KR20050088788A - 리튬 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 이 리튬 이차 전지는 하기 화학식 1의 리튬 니켈 계열 화합물 및 하기 화학식 2의 화합물을 포함하는 표면처리층을 갖는 리튬 코발트 계열 화합물을 포함하는 양극 활물질을 포함하는 양극; 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 음극 활물질을 포함하는 음극; 및 설포란을 포함하는 비수성 유기 용매와 리튬염을 포함하는 전해액을 포함한다.
[화학식 1]
LiNixCoyMnzO2
(상기 식에서, x는 0.2 내지 0.4의 정수, y는 0.2 내지 0.4의 정수, z는 0.2 내지 0.4의 정수임)
[화학식 2]
MPOb
(상기 식에서, M은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이 금속 및 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소이고, b는 2 내지 4의 정수임).
본 발명의 리튬 이차 전지는 고용량이 가능하며, 고전압 충전이 가능한 전지이다.

Description

리튬 이차 전지{RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY}
[산업상 이용 분야]
본 발명은 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용량이 높고 고전압에서 안정한 리튬 이차 전지에 관한 것이다.
[종래 기술]
리튬 이차 전지는 가역적으로 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 물질을 양극 및 음극으로 사용하고, 상기 양극과 음극 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시켜 제조하며, 리튬 이온이 양극 및 음극에서 삽입/탈리될 때의 산화, 환원 반응에 의하여 전기 에너지를 생성한다.
리튬 이차 전지의 음극 활물질로는 리튬 금속을 사용하였으나, 리튬 금속을 사용할 경우 덴드라이트(dendrite)의 형성으로 인한 전지 단락에 의해 폭발 위험성이 있어서 리튬 금속 대신 비정질 탄소 또는 결정질 탄소 등의 탄소계 물질로 대체되어 가고 있다.
양극 활물질로는 칼코게나이드(chalcogenide) 화합물이 사용되고 있으며, 그 예로 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1-xCo xO2(0<x<1), LiMnO2 등의 복합 금속 산화물들이 연구되고 있다. 상기 양극 활물질 중 LiCoO2 등의 Co계 양극 활물질이 양호한 전기 전도도와 높은 전지 전압 그리고 우수한 전극 특성을 보임에 따라 주로 사용되고 있다. 그러나 Co계 양극 활물질은 용량이 150mAh/g 이하로 용량이 다소 낮은 문제가 있어 최근에는 비교적 큰 용량(180mAh/g) 이상을 확보할 수 있는 Ni계 양극 활물질이 광범위하게 연구되고 있다. 이러한 Ni계 양극 활물질 중 가장 널리 사용되고 있는 것으로는 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2가 있다. 그러나 Ni계 양극 활물질은 극판의 합제 밀도가 3.1 내지 3.2g/cc로서 이론 용량에 비하여 실제 용량이 다소 낮은 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 합제 밀도를 향상시켜 고용량 전지를 제공할 수 있으며 고전압에서 안정한 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1의 리튬 니켈 계열 화합물 및 하기 화학식 2의 화합물을 포함하는 표면처리층을 갖는 리튬 코발트 계열 화합물을 포함하는 양극 활물질을 포함하는 양극; 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 음극 활물질을 포함하는 음극; 및 설포란을 포함하는 비수성 유기 용매와 리튬염을 포함하는 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.
[화학식 1]
LiNixCoyMnzO2
(상기 식에서, x는 0.2 내지 0.4의 정수, y는 0.2 내지 0.4의 정수, z는 0.2 내지 0.4의 정수임)
[화학식 2]
MPOb
(상기 식에서, M은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이 금속 및 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소이고, b는 2 내지 4의 정수임).
