KR102275230B1 - Anode for a lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차 전지용 음극에 관한 것으로서, 보다 상세하게는. 집전체 및 상기 집전체의 적어도 일면에 형성되는 음극 활물질층을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극에 있어서, 상기 음극 활물질층의 중심부는 하드카본(Hard Carbon)을 포함하고, 외곽부는 흑연(Graphite)을 포함함으로써 초기 사이클 효율이 우수하고 사이클 수명 특성이 향상된 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a negative electrode for a secondary battery, and more particularly. In the negative electrode for a lithium secondary battery comprising a current collector and a negative electrode active material layer formed on at least one surface of the current collector, a central portion of the negative electrode active material layer includes hard carbon, and an outer portion includes graphite By doing so, it relates to an anode for a secondary battery having excellent initial cycle efficiency and improved cycle life characteristics, and a lithium secondary battery including the same.

Description

리튬 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지{ANODE FOR A LITHIUM SECONDARY BATTERY AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}Anode for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery including the same {ANODE FOR A LITHIUM SECONDARY BATTERY AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.
The present invention relates to a negative electrode for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery including the same.

전자, 통신, 컴퓨터 산업의 급속한 발전에 따라, 캠코더, 휴대폰, 노트북PC 등과 같은 휴대용 전자통신 기기들이 눈부신 발전을 하고 있다. 이에 따라, 이들을 구동할 수 있는 동력원으로서 리튬 이차 전지의 수요가 나날이 증가하고 있다. 특히 친환경 동력원으로서 전기자동차, 무정전 전원장치, 전동공구 및 인공위성 등의 응용과 관련하여 국내는 물론 일본, 유럽 및 미국 등지에서 연구개발이 활발히 진행되고 있다.BACKGROUND With the rapid development of the electronics, communication, and computer industries, portable electronic communication devices such as camcorders, mobile phones, and notebook PCs are admirably developing. Accordingly, the demand for lithium secondary batteries as a power source capable of driving them is increasing day by day. In particular, as an eco-friendly power source, R&D is being actively carried out in Japan, Europe and the United States as well as in Korea in relation to the application of electric vehicles, uninterruptible power supplies, power tools, and satellites.

현재 적용되고 있는 이차전지 중에서 1990년대 초에 개발된 리튬 이차전지는 리튬 이온을 흡장 및 탈리할 수 있는 탄소재 등의 음극, 리튬 함유 산화물 등으로 된 양극 및 혼합 유기용매에 리튬염이 적당량 용해된 비수 전해액으로 구성되어 있다.Among the secondary batteries currently being applied, lithium secondary batteries developed in the early 1990s are anodes made of carbon materials that can intercalate and desorb lithium ions, anodes made of lithium-containing oxides, etc., and lithium salts dissolved in an appropriate amount in a mixed organic solvent. It is composed of a non-aqueous electrolyte.

그런데, 리튬 이차전지의 응용 범위가 확대되면서 보다 긴 수명 및 고용량이 요구되고 있으며, 또한 과충전 등에 의해 전극에서 열화가 발생하여 충방전 용량이 감소되며 전지의 성능이 저하되고 수명이 단축되는 문제점이 있다.However, as the application range of lithium secondary batteries expands, longer lifespan and high capacity are required, and deterioration occurs in the electrode due to overcharging, etc., so that the charge/discharge capacity is reduced, the performance of the battery is reduced, and the lifespan is shortened. .

한국공개특허 제2014-0085822호는 규소 및 탄소계 입자를 포함하는 코어 입자 및 쉘 층을 포함하는 음극 활물질을 개시하고 있으나, 초기 방전 용량이 크지 않아 전술한 문제점에 대한 대안을 제시하지 못하였다.
Korean Patent Application Laid-Open No. 2014-0085822 discloses an anode active material including a core particle and a shell layer including silicon and carbon-based particles, but the initial discharge capacity is not large, so an alternative to the above problem cannot be presented.

한국공개특허 제2014-0085822호Korea Patent Publication No. 2014-0085822

본 발명은 초기 사이클 효율이 우수하고 사이클 수명 특성이 향상된 리튬 이차 전지용 음극 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
An object of the present invention is to provide an anode for a lithium secondary battery having excellent initial cycle efficiency and improved cycle life characteristics, and a method for manufacturing the same.

1. 집전체 및 상기 집전체의 적어도 일면에 형성되는 음극 활물질층을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극에 있어서, 1. A negative electrode for a lithium secondary battery comprising a current collector and an anode active material layer formed on at least one surface of the current collector,

상기 음극 활물질층의 중심부는 하드카본(Hard Carbon)을 포함하고, 외곽부는 흑연(Graphite)을 포함하는, 리튬 이차 전지용 음극.A central portion of the negative active material layer includes hard carbon, and an outer portion includes graphite (Graphite), a negative electrode for a lithium secondary battery.

2. 위 1에 있어서, 상기 음극 활물질층의 외곽부 면적은 음극 활물질층 면적의 10 내지 20%인, 리튬 이차 전지용 음극.2. The anode for a lithium secondary battery according to 1 above, wherein the outer area of the anode active material layer is 10 to 20% of the area of the anode active material layer.

3. 위 1에 있어서, 상기 음극 활물질층의 중심부 형태는 다각형 또는 원형인, 리튬 이차 전지용 음극.3. The negative electrode for a lithium secondary battery according to 1 above, wherein the central shape of the negative active material layer is polygonal or circular.

4. 위 1에 있어서, 상기 음극 활물질층은 외곽부의 밀도가 중심부의 밀도보다 높은, 리튬 이차 전지용 음극.4. The negative electrode for a lithium secondary battery according to 1 above, wherein the density of the outer portion of the negative active material layer is higher than that of the central portion.

5. 위 1에 있어서, 상기 음극 활물질층의 외곽부의 밀도는 중심부의 밀도의 1 배 초과 내지 1.5배 미만인, 리튬 이차 전지용 음극.5. The anode for a lithium secondary battery according to 1 above, wherein the density of the outer portion of the anode active material layer is greater than 1 to less than 1.5 times the density of the central portion.

