidene fluoride as a monomer is not specifically limited, For example, 80 mol% may be sufficient. On the other hand, the organic solvent is, for example, N-methyl-2-pyrrolidone (N-methyl-2-pyrrolidone: NMP).

또, 제1 공중합체는 테트라플루오로에틸렌을 모노머로 하는 단위구조를 폴리머 주사슬 중에 10몰% 이상 40몰% 이하 포함하는 것이 바람직하다. 제1 공중합체는 테트라플루오로에틸렌을 모노머로 하는 단위구조를 폴리머 주사슬 중에 15몰% 이상 35몰% 이하 포함하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 테트라플루오로에틸렌(tetrafluoroethylene)을 모노머로 하는 단위구조는 화학식 1에서 우측의 단위구조이다. 테트라플루오로에틸렌을 모노머로 하는 단위구조의 함유량이 10몰% 미만일 경우, 제1 공중합체는 산화에 대한 내성이 낮아진다. 이에 따라, 양극 활물질의 표면에서의 부반응을 억제하는 것이 어려워지기 때문에서 바람직하지 않다. 한편, 테트라플루오로에틸렌을 모노머로 하는 단위구조의 함유량이 40몰% 초과인 경우, 유기 용매으로의 용해성이 현저하게 저하된다. 또, 슬러리 제작시의 양극 활물질의 분산성이 저하된다. 한편, 유기 용매는 예를 들면, N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone: NMP) 등이다. Moreover, it is preferable that the 1st copolymer contains 10 mol% or more and 40 mol% or less of the unit structure which uses tetrafluoroethylene as a monomer in a polymer main chain. It is more preferable that the 1st copolymer contains 15 mol% or more and 35 mol% or less of the unit structure which uses tetrafluoroethylene as a monomer in the polymer main chain. On the other hand, the unit structure using tetrafluoroethylene as a monomer is the unit structure on the right side in Chemical Formula 1. When the content of the unit structure using tetrafluoroethylene as a monomer is less than 10 mol%, the resistance to oxidation of the first copolymer becomes low. Accordingly, it is not preferable because it becomes difficult to suppress the side reaction on the surface of the positive electrode active material. On the other hand, when the content of the unit structure using tetrafluoroethylene as a monomer is more than 40 mol%, the solubility in the organic solvent is remarkably reduced. Moreover, the dispersibility of the positive electrode active material at the time of slurry preparation falls. On the other hand, the organic solvent is, for example, N-methyl-2-pyrrolidone (N-methyl-2-pyrrolidone: NMP).

화학식 2를 포함하는 제2 공중합체는 아크릴로니트릴 또는 메타아크릴로니트릴을 모노머로 하는 단위구조를 폴리머 주사슬중에 90몰% 이상 포함하는 것이 바람직하다. 제2 공중합체는 아크릴로니트릴 또는 메타아크릴로니트릴을 모노머로 하는 단위구조를 폴리머 주사슬 중에 95몰% 이상 포함하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 아크릴로니트릴 또는 메타아크릴로니트릴(methacrylonitrile)을 모노머로 하는 단위구조는 화학식 2 또는 3에 있어서 좌측의 단위구조이다. 아크릴로니트릴 또는 메타아크릴로니트릴을 모노머로 하는 단위구조의 함유량이 90몰% 미만일 경우, 제2 공중합체는 산화에 대한 내성이 낮아진다. 이에 따라, 양극 활물질의 표면에서의 부반응을 억제하는 것이 어려워지기 때문에 바람직하지 않다. 아크릴로니트릴 또는 메타아크릴로니트릴을 모노머로 하는 단위구조의 함유량의 상한은 특별히 한정되지 않는다. 단, 아크릴로니트릴 또는 메타아크릴로니트릴을 모노머로 하는 단위구조의 함유량의 상한은 예를 들면, 97.5몰%이여도 된다. It is preferable that the second copolymer containing Formula 2 contains 90 mol% or more of a unit structure using acrylonitrile or methacrylonitrile as a monomer in the polymer main chain. It is more preferable that the 2nd copolymer contains 95 mol% or more of the unit structure which uses acrylonitrile or methacrylonitrile as a monomer in a polymer main chain. On the other hand, the unit structure using acrylonitrile or methacrylonitrile as a monomer is the left unit structure in Formula 2 or 3. When the content of the unit structure using acrylonitrile or methacrylonitrile as a monomer is less than 90 mol%, the resistance to oxidation of the second copolymer is low. Accordingly, it is not preferable because it becomes difficult to suppress the side reaction on the surface of the positive electrode active material. The upper limit of content of the unit structure which uses acrylonitrile or methacrylonitrile as a monomer is not specifically limited. However, the upper limit of content of the unit structure which uses acrylonitrile or methacrylonitrile as a monomer may be 97.5 mol%, for example.

또, 화학식 2을 포함하는 제2 공중합체는 아크릴산 또는 아크릴산에스테르를 모노머로 하는 단위구조를 폴리머 주사슬 중에 0.1몰% 이상 10몰%미만 포함하는 것이 바람직하다. 제2 공중합체는 아크릴산 또는 아크릴산에스테르를 모노머로 하는 단위구조를 폴리머 주사슬 중에 1.0몰% 이상 5.0몰% 이하 포함하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 아크릴산(acrylic acid) 또는 아크릴산에스테르(acrylic ester)을 모노머로 하는 단위구조는 화학식 2에서 우측의 단위구조다. 아크릴산 또는 아크릴산에스테르를 모노머로 하는 단위구조의 함유량이 0.1%미만일 경우, 제2 공중합체는 유기 용매 (예를 들면, NMP등)으로의 용해성이 저하된다. 이에 따라, 슬러리 제작이 어려워지고, 동시에 양극 활물질끼리의 결착성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 아크릴산 또는 아크릴산에스테르를 모노머로 하는 단위구조의 함유량이 10몰% 이상일 경우, 제2 공중합체는 산화에 대한 내성이 낮아진다. 이에 따라, 양극 활물질의 표면에서의 부반응을 억제하는 것이 어려워지기 때문에 바람직하지 않다. In addition, it is preferable that the second copolymer containing Chemical Formula 2 contains 0.1 mol% or more and less than 10 mol% of a unit structure using acrylic acid or acrylic acid ester as a monomer in the polymer main chain. It is more preferable that the 2nd copolymer contains 1.0 mol% or more and 5.0 mol% or less of the unit structure which uses acrylic acid or an acrylic acid ester as a monomer in a polymer main chain. On the other hand, the unit structure using acrylic acid or acrylic ester as a monomer is the unit structure on the right side in Chemical Formula 2. When the content of the unit structure containing acrylic acid or acrylic acid ester as a monomer is less than 0.1%, the solubility of the second copolymer in an organic solvent (eg, NMP, etc.) is reduced. Thereby, since preparation of a slurry becomes difficult and binding property between positive electrode active materials falls at the same time, it is unpreferable. On the other hand, when the content of the unit structure using acrylic acid or acrylic acid ester as a monomer is 10 mol% or more, the resistance to oxidation of the second copolymer is low. Accordingly, it is not preferable because it becomes difficult to suppress the side reaction on the surface of the positive electrode active material.

한편, 화학식 3을 포함하는 제2 공중합체는 아크릴아미드를 모노머로 하는 단위구조를 폴리머 주사슬 중에 0.1몰% 이상 10몰%미만 포함하는 것이 바람직하다. 화학식 3을 포함하는 제2 공중합체는 아크릴아미드를 모노머로 하는 단위구조를 폴리머 주사슬 중에 1.0몰% 이상 5.0몰%이하 포함하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 아크릴아미드(acrylamide)을 모노머로 하는 단위구조는 화학식 3에서 우측의 단위구조다. 아크릴아미드를 모노머로 하는 단위구조의 함유량이 0.1%미만일 경우, 제2 공중합체는 유기 용매 (예를 들면, NMP등)으로의 용해성이 저하된다. 이에 따라, 슬러리 제작이 어려워지기 때문에 바람직하지않다. 한편, 아크릴아미드를 모노머로 하는 단위구조의 함유량이 10몰% 이상일 경우, 제2 공중합체는 산화에 대한 내성이 낮아진다. 이에 따라, 양극 활물질의 표면에서의 부반응을 억제하는 것이 어려워지기 때문에 바람직하지 않다. On the other hand, it is preferable that the second copolymer containing Formula 3 contains 0.1 mol% or more and less than 10 mol% of the unit structure using acrylamide as a monomer in the polymer main chain. It is more preferable that the second copolymer containing Formula 3 contains 1.0 mol% or more and 5.0 mol% or less of a unit structure using acrylamide as a monomer in the polymer main chain. On the other hand, the unit structure using acrylamide as a monomer is the unit structure on the right side in Chemical Formula 3. When the content of the unit structure using acrylamide as a monomer is less than 0.1%, the solubility of the second copolymer in an organic solvent (eg, NMP, etc.) is lowered. Accordingly, it is not preferable because the slurry production becomes difficult. On the other hand, when the content of the unit structure using acrylamide as a monomer is 10 mol% or more, the resistance to oxidation of the second copolymer is low. Accordingly, it is not preferable because it becomes difficult to suppress the side reaction on the surface of the positive electrode active material.

