KR20080024597A - Lithium secondary battery and preparation method thereof - Google Patents

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Abstract

A lithium secondary battery, and a method for preparing the lithium secondary battery are provided to allow the decrease of battery capacity due to the consumption of lithium to be compensated. A lithium secondary battery comprises a positive electrode; a negative electrode; an electrolyte solution; and a separator, wherein the reversible capacity of the negative electrode within a negative electrode operation voltage range is larger than the reversible capacity of the positive electrode within a positive electrode operation voltage range, and the positive electrode comprises further a second positive electrode active material whose charge/discharge voltage range is lower than the operation voltage range of the positive electrode and is higher than the operation voltage range of the negative electrode other than a first positive electrode active material.

Description

리튬 이차 전지 및 그 제조방법{LITHIUM SECONDARY BATTERY AND PREPARATION METHOD THEREOF}Lithium secondary battery and its manufacturing method {LITHIUM SECONDARY BATTERY AND PREPARATION METHOD THEREOF}

본 발명은 리튬 이차 전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 양극과 음극의 가역용량비를 조절함으로써, 전지의 사용에 따른 용량감소를 방지할 수 있도록 설계된 리튬 이차 전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium secondary battery and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a lithium secondary battery and a method for manufacturing the same, by adjusting the reversible capacity ratio of the positive electrode and the negative electrode, thereby preventing the capacity decrease due to the use of the battery. .

최근, 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 휴대용 기기의 발전에 따라 Ni-수소(Ni-MH) 2차 전지나 리튬 이차 전지 등의 소형 이차 전지에 대한 수요가 높아지고 있다. 특히, 리튬과 비수용매 전해액을 사용하는 리튬 이차 전지는 소형, 경량 및 고 에너지 밀도의 전지를 실현할 수 있는 가능성이 높아 활발하게 개발되고 있다. 일반적으로 리튬 이차 전지의 양극(cathode)재료로는 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 등의 전이금속산화물이 사용되며, 음극(anode)재료로는 리튬(Lithium)금속 또는 탄소(Carbon)등이 사용되고, 두 전극 사이에 전해질로서 리튬이온이 함유되어 있는 유기용매를 사용하여 리튬 이차 전지가 구성된다. Recently, with the development of portable devices such as mobile phones, notebook computers, camcorders, and the like, demand for small secondary batteries such as Ni-MH (Ni-MH) secondary batteries and lithium secondary batteries is increasing. In particular, lithium secondary batteries using lithium and nonaqueous electrolytes have been actively developed due to the high possibility of realizing small, lightweight and high energy density batteries. Generally, a transition metal oxide such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 is used as a cathode material of a lithium secondary battery, and lithium metal or carbon is used as an anode material. This is used, and a lithium secondary battery is comprised using the organic solvent which contains lithium ion as electrolyte between two electrodes.

리튬 이차 전지는 충전시에 양극 활물질 내에 존재하던 리튬이 탈리되어 음 극으로 이동하고, 음극 활물질 내로 삽입되며, 방전시에는 반대로 리튬이 음극에서 탈리되어 양극으로 이동하여, 양극 활물질 내로 삽입되며, 이 과정에서 발생되는 전기화학적 에너지를 이용하게 되므로, 라킹체어(rocking-chair)형 전지라고도 한다.In the lithium secondary battery, lithium existing in the positive electrode active material during charging is detached and moved to the negative electrode, and inserted into the negative electrode active material, and during discharge, lithium is detached from the negative electrode and moved to the positive electrode, and inserted into the positive electrode active material. Since it uses the electrochemical energy generated in the process, it is also called a rocking-chair type battery.

