KR102495273B1 - Electrode for rechargeable lithium battery, rechargeable lithium battery, and method of fabricating electrode for rechargeable lithium battery - Google Patents

Electrode for rechargeable lithium battery, rechargeable lithium battery, and method of fabricating electrode for rechargeable lithium battery Download PDF

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Abstract

집전체, 그리고 상기 집전체 위에 배치된 활물질층을 포함하고, 상기 활물질층은 띠형으로 연장되는 복수 개의 활물질 패턴, 그리고 인접하는 상기 활물질 패턴 사이에 배치된 복수 개의 카본층을 포함하고, 상기 카본층 간의 간격은 1mm 초과 10 mm 미만인 리튬 이차 전지용 전극, 이를 포함하는 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법이 제공된다. A current collector and an active material layer disposed on the current collector, wherein the active material layer includes a plurality of active material patterns extending in a band shape, and a plurality of carbon layers disposed between adjacent active material patterns, wherein the carbon layer An electrode for a lithium secondary battery having a distance between the electrodes of more than 1 mm and less than 10 mm, a lithium secondary battery including the same, and a manufacturing method thereof are provided.

Description

리튬 이차 전지용 전극, 리튬 이차 전지 및 리튬 이차 전지용 전극의 제조 방법{ELECTRODE FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY, RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY, AND METHOD OF FABRICATING ELECTRODE FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY}Electrode for lithium secondary battery, lithium secondary battery, and manufacturing method of electrode for lithium secondary battery

리튬 이차 전지용 전극, 리튬 이차 전지 및 리튬 이차 전지용 전극의 제조 방법에 관한 것이다.It relates to an electrode for a lithium secondary battery, a lithium secondary battery, and a method for manufacturing the electrode for a lithium secondary battery.

최근, 휴대 전자 기기, 전기 자동차, 전력저장용 등의 전원으로서 고에너지(energy) 밀도를 가지며 고용량인 리튬 이온(lithium ion) 이차 전지가 광범위하게 이용되고 있다. Recently, lithium ion secondary batteries having high energy density and high capacity have been widely used as power sources for portable electronic devices, electric vehicles, and power storage.

특히, 장치 등의 소형화, 다기능화에 따라 장치의 소비 전력이 증대되고 있어, 리튬 이온 이차 전지의 고용량화가 강하게 요구되고 있다. 이러한 요구에 따라, 리튬 이온 이차 전지를 고용량화하기 위해서는 전지 내의 활물질의 비율을 증가시킬 필요가 있다. In particular, power consumption of devices is increasing along with miniaturization and multifunctionalization of devices, etc., and high-capacity lithium ion secondary batteries are strongly demanded. According to these demands, it is necessary to increase the ratio of the active material in the battery in order to increase the capacity of the lithium ion secondary battery.

구체적으로는 전지 내의 활물질의 비율을 증가시키기 위해, 활물질을 두껍게 집전체에 도포하고, 활물질층을 고밀도화해서 전극을 제작한다. Specifically, in order to increase the ratio of the active material in the battery, the active material is thickly coated on the current collector, and the active material layer is made denser to produce an electrode.

그러나 활물질을 두껍게 집전체에 도포함으로써, 다음과 같은 문제가 발생한다. However, by thickly applying the active material to the current collector, the following problems occur.

충방전 사이클에 있어서의 활물질의 부피변화에 의해 집전체에 응력이 걸리고 집전체로부터 활물질이 박리되기 쉬워진다.Stress is applied to the current collector due to the volume change of the active material in the charge/discharge cycle, and the active material is easily separated from the current collector.

이에 대해, 일본공개특허 제2014-038795호(특허문헌 1)에서는 활물질을 줄무늬형으로 집전체에 도포함으로써 줄무늬형의 활물질 사이에 위치하는 공간에 의해 응력을 완화시키고, 집전체로부터의 활물질의 박리를 방지하고 있다. On the other hand, in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2014-038795 (Patent Document 1), by applying the active material to the current collector in a stripe shape, the stress is relieved by the space located between the stripe-shaped active materials, and the active material is separated from the current collector. is preventing

또한, 활물질을 두껍게 집전체에 도포하고 건조시켜 전극을 제작할 경우 활물질이 건조 경화할때 수축함으로써 활물질층에 크랙(crack)이 생기기 쉬워진다.In addition, when the electrode is manufactured by applying the active material thickly to the current collector and drying it, cracks easily occur in the active material layer due to contraction when the active material is dried and cured.

이에 대해, 일본공개특허 제2014-022220호(특허문헌 2)에서는 점도가 상이한 활물질 도포액을 2회로 나누어서 집전체에 도포하고, 활물질 도포액을 건조시킴으로써 크랙 발생을 억제하고 있다. On the other hand, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-022220 (Patent Document 2), crack generation is suppressed by applying active material coating liquids having different viscosities in two to a current collector, and drying the active material coating liquid.

또한, 활물질층을 두껍게 고밀도로 하면, 활물질층에 있어서의 리튬 이온 전도가 저하되는 문제가 있다. 리튬 이온 전도가 저하되면, 특히 활물질층의 집전체 측에서는 리튬 이온의 주고받음이 율속(律速)이 되고, 충방전 반응이 진행되지 않고 용량이 저하된다. 이에 더하여, 활물질층의 깊이 방향에서의 충방전 반응이 더욱 불균일해지고, 특히 음극에서는 충전 시 음극 표면에 리튬 석출 등의 비가역 반응이 일어나고, 이에 의해서도 용량이 저하된다. In addition, when the active material layer is thick and high-density, there is a problem that lithium ion conduction in the active material layer is lowered. When lithium ion conduction decreases, especially on the current collector side of the active material layer, the exchange of lithium ions becomes rate-limiting, and the charge/discharge reaction does not proceed and the capacity decreases. In addition, charge and discharge reactions in the depth direction of the active material layer become more non-uniform, and in particular, in the negative electrode, an irreversible reaction such as lithium precipitation occurs on the surface of the negative electrode during charging, which also reduces the capacity.

이 문제를 해결하기 위하여, 전극의 활물질층 내의 이온 전도를 개선하기 위한 연구가 진행되고 있다.In order to solve this problem, research is being conducted to improve ion conduction in the active material layer of the electrode.

예를 들면, 일본공개특허 제2007-250510호(특허문헌 3)에서는 활물질층에 공극을 형성하고, 공극에 의해 리튬 이온을 부드럽게 이동시킴으로써 활물질층 내의 이온 전도를 개선하고 있다. For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-250510 (Patent Document 3), ion conduction in the active material layer is improved by forming pores in the active material layer and allowing lithium ions to move smoothly through the pores.

또한 일본공개특허 제2013-251147호(특허문헌 4)에서는 활물질층에 비스듬한 컷 아웃을 넣고, 활물질층의 내부에 흡수할 수 있는 전해액의 양을 증가시킴으로써 활물질층 내의 이온 전도를 개선하고 있다.In addition, in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2013-251147 (Patent Document 4), ion conduction in the active material layer is improved by inserting an oblique cutout into the active material layer and increasing the amount of electrolyte that can be absorbed into the active material layer.

그러나 상기 특허문헌 1 내지 4에 개시된 리튬 이온 이차 전지에서는 사이클 수명에 대해서 만족할 수 있는 값을 얻을 수 없었다. However, in the lithium ion secondary batteries disclosed in Patent Literatures 1 to 4, a satisfactory value for cycle life could not be obtained.

구체적으로, 상기 특허문헌 3에서와 같이 활물질층에 공극을 형성한 경우 공극이 형성된 활물질층에 대향하는 전극에서는 균일하게 충방전 반응이 행해지지 않으므로, 충방전 사이클에 있어서 전극의 국부적인 열화가 발생하고, 사이클 수명으로서 만족할 수 있는 값을 얻을 수 없었다. Specifically, when a gap is formed in the active material layer as in Patent Document 3, the charge and discharge reaction is not performed uniformly in the electrode facing the active material layer in which the gap is formed, so that local deterioration of the electrode occurs in the charge and discharge cycle. However, a value satisfactory as a cycle life could not be obtained.

또한 상기 특허문헌 4에서와 같이 경사지게 컷 아웃을 넣은 활물질층의 경우 벤 자국부에 있어서 전자 전도성이 저하되는 점에서, 균일하게 충방전 반응이 행해지지 않는다.In addition, in the case of the active material layer having slanted cutouts as in Patent Document 4, the charge and discharge reaction is not performed uniformly because the electronic conductivity is lowered in the cutout portion.

따라서 상기 특허문헌 3에서와 마찬가지로, 충방전 사이클에 있어서 전극의 국부적인 열화가 생기고, 사이클 수명으로서 만족할 수 있는 값을 얻을 수 없었다. Therefore, as in Patent Literature 3, local deterioration of the electrode occurred during the charge/discharge cycle, and a satisfactory value for the cycle life could not be obtained.

일 구현예는 사이클 수명 특성을 향상시키는 리튬 이차 전지용 전극을 제공하기 위한 것이다.One embodiment is to provide an electrode for a lithium secondary battery with improved cycle life characteristics.

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

또 다른 일 구현예는 상기 리튬 이차 전지용 전극의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.Another embodiment is to provide a method of manufacturing the electrode for a lithium secondary battery.

