KR102425003B1 - Rechargeable lithium battery including same - Google Patents

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Abstract

리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 상기 리튬 이차 전지는 표면에 평균 입경(D50)이 5㎛ 내지 50㎛인 홀이 존재하며, 양극 활물질을 포함하는 양극; 음극 활물질을 포함하는 음극; 및 전해질을 포함한다.A lithium secondary battery comprising: a positive electrode having holes having an average particle diameter (D50) of 5 μm to 50 μm on a surface thereof, and including a positive electrode active material; a negative electrode comprising an anode active material; and electrolytes.

Description

리튬 이차 전지{RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY INCLUDING SAME}Lithium secondary battery {RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY INCLUDING SAME}

본 기재는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present disclosure relates to a lithium secondary battery.

최근의 휴대용 소형 전자기기의 전원으로서 각광받고 있는 리튬 이차 전지는 유기 전해액을 사용함에 따라, 기존의 알칼리 수용액을 사용한 전지보다 2배 이상의 높은 방전 전압을 나타내며, 그 결과 높은 에너지 밀도를 나타내는 전지이다.A lithium secondary battery, which has recently been spotlighted as a power source for portable and small electronic devices, uses an organic electrolyte, and thus exhibits a discharge voltage that is twice or more higher than that of a battery using an aqueous alkali solution, resulting in a high energy density.

리튬 이차 전지의 양극 활물질로는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNi1-xCoxO2(0 < x < 1)등과 같이 리튬 이온의 인터칼레이션이 가능한 구조를 가진 리튬과 전이 금속으로 이루어진 산화물이 주로 사용된다.As a cathode active material of a lithium secondary battery, LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNi 1-x Co x O 2 (0 < x < 1) Lithium having a structure capable of intercalation of lithium ions and a transition metal, such as Oxides are mainly used.

음극 활물질로는 리튬의 삽입/탈리가 가능한 인조, 천연 흑연, 하드 카본을 포함하는 다양한 형태의 탄소계 재료 음극 활물질, 또는 주석 산화물, 리튬 바나듐계 산화물 등과 같은 산화물의 음극 활물질을 들 수 있다.Examples of the negative electrode active material include various types of carbon-based negative electrode active materials including artificial, natural graphite, and hard carbon capable of inserting/deintercalating lithium, or negative electrode active materials of oxides such as tin oxide and lithium vanadium-based oxide.

최근 보다 고용량 전지가 요구됨에 따라, 이러한 전지의 용량을 보다 증가시키기 위한 방법의 하나로, 전극의 에너지 밀도를 향상시키는 방법이 시도되고 있다. 이러한 전극의 에너지 밀도를 향상시키기 위한 방법으로 양극 및 음극을 보다 압연하여 전극 밀도(합재 밀도)를 향상시키는 방법이 시도되었으나, 이 방법으로는 용량 증가에 한계가 있었다.Recently, as a higher-capacity battery is required, a method of improving the energy density of an electrode has been tried as a method for further increasing the capacity of such a battery. As a method for improving the energy density of such an electrode, a method of increasing the electrode density (composite density) by rolling the positive electrode and the negative electrode more has been attempted, but this method has a limit in capacity increase.

또한, 극판의 전극 밀도가 너무 높은 경우 전해액 함침이 일어나기 어렵고, 극판 표면(top)에서 바닥(bottom, 집전체쪽)까지 유로가 잘 형성되어 있어야 전해액이 극판 내부까지 잘 침투하여 리튬 이온의 탈삽입이 용이하나, 전극 밀도가 너무 높은 경우 활물질간에 공극이 없어져 유로를 막아버리게 되므로, 리튬 이온 전지의 용량이 제대로 발현되지 못하거나, 음극에 리튬이 석출되어 수명이 열화되는 문제가 발생할 수 있다.In addition, when the electrode density of the electrode plate is too high, it is difficult to impregnate the electrolyte, and the electrolyte must penetrate well into the interior of the electrode plate, and lithium ions are deintercalated when the flow path is well formed from the top to the bottom of the electrode plate. This is easy, but when the electrode density is too high, there are no voids between the active materials and the flow path is blocked, so the capacity of the lithium ion battery may not be properly expressed or lithium may be deposited on the negative electrode to deteriorate the lifespan.

본 발명의 일 구현예는 고합재 전극에서 전해액 함침성이 우수하여, 용량 및 에너지 밀도가 우수한 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다.One embodiment of the present invention is to provide a lithium secondary battery having excellent electrolyte impregnation property in a high-composite electrode, and thus having excellent capacity and energy density.

본 발명의 일 구현예에 따르면 표면에 평균 입경(D50)이 1200nm 내지 50㎛인 홀이 존재하며, 양극 활물질을 포함하는 양극; 음극 활물질을 포함하는 음극; 및 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.According to one embodiment of the present invention, holes having an average particle diameter (D50) of 1200 nm to 50 μm are present on the surface, and the positive electrode includes a positive electrode active material; a negative electrode comprising an anode active material; And it provides a lithium secondary battery comprising an electrolyte.

상기 홀의 평균 입경(D50)이 5㎛ 내지 50㎛일 수 있다.An average particle diameter (D50) of the holes may be 5 μm to 50 μm.

상기 홀의 종횡비는 0.5 내지 2일 수 있다.The aspect ratio of the hole may be 0.5 to 2.

상기 홀의 평균 입경(D50)에 대한 상기 양극 활물질의 평균 입경(D50)의 비율은 1 미만일 수 있고, 상기 홀의 평균 입경(D50)에 대한 상기 양극 활물질의 평균 입경(D50)의 비율은 0.2 내지 0.6일 수 있다.The ratio of the average particle diameter (D50) of the positive electrode active material to the average particle diameter (D50) of the holes may be less than 1, and the ratio of the average particle diameter (D50) of the positive active material to the average particle diameter (D50) of the holes is 0.2 to 0.6 can be

상기 양극의 합재 밀도는 2g/cc 내지 4.3g/cc일 수 있다.The composite material density of the positive electrode may be 2 g/cc to 4.3 g/cc.

상기 홀의 표면에 탄소 코팅층이 형성된 것일 수 있다.A carbon coating layer may be formed on the surface of the hole.

또한, 상기 리튬 이차 전지는 양극 활물질 및 기공형성제를 포함하는 양극 활물질 조성물을 이용하여 제조된 양극, 음극 및 전해질을 이용하여 제조한 전지를 화성 공정을 실시하여 제조된 것일 수 있다.In addition, the lithium secondary battery may be manufactured by performing a chemical conversion process on a battery prepared using a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte prepared using a positive electrode active material composition including a positive electrode active material and a pore former.

기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.The specific details of other embodiments of the invention are included in the detailed description below.

본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지는 전극의 전해액 함침성이 우수하여 우수한 에너지 밀도 및 용량을 나타낼 수 있다.The lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention may exhibit excellent energy density and capacity due to excellent electrolyte impregnation property of the electrode.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 리튬 이차 전지를 압연 후, 화성 전 상태에서 분해하여 얻은 양극의 표면 SEM 사진.
도 3은 실시예 1에 따라 제조된 리튬 이차 전지를 화성 후 상태에서 분해하여 얻은 양극의 표면 SEM 사진.
도 4는 실시예 1에 따라 제조된 리튬 이차 전지를 화성 후 상태에서 분해하여 얻은 양극의 표면 SEM 사진.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1의 리튬 이차 전지의 시간에 따른 중량을 나타낸 그래프.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1의 리튬 이차 전지의 용량 유지율을 나타낸 그래프.
1 is a view schematically showing the structure of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a surface SEM photograph of a positive electrode obtained by disassembling a lithium secondary battery prepared according to Example 1 in a state before formation after rolling.
3 is a surface SEM photograph of a positive electrode obtained by disassembling a lithium secondary battery prepared according to Example 1 in a state after formation.
4 is a surface SEM photograph of a positive electrode obtained by disassembling a lithium secondary battery prepared according to Example 1 in a state after formation.
5 is a graph showing the weight of the lithium secondary batteries of Example 1 and Comparative Example 1 over time.
6 is a graph showing the capacity retention rate of the lithium secondary batteries of Example 1 and Comparative Example 1.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is presented 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 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지는 표면에 평균 입경(D50)이 1200nm 내지 50㎛인 홀이 존재하며, 양극 활물질을 포함하는 양극; 음극 활물질을 포함하는 음극; 및 전해질을 포함한다. A lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a positive electrode having holes having an average particle diameter (D50) of 1200 nm to 50 μm on the surface, and including a positive electrode active material; a negative electrode comprising an anode active material; and electrolytes.