6. 위 1에 있어서, 상기 음극 활물질층의 외곽부의 밀도는 1.0 내지 2.5g/㎤인, 리튬 이차 전지용 음극.6. The anode for a lithium secondary battery according to 1 above, wherein the density of the outer portion of the anode active material layer is 1.0 to 2.5 g/cm 3 .

7. 위 1에 있어서, 상기 음극 활물질층의 중심부는 규소계 활물질을 더 포함하는, 리튬 이차 전지용 음극.7. The anode for a lithium secondary battery according to 1 above, wherein the central portion of the anode active material layer further comprises a silicon-based active material.

8. 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 및 비수 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지에 있어서,8. In a lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte,

상기 음극은 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항의 음극인, 리튬 이차 전지.
The negative electrode is the negative electrode of any one of claims 1 to 7, a lithium secondary battery.

본 발명의 리튬 이차 전지용 음극은 중심부의 국부적인 열화를 방지하여 이차 전지의 사이클 수명 특성을 개선할 수 있다. The negative electrode for a lithium secondary battery of the present invention can improve the cycle life characteristics of the secondary battery by preventing local deterioration of the central portion.

또한, 본 발명의 리튬 이차 전지용 음극은 초기 사이클 효율이 우수하다.
In addition, the negative electrode for a lithium secondary battery of the present invention is excellent in initial cycle efficiency.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 음극의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 음극 활물질층을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 음극의 제조 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
1 is a diagram schematically showing a cross-section of a negative electrode for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a view schematically illustrating an anode active material layer for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically illustrating a method of manufacturing a negative electrode for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극으로서, 집전체 및 상기 집전체의 적어도 일면에 형성되는 음극 활물질층을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극에 있어서, 상기 음극 활물질층의 중심부는 하드카본(Hard Carbon)을 포함하고, 외곽부는 흑연(Graphite)을 포함함으로써, 음극 중앙부의 국부적인 열화를 방지하여 이차 전지의 성능을 향상시키고, 초기 사이클 효율 및 사이클 수명 특성이 우수한 이차 전지용 음극에 관한 것이다.
The present invention is an anode for a lithium secondary battery, in the anode for a lithium secondary battery comprising a current collector and an anode active material layer formed on at least one surface of the current collector, wherein the central portion of the anode active material layer includes hard carbon, , The outer part includes graphite, thereby preventing local deterioration of the central part of the anode, thereby improving the performance of the secondary battery, and relates to a secondary battery negative electrode having excellent initial cycle efficiency and cycle life characteristics.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하기로 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 구현예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the following drawings attached to the present specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with the above-described contents of the present invention, so the present invention is described in such drawings It should not be construed as being limited only to the matters.

이차 전지용 음극negative electrode for secondary battery

음극 활물질로 탄소계 활물질을 이용한 리튬 이차 전지는 리튬 이온의 흡장 및 탈리에 따른 음극의 구조 변형이 발생함에 따라 리튬 이온의 이동이 원활하지 않게 되고, 이에 따라 음극 표면의 고체 전해질 계면(SEI, solid electrolyte interface)에서 부반응이 발생되어 전지 성능 저하가 발생하는데, 본 발명자는 이러한 음극의 열화가 특히 음극 중심부에서 많이 발생하는 것에 착안하여 본 발명을 안출한 것이다.In a lithium secondary battery using a carbon-based active material as an anode active material, as the structure of the anode is deformed due to the insertion and desorption of lithium ions, the movement of lithium ions is not smooth, and accordingly, the solid electrolyte interface (SEI, solid Electrolyte interface) causes a decrease in battery performance, and the present inventor devised the present invention by focusing on the fact that such deterioration of the anode occurs especially in the center of the anode.

이에, 본 발명의 리튬 이차 전지용 음극은 리튬 이온의 흡장 및 탈리시에 부피 변화가 거의 없고 사이클 수명 특성이 우수한 하드카본(Hard Carbon)을 포함하는 음극 활물질을 음극 활물질층의 중심부에 도포함으로써, 이차 전지 음극의 중심부의 국부적인 열화를 방지하여 음극의 중심부와 외곽부의 열화 정도의 차이를 감소시킬 수 있다. Accordingly, the negative electrode for a lithium secondary battery of the present invention has almost no volume change during insertion and desorption of lithium ions, and a negative active material containing hard carbon having excellent cycle life characteristics is applied to the center of the negative electrode active material layer. It is possible to prevent the local deterioration of the central portion of the battery negative electrode, thereby reducing the difference between the deterioration degree of the central portion and the outer portion of the negative electrode.

그런데, 하드카본(Hard Carbon)은 초기 사이클 효율이 다소 낮은 특성을 나타내므로, 본 발명의 리튬 이차 전지용 음극은 초기 사이클 효율이 우수한 흑연을 포함하는 음극 활물질을 음극 활물질층의 외곽부에 도포하여 중심부의 열화를 방지하면서도 초기 사이클 효율을 우수하게 유지할 수 있다.
However, since hard carbon exhibits a rather low initial cycle efficiency, the anode for a lithium secondary battery of the present invention applies an anode active material including graphite having excellent initial cycle efficiency to the outer part of the anode active material layer, It is possible to prevent the deterioration of the initial cycle while maintaining excellent initial cycle efficiency.

따라서, 본 발명의 리튬 이차 전지용 음극은 우수한 사이클 수명 특성을 가지는 하드카본(Hard Carbon)을 포함하는 음극 활물질을 음극 활물질층의 중심부에 도포하고, 초기 사이클 효율이 우수한 흑연을 포함하는 음극 활물질을 음극 활물질층의 외곽부에 도포하여, 사이클 특성이 우수할 뿐만 아니라 이차 전지 음극의 중심부의 국부적인 열화를 방지하여 음극의 중심부와 외곽부의 열화 정도의 차이를 감소시킬 수 있다.
Therefore, in the negative electrode for a lithium secondary battery of the present invention, a negative active material containing hard carbon having excellent cycle life characteristics is applied to the center of the negative electrode active material layer, and the negative electrode active material containing graphite having excellent initial cycle efficiency is used as the negative electrode By applying it to the outer portion of the active material layer, it is possible to not only have excellent cycle characteristics, but also to prevent local deterioration of the central portion of the negative electrode of the secondary battery, thereby reducing the difference in the degree of deterioration between the central and outer portions of the negative electrode.