그러나, 최초에 양극활물질이 가지고 있던 리튬이 모두 이와 같은 가역반응에 참여하는 것은 아니며, 최초 충전시, 즉, 전지의 포메이션 공정에서 음극의 SEI막 형성에 참여한 일부의 리튬은 상기의 가역반응에 참여하지 않게 된다. 또한, 활물질 자체의 특성상 탈리된 리튬이 모두 다시 재삽입되는 것도 아니다. 리튬 이차 전지의 양극활물질로 일반적으로 많이 사용되고 있는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, Li(Ni1 /3Mn1 /3Co1 /3)O2 등의 복합 금속 산화물은 90 내지 97% 정도의 초기 효율, 즉 최초에 탈리된 리튬이 다시 양극활물질내로 재삽입되는 비율을 가지고 있으나, 물질에 따라서는 초기 효율이 30 내지 90 % 정도로 다양하다. However, not all lithium initially possessed by the positive electrode active material participates in such a reversible reaction, and some of the lithium participating in the formation of the SEI film of the negative electrode during the initial charging, that is, the battery formation process, participates in the reversible reaction. You will not. In addition, not all of the desorbed lithium is reinserted due to the characteristics of the active material itself. LiCoO 2 that is generally widely used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery, LiMn 2 O 4, LiNiO 2 , a composite metal oxide such as Li (Ni 1/3 Mn 1 /3 Co 1/3) O 2 is 90 to 97% Although the initial efficiency of the degree, that is, the ratio of the first detached lithium is reinserted into the positive electrode active material, but depending on the material, the initial efficiency varies from 30 to 90%.

이러한 비가역적 특성을 전지의 비가역용량(정확히는 비가역효율)로 나타내며, 이는 (충전용량 - 방전용량) / 충전용량 과 같이 나타낼 수 있다. 가역용량은 (1 - 비가역용량) 과 같이 표시될 수 있으며, 이는 상기의 가역반응에 참여하는 전지의 용량으로서, 전지반응시 삽입, 탈리되는 리튬의 양에 관계된다. This irreversible characteristic is expressed as the irreversible capacity (exactly irreversible efficiency) of the battery, which can be expressed as (charge amount-discharge capacity) / charge capacity. The reversible capacity can be expressed as (1-irreversible capacity), which is the capacity of a battery participating in the reversible reaction, which is related to the amount of lithium inserted and detached during the battery reaction.

리튬 이차 전지를 다양한 분야에 사용할 수 있기 위해서는 고전압, 고용량, 고출력, 고수명, 고안전성 등의 특성이 요구되며, 이들에 대한 연구가 현재 활발히 진행되고 있다. 특히, 고수명 특성의 측면에서는 반복적인 리튬의 삽입/탈리 반응 에 의해서도 구조변화가 발생하지 않는 안정적인 활물질을 개발하는 데에 초점이 맞추어 지고 있다. In order to be able to use the lithium secondary battery in various fields, characteristics such as high voltage, high capacity, high output, high lifetime, and high safety are required, and research on these is being actively conducted. In particular, in terms of high lifespan characteristics, the focus is on developing a stable active material that does not generate structural changes even by repeated insertion / desorption reaction of lithium.

그러나, 리튬 이차 전지의 수명특성과 관련하여, 계속적인 사용이나 저장으로 인해 발생하는 가역용량의 감소 원인 중 하나로서 부반응(side reaction)에 의한 리튬의 소모 문제를 간과할 수 없다. 전지의 사용에 의한 리튬의 소모를 일으키는 원인으로서의 부반응은 여러가지 형태가 있을 것이나, 음극의 SEI막이 깨지고, 재생성 되는 과정에서 소모되는 리튬도 그 한가지 예이다. However, with regard to the life characteristics of a lithium secondary battery, it is not possible to overlook the problem of lithium consumption due to side reaction as one of the causes of the reduction of the reversible capacity caused by continuous use or storage. There may be various forms of side reactions that cause the consumption of lithium by use of the battery, but lithium is consumed in the process of cracking and regenerating the SEI film of the negative electrode.

