KR102273647B1 - Positive electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same - Google Patents

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Abstract

리튬의 흡장 및 방출이 가역적으로 가능한 양극 활물질의 표면에 제1 도전재가 복합화된 복합 양극 활물질, 제2 도전재, 그리고 인장 탄성율이 900 MPa 이하인 바인더를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지가 제공된다.A positive electrode for a lithium secondary battery comprising a composite positive electrode active material in which a first conductive material is complexed on a surface of a positive electrode active material capable of reversibly intercalating and releasing lithium, a second conductive material, and a binder having a tensile modulus of 900 MPa or less, and a lithium secondary including the same A battery is provided.

Description

리튬 이차 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지{POSITIVE ELECTRODE FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY AND RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY INCLUDING THE SAME}A positive electrode for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery including the same

리튬 이차 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.A positive electrode for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery including the same.

최근, 휴대폰, 노트북 등의 정보 처리 장치의 소형화에 따라, 이들 정보 처리 장치의 전원으로서 이용할 수 있는 리튬 이차 전지의 전지 특성 향상이 요구되고 있다.In recent years, with the miniaturization of information processing devices such as mobile phones and notebook computers, improvement of battery characteristics of lithium secondary batteries that can be used as power sources for these information processing devices has been demanded.

예를 들면, 일본공개특허 제2012-146590호에서는 양극을 고밀도화 함으로써 리튬 이차 전지의 용량을 향상시키는 기술이 제안되고 있다. 구체적으로는, 양극 합제층의 고밀도화를 위해 양극 활물질 및 도전재의 평균입경을 최밀충전이 가능하도록 조절하는 것이 제시되어 있다.For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-146590 proposes a technique for improving the capacity of a lithium secondary battery by increasing the density of the positive electrode. Specifically, it is suggested to adjust the average particle diameter of the positive electrode active material and the conductive material to enable the closest filling in order to increase the density of the positive electrode mixture layer.

그러나 이 경우 양극 활물질 표면에 있어서의 미끄러짐성이 충분하지 않기 때문에 양극의 충전 상태가 양호하지 않고 양극의 고밀도화가 불충분하다. However, in this case, since the slidability on the surface of the positive electrode active material is not sufficient, the state of charge of the positive electrode is not good and the densification of the positive electrode is insufficient.

일 구현예는 고밀도화가 가능한 리튬 이차 전지용 양극을 제공하기 위한 것이다.One embodiment is to provide a positive electrode for a lithium secondary battery capable of high density.

다른 일 구현예는 상기 리튬 이차 전지용 양극을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하기 위한 것이다.Another embodiment is to provide a lithium secondary battery including the positive electrode for the lithium secondary battery.

일 구현예는 리튬의 흡장 및 방출이 가역적으로 가능한 양극 활물질의 표면에 제1 도전재가 복합화된 복합 양극 활물질; 제2 도전재; 및 인장 탄성율이 900 MPa 이하인 바인더를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극을 제공한다.One embodiment is a composite positive electrode active material in which a first conductive material is complexed on the surface of a positive electrode active material capable of reversibly occluding and releasing lithium; a second conductive material; And it provides a positive electrode for a lithium secondary battery comprising a binder having a tensile modulus of 900 MPa or less.

상기 제1 도전재는 인편상 흑연, 그라펜 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The first conductive material may include flaky graphite, graphene, or a combination thereof.

상기 제1 도전재의 평균입경(D50)은 0.5 ㎛ 내지 3 ㎛ 일 수 있다.An average particle diameter (D50) of the first conductive material may be 0.5 μm to 3 μm.

상기 제1 도전재는 상기 복합 양극 활물질의 총량에 대하여 0.3 중량% 내지 1 중량%로 복합화될 수 있다.The first conductive material may be composited in an amount of 0.3 wt% to 1 wt% based on the total amount of the composite cathode active material.

상기 제1 도전재 및 상기 제2 도전재의 총 함량은 상기 복합 양극 활물질, 상기 제2 도전재 및 상기 바인더의 총량에 대하여 0.6 중량% 내지 2.0 중량% 일 수 있다.The total amount of the first conductive material and the second conductive material may be 0.6 wt% to 2.0 wt% based on the total amount of the composite positive electrode active material, the second conductive material, and the binder.

상기 리튬의 흡장 및 방출이 가역적으로 가능한 양극 활물질은 리튬 전이금속 산화물을 포함할 수 있다.The positive active material capable of reversibly intercalating and releasing lithium may include a lithium transition metal oxide.

상기 바인더는 서로 다른 2종 이상의 단량체의 중합으로 형성된 공중합체(copolymer)를 포함할 수 있고, 구체적으로 상기 바인더는 비닐리덴플루오라이드-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체, 폴리비닐리덴플루오라이드와 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체의 혼합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The binder may include a copolymer formed by polymerization of two or more different monomers, specifically, the binder is vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoro ethylene copolymers, mixtures of polyvinylidenefluoride and hydrogenated acrylonitrile-butadiene copolymers, or combinations thereof.

다른 일 구현예는 상기 양극을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.Another embodiment provides a lithium secondary battery including the positive electrode.

기타 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.The details of other implementations are included in the detailed description below.

고밀도화가 가능한 양극을 제공함으로써 고용량의 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다.By providing a high-density positive electrode, a high-capacity lithium secondary battery can be realized.

도 1은 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a lithium secondary battery according to an embodiment.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다.  다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is provided as an example, and the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the claims to be described later.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.Unless otherwise specified in the specification, when a part such as a layer, film, region, plate, etc. is "on" another part, it is not only when it is "on" another part, but also when there is another part in between. include

이하, 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지에 대해 도 1을 참고하여 설명한다.Hereinafter, a lithium secondary battery according to an embodiment will be described with reference to FIG. 1 .

도 1은 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a lithium secondary battery according to an embodiment.

도 1을 참고하면, 리튬 이차 전지(10)는 양극(20), 음극(30), 세퍼레이터(40) 및 비수전해액을 포함한다. 상기 리튬 이차 전지(10)의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 원통형, 각형, 라미네이트(laminate)형, 버튼(button)형 등 어떠한 것일 수 있다. Referring to FIG. 1 , the lithium secondary battery 10 includes a positive electrode 20 , a negative electrode 30 , a separator 40 , and a non-aqueous electrolyte. The shape of the lithium secondary battery 10 is not particularly limited, and may be, for example, a cylindrical shape, a prismatic shape, a laminate type, a button type, or the like.

상기 양극(20)은 집전체(21) 및 양극 활물질층(22)을 포함한다.The positive electrode 20 includes a current collector 21 and a positive electrode active material layer 22 .

상기 집전체(21)는 알루미늄 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The current collector 21 may include, but is not limited to, aluminum.