<음극 활물질층><Anode active material layer>

도 1에는 본 발명의 일 구현예에 따른 이차 전지용 음극의 단면을 개략적으로 나타내었고, 도 2에는 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 음극의 음극 활물질층을 개략적으로 나타내었다.1 schematically shows a cross-section of a negative electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 schematically shows a negative electrode active material layer of a negative electrode for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 리튬 이차 전지용 음극(100)은 집전체(10), 상기 집전체의 적어도 일면에 형성되는 음극 활물질층(20)을 포함한다. The negative electrode 100 for a lithium secondary battery of the present invention includes a current collector 10 and an anode active material layer 20 formed on at least one surface of the current collector.

본 발명의 리튬 이차 전지용 음극(100)은 음극 활물질층(20)의 중심부(40)는 하드카본(Hard Carbon)을 포함하고, 상기 중심부를 집전체의 길이 방향(두께 방향과 수직인 방향)으로 전극의 경계부까지 둘러싸는 외곽부(30)는 흑연을 포함한다. In the negative electrode 100 for a lithium secondary battery of the present invention, the central portion 40 of the negative electrode active material layer 20 includes hard carbon, and the central portion is positioned in the longitudinal direction (direction perpendicular to the thickness direction) of the current collector. The outer portion 30 surrounding the boundary portion of the electrode includes graphite.

음극 활물질층(20)의 중심부(40)와 외곽부(30) 면적은 특별히 한정되지는 않으며, 전지의 종류, 용도, 사용 환경 등에 따라 적절하게 조절이 가능하다. 예를 들면, 음극 활물질층(20)의 외곽부(30) 면적은 음극 활물질층(20) 면적의 10 내지 20% 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 범위에서 전지의 용량 감소 없이 중심부의 국부적인 열화 방지 효과가 가장 우수하게 발휘될 수 있다.The area of the central portion 40 and the outer portion 30 of the negative electrode active material layer 20 is not particularly limited, and can be appropriately adjusted according to the type, use, and environment of the battery. For example, the area of the outer portion 30 of the anode active material layer 20 may be 10 to 20% of the area of the anode active material layer 20 , but is not limited thereto. In the above range, the effect of preventing local deterioration of the central portion may be best exhibited without reducing the capacity of the battery.

본 발명의 리튬 이차 전지용 음극(100)의 음극 활물질층(20)의 중심부(40)의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 도 2에 도시된 바와 같이 다각형일 수 있고, 원형일 수도 있다. 다각형으로는 예를 들면, 삼각형, 사각형, 육각형, 팔각형, 십각형 등을 들 수 있으며, 사각형은 장방형, 마름모형 등을 포함한다.The shape of the central portion 40 of the negative electrode active material layer 20 of the negative electrode 100 for a lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and may be polygonal or circular as shown in FIG. 2 . The polygon includes, for example, a triangle, a quadrangle, a hexagon, an octagon, and a decagon, and the quadrangle includes a rectangle, a rhombus, and the like.

본 발명의 리튬 이차 전지용 음극(100)에서, 음극 활물질층(20)의 외곽부(30)에 도포되는 흑연으로는 음극 활물질로 사용할 수 있는 공지된 흑연을 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 인조 흑연, 천연 흑연을 각각 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.In the negative electrode 100 for a lithium secondary battery of the present invention, as the graphite applied to the outer portion 30 of the negative electrode active material layer 20, known graphite that can be used as the negative electrode active material may be used without limitation. For example, artificial graphite and natural graphite may be used alone or in combination.

본 발명의 리튬 이차 전지용 음극(100)에서, 음극 활물질층(20)의 중심부(40)에 도포되는 음극 활물질은 규소계 활물질을 더 포함할 수 있다. 규소계 활물질은 리튬 이온과 화합물을 형성하여 리튬 이온을 가역적으로 흡장 및 탈리하여 높은 용량을 가지므로 규소계 활물질을 하드카본(Hard Carbon)과 혼합하여 본 발명의 음극 활물질층의 중심부에 도포함으로써 고용량을 유지하면서도 음극 중앙부의 국부적인 열화를 방지할 수 있다.In the negative electrode 100 for a lithium secondary battery of the present invention, the negative active material applied to the central portion 40 of the negative electrode active material layer 20 may further include a silicon-based active material. Since the silicon-based active material forms a compound with lithium ions and reversibly occludes and desorbs lithium ions, and has a high capacity, the silicon-based active material is mixed with hard carbon and applied to the center of the anode active material layer of the present invention. It is possible to prevent local deterioration of the central part of the cathode while maintaining the

본 발명의 리튬 이차 전지용 음극(100)에서, 음극 활물질층(20)의 중심부(40)에 도포되는 규소계 활물질로는 특별히 한정되지 않고 음극 활물질로 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 규소계 활물질은 규소 산화물, 규소 합금, 규소-탄소 복합체 등을 들 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다. 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.In the negative electrode 100 for a lithium secondary battery of the present invention, the silicon-based active material applied to the central portion 40 of the negative electrode active material layer 20 is not particularly limited, and a commonly used negative electrode active material may be used. As a specific example, the silicon-based active material may include, but is not limited to, a silicon oxide, a silicon alloy, a silicon-carbon composite, and the like. Each of these may be used alone or in combination.