본 발명은 양극에 일반적인 양극 활물질 이외에 양극의 작동전압 범위보다 충방전 전압이 낮은 제 2 활물질을 혼합하여 양극보다 음극이 더 큰 가역용량을 가지도록 전지를 설계함으로써, 전지의 초기 포메이션 과정에서 양극활물질의 가역용량을 초과하는 부분의 리튬이 음극활물질 내의 활성사이트에 저장되도록 하여, 계속적인 사용 과정에서 리튬 소모에 따른 전지의 용량 감소를 보충할 수 있다는 것을 밝혀 내었다.The present invention is a positive electrode active material in the initial formation process of the battery by designing a battery having a larger reversible capacity than the positive electrode by mixing a second active material having a charge and discharge voltage lower than the operating voltage range of the positive electrode in addition to the general positive electrode active material to the positive electrode It has been found that the amount of lithium in excess of the reversible capacity of is stored in the active site in the negative electrode active material, thereby compensating for the decrease in capacity of the battery due to lithium consumption in the course of continuous use.

이에 본 발명은 음극 작동 전압 범위에서의 음극의 가역용량이 양극 작동 전압 범위에서의 양극의 가역용량보다 크며, 양극의 주 활물질인 제 1 양극 활물질 이외에 양극의 작동 전압 범위보다 충방전 전압 범위가 낮고, 음극의 작동 전압 범위보다 충방전 전압 범위가 높은 제 2 양극 활물질을 양극에 더 포함하는 것이 특징인 리튬 이차 전지 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Therefore, the present invention has a reversible capacity of the negative electrode in the negative operating voltage range is greater than the reversible capacity of the positive electrode in the positive operating voltage range, and the charge and discharge voltage range is lower than the operating voltage range of the positive electrode in addition to the first positive electrode active material of the positive electrode. It is an object of the present invention to provide a lithium secondary battery, and a method of manufacturing the same, further comprising a second positive electrode active material having a higher charge / discharge voltage range than the operating voltage range of the negative electrode.

본 발명은 양극, 음극, 전해액, 및 분리막을 포함하는 리튬 이차 전지에 있어서, 음극 작동 전압 범위에서의 음극의 가역용량이 양극 작동 전압 범위에서의 양극의 가역용량보다 크며, 양극의 주 활물질인 제 1 양극 활물질 이외에 양극의 작동 전압 범위보다 충방전 전압 범위가 낮고, 음극의 작동 전압 범위보다 충방전 전압 범위가 높은 제 2 양극 활물질을 양극에 더 포함하는 것이 특징인 리튬 이차 전지를 제공한다.The present invention relates to a lithium secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a separator, wherein the reversible capacity of the negative electrode in the negative operating voltage range is greater than the reversible capacity of the positive electrode in the positive operating voltage range, and is a primary active material of the positive electrode. In addition to the positive electrode active material, a lithium secondary battery may further include a second positive electrode active material having a lower charge / discharge voltage range than the operating voltage range of the positive electrode and a higher charge / discharge voltage range than the operating voltage range of the negative electrode.

또한, 본 발명은 a) 양극의 가역용량이 음극의 가역용량보다 작도록 제 1 양극 활물질과 제 2 양극 활물질의 혼합비 및 양극 활물질과 음극 활물질의 양을 설계하는 단계; b)양극의 주 활물질인 제 1 양극 활물질과 양극의 작동 전압 범위보다 충방전 전압 범위가 낮고, 음극의 작동 전압 범위보다 충방전 전압 범위가 높은 제 2 양극 활물질을 혼합하여 양극 활물질을 제조하는 단계; c)상기 양극 활물질과 음극 활물질을 a)단계에서 설계된 양에 따라 전극에 도포하여 양극 및 음극을 제조하고 이를 포함하는 전지를 제조하는 단계; d)상기 전지를 포메이션 공정을 거쳐, 양극의 가역용량을 초과하는 부분의 리튬이 음극에 삽입되도록 하는 단계; 를 포함하여 제 1항에 기재된 리튬 이차 전지를 제조하는 방법을 제공한다. In addition, the present invention comprises the steps of a) designing the mixing ratio of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material and the amount of the positive electrode active material and the negative electrode active material such that the reversible capacity of the positive electrode is less than the reversible capacity of the negative electrode; b) preparing a positive electrode active material by mixing a first positive electrode active material, which is the main active material of the positive electrode, and a second positive electrode active material having a charge / discharge voltage range lower than the operating voltage range of the positive electrode and a charge / discharge voltage range higher than the operating voltage range of the negative electrode; ; c) applying the positive electrode active material and the negative electrode active material to the electrode according to the amount designed in step a) to prepare a positive electrode and a negative electrode and to manufacture a battery including the same; d) allowing the battery to be inserted into the negative electrode through a formation process, wherein lithium in a portion exceeding the reversible capacity of the positive electrode is inserted into the negative electrode; It provides a method for producing a lithium secondary battery according to claim 1.