상기 양극 활물질층(22)은 리튬의 흡장 및 방출이 가역적으로 가능한 양극 활물질의 표면에 제1 도전재가 복합화된 복합 양극 활물질, 제2 도전재, 그리고 바인더를 포함할 수 있다. The positive electrode active material layer 22 may include a composite positive electrode active material in which a first conductive material is complexed on a surface of a positive electrode active material capable of reversibly occluding and releasing lithium, a second conductive material, and a binder.

상기 양극 활물질은 리튬의 흡장 및 방출이 가역적으로 가능한 물질로서, 리튬 전이금속 산화물을 포함할 수 있다. 상기 리튬 전이금속 산화물을 양극 활물질로 사용하는 리튬 이차 전지는 고전위를 가지는 동시에 고용량을 구현할 수 있다. The positive active material is a material capable of reversibly occluding and releasing lithium, and may include a lithium transition metal oxide. A lithium secondary battery using the lithium transition metal oxide as a positive electrode active material may have a high potential and a high capacity.

상기 리튬 전이금속 산화물로는 예를 들면, LiCoO2등의 리튬코발트계 복합 산화물, LiNixCoyMnzO2 등의 리튬니켈코발트망간계 복합 산화물, LiNiO2 등의 리튬니켈계 복합 산화물, LiMn2O4 등의 리튬망간계 복합 산화물 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.Examples of the lithium transition metal oxide include lithium cobalt composite oxide such as LiCoO 2 , lithium nickel cobalt manganese composite oxide such as LiNi x Co y Mn z O 2 , LiNiO 2 and lithium nickel-based composite oxides, such as lithium manganese composite oxides, such as LiMn 2 O 4 , and these may be used alone or in combination of two or more thereof.

상기 양극 활물질층 내에서의 상기 양극 활물질의 함유량은 특별히 제한되지 않는다. 또한 상기 양극 활물질은 고전압 시의 전해액과의 부반응을 억제하기 위해, 상기 각 물질에 표면 처리를 실시한 것을 사용할 수도 있다. The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is not particularly limited. In addition, in order to suppress a side reaction with the electrolyte solution at the time of high voltage, the said positive electrode active material may use the thing which surface-treated said each material.

상기 양극 활물질의 평균 응집 입경은 10 ㎛ 내지 30 ㎛ 일 수 있다. 상기 범위 내의 입경을 가지는 경우 양극 활물질의 안전성이나 충전성이 향상될 수 있다. 상기 평균 응집 입경은 상기 리튬의 흡장 및 방출이 가역적으로 가능한 물질의 1차 입자가 응집되어 형성된 2차 입자를 구체로 간주했을 때, 직경 분포의 50% 적산값(D50값)을 나타내며, 이는 레이저 회절/산란법에 의해 측정할 수 있다. The average agglomerated particle diameter of the positive active material may be 10 μm to 30 μm. When the particle size is within the above range, safety or filling properties of the positive active material may be improved. The average agglomerated particle diameter represents a 50% integration value (D50 value) of the diameter distribution when secondary particles formed by agglomeration of primary particles of a material capable of reversibly occluding and releasing lithium are considered as spheres. It can measure by the diffraction/scattering method.

상기 양극 활물질의 표면에 제1 도전재를 복합화시킨 물질을 양극에 사용할 경우 양극의 고밀도화가 가능하다. 또한, 제1 도전재를 상기 양극 활물질의 표면에 복합화시킴으로써, 동일 양의 도전재와 양극 활물질을 단순히 혼합한 경우 대비 높은 도전성을 얻을 수 있다. 일반적으로 도전재는 양극의 도전성 확보를 위해 첨가되지만, 다량 첨가 시 높은 입체장애 및 미끄러짐 저항 증가 때문에 양극 활물질의 충전성을 저하시키게 된다. 그러나 일 구현예에 따르면 상기 제2 도전재의 사용량을 억제할 수 있으므로, 도전재에 의한 입체장애 및 미끄러짐 저항을 저하시키고, 양극의 충전성 및 부피밀도를 향상시킬 수 있다. When a material in which the first conductive material is complexed on the surface of the positive electrode active material is used for the positive electrode, it is possible to increase density of the positive electrode. In addition, by compounding the first conductive material on the surface of the positive electrode active material, higher conductivity can be obtained compared to a case where the same amount of the conductive material and the positive electrode active material are simply mixed. In general, a conductive material is added to secure the conductivity of the positive electrode, but when a large amount is added, the filling property of the positive electrode active material is reduced due to high steric hindrance and increased slip resistance. However, according to one embodiment, since the amount of the second conductive material can be suppressed, steric hindrance and sliding resistance caused by the conductive material can be reduced, and the filling properties and bulk density of the positive electrode can be improved.

여기에서, 복합화란 제1 도전재를 양극 활물질의 표면에 견고하게 결합시켜 피복하는 것을 나타낸다. 복합화는 예를 들면, 건식 메카노케미컬(mechanochemical)법, 습식 분무에 의한 전동유동 코팅법, 스프레이 코트(spray coat)법, 강제 담지법 등으로 수행할 수 있다.Here, the compounding refers to coating the first conductive material by firmly bonding the first conductive material to the surface of the positive electrode active material. The complexing may be performed, for example, by a dry mechanochemical method, an electro-fluid coating method by wet spraying, a spray coat method, a forced deposition method, or the like.

상기 건식 메카노케미컬법은 예를 들면, 원료의 혼합 분체의 입자 각각에 충격력, 전단력 및 압축력을 균일적으로 부여하는 방법이다. 건식 메카노케미컬법에 의한 복합화는 예를 들면, 호소카와 미크론(Hosokawa Micron)사 제조의 노빌타(Nobilta)등에 의해 수행될 수 있다. The dry mechanochemical method is, for example, a method of uniformly imparting impact force, shear force, and compressive force to each of the particles of the mixed powder of the raw material. Complexing by the dry mechanochemical method can be performed, for example, by Nobilta manufactured by Hosokawa Micron, or the like.

상기 제1 도전재는 탄소계 물질일 수 있고, 구체적으로 인편상 흑연, 그라펜 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 이들은 박편형일 수 있다. 상기 종류의 제1 도전재를 상기 양극 활물질의 표면에 복합화시킴으로써, 양극 활물질의 미끄러짐성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 양극 제조시 충전성을 향상시킬 수 있고, 양극을 고밀도화 할 수 있다. 또한 상기 복합화에 의해 상기 제1 도전재는 복합 양극 활물질에 효율적으로 도전성을 부여할 수 있으므로, 제2 도전재의 사용량이 억제될 수 있다. 이로 인해, 제2 도전재에 의한 입체 장애 및 미끄러짐 저항이 경감되어 양극을 보다 고밀도화 시킬 수 있다. The first conductive material may be a carbon-based material, and specifically, may include flaky graphite, graphene, or a combination thereof, and these may be flaky. By compounding the first conductive material of the above type on the surface of the positive electrode active material, the slidability of the positive electrode active material can be improved. Accordingly, it is possible to improve the filling properties during the production of the positive electrode, and to increase the density of the positive electrode. In addition, since the first conductive material can efficiently impart conductivity to the composite positive electrode active material by the composite, the amount of the second conductive material can be suppressed. For this reason, the steric hindrance and sliding resistance caused by the second conductive material are reduced, so that the anode can be more dense.