이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은 고용량을 얻을 수 있는 리튬 니켈 계열 화합물이 전극 제조시 합제 밀도가 낮은 문제로 인하여 실제적으로는 용량이 낮아지는 문제를 해결하고 또한 최근 연구되고 있는 고전압 전지에 적합한 양극 활물질을 개발하고 또한 고전압 전지에 적합한 전해액 조성을 사용한 리튬 이차 전지에 관한 것이다.
본 발명의 양극 활물질은 하기 화학식 1의 리튬 니켈 계열 화합물에 하기 화학식 2의 표면처리층을 갖는 리튬 코발트 계열 화합물을 혼합한 것이다.
[화학식 1]
LiNixCoyMnzO2
상기 식에서, x는 0.2 내지 0.4의 정수, y는 0.2 내지 0.4의 정수, z는 0.2 내지 0.4의 정수임.
[화학식 2]
APOb
상기 식에서, A는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이 금속 및 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소이고, 바람직하게는 Na, K, Mg, Ca, Sr, Ni, Co, Si, Ti, B, Al, Sn, Mn, Cr, Fe, V, Zr 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이며, 이중에서 Al이 가장 바람직하다. 상기 b는 2 내지 4의 정수이다.
상기 화학식 1의 리튬 니켈 계열 화합물은 4.7V까지 충전하여도 양극의 열화가 일어나지 않고 상대적으로 큰 방전 용량(예를 들어 0.1C에서 210mAh/g, 1C에서 185mAh/g)을 얻을 수 있으나 이 화합물이 구형체임에 따라 합제 밀도가 3.1 내지 3.2g/cc로 낮다. 이러한 합제 밀도를 향상시키기 위하여 본 발명에서는 상기 화학식 2의 표면처리층을 갖는 리튬 코발트 계열 화합물을 함께 사용하였다. 상기 화학식 2의 표면처리층을 갖는 리튬 코발트 계열 화합물은 구형체의 리튬 니켈 계열 화합물의 사이에 삽입되어 합제 밀도를 3.3 내지 3.7g/cc까지 증가시키면서도, 4.7V까지 충전시 안정한 화합물이다. 따라서, 기존에 상기 화학식 1의 리튬 니켈 계열 화합물의 합제 밀도를 증가시키기 위해 시도되었던 화합물은 모두 4.7V까지 충전시 안정하지 못한 문제가 있어 사용할 수 없었던 문제를 해결할 수 있다.
결과적으로, 상기 화학식 1의 리튬 니켈 계열 화합물과 상기 화학식 2의 표면 처리층을 갖는 리튬 코발트 계열 화합물을 혼합한 본 발명의 양극 활물질은 높은 합제 밀도를 나타내면서 고전압 전지에 사용 가능하므로 고용량 전지를 제공할 수 있다.
본 발명의 양극 활물질에서, 리튬 니켈 계열 화합물과 리튬 코발트 계열 화합물의 혼합비는 중량비로 60 내지 95 : 40 내지 5가 바람직하며, 60 내지 90 : 40 내지 10이 보다 바람직하다. 상기 리튬 니켈 계열 화합물의 사용량이 상기 범위보다 작을 경우 리튬 니켈 계열 화합물을 사용함에 따른 용량 증가 효과가 저하되어 바람직하지 않고, 상기 범위보다 클 경우 상대적으로 리튬 코발트 계열 화합물의 사용량이 감소되므로, 합제 밀도가 저하되어 바람직하지 않다.
상기 화학식 2의 표면처리층을 갖는 리튬 코발트 계열 화합물은 P를 포함하는 화합물과 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이 금속 및 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 화합물을 물에 첨가하여 코팅액을 제조하고, 이 코팅액에 리튬 코발트 계열 화합물을 첨가하여 상기 리튬 코발트 계열 화합물을 코팅하고, 이 코팅된 화합물을 열처리하여 제조한다. 상기 리튬 코발트 계열 화합물은 리튬과 코발트를 포함하는 산화물로서, 리튬 이차 전지에서 일반적으로 활물질로 사용되었던 것은 어떠한 것도 사용가능하며, 그 대표적인 예로 하기 화학식 3을 들 수 있다.
