KR20020015257A - 리튬 이차 전지용 전극 및 리튬 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 음극 전극의 전해액 유지능을 높임과 동시에 음극 전극 중의 리튬 이온의 확산 속도를 향상시켜서, 이것에 의해 고율 방전시에 사이클 특성을 향상시킨 리튬 2차 전지를 제공한다.
리튬 이온을 가역적으로 흡장ㆍ방출할 수 있는 탄소 재료와 산화이트륨, 산화세륨, 산화티탄 중 적어도 1종 이상의 금속 산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지용 전극을 채용한다. 이 전극에 의하면, 금속 산화물의 첨가에 의해 전극의 전해액 유지능을 향상시킬 수 있다. 또한 전극 중에 리튬 이온의 확산 속도를 향상시킬 수 있기 때문에 고율 방전시 사이클 특성을 향상시킬 수 있다.

Description

리튬 이차 전지용 전극 및 리튬 이차 전지{ELECTRODE FOR LITHIUM SECONDARY BATTERIES AND LITHIUM SECONDARY BATTERIES}
[산업상 이용분야]
본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 전극 및 리튬 이차 전지에 관한 것으로, 특히, 음극 전극에 있어서 리튬 이온의 확산 속도 및 비수 전해액 유지성을 향상시키는 것을 목적으로 하는 기술에 관한 것이다.
[종래 기술]
소형 경량화 및 고성능화가 진행되고 있는 휴대 전자 기기의 필요성에 부응하기 위해서, 리튬 이차 전지의 고용량화가 급선무가 되고 있다.
최근의 리튬 이차 전지의 음극 전극은 음극 활물질인 탄소 재료와 고분자 결착재가 분산된 슬러리를 Cu 동박의 집전체에 도포한 후, 건조, 롤프레스 등의 공정으로 제조되고 있다. 얻어진 음극 전극은 탄소 재료 및 고분자 결착재로 이루어진 음극 합재가 상기의 집전체 상에 담지되어 구성되어 있다.
리튬 이차 전지의 고용량화를 달성하는 데에는 여러 가지 수단이 고려되고 있으나, 전지 내에 가능한한 다량의 활물질을 충전하는 것이 가장 유용한 방법이다. 따라서, 상기의 음극 전극을 제조하는 경우, 가능한한 음극 전극을 프레스해서 음극 합재를 고밀도화시킨 것이 검토되고 있다.
그러나, 음극 합재를 고밀도화시키면, 음극 합재의 공극율이 저하되어 음극 전극의 전해액 유지능이 저하되고, 또한 음극 전극 중에 있어서 리튬 이온의 확산 속도가 저하되기 때문에, 탄소 재료에의 리튬 이온의 흡장ㆍ방출이 원활히 행해지지 않고, 충방전 효율이 저하된다고 하는 문제점이 있었다.
또한, 음극 전극 중에서의 리튬 이온의 확산 속도의 저하 영향은 고율 방전시에 있어서 특히 현저하며, 음극 전극을 고밀도화한 탄소 재료를 증량하여도 고율 방전시에 있어서 방전 용량 및 사이클 특성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 고려하여, 음극 전극의 전해액 유지능을 높임과 동시에 음극 전극 중에 리튬 이온의 확산 속도를 향상시켜, 충방전 효율과 고율 방전시의 방전 용량 및 사이클 특성을 향상시킨 리튬 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태인 리튬 이차 전지의 일례를 나타내는 사시도.
[도면 부호의 간단한 설명]
1. 리튬 이차 전지
2. 음극 전극(전극)
3. 양극 전극
4. 세퍼레이터
5 : 전지 용기
6 : 봉구 부재
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 것으로, 본 발명은 하기의 구성을 채용한다.
본 발명의 리튬 이차 전지용 전극은 리튬 이온을 가역적으로 흡장ㆍ방출 가능한 탄소 재료 및 산화이트륨, 산화세륨, 산화티탄 중 적어도 1 이상의 금속 산화물을 함유하고 있는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 금속 산화물로는 산화이트륨을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
또한, 본 발명의 리튬 이차 전지용 전극은, 앞선 기재된 전극에 있어서, 상기 탄소 재료 100 중량부에 대한 상기 금속 산화물의 첨가량이 1 내지 20 중량부의 범위인 것을 특징으로 한다.