예를 들면, 상기 제1 도전재는 상기 복합 양극 활물질의 총량에 대하여 0.3 중량% 내지 1 중량%로 첨가되어 복합화될 수 있고, 구체적으로는 0.6 중량% 내지 1 중량%로 첨가될 수 있다. 상기 제1 도전재의 첨가량이 상기 범위 내인 경우, 제1 도전재가 양극 활물질의 표면을 적절히 피복하기 위해 리튬 이온의 이동을 저해하지 않고 양극 활물질의 미끄러짐성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 양극은 전지 특성을 유지하면서 부피밀도를 향상시킬 수 있다. For example, the first conductive material may be added in an amount of 0.3 wt % to 1 wt % based on the total amount of the composite positive active material to be compounded, and specifically may be added in an amount of 0.6 wt % to 1 wt %. When the amount of the first conductive material is within the above range, the first conductive material may improve the sliding property of the positive electrode active material without inhibiting the movement of lithium ions in order to properly coat the surface of the positive electrode active material. Accordingly, the positive electrode for a lithium secondary battery according to an embodiment may improve bulk density while maintaining battery characteristics.

상기 제1 도전재의 평균입경(D50)은 0.5 ㎛ 내지 3 ㎛ 일 수 있고, 예를 들면, 1 ㎛ 내지 3 ㎛ 일 수 있다. 상기 제1 도전재의 D50이 상기 범위 내인 경우 제1 도전재에 의한 미끄러짐성이 향상되어 양극 활물질층의 부피밀도가 증가할 수 있다. 이때 상기 평균입경(D50)은 제1 도전재의 입자를 구체로 간주했을 때, 직경의 입경 분포에 있어서 적산값이 50%가 되는 입경을 의미한다. 또한 상기 제1 도전재의 평균입경(D50)은 예를 들면, 레이저 회절/산란법에 의해 측정할 수 있다. The average particle diameter (D50) of the first conductive material may be 0.5 μm to 3 μm, for example, 1 μm to 3 μm. When the D50 of the first conductive material is within the above range, the slidability of the first conductive material may be improved, so that the bulk density of the positive electrode active material layer may be increased. In this case, the average particle diameter D50 means a particle diameter at which the integrated value becomes 50% in the particle size distribution of the diameter when the particles of the first conductive material are regarded as spheres. In addition, the average particle diameter (D50) of the first conductive material may be measured, for example, by a laser diffraction/scattering method.

상기 제2 도전재는 예를 들면, 케첸 블랙(ketjen black), 아세틸렌 블랙(acetylene black) 등의 카본 블랙, 카본나노튜브, 천연흑연, 인조흑연 등의 탄소계 물질을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The second conductive material may be, for example, a carbon-based material such as carbon black such as ketjen black or acetylene black, carbon nanotubes, natural graphite, or artificial graphite, but is not limited thereto. .

상기 제2 도전재는 상기 양극 활물질층(22)에 도전성을 부여할 수 있다. 상기 제2 도전재는 상기 양극 활물질에 복합화되어 있지 않은 것으로, 양극 활물질층(22)에 포함될 경우 양극 활물질층(22)은 도전성을 더욱 얻을 수 있다. The second conductive material may impart conductivity to the positive active material layer 22 . The second conductive material is not compounded with the positive electrode active material, and when included in the positive electrode active material layer 22 , the positive electrode active material layer 22 may further obtain conductivity.

상기 제1 도전재와 상기 제2 도전재의 첨가량 총합은 상기 양극 활물질층(22)의 총량에 대하여, 즉, 상기 복합 양극 활물질, 상기 제2 도전재 및 상기 바인더의 총량에 대하여 0.6 중량% 내지 2.0 중량% 일 수 있고, 예를 들면, 0.8 중량% 내지 1.5 중량% 일 수 있다. 제1 및 제2 도전재의 총 첨가량이 상기 범위 내인 경우 충분한 도전성을 부여할 수 있고, 양극의 압축 성형성 및 충전성이 우수하여 양극의 고밀도화를 구현할 수 있다.The total addition amount of the first conductive material and the second conductive material is 0.6 wt % to 2.0 with respect to the total amount of the positive electrode active material layer 22 , that is, based on the total amount of the composite positive electrode active material, the second conductive material, and the binder. It may be weight %, for example, it may be 0.8 weight % to 1.5 weight %. When the total addition amount of the first and second conductive materials is within the above range, sufficient conductivity can be provided, and the positive electrode has excellent compression moldability and fillability, thereby realizing high density of the positive electrode.

상기 바인더는 상기 복합 양극 활물질과 상기 제2 도전재를 상기 집전체(21) 위에 결착시킬 수 있다.The binder may bind the composite positive electrode active material and the second conductive material on the current collector 21 .

상기 바인더는 인장 탄성율이 900 MPa 이하일 수 있고, 예를 들면 300 MPa 내지 900 MPa 일 수 있다. 상기 바인더의 인장 탄성율이 상기 범위 내인 경우 유연성이 높아서 양극 제조시 압축 성형성을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 양극 활물질층의 부피밀도를 향상시킬 수 있고 양극을 고밀도화시킬 수 있다. 상기 인장 탄성율은 예를 들면, ASTM D638의 인장 시험에 의해 측정할 수 있다.The binder may have a tensile modulus of 900 MPa or less, for example, 300 MPa to 900 MPa. When the tensile modulus of elasticity of the binder is within the above range, it is possible to improve the compression moldability when manufacturing the positive electrode due to high flexibility, thereby improving the bulk density of the positive electrode active material layer and increasing the density of the positive electrode. The tensile modulus can be measured, for example, by a tensile test of ASTM D638.

상기 바인더는 적어도 하나의 공중합체(copolymer)를 포함할 수 있다. 이때 상기 공중합체는 서로 다른 2종 이상의 단량체의 중합으로 형성된 중합체로서, 단일 단량체의 중합으로 형성된 호모폴리머(homopolymer)와는 구분될 수 있다. 상기 공중합체를 사용할 경우 인장 탄성율이 900 MPa 이하인 바인더를 얻을 수 있다.The binder may include at least one copolymer. In this case, the copolymer is a polymer formed by polymerization of two or more different monomers, and may be distinguished from a homopolymer formed by polymerization of a single monomer. When the copolymer is used, a binder having a tensile modulus of 900 MPa or less can be obtained.