상기 규소 산화물은 예를 들면, SiOx(0<x<2); SiOx(0<x<2)의 코어 및 상기 코어의 표면을 코팅한 탄소 코팅층으로 이루어진 복합 재료; 또는 이들의 조합을 들 수 있다. 상기 SiOx(0.5≤x≤1.5)는 규소의 초미립자가 이산화규소(SiO2) 내에 분산된 구조를 가질 수 있다.The silicon oxide is, for example, SiOx (0<x<2); a composite material comprising a core of SiOx (0<x<2) and a carbon coating layer coating the surface of the core; or a combination thereof. The SiOx (0.5≤x≤1.5) may have a structure in which ultrafine particles of silicon are dispersed in silicon dioxide (SiO 2 ).

상기 규소 합금은 예를 들면, X-Si로 표시되는 합금(X = Ni, Fe, Co, Cu, Mn, Zn, In, Ag, Ti, Ge, Bi, Sb, Cr, Al, Sn, Mg 및 Pb 중 적어도 하나임)을 들 수 있다.
The silicon alloy is, for example, an alloy represented by X-Si (X = Ni, Fe, Co, Cu, Mn, Zn, In, Ag, Ti, Ge, Bi, Sb, Cr, Al, Sn, Mg and at least one of Pb).

본 발명의 다른 측면에 있어서, 본 발명의 음극 활물질층(20)은 외곽부(30)의 밀도가 중심부(40)의 밀도가 보다 높을 수 있다.In another aspect of the present invention, in the negative active material layer 20 of the present invention, the density of the outer portion 30 may be higher than that of the central portion 40 .

본 명세서에서 음극 활물질층의 밀도는 음극 활물질을 집전체에 도포한 후, 소정 압력으로 압축한 후 형성된 음극 활물질층의 밀도를 의미하며, 고밀도 음극 활물질층이라는 것은 동일한 부피 하에서 더 많은 활물질이 있는 음극 활물질층을 의미한다. In the present specification, the density of the anode active material layer refers to the density of the anode active material layer formed after the anode active material is applied to the current collector and compressed to a predetermined pressure, and the high-density anode active material layer is a negative electrode having more active material under the same volume. means the active material layer.

음극 활물질층(20)의 외곽부(30)의 밀도는 중심부(40)의 밀도의 1 배 초과 내지 1.5배 미만일 수 있다. 상기 범위에서 이차 전지의 우수한 용량을 유지하면서도 음극의 국부적인 열화를 방지하는 효과를 더욱 개선할 수 있다.The density of the outer portion 30 of the negative electrode active material layer 20 may be greater than 1 to less than 1.5 times the density of the central portion 40 . The effect of preventing local deterioration of the negative electrode while maintaining the excellent capacity of the secondary battery in the above range can be further improved.

본 발명에 따른 음극 활물질층의 외곽부의 밀도는 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 1.0 내지 2.5g/㎤일 수 있다. 외곽부의 밀도가 상기 범위일 경우에 사이클 수명 특성을 향상시킬 수 있다.The density of the outer portion of the anode active material layer according to the present invention is not particularly limited, but may preferably be 1.0 to 2.5 g/cm 3 . When the density of the outer portion is within the above range, cycle life characteristics may be improved.

이로써, 본 발명의 음극 활물질층(20)을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극(100)은 초기 사이클 효율이 우수할 뿐만 아니라 중심부의 국부적인 열화를 방지함으로써 전지의 사이클 수명 특성을 개선할 수 있다.
Accordingly, the negative electrode 100 for a lithium secondary battery including the negative electrode active material layer 20 of the present invention has excellent initial cycle efficiency as well as prevents local deterioration of the central portion, thereby improving the cycle life characteristics of the battery.

이하에서는 본 발명의 음극의 제조 방법의 구현예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the method for manufacturing the negative electrode of the present invention will be described in more detail.

도 3에는 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 음극의 제조 방법을 개략적으로 나타내었다.3 schematically shows a method of manufacturing a negative electrode for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 사각형 형태의 중심부를 형성하기 위해 사각형 형태의 마스크(50)를 음극 집전체의 중앙에 위치하도록 놓아두고, 음극 활물질층의 외곽부(60)에 흑연을 포함하는 슬러리를 1차 코팅한다. As shown in (a) of FIG. 3 , a rectangular mask 50 is placed at the center of the negative electrode current collector to form a rectangular central portion, and graphite is placed on the outer portion 60 of the negative electrode active material layer. A slurry containing a first coating.

그 다음 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 1차 코팅된 외곽부(60)를 덮되 중심부(80)는 뚫려있는 창틀 형태의 마스크(70)를 집전체 위에 놓아두고, 하드카본(Hard Carbon)을 포함하는 슬러리를 코팅한다. 이러한 방법으로 중심부(80)는 하드카본(Hard Carbon)을 포함하고 외곽부(60)는 흑연(Graphite)을 포함하는 음극 활물질층을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극을 형성할 수 있다.Then, as shown in FIG. 3 (b), a mask 70 in the form of a window frame in which the central 80 is perforated is placed on the current collector to cover the outer portion 60 coated with the primary, and hard carbon (Hard) Carbon) containing slurry is coated. In this way, a negative electrode for a lithium secondary battery may be formed in which the central portion 80 includes hard carbon and the outer portion 60 includes an anode active material layer including graphite.

도 3에서는 음극 활물질층의 외곽부부터 음극 슬러리를 코팅하는 방법을 예시하고 있으나, 코팅하는 순서는 바뀔 수 있다
3 illustrates a method of coating the negative electrode slurry from the outer portion of the negative electrode active material layer, but the coating order may be changed

본 발명에 있어서, 음극 집전체 상에 음극 활물질을 코팅하는 방법은 당업계에서 통상적으로 쓰이는 방식이라면 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 음극 활물질에 용매, 필요에 따라 바인더, 도전재, 분산제, 증점제 등을 혼합 및 교반하여 슬러리를 제조한 후 이를 양극 집전체 상에 스프레이 코팅, 침지법 등으로 도포(코팅)할 수 있고, 그 다음으로 건조하고 압축하여 음극을 형성할 수 있다.In the present invention, the method of coating the negative active material on the negative electrode current collector is not particularly limited as long as it is a method commonly used in the art. For example, after preparing a slurry by mixing and stirring a solvent and, if necessary, a binder, a conductive material, a dispersing agent, a thickener, etc. with the negative electrode active material, it can be applied (coated) on the positive electrode current collector by spray coating, dipping, etc. and then dried and compressed to form a negative electrode.