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, 평균 입자 직경(D50)은 입도 분포에서 누적 체적이 50 부피%인 입자의 지름을 의미한다. Unless otherwise defined herein, the average particle diameter (D50) means the diameter of particles having a cumulative volume of 50% by volume in the particle size distribution.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 양극 표면에 형성된 홀의 평균 입경(D50)은 1200nm 내지 50㎛일 수 있으며, 다른 일 구현예에 있어서는 5㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 상기 홀의 평균 입경(D50)이 상기 범위에 포함되면, 전극에 전해액 함침성이 향상되고, 전극에 유로가 형성되므로 전해액이 전극 내부 전체적으로 잘 함침될 수 있어, 리튬 이온의 탈삽입이 용이하므로, 용량 또한 증가될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the average particle diameter (D50) of the holes formed on the surface of the anode may be 1200 nm to 50 µm, and in another embodiment, 5 µm to 50 µm. When the average particle diameter (D50) of the hole is within the above range, the electrolyte impregnability is improved in the electrode, and the electrolyte can be well impregnated throughout the electrode because a flow path is formed in the electrode. It can also be increased.

상기 홀은 표면에 형성된 경우에는 반구형 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 어떠한 형태라도 상관없다. 또한, 홀이 전극 내부에 형성된 경우에도, 그 형태는 크게 한정할 필요는 없다.When the hole is formed on the surface, it may have a hemispherical shape, but is not limited thereto, and any shape may be used. Further, even when the hole is formed inside the electrode, the shape does not need to be greatly limited.

상기 홀의 종횡비(aspect ratio, 종/회비율)는 0.5 내지 2일 수 있다. 상기 홀의 종횡비가 상기 범위를 벗어나는 경우, 전해액이 잘 함침되지 않을 수 있다.An aspect ratio (aspect ratio, aspect ratio) of the hole may be 0.5 to 2. If the aspect ratio of the hole is out of the above range, the electrolyte may not be well impregnated.

상기 홀의 평균 입경(D50)에 대한 상기 양극 활물질의 평균 입경(D50)의 비율은 1 미만일 수 있다. 또한, 상기 홀의 평균 입경(D50)에 대한 상기 양극 활물질의 평균 입경(D50)의 비율은 0.2 내지 0.6일 수 있다. 상기 홀의 평균 입경(D50)에 대한 상기 양극 활물질의 평균 입경(D50)의 비율이 상기 범위를 벗어나는 경우, 용량이 많이 감소할 수 있다.A ratio of the average particle diameter (D50) of the positive electrode active material to the average particle diameter (D50) of the holes may be less than 1. In addition, a ratio of the average particle diameter (D50) of the positive electrode active material to the average particle diameter (D50) of the holes may be 0.2 to 0.6. When the ratio of the average particle diameter (D50) of the positive electrode active material to the average particle diameter (D50) of the holes is out of the above range, the capacity may be greatly reduced.

상기 양극의 합재 밀도는 2g/cc 내지 4.3g/cc일 수 있다. 양극의 합재 밀도가 높을수록, 활물질 층이 보다 치밀하므로, 전해액 함침성이 저하될 수 있으나, 본 발명의 일 구현예에 따른 양극은 상술한 바와 같이, 홀이 형성되어 있으므로 전해액 함침성이 향상되는 효과가 증대될 수 있다. 즉, 홀 형성에 따른 전해액 함침성 향상 효과는 합재 밀도가 높을수록 보다 효과적으로 얻을 수 있으므로, 상기 범위에 포함되는 합재 밀도를 갖는 양극에 홀을 형성함에 따라 보다 우수한 전해액 함침성을 얻을 수 있다.The composite material density of the positive electrode may be 2 g/cc to 4.3 g/cc. The higher the density of the composite material of the positive electrode is, the more dense the active material layer, so the electrolyte impregnation property may be reduced. The effect can be increased. That is, since the effect of improving the electrolyte impregnation according to the hole formation can be more effectively obtained as the density of the mixture is higher, better impregnation with the electrolyte can be obtained by forming holes in the anode having the density of the mixture within the above range.

상기 홀의 표면은 탄소 코팅층을 더욱 포함할 수도 있다. 홀의 표면에 탄소 코팅층이 더욱 존재하는 경우, 양극 활물질층(합재층)의 도전성이 증가하여 도전재의 양을 조절할 수 있다. 상기 탄소 코팅층의 탄소로는 그라핀, 카본 블랙, 카본나노튜브, 메탄과 같은 탄화수소 또는 이들의 조합일 수 있다. 탄소 코팅층을 더욱 형성하는 경우, 탄소 코팅층의 두께는 10nm 내지 1㎛일 수 있다. 탄소 코팅층을 더욱 포함하는 경우, 탄소 코팅층의 함량은 상기 양극 활물질 100 중량%에 대하여 0.05 중량% 내지 0.5 중량%일 수 있다.The surface of the hole may further include a carbon coating layer. When the carbon coating layer is further present on the surface of the hole, the conductivity of the positive electrode active material layer (composite layer) is increased, so that the amount of the conductive material can be adjusted. The carbon of the carbon coating layer may be graphene, carbon black, carbon nanotubes, hydrocarbons such as methane, or a combination thereof. When the carbon coating layer is further formed, the thickness of the carbon coating layer may be 10 nm to 1 μm. When the carbon coating layer is further included, the content of the carbon coating layer may be 0.05 wt% to 0.5 wt% based on 100 wt% of the positive active material.

이러한 구성을 갖는 리튬 이차 전지는 양극 활물질 및 왁스 코팅된 리튬 금속을 포함하는 양극 활물질 조성물을 이용하여 제조된 양극, 음극 및 전해질을 이용하여 제조한 전지를 화성 공정을 실시하여 제조될 수 있다. 이하에서 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지 제조 공정에 대하여 이하에서 보다 자세하게 설명하기로 한다. A lithium secondary battery having such a configuration may be manufactured by performing a chemical conversion process on a battery manufactured using a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte prepared using a positive electrode active material composition including a positive electrode active material and a wax-coated lithium metal. Hereinafter, a lithium secondary battery manufacturing process according to an embodiment of the present invention will be described in more detail below.

본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 양극은 양극 활물질 및 왁스코팅된 리튬 금속을 포함하는 양극 활물질 조성물을 이용하여 제조된다. 상기 왁스 코팅된 리튬 금속의 함량은 상기 양극 활물질 100 중량%에 대하여 0.1 중량% 내지 1 중량%일 수 있다. 상기 왁스 코팅된 리튬 금속의 함량이 상기 범위에 포함되는 경우에는, 보다 적절한 전지의 사이클 수명 특성을 나타낼 수 있다.A positive electrode of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention is manufactured using a positive electrode active material composition including a positive electrode active material and a wax-coated lithium metal. The content of the wax-coated lithium metal may be 0.1 wt% to 1 wt% based on 100 wt% of the positive active material. When the content of the wax-coated lithium metal is included in the above range, more appropriate battery cycle life characteristics may be exhibited.

또한, 상기 왁스와 리튬 금속의 함량비는 0.5 : 1 내지 3 : 1 중량비일 수 있다. 상기 왁스와 리튬 금속의 함량비가 상기 범위에 포함되는 경우에는, 전지 특성을 보다 효과적으로 개선할 수 있어, 적절하다.In addition, a content ratio of the wax and lithium metal may be 0.5:1 to 3:1 by weight. When the content ratio of the wax and lithium metal is within the above range, battery characteristics can be more effectively improved, which is appropriate.

상기 리튬 금속의 평균 입경(D50)은 1200nm 내지 50㎛일 수 있다. 상기 리튬 금속의 평균 입경(D50)이 상기 범위에 포함되는 경우, 적절한 크기의 홀을 형성할 수 있다.The average particle diameter (D50) of the lithium metal may be 1200nm to 50㎛. When the average particle diameter (D50) of the lithium metal is within the above range, a hole having an appropriate size may be formed.

상기 왁스 코팅, 즉 왁스 코팅층의 두께는 1㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 왁스 코팅층 두께가 이 범위에 포함되는 경우, 리튬 금속을 공기 중에서 용이하게 취급할 수 있다.The thickness of the wax coating, that is, the wax coating layer, may be 1 μm to 10 μm. When the thickness of the wax coating layer falls within this range, lithium metal can be easily handled in air.