상기 바인더는 예를 들면, 비닐리덴플루오라이드-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체, 폴리비닐리덴플루오라이드와 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체의 혼합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이들 중에서, 비닐리덴플루오라이드-테트라플루오로에틸렌 공중합체를 사용할 수 있다. 상기 바인더는 전해액 등에 의해 팽윤되기 어려운 동시에 내산화성이 우수하다. 상기 비닐리덴플루오라이드-테트라플루오로에틸렌 공중합체는 비닐리덴플루오라이드와 테트라플루오로에틸렌의 중합 비율을 조절함에 따라 바인더의 인장 탄성율을 조절할 수 있으며, 구체적으로 테트라플루오로에틸렌의 중합 비율이 높아질수록 인장 탄성율이 낮아질 수 있다.The binder may be, for example, a vinylidenefluoride-tetrafluoroethylene copolymer, a vinylidenefluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, a mixture of polyvinylidenefluoride and a hydrogenated acrylonitrile-butadiene copolymer, or combinations thereof may be included. Among them, vinylidenefluoride-tetrafluoroethylene copolymer can be used. The binder is difficult to swell by an electrolyte solution or the like and has excellent oxidation resistance. The vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer can control the tensile modulus of elasticity of the binder by controlling the polymerization ratio of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene. Specifically, as the polymerization ratio of tetrafluoroethylene increases, The tensile modulus may be lowered.

상기 양극 활물질층(22) 내에서 상기 바인더의 함유량은 특별히 제한되지 않으며, 종래 리튬 이차 전지의 양극 활물질층에 적용되는 함유량이라면 어떤 범위도 가능하다.The content of the binder in the positive electrode active material layer 22 is not particularly limited, and any range is possible as long as the content is applied to the positive electrode active material layer of a conventional lithium secondary battery.

상기 양극 활물질층(22)은 예를 들면, N-메틸-2-피롤리돈 등과 같은 유기 용매에, 상기 양극 활물질의 표면에 상기 제1 도전재가 복합화된 복합 양극 활물질, 상기 제2 도전재 및 상기 바인더를 분산시킨 슬러리를 상기 집전체(21) 위에 도포하고, 건조 및 압연하여 형성할 수 있다. 상기 도포의 방법은 예를 들면, 닥터 블레이드(doctor blade)법, 슬롯 다이(slot die)법, 나이프 코터(knife coater)법, 그라비아 코터(gravure coater)법 등을 들 수 있다. 형성된 양극 활물질층(22)의 두께는 특별히 제한되지 않고, 리튬 이차 전지의 양극 활물질층이 갖는 두께라면 된다. The positive electrode active material layer 22 includes, for example, a composite positive electrode active material in which the first conductive material is complexed on the surface of the positive electrode active material in an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone, the second conductive material and The slurry in which the binder is dispersed may be coated on the current collector 21 , and may be formed by drying and rolling. The coating method includes, for example, a doctor blade method, a slot die method, a knife coater method, and a gravure coater method. The thickness in particular of the formed positive electrode active material layer 22 is not restrict|limited, What is necessary is just the thickness which the positive electrode active material layer of a lithium secondary battery has.

상기 음극(30)은 집전체(31) 및 음극 활물질층(32)을 포함한다. The negative electrode 30 includes a current collector 31 and an anode active material layer 32 .

상기 집전체(31)는 예를 들면, 구리(Cu), 니켈(Ni) 등을 포함할 수 있다.The current collector 31 may include, for example, copper (Cu), nickel (Ni), or the like.

상기 음극 활물질층(32)은 리튬 이차 전지의 음극 활물질층으로서 사용되는 것이라면, 어떠한 것이어도 된다. 예를 들면, 상기 음극 활물질층(32)은 음극 활물질을 포함하고, 결착제를 추가로 포함할 수 있다.The negative electrode active material layer 32 may be any type as long as it is used as a negative electrode active material layer of a lithium secondary battery. For example, the anode active material layer 32 may include an anode active material and may further include a binder.

상기 음극 활물질은 탄소계 물질, 규소계 물질, 주석계 물질, 리튬금속산화물, 금속 리튬 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 탄소계 물질은 예를 들면, 인조흑연, 천연흑연, 인조흑연과 천연흑연의 혼합물, 인조흑연으로 코팅된 천연흑연 등 흑연계 물질을 사용할 수 있다. 상기 규소계 물질은 예를 들면, 규소, 규소 산화물, 규소 함유 합금, 이들과 흑연계 물질의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 상기 규소 산화물은 SiOx(0.5≤x≤1.5)으로 표시될 수 있다. 상기 규소 함유 합금은 합금의 총량에 대하여 규소의 함량이 전체 금속 원소 중 가장 많은 합금이며, 예를 들면, Si-Al-Fe 합금 등을 들 수 있다. 상기 주석계 물질은 예를 들면, 주석, 주석 산화물, 주석 함유 합금, 이들과 흑연계 물질의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 상기 리튬금속산화물은 예를 들면, Li4Ti5O12 등 산화티탄계 화합물 등을 들 수 있다.As the anode active material, a carbon-based material, a silicon-based material, a tin-based material, lithium metal oxide, metallic lithium, etc. may be used alone or in combination of two or more. The carbon-based material may be, for example, artificial graphite, natural graphite, a mixture of artificial graphite and natural graphite, or a graphite-based material such as natural graphite coated with artificial graphite. The silicon-based material may be, for example, silicon, silicon oxide, a silicon-containing alloy, or a mixture of these and a graphite-based material. The silicon oxide may be expressed as SiOx (0.5≤x≤1.5). The silicon-containing alloy is an alloy in which the content of silicon is the highest among all metal elements with respect to the total amount of the alloy, and for example, a Si-Al-Fe alloy may be mentioned. The tin-based material may be, for example, tin, tin oxide, a tin-containing alloy, or a mixture of these and a graphite-based material. The lithium metal oxide may include, for example, a titanium oxide-based compound such as Li 4 Ti 5 O 12 .

상기 결착제는 특별히 제한되지 않으며, 상기 양극에서 사용된 바인더와 동일한 것을 사용할 수도 있다. The binder is not particularly limited, and the same binder as the binder used in the positive electrode may be used.

상기 음극 활물질과 상기 결착제와의 중량비는 특별히 제한되지 않고, 종래의 리튬 이차 전지에서 사용되는 중량비로도 사용 가능하다.The weight ratio of the negative active material and the binder is not particularly limited, and a weight ratio used in a conventional lithium secondary battery may be used.