이하 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에서 비가역용량이란, 활물질의 충전량에서 방전량을 뺀 값이며, (충전량 - 방전량) / 충전량이 나타내는 것은 비가역효율로 표시할 수 있다. 또한, 가역용량은 활물질의 충전량에서 비가역용량을 뺀 값이며, 결국, 활물질의 방전량과 같아진다. 이하 별도의 언급이 없는 경우에 가역용량, 비가역용량이란, 최초 충방 전 시의 가역용량, 비가역용량을 의미한다. In the present invention, the irreversible capacity is a value obtained by subtracting the discharge amount from the charge amount of the active material, and the charge amount-discharge amount / charge amount can be expressed as irreversible efficiency. In addition, the reversible capacity is a value obtained by subtracting the irreversible capacity from the filling amount of the active material, and eventually becomes equal to the discharge amount of the active material. Unless otherwise stated, reversible capacity and irreversible capacity mean reversible capacity and irreversible capacity at the time of initial charge and discharge.

종래의 이차전지에서 양극과 음극 간의 용량관계는 다음과 같다. In the conventional secondary battery, the capacity relationship between the positive electrode and the negative electrode is as follows.

최초에 양극활물질 내에 존재하던 리튬은 포메이션 공정에 의한 최초 충전시에 음극으로 이동하며, 이 때, 음극 표면의 SEI(Solid Electrolyte Interface) 막을 형성하기 위해, 일부의 리튬이 소모되므로, 방전시에 다시 양극으로 삽입되는 리튬의 양은 최초의 양보다 줄어들게 되고, 양극에는 리튬의 삽입, 탈리가 가능하기는 하나, 실제로 리튬이 존재하지는 않는 데드볼륨(dead volume)이 생기게 된다. 즉, 탄소재의 음극은 초기 충전과정에서 SEI막을 형성하며 리튬을 소모하므로, 비가역용량이 양극보다 큰(즉, 가역용량이 양극보다 작은) 것이 일반적이다. Lithium that originally existed in the positive electrode active material moves to the negative electrode at the time of initial charge by the formation process, and at this time, part of lithium is consumed to form a solid electrolyte interface (SEI) film on the negative electrode surface, and thus again during discharge. The amount of lithium inserted into the positive electrode is reduced than the initial amount, and the positive electrode has a dead volume where lithium can be inserted and detached, but no lithium is actually present. That is, since the negative electrode of the carbon material forms the SEI film during the initial charging process and consumes lithium, it is common that the irreversible capacity is larger than the positive electrode (that is, the reversible capacity is smaller than the positive electrode).

전지의 계속적인 충전 및 방전, 또는 고온에서 저장 등으로 인하여 리튬 전지 내에서 여러가지 부반응들이 일어날 수 있으며, 이 때 역시 리튬이 소모되어 전지의 가역적 화학반응에 참여하는 리튬의 양은 줄고, 양극활물질의 데드볼륨은 늘어나게 되어, 결과적으로 전지의 용량 감소를 야기하게 된다.Due to the continuous charging and discharging of the battery, or storage at high temperature, various side reactions may occur in the lithium battery, and at this time, lithium is consumed and the amount of lithium participating in the reversible chemical reaction of the battery is reduced, and the cathode active material is dead. The volume will increase, resulting in a decrease in battery capacity.