상기 왁스 코팅된 리튬 금속에서 왁스 코팅 공정은 어떠한 공정을 사용하여도 무방하므로, 한정할 필요는 없다. In the wax-coated lithium metal, any process may be used for the wax coating process, so there is no need to limit it.

리튬 금속을 양극에 사용하는 경우, 양극의 전위 에너지와 리튬 금속의 전위 에너지가 다르기에, 단락이 발생할 수 있는데, 본 발명의 일 구현예과 같이, 왁스로 코팅된 리튬 금속을 양극에 사용하는 경우, 왁스가 리튬 금속을 감싸고 있어 단락을 방지할 수 있다.When lithium metal is used for the positive electrode, a short circuit may occur because the potential energy of the positive electrode and the potential energy of the lithium metal are different. A wax wraps around the lithium metal to prevent a short circuit.

또한, 상기 왁스 코팅된 리튬 금속은 탄소로 더욱 코팅될 수도 있다. 즉, 리튬 금속 표면에 왁스 코팅층이 존재하며, 이 왁스 코팅층 표면에 탄소 코팅층이 존재할 수도 있다. 상기 탄소 코팅층의 탄소로는 그라핀, 카본 블랙, 카본 나노 튜브, 메탄과 같은 탄화수소 또는 이들의 조합일 수 있다. 탄소 코팅층을 더욱 형성하는 경우, 탄소 코팅층의 두께는 10nm 내지 1㎛일 수 있다. 또한 상기 탄소 코팅층의 함량은 상기 리튬 금속 100 중량%에 대하여 0.05 중량% 내지 0.5 중량%일 수 있다. 상기 탄소 코팅층의 함량이 상기 범위에 포함되는 경우에는, 이용 효율을 보다 향상시킬 수 있어, 적절하다.In addition, the wax-coated lithium metal may be further coated with carbon. That is, a wax coating layer is present on the surface of the lithium metal, and a carbon coating layer may be present on the surface of the wax coating layer. The carbon of the carbon coating layer may be graphene, carbon black, carbon nanotubes, hydrocarbons such as methane, or a combination thereof. When the carbon coating layer is further formed, the thickness of the carbon coating layer may be 10 nm to 1 μm. In addition, the content of the carbon coating layer may be 0.05 wt% to 0.5 wt% based on 100 wt% of the lithium metal. When the content of the carbon coating layer is included in the above range, the use efficiency can be further improved, which is appropriate.

상기 왁스로는 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax), 올레핀계 화합물, 오일형 액상왁스 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 마이크로스탈린 왁스는 마이크로 왁스라고도 하며, 원유(crude oil) 정제시 생산되는 고점도 윤활증류분(Lube distilate oil) 등으로부터 용제 추출법에 의해 탈납(dewaxing), 탈유(deoiling) 공정을 거친 왁스를 의미하며, 측쇄형 포화탄화수소를 주성분으로 포함하는 왁스이다. Examples of the wax include microcrystalline wax, olefin-based compound, and oil-type liquid wax. or a combination thereof. The microstalin wax is also called micro wax, and refers to a wax that has undergone a dewaxing and deoiling process by solvent extraction from high-viscosity lube distillate oil produced during crude oil refining, etc. , a wax containing branched-chain saturated hydrocarbons as a main component.

상기 양극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)을 사용할 수 있다. 구체적으로는 코발트, 망간, 니켈, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 금속과 리튬과의 복합 산화물중 1종 이상의 것을 사용할 수 있다. 보다 구체적인 예로는 하기 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다. LiaA1-bXbD2(0.90 ≤ a ≤1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5); LiaA1-bXbO2-cDc(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); LiaE1-bXbO2-cDc(0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); LiaE2-bXbO4-cDc(0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); LiaNi1-b-cCobXcDα(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 < α ≤ 2); LiaNi1-b-cCobXcO2-αTα(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2); LiaNi1-b-cCobXcO2-αT2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2); LiaNi1-b-cMnbXcDα(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2); LiaNi1-b-cMnbXcO2-αTα(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2); LiaNi1-b-cMnbXcO2-αT2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2); LiaNibEcGdO2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1); LiaNibCocMndGeO2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤ 0.5, 0.001 ≤ e ≤0.1); LiaNiGbO2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1) LiaCoGbO2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); LiaMn1-bGbO2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); LiaMn2GbO4(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); LiaMn1-gGgPO4(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ g ≤ 0.5); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiZO2; LiNiVO4 Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤f ≤ 2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤f ≤ 2); LiaFePO4(0.90 ≤ a ≤ 1.8)As the positive active material, A compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium (a lithiated intercalation compound) may be used. Specifically, at least one of a complex oxide of lithium and a metal selected from cobalt, manganese, nickel, and combinations thereof may be used. As a more specific example, a compound represented by any one of the following formulas may be used. Li a A 1-b X b D 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5); Li a A 1-b X b O 2-c D c (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); Li a E 1-b X b O 2-c D c (0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); Li a E 2-b X b O 4-c D c (0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); Li a Ni 1-bc Co b X c D α (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 < α ≤ 2); Li a Ni 1-bc Co b X c O 2-α T α (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni 1-bc Co b X c O 2-α T 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni 1-bc Mn b X c D α (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2); Li a Ni 1-bc Mn b X c O 2-α T α (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni 1-bc Mn b X c O 2-α T 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni b E c G d O 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1); Li a Ni b Co c Mn d G e O 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤ 0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1); Li a NiG b O 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1) Li a CoG b O 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); Li a Mn 1-b G b O 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); Li a Mn 1-g G g PO 4 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ g ≤ 0.5); QO 2 ; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 5 ; LiZO 2 ; LiNiVO 4 Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0 ≤ f ≤ 2); Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0 ≤ f ≤ 2); Li a FePO 4 (0.90 ≤ a ≤ 1.8)

상기 화학식에 있어서, A는 Ni, Co, Mn, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; X는 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; D는 O, F, S, P, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; E는 Co, Mn, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; T는 F, S, P, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; Q는 Ti, Mo, Mn, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; Z는 Cr, V, Fe, Sc, Y, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다.In the above formula, A is selected from the group consisting of Ni, Co, Mn, and combinations thereof; X is selected from the group consisting of Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, rare earth elements and combinations thereof; D is selected from the group consisting of O, F, S, P, and combinations thereof; E is selected from the group consisting of Co, Mn, and combinations thereof; T is selected from the group consisting of F, S, P, and combinations thereof; G is selected from the group consisting of Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, and combinations thereof; Q is selected from the group consisting of Ti, Mo, Mn, and combinations thereof; Z is selected from the group consisting of Cr, V, Fe, Sc, Y, and combinations thereof; J is selected from the group consisting of V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, and combinations thereof.

물론 이 화합물 표면에 코팅층을 갖는 것도 사용할 수 있고, 또는 상기 화합물과 코팅층을 갖는 화합물을 혼합하여 사용할 수도 있다. 이 코팅층은 코팅 원소의 옥사이드, 코팅 원소의 하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시카보네이트 및 코팅 원소의 하이드록시카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 코팅 원소 화합물을 포함할 수 있다. 이들 코팅층을 이루는 화합물은 비정질 또는 결정질일 수 있다. 상기 코팅층에 포함되는 코팅 원소로는Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 코팅층 형성 공정은 상기 화합물에 이러한 원소들을 사용하여 양극 활물질의 물성에 악영향을 주지 않는 방법(예를 들어 스프레이 코팅, 침지법 등)으로 코팅할 수 있으면 어떠한 코팅 방법을 사용하여도 무방하며, 이에 대하여는 당해 분야에 종사하는 사람들에게 잘 이해될 수 있는 내용이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.Of course, a compound having a coating layer on the surface of the compound may be used, or a mixture of the compound and a compound having a coating layer may be used. The coating layer may contain at least one coating element compound selected from the group consisting of an oxide of a coating element, a hydroxide of a coating element, an oxyhydroxide of a coating element, an oxycarbonate of a coating element, and a hydroxycarbonate of a coating element. can The compound constituting these coating layers may be amorphous or crystalline. As the coating element included in the coating layer, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr, or a mixture thereof may be used. In the coating layer forming process, any coating method may be used as long as the compound can be coated by a method that does not adversely affect the physical properties of the positive electrode active material (eg, spray coating, dipping method, etc.) by using these elements in the compound. Since the content can be well understood by those engaged in the field, a detailed description thereof will be omitted.