[화학식 3]
LiαCo1-βMβO2(상기 식에서, 0.95 ≤ α ≤ 1.1, 0 ≤ β ≤ 0.5, M은 AL, Ni, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V 및 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되는 것임)
상기 P를 포함하는 화합물로는 디암모늄 하이드로겐포스페이트((NH4)2HPO4 ), P2O5, H3PO4 또는 Li3PO4 등을 사용할 수 있으며, 상기 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이 금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합, 바람직하게는 Al, Ni, Co, Zr, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, Zr 또는 이들의 조합을 포함하는 화합물은 이들의 질산염 또는 아세트산염을 사용할 수 있다. 상기 코팅액에서 상기 P를 포함하는 화합물의 함량은 0.01 내지 30 중량%인 것이 바람직하며, 0.1 내지 20 중량%가 더욱 바람직하다. 또한 상기 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이 금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합을 포함하는 화합물은 코팅액에 0.01 내지 30 중량% 포함되는 것이 바람직하며, 0.1 내지 20 중량%인 것이 더욱 바람직하다.
상기 코팅 공정은 소정 양의 코팅액에 소정 양의 리튬 코발트 화합물 분말을 단순히 첨가한 후 혼합하는 침적법으로 실시할 수 있고, 물론 기타 이 분야에서 통상적으로 알려져 있는 코팅 방법 등을 이용할 수 있음을 당연하다.
상기 열처리 공정은 100 내지 700℃, 바람직하게는 100 내지 500℃에서 1 내지 20시간 동안 실시한다. 상기 열처리 공정을 상기 열처리 온도나 시간을 벗어나는 범위로 실시하면, 상기 화학식 2의 표면처리층 화합물이 내부로 확산되어 용량이 감소되는 문제점이 있다. 이와 같이 제조된 코팅된 활물질을 열처리하여 리튬 코발트 계열 화합물의 표면에 표면처리층을 형성한다.
이러한 본 발명의 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지는 설포란을 포함하는 비수성 유기 용매와 리튬염을 포함하는 전해액을 포함한다.
본 발명의 전해액은 4.7V까지 충전하는 고전압에서 안정한 설포란을 포함하므로 고전압 전지에 유용하다. 본 발명의 비수성 유기 용매를 구성하는 성분 중 설포란의 함량은 10 내지 50 부피%가 바람직하다. 설포란의 함량이 10 부피% 미만인 경우에는 고전압에서 불안정하여 분해될 우려가 있으며, 50 부피%를 초과하는 경우에는 수명특성이 저하되는 문제점이 있다.
상기 비수성 유기 용매는 또한 카보네이트, 에스테르, 에테르 및 케톤으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 용매를 50 내지 90 부피% 포함한다.
상기 카보네이트로는 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 에틸프로필 카보네이트, 메틸에틸 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트 등이 사용될 수 있으며, 상기 에스테르로는 γ-부티로락톤, n-메틸 아세테이트, n-에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트 등이 사용될 수 있고, 상기 에테르로의 예로는 디부틸 에테르가 있으며, 상기 케톤으로는 폴리메틸비닐 케톤이 있다.
상기 리튬염은 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 전지의 작동을 가능하게 하며, 비수성 유기 용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다. 상기 리튬염으로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, CF3SO3 Li, LiN(SO2CF3)2, LiC4F9SO3 , LiAlO4, LiAlOCl4, LiN(SO2C2F5)2), LiN(CxF2x+1SO 2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl 및 LiI들 중의 하나 혹은 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.상기 전해액에서, 상기 지지 전해염의 농도는 0.1 내지 2.0M이 바람직하다. 상기 지지 전해염의 농도가 0.1M 미만이면, 전해질의 전도도가 낮아져 전해질 성능이 떨어지고 2.0M을 초과하는 경우에는 전해질의 점도가 증가하여 리튬 이온의 이동성이 감소되는 문제점이 있다.