더욱이 본 발명의 리튬 이차 전지용 전극은 앞선 기재된 전극에 있어서, 상기 금속 산화물의 평균 입경이 10 nm 내지 10 ㎛이 범위인 것을 특징으로 한다.
상기 리튬 이차 전지용 전극은 탄소 재료 및 산화이트륨, 산화세륨, 산화티탄 중 적어도 1종 이상의 금속 산화물을 함유하고 있으며, 이러한 금속 산화물은 비수 전해액에 대한 젖음성이 우수하기 때문에, 전해액에 대한 전극의 젖음성을 향상시켜서 전극의 전해액 유지능을 향상시킬 수 있고, 탄소 재료에의 리튬 이온의 흡장ㆍ방출이 원활해져서 충방전 효율을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 특히 산화이트륨은 전극 중의 리튬 이온의 확산 속도를 보다 향상시킬 수 있기 때문에, 고율 방전시의 방전 용량 및 사이클 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 산화이트륨은 리튬 이온에 대하여 전기화학적으로 불활성이기 때문에, 산화이트륨에 대한 리튬 이온의 흡장ㆍ방출 반응이 일어나지 않고, 이 때문에 충방전시에 전극 전위가 극단적으로 변동되지 않기 때문에, 전압이 안정한 전기 에너지를 공급할 수 있게 된다.
금속 산화물의 첨가량은 상기 범위인 것이 바람직하다. 금속 산화물의 첨가량이 1 중량부 미만이면, 전극의 전해액 유지능을 충분히 높일 수 없기 때문에 바람직하지 않고, 또한 금속 산화물의 첨가량이 20 중량부를 초과하면 음극 활물질인 탄소 재료의 첨가량이 상대적으로 저하되고, 전극의 충방전 용량이 저하되어 바람직하지 않다.
또한, 상기 리튬 이차 전지용 전극은, 예를 들면, 탄소재료와 금속 산화물의 고분자 결착재를 적어도 함유하는 음극 재료를 소정의 형상으로 성형시킨 것이어도 좋고, 상기 음극 합재를 동박 등의 집전체에 담지시킨 것이어도 좋다. 항상, 본 발명의 음극 재료는 여기에서 제시하는 형태에 한정되지 않고, 이 밖의 형태로부터 형성되는 것이어도 좋다.
다음, 본 발명의 리튬 이차 전지는 앞서 기재의 어느 것이든 리튬 이차 전지용 전극을 음극 전극으로 포함하고, 리튬 이온을 가역적으로 흡장ㆍ방출 가능한 양극 활물질을 포함하는 양극 전극과, 리튬염을 함유하는 비수 전해액을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 리튬 이차 저지는 리튬 이온을 가역적으로 흡장ㆍ방출 가능한 탄소 재료 및 산화이트륨, 산화세륨, 산화티탄 중 적어도 1 이상의 금속 산화물을 포유하고 있는 음극 전극과, 리튬 이온을 가역적으로 흡장ㆍ방출 가능한 양극 활물질을 포함하는 양극 전극과 리튬염을 포함하는 비수 전해액을 포함하여 형성되는 것이다.
특히, 상기 금속 산화물로서는 산화이트륨이 바람직하다.
또한, 본 발명의 리튬 이차 전지에는 상기 탄소 재료 100 중량부에 대한 상기 금속 산화물의 첨가량을 1 내지 20 중량부의 범위로 하면 바람직하다.
더욱이, 본 발명의 리튬 이차 전지에는 상기 금속 산화물의 평균 입경을 10 nm 내지 10 ㎛이 범위이면 바람직하다.
상기 리튬 이차 전지에 의하면, 음극 전극에 상기 금속 산화물이 함유되어 있고, 이러한 금속 산화물은 비수 전해액에 대한 젖음성이 우수하기 때문에, 전해액에 대한 음극 전극의 젖음성을 향상시켜서 음극 전극의 전해액 유지능을 향상시킬 수 있고, 탄소재료로의 리튬 이온의 흡장ㆍ방출이 원활하게 되어 충방전 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 특히 산화이트륨은 음극 전극 중의 리튬 이온의 확산 속도를 향상시킬 수 있기 때문에, 고율 방전시에 방전 용량 및 사이클 특성을 샹상시킬 수 있다.