상기 양극 활물질 조성물은 바인더 및 도전재를 더욱 포함할 수 있다.The positive active material composition may further include a binder and a conductive material.

상기 바인더는 양극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 양극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하는 물질이다. 상기 바인더의 대표적인 예로는 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 디아세틸셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌 부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌 부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The binder is a material that serves to well adhere the positive active material particles to each other and also to adhere the positive active material to the current collector. Representative examples of the binder include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, carboxylated polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, a polymer containing ethylene oxide, polyvinyl blood Rollidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene butadiene rubber, acrylated styrene butadiene rubber, epoxy resin, nylon, etc. may be used, but the present invention is not limited thereto.

상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하다. 도전재의 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머; 또는 이들의 혼합물을 포함하는 도전성 재료를 들 수 있다.The conductive material is used to impart conductivity to the electrode, and in the configured battery, any electronically conductive material may be used without causing a chemical change. Examples of the conductive material include carbon-based materials such as natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, and carbon fiber; metal-based substances such as metal powders such as copper, nickel, aluminum, and silver, or metal fibers; conductive polymers such as polyphenylene derivatives; or a conductive material containing a mixture thereof.

상기 양극 활물질 조성물은 용매를 더욱 포함할 수 있으며, 용매로는 N-메틸피롤리돈을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The positive active material composition may further include a solvent, and the solvent may include, but is not limited to, N-methylpyrrolidone.

상기 양극 활물질 조성물에서 양극 활물질의 함량은 양극 활물질 조성물 고형분 전체 중량에 대하여 85 중량% 내지 97.6 중량%일 수 있다. 또한, 상기 왁스로 코팅된 리튬 금속의 함량은 양극 활물질 조성물 고형분 전체 중량에 대하여 0.1 중량% 내지 1 중량%일 수 있다.The content of the positive active material in the positive active material composition may be 85% to 97.6% by weight based on the total weight of the positive active material composition solid content. In addition, the content of the lithium metal coated with the wax may be 0.1 wt% to 1 wt% based on the total weight of the solid content of the cathode active material composition.

또한, 상기 양극 활물질 조성물이 바인더를 더욱 포함하는 경우, 바인더의 함량은 양극 활물질 조성물 고형분 전체 중량에 대하여 1.0 중량% 내지 5 중량%일 수 있다. 아울러, 상기 양극 활물질 조성물이 도전재를 더욱 포함하는 경우, 도전재의 함량은 양극 활물질 조성물 고형분 전체 중량에 대하여 1.3 중량% 내지 10 중량%일 수 있다.In addition, when the cathode active material composition further includes a binder, the content of the binder may be 1.0 wt% to 5 wt% based on the total solid weight of the cathode active material composition. In addition, when the positive electrode active material composition further includes a conductive material, the amount of the conductive material may be 1.3 wt% to 10 wt% based on the total solid weight of the positive electrode active material composition.

상기 양극 활물질 조성물을 전류 집전체에 도포, 건조 및 압연하는 통상의 공정으로 양극을 제조한다. 상기 전류 집전체로는 Al 포일을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.A positive electrode is manufactured by a conventional process of applying, drying, and rolling the positive electrode active material composition to a current collector. An Al foil may be used as the current collector, but is not limited thereto.

상기 양극, 음극 활물질을 포함하는 음극 및 전해질을 이용하여 통상의 공정으로 리튬 이차 전지를 조립한다. 조립된 리튬 이차 전지를 화성 공정을 실시한다. 상기 화성 공정에 따라, 양극에 포함된 리튬 금속이 용해되어 양극으로부터 용출됨에 따라 양극 표면에 홀이 형성된다. 또한, 양극에서 전체적으로 리튬 금속이 용해되어 용출되므로, 양극 내부 전체적으로도 홀이 형성될 수 있다.A lithium secondary battery is assembled in a conventional process using the positive electrode, the negative electrode including the negative electrode active material, and the electrolyte. The assembled lithium secondary battery is subjected to a chemical conversion process. According to the formation process, as lithium metal contained in the positive electrode is dissolved and eluted from the positive electrode, a hole is formed on the surface of the positive electrode. In addition, since the lithium metal as a whole is dissolved and eluted from the positive electrode, a hole may be formed throughout the interior of the positive electrode.

아울러, 용출된 리튬 금속은, 충방전시 SEI막을 형성하는 반응에 참여함에 따라 충방전 반응에 참여하지 않는 양극 활물질의 비가역 Li양을 보상해줄 수 있기에, 이 양극을 포함하는 리튬 이차 전지는 용량이 향상될 수 있다.In addition, since the eluted lithium metal can compensate for the irreversible Li amount of the positive electrode active material that does not participate in the charge/discharge reaction as it participates in the reaction to form the SEI film during charging and discharging, the lithium secondary battery including the positive electrode has a capacity can be improved

또한, 상기 화성 공정에서 리튬 금속이 용해되어 양극으로부터 제거되며, 이때 리튬 금속 표면에 코팅된 왁스 또한 함께 제거될 수 있으나, 일부가 양극에 잔존할 수도 있다. 왁스가 양극에 잔존하는 경우, 왁스는 전기적으로 불활성이므로 부반응을 야기하지는 않으므로, 왁스가 양극에 잔존하더라도, 전지에 악영향을 미치지는 않는다. 또한, 표면에 왁스 코팅층 및 탄소 코팅층이 형성된 리튬 금속을 사용하는 경우에는 양극에 왁스 및 탄소가 잔존할 수 있다. 이때, 홀의 표면에 탄소로 형성된 코팅층이 존재할 수 있다.In addition, in the chemical conversion process, lithium metal is dissolved and removed from the positive electrode. At this time, the wax coated on the lithium metal surface may also be removed, but some may remain in the positive electrode. When the wax remains on the positive electrode, since the wax is electrically inert and does not cause side reactions, even if the wax remains on the positive electrode, it does not adversely affect the battery. In addition, when lithium metal having a wax coating layer and a carbon coating layer formed on the surface is used, wax and carbon may remain in the positive electrode. In this case, a coating layer formed of carbon may be present on the surface of the hole.

상기 화성 공정은 0.1C 내지 0.5C로 1회 내지 2회 충방전 하는 공정으로 실시할 수 있다. The chemical conversion process may be carried out as a process of charging and discharging one to two times at 0.1C to 0.5C.

상기 음극은 전류 집전체 및 이 전류 집전체 위에 형성된 음극 활물질을 포함하는 음극 활물질 층을 포함한다.The negative electrode includes a current collector and an anode active material layer including a negative active material formed on the current collector.

상기 음극 활물질은 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬 금속, 리튬 금속의 합금, 리튬에 도프 및 탈도프 가능한 물질 또는 전이 금속 산화물을 포함한다.The negative active material includes a material capable of reversibly intercalating/deintercalating lithium ions, lithium metal, an alloy of lithium metal, a material capable of doping and dedoping lithium, or a transition metal oxide.

상기 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질로는 탄소 물질로서, 리튬 이온 이차 전지에서 일반적으로 사용되는 탄소계 음극 활물질은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들을 함께 사용할 수 있다. 상기 결정질 탄소의 예로는 무정형, 판상, 린편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연을 들 수 있고, 상기 비정질 탄소의 예로는 소프트 카본(soft carbon) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스 등을 들 수 있다.The material capable of reversibly intercalating/deintercalating lithium ions is a carbon material, and any carbon-based negative active material generally used in lithium ion secondary batteries may be used, and a representative example thereof is crystalline carbon. , amorphous carbon or these may be used together. Examples of the crystalline carbon include graphite such as amorphous, plate-shaped, flake-shaped, spherical or fibrous natural graphite or artificial graphite, and examples of the amorphous carbon include soft carbon or hard carbon ( hard carbon), mesophase pitch carbide, and calcined coke.

상기 리튬 금속의 합금으로는 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되는 금속의 합금이 사용될 수 있다.The lithium metal alloy includes lithium and Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al and Sn from the group consisting of Alloys of selected metals may be used.