용매로는 통상적으로 비수계 용매가 사용될 수 있다. 비수계 용매로는 예를 들면, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N,N-디메틸아미노프로필아민, 에틸렌옥사이드, 테트라히드로퓨란 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As the solvent, a non-aqueous solvent may be generally used. As the non-aqueous solvent, for example, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, N,N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran, etc. may be used. , but is not limited thereto.

바인더로는 당분야에서 사용되는 것이 특별한 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride, PVDF), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate) 등의 유기계 바인더, 또는 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 등의 수계 바인더를 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC)와 같은 증점제와 함께 사용할 수 있다. As the binder, those used in the art can be used without particular limitation, for example, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidene fluoride (polyvinylidenefluoride, PVDF), An organic binder such as polyacrylonitrile and polymethylmethacrylate, or an aqueous binder such as styrene-butadiene rubber (SBR) may be used together with a thickener such as carboxymethyl cellulose (CMC).

도전재는 전자 전도성을 향상시키는 물질로서, 흑연계 도전재, 카본 블랙계 도전재, 금속 또는 금속 화합물계 도전재로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 흑연계 도전재의 예로는 인조흑연, 천연흑연 등이 있으며, 카본 블랙계 도전재의 예로는 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙(ketjen black), 덴카 블랙(denka black), 써멀 블랙(thermal black), 채널 블랙(channel black) 등이 있으며, 금속계 또는 금속 화합물계 도전재의 예로는 주석, 산화주석, 인산주석(SnPO4), 산화티타늄, 티탄산칼륨, LaSrCoO3, LaSrMnO3와 같은 페로브스카이트(perovskite) 물질이 있다. 그러나 상기 열거된 도전재에 한정되는 것은 아니다.The conductive material is a material for improving electronic conductivity, and at least one selected from the group consisting of a graphite-based conductive material, a carbon black-based conductive material, and a metal or metal compound-based conductive material may be used. Examples of the graphite-based conductive material include artificial graphite, natural graphite, and the like, and examples of the carbon black-based conductive material include acetylene black, ketjen black, denka black, thermal black, and channel black ( channel black), and the like, and examples of the metal-based or metal compound-based conductive material include perovskite materials such as tin, tin oxide, tin phosphate (SnPO 4 ), titanium oxide, potassium titanate, LaSrCoO 3 , and LaSrMnO 3 . have. However, it is not limited to the conductive materials listed above.

증점제는 활물질 슬러리의 점도조절 역할을 할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 카르복시메틸 셀룰로오스, 하이드록시메틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 하이드록시프로필 셀룰로오스 등이 사용될 수있다.
The thickener is not particularly limited as long as it can control the viscosity of the active material slurry, and for example, carboxymethyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, etc. may be used.

<집전체><The current collector>

본 발명에 따른 집전체(10)는 음극 집전체이다.The current collector 10 according to the present invention is a negative electrode current collector.

금속 재료의 집전체는 전도성이 높고 상기 음극의 슬러리가 용이하게 접착할 수 있는 금속으로서, 전지의 전압 범위에서 반응성이 없는 것이면 어느 것이라도 사용할 수 있다.The current collector made of a metallic material is a metal that has high conductivity and can be easily adhered to the slurry of the negative electrode, and any metal that has no reactivity in the voltage range of the battery may be used.

음극 금속 집전체로는 구리 또는 구리 합금이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않고, 스테인레스강, 니켈, 구리, 티탄 또는 이들의 합금, 구리 또는 스테인레스강의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은을 표면 처리시킨 것 등이 사용될 수도 있다.Copper or a copper alloy may be used as the negative electrode current collector, but is not limited thereto, and carbon, nickel, titanium, or silver is surface treated on the surface of stainless steel, nickel, copper, titanium or alloys thereof, copper or stainless steel. , etc. may be used.

또한, 집전체(10)의 형태는 특별히 한정되지 않고 통상적으로 사용되는 형태를 사용할 수 있다. 예를 들면, 평면상의 집전체, 중공형의 집전체, 와이어형 집전체, 권취된 와이어형 집전체, 귄취된 시트형 집전체, 메쉬형 집전체 등을 사용할 수 있다.
In addition, the shape of the current collector 10 is not particularly limited, and a commonly used shape may be used. For example, a planar current collector, a hollow current collector, a wire-type current collector, a wound wire-type current collector, a wound sheet-type current collector, a mesh-type current collector, or the like can be used.

리튬 이차 전지lithium secondary battery

본 발명은 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 및 비수 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.The present invention provides a lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte.

본 발명의 리튬 이차 전지는 양극과 음극 사이에 분리막을 개재시킨 전극 구조체로 제조된 후 전지 케이스에 수납하고, 여기에 전해액을 주입하여 제조된다.The lithium secondary battery of the present invention is manufactured with an electrode structure with a separator interposed between a positive electrode and a negative electrode, and then accommodated in a battery case, and an electrolyte is injected therein.

양극은 양극 집전체 상에 양극 활물질을 코팅하여 제조할 수 있다.The positive electrode may be prepared by coating the positive electrode active material on the positive electrode current collector.

양극 집전체로는 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않고, 스테인레스강, 니켈, 알루미늄, 티탄 또는 이들의 합금, 알루미늄 또는 스테인레스강의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은을 표면 처리시킨 것 등이 사용될 수도 있다. As the positive electrode current collector, aluminum or an aluminum alloy may be used, but is not limited thereto, and carbon, nickel, titanium, and silver are surface-treated on the surface of stainless steel, nickel, aluminum, titanium or alloys thereof, aluminum or stainless steel. etc. may be used.