상기 음극(30)은 다음과 같이 제조될 수 있다. 상기 음극 활물질 및 상기 결착제를 원하는 비율로 혼합한 것을, 물 등과 같은 용매에 분산시켜 슬러리를 제조한 다음, 상기 슬러리를 집전체(31) 위에 도포하고, 건조 및 압연하여 음극 활물질층(32)을 형성할 수 있다. 이때 상기 음극 활물질층(32)의 두께는 특별히 제한되지 않고, 리튬 이차 전지의 음극 활물질층이 갖는 두께라면 된다. 또, 음극 활물질층(32)으로서 금속 리튬을 이용할 경우 집전체(31)에 금속 리튬 박을 겹칠 수 있다.The negative electrode 30 may be manufactured as follows. A mixture of the negative active material and the binder in a desired ratio is dispersed in a solvent such as water to prepare a slurry, then the slurry is applied on the current collector 31, dried and rolled to form the negative active material layer 32 can form. At this time, the thickness of the negative active material layer 32 is not particularly limited, and may be any thickness that the negative active material layer of the lithium secondary battery has. In addition, when metallic lithium is used as the anode active material layer 32 , a metallic lithium foil may be overlapped on the current collector 31 .

상기 세퍼레이터층(40)은 세퍼레이터 및 전해액을 포함할 수 있다.The separator layer 40 may include a separator and an electrolyte.

상기 세퍼레이터는 특별히 제한되지 않고, 리튬 이차 전지의 세퍼레이터로서 사용되는 것이라면 어떠한 것이어도 된다. 예를 들면, 우수한 고율방전 성능을 나타내는 다공막이나 부직포 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.The separator in particular is not restrict|limited, As long as it is used as a separator of a lithium secondary battery, what kind may be sufficient. For example, a porous membrane or a nonwoven fabric exhibiting excellent high rate discharge performance may be used alone or in combination.

또한 상기 세퍼레이터는 Al2O3, Mg(OH)2, SiO2 등의 무기물에 의해 그 표면이 코팅된 것을 사용할 수도 있다.In addition, the separator Al 2 O 3 , Mg(OH) 2 , SiO 2 A surface coated with an inorganic material such as SiO 2 may be used.

상기 세퍼레이터의 재료로는 예를 들면, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-퍼플루오로비닐에테르 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-트리플루오로에틸렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-플루오로에틸렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로아세톤 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-에틸렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-프로필렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-트리플루오로프로필렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 폴리올레핀계 수지의 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등이 있으며, 상기 폴리에스테르계 수지의 예로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 등이 있다.As the material of the separator, for example, polyolefin resin, polyester resin, polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluorovinyl ether copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-fluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoroacetone copolymer, vinylidenefluoride-ethylene copolymer, vinylidenefluoride-propylene copolymer, vinylidenefluoride-trifluoropropylene copolymer, vinylidenefluoride-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride Ride-ethylene-tetrafluoroethylene copolymer etc. are mentioned. Examples of the polyolefin-based resin include polyethylene and polypropylene, and examples of the polyester-based resin include polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate.

상기 세퍼레이터의 기공율은 특별히 제한되지 않으며, 리튬 이차 전지의 세퍼레이터가 갖는 기공율이 임의로 적용 가능하다. The porosity of the separator is not particularly limited, and the porosity of the separator of the lithium secondary battery may be arbitrarily applied.

상기 전해액은 비수용매에 전해질염을 함유시킨 조성을 가질 수 있다.The electrolyte may have a composition in which an electrolyte salt is contained in a non-aqueous solvent.

상기 비수용매로는 예를 들면, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 클로로에틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트 등의 환형 카보네이트류; 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트 등의 쇄상 카보네이트류; γ-부티로락톤, γ-발레로락톤 등의 환형 에스테르류; 포름산 메틸(methyl formate), 아세트산 메틸(methyl acetate), 부티르산 메틸(butyric acid methyl) 등의 쇄상 에스테르류; 테트라하이드로푸란 또는 그 유도체; 1,3-디옥산, 1,4-디옥산, 1,2-디메톡시 에탄, 1,4-디부톡시에탄, 메틸 디글라임 등의 에테르류; 아세토니트릴, 벤조니트릴 등의 니트릴류; 디옥솔란 또는 그 유도체; 에틸렌 술파이드, 술포란, 술톤 또는 그 유도체 등을 단독 또는 2종 이상의 혼합물로 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, chloroethylene carbonate, and vinylene carbonate; chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethylmethyl carbonate; cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone; chain esters such as methyl formate, methyl acetate, and methyl butyric acid; tetrahydrofuran or a derivative thereof; ethers such as 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,4-dibutoxyethane, and methyl diglyme; nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; dioxolane or a derivative thereof; Ethylene sulfide, sulfolane, sultone or a derivative thereof may be used alone or as a mixture of two or more, but is not limited thereto.

상기 전해질염은, 예를 들면, LiClO4, LiBF4, LiAsF6, LiPF6, LiPF6 -x(CnF2n +1)x (1<x<6, n=1 또는 2), LiSCN, LiBr, LiI, Li2SO4, Li2B10Cl10, NaClO4, NaI, NaSCN, NaBr, KClO4, KSCN 등의 리튬, 나트륨 또는 칼륨의 1종을 포함하는 무기이온 염; 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, (C2H5)4N-벤조에이트, (C2H5)4N-프탈레이트, 스테아릴 술폰산 리튬, 옥틸 술폰산 리튬, 도데킬벤젠술폰산 리튬 등의 유기이온 염 등을 들 수 있고, 이들의 이온성 화합물을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The electrolyte salt is, for example, LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiPF 6 -x (CnF 2n +1 ) x (1<x<6, n=1 or 2), LiSCN, LiBr, LiI, Li 2 SO 4 , Li 2 B 10 Cl 10 , NaClO 4 , NaI, NaSCN, NaBr, KClO 4 , an inorganic ion salt containing one of lithium, sodium, or potassium such as KSCN; 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 ) and organic ionic salts such as H 5 ) 4 N-phthalate, lithium stearyl sulfonate, lithium octyl sulfonate, and lithium dodecylbenzenesulfonate, and these ionic compounds may be used alone or in combination of two or more.

상기 전해질염의 농도는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 0.5 내지 2.0 mol/L의 농도로 사용할 수 있다.The concentration of the electrolyte salt is not particularly limited, and may be used, for example, in a concentration of 0.5 to 2.0 mol/L.

이하, 리튬 이차 전지(10)의 제조 방법에 대해 설명한다. Hereinafter, the manufacturing method of the lithium secondary battery 10 is demonstrated.

전술한 세퍼레이터를 상기 양극(20) 및 상기 음극(30) 사이에 배치시켜어 전극 구조체를 제조한 다음, 상기 전극 구조체를 원하는 형태, 예컨대 원통형, 각형, 라미네이트형, 버튼형 등으로 가공하고, 해당 형태의 용기에 삽입한다. 이어서, 해당 용기 내에 상기 비수전해액을 주입하여 세퍼레이터 내의 각 기공에 전해액을 함침시킴으로써, 리튬 이차 전지를 제작할 수 있다.
The above-described separator is disposed between the positive electrode 20 and the negative electrode 30 to prepare an electrode structure, and then the electrode structure is processed into a desired shape, such as a cylindrical shape, a square shape, a laminate type, a button type, etc., and the corresponding shape inserted into the container of Then, by injecting the non-aqueous electrolyte into the container and impregnating the pores in the separator with the electrolyte, a lithium secondary battery can be manufactured.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다.  다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다. 또한, 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention are presented. However, the examples described below are only for specifically illustrating or explaining the present invention, and the present invention is not limited thereto. In addition, since the content not described here can be sufficiently technically inferred by a person skilled in the art, the description thereof will be omitted.