또한, 리튬 이차 전지에서 양극 및 음극 사이에 단락을 방지하는 세퍼레이터를 포함할 수 있으며, 이러한 세퍼레이터로는 폴리올레핀, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 고분자막 또는 이들의 다중막, 미세다공성 필름, 직포 및 부직포와 같은 공지된 것을 사용할 수 있다.
상술한 전해액, 양극, 음극 및 세퍼레이터를 포함하는 리튬 이차 전지는 양극/세퍼레이터/음극의 구조를 갖는 단위 전지, 양극/세퍼레이터/음극/세퍼레이터/양극의 구조를 갖는 바이셀, 또는 단위 전지의 구조가 반복되는 적층 전지의 구조로 형성할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 리튬 이차 전지의 대표적인 예를 도 1에 나타내었다. 도 1은 양극(2), 음극(3) 및 상기 양극(2)과 음극(3) 사이에 위치하는 세퍼레이터(4)를 포함하고, 상기 양극(2) 및 상기 음극(3) 사이에 전해액(미도시)이 위치하는 케이스(5)를 포함하는 각형 타입의 리튬 이온 전지(1)를 나타낸 것이다. 물론, 본 발명의 리튬 이차 전지가 이 형상으로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 양극 활물질을 포함하며 전지로서 작동할 수 있는 원통형, 파우치 등 어떠한 형성도 가능함은 당연하다. 이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 화합물 60 중량%와 AlPO4 표면처리층이 형성된 LiCoO2 화합물 40 중량%를 혼합하여 양극 활물질을 제조하였다. 이 양극 활물질, 폴리비닐리덴 플루오라이드 바인더 및 카본 도전재를 92 : 4 : 4의 중량비로 혼합하여 양극 활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 활물질 슬러리를 두께 15㎛의 알루미늄 포일에 코팅하고 건조, 압연하여 양극을 제조하였다.
상기 양극과 리튬 포일 대극을 사용하여 코인 타입의 반쪽 전지를 제조하였다. 이때 전해액으로는 1.0M LiPF6가 용해된 에틸렌 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트와 설포란의 혼합 용매(3 : 4 : 3 부피비)를 사용하였다.
(비교예 1)
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 양극 활물질, 폴리비닐리덴 플루오라이드 바인더 및 카본 도전재를 92 : 4 : 4의 중량비로 혼합하여 양극 활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 활물질 슬러리를 두께 15㎛의 알루미늄 포일에 코팅하고 건조, 압연하여 양극을 제조하였다.
상기 양극과 리튬 포일 대극을 사용하여 코인 타입의 반쪽 전지를 제조하였다. 이때 전해액으로는 1.0M LiPF6가 용해된 에틸렌 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트와 플루오로벤젠의 혼합 용매(3 : 4 : 3 부피비)를 사용하였다.
상기 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 반쪽 전지의 방전 율별 용량을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 1 비교예 1
극판 합제 밀도 3.5g/cc 3.2g/cc
방전 율(C-rate) g당 용량(mAh/g) 부피당 용량(mAh/cc) g당 용량(mAh/g) 부피당 용량(mAh/g)
0.1C 220 770 205 656
0.2C 214 750 198 634
0.5C 198 694 184 589
1.0C 176 617 163 522
상기 표 1에 나타낸 것과 같이, LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 화합물과 AlPO4 표면처리층이 형성된 LiCoO2 화합물의 혼합물을 활물질로 사용한 실시예 1이 LiNi1/3Co 1/3Mn1/3O2 양극 활물질을 사용한 비교예 1보다 극판 합제 밀도가 높고 따라서 방전 율당 g당 및 부피당 용량이 비교예 1보다 높게 나타남을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 리튬 이차 전지는 고용량이 가능하며, 고전압 충전이 가능한 전지이다.