상기 양극 활물질로는 특별히 한정되지 않고 양극 활물질로 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 코발트, 망간, 니켈에서 선택되는 최소한 1종 및 리튬의 복합산화물 중 1종 이상의 것이 바람직하고, 그 대표적인 예로는 하기에 기재된 리튬 함유 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.The positive electrode active material is not particularly limited, and a commonly used positive electrode active material may be used. As a specific example, at least one selected from cobalt, manganese, and nickel and at least one of lithium composite oxides are preferable, and as a representative example thereof, the lithium-containing compound described below may be preferably used.

LixMn1 - yMyA2 Li x Mn 1 - y M y A 2

LixMn1 - yMyO2 - zXz Li x Mn 1 - y M y O 2 - z X z

LixMn2O4 - zXz Li x Mn 2 O 4 - z X z

LixMn2 - yMyM'zA4 Li x Mn 2 - y M y M' z A 4

LixCo1 - yMyA2 Li x Co 1 - y M y A 2

LixCo1 - yMyO2 - zXz Li x Co 1 - y M y O 2 - z X z

LixNi1 - yMyA2 Li x Ni 1 - y M y A 2

LixNi1 - yMyO2 - zXz Li x Ni 1 - y M y O 2 - z X z

LixNi1 - yCoyO2 - zXz Li x Ni 1 - y Co y O 2 - z X z

LixNi1 -y- zCoyMzAα Li x Ni 1 -y- z Co y M z A α

LixNi1 -y- zCoyMzO2 Xα Li x Ni 1 -y- z Co y M z O 2 X α

LixNi1 -y- zMnyMzAα Li x Ni 1 -y- z Mn y M z A α

LixNi1 -y- zMnyMzO2 XLi x Ni 1 -y- z Mn y M z O 2 X

식 중에서, 0.9≤x≤1.1, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.5, 0≤α≤2이고, M과 M'은 동일하거나 서로 다르며, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Zr, Mn, Cr, Fe, Sr, V 및 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되며, A는 O, F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되고, X는 F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택된다.In the formula, 0.9≤x≤1.1, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.5, 0≤α≤2, M and M' are the same or different, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Zr, Mn, Cr, Fe, Sr, V and selected from the group consisting of rare earth elements, A is selected from the group consisting of O, F, S and P selected, and X is selected from the group consisting of F, S and P.

본 발명에 있어서, 양극 집전체 상에 양극 활물질을 코팅하는 방법은 당업계에서 통상적으로 쓰이는 방식이라면 특별한 제한은 없으며 전술한 탄소 나노 튜브 시트 상에 음극 슬러리를 코팅하는 방법을 사용할 수 있다 In the present invention, the method of coating the positive electrode active material on the positive electrode current collector is not particularly limited as long as it is a method commonly used in the art, and the above-described method of coating the negative electrode slurry on the carbon nanotube sheet may be used

또한, 양극 활물질에 추가하는 용매, 바인더, 도전재, 분산제 등은 전술한 음극 슬러리 제조시에 사용하는 것을 사용할 수 있다.
In addition, the solvent, binder, conductive material, dispersant, etc. added to the positive electrode active material may be those used in preparing the negative electrode slurry described above.

분리막으로는 종래에 분리막으로 사용된 통상적인 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있으며, 또는 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 분리막을 전지에 적용하는 방법으로는 일반적인 방법인 권취(winding) 이외에도 분리막과 전극의 적층(lamination, stack) 및 접음(folding) 등이 가능하다.
As the separator, a conventional porous polymer film conventionally used as a separator, for example, polyolefin-based polymers such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene/butene copolymer, ethylene/hexene copolymer, and ethylene/methacrylate copolymer The porous polymer film prepared with the above may be used alone or by laminating them, or a conventional porous nonwoven fabric, for example, a nonwoven fabric made of high melting point glass fiber, polyethylene terephthalate fiber, etc., may be used, but is not limited thereto. . As a method of applying the separator to a battery, in addition to the general method of winding, lamination, stacking, and folding of the separator and the electrode are possible.

비수 전해액은 전해질인 리튬염과 유기 용매를 포함할 수 있다.The non-aqueous electrolyte may include a lithium salt as an electrolyte and an organic solvent.

리튬염은 리튬 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, Li+X-로 표현할 수 있다. As the lithium salt, those commonly used in electrolytes for lithium secondary batteries may be used without limitation, and may be expressed as Li + X − .

이러한 리튬염의 음이온으로는 특별히 제한되지 않으나, F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N- , CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N- 등을 예시할 수 있다.The anion of the lithium salt is not particularly limited, but F - , Cl - , Br - , I - , NO 3 - , N(CN) 2 - , BF 4 - , ClO 4 - , PF 6 - , (CF 3 ) 2 PF 4 - , (CF 3 ) 3 PF 3 - , (CF 3 ) 4 PF 2 - , (CF 3 ) 5 PF - , (CF 3 ) 6 P - , CF 3 SO 3 - , CF 3 CF 2 SO 3 - , (CF 3 SO 2 ) 2 N - , (FSO 2 ) 2 N - , CF 3 CF 2 (CF 3 ) 2 CO - , (CF 3 SO 2 ) 2 CH - , (SF 5 ) 3 C - , (CF 3 SO 2 ) 3 C - , CF 3 (CF 2 ) 7 SO 3 - , CF 3 CO 2 - , CH 3 CO 2 - , SCN and (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N and the like can be exemplified.

유기 용매는 리튬 이차 전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 대표적으로 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 디메틸설퍼옥사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 비닐렌 카보네이트, 설포란, 감마-부티로락톤, 프로필렌 설파이트 및 테트라하이드로푸란으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 사용될 수 있다.As the organic solvent, those commonly used in electrolytes for lithium secondary batteries may be used without limitation, representatively propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl Carbonate (dimethyl carbonate, DMC), ethylmethyl carbonate (EMC), methylpropyl carbonate, dipropyl carbonate, dimethylsulfuroxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, vinylene carbonate, sulfolane, gamma-butyrolactone , any one selected from the group consisting of propylene sulfite and tetrahydrofuran, or a mixture of two or more thereof may be used.