상기 리튬에 도프 및 탈도프 가능한 물질로는 Si, Si-C 복합체, SiOx(0 < x < 2), Si-Q 합금(상기 Q는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이며, Si은 아님), Sn, SnO2, Sn-R 합금(상기 R은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이며, Sn은 아님) 등을 들 수 있고, 또한 이들 중 적어도 하나와 SiO2를 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 원소 Q 및 R로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag,Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Tl, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. Examples of the lithium-doped and de-doped material include Si, Si-C composite, SiO x (0 < x < 2), Si-Q alloy (wherein Q is an alkali metal, alkaline earth metal, a group 13 element, a group 14 element, An element selected from the group consisting of a group 15 element, a group 16 element, a transition metal, a rare earth element, and a combination thereof, and not Si), Sn, SnO 2 , a Sn-R alloy (wherein R is an alkali metal, an alkaline earth metal, an element selected from the group consisting of a group 13 element, a group 14 element, a group 15 element, a group 16 element, a transition metal, a rare earth element, and a combination thereof (not Sn); You may mix and use SiO2 . The elements Q and R include Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag,Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Tl, Ge, P, As, Sb, Bi, One selected from the group consisting of S, Se, Te, Po, and combinations thereof may be used.

상기 전이 금속 산화물로는 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 또는 리튬 티타늄 산화물 등을 들 수 있다.Examples of the transition metal oxide include vanadium oxide, lithium vanadium oxide or lithium titanium oxide.

상기 음극 활물질 층에서 음극 활물질의 함량은 음극 활물질 층 전체 중량에 대하여 95 중량% 내지 99 중량%일 수 있다.The content of the anode active material in the anode active material layer may be 95 wt% to 99 wt% based on the total weight of the anode active material layer.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 음극 활물질 층은 바인더를 포함하며, 선택적으로 도전재를 더욱 포함할 수도 있다. 상기 음극 활물질 층에서 바인더의 함량은 음극 활물질 층 전체 중량에 대하여 1 중량% 내지 5 중량%일 수 있다. 또한 도전재를 더욱 포함하는 경우에는 음극 활물질을 90 중량% 내지 98 중량%, 바인더를 1 중량% 내지 5 중량%, 도전재를 1 중량% 내지 5 중량% 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the negative active material layer includes a binder, and may optionally further include a conductive material. The content of the binder in the anode active material layer may be 1 wt% to 5 wt% based on the total weight of the anode active material layer. In addition, when the conductive material is further included, 90 wt% to 98 wt% of the negative active material, 1 wt% to 5 wt% of the binder, and 1 wt% to 5 wt% of the conductive material may be used.

상기 바인더는 음극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 음극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 한다. 상기 바인더로는 비수용성 바인더, 수용성 바인더 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.The binder serves to well adhere the negative active material particles to each other and also to adhere the negative active material well to the current collector. As the binder, a water-insoluble binder, a water-soluble binder, or a combination thereof may be used.

상기 비수용성 바인더로는 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드이미드, 폴리이미드 또는 이들의 조합을 들 수 있다. Examples of the water-insoluble binder include polyvinyl chloride, carboxylated polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, ethylene oxide-containing polymer, polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, and polyvinylidene fluoride. , polyethylene, polypropylene, polyamideimide, polyimide, or a combination thereof.

상기 수용성 바인더로는 고무계 바인더 또는 고분자 수지 바인더를 들 수 있다. 상기 고무계 바인더는 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버(SBR), 아크릴로나이트릴-부타디엔 러버, 아크릴 고무, 부틸고무, 불소고무 및 이들의 조합에서 선택되는 것일 수 있다. 상기 고분자 수지 바인더는 에틸렌프로필렌공중합체, 폴리에피크로로히드린, 폴리포스파젠, 폴리아크릴로니트릴, 폴리스틸렌, 에틸렌프로필렌디엔공중합체, 폴리비닐피리딘, 클로로설폰화폴리에틸렌, 라텍스, 폴리에스테르수지, 아크릴수지, 페놀수지, 에폭시 수지, 폴리비닐알콜으로 및 이들의 조합에서 선택되는 것일 수 있다. The water-soluble binder may include a rubber-based binder or a polymer resin binder. The rubber binder may be selected from styrene-butadiene rubber, acrylated styrene-butadiene rubber (SBR), acrylonitrile-butadiene rubber, acrylic rubber, butyl rubber, fluororubber, and combinations thereof. The polymer resin binder is ethylene propylene copolymer, polyepichlorohydrin, polyphosphazene, polyacrylonitrile, polystyrene, ethylene propylene diene copolymer, polyvinylpyridine, chlorosulfonated polyethylene, latex, polyester resin, It may be one selected from acrylic resin, phenol resin, epoxy resin, polyvinyl alcohol, and combinations thereof.

상기 음극 바인더로 수용성 바인더를 사용하는 경우, 점성을 부여할 수 있는 셀룰로즈 계열 화합물을 증점제로 더욱 포함할 수 있다. 이 셀룰로즈 계열 화합물로는 카르복시메틸 셀룰로즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 또는 이들의 알칼리 금속염 등을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 알칼리 금속으로는 Na, K 또는 Li를 사용할 수 있다. 이러한 증점제 사용 함량은 음극 활물질 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 3 중량부일 수 있다. When a water-soluble binder is used as the negative electrode binder, a cellulose-based compound capable of imparting viscosity may be further included as a thickener. As the cellulose-based compound, one or more of carboxymethyl cellulose, hydroxypropylmethyl cellulose, methyl cellulose, or alkali metal salts thereof may be mixed and used. As the alkali metal, Na, K or Li may be used. The amount of the thickener used may be 0.1 parts by weight to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the negative active material.

상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머; 또는 이들의 혼합물을 포함하는 도전성 재료를 사용할 수 있다.The conductive material is used to impart conductivity to the electrode, and in the battery configured, any electronic conductive material can be used as long as it does not cause chemical change, for example, natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen carbon-based materials such as black and carbon fiber; metal-based substances such as metal powders such as copper, nickel, aluminum, and silver, or metal fibers; conductive polymers such as polyphenylene derivatives; Alternatively, a conductive material including a mixture thereof may be used.

상기 집전체로는 구리 박, 니켈 박, 스테인레스강 박, 티타늄 박, 니켈 발포체(foam), 구리 발포체, 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.The current collector may be selected from the group consisting of copper foil, nickel foil, stainless steel foil, titanium foil, nickel foam, copper foam, a polymer substrate coated with conductive metal, and combinations thereof.

상기 전해질은 비수성 유기 용매 및 리튬염을 포함한다.The electrolyte includes a non-aqueous organic solvent and a lithium salt.

상기 비수성 유기용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다. The non-aqueous organic solvent serves as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move.

상기 비수성 유기용매로는 카보네이트계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계, 알코올계, 또는 비양성자성 용매를 사용할 수 있다. As the non-aqueous organic solvent, carbonate-based, ester-based, ether-based, ketone-based, alcohol-based, or aprotic solvents may be used.

상기 카보네이트계 용매로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 에틸프로필 카보네이트(EPC), 메틸에틸 카보네이트(MEC), 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 등이 사용될 수 있다. 상기 에스테르계 용매로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 디메틸아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, 데카놀라이드(decanolide), 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone) 등이 사용될 수 있다. 상기 에테르계 용매로는 디부틸 에테르, 테트라글라임, 디글라임, 디메톡시에탄, 2-메틸테트라히드로퓨란, 테트라히드로퓨란 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 케톤계 용매로는 시클로헥사논 등이 사용될 수 있다. 또한 상기 알코올계 용매로는 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등이 사용될 수 있으며, 상기 비양성자성 용매로는 R-CN(R은 탄소수 2 내지 20의 직쇄상, 분지상, 또는 환 구조의 탄화수소기이며, 이중결합 방향 환 또는 에테르 결합을 포함할 수 있다) 등의 니트릴류, 디메틸포름아미드 등의 아미드류, 1,3-디옥솔란 등의 디옥솔란류, 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다. Examples of the carbonate-based solvent include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), methylpropyl carbonate (MPC), ethylpropyl carbonate (EPC), methylethyl carbonate (MEC), ethylene carbonate ( EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), and the like may be used. Examples of the ester solvent include methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, dimethyl acetate, methylpropionate, ethylpropionate, decanolide, mevalonolactone, caprolactone. etc. may be used. As the ether-based solvent, dibutyl ether, tetraglyme, diglyme, dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran, etc. may be used. In addition, cyclohexanone and the like may be used as the ketone-based solvent. In addition, as the alcohol-based solvent, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, etc. may be used, and the aprotic solvent is R-CN (R is a linear, branched, or cyclic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms. , nitriles such as nitriles (which may contain double bond aromatic rings or ether bonds), amides such as dimethylformamide, dioxolanes such as 1,3-dioxolane, sulfolanes, etc. may be used. .