실시예Example 1 One

(양극 제조)(anode manufacturing)

양극 활물질인 LiCoO2에 제1 도전재인 인편상 흑연을 첨가하여 노빌타 Nob-mini(호소카와 미크론(Hosokawa Micron)사 제조)에 의해 건식으로 복합화해서 복합 양극 활물질을 제조하였다. 이때 상기 제1 도전재는 상기 복합 양극 활물질의 총량에 대하여 0.6 중량% 첨가하였고, 상기 복합화는 500W의 부하 동력으로 5분간 수행하였다. 또한 상기 제1 도전재의 평균입경(D50)은 레이저 회절/산란식 입도분석계 MT3000(마이크로 트랙社)에 의해 측정한 결과 3 ㎛ 이었다.A composite positive electrode active material was prepared by adding flaky graphite, which is a first conductive material, to LiCoO 2 as a positive electrode active material, and then dry-compositing by Nobilta Nob-mini (manufactured by Hosokawa Micron). At this time, 0.6 wt% of the first conductive material was added based on the total amount of the composite positive active material, and the composite was performed for 5 minutes with a load power of 500W. In addition, the average particle diameter (D50) of the first conductive material was 3 μm as measured by a laser diffraction/scattering particle size analyzer MT3000 (Microtrack).

이어서, 제조된 복합 양극 활물질, 제2 도전재인 카본블랙, 그리고 인장 탄성율 700 MPa의 비닐리덴플루오라이드-테트라플루오로에틸렌(VdF-TFE) 공중합체를 혼합하고, N-메틸 피롤리돈(NMP) 용액을 적량 첨가하여 혼합 및 분산함으로써 슬러리를 제조하였다. 상기 VdF-TFE 공중합체의 인장 탄성율은 ASTM D638에 따라, 만능시험기 오토그래프 AGS-X(SHIMADZU 제조)에 의해 측정하였다. 또한 상기 제1 도전재 및 상기 제2 도전재의 총량이 양극 활물질층 합제의 총량에 대하여 1.2 중량%가 되도록 상기 카본블랙의 첨가량을 결정하였다. 또한 상기 바인더는 양극 활물질층 합제의 총량에 대하여 1.2 중량%로 투입되었다. Next, the prepared composite positive electrode active material, carbon black as a second conductive material, and a vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene (VdF-TFE) copolymer having a tensile modulus of 700 MPa were mixed, and N-methyl pyrrolidone (NMP) A slurry was prepared by adding an appropriate amount of the solution, mixing and dispersing. The tensile modulus of elasticity of the VdF-TFE copolymer was measured by a universal testing machine Autograph AGS-X (manufactured by SHIMADZU) according to ASTM D638. In addition, the amount of carbon black added was determined so that the total amount of the first conductive material and the second conductive material was 1.2% by weight based on the total amount of the positive electrode active material layer mixture. In addition, the binder was added in an amount of 1.2 wt% based on the total amount of the positive electrode active material layer mixture.

이어서, 상기 제조된 슬러리를 집전체인 12㎛ 두께의 알루미늄 박 위에 합제 고형분의 면적밀도가 25 mg/cm2이 되도록 도포하고 건조시켜 양극을 제조하였다.Then, the prepared slurry was coated on an aluminum foil having a thickness of 12 μm as a current collector so that the areal density of the mixture solid was 25 mg/cm 2 , and dried to prepare a positive electrode.

또, 상기의 실시예 1과 동일한 방법으로, 실시예 2~9, 비교예 1~10에 따른 이차전지용 양극을 제작했다. 여기에서, 실시예 2~9, 비교예 1~10은 실시예 1에 대하여, 복합화시킨 제1 도전재의 종류, 평균 입경 및 첨가량과, 제2 도전재의 종류와, 도전재의 총 첨가량과, 바인더의 종류 및 인장 탄성율과,를 각각 변경해서 제작했다. In addition, in the same manner as in Example 1, positive electrodes for secondary batteries according to Examples 2 to 9 and Comparative Examples 1 to 10 were produced. Here, in Examples 2 to 9 and Comparative Examples 1 to 10, the type, average particle size and addition amount of the first conductive material, the type of the second conductive material, the total amount of the conductive material added, and the binder were combined with respect to Example 1 It was produced by changing the type and tensile modulus of elasticity, respectively.

(음극 제조)(Cathode Manufacturing)

음극 활물질인 흑연, 결착제인 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 그리고 증점제인 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 수용액을 98:1:1의 중량비로 물과 함께 혼합 및 분산시켜 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리를 집전체인 6㎛ 두께의 구리박 위에 도포하고 건조 및 압연하여 음극을 제조하였다.A slurry was prepared by mixing and dispersing graphite as an anode active material, styrene-butadiene rubber (SBR) as a binder, and an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (CMC) as a thickener in a weight ratio of 98:1:1 with water. The slurry was applied on a copper foil having a thickness of 6 μm as a current collector, dried and rolled to prepare a negative electrode.

(리튬 이차 전지 제작)(Lithium secondary battery production)

제조된 양극 및 음극을 소정의 크기로 잘라내서, 집전체인 금속박에 실란트 첨부 집전탭을 용접하였다. 이어서, 양극과 음극 사이에 폴리올레핀계 미다공막 ND314(아사히카세이 E-머티리얼스(ASAHI KASEI E- MATERIALS) 제조)로 이루어지는 세퍼레이터를 사이에 배치하여 전극 구조체를 제작하였다. 상기 전극 구조체를 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 알루미늄의 적층체로 구성된 라미네이트 용기 내에 삽입하고, 개구부로부터 집전 탭이 외부로 뚫고 나오는 상태로 한 후, 집전탭의 실란트부에서 라미네이트 외장체를 가열 밀봉(heat seal) 하였다. The prepared positive and negative electrodes were cut into predetermined sizes, and a current collector tab with a sealant was welded to a metal foil serving as a current collector. Next, a separator made of a polyolefin microporous film ND314 (manufactured by ASAHI KASEI E-MATERIALS) was disposed between the positive electrode and the negative electrode to prepare an electrode structure. The electrode structure was inserted into a laminate container composed of a laminate of polyethylene terephthalate and aluminum, and the current collecting tab was protruded from the opening to the outside, and then the laminate exterior body was heat sealed in the sealant part of the current collecting tab. .