또한, 제1 공중합체, 및 제2 공중합체의 중량 평균 분자량은 각각 300,000 이상인 것이 바람직하다. 제1 공중합체, 및 제2 공중합체의 중량 평균 분자량은 각각 400,000 이상인 것이 보다 바람직하다. 제1 공중합체, 및 제2 공중합체의 중량 평균 분자량이 300,000미만일 경우, 양극 활물질끼리의 결착성, 및 양극 활물질층(22)의 집전체으로의 밀착성이 저하된다. 이에 따라, 리튬이온 이차전지(10)의 사이클 특성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 제1 공중합체, 및 제2 공중합체의 중량 평균 분자량의 상한은 특별히 한정되지 않는다. 단, 제1 공중합체, 및 제2 공중합체의 중량 평균 분자량의 상한은 예를 들면, 2,000,000이여도 된다. 한편, 제1 공중합체, 및 제2 공중합체의 중량 평균 분자량은 예를 들면, 겔 침투 크로마토그래피(Gel Permeation Chromatography: GPC)에 의해 계측하는 것이 가능하다. Moreover, it is preferable that the weight average molecular weight of a 1st copolymer and a 2nd copolymer is 300,000 or more, respectively. As for the weight average molecular weight of a 1st copolymer and a 2nd copolymer, it is more preferable that it is 400,000 or more, respectively. When the weight average molecular weight of the first copolymer and the second copolymer is less than 300,000, the binding property between the positive electrode active materials and the adhesiveness of the positive electrode active material layer 22 to the current collector are reduced. Accordingly, since the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery 10 are lowered, it is not preferable. The upper limit of the weight average molecular weight of a 1st copolymer and a 2nd copolymer is not specifically limited. However, the upper limit of the weight average molecular weight of a 1st copolymer and a 2nd copolymer may be 2,000,000, for example. In addition, the weight average molecular weight of a 1st copolymer and a 2nd copolymer can be measured by gel permeation chromatography (Gel Permeation Chromatography: GPC), for example.

본 실시형태에서는 화학식 1을 적어도 포함하는 제1 공중합체와, 화학식 2 또는 3을 적어도 포함하는 제2 공중합체를 25:75 내지 75:25의 질량비로 바인더 수지에 이용한다. 이에 따라, 바인더 수지는 양극 활물질의 표면에서의 부반응을 억제하는 것이 가능하다. 이것에 의하면, 리튬이온 이차전지(10)은 고전위 하에서의 양극 활물질로부터의 금속의 용출을 억제하고, 사이클 특성 및 고온 보존 시의 용량특성을 향상시킬 수 있다. In the present embodiment, the first copolymer containing at least Chemical Formula 1 and the second copolymer containing at least Chemical Formula 2 or 3 are used for the binder resin in a mass ratio of 25:75 to 75:25. Accordingly, the binder resin can suppress side reactions on the surface of the positive electrode active material. According to this, the lithium ion secondary battery 10 can suppress the elution of the metal from the positive electrode active material under high potential, and can improve cycle characteristics and capacity characteristics at high temperature storage.

도전보조제는 예를 들면, 케첸 블랙(ketjen black) 및 아세틸렌 블랙(acetylene black) 등의 카본블랙(carbon black)과, 천연흑연, 인조흑연, 카본 나노튜브(carbon nanotubes), 그라펜(graphene) 및 카본 나노 화이버(carbon nanofibers) 등의 섬유형 탄소와, 또는 이것들 섬유형 탄소와 카본블랙(carbon black)과의 복합체 등을 이용할 수 있다. 단, 도전보조제는 양극의 도전성을 높일 수 있으면, 상기의 물질에 한정되지 않고 이용하는 것이 가능하다. Conductive aids include, for example, carbon black such as ketjen black and acetylene black, natural graphite, artificial graphite, carbon nanotubes, graphene, and Fibrous carbon, such as carbon nanofibers, or a composite_body|complex of these fibrous carbon and carbon black (carbon black), etc. can be used. However, the conductive auxiliary agent can be used without being limited to the above substances as long as it can increase the conductivity of the anode.

양극 활물질층(22)은 예를 들면, 양극 슬러리(slurry)을 제작하고, 상기 양극 슬러리를 집전체(21)위로 도포한 후, 건조 및 압연하는 것으로 제작 할 수 있다. 양극 슬러리(slurry)은 상기의 양극 활물질, 도전보조제, 및 바인더 수지를 적당한 유기 용매에 분산시키는 것으로 제작 할 수 있다. 적당한 유기 용매는 예를 들면, N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone)등이다. 한편, 압연후의 양극 활물질층(22)의 밀도는 특별히 제한 되지 않고, 일반적인 리튬이온 이차전지의 양극 활물질층에 적용 가능한 밀도라면 된다. The positive electrode active material layer 22 may be manufactured by, for example, preparing a positive electrode slurry, coating the positive electrode slurry on the current collector 21, drying and rolling. The positive electrode slurry can be prepared by dispersing the above positive electrode active material, conductive auxiliary, and binder resin in a suitable organic solvent. A suitable organic solvent is, for example, N-methyl-2-pyrrolidone and the like. On the other hand, the density of the positive electrode active material layer 22 after rolling is not particularly limited, as long as it has a density applicable to the positive electrode active material layer of a general lithium ion secondary battery.

음극(30)은 집전체(31)와, 음극 활물질층(32)을 포함한다. 집전체(31)는 도전체라면 어떤 것이라도 양호하고, 예를 들면, 구리, 동합금, 알루미늄, 스테인리스강, 또는 니켈 도금 강철 등이어도 된다. The negative electrode 30 includes a current collector 31 and an anode active material layer 32 . The current collector 31 may be any conductor as long as it is a conductor, and may be, for example, copper, copper alloy, aluminum, stainless steel, or nickel-plated steel.

음극 활물질층(32)은 적어도 음극 활물질을 포함하고, 도전보조제 및 바인더 수지를 추가로 포함해도 된다. 한편, 음극 활물질, 도전보조제, 및 바인더의 함유량의 비율은 특별히 제한 되지 않는다. 음극 활물질, 도전보조제, 및 바인더의 함유량의 비율은 일반적인 리튬이온 이차전지에 있어서 적용되는 함유량의 비율을 사용하는 것이 가능하다. The anode active material layer 32 contains at least an anode active material, and may further contain a conductive aid and a binder resin. On the other hand, the ratio of the content of the negative electrode active material, the conductive auxiliary agent, and the binder is not particularly limited. The ratio of the content of the negative electrode active material, the conductive aid, and the binder may be a ratio of the content applied in a general lithium ion secondary battery.

음극 활물질은 예를 들면, 인조흑연, 천연흑연, 인조흑연과 천연흑연과의 혼합물 또는 인조흑연으로 피복한 천연흑연 등의 흑연활물질과, 규소(Si) 또는 주석(Sn)의 미립자와, 규소(Si) 또는 주석(Sn)의 산화물의 미립자와, 규소 또는 주석의 합금과, 또는 Li4Ti5O12 등의 산화 티탄(TiOx)계 화합물 등을 사용 할 수 있다. 또, 이들 혼합물도 사용 가능하다. 또한, 음극 활물질로는 이들 이외에, 예를 들면 금속 리튬(lithium)등을 사용하는 것도 가능하다. The negative electrode active material includes, for example, artificial graphite, natural graphite, a mixture of artificial graphite and natural graphite, or a graphite active material such as natural graphite coated with artificial graphite, fine particles of silicon (Si) or tin (Sn), and silicon ( Si) or fine particles of an oxide of tin (Sn), an alloy of silicon or tin, or a titanium oxide (TiO x )-based compound such as Li 4 Ti 5 O 12 may be used. Moreover, these mixtures can also be used. In addition, as the negative electrode active material, for example, metallic lithium or the like may be used in addition to these.

도전보조제는 양극 활물질층(22)에서 이용한 도전보조제와 동일한 것이 사용 가능하다. 또, 바인더 수지는 예를 들면, 스티렌 부타디엔 고무(Styrene-Butadiene Rubber: SBR) 등을 이용할 수 있다. The conductive support agent may be the same as the conductive support agent used in the positive electrode active material layer 22 . Moreover, as binder resin, styrene-butadiene rubber (Styrene-Butadiene Rubber: SBR) etc. can be used, for example.

음극 활물질층(32)은 예를 들면, 음극 슬러리를 제작하고, 상기 음극 슬러리를 집전체(31)위로 도포한 후, 건조 및 압연하는 것으로 제작 할 수 있다. 음극 슬러리는 상기의 음극 활물질, 도전보조제, 및 바인더 수지를 적당한 용매 (예를 들면, 물 등)에 분산시키는 것으로 제작 할 수 있다. 한편, 압연후의 음극 활물질층(32)의 밀도는 특별히 제한 되지 않고, 일반적인 리튬이온 이차전지의 음극 활물질층에 적용 가능한 밀도라면 된다. The negative electrode active material layer 32 may be prepared by, for example, preparing a negative electrode slurry, coating the negative electrode slurry on the current collector 31, drying and rolling. The negative electrode slurry can be prepared by dispersing the above negative electrode active material, conductive aid, and binder resin in a suitable solvent (eg, water, etc.). On the other hand, the density of the negative electrode active material layer 32 after rolling is not particularly limited, and may be any density applicable to the negative electrode active material layer of a general lithium ion secondary battery.