일 구현예는 집전체; 및 상기 집전체 위에 배치된 활물질층을 포함하고, 상기 활물질층은 띠형으로 연장되는 복수 개의 활물질 패턴, 그리고 인접하는 상기 활물질 패턴 사이에 배치된 복수 개의 카본층을 포함하고, 상기 카본층 간의 간격은 1mm 초과 10 mm 미만인 리튬 이차 전지용 전극을 제공한다.One embodiment is a current collector; and an active material layer disposed on the current collector, wherein the active material layer includes a plurality of active material patterns extending in a band shape, and a plurality of carbon layers disposed between adjacent active material patterns, wherein the distance between the carbon layers is An electrode for a lithium secondary battery having a thickness greater than 1 mm and less than 10 mm is provided.

상기 카본층은 상기 활물질층을 막 두께 방향으로 가로질러 배치될 수 있다.The carbon layer may be disposed across the active material layer in a film thickness direction.

상기 카본층은 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙 및 카본 블랙 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The carbon layer may include at least one of acetylene black, ketjen black, and carbon black.

다른 일 구현예는 양극 및 음극을 포함하고, 상기 양극 및 상기 음극 중 적어도 하나는 상기 전극인 리튬 이차 전지를 제공한다.Another embodiment provides a lithium secondary battery including a positive electrode and a negative electrode, wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode is the electrode.

또 다른 일 구현예는 양극 및 음극을 포함하고, 상기 음극은 상기 전극인 리튬 이차 전지를 제공한다.Another embodiment provides a lithium secondary battery including a positive electrode and a negative electrode, wherein the negative electrode is the electrode.

또 다른 일 구현예는 집전체 위에 활물질을 포함하는 슬러리를 소정의 간격으로 띠형으로 도포하여 복수 개의 제1 활물질 패턴을 형성하는 단계; 카본 분산액을 적어도 상기 각 제1 활물질 패턴의 측면을 덮도록 도포하여, 상기 각 제1 활물질 패턴의 측면에 카본층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 활물질 패턴의 사이에 위치하는 상기 집전체 위에 활물질을 포함하는 슬러리를 도포하여 복수 개의 제2 활물질 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 리튬 이차 전지용 전극의 제조 방법을 제공한다.Another embodiment includes forming a plurality of first active material patterns by applying a slurry containing an active material on a current collector in a band shape at predetermined intervals; forming a carbon layer on the side surface of each first active material pattern by applying a carbon dispersion so as to cover at least the side surface of each first active material pattern; and forming a plurality of second active material patterns by applying a slurry containing an active material on the current collector positioned between the first active material patterns.

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

리튬 이차 전지의 사이클 수명 특성을 향상시킬 수 있다.Cycle life characteristics of a lithium secondary battery may be improved.

도 1은 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 전극을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 전극을 모식적으로 나타내는 확대 단면도이다.
도 4는 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 전극의 제조 공정을 순서대로 나타낸 도면이다.1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a lithium secondary battery according to an embodiment.
2 is a perspective view schematically illustrating an electrode for a secondary lithium battery according to an embodiment.
3 is an enlarged cross-sectional view schematically showing an electrode for a lithium secondary battery according to an embodiment.
4 is a view sequentially showing a manufacturing process of an electrode for a lithium secondary battery according to an embodiment.

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

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

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

도 1은 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다. 구체적으로, 도 1은 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지(10)를 두께 방향으로 절단했을 때의 단면을 모식적으로 나타낸 도면이다.1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a lithium secondary battery according to an embodiment. Specifically, FIG. 1 is a view schematically illustrating a cross section of a lithium secondary battery 10 according to an embodiment when it is cut in a thickness direction.

도 1을 참고하면, 리튬 이차 전지(10)는 양극(20), 음극(30) 및 세퍼레이터층(40)을 포함한다. 리튬 이차 전지(10의 충전 도달 전압(산화 환원 전위)은, 예를 들면, 4.3V(vs.Li/Li+) 이상 5.0V 이하가 된다.Referring to FIG. 1 , a lithium secondary battery 10 includes a positive electrode 20 , a negative electrode 30 and a separator layer 40 . The charging arrival voltage (oxidation-reduction potential) of the lithium secondary battery 10 is, for example, 4.3V (vs. Li/Li + ) or more and 5.0V or less.

상기 리튬 이차 전지(10)의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 원통형, 각형, 라미네이트(laminate)형, 버튼(button)형 등 어떠한 것일 수 있다. The shape of the lithium secondary battery 10 is not particularly limited, and may be, for example, cylindrical, prismatic, laminated, or button-shaped.

이하, 상기 음극(30)에 대해 도 2를 참고하여 설명한다.Hereinafter, the negative electrode 30 will be described with reference to FIG. 2 .

도 2는 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 전극을 모식적으로 나타내는 사시도이다. 구체적으로, 도 2는 일 구현예에 따른 음극(30)을 두께 방향으로 절단한 경우를 모식적으로 나타내는 사시도이다.2 is a perspective view schematically illustrating an electrode for a secondary lithium battery according to an embodiment. Specifically, FIG. 2 is a perspective view schematically illustrating a case in which the negative electrode 30 according to one embodiment is cut in the thickness direction.

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

상기 집전체(31)는 도전체라면 어떤 것도 가능하고, 예를 들면, 구리, 스테인리스강, 니켈 도금 강철 등일 수 있다.The current collector 31 may be any conductor, and may be, for example, copper, stainless steel, or nickel-plated steel.

상기 음극 활물질층(32)은 상기 집전체(31)의 면 방향으로 띠형으로 연장되는 복수 개의 음극 활물질 패턴(33, 34)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 음극 활물질 패턴(33)과 음극 활물질 패턴(34)은 상기 집전체(31) 위에 교대로 줄무늬형으로 병렬로 배치될 수 있다.The negative active material layer 32 may include a plurality of negative active material patterns 33 and 34 extending in a band shape in the direction of the surface of the current collector 31 . Specifically, the negative active material pattern 33 and the negative active material pattern 34 may be alternately arranged in parallel on the current collector 31 in a stripe shape.

또한 음극 활물질 패턴(33)과 음극 활물질 패턴(34) 사이에는 카본층(35)이 배치될 수 있다. 또한 음극 활물질 패턴(33)의 상면과 음극 활물질 패턴(34)의 하면에 카본층(35)이 배치될 수도 있다. 일 구현예에 따르면, 적어도 음극 활물질 패턴(33)과 음극 활물질 패턴(34)의 사이에 카본층(35)이 배치될 수 있다.In addition, a carbon layer 35 may be disposed between the negative active material pattern 33 and the negative active material pattern 34 . In addition, the carbon layer 35 may be disposed on the upper surface of the negative active material pattern 33 and the lower surface of the negative active material pattern 34 . According to one embodiment, the carbon layer 35 may be disposed between at least the negative active material pattern 33 and the negative active material pattern 34 .

또한 음극 활물질 패턴(33)과 음극 활물질 패턴(34)의 사이에 배치된 카본층(35)은 음극 활물질층(32)을 막 두께 방향으로 관철되도록 배치될 수 있다.In addition, the carbon layer 35 disposed between the negative active material pattern 33 and the negative active material pattern 34 may be disposed to penetrate the negative active material layer 32 in the film thickness direction.

상기 음극 활물질 패턴(33)과 음극 활물질 패턴(34)의 사이에 위치하는 카본층(35)끼리의 간격 A는 1 mm 초과 10 mm 미만일 수 있다.The distance A between the carbon layers 35 positioned between the negative active material pattern 33 and the negative active material pattern 34 may be greater than 1 mm and less than 10 mm.

상기 음극 활물질 패턴(33, 34)은 미립자형의 음극 활물질과 바인더가 적층된 집합체일 수 있다. The anode active material patterns 33 and 34 may be an assembly in which a particulate anode active material and a binder are stacked.

상기 음극 활물질은 탄소계 물질을 포함할 수 있다. 상기 탄소계 물질은 탄소 원자를 포함하고, 동시에 전기화학적으로 리튬 이온을 흡장 및 방출할 수 있는 물질이다. The negative electrode active material may include a carbon-based material. The carbon-based material is a material that contains carbon atoms and can electrochemically occlude and release lithium ions at the same time.

상기 탄소계 물질로는, 예를 들면, 인조흑연, 천연흑연, 인조흑연과 천연흑연과의 혼합물, 인조흑연을 피복한 천연흑연 등의 흑연을 들 수 있다.Examples of the carbon-based material include graphite such as artificial graphite, natural graphite, a mixture of artificial graphite and natural graphite, and natural graphite coated with artificial graphite.

상기 바인더는 음극 활물질 입자를 서로 양호하게 부착시키고, 음극 활물질을 집전체에 양호하게 부착시키는 역할을 할 수 있다. 상기 바인더의 예로는, 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 카르복시메틸셀룰로오스(carboxymethyl cellulose, CMC), 히드록시프로필 셀룰로오스(hydroxypropyl cellulose), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride), 카르복시화(carboxylation)된 폴리염화비닐, 폴리비닐플루오라이드(polyvinyl fluoride), 에틸렌 옥사이드(ethylene oxide)를 함유하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 아크릴화(acrylic) 스티렌-부타디엔 고무, 에폭시 수지(epoxy resin), 나일론(nylon) 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되지 않는다.The binder may play a role in favorably attaching the negative active material particles to each other and favorably attaching the negative active material to the current collector. Examples of the binder include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxypropyl cellulose, polyvinyl chloride, and carboxylated polyvinyl chloride. , polyvinyl fluoride, polymer containing ethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber (SBR), acrylic styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon, etc., but these not limited to

상기 음극 활물질 패턴(33, 34)은 도전보조제를 더 포함할 수도 있다. 상기 도전보조제는 아세틸렌 블랙(acetylene black), 케첸　블랙(ketjen black) 및 카본 나노튜브(carbon nanotube) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The negative electrode active material patterns 33 and 34 may further include a conductive additive. The conductive additive may include at least one of acetylene black, ketjen black, and carbon nanotubes.