본 발명은 양극 활물질의 구성성분으로서, 일반적인 양극 활물질 이외에 양극의 작동 전압 범위보다 충방전 전압 범위가 낮고, 음극의 작동 전압 범위보다 충방전 전압 범위가 높은 제 2의 양극 활물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하며, 또한 음극 작동 전압 범위에서의 음극의 가역용량이 양극 작동 전압 범위에서의 양극의 가역용량보다 큰 것을 특징으로 한다. 따라서, 포메이션 공정에 의한 최초 충전시 제 2 양극 활물질에서 리튬이 탈리될 수는 있으나, 방전시 다시 제 2 양극 활물질로 삽입되지 않으며, 이러한 비가역적인 리튬은 음극의 SEI막 형성 등에 소모되 거나, 양극의 가역용량을 초과하는 부분의 리튬은 음극의 활성사이트 내에 저장되어 있을 수 있다. 결국, 전지의 사용 및 저장 등에 따른 리튬의 소모가 생기더라도, 음극의 활성사이트 내에 저장되어 있는 리튬이 이를 보충해 줄 수 있으므로, 종래와 같은 리튬 소모에 의한 용량 감소를 방지할 수 있게 된다. The present invention further comprises a second positive electrode active material as a component of the positive electrode active material, in addition to the general positive electrode active material, a charge and discharge voltage range lower than the operating voltage range of the positive electrode and a charge and discharge voltage range higher than the operating voltage range of the negative electrode. In addition, the reversible capacity of the negative electrode in the negative operating voltage range is characterized in that it is larger than the reversible capacity of the positive electrode in the positive operating voltage range. Therefore, although lithium may be detached from the second positive electrode active material during the initial charging by the formation process, it is not inserted into the second positive electrode active material again during discharge, and such irreversible lithium is consumed in forming the SEI film of the negative electrode, or the positive electrode The portion of lithium exceeding the reversible capacity of may be stored in the active site of the negative electrode. As a result, even when lithium is consumed due to the use and storage of the battery, lithium stored in the active site of the negative electrode can compensate for this, thereby preventing a reduction in capacity due to conventional lithium consumption.

본 발명에서 있어서, 양극과 음극의 작동 전압 범위는 특별히 제한되지는 않으나, 바람직하게는 양극의 작동 전압 범위는 3.5V ~ 4.3V 범위, 음극의 작동 전압 범위는 0V ~ 1.5V 범위 일 수 있다. In the present invention, the operating voltage range of the positive electrode and the negative electrode is not particularly limited, but preferably the operating voltage range of the positive electrode may be in the range of 3.5V to 4.3V, the operating voltage range of the negative electrode may be in the range of 0V to 1.5V.

본 발명에서 주 양극 활물질로 사용할 수 있는 제 1 양극 활물질은 리튬의 삽입 및 탈리가 가능한 리튬 전이금속 산화물로서 당업자에게 알려진 물질을 사용할 수 있으며, 특별히 제한되지는 않으나, 그 비제한적인 예로는 LiCoO2, LiMnO2, LiNi0 .5Mn0 .5O2, LiMn2O4, LiNiO2, Li(Mn1 /3Ni1 /3Co1 /3)O2 또는 이들의 혼합물 등이 있다. In the present invention, the first positive electrode active material that can be used as the main positive electrode active material may be a material known to those skilled in the art as a lithium transition metal oxide capable of inserting and desorbing lithium, and is not particularly limited, but non-limiting examples thereof include LiCoO 2 , there is a LiMnO 2, LiNi 0 .5 Mn 0 .5 O 2, LiMn 2 O 4, LiNiO 2, Li (Mn 1/3 Ni 1/3 Co 1/3) O 2 and a mixture thereof.