세퍼레이터층(40)은 세퍼레이터와, 전해액을 포함한다. The separator layer 40 includes a separator and an electrolyte.

세퍼레이터는 리튬이온 이차전지의 세퍼레이터로서 사용되는 것이라면, 특별히 제한 되지 않고, 어떤 것도 사용가능하다. 세퍼레이터로는 예를 들면, 우수한 고율방전 성능을 나타내는 다공막 또는 부직포 등이 단독사용 또는 병용되는 것이 바람직하다. 또, 세퍼레이터의 적어도 어느 하나의 면은 코팅(coating) 되어 있어도 된다. 코팅은 Al2O3, SiO2 등의 무기물, 또는 폴리 불화 비닐리덴 등의 폴리머(polymer)에 의해 행할 수 있다. 또, 세퍼레이터는 필러(filler)로서, Al2O3 또는 SiO2 등의 무기물을 포함하고 있어도 된다. The separator is not particularly limited as long as it is used as a separator of a lithium ion secondary battery, and any separator may be used. As the separator, for example, a porous membrane or a nonwoven fabric exhibiting excellent high-rate discharge performance is preferably used alone or in combination. In addition, at least one surface of the separator may be coated. The coating may be performed with an inorganic material such as Al 2 O 3 , SiO 2 , or a polymer such as polyvinylidene fluoride. The separator may contain an inorganic material such as a filler (filler), Al 2 O 3 or SiO 2.

세퍼레이터를 구성하는 재료로는 예를 들면, 폴리에틸렌(polyethylene) 또는 폴리프로필렌(polypropylene)등으로 대표되는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybuthylene terephthalate)등으로 대표되는 폴리에스테르(polyester)계 수지, 폴리 불화 비닐리덴(polyvinylidene difluoride), 불화 비닐리덴-헥사플루오로 프로필렌(vinylidene difluoride-hexafluoropropylene )공중합체, 불화 비닐리덴-퍼플루오로 비닐에테르(vinylidene difluoride- perfluorovinylether)공중합체, 불화 비닐리덴-테트라플루오로에틸렌(vinylidene difluoride-tetrafluoroethylene) 공중합체, 불화 비닐리덴-트리플루오로에틸렌(vinylidene difluoride-trifluoroethylene) 공중합체, 불화 비닐리덴-플루오로에틸렌(vinylidene difluoride-fluoroethylene)공중합체, 불화 비닐리덴-헥사플루오로 아세톤(vinylidene difluoride-hexafluoroacetone) 공중합체, 불화 비닐리덴-에틸렌(vinylidene difluoride-ethylene)공중합체, 불화 비닐리덴-프로필렌(vinylidene difluoride-propylene)공중합체, 불화 비닐리덴-트리플루오로 프로필렌(vinylidene difluoride-trifluoropropylene) 공중합체, 불화 비닐리덴-테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로 프로필렌(vinylidene difluoride- tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene)공중합체, 불화 비닐리덴-에틸렌-테트라플루오로에틸렌(vinylidene difluoride-ethylene- tetrafluoroethylene)공중합체 등을 사용 할 수 있다. 한편, 세퍼레이터의 기공율은 특별히 제한 되지 않고, 일반적인 리튬이온 이차전지의 세퍼레이터가 갖는 기공율을 적용 할 수 있다. As a material constituting the separator, for example, a polyolefin-based resin typified by polyethylene or polypropylene, polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate, etc. Polyester-based resins, polyvinylidene difluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluorovinyl ether perfluorovinylether copolymer, vinylidene difluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene difluoride-trifluoroethylene copolymer, vinylidene difluoride- fluoroethylene copolymer, vinylidene difluoride-hexafluoroacetone copolymer, vinylidene difluoride-ethylene copolymer, vinylidene difluoride-propylene copolymer, vinylidene difluoride-trifluoropropylene copolymer, vinylidene difluoride-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-ethylene-tetrafluoro Ethylene (vinylidene difluoride-ethylene- tetrafluoroethylene) copolymer You can use a sieve, etc. On the other hand, the porosity of the separator is not particularly limited, and the porosity of the separator of a general lithium ion secondary battery can be applied.

전해액은 전해질염과, 비수전해질을 포함한다. The electrolyte solution contains an electrolyte salt and a non-aqueous electrolyte.

전해질염으로는 예를 들면, LiClO4, LiBF4, LiAsF6, LiPF6, LiSCN, LiBr, LiI, Li2SO4, Li2B10Cl10, NaClO4, NaI, NaSCN, NaBr, KClO4, KSCN 등의 리튬(Li), 나트륨(Na) 또는 칼륨(K)의 1종을 포함하는 무기 이온 염을 사용 할 수 있다. 또, 전해질염으로서, 예를 들면, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)(C4F9SO2), LiC(CF3SO2)3, LiC(C2F5SO2)3, (CH3)4NBF4, (CH3) 4NBr, (C2H5)4NClO4, (C2H5)4NI, (C3H7)4NBr, (n-C4H9)4NClO4, (n-C4H9)4NI, (C2H5)4N-말레에이트(maleate), (C2H5)4N-벤조에이트(benzoate), (C2H5)4N-프탈레이트(phthalate), 스테아릴 술폰 산 리튬(lithium stearyl sulfate), 옥틸 술폰 산 리튬(lithium octyl sulfate), 도데킬벤젠술폰산 리튬(lithium dodecylbenzene sulphonate) 등의 유기 이온 염도 사용 할 수 있다. 한편, 이들 전해질염은 단독, 혹은 2종류 이상 혼합해서 사용하는 것도 가능한다. 또, 전해질염의 농도는 일반적인 리튬 이차전지에 적용 가능한 농도라면 되고, 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 전해질염의 농도는 0.5mol/L∼2.0mol/L가 될 수도 있다. Examples of the electrolyte salt include LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiSCN, LiBr, LiI, Li 2 SO 4 , Li 2 B 10 Cl 10 , NaClO 4 , NaI, NaSCN, NaBr, KClO 4 , An inorganic ion salt including one of lithium (Li), sodium (Na), or potassium (K) such as KSCN may be used. Further, as the electrolyte salt, for example, LiCF 3 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN(CF 3 SO 2 )(C 4 F 9 SO 2 ) , LiC(CF 3 SO 2 ) 3 , LiC(C 2 F 5 SO 2 ) 3 , (CH 3 ) 4 NBF 4 , (CH 3 ) 4 NBr, (C 2 H 5 ) 4 NClO 4 , (C 2 H 5 ) 4 NI, (C 3 H 7 ) 4 NBr, (nC 4 H 9 ) 4 NClO 4 , (nC 4 H 9 ) 4 NI, (C 2 H 5 ) 4 N-maleate, (C 2 H 5 ) 4 N-benzoate, (C 2 H 5 ) 4 N-phthalate, lithium stearyl sulfate, lithium octyl sulfate, dodecyl Organic ionic salts such as lithium dodecylbenzene sulphonate may also be used. In addition, these electrolyte salts can also be used individually or in mixture of 2 or more types. In addition, the concentration of the electrolyte salt may be any concentration applicable to a general lithium secondary battery, and there is no particular limitation. For example, the concentration of the electrolyte salt may be 0.5 mol/L to 2.0 mol/L.

비수전해질로는 예를 들면, 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate),에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 부틸렌 카보네이트(buthylene carbonate), 클로로에틸렌 카보네이트(chloroethylene carbonate) 또는 비닐렌 카보네이트(vinylene carbonate) 등의 환형탄산에스테르(ester)류, γ-부티로락톤(butyrolactone) 또는 γ-발레로 락톤(valerolactone) 등의 환형에스테르류, 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate), 디에틸카보네이트(diethyl carbonate) 또는에틸 메틸 카보네이트(ethylmethyl carbonate) 등의 쇄상 카보네이트(carbonate)류, 포름산 메틸(methyl formate), 아세트산 메틸(methyl acetate) 또는 부티르산 메틸(methyl butyrate) 등의 쇄상에스테르류, 테트라하이드로푸란(tetrahydrofuran) 또는 그 유도체, 1,3-디옥산(1,3-dioxane), 1,4-디옥산(1,4-dioxane), 1,2-디메톡시에탄(1,2-dimethoxyethane), 1,4-디부톡시에탄(1,4-dibutoxyethane) 또는 메틸 디글라임(methyldiglyme) 등의에테르(ether)류, 아세토니트릴(acetonitrile) 또는 벤조니트릴(benzonitrile) 등의 니트릴(nitrile)류, 디옥솔란(dioxolane) 또는 그 유도체,에틸렌 설파이드(ethylene sulfide), 설포란(sulfolane), 술톤(sultone) 또는 이들 유도체 등을 단독으로, 또는 그것들 2종 이상을 혼합해서 사용 할 수 있다. 단, 비수전해질은 이들에 한정되지 않는다. Examples of the non-aqueous electrolyte include cyclic carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, chloroethylene carbonate, or vinylene carbonate. (ester), cyclic esters such as γ-butyrolactone or γ-valerolactone, dimethyl carbonate, diethyl carbonate or ethylmethyl carbonate Chain carbonates such as methyl formate, chain esters such as methyl acetate or methyl butyrate, tetrahydrofuran or a derivative thereof, 1,3-di Oxane (1,3-dioxane), 1,4-dioxane (1,4-dioxane), 1,2-dimethoxyethane (1,2-dimethoxyethane), 1,4-dibutoxyethane (1,4- Ethers such as dibutoxyethane or methyldiglyme, nitriles such as acetonitrile or benzonitrile, dioxolane or its derivatives, ethylene sulfide ), sulfolane, sultone, or derivatives thereof may be used alone or as a mixture of two or more thereof. However, the non-aqueous electrolyte is not limited thereto.