상기 카본층(35)은 도전성을 갖는 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙 및 카본 블랙 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The carbon layer 35 may include at least one of conductive acetylene black, Ketjen Black, and carbon black.

이하, 도 3을 참고하여 음극 활물질층(32)을 설명한다.Hereinafter, the negative electrode active material layer 32 will be described with reference to FIG. 3 .

도 3은 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 전극을 모식적으로 나타내는 확대 단면도이다. 구체적으로, 도 3은 일 구현예에 따른 음극(30)을 두께 방향으로 절단했을 때의 단면의 일부를 확대한 도면이다.3 is an enlarged cross-sectional view schematically showing an electrode for a lithium secondary battery according to an embodiment. Specifically, FIG. 3 is an enlarged view of a portion of a cross section when the negative electrode 30 according to one embodiment is cut in the thickness direction.

도 3을 참고하면, 음극 활물질층(32)에 배치된 음극 활물질 패턴(33) 및 음극 활물질 패턴(34)은 각각 미립자형의 음극 활물질(37)이 겹쳐지고 압축되어 형성될 수 있다. 또한 음극 활물질 패턴(33)과 음극 활물질 패턴(34) 사이는, 도 3으로부터 알 수 있듯이, 음극 활물질 패턴 내부와 비교하여 음극 활물질(37) 간의 겹침이 적을 수 있다. 이로 인해, 음극 활물질 패턴(33)과 음극 활물질 패턴(34) 사이의 카본층(35)을 통과하는 이온은 음극 활물질(37)에 방해 받지 않고, 음극 활물질층(32)의 막 두께 방향에 따라 직선적으로 스무스(smooth)하게 이동하는 것이 가능하다. 따라서, 이온이 스무스하게 이동할 수 있는 점에서, 음극 활물질층(32) 내에서의 이온 전도가 높아지고, 음극 활물질층(32) 내부에서의 충방전 반응이 신속하게 진행되게 된다. 그 결과, 음극(30)에서는 충방전 반응이 보다 균일하게 행해지기 때문에, 음극(30)에서의 리튬 석출과 같은 불가역 반응을 원인으로 하는 리튬 이차 전지(10)의 용량 저하를 피할 수 있고, 리튬 이차 전지(10)의 사이클 수명 특성을 개선할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the negative active material pattern 33 and the negative active material pattern 34 disposed on the negative active material layer 32 may be formed by overlapping and compressing particulate negative active material 37 . In addition, between the negative active material pattern 33 and the negative active material pattern 34 , as can be seen from FIG. 3 , the overlap between the negative active material 37 may be smaller than that of the inside of the negative active material pattern. Due to this, ions passing through the carbon layer 35 between the negative active material pattern 33 and the negative active material pattern 34 are not disturbed by the negative active material 37 and follow the film thickness direction of the negative active material layer 32. It is possible to move linearly and smoothly. Therefore, since ions can move smoothly, ion conduction within the negative active material layer 32 is increased, and charge/discharge reactions within the negative active material layer 32 proceed rapidly. As a result, since charging and discharging reactions are performed more uniformly in the negative electrode 30, a decrease in capacity of the lithium secondary battery 10 caused by an irreversible reaction such as lithium precipitation in the negative electrode 30 can be avoided, and lithium Cycle life characteristics of the secondary battery 10 may be improved.

또한, 음극 활물질 패턴(33)과 음극 활물질 패턴(34)의 사이에는 카본층(35)이 배치될 수 있다. 음극 활물질 패턴(33)과 음극 활물질 패턴(34) 사이에서는 음극 활물질(37) 간의 겹침이 적은 것이 원인이 되어 음극 활물질층(32) 내의 전자전도성이 저하될 우려가 있다. 그러나, 일 구현예에 따르면, 음극 활물질 패턴(33)과 음극 활물질 패턴(34) 사이에 도전성을 가지는 아세틸렌 블랙 등을 포함하는 카본층(35)을 배치함으로써 음극 활물질(37) 간의 겹침이 적음으로 인한 음극 활물질층(32)의 전자전도성의 저하를 피할 수 있다. In addition, a carbon layer 35 may be disposed between the negative active material pattern 33 and the negative active material pattern 34 . Between the anode active material pattern 33 and the anode active material pattern 34 , there is a fear that electronic conductivity within the anode active material layer 32 may decrease due to a small overlap between the anode active materials 37 . However, according to one embodiment, by disposing the carbon layer 35 including acetylene black having conductivity between the negative electrode active material pattern 33 and the negative active material pattern 34, the overlapping between the negative electrode active materials 37 is small. The decrease in electronic conductivity of the negative electrode active material layer 32 due to the negative electrode active material layer 32 can be avoided.

또한, 상기 카본층(35)은 비표면적이 큰 아세틸렌 블랙 등을 포함하므로 전해액에 젖기 쉬운 성질을 가진다. 따라서, 전해액은 카본층(35)에 유도되고, 음극 활물질 패턴(33과 음극 활물질 패턴(34) 사이에 스무스하게 침투할 수 있다. 그 결과, 전해액에 포함되는 이온이 음극 활물질 패턴(33)과 음극 활물질 패턴(34) 사이를 스무스하게 이동할 수 있고, 음극 활물질층(32) 내에서의 이온 전도를 보다 높일 수 있다. In addition, since the carbon layer 35 includes acetylene black having a large specific surface area, it has a property of being easily wetted by an electrolyte solution. Therefore, the electrolyte solution is guided to the carbon layer 35 and can smoothly penetrate between the negative electrode active material pattern 33 and the negative electrode active material pattern 34. As a result, ions included in the electrolyte solution are transferred between the negative electrode active material pattern 33 and the negative electrode active material pattern 33. It can move between the negative active material patterns 34 smoothly, and ion conduction in the negative active material layer 32 can be further increased.

음극 활물질 패턴(33, 34)의 내부에서는 미립자형의 음극 활물질(37) 간에 미소한 간극이 점재하고 있어, 이들 미세한 간극이 연결됨으로써 이온이 음극 활물질층(32) 내부를 이동하기 위한 이동 경로(38)를 형성하고 있다. Inside the negative active material patterns 33 and 34, minute gaps are dotted between the particulate negative electrode active materials 37, and these minute gaps are connected to move the ions through the negative active material layer 32. 38) are formed.

그리고, 상기 음극 활물질 패턴(33, 34) 내부의 이온 이동 경로(38)는 미립자형의 음극 활물질(37)의 윤곽에 따라 꼬불꼬불 구부러진 형상을 하고 있기 때문에, 이온이 상기 이온 이동 경로(38)를 통해서 음극 활물질 패턴(33, 34) 내부를 음극 활물질층(32)의 막 두께 방향으로 이동할 경우에는 이온은 음극 활물질(37)을 피하면서 구불구불 구부러지는 것이 될 수 있다. 따라서, 이온이 이온 이동 경로(38)를 통하는 경우 음극 활물질 패턴(33)과 음극 활물질 패턴(34) 사이의 카본층(35)을 통하는 경우와 비교하여 이온이 스무스하게 이동하는 것이 어렵다. 이에 대하여, 일 구현예에서는 음극 활물질층(32) 내에 이온의 확산 경로 및 전자이동 경로로서의 카본층(35)을 배치하고 있어, 이 카본층(35)에서는 음극 활물질(37) 간의 겹침이 적다는 점에서, 이온은 음극 활물질(37)에 방해될 일 없고 직선적으로 스무스하게 이동하는 것이 가능하다. In addition, since the ion movement path 38 inside the negative electrode active material patterns 33 and 34 has a shape bent according to the contour of the particulate negative electrode active material 37, ions move along the ion movement path 38. When moving through the negative active material patterns 33 and 34 in the film thickness direction of the negative active material layer 32 , the ions may be meandering while avoiding the negative active material 37 . Therefore, when the ions pass through the ion movement path 38, it is difficult for the ions to move smoothly compared to the case where the ions pass through the carbon layer 35 between the anode active material patterns 33 and 34. In contrast, in one embodiment, the carbon layer 35 as an ion diffusion path and an electron transfer path is disposed in the negative electrode active material layer 32, and there is little overlap between the negative electrode active materials 37 in the carbon layer 35. In this respect, the ions can move smoothly in a straight line without being hindered by the negative electrode active material 37 .

상기 활물질층의 두께는 특별히 제한되지 않으며 적절히 선택할 수 있다. The thickness of the active material layer is not particularly limited and may be appropriately selected.

이하, 상기 음극(30)의 제조 방법에 대해 도 4를 참고하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the negative electrode 30 will be described with reference to FIG. 4 .

도 4는 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 전극의 제조 공정을 순서대로 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 4는 일 구현예에 따른 음극(30)의 각 제조 공정에 있어서의 음극(30)을 두께 방향으로 절단했을 때의 단면을 모식적으로 나타낸 도면이다.4 is a view sequentially showing a manufacturing process of an electrode for a lithium secondary battery according to an embodiment. Specifically, FIG. 4 is a view schematically showing a cross section when the negative electrode 30 is cut in the thickness direction in each manufacturing process of the negative electrode 30 according to one embodiment.

우선, 음극 활물질(37), 바인더 등을 건식 혼합하여 음극 합제를 제조한 다음, 상기 음극 합제를 적당한 용매에 분산시켜 점도를 조정하여 슬러리(slurry) 형의 음극 합제 슬러리를 제조할 수 있다.First, a negative electrode mixture may be prepared by dry mixing the negative electrode active material 37 and a binder, and then the negative electrode mixture may be dispersed in an appropriate solvent to adjust the viscosity to prepare a slurry type negative electrode mixture slurry.