에틸렌 카보네이트(EC) 및 에틸메틸 카보네이트(EMC)를 3:7 부피비로 혼합한 용매에 LiPF6를 1.3mol/L의 농도가 되도록 용해하여 LiPF6 용액을 제조하였다. 이어서 상기 LiPF6 용액 90 중량부에 대하여 10 중량부의 플루오로에틸렌 카보네이트를 혼합하여 전해액을 제조하였다. LiPF 6 was dissolved to a concentration of 1.3 mol/L in a solvent mixed with ethylene carbonate (EC) and ethylmethyl carbonate (EMC) in a volume ratio of 3:7 to LiPF 6 A solution was prepared. Then, an electrolyte solution was prepared by mixing 10 parts by weight of fluoroethylene carbonate with respect to 90 parts by weight of the LiPF 6 solution.

상기 제조한 전해액을 상기 전극 구조체가 삽입된 라미네이트 외장체의 개구부로 주입한 다음, 외장체의 개구부를 감압 하에서 밀봉하여, 리튬 이차 전지를 제작하였다. The prepared electrolyte solution was injected into the opening of the laminate exterior body into which the electrode structure was inserted, and then the opening of the exterior body was sealed under reduced pressure, thereby manufacturing a lithium secondary battery.

실시예Example 2 내지 9 및 2 to 9 and 비교예comparative example 1 내지 5 1 to 5

제1 도전재의 종류, 제1 도전재의 평균입경(D50), 제1 도전재의 첨가량, 제2 도전재의 종류, 제1 및 제2 도전재의 총량, 바인더의 종류 및 인장 탄성율 등을 달리한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지를 제작하였다.
Except for the difference in the type of the first conductive material, the average particle diameter (D50) of the first conductive material, the amount of addition of the first conductive material, the type of the second conductive material, the total amount of the first and second conductive materials, the type of binder and the tensile modulus of elasticity, etc. produced a lithium secondary battery in the same manner as in Example 1.

평가 1: 양극 Evaluation 1: Anode 활물질층의of the active material layer 부피밀도 bulk density

실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 양극에 있어서, 양극 활물질층의 부피밀도를 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.In the positive electrodes prepared in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 5, the bulk density of the positive electrode active material layer was measured, and the results are shown in Table 1 below.

구체적으로, 롤 프레스기로 5t의 하중으로 프레스 했을 때의 양극 활물질층의 두께 및 단위면적당의 중량을 측정하고, 부피밀도를 산출하였다. Specifically, the thickness of the positive electrode active material layer and the weight per unit area when pressed with a roll press machine under a load of 5 t were measured, and the bulk density was calculated.

평가 2: 사이클 수명 특성Evaluation 2: Cycle Life Characteristics

실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 리튬 이차 전지에 대해 하기 조건으로 충방전을 수행하여 사이클 수명을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The lithium secondary batteries prepared in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 5 were charged and discharged under the following conditions to measure cycle life, and the results are shown in Table 1 below.

1 사이클: 전압이 4.4V가 될 때까지 0.1C에서 CC-CV 충전(정전류 정전압 충전)을 수행하고, 전압이 2.75V가 될 때까지 0.1C에서 CC 방전(정전류 방전)을 수행함1 cycle: CC-CV charging (constant current constant voltage charging) is performed at 0.1C until the voltage becomes 4.4V, and CC discharge (constant current discharge) is performed at 0.1C until the voltage is 2.75V

2 사이클: 전압이 4.4V가 될 때까지 0.2C에서 CC-CV 충전을 수행하고, 전압이 2.75V가 될 때까지 0.2C에서 CC 방전을 수행함2 cycles: CC-CV charging at 0.2C until voltage is 4.4V, CC discharging at 0.2C until voltage is 2.75V

3 사이클 이후: 전압이 4.4V가 될 때까지 1.0C에서 CC-CV 충전, 전압이 2.75V가 될 때까지 1.0C에서 정전류 방전 수행을 반복함After 3 cycles: CC-CV charging at 1.0C until the voltage is 4.4V, performing constant current discharge at 1.0C until the voltage is 2.75V, repeat

하기 표 1에서 용량유지율(%)은 3 사이클 시의 방전 용량 대비 300 사이클 시의 방전 용량의 백분율로 산출된다.In Table 1 below, the capacity retention ratio (%) is calculated as a percentage of the discharge capacity at 300 cycles compared to the discharge capacity at 3 cycles.

복합 양극 활물질Composite cathode active material 제2 도전재 종류Second conductive material type 제1+제2 도전재 총 함량(중량%)Total content of first + second conductive material (wt%) 바인더bookbinder 양극 활물질층의 부피밀도(g/cm3)Bulk density of the positive electrode active material layer (g/cm 3 ) 용량
유지율(%)
Volume
Retention (%)
제1 도전재 종류First conductive material type 제1 도전재 D50(㎛)First conductive material D50 (㎛) 제1 도전재 함량(중량%)First conductive material content (wt%) 종류Kinds 인장 탄성율(MPa)Tensile modulus (MPa) 실시예 1Example 1 인편상 흑연flaky graphite 33 0.60.6 CBCB 1.21.2 VdF-TFE 공중합체 1VdF-TFE copolymer 1 700700 4.164.16 8686 실시예 2Example 2 인편상 흑연flaky graphite 1.51.5 0.30.3 CBCB 1.21.2 VdF-TFE 공중합체 1VdF-TFE copolymer 1 700700 4.164.16 8787 실시예 3Example 3 인편상 흑연flaky graphite 1.51.5 0.60.6 CBCB 1.21.2 VdF-TFE 공중합체 1VdF-TFE copolymer 1 700700 4.194.19 8787 실시예 4Example 4 인편상 흑연flaky graphite 1.51.5 1One CBCB 1.21.2 VdF-TFE 공중합체 1VdF-TFE copolymer 1 700700 4.214.21 8181 실시예 5Example 5 그라펜graphene 0.70.7 0.60.6 CBCB 1.21.2 VdF-TFE 공중합체 1VdF-TFE copolymer 1 700700 4.204.20 8989 실시예 6Example 6 인편상 흑연flaky graphite 1.51.5 0.60.6 CBCB 1.21.2 VdF-TFE 공중합체 2VdF-TFE copolymer 2 900900 4.174.17 8686 실시예 7Example 7 인편상 흑연flaky graphite 1.51.5 0.60.6 CBCB 1.21.2 VdF-TFE 공중합체 3VdF-TFE copolymer 3 500500 4.214.21 8888 실시예 8Example 8 인편상 흑연flaky graphite 1.51.5 0.60.6 CBCB 1.21.2 PVdF + H-NBRPVdF + H-NBR 700700 4.194.19 8585 실시예 9Example 9 인편상 흑연flaky graphite 1.51.5 0.60.6 CBCB 1.21.2 VdF-TFE 공중합체VdF-TFE copolymer 700700 4.194.19 8181 비교예 1Comparative Example 1 -- -- -- CBCB 1.21.2 PVdFPVdF 11001100 4.054.05 8484 비교예 2Comparative Example 2 -- -- -- CBCB 1.21.2 VdF-TFE 공중합체 1VdF-TFE copolymer 1 700700 4.084.08 8585 비교예 3Comparative Example 3 -- -- -- CB+인편상 흑연(1:1)CB+Flake Graphite (1:1) 1.21.2 VdF-TFE 공중합체 1VdF-TFE copolymer 1 700700 4.104.10 8686 비교예 4Comparative Example 4 -- -- -- 인편상 흑연flaky graphite 1.21.2 VdF-TFE 공중합체 1VdF-TFE copolymer 1 700700 4.124.12 2020 비교예 5Comparative Example 5 인편상 흑연flaky graphite 1.51.5 0.60.6 CBCB 1.21.2 PVdFPVdF 11001100 4.144.14 8686