또한, 전해액은 음극 SEI(Solid Electrolyte Interface)형성제, 또는 계면활성제 등의 각종 첨가제를 포함하고 있어도 된다. Moreover, the electrolyte solution may contain various additives, such as a negative electrode SEI (Solid Electrolyte Interface) forming agent, or surfactant.

각종 첨가제로는 예를 들면, 숙신산무수물 (succinic anhydride), 리튬 비스 옥살레이트 보레이트(lithium bis(oxalate)borate), 테트라 플루오로 붕산 리튬(lithium tetrafluoroborate), 프로판 술톤(propane sultone), 부탄 술톤(butane sultone), 프로펜 술톤(propene sultone), 3-술포렌(3-sulfolene), 플루오르화 알릴에테르(fluorinated arylether), 플루오르화 아크릴레이트(fluorinated methacrylate)등을 예시 할 수 있다. 한편, 이것들 각 종첨가제의 함유량은 일반적인 리튬이온 이차전지에 있어서의 첨가제의 함유량을 적용하는 것이 가능하다. Various additives include, for example, succinic anhydride, lithium bis (oxalate) borate, lithium tetrafluoroborate, propane sultone, butane sultone. sultone), propene sultone, 3-sulfolene, fluorinated arylether, and fluorinated methacrylate can be exemplified. In addition, it is possible to apply content of the additive in a general lithium ion secondary battery as content of each of these additives.

<3. 리튬이온 이차전지의 제조 방법> <3. Manufacturing method of lithium ion secondary battery>

계속해서, 리튬이온 이차전지(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 단, 리튬이온 이차전지(10)의 제조 방법은 이하의 방법에 제한되지 않고, 공지된 것 외의 제조 방법을 이용하는 것도 가능하다. Then, the manufacturing method of the lithium ion secondary battery 10 is demonstrated. However, the manufacturing method of the lithium ion secondary battery 10 is not limited to the following method, It is also possible to use manufacturing methods other than a well-known thing.

양극(20)은 아래와 같이 제조된다. 먼저, 양극 활물질층(22)을 구성하는 재료 (예를 들면, 양극 활물질, 도전보조제, 및 바인더 수지)을 원하는 비율로 혼합한다. 계속해서, 혼합물을 유기 용매 (예를 들면, N-메틸-2-피롤리돈)에 분산시키는 것으로, 양극 슬러리를 제작한다. 그 다음에, 양극 슬러리를 집전체(21)위로 도포하고, 건조시키는 것으로, 양극 활물질층(22)을 제작한다. 한편, 도포의 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 나이프 coater(knife coater)법, 그라비아 coater(gravure coater)법 등을 이용할 수 있다. The anode 20 is manufactured as follows. First, materials constituting the positive electrode active material layer 22 (eg, positive electrode active material, conductive aid, and binder resin) are mixed in a desired ratio. Then, a positive electrode slurry is prepared by dispersing the mixture in an organic solvent (eg, N-methyl-2-pyrrolidone). Then, the positive electrode slurry is applied on the current collector 21 and dried to prepare the positive electrode active material layer 22 . In addition, the method of application|coating is although it does not specifically limit, For example, a knife coater (knife coater) method, a gravure coater (gravure coater) method, etc. can be used.

또한, 롤 프레스기로 양극 활물질층(22)을 원하는 밀도 또는 두께가 되게 압축한다. 이에 따라, 양극(20)을 제조 할 수 있다. 여기에서, 양극 활물질층(22)의 밀도 또는 두께는 특별히 제한 되지 않고, 일반적인 리튬이온 이차전지의 양극 활물질층이 갖는 밀도 또는 두께이면 된다. In addition, the positive electrode active material layer 22 is compressed to a desired density or thickness using a roll press. Accordingly, the anode 20 can be manufactured. Here, the density or thickness of the positive electrode active material layer 22 is not particularly limited, and any density or thickness of the positive electrode active material layer of a general lithium ion secondary battery may be sufficient.

음극(30)도, 양극(20)과 동일한 방법으로 제조된다. 먼저, 음극 활물질층(32)을 구성하는 재료 (예를 들면, 음극 활물질, 도전보조제, 및 바인더 수지)을 원하는 비율로 혼합한다. 계속해서, 혼합물을 용매 (예를 들면, 물)에 분산시키는 것으로, 음극 슬러리를 제작한다. 그 다음에, 음극 슬러리를 집전체(31)위로 도포하고, 건조시키는 것으로, 음극 활물질층(32)을 제작한다. 한편, 도포의 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 나이프 coater(knife coater)법, 그라비아 coater(gravure coater)법 등을 이용할 수 있다. 또한, 롤 프레스기로 음극 활물질층(32)을 원하는 밀도 또는 두께가 되게 압축한다. 이에 따라, 음극(30)을 제조 할 수 있다. The negative electrode 30 is also manufactured in the same manner as the positive electrode 20 . First, materials constituting the negative electrode active material layer 32 (eg, negative electrode active material, conductive aid, and binder resin) are mixed in a desired ratio. Then, by dispersing the mixture in a solvent (for example, water), a negative electrode slurry is prepared. Next, the negative electrode slurry is applied on the current collector 31 and dried, and the negative electrode active material layer 32 is dried. On the other hand, the method of application is not particularly limited, but, for example, a knife coater method, a gravure coater method, etc. can be used.In addition, the negative electrode active material layer 32 with a roll press machine ) is compressed to a desired density or thickness, thereby manufacturing the negative electrode 30 .

여기에서, 음극 활물질층(32)의 밀도 또는 두께는 특별히 제한 되지 않고, 일반적인 리튬이온 이차전지의 음극 활물질층이 갖는 밀도 또는 두께이면 된다. 한편, 음극 활물질층(32)로서 금속 리튬을 이용할 경우, 집전체(31)에 금속 리튬 박을 부착하는 것으로, 음극(30)을 제조 할 수 있다. Here, the density or thickness of the anode active material layer 32 is not particularly limited, and any density or thickness of the anode active material layer of a general lithium ion secondary battery may be sufficient. On the other hand, when metallic lithium is used as the anode active material layer 32 , the anode 30 can be manufactured by attaching a metallic lithium foil to the current collector 31 .

계속해서, 세퍼레이터를 양극(20) 및 음극(30) 사이에 끼워넣는 것으로, 전극구조체를 제조한다. 제조한 전극구조체를 원하는 형태 (예를 들면, 원통형, 각형, 라미네이트형, 버튼형 등)에 적합한 형상으로 가공한 후, 상기 형태의 용기에 삽입한다. 또한, 상술한 전해질염 및 비수전해질을 포함하는 전해액을 상기 용기내에 주입하는 것으로, 세퍼레이터내에 전해액을 함침시킨다. 그 후, 전극구조체, 및 전해액을 주입한 용기를 밀봉 한다. 이에 따라, 리튬이온 이차전지(10)을 제조 할 수 있다. Then, an electrode structure is manufactured by sandwiching a separator between the positive electrode 20 and the negative electrode 30 . After processing the prepared electrode structure into a shape suitable for a desired shape (eg, cylindrical, rectangular, laminated, buttoned, etc.), it is inserted into a container of the above shape. In addition, by injecting the electrolyte solution containing the above-described electrolyte salt and non-aqueous electrolyte into the container, the separator is impregnated with the electrolyte solution. Thereafter, the electrode structure and the container into which the electrolyte is injected are sealed. Accordingly, the lithium ion secondary battery 10 can be manufactured.

[실시예][Example]

이하에서는 실시예 및 비교예를 참조하면서, 본 실시형태에 따른 리튬이온 이차전지에 대해서 구체적으로 설명한다. 한편, 이하에 나타내는 실시예는 어디까지나 일례로서, 본 실시형태에 따른 리튬이온 이차전지가 하기의 예에 한정되지 않는다. Hereinafter, a lithium ion secondary battery according to the present embodiment will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. In addition, the Example shown below is an example to the last, and the lithium ion secondary battery which concerns on this embodiment is not limited to the following example.