또한 카본층(35)을 형성하기 위한 카본 분산액을 제조할 수 있다. 구체적으로, 아세틸렌 블랙 등의 탄소 재료를 적당한 용매에 분산시켜 카본 분산액을 제조할 수 있다.In addition, a carbon dispersion for forming the carbon layer 35 can be prepared. Specifically, a carbon dispersion may be prepared by dispersing a carbon material such as acetylene black in an appropriate solvent.

이어서, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 음극 합제 슬러리를 집전체(31)의 일면 위에 소정의 간격을 두고 줄무늬형으로 도포할 수 있다. 이때, 노즐(nozzle)을 이용해서 도포할 수도 있고, 붓으로 그리듯 집전체(31) 위에 도포할 수도 있다. 이때, 간격이 1mm 보다 크고 10mm 미만이 되도록 줄무늬형으로 음극 합제 슬러리를 도포할 수 있다.Subsequently, as shown in (a) of FIG. 4 , the negative electrode mixture slurry may be applied in a stripe pattern on one surface of the current collector 31 at predetermined intervals. At this time, it may be applied using a nozzle, or may be applied on the current collector 31 as if drawing with a brush. At this time, the negative electrode mixture slurry may be applied in a stripe pattern so that the interval is greater than 1 mm and less than 10 mm.

상기 음극합제 슬러리를 송풍형 건조기 등을 이용하여 건조시켜 음극 활물질 패턴(33)을 형성할 수 있다. The negative electrode active material pattern 33 may be formed by drying the negative electrode mixture slurry using a blow dryer or the like.

이어서, 상기 카본 분산액을 도포할 수 있다. 적어도 음극 활물질 패턴(33)의 측면을 덮도록 카본 분산액을 노즐 등을 이용하여 도포할 수 있다. 이때, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 집전체(31)의 일면 전체에, 즉, 음극 활물질 패턴(33)의 상면 및 측면, 그리고 음극 활물질 패턴(33)의 사이에 위치하는 집전체(31)의 일면 위에 카본 분산액을 도포 할 수도 있다. Subsequently, the carbon dispersion may be applied. The carbon dispersion may be applied using a nozzle or the like to cover at least the side surface of the negative electrode active material pattern 33 . At this time, as shown in (b) of FIG. 4, the entire surface of the current collector 31, that is, the top and side surfaces of the negative electrode active material pattern 33 and the negative electrode active material pattern 33 is located between the collector A carbon dispersion may be applied on one side of the entire body 31.

또한, 송풍형 건조기 등을 이용하여 카본 분산액을 건조시킴으로써, 적어도 음극 활물질 패턴(33)의 측면에 카본층(35)을 형성할 수 있다.In addition, the carbon layer 35 may be formed on at least the side surface of the negative electrode active material pattern 33 by drying the carbon dispersion using a blow dryer or the like.

이어서, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 음극 활물질 패턴(33)의 사이에 위치하는 집전체(31)의 일면 위에 음극 활물질 패턴(33)과 겹치지 않도록 상기 음극 합제 슬러리를 줄무늬형으로 도포할 수 있다.Subsequently, as shown in (c) of FIG. 4 , the negative electrode mixture slurry is formed in stripes so as not to overlap the negative electrode active material pattern 33 on one surface of the current collector 31 positioned between the negative electrode active material patterns 33 can be distributed.

또한, 송풍형 건조기 등을 이용하여 건조시키고, 음극 활물질 패턴(33)의 사이에 음극 활물질 패턴(34)을 형성할 수 있다.In addition, the negative electrode active material pattern 34 may be formed between the negative electrode active material patterns 33 by drying using a blowing dryer or the like.

또한, 음극 활물질 패턴(33, 34)을 원하는 밀도가 되도록 압연한 후, 다시 송풍형 건조기 등을 이용하여 건조시켜 음극(30)을 제조할 수 있다.In addition, the negative electrode 30 may be manufactured by rolling the negative electrode active material patterns 33 and 34 to a desired density and then drying them using a blow dryer or the like.

이하, 상기 양극(20)에 대해 설명한다.Hereinafter, the anode 20 will be described.

상기 양극(20)은 이하에서 설명하는 사항 이외에는 일 구현예에 따른 상기 음극(30)과 동일하게 구성될 수 있다. 따라서, 여기에서는 음극(30)과 공통되는 사항에 대해서는 설명을 생략한다. The positive electrode 20 may have the same configuration as the negative electrode 30 according to one embodiment, except for the details described below. Therefore, descriptions of items common to the cathode 30 are omitted here.

양극(20)의 형태는 음극(30)과 동일하며, 도 2 및 도 3에 의해 나타낼 수 있다. The shape of the anode 20 is the same as that of the cathode 30 and can be represented by FIGS. 2 and 3 .

도 2 및 3에서는, 양극(20)의 집전체(21)는 음극(30)의 집전체(31)에 대응하고, 양극 활물질층(22)은 음극 활물질층(32)에 대응하고, 양극 활물질 패턴은 음극 활물질 패턴(33, 34)에 대응하며, 양극(20)에 있어서의 카본층은 음극(30)에 있어서의 카본층(35)에 대응하고, 양극 활물질은 음극 활물질(37)에 대응할 수 있다. 2 and 3, the current collector 21 of the positive electrode 20 corresponds to the current collector 31 of the negative electrode 30, the positive electrode active material layer 22 corresponds to the negative electrode active material layer 32, and the positive electrode active material The pattern corresponds to the negative electrode active material patterns 33 and 34, the carbon layer in the positive electrode 20 corresponds to the carbon layer 35 in the negative electrode 30, and the positive electrode active material corresponds to the negative electrode active material 37. can

양극(20)의 집전체(21)는 도전체라면 어떤 것이라도 양호하고, 예를 들면, 알루미늄, 스테인리스강, 니켈 도금 강철 등을 들 수 있다. The current collector 21 of the anode 20 may be any conductive material, and examples thereof include aluminum, stainless steel, and nickel-plated steel.

양극 활물질 패턴은 미립자형의 양극 활물질을 적어도 포함하며, 도전재 및 바인더 중 적어도 하나를 추가로 포함할 수 있다.The cathode active material pattern includes at least a particulate cathode active material, and may further include at least one of a conductive material and a binder.

상기 양극 활물질은, 예를 들면, 리튬을 포함하는 고용체 산화물이지만, 전기 화학적으로 리튬 이온을 흡장 및 방출할 수 있는 물질이라면 특별히 제한되지 않는다. The cathode active material is, for example, a solid solution oxide containing lithium, but is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions.

고용체 산화물은, 예를 들면, LiaMnxCoyNizO2(1.150≤a≤1.430, 0.45≤x≤0.6, 0.10≤y≤0.15, 0.20=z≤0.28), LiMnxCoyNizO2(0.3≤x≤0.85, 0.10≤y≤0.3, 0.10≤z≤0.3), LiMn1.5Ni0.5O4, Li1.20Mn0.55Co0.10Ni0.15O2 등을 들 수 있다.The solid solution oxide is, for example, Li a Mn x Co y Ni z O 2 (1.150≤a≤1.430, 0.45≤x≤0.6, 0.10≤y≤0.15, 0.20=z≤0.28), LiMn x Co y Ni z O 2 (0.3≤x≤0.85, 0.10≤y≤0.3, 0.10≤z≤0.3), LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 , Li 1.20 Mn 0.55 Co 0.10 Ni 0.15 O 2 and the like.

상기 도전재는, 예를 들면, 케첸　블랙, 아세틸렌 블랙 등의 카본블랙, 천연흑연, 인조흑연 등을 들 수 있으나, 양극의 도전성을 높이기 위한 것이라면 특별히 제한되지 않는다. Examples of the conductive material include carbon black such as ketjen black and acetylene black, natural graphite and artificial graphite, but are not particularly limited as long as they are used to increase the conductivity of the anode.

상기 바인더는 예를 들면, 폴리비닐리덴플루오라이드, 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원 공중합체, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 플루오르 고무, 폴리비닐아세테이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌, 니트로셀룰로오스 등을 들 수 있으나, 양극 활물질 및 도전재를 집전체 위로 결착시킬 수 있고, 동시에 양극의 고전위를 견디는 내산화성 및 전해액 안정성을 갖는 것이라면, 특별히 제한되지 않는다.The binder is, for example, polyvinylidene fluoride, ethylene-propylene-diene terpolymer, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, fluoro rubber, polyvinyl acetate, polymethyl methacrylate, polyethylene, nitro Cellulose and the like may be used, but it is not particularly limited as long as it can bind the positive electrode active material and the conductive material onto the current collector, and at the same time has oxidation resistance and electrolyte stability that can withstand a high potential of the positive electrode.

상기 양극(20)의 양극 활물질층(22)은 음극(30)과 마찬가지로 띠형으로 연장되는 복수 개의 양극 활물질 패턴을 갖는 것으로 설명했으나, 양극(20)은 이러한 형태가 아닐 수도 있으며, 일 구현예에서는 양극(20) 및 음극(30) 중 적어도 하나가 전술한 패턴을 갖는 활물질층을 가지고 있으면 된다.The positive active material layer 22 of the positive electrode 20 has been described as having a plurality of positive active material patterns extending in a strip like the negative electrode 30, but the positive electrode 20 may not have this shape, and in one embodiment, At least one of the positive electrode 20 and the negative electrode 30 may have an active material layer having the above pattern.

이하, 상기 양극(20)의 제조 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the anode 20 will be described.