또한, 산화이트륨은 리튬 이온에 대하여 전기화학적으로 불활성이기 때문에, 산화이트륨에 대한 리튬 이온의 흡장ㆍ방출 반응이 일어날 수 없고, 이 때문에 방전시에 전극 전위가 극단적으로 변동되지 않기 때문에, 전지의 방전 전압이 안정하고, 양질의 전기 에너지를 공급할 수 있다.
금속 산화물의 첨가량은 상기 범위가 바람직하고, 그 이유는 앞서 설명한 이유와 동일하다.
또한, 금속 산화물의 평균 입경은 상기 범위인 것이 바람직하고, 그 이유도 앞서 설명된 이유와 동일하다.
도한, 상기 리튬 이차 전지는, 예를 들면, 원통형, 각형, 코인형, 또는 시이트형 등의 여러 종류의 형상으로부터 형성되는 것이어도 좋고, 또한 여기에서 언급된 형태에 한하지 않고, 이 밖의 형태로부터 되는 것이어도 좋다.
리튬 이차 전지를 구성하는 양극 전극은, 예를 들면, 양극 활물질과 도전조재와 결착재에 의해 형성된 양극 합재를 포함한 것을 언급할 수 있다.
양극 활물질로는 LiMn2O4, LiCoO2, LiNiO2, LiFeO2, V2O5, TiS, MoS 등의 리튬을 흡장ㆍ방출할수 있는 화합물을 언급할 수 있다.
또한, 세퍼레이터로는, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 다공질 필름을 사용할 수 있고, 후술하는 폴리머 전해질막 등을 사용할 수 있다.
비수 전해액으로는, 예를 들면, 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 벤조니트릴, 아세토니트릴, 테트라하이드로퓨란, 2-메틸테트라하이드로퓨란, ν-부틸로락톤, 디옥소란, 4-메틸디옥소란, N,N-디메틸포름아마이드, 디메틸아세트아마이드, 디메틸설폭사이드, 디옥산, 1,2-디메톡시에탄, 설포란, 디클로로에탄, 클로로벤젠, 니트로벤젠, 디메틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 메틸이소프로필카보네이트, 에틸프로필카보네이트, 디프로필카보네이트, 디이소프로필카보네이트, 디부틸카보네이트, 디에틸렌글리콜, 디메틸에테르 등의 비프로톤성 용매, 또는 이러한 용매 중의 2종 이상을 혼합한 혼합 용매에 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(단,x, y는 자연수), LiCl, LiI 중 1종 또는 2종 이상의 리튬염을 혼합시켜서 형성된 것을 사용할 수 있다.
더욱이, 상기 전해액을 고분자 재료에 첨가하여 겔화시켜서 구성된 폴리머 전해질막을 상기 세퍼레이터로 대체하여 사용하여도 좋다.
이하, 본 발명의 실시 형태인 리튬 이차 전지의 일례를 도면을 참조해서 설명한다.
즉, 본 발명의 리튬 이차 전지는 이하에 설명하는 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 실시 형태인 리튬 이차 전지(1)의 일례를 나타낸다. 도 1에 나타낸 리튬 이차 전지(1)는 원통형이라고 불리우는 것으로, 본 발명에 관한 시이트상의 음극 전지(2)(전극)와 시이트상의 양극 전극(3)과 이러한 음극 전극(2)과 양극 전극(3) 사이에 배치된 세퍼레이터(4)와 주로 음극 전극(2), 양극 전극(3) 및 세퍼레이터(4)에 함침된 리튬염을 함유한 비수 전해액과 원통형의 전지 용기(5)와 전지 용기(5)를 밀봉하는 봉구 부재(6)를 주체로 해서 구성되어 있다.
또한, 상기 리튬 이차 전지(1)는 상기 음극 전극(2)과 양극 전극(3)과 세퍼레이터(4)가 중첩되어 있고, 이 중첩된 생성물이 스파이럴상으로 권취된 상태로 전지 용기(5)에 수납되어 구성되어 있다.