<실시예 1> <Example 1>

이하의 방법에서, 제1 공중합체, 및 제2 공중합체를 준비하고, 실시예 1에 관한 리튬이온 이차전지를 제조했다. In the following method, the 1st copolymer and the 2nd copolymer were prepared, and the lithium ion secondary battery which concerns on Example 1 was manufactured.

(제1 공중합체: 플루오르계 중합체A의 합성) (First copolymer: synthesis of fluorine-based polymer A)

제1 공중합체로서, 불화 비닐리덴과, 테트라플루오로에틸렌과의 몰비가 70몰%:30몰%인 공중합체(플루오르계 중합체 A라고도 한다)을 합성했다. 구체적으로는 4L의 반응 용기에 순수 1kg를 넣어서 질소치환을 행한 후, 반응 용기에 옥타플루오르시클로부탄 800g를 넣고, 계내를 45℃로 승온시켰다. 그 다음에, 반응 용기에 불화 비닐리덴118g, 및 테트라플루오로에틸렌40g를 더했다. 그 후, 디-n-프로필퍼옥시디카보네이트의 50질량% 메탄올 용액 0.9g를 반응 용기에 투입했다. 또한, 혼합 가스를 반응 용기에 연속해서 공급하면서, 계내압력을 일정하게 유지한 상태에서 8시간 교반을 계속했다. 혼합 가스는 불화 비닐리덴/테트라플루오로에틸렌=70몰%/30몰%을 이용했다. 가열을 정지한 후, 반응 용기를 대기압에 도달할 때까지 압력 방출 하고, 반응 생성물을 수세, 및 건조시키는 것으로, 화학식 1을 적어도 포함하는 플루오르계 중합체 A를 합성했다. As the first copolymer, a copolymer (also referred to as fluoropolymer A) having a molar ratio of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene of 70 mol%:30 mol% was synthesized. Specifically, after putting 1 kg of pure water into a 4 L reaction vessel and performing nitrogen substitution, 800 g of octafluorocyclobutane was put into the reaction vessel, and the inside of the system was heated up to 45 degreeC. Then, 118 g of vinylidene fluoride and 40 g of tetrafluoroethylene were added to the reaction vessel. Then, 0.9 g of a 50 mass % methanol solution of di-n-propyl peroxydicarbonate was injected|thrown-in to the reaction container. Moreover, stirring was continued for 8 hours in the state which maintained the system internal pressure constant, supplying the mixed gas to the reaction container continuously. As the mixed gas, vinylidene fluoride/tetrafluoroethylene = 70 mol%/30 mol% was used. After the heating was stopped, the pressure was released from the reaction vessel until it reached atmospheric pressure, and the reaction product was washed with water and dried to synthesize a fluoropolymer A containing at least the formula (1).

합성한 플루오르계 중합체A의 중량 평균 분자량을 GPC에 의해 계측한 바, 900,000(폴리 메타아크릴산 메틸 환산)이었다. When the weight average molecular weight of the synthesized fluorine-based polymer A was measured by GPC, it was 900,000 (in terms of polymethyl methacrylate).

(제2 공중합체: 아크릴로니트릴계 중합체 A의 합성) (Second copolymer: synthesis of acrylonitrile-based polymer A)

제2 공중합체로서, 아크릴 니트릴과, 아크릴산과의 몰비가 97.5몰%: 2.5몰%인 공중합체(아크릴로니트릴계 중합체A라고도 한다)을 합성했다. 구체적으로는 아크릴로니트릴 9.65g, 및 아크릴산 0.35g (아크릴 니트릴과, 아크릴산과의 몰비는 97.5:2.5)을 이온 교환수 90g에 투입했다. 그 후, 질소 분위기 하에서 60℃로 온도 상승한 후, 혼합물에 과황산 암모늄 1.065g를 더하는 것으로, 중합체를 침전 중합시켰다. 이에 따라, 화학식 2을 적어도 포함하는 아크릴로니트릴계 중합체 A를 합성했다. 합성한 아크릴로니트릴계 중합체A의 중량 평균 분자량을 GPC에 의해 계측한 바, 500,000(폴리에틸렌 옥사이드 환산)이었다. As the second copolymer, a copolymer (also referred to as acrylonitrile-based polymer A) having a molar ratio of acrylic nitrile and acrylic acid of 97.5 mol%:2.5 mol% was synthesized. Specifically, 9.65 g of acrylonitrile and 0.35 g of acrylic acid (the molar ratio between acrylic nitrile and acrylic acid is 97.5:2.5) were added to 90 g of ion-exchanged water. Then, after raising the temperature to 60 degreeC in nitrogen atmosphere, by adding 1.065 g of ammonium persulfate to the mixture, the polymer was precipitation-polymerized. Accordingly, an acrylonitrile-based polymer A containing at least the formula (2) was synthesized. When the weight average molecular weight of the synthesized acrylonitrile-based polymer A was measured by GPC, it was 500,000 (in terms of polyethylene oxide).

(양극의 제작) (Production of anode)

LiCoO2과, 카본블랙과, 제1 공중합체 및 제2 공중합체를 포함하는 바인더 수지를 N-메틸-2-피롤리돈에 용해 분산 시키고, 양극 슬러리를 형성했다. 혼합비율은 고형분 질량비로, 97.6:1.2:1.2로 했다. 한편, 바인더 수지에 있어서의 제1 공중합체와, 제2 공중합체와의 혼합비율은 질량비로 50:50로 했다. LiCoO 2 , carbon black, and a binder resin including the first copolymer and the second copolymer were dissolved and dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to form a positive electrode slurry. The mixing ratio was set as 97.6:1.2:1.2 by solid content mass ratio. On the other hand, the mixing ratio of the first copolymer and the second copolymer in the binder resin was set to 50:50 by mass ratio.

계속해서, 건조후의 슬러리 도포량이 20.0mg/cm2이 되게, 알루미늄박으로 이루어지는 집전체의 한쪽면에 양극 슬러리를 도포하고, 건조시켰다. 건조후, 양극 슬러리를 도포한 집전체를 양극 활물질층의 밀도가 4.1g/cm3이 되게 롤 프레스기로 압연하는 것으로, 양극을 제작했다. Then, the positive electrode slurry was applied to one side of the current collector made of aluminum foil so that the application amount of the slurry after drying was 20.0 mg/cm 2 , and it was dried. After drying, the current collector coated with the positive electrode slurry was rolled with a roll press so that the positive electrode active material layer had a density of 4.1 g/cm 3 , thereby producing a positive electrode.

(음극의 제작) (Production of cathode)

인조흑연과, 스티렌 부타디엔 공중합체미립자의 물분산체와, 카르복시메틸셀룰로오스의 나트륨 염을 순수에 용해 분산시키는 것으로, 음극 슬러리를 형성했다. 혼합비율은 고형분 질량비로, 97.5:1.5:1.0로 했다. A negative electrode slurry was formed by dissolving and dispersing artificial graphite, a water dispersion of fine styrene-butadiene copolymer particles, and a sodium salt of carboxymethyl cellulose in pure water. The mixing ratio was set as 97.5:1.5:1.0 by solid content mass ratio.

계속해서, 건조후의 슬러리 도포량이 12.5mg/cm2이 되게, 구리박으로 이루어지는 집전체의 한쪽면에 음극 슬러리를 도포하고, 건조시켰다. 건조후, 음극 슬러리를 도포한 집전체를 음극 활물질층의 밀도가 1.6g/cm3이 되게 롤 프레스기로 압연하는 것으로, 음극을 제작했다. Then, the negative electrode slurry was apply|coated to one side of the electrical power collector which consists of copper foil, and it dried so that the slurry application amount after drying might be set to 12.5 mg/cm<2>. After drying, the current collector coated with the negative electrode slurry was rolled with a roll press so that the negative electrode active material layer had a density of 1.6 g/cm 3 , thereby producing a negative electrode.

(리튬이온 이차전지 셀의 제작) (Production of lithium ion secondary battery cells)

상기에서 제작한 양극에 알루미늄 리드선을 용접하고, 상기에서 제작한 음극에 니켈 리드선을 용접했다. 그 후, 폴리에틸렌제 다공질 세퍼레이터를 개재하고, 양극 및 음극을 서로 대향시켜 권회하고, 압축하는 것으로 편평형의 전극구조체를 제작했다. 제작한 전극구조체는 알루미늄 라미네이트 필름으로 형성된 전지용기에 리드선을 외부에 끌어낸 상태로 수납했다. 또한, 1mol/L의 LiPF6을 카보네이트 용매에 용해시킨 전해액을 전지 용기에 주액했다. 그 후, 전지용기를 감압밀봉 하는 것으로, 실시예 1에 따른 리튬이온 이차전지를 제작했다. An aluminum lead wire was welded to the anode fabricated above, and a nickel lead wire was welded to the cathode fabricated above. Thereafter, a flat electrode structure was produced by winding and compressing the positive electrode and the negative electrode to face each other through a polyethylene porous separator. The fabricated electrode structure was housed in a battery container formed of an aluminum laminate film in a state in which the lead wire was pulled to the outside. Further, the electrolyte solution in which LiPF 6 was dissolved in 1mol / L in carbonate solvent was injected into the battery container. Then, by sealing the battery container under reduced pressure, a lithium ion secondary battery according to Example 1 was produced.