- 제1 도전재 함량은 복합 양극 활물질 총량에 대한 것임- The content of the first conductive material is for the total amount of the composite positive active material

- CB는 카본블랙임- CB is carbon black

- 제1+제2 도전재 총 함량은 양극 활물질층의 총량, 즉, 복합 양극 활물질, 제2 도전재 및 바인더의 총량에 대한 것임- The total content of the first + second conductive material relates to the total amount of the positive electrode active material layer, that is, the total amount of the composite positive electrode active material, the second conductive material, and the binder

- VdF-TFE 공중합체는 비닐리덴플루오라이드-테트라플루오로에틸렌 공중합체임- VdF-TFE copolymer is vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer

- VdF-TFE 공중합체 1 내지 3은 비닐리덴플루오라이드 및 테트라플루오로에틸렌의 중합 비율을 변화시킨 것으로, 1에서 3으로 갈수록 테트라플루오로에틸렌의 중합 비율이 높은 것임- VdF-TFE copolymers 1 to 3 change the polymerization ratio of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene, and the polymerization ratio of tetrafluoroethylene increases from 1 to 3

- PVdF + H-NBR은 폴리비닐리덴플루오라이드와 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체의 혼합물임- PVdF + H-NBR is a mixture of polyvinylidene fluoride and hydrogenated acrylonitrile-butadiene copolymer

상기 표 1을 참고하면, 양극 활물질의 표면에 제1 도전재가 복합화된 양극 활물질, 제2 도전재 및 인장 탄성율이 900 MPa 이하인 바인더를 포함하는 실시예 1 내지 9의 경우, 복합화되지 않은 양극 활물질을 사용하거나 인장 탄성율이 900 MPa 초과하는 바인더를 사용한 비교예 1 내지 5의 경우와 비교하여, 사이클 수명 특성의 저하 없이 양극 활물질층의 부피밀도가 향상됨을 알 수 있다. 이에 따라, 일 구현예에 따른 양극은 우수한 전지 성능을 유지하면서 고밀도화가 가능함에 따라 고용량의 리튬 이차 전지를 구현할 수 있음을 알 수 있다.Referring to Table 1, in the case of Examples 1 to 9 comprising a positive electrode active material in which a first conductive material is composited on the surface of the positive electrode active material, a second conductive material, and a binder having a tensile modulus of 900 MPa or less, the non-composite positive active material It can be seen that the bulk density of the positive electrode active material layer is improved without deterioration of cycle life characteristics compared to Comparative Examples 1 to 5 using a binder or a binder having a tensile modulus of greater than 900 MPa. Accordingly, it can be seen that a high-capacity lithium secondary battery can be realized as the positive electrode according to an embodiment can be high-densified while maintaining excellent battery performance.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다. Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also present. It belongs to the scope of the invention.

10: 리튬 이차 전지
20: 양극
21: 집전체
22: 양극 활물질층
30: 음극
31: 집전체
32: 음극 활물질층
40: 세퍼레이터층
10: lithium secondary battery
20: positive electrode
21: current collector
22: positive electrode active material layer
30: cathode
31: current collector
32: anode active material layer
40: separator layer

Claims (9)

리튬의 흡장 및 방출이 가역적으로 가능한 양극 활물질의 표면에 제1 도전재가 복합화된 복합 양극 활물질;
제2 도전재; 및
인장 탄성율이 900 MPa 이하인 바인더
를 포함하고,
상기 제1 도전재는 인편상 흑연, 그라펜 또는 이들의 조합을 포함하고,
상기 제1 도전재의 평균입경(D50)은 0.5 ㎛ 내지 3 ㎛이며,
상기 제1 도전재 및 상기 제2 도전재의 총 함량은 상기 복합 양극 활물질, 상기 제2 도전재 및 상기 바인더의 총량에 대하여 0.6 중량% 내지 2.0 중량%인 리튬 이차 전지용 양극.
a composite positive electrode active material in which a first conductive material is complexed on the surface of a positive electrode active material capable of reversibly intercalating and releasing lithium;
a second conductive material; and
A binder having a tensile modulus of 900 MPa or less
including,
The first conductive material includes flaky graphite, graphene, or a combination thereof,
The average particle diameter (D50) of the first conductive material is 0.5 μm to 3 μm,
The total amount of the first conductive material and the second conductive material is 0.6 wt % to 2.0 wt % based on the total amount of the composite positive electrode active material, the second conductive material, and the binder.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 도전재는 상기 복합 양극 활물질의 총량에 대하여 0.3 중량% 내지 1 중량%로 복합화되는 리튬 이차 전지용 양극.
According to claim 1,
The first conductive material is a cathode for a lithium secondary battery that is composited in an amount of 0.3 wt% to 1 wt% based on the total amount of the composite cathode active material.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 리튬의 흡장 및 방출이 가역적으로 가능한 양극 활물질은 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극.
According to claim 1,
The positive electrode active material capable of reversibly intercalating and releasing lithium is a positive electrode for a lithium secondary battery comprising a lithium transition metal oxide.
제1항에 있어서,
상기 바인더는 서로 다른 2종 이상의 단량체의 중합으로 형성된 공중합체(copolymer)를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극.
According to claim 1,
The binder is a positive electrode for a lithium secondary battery comprising a copolymer (copolymer) formed by polymerization of two or more different monomers.
제1항에 있어서,
상기 바인더는 비닐리덴플루오라이드-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체, 폴리비닐리덴플루오라이드와 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체의 혼합물, 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극.
According to claim 1,
The binder is a vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, a vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, a mixture of polyvinylidene fluoride and hydrogenated acrylonitrile-butadiene copolymer, or a combination thereof A positive electrode for a lithium secondary battery comprising.
제1항, 제4항 및 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항의 양극을 포함하는 리튬 이차 전지.A lithium secondary battery comprising the positive electrode of any one of claims 1, 4, and 6 to 8.
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