상기 유기 용매는 단독으로 또는 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 하나 이상 혼합하여 사용하는 경우의 혼합 비율은 목적하는 전지 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있고, 이는 당해 분야에 종사하는 사람들에게는 널리 이해될 수 있다.The organic solvents may be used alone or in mixture of one or more, and when one or more of the organic solvents are mixed and used, the mixing ratio may be appropriately adjusted according to the desired battery performance, which can be widely understood by those in the art. have.

또한, 상기 카보네이트계 용매의 경우, 환형(cyclic) 카보네이트와 사슬형(chain) 카보네이트를 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 이 경우 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트는 1:1 내지 1:9의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 전해액의 성능이 우수하게 나타날 수 있다. In addition, in the case of the carbonate-based solvent, it is preferable to use a mixture of a cyclic carbonate and a chain carbonate. In this case, when the cyclic carbonate and the chain carbonate are mixed in a volume ratio of 1:1 to 1:9, the electrolyte may exhibit excellent performance.

상기 유기용매는 상기 카보네이트계 용매에 방향족 탄화수소계 유기용매를 더 포함할 수도 있다. 이때 상기 카보네이트계 용매와 방향족 탄화수소계 유기용매는 1:1 내지 30:1의 부피비로 혼합될 수 있다.The organic solvent may further include an aromatic hydrocarbon-based organic solvent in the carbonate-based solvent. In this case, the carbonate-based solvent and the aromatic hydrocarbon-based organic solvent may be mixed in a volume ratio of 1:1 to 30:1.

상기 방향족 탄화수소계 유기용매로는 하기 화학식 1의 방향족 탄화수소계 화합물이 사용될 수 있다.As the aromatic hydrocarbon-based organic solvent, an aromatic hydrocarbon-based compound represented by the following Chemical Formula 1 may be used.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112017011383086-pat00001
Figure 112017011383086-pat00001

(상기 화학식 1에서, R1 내지 R6는 서로 동일하거나 상이하며 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 할로알킬기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.)(In Formula 1, R 1 to R 6 are the same as or different from each other and are selected from the group consisting of hydrogen, halogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group, and combinations thereof.)

상기 방향족 탄화수소계 유기용매의 구체적인 예로는 벤젠, 플루오로벤젠, 1,2-디플루오로벤젠, 1,3-디플루오로벤젠, 1,4-디플루오로벤젠, 1,2,3-트리플루오로벤젠, 1,2,4-트리플루오로벤젠, 클로로벤젠, 1,2-디클로로벤젠, 1,3-디클로로벤젠, 1,4-디클로로벤젠, 1,2,3-트리클로로벤젠, 1,2,4-트리클로로벤젠, 아이오도벤젠, 1,2-디아이오도벤젠, 1,3-디아이오도벤젠, 1,4-디아이오도벤젠, 1,2,3-트리아이오도벤젠, 1,2,4-트리아이오도벤젠, 톨루엔, 플루오로톨루엔, 2,3-디플루오로톨루엔, 2,4-디플루오로톨루엔, 2,5-디플루오로톨루엔, 2,3,4-트리플루오로톨루엔, 2,3,5-트리플루오로톨루엔, 클로로톨루엔, 2,3-디클로로톨루엔, 2,4-디클로로톨루엔, 2,5-디클로로톨루엔, 2,3,4-트리클로로톨루엔, 2,3,5-트리클로로톨루엔, 아이오도톨루엔, 2,3-디아이오도톨루엔, 2,4-디아이오도톨루엔, 2,5-디아이오도톨루엔, 2,3,4-트리아이오도톨루엔, 2,3,5-트리아이오도톨루엔, 자일렌, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.Specific examples of the aromatic hydrocarbon-based organic solvent include benzene, fluorobenzene, 1,2-difluorobenzene, 1,3-difluorobenzene, 1,4-difluorobenzene, 1,2,3-tri Fluorobenzene, 1,2,4-trifluorobenzene, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,3-dichlorobenzene, 1,4-dichlorobenzene, 1,2,3-trichlorobenzene, 1 ,2,4-trichlorobenzene, iodobenzene, 1,2-diiodobenzene, 1,3-diiodobenzene, 1,4-diiodobenzene, 1,2,3-triiodobenzene, 1, 2,4-triiodobenzene, toluene, fluorotoluene, 2,3-difluorotoluene, 2,4-difluorotoluene, 2,5-difluorotoluene, 2,3,4-trifluoro Rottoluene, 2,3,5-trifluorotoluene, chlorotoluene, 2,3-dichlorotoluene, 2,4-dichlorotoluene, 2,5-dichlorotoluene, 2,3,4-trichlorotoluene, 2, 3,5-trichlorotoluene, iodotoluene, 2,3-diiodotoluene, 2,4-diiodotoluene, 2,5-diiodotoluene, 2,3,4-triiodotoluene, 2,3 ,5-triiodotoluene, xylene, and combinations thereof.

상기 전해질은 전지 수명을 향상시키기 위하여 비닐렌 카보네이트 또는 하기 화학식 2의 에틸렌계 카보네이트계 화합물을 수명 향상 첨가제로 더욱 포함할 수도 있다.In order to improve battery life, the electrolyte may further include vinylene carbonate or an ethylene-based carbonate-based compound of Formula 2 as a lifespan improving additive.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112017011383086-pat00002
Figure 112017011383086-pat00002

(상기 화학식 2에서, R7 및 R8은 서로 동일하거나 상이하며, 수소, 할로겐기, 시아노기(CN), 니트로기(NO2) 및 불소화된 탄소수 1 내지 5의 알킬기로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 R7과 R8 중 적어도 하나는 할로겐기, 시아노기(CN), 니트로기(NO2) 및 불소화된 탄소수 1 내지 5의 알킬기로 이루어진 군에서 선택되나, 단 R7 및 R8이 모두 수소는 아니다.)(In Formula 2, R 7 and R 8 are the same as or different from each other, and are selected from the group consisting of hydrogen, a halogen group, a cyano group (CN), a nitro group (NO 2 ), and a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, , wherein at least one of R 7 and R 8 is selected from the group consisting of a halogen group, a cyano group (CN), a nitro group (NO 2 ) and a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, provided that R 7 and R 8 are both not hydrogen.)

상기 에틸렌계 카보네이트계 화합물의 대표적인 예로는 디플루오로 에틸렌카보네이트, 클로로에틸렌 카보네이트, 디클로로에틸렌 카보네이트, 브로모에틸렌 카보네이트, 디브로모에틸렌 카보네이트, 니트로에틸렌 카보네이트, 시아노에틸렌 카보네이트 또는 플루오로에틸렌 카보네이트 등을 들 수 있다. 이러한 수명 향상 첨가제를 더욱 사용하는 경우 그 사용량은 적절하게 조절할 수 있다.Representative examples of the ethylene-based carbonate-based compound include difluoroethylene carbonate, chloroethylene carbonate, dichloroethylene carbonate, bromoethylene carbonate, dibromoethylene carbonate, nitroethylene carbonate, cyanoethylene carbonate or fluoroethylene carbonate. can be heard When such a life-enhancing additive is further used, its amount can be appropriately adjusted.

상기 리튬염은 유기 용매에 용해되어, 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 이차 전지의 작동을 가능하게 하고, 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 촉진하는 역할을 하는 물질이다. 이러한 리튬염의 대표적인 예로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiN(SO2C2F5)2, Li(CF3SO2)2N, LiN(SO3C2F5)2, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수이며, 예를 들면 1 내지 20의 정수임), LiCl, LiI 및 LiB(C2O4)2(리튬 비스옥살레이트 보레이트(lithium bis(oxalato) borate: LiBOB)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 지지(supporting) 전해염으로 포함한다. 리튬염의 농도는 0.1M 내지 2.0M 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 리튬염의 농도가 상기 범위에 포함되면, 전해질이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해질 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다.The lithium salt is dissolved in an organic solvent, serves as a source of lithium ions in the battery, enables the basic operation of a lithium secondary battery, and serves to promote movement of lithium ions between the positive electrode and the negative electrode. Representative examples of such lithium salts include LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiN(SO 2 C 2 F 5 ) 2 , Li(CF 3 SO 2 ) 2 N, LiN(SO 3 C 2 F 5 ) 2 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiClO 4 , LiAlO 2 , LiAlCl 4 , LiN(C x F 2x+1 SO 2 )(C y F 2y+1 SO 2 ), where x and y are natural numbers, for example It is an integer from 1 to 20), LiCl, LiI and LiB(C 2 O 4 ) 2 (lithium bis(oxalato) borate: LiBOB) one or more selected from the group consisting of supporting (supporting) It is included as an electrolyte salt.It is recommended that the concentration of the lithium salt be used within the range of 0.1 M to 2.0 M. When the concentration of the lithium salt is included in the above range, the electrolyte has appropriate conductivity and viscosity, so that excellent electrolyte performance can be exhibited; Lithium ions can move effectively.