<실시예 2 및 3> <Examples 2 and 3>

양극 바인더 수지에서의 제1 공중합체(플루오르계 중합체A)와, 제2 공중합체(아크릴로니트릴 계 중합체A)와의 혼합비율을 표1과 같이 변경했다. 그 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로, 실시예 2 및 3에 따른 리튬이온 이차전지를 제작했다. The mixing ratio of the first copolymer (fluoropolymer A) and the second copolymer (acrylonitrile polymer A) in the positive electrode binder resin was changed as shown in Table 1. Other than that, in the same manner as in Example 1, lithium ion secondary batteries according to Examples 2 and 3 were produced.

<실시예 4∼6> <Examples 4 to 6>

제2 공중합체로서, 이하에서 합성 방법을 나타내는 아크릴로니트릴계 중합체B를 이용했다. 또, 양극의 바인더 수지에서의 제1 공중합체(플루오르 계 중합체A)과, 제2 공중합체(아크릴로니트릴 계 중합체B)과의 혼합비율을 표1과 같이 변경했다. 그 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로, 실시예 4∼6에 따른 리튬이온 이차전지를 제작했다. As the second copolymer, an acrylonitrile-based polymer B, which shows a synthesis method below, was used. In addition, the mixing ratio of the first copolymer (fluoropolymer A) and the second copolymer (acrylonitrile polymer B) in the binder resin of the positive electrode was changed as shown in Table 1. Other than that, in the same manner as in Example 1, lithium ion secondary batteries according to Examples 4 to 6 were produced.

(제2 공중합체: 아크릴로니트릴계 중합체B의 합성) (Second copolymer: synthesis of acrylonitrile-based polymer B)

제2 공중합체로서, 아크릴 니트릴과, 아크릴아미드와의 몰비가 95몰%:5몰%인 공중합체(아크릴로니트릴계 중합체B라고도 한다)을 합성했다. 구체적으로는 아크릴로니트릴 9.34g, 및 아크릴아미드 0.66g를 이온 교환수 90g에 투입했다. 질소 분위기 하에서 60℃로 온도 상승한 후, 혼합물에 과황산 암모늄 1.065g를 더하는 것으로, 공중합체를 침전 중합시켰다. 이에 따라, 화학식 3을 적어도 포함하는 아크릴로니트릴계 중합체B를 합성했다. 합성한 아크릴로니트릴계 중합체B의 중량 평균 분자량을 GPC에 의해 계측한 바, 500,000(폴리에틸렌 옥사이드 환산)이었다. As the second copolymer, a copolymer (also referred to as acrylonitrile polymer B) having a molar ratio of acryl nitrile and acrylamide of 95 mol%:5 mol% was synthesized. Specifically, 9.34 g of acrylonitrile and 0.66 g of acrylamide were added to 90 g of ion-exchanged water. After the temperature was raised to 60°C under a nitrogen atmosphere, 1.065 g of ammonium persulfate was added to the mixture to precipitate polymerization of the copolymer. Thus, an acrylonitrile-based polymer B containing at least the formula (3) was synthesized. When the weight average molecular weight of the synthesized acrylonitrile-based polymer B was measured by GPC, it was 500,000 (in terms of polyethylene oxide).

<비교예1> <Comparative Example 1>

양극의 바인더 수지로서, 제1 공중합체(플루오르계 중합체A)만을 이용했다. 그 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로, 비교예 1에 따른 리튬이온 이차전지를 제작했다. As the binder resin for the positive electrode, only the first copolymer (fluoropolymer A) was used. Other than that, in the same manner as in Example 1, a lithium ion secondary battery according to Comparative Example 1 was produced.

<비교예2> <Comparative Example 2>

양극의 바인더 수지로서, 제2 공중합체(아크릴 니트릴계 중합체A)만을 이용했다. 그 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로, 비교예 2에 따른 리튬이온 이차전지를 제작했다. As the binder resin for the positive electrode, only the second copolymer (acryl nitrile polymer A) was used. Other than that, in the same manner as in Example 1, a lithium ion secondary battery according to Comparative Example 2 was produced.

<비교예3> <Comparative Example 3>

양극의 바인더 수지로서, 불화 비닐리덴 단독 중합체(KUREHA Battery materials 社 제조 KF7200, 플루오르계 중합체B라고도 한다)만을 이용했다. 그 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로, 비교예 3에 따른 리튬이온 이차전지를 제작했다. As the binder resin for the positive electrode, only vinylidene fluoride homopolymer (KF7200 manufactured by KUREHA Battery Materials, also referred to as fluorine-based polymer B) was used. Except that, in the same manner as in Example 1, a lithium ion secondary battery according to Comparative Example 3 was produced.

<비교예4> <Comparative Example 4>

양극의 바인더 수지로서, 플루오르계 중합체B와, 아크릴로니트릴계 중합체A를 50:50의 질량비로 혼합한 것을 이용했다. 그 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로, 비교예 4에 따른 리튬이온 이차전지를 제작했다. As the binder resin for the positive electrode, a mixture of a fluorine-based polymer B and an acrylonitrile-based polymer A in a mass ratio of 50:50 was used. Other than that, in the same manner as in Example 1, a lithium ion secondary battery according to Comparative Example 4 was produced.

<비교예5> <Comparative Example 5>

양극의 바인더 수지로서, 플루오르계 중합체A와, 플루오르계 중합체B를 50:50의 질량비로 혼합한 것을 이용했다. 그 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로, 비교예 5에 따른 리튬이온 이차전지를 제작했다. As the binder resin for the positive electrode, a mixture of a fluorine-based polymer A and a fluorine-based polymer B in a mass ratio of 50:50 was used. Other than that, in the same manner as in Example 1, a lithium ion secondary battery according to Comparative Example 5 was produced.

<비교예6∼9> <Comparative Examples 6-9>

양극의 바인더 수지에서의 제1 공중합체(플루오르계 중합체A)과, 제2 공중합체(아크릴로니트릴 계 중합체A)과의 혼합비율을 표1과 같이 변경했다. 그 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로, 비교예 6∼9에 따른 리튬이온 이차전지를 제작했다. The mixing ratio of the first copolymer (fluoropolymer A) and the second copolymer (acrylonitrile polymer A) in the binder resin of the positive electrode was changed as shown in Table 1. Other than that, in the same manner as in Example 1, lithium ion secondary batteries according to Comparative Examples 6 to 9 were produced.

<리튬이온 이차전지의 평가> <Evaluation of lithium ion secondary battery>

먼저, 45℃의 항온조 내에서, 실시예 1∼6, 및 비교예 1∼9에 따른 리튬이온 이차전지를 설계 용량의 1/5CA로 4.5V가 될 때까지 정전류 충전을 행했다. 계속해서, 4.5V로 1/20CA가 될 때까지 정전압 충전을 행했다. 그 후, 1/5CA로 3.0V가 될 때까지 정전류 방전을 행했다. 이 공정에 따라 리튬이온 이차전지의 초기 충전을 행했다. 한편, 이 때의 초기 방전의 방전 용량을 초기 방전 용량으로 했다. 한편, CA는 1시간 방전율을 나타낸다. First, in a constant temperature bath at 45° C., the lithium ion secondary batteries according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 9 were charged with a constant current at 1/5 CA of the design capacity until they became 4.5 V. Then, constant voltage charging was performed until it became 1/20CA at 4.5V. Then, constant current discharge was performed until it became 3.0V with 1/5CA. The initial charge of the lithium ion secondary battery was performed according to this process. In addition, the discharge capacity of the initial discharge at this time was made into the initial stage discharge capacity. On the other hand, CA represents a 1-hour discharge rate.

(사이클 특성의 평가 방법) (Evaluation method of cycle characteristics)

초기 충방전후의 각 리튬이온 이차전지에 대하여, 45℃의 온도 하에서, 충전 종지 전압 4.5V 및 방전 종지 전압 3.0V에서, 1CA로 정전류 충전했다. 그 후, 1/20CA로 정전압 충전하고, 또 1CA로 정전류 방전하는 사이클을 50사이클 반복했다. 50사이클후, 각 리튬이온 이차전지를 1/5CA로 정전류 충전하고, 또 1/20CA로 정전압 충전한 후, 1/5CA로 정전류 방전하는 것으로, 방전 용량을 계측했다. 계측한 50사이클후의 방전 용량을 초기 방전 용량으로 나누는 것으로, 용량유지율을 산출했다. About each lithium ion secondary battery after initial stage charge/discharge, under the temperature of 45 degreeC, constant current charging was carried out at 1CA with the charge termination voltage of 4.5V and the discharge termination voltage of 3.0V. After that, a cycle of constant voltage charging at 1/20 CA and constant current discharging at 1 CA was repeated for 50 cycles. After 50 cycles, each lithium ion secondary battery was subjected to constant current charging at 1/5 CA, and further constant voltage charging at 1/20 CA, followed by constant current discharging at 1/5 CA to measure the discharge capacity. The capacity retention ratio was calculated by dividing the measured discharge capacity after 50 cycles by the initial discharge capacity.