본 발명에 관한 음극 전극(2)(전극)은 음극 합재를 동박 등으로 형성된 집전체에 담지시켜 형성된 것이다.
음극 합재는 음극활물질인 탄소 재료와 산화이트륨(Y203), 산화세륨(CeO2), 산호티탄(TiO2), 중 적어도 1종 이상의 금속 산화물과 탄소 재료 및 금속 산화물을 결착시킨, 예를 들면, 폴리불화비닐리덴 등의 고분자 결착재를 적어도 함유하고 있다.
탄소 재료는 가역적으로 리튬 이온을 흡장ㆍ방출할 수 있는 것이 바람직하고, 예를 들면, 인조 흑연, 천연 흑연, 흑연화 탄소 섬유, 비정질 탄소 등을 예를 들 수 있다. 또한 이 이외에, 리튬 이차 전지의 음극활물질로 종래부터 알려져 있는 것을 사용할 수 있다.
상기 금속 산화물은 비수 전해액에 대한 젖음성에서 우수하기 때문에, 비수 전해액에 대한 음극 전극(2)의 젖음성을 향상시켜서 음극 전극(2)의 전해액 유지능을 향상시킨다.
금속 산화물의 첨가량은 탄소 재료 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부의 범위가 바람직하고, 3 내지 5 중량부의 범위가 보다 바람직하다.
금속 산화물의 첨가량이 1 중량부 미만이면, 음극 전극(2)의 전해액 유지능을 충분히 높일 수 없기 때문에 바람직하지 않고, 첨가량이 20 중량부를 초과하면 음극활물질인 탄소 재료의 첨가량이 상대적으로 저하되고, 음극 전극(2)의 충방전 용량이 저하되어 바람직하지 않다.
또한, 금속 산화물의 평균 입경은 10 nm 내지 10 ㎛의 범위인 것이 바람직하고, 50 내지 200 nm 범위인 것이 보다 바람직하다.
금속 산화물의 평균 입경이 10 nm 미만이면 전해액의 유지기능이 저하되기 때문에 바람직하지 않고, 금속 산화물의 평균 입경이 10 ㎛를 초과하면 음극 전극 2에 있어서 리튬 이온의 확산 속도가 저하될 염려가 있기 때문에 바람직하지 않다.
음극 전극(2)의 전해액 유지능을 리튬 이온의 확산 속도를 동시에 향상시킨다고 하는 2가지의 효과를 함께 가질 수 있기 때문에, 리튬 이차 전지(1)의 충방전 효율, 방전 용량 및 사이클 특성을 동시에 개선할 수 있다.
또한, 이 중에서도 산화이트륨(Y2O3)은 특히, 음극 전극(2) 중에 있어서, 리튬 이온의 확산 속도를 보다 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
더욱이, 산화이트륨(Y2O3)은 리튬 이온에 대하여 전기화학적으로 불활성이기 때문에, 산화이트륨에 대한 리튬 이온의 흡장ㆍ방출 반응이 일어날 수 없고, 따라서, 산화이트륨과 리튬 이온에 기인한 산화 환원 전위가 생길 수 없다.
이것에 의해 충방전 시에 있어서, 음극 전극(2)의 전위는 탄소 재료에의 리튬 이온의 흡장ㆍ방출 반응에 기인한 전위가 관찰될 수만 있고, 그 이외의 요인에의한 전위의 급격한 변동은 관찰되지 않는다. 따라서, 본 발명의 리튬 이차 전지(1)에 의하면, 방전 전압이 비교적 안정한 양질의 전기 에너지를 공급할 수 있다.
다음 양극 전극(3)은 양극 활물질을 함유한 양극 합재가 알루미늄 박 등의 집전체에 도포되어 형성된 것이다.
양극 합재는 양극 활물질과 흑연 등의 도전 조재와 이러한 양극활물질과 도전 조재를 결착시킨, 예를 들면, 폴리불화비닐리덴 등의 고분자 결착재로부터 형성된다.