리튬 이차 전지의 종류에 따라 양극과 음극 사이에 세퍼레이터가 존재할 수도 있다. 이러한 세퍼레이터로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있음은 물론이다.A separator may exist between the positive electrode and the negative electrode depending on the type of the lithium secondary battery. As such a separator, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, or a multilayer film of two or more layers thereof may be used. A polyethylene/polypropylene two-layer separator, a polyethylene/polypropylene/polyethylene three-layer separator, and polypropylene/polyethylene/poly It goes without saying that a mixed multilayer film such as a propylene three-layer separator or the like can be used.

도 1에 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 분해 사시도를 나타내었다. 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지는 각형인 것을 예로 설명하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 원통형, 파우치형 등 다양한 형태의 전지에 적용될 수 있다.1 is an exploded perspective view of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention. Although the lithium secondary battery according to an embodiment is described as an example of a prismatic shape, the present invention is not limited thereto, and may be applied to various types of batteries such as a cylindrical shape and a pouch type.

도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지(100)는 양극(10)과 음극(20) 사이에 세퍼레이터(30)를 개재하여 귄취된 전극 조립체(40)와, 상기 전극 조립체(40)가 내장되는 케이스(50)를 포함할 수 있다. 상기 양극(10), 상기 음극(20) 및 상기 세퍼레이터(30)는 전해액(미도시)에 함침되어 있을 수 있다.Referring to FIG. 1 , a lithium secondary battery 100 according to an embodiment includes an electrode assembly 40 wound with a separator 30 interposed between a positive electrode 10 and a negative electrode 20 , and the electrode assembly 40 . ) may include a built-in case 50. The positive electrode 10 , the negative electrode 20 , and the separator 30 may be impregnated with an electrolyte solution (not shown).

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러한 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, Examples and Comparative Examples of the present invention will be described. The following examples are only examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

(실시예 1)(Example 1)

LiCoO2 양극 활물질(평균 입경(D50): 20㎛) 97.4 중량%, 마이크로크리스탈린 왁스(상품명: 마이크로크리스탈린 왁스, 제조사: 동남유화, 도시명: 서울, 국가명: 대한민국)가 코팅된 리튬 금속(평균 입경(D50): 50㎛) 0.2 중량%, 폴리비닐리덴 플루오라이드 1.1 중량% 및 케첸 블랙 1.3 중량%를 N-메틸 피롤리돈 용매 중에서 혼합하여 양극 활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 마이크로크리스탈린 왁스와 상기 리튬 금속의 혼합비는 0.7 : 0.3 중량비이고, 마이크로크리스탈린 왁스 코팅, 즉 코팅층의 두께는 2 ㎛이었다.LiCoO 2 cathode active material (average particle diameter (D50): 20㎛) 97.4 wt%, microcrystalline wax (trade name: microcrystalline wax, manufacturer: Dongnam Petrochemical, city name: Seoul, country name: Korea) coated lithium metal (average Particle size (D50): 50 μm) 0.2 wt%, polyvinylidene fluoride 1.1 wt%, and Ketjen Black 1.3 wt% were mixed in an N-methyl pyrrolidone solvent to prepare a cathode active material slurry. The mixing ratio of the microcrystalline wax and the lithium metal was 0.7:0.3 by weight, and the thickness of the microcrystalline wax coating, that is, the coating layer, was 2 μm.

상기 양극 활물질 슬러리를 Al 전류 집전체에 도포, 건조 및 압연하여 합재 밀도 4.0g/cc인 리튬 이차 전지용 양극을 제조하였다.The positive electrode active material slurry was applied to an Al current collector, dried and rolled to prepare a positive electrode for a lithium secondary battery having a composite density of 4.0 g/cc.

흑연 음극 활물질 98.5 중량% 및 폴리비닐리덴 플루오라이드 바인더 1.5 중량%를 N-메틸 피롤리돈 용매 중에서 혼합하여 음극 활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 음극 활물질 슬러리를 Cu 포일의 일면에 코팅하고, 건조 및 압연하여 합재 밀도 1.6g/cc인 음극을 제조하였다.98.5 wt% of the graphite anode active material and 1.5 wt% of a polyvinylidene fluoride binder were mixed in an N-methyl pyrrolidone solvent to prepare an anode active material slurry. The negative electrode active material slurry was coated on one surface of a Cu foil, dried and rolled to prepare a negative electrode having a composite density of 1.6 g/cc.

1.0M LiPF6가 용해된 에틸렌 카보네이트와 디메틸 카보네이트의 혼합 용매(1 : 1 부피비)를 전해액을 제조하였다.An electrolyte solution was prepared by using a mixed solvent of ethylene carbonate and dimethyl carbonate in which 1.0M LiPF 6 was dissolved (1 : 1 volume ratio).

폴리에틸렌 필름을 세퍼레이터로 사용하였다.A polyethylene film was used as a separator.

상기 양극, 상기 세퍼레이터, 상기 음극 및 상기 전해액을 이용하여 통상의 공정으로 리튬 이차 전지를 제조하였다. 제조된 리튬 이차 전지를 0.1C로 1회 충방전하는 화성 공정을 실시하였다.A lithium secondary battery was manufactured in a conventional process using the positive electrode, the separator, the negative electrode, and the electrolyte solution. A formation process of charging and discharging the prepared lithium secondary battery once at 0.1C was performed.

(실시예 2)(Example 2)

마이크로크리스탈린 왁스가 코팅된 리튬 금속 대신에, 리튬 금속 표면에 마이크로크리스탈린 왁스가 코팅되고, 이 마이크로크리스탈린 왁스에 그라핀으로 코팅된 것을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다. Instead of the lithium metal coated with microcrystalline wax, microcrystalline wax was coated on the lithium metal surface, and the microcrystalline wax coated with graphene was used in the same manner as in Example 1 above. .

(비교예 1)(Comparative Example 1)

LiCoO2 양극 활물질(평균 입경(D50): 20 ㎛) 97.6 중량%, 폴리비닐리덴 플루오라이드 1.1 중량% 및 케첸 블랙 1.3 중량%를 N-메틸 피롤리돈 용매 중에서 혼합하여 양극 활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 활물질 슬러리를 Al 전류 집전체에 도포, 건조 및 압연하여 합재 밀도 4.0g/cc인 리튬 이차 전지용 양극을 제조하였다.97.6 wt% of LiCoO 2 cathode active material (average particle diameter (D50): 20 μm), 1.1 wt% of polyvinylidene fluoride, and 1.3 wt% of Ketjen black were mixed in an N-methyl pyrrolidone solvent to prepare a cathode active material slurry. The positive electrode active material slurry was applied to an Al current collector, dried and rolled to prepare a positive electrode for a lithium secondary battery having a composite density of 4.0 g/cc.

상기 양극 및 상기 실시예 1에서 제조된 음극, 전해액 및 세퍼레이터를 사용하여 통상의 공정으로 리튬 이차 전지를 제조하고, 실시예 1과 동일하게 화성 공정을 실시하였다.A lithium secondary battery was manufactured in a conventional process using the positive electrode and the negative electrode prepared in Example 1, the electrolyte, and the separator, and the chemical conversion process was performed in the same manner as in Example 1.