(코발트 용출량의 평가 방법) (Evaluation method of cobalt elution amount)

상기 사이클 특성 평가후 (즉, 50사이클 후)의 각 리튬이온 이차전지를 해체했다. 음극에 석출된 코발트를 용해한 용액을 유도 결합 플라즈마 질량분석 장치(ICP-MS)에 의해 분석하는 것으로, 음극에 석출한 코발트량을 측정했다. Each lithium ion secondary battery after the above cycle characteristic evaluation (that is, after 50 cycles) was disassembled. The amount of cobalt deposited on the cathode was measured by analyzing a solution in which cobalt deposited on the cathode was dissolved by an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS).

(고온보존후의 용량특성의 평가 방법) (Evaluation method for capacity characteristics after high temperature storage)

초기 충전후의 각 리튬이온 이차전지에 대하여, 25℃의 온도 하에서, 충전 종지 전압 4.5V 및 방전 종지 전압 3.0V에서, 1/2CA로 정전류 충전했다. 그 후, 1/20CA로 정전압 충전하고, 또 1/2CA로 정전류 방전하는 사이클을 2사이클 반복했다. 그 후, 25℃의 온도 하에서, 각 리튬이온 이차전지를 충전 종지 전압 4.5V까지 1/2CA로 정전류 충전했다. 계속해서, 1/20CA로 정전압 충전한 후, 60도의 항온조내에서 1주일, 고온보존했다. 이 때의 충전 용량을 고온보존전의 충전 용량으로 했다. Each lithium ion secondary battery after the initial charge was charged at a constant current of 1/2CA at a final charge voltage of 4.5V and a final discharge voltage of 3.0V at a temperature of 25°C. Thereafter, a cycle of constant voltage charging at 1/20 CA and constant current discharging at 1/2 CA was repeated for 2 cycles. Then, under the temperature of 25 degreeC, each lithium ion secondary battery was constant-current-charged by 1/2CA to the charge termination voltage of 4.5V. Subsequently, after constant voltage charging at 1/20 CA, it was stored at a high temperature for one week in a constant temperature bath at 60°C. The charge capacity at this time was made into the charge capacity before high temperature storage.

고온 보존후, 25℃의 온도 하에서, 각 리튬이온 이차전지를 1/2CA로 3.0V가 될 때까지 정전류 방전했다. 그 후, 충전 종지 전압 4.5V까지 1/2CA로 정전류 충전하고, 이어서 1/20CA로 정전압 충전하는 것으로, 고온보존후의 충전 용량을 측정했다. 측정된 고온보존후의 충전 용량을, 고온보존전의 충전 용량으로 나누는 것으로, 고온보존후의 용량 회복율을 산출했다. After high-temperature storage, under a temperature of 25°C, each lithium ion secondary battery was subjected to constant current discharge at 1/2CA to 3.0V. Thereafter, the charging capacity after high temperature storage was measured by constant current charging at 1/2 CA to a charge termination voltage of 4.5 V, followed by constant voltage charging at 1/20 CA. By dividing the measured charging capacity after high-temperature storage by the charging capacity before high-temperature storage, the capacity recovery rate after high-temperature storage was calculated.

(밀착성 평가 방법) (Adhesiveness evaluation method)

스테인리스강판 위로, 각 리튬이온 이차전지에 이용되고 있는 양극극판을 고정했다. 고정한 양극극판의 양극 활물질층측의 면에 폭 1.5cm의 점착테이프(니치반社제조 셀로 테이프 No.405)을 접착시켰다. 접착시킨 점착테이프를, 박리 시험기 (시마즈제작소社 제조 SHIMAZU EZ-S)을 이용해서 180° 방향으로 벗겨내는 것으로, 양극 활물질층의 밀착성을 평가했다. On the stainless steel plate, the positive electrode plate used in each lithium ion secondary battery was fixed. An adhesive tape having a width of 1.5 cm (Cellro Tape No. 405 manufactured by Nichiban Corporation) was adhered to the surface of the fixed positive electrode plate on the positive electrode active material layer side. The adhesive tape was peeled off in a 180 degree direction using a peeling tester (SHIMAZU EZ-S manufactured by Shimadzu Corporation) to evaluate the adhesiveness of the positive electrode active material layer.

(평가 결과) (Evaluation results)

상기의 실시예 1∼6, 및 비교예 1∼9에 관한 리튬이온 이차전지의 평가 결과를 표1에 통합해서 나타낸다. Table 1 shows the evaluation results of the lithium ion secondary batteries according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 9 above.

바인더 수지binder resin 용량유지율
[%]
Capacity retention rate
[%]
코발트석출량
[ppm]
Cobalt Precipitation
[ppm]
용량회복율
[%]
Capacity recovery rate
[%]
밀착성
[mN/mm]
adhesion
[mN/mm]
(a)(a) (b)(b) (a):(b)
(질량비)
(a):(b)
(mass ratio)
실시예1Example 1 플루오르계 중합체AFluoropolymer A 아크릴로니트릴 계 중합체AAcrylonitrile-based polymer A 50:5050:50 7575 800800 8383 1414 실시예2Example 2 플루오르계 중합체AFluoropolymer A 아크릴로니트릴 계 중합체AAcrylonitrile-based polymer A 30:7030:70 7171 880880 8282 1818 실시예3Example 3 플루오르계 중합체AFluoropolymer A 아크릴로니트릴 계 중합체AAcrylonitrile-based polymer A 70:3070:30 7272 850850 8282 77 실시예4Example 4 플루오르계 중합체AFluoropolymer A 아크릴로니트릴 계 중합체BAcrylonitrile-based polymer B 50:5050:50 7474 810810 8383 1010 실시예5Example 5 플루오르계 중합체AFluoropolymer A 아크릴로니트릴 계 중합체BAcrylonitrile-based polymer B 30:7030:70 7070 900900 8282 1212 실시예6Example 6 플루오르계 중합체AFluoropolymer A 아크릴로니트릴 계 중합체BAcrylonitrile-based polymer B 70:3070:30 7070 860860 8282 55 비교예1Comparative Example 1 플루오르계 중합체AFluoropolymer A -- 2020 13001300 6262 22 비교예2Comparative Example 2 아크릴로니트릴계 중합체AAcrylonitrile polymer A -- 5151 10901090 7373 2222 비교예3Comparative Example 3 플루오르계 중합체BFluorine polymer B -- 3232 12801280 6464 66 비교예4Comparative Example 4 플루오르계 중합체BFluorine polymer B 아크릴로니트릴 계 중합체AAcrylonitrile-based polymer A 50:5050:50 6060 11501150 7070 1616 비교예5Comparative Example 5 플루오르계 중합체AFluoropolymer A 플루오르계 중합체BFluorine polymer B 50:5050:50 3030 12501250 6464 44 비교예6Comparative Example 6 플루오르계 중합체AFluoropolymer A 아크릴로니트릴 계 중합체AAcrylonitrile-based polymer A 10:9010:90 3838 11801180 6565 2020 비교예7Comparative Example 7 플루오르계 중합체AFluoropolymer A 아크릴로니트릴 계 중합체AAcrylonitrile-based polymer A 20:8020:80 3535 11001100 6666 1818 비교예8Comparative Example 8 플루오르계 중합체AFluoropolymer A 아크릴로니트릴 계 중합체AAcrylonitrile-based polymer A 80:2080:20 2626 12001200 7373 33 비교예9Comparative Example 9 플루오르계 중합체AFluoropolymer A 아크릴로니트릴 계 중합체AAcrylonitrile-based polymer A 90:1090:10 2222 12501250 7373 22

표 1의 결과를 참조하면, 실시예 1∼6은 비교예 1∼9에 비하여, 고온에서의 용량유지율, 및 용량회복율이 높은 것을 알 수 있다. 이는 실시예 1∼6은 특정한 2종의 공중합체를 특정한 질량비로 함유하는 바인더 수지를 이용하고 있기 때문이라고 생각된다. 또, 실시예 1∼6에서는 양극 활물질층과 집전체와의 밀착성이 5mN/mm 이상이기 때문에, 바인더 수지로서 실용상 문제 없는 밀착성이 얻어짐을 알 수 있다. Referring to the results in Table 1, it can be seen that Examples 1 to 6 have higher capacity retention rates and capacity recovery rates at high temperatures than Comparative Examples 1 to 9. This is considered to be because Examples 1-6 are using the binder resin which contains the specific 2 types of copolymer in specific mass ratio. Moreover, in Examples 1-6, since the adhesiveness of a positive electrode active material layer and an electrical power collector is 5 mN/mm or more, it turns out that adhesiveness with no practical problem as a binder resin is obtained.