양극(20)이 제조 방법은 상기 음극(30)의 제조 방법과 동일할 수 있다. 다시 말해, 양극 활물질, 바인더 등을 건식 혼합하여 양극 합제를 제조하고, 이어서 양극 합제를 적당한 유기 용매에 분산시켜 양극 합제 슬러리를 제조할 수 있다. 이후의 공정에 대해서는 상기 음극(30)의 제조 방법과 동일하므로 여기서는 설명을 생략한다.A manufacturing method of the positive electrode 20 may be the same as that of the negative electrode 30 . In other words, a positive electrode mixture slurry may be prepared by preparing a positive electrode mixture by dry mixing a positive electrode active material and a binder, and then dispersing the positive electrode mixture in an appropriate organic solvent. Subsequent processes are the same as the manufacturing method of the negative electrode 30, so descriptions thereof are omitted.

이하, 상기 세퍼레이터층(40)에 대해 설명한다.Hereinafter, the separator layer 40 will be described.

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

상기 세퍼레이터는 특별히 제한되지 않고, 리튬 이차 전지의 세퍼레이터로서 사용되는 것이라면 어떠한 것이어도 된다. 예를 들면, 우수한 고율방전 성능을 나타내는 다공막이나 부직포 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.The separator is not particularly limited, and any separator may be used as long as it is used as a separator for a lithium secondary battery. For example, a porous film or non-woven fabric exhibiting excellent high-rate discharge performance may be used alone or in combination.

구체적으로, 상기 세퍼레이터의 원단을 이루는 기재는 예를 들면, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-퍼플루오로비닐에테르 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-트리플루오로에틸렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-플루오로에틸렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로아세톤 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-에틸렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-프로필렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-트리플루오로프로필렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 폴리올레핀계 수지의 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등이 있으며, 상기 폴리에스테르계 수지의 예로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 등이 있다.Specifically, the substrate constituting the fabric of the separator is, for example, polyolefin-based resin, polyester-based resin, polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride- Perfluorovinyl ether copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-fluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoro Low acetone copolymer, vinylidene fluoride-ethylene copolymer, vinylidene fluoride-propylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer polymers, vinylidene fluoride-ethylene-tetrafluoroethylene copolymers, and the like. Examples of the polyolefin-based resin include polyethylene and polypropylene, and examples of the polyester-based resin include polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate.

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

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

상기 전해질염은, 예를 들면, LiClO4, LiBF4, LiAsF6, LiPF6, LiPF6 - x(CnF2n+1)x (1<x<6, n=1 또는 2), LiSCN, LiBr, LiI, Li2SO4, Li2B10Cl10, NaClO4, NaI, NaSCN, NaBr, KClO4, KSCN 등의 리튬, 나트륨 또는 칼륨의 1종을 포함하는 무기이온 염; LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)(C4F9SO2), LiC(CF3SO2)3, LiC(C2F5SO2)3, (CH3)4NBF4, (CH3)4NBr, (C2H5)4NClO4, (C2H5)4NI, (C3H7)4NBr, (n-C4H9)4NClO4, (n-C4H9)4NI, (C2H5)4N-말레에이트, (C2H5)4N-벤조에이트, (C2H5)4N-프탈레이트, 스테아릴 술폰산 리튬, 옥틸 술폰산 리튬, 도데킬벤젠술폰산 리튬 등의 유기이온 염 등을 들 수 있고, 이들의 이온성 화합물을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The electrolyte salt is, for example, LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiPF 6 - x (CnF 2n + 1 ) x (1 <x <6, n = 1 or 2), LiSCN, LiBr, inorganic ion salts containing one of lithium, sodium, or potassium, such as LiI, Li 2 SO 4 , Li 2 B 10 Cl 10 , NaClO 4 , NaI, NaSCN, NaBr, KClO 4 , or KSCN; LiCF 3 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN(CF 3 SO 2 )(C 4 F 9 SO 2 ), LiC(CF 3 SO 2 ) 3 , LiC(C 2 F 5 SO 2 ) 3 , (CH 3 ) 4 NBF 4 , (CH 3 ) 4 NBr, (C 2 H 5 ) 4 NClO 4 , (C 2 H 5 ) 4 NI, (C 3 H 7 ) 4 NBr, (nC 4 H 9 ) 4 NClO 4 , (nC 4 H 9 ) 4 NI, (C 2 H 5 ) 4 N-maleate, (C 2 H 5 ) 4 N-benzoate, (C 2 and organic ionic salts such as H 5 ) 4 N-phthalate, lithium stearyl sulfonate, lithium octyl sulfonate, and lithium dodecylbenzene sulfonate, and the like, and these ionic compounds may be used alone or in combination of two or more.

상기 전해질염의 농도는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 0.8 내지 1.5 mol/L의 농도로 사용할 수 있다.The concentration of the electrolyte salt is not particularly limited, and may be used at a concentration of 0.8 to 1.5 mol/L, for example.

상기 전해액은 각종 첨가제를 첨가할 수 있다. 상기 첨가제로는 음극 작용 첨가제, 양극 작용 첨가제, 에스테르계 첨가제, 탄산에스테르계 첨가제, 황산에스테르계 첨가제, 인산에스테르계 첨가제, 붕산에스테르계 첨가제, 산무수물계 첨가제, 전해질계 첨가제 등을 들 수 있다. 이들 중에서 어느 1종 또는 2종 이상의 첨가제를 전해액에 첨가할 수 있다.Various additives may be added to the electrolyte solution. Examples of the additives include negative electrode additives, positive electrode additives, ester additives, carbonate ester additives, sulfuric acid ester additives, phosphoric acid ester additives, boric acid ester additives, acid anhydride additives, and electrolyte additives. Any one type or two or more types of additives among these can be added to the electrolyte solution.

이하, 리튬 이차 전지(10)의 제조 방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a manufacturing method of the lithium secondary battery 10 will be described.

전술한 세퍼레이터를 상기 양극(20) 및 상기 음극(30) 사이에 배치시켜어 전극 구조체를 제조한 다음, 상기 전극 구조체를 원하는 형태, 예컨대 원통형, 각형, 라미네이트형, 버튼형 등으로 가공하고, 해당 형태의 용기에 삽입한다. 이어서, 해당 용기 내에 상기 전해액을 주입하여 세퍼레이터 내의 각 기공에 전해액을 함침시킴으로써, 리튬 이차 전지를 제작할 수 있다.An electrode structure is prepared by disposing the above-described separator between the positive electrode 20 and the negative electrode 30, and then the electrode structure is processed into a desired shape, such as a cylindrical shape, a prismatic shape, a laminated shape, a button shape, and the like, insert into the container of Subsequently, a lithium secondary battery can be manufactured by injecting the electrolyte solution into the container and impregnating each pore in the separator with the electrolyte solution.

상기 리튬 이차 전지(10) 내의 양극 및 음극은 일 구현예에 따른 양극(20) 및 음극(30)을 이용하고 있으나, 양극 및 음극 중 적어도 하나로 일 구현예에 따른 양극(20) 또는 음극(30)을 사용할 수 있다.The positive electrode and the negative electrode in the lithium secondary battery 10 use the positive electrode 20 and the negative electrode 30 according to one embodiment, but at least one of the positive electrode and the negative electrode 20 or the negative electrode 30 according to one embodiment ) can be used.

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

(음극 제조)(cathode manufacturing)

실시예 1Example 1

천연흑연 98 중량%, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 1 중량% 및 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 1 중량%를 혼합하고, 또한 도포에 적합한 점도 조정을 위해 물을 첨가해서 음극 합제 슬러리를 제조하였다.A negative electrode mixture slurry was prepared by mixing 98% by weight of natural graphite, 1% by weight of carboxymethylcellulose (CMC), and 1% by weight of styrene-butadiene rubber (SBR), and adding water to adjust the viscosity suitable for coating.

또한, 아세틸렌 블랙 5 중량%, 물 75 중량% 및 에탄올 20 중량%로 이루어진 카본 분산액을 제조하였다.In addition, a carbon dispersion consisting of 5% by weight of acetylene black, 75% by weight of water and 20% by weight of ethanol was prepared.

상기 음극 합제 슬러리를 집전체(31)인 구리 박의 일면에 줄무늬형으로 도포하고, 80℃로 설정한 송풍형 건조기로 15분 건조하고, 음극 활물질 패턴(33)을 형성하였다. 이때, 줄무늬의 간격, 즉, 음극 활물질 패턴(33)의 간격이 2mm가 되도록 형성하였다.The negative electrode mixture slurry was applied in a stripe pattern to one surface of the copper foil as the current collector 31 and dried for 15 minutes in a blow dryer set at 80° C. to form a negative electrode active material pattern 33 . At this time, the interval of the stripes, that is, the interval of the negative electrode active material pattern 33 was formed to be 2 mm.

이어서, 상기 카본 분산액을 집전체(31)의 상면 전체로 도포하고, 80℃로 설정한 송풍형 건조기로 15분 건조하여 카본층(35)을 형성하였다.Subsequently, the carbon dispersion was applied to the entire upper surface of the current collector 31 and dried for 15 minutes in a blower-type dryer set at 80° C. to form a carbon layer 35 .

이어서, 상기 음극 활물질 패턴(33)의 사이에, 음극 활물질 패턴(33)과 겹치지 않도록 해서 상기 음극 합제 슬러리를 도포하고, 80℃로 설정한 송풍형 건조기로 15분 건조하여, 음극 활물질 패턴(33)의 사이에 음극 활물질 패턴(34)을 형성하였다.Next, the negative electrode mixture slurry was applied between the negative electrode active material patterns 33 so as not to overlap with the negative electrode active material patterns 33, and dried for 15 minutes in a blow dryer set at 80 ° C. ) A negative electrode active material pattern 34 was formed between them.