본 발명에서 양극에 포함되는 제 2 양극 활물질은, 양극의 작동 전압 범위보다 충방전 전압 범위가 낮고, 음극의 작동 전압 범위보다 충방전 전압 범위가 높은 물질이면 특별히 제한되지는 않으며, 그 비제한적인 예는 LiFePO4, 또는LiV2O5 등이 있다. In the present invention, the second positive electrode active material included in the positive electrode is not particularly limited as long as the charge and discharge voltage range is lower than the operating voltage range of the positive electrode and the charge and discharge voltage range is higher than the operating voltage range of the negative electrode. Examples include LiFePO 4 , or LiV 2 O 5 .

상기 LiFePO4는 올리빈 구조의 화합물로서, 3.2V대의 방전전압에서 약 170Ah/kg 정도의 에너지 밀도를 보이는 양극활물질로 알려져 있으나, 본 발명과 같이, 3.5 ~ 4.3V 대의 방전전압 범위를 갖도록 충전하는 경우에는 탈리된 리튬이 다시 재삽입되지 않는 비가역성을 보이는 것이 특징이다. The LiFePO 4 is an olivine-structured compound, which is known as a cathode active material having an energy density of about 170 Ah / kg at a discharge voltage of 3.2 V, but is charged to have a discharge voltage range of 3.5 to 4.3 V as in the present invention. In this case, the desorbed lithium is characterized by irreversibility of being not reinserted.

본 발명에서는 음극의 가역용량이 양극의 가역용량보다 큰 것이 특징이며, 음극의 가역용량이 양극의 가역용량보다 크기만 하면, 특정한 범위로 본 발명이 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 양극 작동 전압 범위에서의 양극의 가역용량은 음극 작동 전압 범위에서의 음극 가역용량의 70 % ~ 99.9 % 범위일 수 있다. 70% 이하일 경우에는 전지의 용량 자체가 작아지거나, 또는 음극 활물질의 양이 너무 과다하여 전지의 부피가 증가하는 문제점이 있을 수 있다.In the present invention, the reversible capacity of the negative electrode is characterized by greater than the reversible capacity of the positive electrode, the present invention is not limited to a specific range as long as the reversible capacity of the negative electrode is larger than the reversible capacity of the positive electrode, preferably the positive operating voltage range The reversible capacity of the anode at can range from 70% to 99.9% of the cathode reversible capacity at the cathode operating voltage range. If it is 70% or less, there may be a problem that the capacity of the battery itself is small, or the volume of the battery is increased because the amount of the negative electrode active material is too much.

본 발명에서, 제 2 양극 활물질의 혼합비율은 전체 양극 활물질의 총 중량 대비 2 ~ 50wt% 일 수 있다. 혼합비율이 상기 범위보다 작을 경우에는 본 발명에 의한 효과를 기대하기 어려우며, 상기 범위보다 클 경우에는 제 1양극 활물질의 양이 적어지므로, 전지 용량이 줄어드는 문제점이 있다. In the present invention, the mixing ratio of the second positive electrode active material may be 2 to 50wt% of the total weight of the total positive electrode active material. When the mixing ratio is smaller than the above range, it is difficult to expect the effect according to the present invention, and when the mixing ratio is larger than the above range, the amount of the first positive electrode active material decreases, thereby reducing the battery capacity.