* SEM 사진* SEM photo

상기 실시예 1에서 압연 공정을 실시하고, 화성 공정을 실시하기 전의 리튬 이차 전지를 분해하여, 양극 표면에 대한 500배율 SEM 사진을 도 2에 나타내었다. 또한, 상기 실시예 1에서 화성 공정을 실시한 리튬 이차 전지를 분해하여, 양극 표면에 대한 50배율, 100배율 및 1000배율 SEM 사진을 도 3에 (A), (B) 및 (C)에 각각 나타내었다. 도 3의 (A) 및 (B)에서 검은 점은 왁스를 나타내는 것이고, 도 3의 (C)는 도 3의 (A)의 동그라미로 나타낸 검은 점을 확대한 것으로서, (C)에 나타낸 것과 같이, 실시예 1의 양극 표면에는 입경이 약 38.7㎛ 크기의 홀이 형성되어 있음을 알 수 있다. In Example 1, the rolling process was performed, and the lithium secondary battery before the chemical conversion process was disassembled, and a 500 magnification SEM photograph of the positive electrode surface is shown in FIG. 2 . In addition, the lithium secondary battery subjected to the chemical conversion process in Example 1 was disassembled, and 50, 100, and 1000 magnification SEM images of the surface of the positive electrode are shown in (A), (B) and (C) in FIG. 3 , respectively. It was. In (A) and (B) of Fig. 3, the black dots indicate wax, and Fig. 3 (C) is an enlarged black dot indicated by the circle in Fig. 3 (A), as shown in (C). , it can be seen that holes having a particle size of about 38.7 μm are formed on the surface of the anode of Example 1.

즉, 마이크로크리스탈린 왁스가 코팅된 리튬 금속을 양극에 사용한 실시예 1의 리튬 이차 전지는 화성 공정을 실시한 이후, 리튬 금속이 용출되어 양극으로부터 제거되므로, 양극 표면에 홀이 형성되어 있음을 알 수 있다.That is, in the lithium secondary battery of Example 1, in which the lithium metal coated with microcrystalline wax was used for the positive electrode, after the chemical conversion process was performed, the lithium metal was eluted and removed from the positive electrode, so it can be seen that a hole is formed on the surface of the positive electrode. have.

또한, 상기 실시예 1에서 화성 공정을 실시한 리튬 이차 전지를 분해하여, 양극 표면의 다양한 지점에서 1000배율 SEM 사진을 도 4의 (A), (B), (C), (D), (E) 및 (F)에 각각 나타내었다. 도 4에 나타낸 것과 같이, 화성 공정을 실시한 양극 표면에 약 22㎛ 내지 약 41.2㎛ 크기를 갖는 홀이 형성되어 있음을 알 수 있다. In addition, by disassembling the lithium secondary battery subjected to the chemical conversion process in Example 1, 1000 magnification SEM images at various points on the surface of the positive electrode were taken in FIG. 4 (A), (B), (C), (D), (E). ) and (F) respectively. As shown in FIG. 4 , it can be seen that holes having a size of about 22 μm to about 41.2 μm are formed on the surface of the anode subjected to the chemical conversion process.

또한, 상기 양극 표면에 형성된 홀의 종횡비는 약 0.8일 수 있다.In addition, the aspect ratio of the hole formed on the surface of the anode may be about 0.8.

* 전해액 함침 실험* Electrolyte impregnation experiment

상기 실시예 1과 상기 비교예 1에서 제조된 양극을 1.0M LiPF6가 용해된 에틸렌 카보네이트(EC)와 디메틸 카보네이트(DMC)의 혼합 용매인 전해질에 함침시키면서, 함침 시간에 따른 양극의 무게를 측정하여, 그 결과를 도 5에 나타내었다.While impregnating the positive electrode prepared in Example 1 and Comparative Example 1 in an electrolyte that is a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) in which 1.0M LiPF 6 was dissolved, the weight of the positive electrode according to the impregnation time was measured. Thus, the results are shown in FIG. 5 .

도 5에 나타낸 것과 같이, 동일 시간에서 실시예 1의 양극의 무게가 비교예 1보다 크고, 이 결과로부터 실시예 1의 전해액 함침 속도가 비교예 1보다 빠름을 알 수 있다.5, the weight of the positive electrode of Example 1 is greater than that of Comparative Example 1 at the same time, and it can be seen from this result that the electrolyte impregnation rate of Example 1 is faster than Comparative Example 1.

* 용량 유지율 평가* Capacity retention rate evaluation

상기 실시예 1 및 상기 비교예 1에 따라 화성 공정을 실시한 리튬 이차 전지를 0.5C로 180회 충방전 사이클을 실시하였다. 충방전 사이클 50회때마다, C-rate를 0.2C로 변경하여, 1회 충방전을 실시하였다.The lithium secondary battery subjected to the chemical conversion process according to Example 1 and Comparative Example 1 was subjected to 180 charge/discharge cycles at 0.5C. After every 50 charge/discharge cycles, the C-rate was changed to 0.2C, and charge/discharge was performed once.

충방전에 대한 용량 유지율 결과를 도 6에 나타내었으며, 도 6의 결과 중, 피크 형태로 보이는 결과는 0.2C 충방전 결과이다. The capacity retention rate results for charging and discharging are shown in FIG. 6 , and among the results of FIG. 6 , the results shown in the peak form are 0.2C charging and discharging results.

도 6에 나타낸 것과 같이, 실시예 1에 따른 리튬 이차 전지는 180회 충방전 사이클을 진행할 수 있었으나, 비교예 1의 경우, 약 130회까지만 충방전 사이클을 진행할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 실시예 1의 용량 유지율이 비교예 1보다 우수하게 나타났음을 알 수 있다. 이 결과로부터, 실시예 1의 충방전 사이클 수명 특성이 비교예 1보다 우수함을 알 수 있다.As shown in FIG. 6 , it can be seen that the lithium secondary battery according to Example 1 was able to perform a charge/discharge cycle 180 times, but in Comparative Example 1, a charge/discharge cycle could be performed up to about 130 times. In addition, it can be seen that the capacity retention rate of Example 1 was superior to that of Comparative Example 1. From this result, it can be seen that the charge/discharge cycle life characteristics of Example 1 are superior to those of Comparative Example 1.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and it is possible to carry out various modifications within the scope of the claims, the detailed description of the invention, and the accompanying drawings. It goes without saying that it falls within the scope of the invention.

Claims (8)

표면에 평균 입경(D50)이 1200nm 내지 50㎛인 홀이 존재하며, 양극 활물질 및 왁스를 포함하는 양극;
음극 활물질을 포함하는 음극; 및
전해질
을 포함하는 리튬 이차 전지로서,
상기 리튬 이차 전지는 상기 양극 활물질 및 상기 왁스로 코팅된 리튬 금속을 포함하는 양극 활물질 조성물을 이용하여 제조된 양극, 음극 및 전해질을 이용하여 제조한 전지를 화성 공정을 실시하여 제조된 것인 리튬 이차 전지.
a positive electrode having holes having an average particle diameter (D50) of 1200 nm to 50 μm on the surface, and including a positive electrode active material and wax;
a negative electrode comprising an anode active material; and
electrolyte
As a lithium secondary battery comprising a,
The lithium secondary battery is a lithium secondary battery manufactured by performing a chemical conversion process on a battery prepared using the positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte prepared using the positive electrode active material composition including the positive electrode active material and the lithium metal coated with the wax. battery.
제1항에 있어서,
상기 홀의 평균 입경(D50)이 5㎛ 내지 50㎛인 리튬 이차 전지.
According to claim 1,
A lithium secondary battery having an average particle diameter (D50) of the holes of 5 μm to 50 μm.
제1항에 있어서,
상기 홀의 종횡비는 0.5 내지 2인 리튬 이차 전지.
According to claim 1,
The aspect ratio of the hole is 0.5 to 2 lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 홀의 평균 입경(D50)에 대한 상기 양극 활물질의 평균 입경(D50)의 비율은 1 미만인 리튬 이차 전지.
According to claim 1,
A ratio of the average particle diameter (D50) of the positive electrode active material to the average particle diameter (D50) of the holes is less than 1.
제4항에 있어서,
상기 홀의 평균 입경(D50)에 대한 상기 양극 활물질의 평균 입경(D50)의 비율은 0.2 내지 0.6인 리튬 이차 전지.
5. The method of claim 4,
A ratio of the average particle diameter (D50) of the positive electrode active material to the average particle diameter (D50) of the holes is 0.2 to 0.6.
제1항에 있어서,
상기 양극의 합재 밀도는 2g/cc 내지 4.3g/cc인 리튬 이차 전지.
According to claim 1,
A lithium secondary battery having a composite density of the positive electrode of 2 g/cc to 4.3 g/cc.
제1항에 있어서,
상기 홀의 표면에 탄소 코팅층이 형성된 것인 리튬 이차 전지.
According to claim 1,
A lithium secondary battery in which a carbon coating layer is formed on the surface of the hole.
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