소정의 밀도가 되도록 음극 활물질 패턴(33, 34)을 압연한 후, 150℃로 6시간 진공 건조하여 음극(30)을 제조하였다. 제조된 음극(30)의 음극 활물질층(32)의 충전 밀도는 1.60g/cc 이었다. After rolling the negative active material patterns 33 and 34 to a predetermined density, the negative electrode 30 was manufactured by vacuum drying at 150° C. for 6 hours. The packing density of the negative electrode active material layer 32 of the negative electrode 30 was 1.60 g/cc.

실시예 2Example 2

줄무늬의 간격, 즉, 음극 활물질 패턴(33)의 간격을 3mm가 되도록 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 음극(30)하였다.The negative electrode 30 was formed in the same manner as in Example 1, except that the interval of the stripes, that is, the interval of the negative electrode active material pattern 33 was formed to be 3 mm.

실시예 3Example 3

줄무늬의 간격, 즉, 음극 활물질 패턴(33)의 간격을 5mm가 되도록 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 음극(30)을 제조하였다.The negative electrode 30 was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the interval of the stripes, that is, the interval of the negative electrode active material pattern 33 was formed to be 5 mm.

비교예 1Comparative Example 1

상기 음극 합제 슬러리를 집전체(31)인 구리 박의 일면 전체에 균일하게 도포하고 건조한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 음극(30)을 제조하였다.A negative electrode 30 was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the negative electrode mixture slurry was uniformly applied to the entire surface of the copper foil as the current collector 31 and dried.

비교예 2Comparative Example 2

카본 분산액을 도포하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 음극(30)을 제조하였다.A negative electrode 30 was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the carbon dispersion was not applied.

비교예 3Comparative Example 3

카본 분산액을 도포하지 않으며, 줄무늬의 간격, 즉, 음극 활물질 패턴(33)의 간격을 10mm가 되도록 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 음극(30)을 제조하였다.A negative electrode 30 was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the carbon dispersion was not applied and the interval of the stripes, that is, the interval of the negative electrode active material pattern 33 was formed to be 10 mm.

비교예 4Comparative Example 4

줄무늬의 간격, 즉, 음극 활물질 패턴(33)의 간격을 10mm가 되도록 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 음극(30)을 제조하였다.The negative electrode 30 was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the interval of the stripes, that is, the interval of the negative electrode active material pattern 33 was formed to be 10 mm.

비교예 5Comparative Example 5

줄무늬의 간격, 즉, 음극 활물질 패턴(33)의 간격을 1mm가 되도록 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 음극(30)을 제조하였다.A negative electrode 30 was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the interval of the stripes, that is, the interval of the negative electrode active material pattern 33 was formed to be 1 mm.

평가 1: 음극의 강도Evaluation 1: strength of cathode

실시예 1 내지 3과 비교예 4 및 5에 따른 음극(30)에 대해 JIS K5600의 크로스커트법을 이용하여 음극 활물질층(32)의 강도를 평가하였다.For the negative electrode 30 according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 4 and 5, the strength of the negative electrode active material layer 32 was evaluated using the crosscut method of JIS K5600.

평가 결과의 분류에 대한 내용을 하기 표 1에 나타내었다.The classification of the evaluation results is shown in Table 1 below.

분류Classification 설명explanation 00 컷(cut)의 가장자리가 완전히 매끄럽고 어떤 격자의 눈에도 벗겨짐이 없음The edge of the cut is completely smooth and there is no peeling in the eyes of any grating. 1One 컷의 교차점에서의 도포막의 작은 벗겨점이 있음. 크로스컷(closscut) 부분에서 영향을 받는 것은 명확하게 5%를 상회하지는 않음There is a small peeling point of the coating film at the intersection of the cuts. Affected in the crosscut part clearly does not exceed 5% 22 도포막이 컷의 가장자리에 따라 및/또는 교차점에서 벗겨져 있음. 크로스컷 부분에서 영향을 받는 것은 명확하게 5%를 초과하지만 15%를 상회하지는 않음The coating is peeling along the edge of the cut and/or at the intersection. Affected in the crosscut part is clearly above 5% but not above 15% 33 도포막이 컷의 가장자리에 따라 부분적 혹은 전체적으로 큰 벗겨짐이 발생되었으며, 및/또는 눈의 여러 부분이 부분적 혹은 전체적으로 벗겨져 있음. 크로스컷 부분에서 영향을 받는 것은 명확하게 15%를 초과하지만 35%를 상회하지는 않음The coating film has partially or entirely peeled off along the edge of the cut, and/or several parts of the eye have partially or completely peeled off. Affected in the crosscut portion clearly exceeds 15% but not above 35% 44 도포막이 컷의 가장자리에 따라 부분적 혹은 전체적으로 큰 벗겨짐이 발생되었으며, 및/또는 몇 군데의 눈이 부분적 혹은 전체적으로 벗겨져 있음. 크로스컷 부분에서 영향을 받는 것은 명확하게 35%를 초과하지만 65%를 상회하지는 않음.The coating has partially or entirely peeled off along the edge of the cut, and/or has partially or entirely peeled off in several places. Affected in the crosscut portion clearly exceeds 35%, but not above 65%. 55 벗겨짐의 정도가 분류4를 초과하는 정도.Degree to which the degree of peeling exceeds category 4.

평가 결과, 실시예 1 내지 3 및 비교예 4에 따른 음극(30)에서는 "분류 2"라는 결과가 얻어졌고, 비교예 5에 따른 음극(30)에서는 "분류 3"이라는 결과가 얻어졌다. 다시 말해, 줄무늬의 간격이 2mm 내지 10mm인 실시예 1 내지 3 및 비교예 4에 따른 음극은 줄무늬의 간격이 1mm인 비교예 5의 음극과 비교하여 음극 활물질층의 강도가 높음을 알 수 있다.As a result of the evaluation, the negative electrode 30 according to Examples 1 to 3 and Comparative Example 4 obtained a result of "Class 2", and the negative electrode 30 according to Comparative Example 5 obtained a result of "Class 3". In other words, it can be seen that the negative electrode according to Examples 1 to 3 and Comparative Example 4 in which the interval of the stripes is 2 mm to 10 mm has higher strength of the negative electrode active material layer than the negative electrode of Comparative Example 5 in which the interval of the stripes is 1 mm.

그 이유로는 다음과 같다. The reason is as follows.

음극 활물질 패턴(33)과 음극 활물질 패턴(34) 사이의 카본층(35)에서는 미립자형의 음극 활물질(37) 간의 겹침이 적기 때문에, 음극 활물질층(32)이 무너지기 쉽다. 따라서, 줄무늬의 간격, 즉, 음극 활물질 패턴(33)과 음극 활물질 패턴(34) 사이의 카본층(35) 간의 간격 A를 좁게 하여 음극 활물질층(32) 내에 상기 카본층(35)이 많이 분포되게 되면 음극 활물질층(32)이 무너지기 쉬워지므로 음극 활물질층(32)의 강도가 낮아졌다고 볼 수 있다. In the carbon layer 35 between the negative electrode active material pattern 33 and the negative electrode active material pattern 34, there is little overlap between the particulate negative electrode active materials 37, so the negative electrode active material layer 32 is easily collapsed. Therefore, the spacing A of the stripes, that is, the spacing A between the carbon layers 35 between the negative active material patterns 33 and the negative active material patterns 34 is narrowed so that a large amount of the carbon layer 35 is distributed in the negative electrode active material layer 32 In this case, since the anode active material layer 32 is easily collapsed, it can be seen that the strength of the anode active material layer 32 is lowered.

음극 활물질층(32)의 강도가 저하되면, 리튬 이차 전지의 제조 공정에 있어서 활물질 탈락이 생기는 원인이 되고, 리튬 이차 전지의 제조 공정에 있어서의 불량율을 높일 가능성이 있다. 또한, 음극 활물질층(32)의 강도가 저하됨으로써 충방전에 수반하는 활물질의 부피변화에 의해 음극 활물질(37)이 집전체(31)로부터 탈락하기 쉬워져, 그 결과 사이클 수명이 저하될 수 있다 If the strength of the negative electrode active material layer 32 is lowered, it may cause the active material to fall off in the manufacturing process of the lithium secondary battery, and increase the defect rate in the manufacturing process of the lithium secondary battery. In addition, since the strength of the negative electrode active material layer 32 is reduced, the negative active material 37 is easily detached from the current collector 31 due to the volume change of the active material accompanying charging and discharging, and as a result, the cycle life may be reduced.

이에 따라, 음극 활물질 패턴(33)과 음극 활물질 패턴(34) 사이의 카본층(35) 간의 간격 A는 음극 활물질층(32)의 강도 저하를 막기 위해 1mm 보다 크게 형성할 수 있다.Accordingly, the distance A between the negative active material pattern 33 and the carbon layer 35 between the negative active material pattern 34 may be greater than 1 mm in order to prevent a decrease in strength of the negative active material layer 32 .