양극활물질은 가역적으로 리튬 이온을 흡장ㆍ방출할 수 있는 것이 바람직하고, 예를 들면, LiMn2O4, LiCoO2, LiNiO2, LiFeO2, V2O5, TiS, MoS 등을 예로 들 수 있다. 또한 이 외에 리튬 이차 전지의 양극 활물질로 종래부터 알려져 있는 것을 사용할 수도 있다.
또한, 세퍼레이터(4)로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 다공질 필름을 사용할 수 있다.
비수 전해액으로는 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 벤조니트릴, 아세토니트릴, 테트라하이드로퓨란, 2-메틸테트라하이드로퓨란, Υ-부틸로락톤, 디옥소란, 4-메틸디옥소란, N,N-디메틸포름아마이드, 디메틸아세트아마이드, 디메틸설폭사이드, 디옥산, 1,2-디메톡시에탄, 설포란, 디클로로에탄, 클로로벤젠, 니트로벤젠, 디메틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 메틸이소프로필카보네이트, 디부틸카보네이트, 디에틸렌글리콜, 디메틸에테르 등의 비프로톤성 용매, 또는 이러한 용매 중 2종 이상을 혼합한 혼합 용매에 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1)(단 x, y는 자연수), LiCl, LiI 등의 중 1종 또는 2종 이상의 리튬염을 혼합시켜서 형성된 것을 사용할 수 있다.
또한 이 외에 리튬 이차 전지의 비수 전해액으로 종래부터 알려져 있는 것을 사용할 수도 있다.
더욱이, 상기 전해액을 고분자 재료에 첨가해서 겔화시켜 구성된 폴리머 전해질막을 상기 세퍼레이터 대신에 사용해도 좋다.
실시예
실시예 1
평균 입경 15 ㎛이 천연 흑연 100 중량부에 평균 입경 50 nm의 산화이트륨(Y2O3) 5 중량부를 첨가해서 충분히 혼합하고, 이것을 N-메틸피롤리돈(NMP)에 투입해서 더욱 혼합하고, 산화이트륨을 충분히 분산시켰다.
또한, 폴리불화비닐리덴 10 중량부를 상기 NMP 용액에 용해시켜 슬러리화하고, 이 슬러리를 닥터블레이드법에 의해 두께 14 ㎛의 동박에 도포하고, 진공 분위기 하에서 120 ℃에서 24 시간 건조시켜 N-메틸피롤리돈을 휘발시켰다. 이렇게 해서, 두께 100 ㎛의 음극 합재를 동박 상에 적층하였다.
이어서, 상기 적층체를 직경 13 mm의 원형으로 잘라 음극 전극으로 하였다.
얻어진 음극 전극을 작용극으로 하고, 원형으로 자른 금속 리튬 박을 대극으로 하고, 작용극과 대극 사이에 다공질 포리프로필렌필름으로 형성된 세퍼레이터를 삽입하고, 비수 전해액으로 프로필렌카보네이트(PC), 디에틸카보네이트(DEC), 및 에틸렌카보네이트(EC)의 혼합 용매에 용질로 LiPF6이 1(몰/L)의 농도가 되도록 용해시킨 것을 사용해서 실시예 1의 코인형의 테스트셀을 제작하였다.
코인형의 테스트셀에 대하여 충방전 전류를 0.2C로 설정해서 충방전을 3 사이클 행한 후, 충방전 전류를 1.0C로 충방전을 60 사이클 행하였다.
그리고, 0.2C에서 1 사이클째의 충방전 효율과 1.0C에서 1 사이클째에 대한 60 사이클 째에 있어서 용량 유지율을 각각 구하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 2 내지 8
산화이트륨(Y2O3) 대신에 ZnO, CuO, CeO2, TiO2, SiO2, SnO2를 사용한 것 이외에는 실시에 1과 동일하게 하여 실시예 2 내지 7의 코인형의 테스트 셀을 제작하였다.