전술한 비수 전해액은 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막으로 이루어진 전극 구조체에 주입하여 리튬 이차 전지로 제조된다. The above-described non-aqueous electrolyte is injected into an electrode structure including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode to prepare a lithium secondary battery.

본 발명의 리튬 이차 전지의 외형은 특별한 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등이 될 수 있다.
The external shape of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, but may be a cylindrical shape using a can, a prismatic shape, a pouch type, or a coin type.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
Hereinafter, preferred embodiments are presented to help the understanding of the present invention, but these examples are merely illustrative of the present invention and do not limit the appended claims, and are within the scope and spirit of the present invention. It is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible, and it is natural that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.

실시예Example and 비교예comparative example

실시예Example 1 One

<양극><Anode>

양극활물질은 Li1 .1Ni1 /3Co1 /3Mn1 /3O2을 사용하고, 도전재로 Denka Black, 바인더로 PVDF를 사용하고 92 : 5 : 3의 각각의 질량비 조성으로 양극 슬러리를 제조한 후, 이를 알루미늄 기재 위에 코팅, 건조, 프레스를 실시하여 양극을 제조하였다. The positive electrode active material was Li 1 .1 Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O using 2, using PVDF as Denka Black, a conductive material and a binder of 92: 5: positive electrode slurry composition of each weight ratio of 3 After manufacturing, it was coated, dried, and pressed on an aluminum substrate to prepare a positive electrode.

<음극><Cathode>

외곽부의 음극 활물질로 천연 흑연(d002 3.358Å) 93중량%, 도전재로 flake type 도전재인 KS6 5중량%, 바인더로 SBR 1중량% 및 증점제 CMC 1중량%를 사용하여 외곽부 음극 슬러리를 제조하였다. 구리 기재 위에 사각형 형태의 마스크를 위치시키고 상기 제조한 외곽부 음극 슬러리를 8mg/cm2의 로딩 웨이트로 코팅하고 건조하였다.93 wt% of natural graphite (d002 3.358Å) as an anode active material for the outer part, 5 wt% of a flake type conductive material KS6 as a conductive material, 1 wt% of SBR as a binder, and 1 wt% of CMC as a thickener A negative electrode slurry for the outer part was prepared . A rectangular mask was placed on a copper substrate, and the prepared outer anode slurry was coated with a loading weight of 8 mg/cm 2 and dried.

중심부의 음극 활물질로 하드카본 93중량%, 도전재로 flake type 도전재인 KS6 5중량%, 바인더로 SBR 1중량% 및 증점제 CMC 1중량%를 혼합하여 중심부 음극 슬러리를 제조하였다. 상기 외곽부가 코팅된 구리 기재 위에 코팅된 외곽부를 덮되 코팅되지 않은 중심부는 뚫려있는 창틀 형태의 마스크를 놓아두고, 상기 제조한 중심부 음극 슬러리를 2mg/cm2의 로딩 웨이트로 코팅, 건조하였다. 그 후 프레스를 실시하여 음극을 제조하였다. A central negative electrode slurry was prepared by mixing 93 wt% of hard carbon as an anode active material in the center, 5 wt% of KS6 as a flake type conductive material as a conductive material, 1 wt% of SBR as a binder, and 1 wt% of CMC as a thickener. A mask in the form of a window frame was placed to cover the coated outer portion on the copper substrate coated with the outer portion, but the uncoated central portion was opened, and the prepared central negative electrode slurry was coated with a loading weight of 2 mg/cm 2 and dried. After that, a press was performed to prepare a negative electrode.

외곽부의 면적은 구리 기재 면적의 10%로 하였고, 중심부의 밀도는 1.3 g/㎤이었고, 외곽부의 밀도는 1.5g/㎤이었다.The area of the outer part was 10% of the area of the copper substrate, the density of the center was 1.3 g/cm 3 , and the density of the outer part was 1.5 g/cm 3 .

<이차 전지><Secondary Battery>

상기 양극, 음극, 분리막(폴리에틸렌, 두께 25㎛), 비수전해질(EC/EMC/DEC(25/45/30 부피비)의 혼합 용매)을 사용하여 전지를 구성하였다.
A battery was constructed using the positive electrode, the negative electrode, a separator (polyethylene, thickness of 25 μm), and a non-aqueous electrolyte (a mixed solvent of EC/EMC/DEC (25/45/30 volume ratio)).

실시예Example 2 2

하기 표 1에 기재된 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 이차 전지를 제조하였다.
A secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1, except for those shown in Table 1 below.

비교예comparative example 1 One

음극 슬러리로 천연 흑연(d002 3.358Å) 93중량%, 도전재로 flake type 도전재인 KS6 5중량%, 바인더로 SBR 1중량% 및 증점제 CMC 1중량%를 사용하고, 음극 슬러리를 8mg/㎠의 로딩 웨이트로 코팅하고 하기 표 1에 기재된 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 전지를 제조하였다.
93% by weight of natural graphite (d002 3.358Å) as the negative electrode slurry, 5% by weight of KS6 as a flake type conductive material as a conductive material, 1% by weight of SBR as a binder, and 1% by weight of CMC as a thickener were used, and the negative electrode slurry was loaded at a loading of 8 mg/cm2 A battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that it was coated with a weight and described in Table 1 below.

비교예comparative example 2 2

음극 슬러리로 하드카본 93중량%, 도전재로 flake type 도전재인 KS6 5중량%, 바인더로 SBR 1중량% 및 증점제 CMC 1중량%를 사용하고, 음극 슬러리를 8mg/㎠의 로딩 웨이트로 코팅하고 하기 표 1에 기재된 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 전지를 제조하였다.93% by weight of hard carbon as the negative electrode slurry, 5% by weight of KS6, a flake type conductive material, as a conductive material, 1% by weight of SBR as a binder, and 1% by weight of CMC as a thickener were used, and the negative electrode slurry was coated with a loading weight of 8mg/cm2 and the following A battery was prepared in the same manner as in Example 1, except for those described in Table 1.