(코인 셀 제작)(coin cell production)

고용체 산화물 Li1 . 20Mn0 . 55Co0 . 10Ni0 . 15O2 96 중량%, 케첸　블랙 2 중량% 및 폴리비닐리덴플루오라이드 2 중량%를 N-메틸-2-피롤리돈에 분산시켜 양극 합제 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 합제 슬러리를 집전체인 알루미늄박 위 전체에 균일하게 도포하고, 80℃로 설정한 송풍형 건조기로 15분 건조하였다. 이어서, 상기 집전체를 압연하고, 100℃로 6시간 진공 건조하고 양극을 제조하였다. 양극의 양극 활물질층의 충전 밀도는 3.0g/cc 이었다. Solid solution oxide Li 1 . 20 Mn0 . 55 Co 0 . 10Ni0 . _ A positive electrode mixture slurry was prepared by dispersing 96 wt % of 15 O 2 , 2 wt % of Ketjen Black, and 2 wt % of polyvinylidene fluoride in N-methyl-2-pyrrolidone. The positive electrode mixture slurry was uniformly applied to the entire surface of the aluminum foil as a current collector, and dried for 15 minutes in a blow dryer set at 80°C. Subsequently, the current collector was rolled and vacuum dried at 100° C. for 6 hours to prepare a positive electrode. The packing density of the positive electrode active material layer of the positive electrode was 3.0 g/cc.

상기 양극을 직경 13mm로 절단하고, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5에 따른 음극을 직경 15.5mm로 절단하고, 직경 19mm의 두께 25㎛의 폴리에틸렌 미다공막으로 이루어지는 세퍼레이터를 양극과 음극 사이에 끼우고, CR2032 코인 셀 전지 케이스에 수용하였다.The positive electrode was cut to a diameter of 13 mm, the negative electrodes according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 were cut to a diameter of 15.5 mm, and a separator made of a polyethylene microporous film having a diameter of 19 mm and a thickness of 25 μm was placed between the positive electrode and the negative electrode. and housed in a CR2032 coin cell battery case.

이어서, 1.5M의 LiPF6을 에틸렌 카보네이트/디에틸카보네이트/플루오로에틸렌 카보네이트(10/70/20 부피비)의 혼합 용액에 용해한 전해액을 상기 전지 케이스에 주입하여 밀폐하여 리튬 이차 전지를 제작하였다.Subsequently, an electrolyte solution in which 1.5 M LiPF 6 was dissolved in a mixed solution of ethylene carbonate/diethyl carbonate/fluoroethylene carbonate (10/70/20 volume ratio) was injected into the battery case and sealed to manufacture a lithium secondary battery.

평가 2: 리튬 이차 전지의 방전 레이트 특성Evaluation 2: Discharge Rate Characteristics of Lithium Secondary Battery

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5에 따른 리튬 이차 전지를 25℃로 5mA의 정전류에서 4.2V까지 충전하고, 4.2V 정전압에서 전류값이 0.1mA가 될 때까지 충전한 후, 10분의 휴지(休止)를 두고, 5mA의 정전류에서 2.75V가 될 때까지 방전하였다. 이어서, 상기와 마찬가지로 충전하고, 10mA의 정전류에서 2.75V가 될 때까지 방전하여 방전 레이트 특성을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The lithium secondary batteries according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 were charged at 25° C. at a constant current of 5 mA to 4.2 V, and charged at a constant voltage of 4.2 V until the current value reached 0.1 mA, followed by charging for 10 minutes. It was discharged until it became 2.75V with the constant current of 5mA leaving rest. Subsequently, the battery was charged in the same manner as above, and discharged at a constant current of 10 mA until it reached 2.75 V to evaluate the discharge rate characteristics, and the results are shown in Table 2 below.

하기 표 2에서 방전율(%)은 5mA 정전류에 있어서의 방전 용량에 대한 10mA 정전류에 있어서의 방전 용량의 백분율로 산출된다.In Table 2 below, the discharge rate (%) is calculated as a percentage of the discharge capacity at 10 mA constant current with respect to the discharge capacity at 5 mA constant current.

평가 3: 리튬 이차 전지의 사이클 특성Evaluation 3: Cycle Characteristics of Lithium Secondary Battery

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5에 따른 리튬 이차 전지를 25℃로 5mA의 정전류에서 4.2V까지 충전하고, 4.2V 정전압에서 전류값이 0.1mA가 될 때까지 충전한 후, 10분의 휴지(休止)를 두고, 5mA의 정전류에서 2.75V가 될 때까지 방전하였다. 이때의 방전 용량을 1 사이클째의 방전 용량으로 하여 충방전 사이클을 100회 반복하여 사이클 특성을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The lithium secondary batteries according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 were charged at 25° C. at a constant current of 5 mA to 4.2 V, and charged at a constant voltage of 4.2 V until the current value reached 0.1 mA, followed by charging for 10 minutes. It was discharged until it became 2.75V with the constant current of 5mA leaving rest. The cycle characteristics were evaluated by repeating the charge/discharge cycle 100 times with the discharge capacity at this time as the discharge capacity of the first cycle, and the results are shown in Table 2 below.

하기 표 2에서 용량유지율(%)은 1 사이클째의 방전 용량에 대한 100사이클째의 방전 용량의 백분율로 산출된다.In Table 2 below, the capacity retention rate (%) is calculated as a percentage of the discharge capacity at the 100th cycle to the discharge capacity at the 1st cycle.

음극 활물질층anode active material layer 방전율(%)Discharge rate (%) 용량유지율(%)Capacity retention rate (%) 비교예 1Comparative Example 1 카본층 없음
음극활물질 패턴 형성되지 않음no carbon layer
Anode active material pattern not formed 7070 6767 비교예 2Comparative Example 2 카본층 없음
음극활물질 패턴의 간격 2mmno carbon layer
2mm spacing of negative electrode active material pattern 7575 7373 비교예 3Comparative Example 3 카본층 없음
음극활물질 패턴 간격 10mmno carbon layer
Anode active material pattern spacing 10mm 7070 6868 비교예 4Comparative Example 4 카본층 있음
카본층의 간격 A 10mmwith carbon layer
Spacing of carbon layer A 10mm 7171 6868 실시예 1Example 1 카본층 있음
카본층의 간격 A 2mmwith carbon layer
Spacing of carbon layer A 2mm 8282 8181 실시예 2Example 2 카본층 있음
카본층의 간격 A 3mmwith carbon layer
Spacing of carbon layer A 3mm 8080 7777 실시예 3Example 3 카본층 있음
카본층의 간격 A 5mmwith carbon layer
Spacing of carbon layer A 5mm 7676 7474

상기 표 2를 참고하면, 실시예 1 내지 3에 따른 리튬 이차 전지의 방전 레이트 특성 및 사이클 수명 특성은 비교예 1 내지 4 대비 향상됨을 알 수 있다.Referring to Table 2, it can be seen that the discharge rate characteristics and cycle life characteristics of the lithium secondary batteries according to Examples 1 to 3 are improved compared to Comparative Examples 1 to 4.

구체적으로, 실시예 1 내지 3의 경우 비교예 1 대비 방전 레이트 특성이 향상되었다. 이는 실시예 1 내지 3에 따른 음극의 음극 활물질층 내부에서의 충방전 반응이 신속하게 진행되고 있는 것을 나타낸다. 실시예 1 내지 3에 따른 음극에서는 음극 활물질층 내에 패턴 및 카본층이 형성되어 있으므로 음극 활물질층 내의 이온 전도가 비교예 1에 비해 높아지고, 충방전 반응이 신속하게 진행된 것으로 보인다.Specifically, in the case of Examples 1 to 3, discharge rate characteristics were improved compared to Comparative Example 1. This indicates that the charge/discharge reaction inside the negative electrode active material layer of the negative electrode according to Examples 1 to 3 proceeds rapidly. In the anodes according to Examples 1 to 3, since the pattern and the carbon layer were formed in the anode active material layer, the ion conduction in the anode active material layer was higher than that in Comparative Example 1, and the charge and discharge reactions were rapidly progressed.

또한, 충방전 반응이 신속하게 진행됨으로써, 실시예 1 내지 3에 따른 음극에서는 충방전 반응이 보다 균일하게 행해지고, 음극에서의 리튬 석출과 같은 불가역 반응을 원인으로 하는 리튬 이차 전지의 용량 저하가 억제된다. 그 결과, 실시예 1 내지 3의 리튬 이차 전지의 사이클 수명 특성은 비교예 1과 비교하여 향상된 것으로 보인다. In addition, since the charge/discharge reaction proceeds rapidly, the charge/discharge reaction is performed more uniformly in the negative electrodes according to Examples 1 to 3, and the decrease in capacity of the lithium secondary battery caused by irreversible reactions such as lithium precipitation in the negative electrode is suppressed. do. As a result, the cycle life characteristics of the lithium secondary batteries of Examples 1 to 3 were improved compared to Comparative Example 1.

한편, 줄무늬의 간격, 즉, 음극 활물질 패턴의 간격이 동일한 실시예 및 비교예의 방전 레이트 특성 및 사이클 수명 특성을 검토하면, 실시예 1 및 비교예 2는 줄무늬의 간격, 즉, 음극 활물질 패턴의 간격이 2mm인 점에서 같지만, 카본층을 갖는 실시예 1은 카본층이 없는 비교예 2와 비교하여 방전 레이트 특성 및 사이클 수명 특성이 향상되었다.On the other hand, when examining the discharge rate characteristics and cycle life characteristics of Examples and Comparative Examples in which the intervals of the stripes, that is, the intervals of the negative electrode active material patterns are the same, Example 1 and Comparative Example 2 have the intervals of the stripes, that is, the intervals of the negative electrode active material patterns 2 mm, but Example 1 with the carbon layer had improved discharge rate characteristics and cycle life characteristics compared to Comparative Example 2 without the carbon layer.