또한, 실시예 1∼6에서는 비교예 1∼3에 비하여, 50사이클 후에 음극에 석출된 코발트량이 1000ppm 이하로 억제되어 있는 것을 알 수 있다. 이러한 양극 활물질로부터의 코발트 용출을 억제하는 효과는 플루오르계 중합체A, 플루오르계 중합체B, 또는 아크릴로니트릴계 중합체A를 단독으로 이용했을 경우에는 얻어지지 않는다. 따라서, 이 효과는 본 실시형태에서 규정되듯이 특정한 2종의 공중합체를 특정한 질량비로 함유하는 바인더 수지를 이용했을 경우에만 얻어지는 것임을 알 수 있다. Moreover, in Examples 1-6, it turns out that the amount of cobalt deposited on the negative electrode after 50 cycles is suppressed to 1000 ppm or less compared with Comparative Examples 1-3. The effect of suppressing the elution of cobalt from the positive electrode active material is not obtained when the fluorine-based polymer A, the fluorine-based polymer B, or the acrylonitrile-based polymer A is used alone. Accordingly, it can be seen that this effect is obtained only when a binder resin containing two specific copolymers in a specific mass ratio is used as defined in the present embodiment.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시형태에 따른 리튬이온 이차전지는 충전 종지 전압이 그래파이트 기준으로 4.45V초인 고전위 하에서 바람직하게 이용할 수 있다. 구체적으로는 본 실시형태에 따른 리튬이온 이차전지는 사이클 특성, 및 고온 보존 시의 용량특성을 향상시키는 것이 가능하다. As described above, the lithium ion secondary battery according to the present embodiment can be preferably used under a high potential having a charge termination voltage of 4.45V seconds based on graphite. Specifically, the lithium ion secondary battery according to the present embodiment can improve cycle characteristics and capacity characteristics during high temperature storage.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명이 바람직한 실시형태에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자라면, 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 이를 수 있는 것은 명확해서, 이것들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다. As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail about preferable embodiment, referring an accompanying drawing, this invention is not limited to this example. It is clear that various changes or modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims by those having ordinary knowledge in the field of technology to which the present invention belongs. It is understood to be within the technical scope of the present invention.

10 리튬이온 이차전지
20 양극
21 집전체
22 양극 활물질층
30 음극
31 집전체
32 음극 활물질층
40 세퍼레이터층
10 Li-ion secondary battery
20 anode
21 current collector
22 cathode active material layer
30 cathode
31 current collector
32 Anode active material layer
40 separator layer

Claims (10)

리튬 복합 산화물을 함유하는 양극 활물질, 및
적어도 하기 화학식 1의 구조를 포함하는 제1 공중합체와, 적어도 하기 화학식 2 또는 화학식 3의 구조를 포함하는 제2 공중합체를 25:75 내지 75:25의 질량비로 함유하는 바인더 수지를 포함하고,
상기 제1 공중합체는 불화 비닐리덴을 모노머로 하는 단위구조를 폴리머 주사슬중에 50몰% 내지 80몰%로 포함하는 것인 양극 활물질층.
[화학식 1]
Figure 112020141217585-pat00010

[화학식 2]
Figure 112020141217585-pat00011

[화학식 3]
Figure 112020141217585-pat00012


상기 화학식 2 및 화학식 3에 있어서, R1 및 R2은 서로 독립적으로 수소, 또는 메틸기이며, R3은 수소, 또는 탄소수 1∼6의 직쇄 혹은 분지형 알킬기이다.
A cathode active material containing lithium composite oxide, and
A binder resin containing at least a first copolymer having a structure of Formula 1 below and a second copolymer containing at least a structure of Formula 2 or Formula 3 in a mass ratio of 25:75 to 75:25,
The first copolymer is a cathode active material layer comprising a unit structure having vinylidene fluoride as a monomer in an amount of 50 mol% to 80 mol% in the polymer main chain.
[Formula 1]
Figure 112020141217585-pat00010

[Formula 2]
Figure 112020141217585-pat00011

[Formula 3]
Figure 112020141217585-pat00012


In Formulas 2 and 3, R 1 and R 2 are each independently hydrogen or a methyl group, and R 3 is hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
삭제delete 삭제delete 제1항에서,
상기 제2 공중합체는 아크릴로니트릴 또는 메타아크릴로니트릴을 모노머로 하는 단위구조를 폴리머 주사슬 중에 90몰% 이상 포함하는 양극 활물질층.
In claim 1,
The second copolymer is a cathode active material layer comprising 90 mol% or more of a unit structure using acrylonitrile or methacrylonitrile as a monomer in the polymer main chain.
제1항에서,
적어도 상기 화학식 2을 포함하는 제2 공중합체는 아크릴산 또는 아크릴산 에스테르를 모노머로 하는 단위구조를 폴리머 주사슬 중에 0.1몰% 이상 10몰% 미만 포함하는 양극 활물질층.
In claim 1,
At least the second copolymer comprising Formula 2 is a cathode active material layer comprising 0.1 mol% or more and less than 10 mol% of a unit structure using acrylic acid or acrylic acid ester as a monomer in the polymer main chain.
제1항에서,
적어도 상기 화학식 3을 포함하는 제2 공중합체는 아크릴아미드를 모노머로 하는 단위구조를 폴리머 주사슬 중에 0.1몰% 이상 10몰% 미만 포함하는 양극 활물질층.
In claim 1,
The positive active material layer comprising at least 0.1 mol% or more and less than 10 mol% of the second copolymer comprising Formula 3 in the polymer main chain having a unit structure using acrylamide as a monomer.
제1항에서,
상기 제1 공중합체 및 상기 제2 공중합체의 중량 평균 분자량은 각각 300,000 이상인 양극 활물질층.
In claim 1,
The first copolymer and the second copolymer have a weight average molecular weight of 300,000 or more, respectively.
제1항에서,
상기 리튬 복합 산화물은 하기 화학식 4로 표시되는 화합물인 양극 활물질층.
[화학식 4]
LiaCoxMyO2
상기 화학식 4에 있어서, M은 알루미늄, 니켈, 망간, 크롬, 철, 바나듐, 마그네슘, 티타늄, 지르코늄, 니오브, 몰리브덴, 텅스텐, 구리, 아연, 갈륨, 인듐, 주석, 란탄, 및 세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속 원소이며,
0.20=a≤=1.20, 0.95≤=x <1.00, 0 <y≤=0.05이며, x+y=1이다.
In claim 1,
The lithium composite oxide is a positive electrode active material layer of a compound represented by the following formula (4).
[Formula 4]
Li a Co x M y O 2
In Formula 4, M is from the group consisting of aluminum, nickel, manganese, chromium, iron, vanadium, magnesium, titanium, zirconium, niobium, molybdenum, tungsten, copper, zinc, gallium, indium, tin, lanthanum, and cerium. It is one or two or more metal elements selected,
0.20=a≤=1.20, 0.95≤=x <1.00, 0 <y≤=0.05, and x+y=1.
제1항 및 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재의 양극 활물질층을 포함하는 양극과,
음극과,
비수전해질
을 구비하는 리튬이온 이차전지.
A positive electrode comprising the positive electrode active material layer according to any one of claims 1 and 4 to 8;
cathode and
non-aqueous electrolyte
A lithium ion secondary battery comprising a.
제9항에서,
상기 리튬이온 이차전지의 충전 종지 전압이 그래파이트 기준으로 4.45V 초과인 리튬이온 이차전지.
In claim 9,
A lithium ion secondary battery having a charge termination voltage of the lithium ion secondary battery greater than 4.45V based on graphite.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240027798A (en) * 2021-07-06 2024-03-04 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 Composition for electrode formation
WO2023282246A1 (en) * 2021-07-06 2023-01-12 日産化学株式会社 Composition for forming electrode

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013206598A (en) * 2012-03-27 2013-10-07 Nippon Zeon Co Ltd Composite particle for secondary battery cathode, secondary battery cathode, and secondary battery

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10122015B2 (en) * 2011-03-22 2018-11-06 Samsung Sdi Co., Ltd. Positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same
CN104350635A (en) * 2012-05-21 2015-02-11 大金工业株式会社 Electrode mixture
KR101457541B1 (en) * 2012-07-11 2014-11-04 주식회사 엘지화학 Cathode Binder for Secondary Battery Providing Excellent Adhesion Strength and Life Characteristics
KR20140070381A (en) * 2012-11-29 2014-06-10 주식회사 엘지화학 Composition For Cathode Material Comprising Acrylonitrile-Acrylic Acid Copolymer, Method For Manufacturing The Same and Lithium Secondary Battery Comprising The Same
WO2014157715A1 (en) * 2013-03-27 2014-10-02 Jsr株式会社 Binder composition for electricity storage devices
WO2016068142A1 (en) * 2014-10-27 2016-05-06 日立化成株式会社 Lithium ion battery
PL3350865T3 (en) * 2015-09-16 2020-07-27 Umicore Lithium battery containing cathode material and electrolyte additives for high voltage application

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013206598A (en) * 2012-03-27 2013-10-07 Nippon Zeon Co Ltd Composite particle for secondary battery cathode, secondary battery cathode, and secondary battery

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