도 1은 본 발명의 리튬 이차 전지의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.

Claims (6)

  1. 하기 화학식 1의 리튬 니켈 계열 화합물 및 하기 화학식 2의 화합물을 포함하는 표면처리층을 갖는 리튬 코발트 계열 화합물을 포함하는 양극 활물질을 포함하는 양극;
    리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 음극 활물질을 포함하는 음극; 및
    설포란을 포함하는 비수성 유기 용매와 리튬염을 포함하는 전해액
    을 포함하는 리튬 이차 전지.
    [화학식 1]
    LiNixCoyMnzO2
    (상기 식에서, x는 0.2 내지 0.4의 정수, y는 0.2 내지 0.4의 정수, z는 0.2 내지 0.4의 정수임)
    [화학식 2]
    MPOb
    (상기 식에서, M은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이 금속 및 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소이고, b는 2 내지 4의 정수임).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 리튬 니켈 계열 화합물과 상기 리튬 코발트 계열 화합물의 혼합비는 중량비로 60 내지 95 : 40 내지 5인 리튬 이차 전지.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 리튬 니켈 계열 화합물과 상기 리튬 코발트 계열 화합물의 혼합비는 중량비로 60 내지 90 : 40 내지 10인 리튬 이차 전지.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 M이 Na, K, Mg, Ca, Sr, Ni, Co, Si, Ti, B, Al, Sn, Mn, Cr, Fe, V, Zr 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 비수성 유기 용매는 설포란을 10 내지 50 부피% 포함하고, 카보네이트, 에스테르, 에테르 및 케톤으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 용매를 50 내지 90 부피% 포함하는 것인 리튬 이차 전지.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 카보네이트는 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 에틸프로필 카보네이트, 메틸에틸 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 및 부틸렌 카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 용매인 리튬 이차 전지.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101967055A (zh) * 2010-10-20 2011-02-09 河南联合新能源有限公司 微波烧结制备锰钴镍三元正极材料的方法
WO2013073901A1 (ko) * 2011-11-16 2013-05-23 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 비수 전해액 및 이를 구비한 리튬 이차전지
WO2014119973A1 (ko) * 2013-01-31 2014-08-07 한양대학교 산학협력단 리튬 이차전지용 양극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 리튬 이차전지

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102091214B1 (ko) 2016-09-12 2020-03-19 주식회사 엘지화학 고전압용 리튬 코발트 산화물을 포함하는 리튬 이차전지용 양극 활물질 및 이를 제조하는 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100555972B1 (ko) * 2000-10-02 2006-03-03 에스케이씨 주식회사 캐소드 활물질 및 이를 채용하고 있는 리튬 2차전지
US20020187372A1 (en) 2001-05-14 2002-12-12 Hall John C. Lithium ion battery passive charge equalization
US7135251B2 (en) * 2001-06-14 2006-11-14 Samsung Sdi Co., Ltd. Active material for battery and method of preparing the same
KR100441520B1 (ko) 2002-05-28 2004-07-23 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 그 제조방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101967055A (zh) * 2010-10-20 2011-02-09 河南联合新能源有限公司 微波烧结制备锰钴镍三元正极材料的方法
WO2013073901A1 (ko) * 2011-11-16 2013-05-23 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 비수 전해액 및 이를 구비한 리튬 이차전지
CN103947030A (zh) * 2011-11-16 2014-07-23 株式会社Lg化学 用于锂二次电池的无水电解质和使用其的锂二次电池
US9590272B2 (en) 2011-11-16 2017-03-07 Lg Chem, Ltd. Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery using the same
WO2014119973A1 (ko) * 2013-01-31 2014-08-07 한양대학교 산학협력단 리튬 이차전지용 양극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 리튬 이차전지
CN104904043A (zh) * 2013-01-31 2015-09-09 汉阳大学校产学协力团 用于锂二次电池的正极活性材料、其制备方法及使用其的锂二次电池

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