이는, 카본층은 비표면적이 큰 카본 블랙 등을 포함하므로 전해액에 젖기 쉽고, 따라서 전해액 중의 리튬 이온이 카본층을 통해서 음극 활물질 패턴의 사이에 스무스하게 이동할 수 있다. 이에 더하여, 전자가 카본층을 통해서 음극 활물질 패턴의 사이를 스무스하게 이동할 수 있기 때문에, 카본층을 갖는 실시예 1의 방전 레이트 특성 및 사이클 수명 특성은 카본층이 없는 비교예 2와 비교하여 향상된 것으로 보인다. 이와 같이, 실시예 1에서는 카본층이 이온 확산 경로 및 전자이동 경로로서 기능하고 있는 것으로 보인다. This is because the carbon layer contains carbon black having a large specific surface area, so it is easily wetted by the electrolyte solution, and thus lithium ions in the electrolyte solution can move smoothly between the negative electrode active material patterns through the carbon layer. In addition, since electrons can move smoothly between the negative electrode active material patterns through the carbon layer, the discharge rate characteristics and cycle life characteristics of Example 1 having the carbon layer are improved compared to Comparative Example 2 without the carbon layer. see. Thus, in Example 1, it seems that the carbon layer functions as an ion diffusion path and an electron transfer path.

또한, 줄무늬의 간격, 즉, 음극 활물질 패턴의 간격이 10mm로 같은 비교예 3 및 비교예 4를 참고하면, 카본층을 갖는 비교예 4의 방전 레이트 특성 및 사이클 수명 특성은 카본층이 없는 비교예 3과 동일한 정도로 나타난다. 또한, 비교예 3 및 비교예 4의 방전 레이트 특성 및 사이클 수명 특성은 음극 활물질 패턴 및 카본층이 없는 비교예 1과 동일한 정도로 나타난다.In addition, referring to Comparative Examples 3 and 4, where the spacing of the stripes, that is, the spacing of the negative electrode active material pattern is the same as 10 mm, the discharge rate characteristics and cycle life characteristics of Comparative Example 4 having the carbon layer are comparable to those of the Comparative Example without the carbon layer. It appears to the same extent as 3. In addition, the discharge rate characteristics and cycle life characteristics of Comparative Examples 3 and 4 are exhibited to the same extent as those of Comparative Example 1 without the negative electrode active material pattern and the carbon layer.

이는 줄무늬의 간격, 즉, 음극 활물질 패턴의 간격이 10mm로 커짐으로써, 패턴 형성에 따른 효과와 카본층 형성에 의한 효과가 작아졌기 때문으로 보인다. This seems to be because the effect of forming the pattern and the effect of forming the carbon layer are reduced as the interval between the stripes, that is, the interval between the negative electrode active material patterns is increased to 10 mm.

또한, 실시예 1 내지 3에서는 줄무늬의 간격, 즉, 음극 활물질 패턴과 음극 활물질 패턴 사이의 카본층 간의 간격 A를 좁게 할수록, 방전 레이트 특성 및 사이클 수명 특성이 향상되고 있다. 이는, 이온의 확산 경로 및 전자이동 경로로서의 카본층이 증가하기 때문에, 음극 활물질층 내의 이온 전도가 높아져서 충방전 반응이 신속하게 진행되며, 음극에 있어서의 충방전 반응이 보다 균일하게 행해지기 때문으로 보인다.Further, in Examples 1 to 3, as the distance between the stripes, that is, the distance A between the negative active material patterns and the carbon layers between the negative active material patterns is narrowed, the discharge rate characteristics and cycle life characteristics are improved. This is because the carbon layer as an ion diffusion path and an electron transfer path increases, so ion conduction in the negative electrode active material layer increases, so that charge and discharge reactions proceed quickly and charge and discharge reactions in the negative electrode are performed more uniformly. see.

상기 카본층에 의한 효과는, 음극 활물질 패턴(33)과 음극 활물질 패턴(34) 사이의 카본층 간의 간격 A가 10mm 정도가 되면 현저하게 나타나기 어려워지므로 카본층 간의 간격 A는 10mm 미만일 수 있다. Since the effect of the carbon layer does not appear significantly when the distance A between the carbon layers between the negative electrode active material pattern 33 and the negative electrode active material pattern 34 is about 10 mm, the distance A between the carbon layers may be less than 10 mm.

그리고, 상기의 결과로, 카본층 간의 간격 A가 좁아질수록, 즉, 이온 확산 경로 및 전자이동 경로로서의 카본층이 증가할수록, 전극의 충방전 반응이 균일하게 일어나며, 방전 레이트, 사이클 특성이 개선된다고 보인다. 그러나, 카본층 간의 간격 A가 좁아지면, 음극 활물질층의 강도가 저하되는 경향이 있다. 따라서, 카본층 간의 간격 A는 음극 활물질층의 강도 저하를 막도록 1mm 보다 클 수 있다. And, as a result of the above, as the distance A between the carbon layers narrows, that is, as the carbon layer as an ion diffusion path and an electron transfer path increases, the charge and discharge reaction of the electrode occurs uniformly, and the discharge rate and cycle characteristics are improved It seems to work. However, when the distance A between the carbon layers is narrowed, the strength of the negative electrode active material layer tends to decrease. Accordingly, the distance A between the carbon layers may be greater than 1 mm to prevent a decrease in strength of the negative electrode active material layer.

일 구현예에 따른 리튬 이차 전지는 활물질층 내에 이온 확산 경로 및 전자이동 경로로서의 카본층이 설치되어 있는 점에서, 활물질층 내의 이온 전도가 높고, 전극에서의 충방전 반응을 신속하게 진행시킬 수 있다. 따라서, 충방전 반응이 보다 균일하게 행해지고, 전극에 있어서의 반응 불균일에 의한 열화 등을 원인으로 하는 용량 저하를 억제할 수 있고, 그 결과 리튬 이차 전지의 사이클 수명 특성을 개선할 수 있다. In the lithium secondary battery according to an embodiment, since a carbon layer as an ion diffusion path and an electron transfer path is installed in the active material layer, ion conduction in the active material layer is high, and charge and discharge reactions in the electrode can be rapidly progressed. . Accordingly, the charge/discharge reaction is performed more uniformly, and a decrease in capacity caused by deterioration due to non-uniform reaction in the electrode can be suppressed, and as a result, the cycle life characteristics of the lithium secondary battery can be improved.

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

10 리튬 이차 전지
20 양극
21,31 집전체
22 양극 활물질층
30 음극
32 음극 활물질층
33, 34 활물질 패턴
35 카본층
37 활물질
38 이온 이동 경로
40 세퍼레이터층10 lithium secondary battery
20 anode
21,31 whole house
22 cathode active material layer
30 cathode
32 negative electrode active material layer
33, 34 active material patterns
35 carbon layer
37 active materials
38 Ion transport pathways
40 separator layer

Claims (6)

집전체; 및
상기 집전체 위에 배치된 활물질층을 포함하고,
상기 활물질층은 띠형으로 연장되며, 교대로 줄무늬형으로 배치된 제1 활물질 패턴 및 제2 활물질 패턴, 그리고 인접하는 상기 제1 활물질 패턴과 상기 제2 활물질 패턴 사이에 배치된 카본층을 포함하고, 상기 카본층은 상기 제1 활물질 패턴의 상면과 상기 제2 활물질 패턴의 하면에 배치된 것이고,
상기 카본층 간의 간격은 1mm 초과 10 mm 미만인 리튬 이차 전지용 전극.current collector; and
Including an active material layer disposed on the current collector,
The active material layer extends in a band shape and includes first and second active material patterns alternately arranged in a stripe shape, and a carbon layer disposed between adjacent first and second active material patterns, The carbon layer is disposed on the upper surface of the first active material pattern and the lower surface of the second active material pattern,
The gap between the carbon layers is greater than 1 mm and less than 10 mm electrode for a lithium secondary battery. 제1항에서,
상기 카본층은 상기 활물질층을 막 두께 방향으로 가로질러 배치되는 리튬 이차 전지용 전극.In paragraph 1,
The carbon layer is a lithium secondary battery electrode disposed across the active material layer in the film thickness direction. 제1항에서,
상기 카본층은 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙 및 카본 블랙 중 적어도 하나를 포함하는 리튬 이차 전지용 전극.In paragraph 1,
The carbon layer is a lithium secondary battery electrode comprising at least one of acetylene black, ketjen black and carbon black. 양극 및 음극을 포함하고,
상기 양극 및 상기 음극 중 적어도 하나는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 전극인 리튬 이차 전지.including an anode and a cathode,
At least one of the positive electrode and the negative electrode is a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 3. 양극 및 음극을 포함하고,
상기 음극은 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 전극인 리튬 이차 전지.including an anode and a cathode,
The negative electrode is a lithium secondary battery of any one of claims 1 to 3. 집전체 위에 활물질을 포함하는 슬러리를 소정의 간격으로 띠형으로 도포하여 복수 개의 제1 활물질 패턴을 형성하는 단계;
카본 분산액을 적어도 상기 각 제1 활물질 패턴의 측면을 덮도록 도포하여, 상기 각 제1 활물질 패턴의 측면에 카본층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 활물질 패턴의 사이에 위치하는 상기 집전체 위에 활물질을 포함하는 슬러리를 도포하여 복수 개의 제2 활물질 패턴을 형성하는 단계
를 포함하는 리튬 이차 전지용 전극의 제조 방법.forming a plurality of first active material patterns by applying a slurry containing an active material on a current collector in a band shape at predetermined intervals;
forming a carbon layer on the side surface of each first active material pattern by applying a carbon dispersion so as to cover at least the side surface of each first active material pattern; and
Forming a plurality of second active material patterns by applying a slurry containing an active material on the current collector positioned between the first active material patterns
Method for producing an electrode for a lithium secondary battery comprising a.
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