이러한 코인형의 테스트셀에 대하여 실시예 1과 동일하게 충방전 시험을 행하고, 0.2C에 있어서 1 사이클 째의 충방전 효율과, 1.0C에 있어서 1 사이클 째에 대한 60 사이클 째에 있어서 용량 유지율을 각각 구하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
금속 산화물의 종류 충방전 효율(%)(0.2C, 1 사이클) 용량 유지율(%)(1.0C, 60 사이클/1 사이클)
실시예 1 Y2O3 94.5 67.0
실시예 2 ZnO 86.5 64.8
실시예 3 CuO 85.1 64.1
실시예 4 CeO2 91.7 43.1
실시예 5 TiO2 91.1 44.2
실시예 6 SiO2 92.3 31.7
실시예 7 SnO2 83.5 13.5
실시예 8 흑연만 92.2 37.4
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예1의 Y2O3를 첨가한 테스트셀은 실시예 8의 흑연만인 경우와 비교하면 충방전 효율이 약 2% 향상되고, 용량 유지율이 약 30% 대폭 향상되었다.
실시예 2 및 실시예 3에는 용량 유지율이 실시예 1과 대략 같은 정도로 되어서 실시예 8보다 개선되었지만, 충방전 효율은 실시예 8보다도 7%정도 저하되었음을 알 수 있다.
또한, 실시예 4, 5에는 충방전 효율이 실시예 8과 같은 정도이고, 용량 유지율이 실시예 8보다도 향상되었다.
실시예 6에는 충방전 효율이 실시예 8과 대략 같은 정도이지만, 용량 유지율이 실시예 8보다도 - 5.7% 정도 저하되었다.
앞서 살펴본 바와 같이, Y2O3를 첨가한 실시예 1만이 충방전 효율과 용량 유지율(사이클 특성)의 쌍방에 관해서 실시예 8보다 향상되었다. 이것은 산화이트륨(Y2O3)이 음극 전극의 전해액 유지능을 향상시킨 것과 동시에 리튬이온의확산속도를 향상시키는 능력이 있기 때문에 1.0C의 경우와 같이 비교적 고율인 방전 조건에서도 리튬 이온을 음극 전극 전체에 균등하게 확산시킬 수 있고, 이것에 의해 음극 전극 중의 흑연을 음극 활물질로 효율 좋게 이용할 수 있기 때문이라고 생각된다.
또한, CeO2, TiO2를 각각 첨가한 실시예 4, 5에는 충방전 효율은 실시예 8과 동일하지만, 용량 유지율이 실시예 8보다도 향상되었다. 따라서, CeO2, TiO2에 관해서도 음극 전극의 특성을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
항상, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시의 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경을 가할 수 있다. 예를 들면, 실시 형태로는 원통형의 리튬 이차 전지에 관해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 각형, 코인형, 시이트형의 전지에 적용하여도 좋다.
이상, 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 리튬 이차 전지용의 전극에 의하면, 탄소 재료와 금속 산화물을 적어도 함유하고 있고, 이 금속 산화물에 의해 전극의 전해액 유지능을 향상시킬 수 있기 때문에, 탄소 재료에 대한 리튬 이온의 흡장ㆍ방출을 원활히 행할 수 있고, 이것에 의해 충방전 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 특히 산화이트륨은 전극 중의 리튬 이온의 확산 속도를 향상시킬 수 있기 때문에 고율 방전시에서 방전 용량 및 사이클 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 산화이트륨은 리튬이온에 대하여 전기화학적으로 불활성이기 때문에리튬이온 사이에 흡장ㆍ방출 반응을 일으킬 수 없고, 이 때문에 전극 전위가 충방전시에 극단적으로 변하지 않기 때문에 전압이 안정한 전기 에너지를 공급할 수 있다.

Claims (5)

  1. 리튬 이온을 가역적으로 흡장·방출할 수 있는 탄소 재료 및 산화이트륨, 산화세륨, 산화티탄 중 적어도 1종 이상의 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 전극.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 산화물은 산화 이트륨인 것인 리튬 이차 전지용 전극.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소 재료 100 중량부에 대하여 상기 금속 산화물의 첨가량이 1 내지 20 중량부의 범위인 것인 리튬 이차 전지용 전극.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 산화물의 평균 입경이 10㎚ 내지 10㎛의 범위인 것인 리튬 이차 전지용 전극.
  5. 제 1 항에 기재된 리튬 이차 전지용 전극을 음극 전극으로 포함하고, 리튬 이온을 가역적으로 흡장·방출가능한 양극 활물질을 포함하는 양극 전극과, 리튬염을 포함하는 비수 전해액을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
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