구분division 외곽부의 면적
(%)
area of the outskirts
(%)
중심부 밀도
(g/㎤)
core density
(g/㎤)
외곽부 밀도
(g/㎤)
Outer Density
(g/㎤)
실시예 1Example 1 1010 1.31.3 1.51.5 실시예 2Example 2 1515 1.31.3 1.31.3 비교예 1Comparative Example 1 100100 1.31.3 1.31.3 비교예 2Comparative Example 2 100100 1.31.3 1.31.3

실험예Experimental example

실시예 및 비교예의 리튬 이차 전지의 평가를 진행하고 그 결과를 표 1에 기재하였다. The lithium secondary batteries of Examples and Comparative Examples were evaluated, and the results are shown in Table 1.

제조된 리튬 이차 전지를 충전(CC-CV 0.5C, 0.01V, 0.05C CUT-OFF) 및 방전(CC 0.5C, 1.4V CUT-OFF)을 100회 반복한 후, 사이클 수명 특성은 초기 충전용량 대비 전지의 방전용량의 비율인 100회 사이클 용량 유지율로 평가하였다.After repeating charging (CC-CV 0.5C, 0.01V, 0.05C CUT-OFF) and discharging (CC 0.5C, 1.4V CUT-OFF) 100 times of the manufactured lithium secondary battery, the cycle life characteristics are the initial charge capacity It was evaluated as a 100-cycle capacity retention rate, which is a ratio of the discharge capacity of the comparison battery.

구분division 1st 충전용량
(mAh/g)
1 st charge capacity
(mAh/g)
1st 방전용량
(mAh/g)
1 st discharge capacity
(mAh/g)
1st 효율
(%)
1 st efficiency
(%)
100st 사이클 용량 유지율
(%)
100 st cycle capacity retention rate
(%)
실시예 1Example 1 37.637.6 37.0737.07 98.698.6 99.799.7 실시예 2Example 2 37.237.2 36.6136.61 98.498.4 99.599.5 비교예 1Comparative Example 1 37.637.6 37.037.0 98.498.4 96.396.3 비교예 2Comparative Example 2 37.437.4 36.636.6 97.897.8 96.296.2

상기 표 2를 참고하면, 실시예의 이차 전지는 초기 사이클 효율이 비교예의 이차 전지보다 우수할 뿐만 아리나. 100회 사이클 용량 유지율이 비교예의 이차 전지보다 3.4% 높아 사이클 수명 특성이 현저히 개선된 것을 확인할 수 있었다.
Referring to Table 2, the secondary battery of the example has better initial cycle efficiency than the secondary battery of the comparative example. It was confirmed that the 100-cycle capacity retention rate was 3.4% higher than that of the secondary battery of Comparative Example, indicating that the cycle life characteristics were remarkably improved.

100: 리튬 이차 전지용 음극
10: 집전체
20: 음극 활물질층
30: 외곽부
40: 중심부
50: 사각형 형태의 마스크
60: 외곽부
70: 창틀 형태의 마스크
80: 중심부
100: negative electrode for lithium secondary battery
10: current collector
20: anode active material layer
30: outer part
40: central
50: square shape mask
60: outer part
70: mask in the form of a window frame
80: central

Claims (8)

집전체 및 상기 집전체의 적어도 일면에 형성되는 음극 활물질층을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극에 있어서,
상기 음극 활물질층은 하드카본(Hard Carbon)을 포함하는 중심부 및 흑연(Graphite)을 포함하는 외곽부를 포함하며, 상기 외곽부는 상기 중심부의 동일 층에 배치되어 상기 중심부 측면과 접촉하는, 리튬 이차 전지용 음극.
In the negative electrode for a lithium secondary battery comprising a current collector and an anode active material layer formed on at least one surface of the current collector,
The anode active material layer includes a central portion containing hard carbon and an outer portion containing graphite, and the outer portion is disposed on the same layer of the central portion and in contact with a side surface of the central portion, a negative electrode for a lithium secondary battery .
청구항 1에 있어서, 상기 음극 활물질층의 외곽부 면적은 음극 활물질층 면적의 10 내지 20%인, 리튬 이차 전지용 음극.
The negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein an outer area of the negative active material layer is 10 to 20% of an area of the negative active material layer.
청구항 1에 있어서, 상기 음극 활물질층의 중심부 형태는 다각형 또는 원형인, 리튬 이차 전지용 음극.
The negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the central shape of the negative electrode active material layer is polygonal or circular.
청구항 1에 있어서, 상기 음극 활물질층은 외곽부의 밀도가 중심부의 밀도보다 높은, 리튬 이차 전지용 음극.
The negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein a density of the outer portion of the negative active material layer is higher than that of the central portion.
청구항 1에 있어서, 상기 음극 활물질층의 외곽부의 밀도는 중심부의 밀도의 1 배 초과 내지 1.5배 미만인, 리튬 이차 전지용 음극.
The negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the density of the outer portion of the negative electrode active material layer is greater than 1 time to less than 1.5 times the density of the center portion.
청구항 1에 있어서, 상기 음극 활물질층의 외곽부의 밀도는 1.0 내지 2.5g/㎤인, 리튬 이차 전지용 음극.
The negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the density of the outer portion of the negative active material layer is 1.0 to 2.5 g/cm 3 .
청구항 1에 있어서, 상기 음극 활물질층의 중심부는 규소계 활물질을 더 포함하는, 리튬 이차 전지용 음극.
The negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the central portion of the negative electrode active material layer further comprises a silicon-based active material.
양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 및 비수 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지에 있어서,
상기 음극은 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항의 음극인, 리튬 이차 전지.
In a lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte,
The negative electrode is the negative electrode of any one of claims 1 to 7, a lithium secondary battery.
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