본 발명의 리튬 이차 전지는 다음과 같이, The lithium secondary battery of the present invention is as follows,

a) 양극의 가역용량이 음극의 가역용량보다 작도록 제 1 양극 활물질과 제 2 양극 활물질의 혼합비 및 양극 활물질과 음극 활물질의 양을 설계하는 단계; a) designing a mixing ratio of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material and the amount of the positive electrode active material and the negative electrode active material such that the reversible capacity of the positive electrode is smaller than that of the negative electrode;

b)양극의 주 활물질인 제 1 양극 활물질과 양극의 작동 전압 범위보다 충방전 전압 범위가 낮고, 음극의 작동 전압 범위보다 충방전 전압 범위가 높은 제 2 양극 활물질을 혼합하여 양극 활물질을 제조하는 단계; b) preparing a positive electrode active material by mixing a first positive electrode active material, which is the main active material of the positive electrode, and a second positive electrode active material having a charge / discharge voltage range lower than the operating voltage range of the positive electrode and a charge / discharge voltage range higher than the operating voltage range of the negative electrode; ;

c)상기 양극 활물질과 음극 활물질을 a)단계에서 설계된 양에 따라 전극에 도포하여 양극 및 음극을 제조하고 이를 포함하는 전지를 제조하는 단계; c) applying the positive electrode active material and the negative electrode active material to the electrode according to the amount designed in step a) to prepare a positive electrode and a negative electrode and to manufacture a battery including the same;

d)상기 전지를 포메이션 공정을 거쳐, 양극의 가역용량을 초과하는 부분의 리튬이 음극에 삽입되도록 하는 단계; d) allowing the battery to be inserted into the negative electrode through a formation process, wherein lithium in a portion exceeding the reversible capacity of the positive electrode is inserted into the negative electrode;

를 포함하는 방법에 의하여 제조될 수 있으며, 그 구체적인 예는 다음과 같다. It may be prepared by a method including, specific examples thereof are as follows.

즉, LiCoO2, LiMn2O4 등의 리튬의 삽입, 탈리가 가능한 리튬 전이금속 산화물과 충방전전압 범위가 이보다 낮은 LiFePO4 등을 적정 비율로 혼합하여 양극활물질을 준비하고, 음극활물질로는 흑연계 탄소 또는 비정질계 탄소 등의 탄소재료를 사용할 수 있다. That is, a positive electrode active material is prepared by mixing lithium transition metal oxides, such as LiCoO 2 and LiMn 2 O 4 , that can be inserted and detached with LiFePO 4 having a lower charge / discharge voltage range at an appropriate ratio. Carbon materials, such as linked carbon or amorphous carbon, can be used.

음극활물질의 비제한적인 예로는 리튬 금속 또는 리튬 합금, 탄소, 석유코크(petroleum coke), 활성화 탄소(activated carbon), 그래파이트(graphite), 금속, 금속 산화물, 기타 탄소류, 전술한 음극활물질에 (준)금속계 성분인 Si, Sn, Pb 또는 이들의 원소 조합이 포함되거나 이들로 표면 처리된 당 업계의 통상적인 음극활물질 등이 있다. 이들의 구체적인 예로는 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5, WO3, MoO3, LiCr3O8, LiV3O8, TiS2, 스피넬형 구조를 갖는 Li4 /3Ti5 /3O5 등의 LixTi5/3-yLyO4로 표기되는 산화물 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다. Non-limiting examples of negative electrode active materials include lithium metal or lithium alloys, carbon, petroleum coke, activated carbon, graphite, metals, metal oxides, other carbons, and the aforementioned negative electrode active materials ( Quasi-) metal-based components such as Si, Sn, Pb, or a combination of elements thereof, or conventional surface-treated negative electrode active material in the art. Specific examples thereof include carbon such as hardly graphitized carbon and graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0 ≦ x ≦ 1), Li x WO 2 (0 ≦ x ≦ 1), Sn x Me 1-x Me ' y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, halogen, 0 <x ≦ 1; 1 ≦ y ≦ 3; 1 ≦ z ≦ 8); Lithium metal; Lithium alloys; Silicon-based alloys; Tin-based alloys; SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , Bi 2 O 5, WO 3, MoO 3, LiCr 3 O 8, LiV 3 O 8, Li having a TiS 2, spinel-like structure 4/3 Ti 5/3 O 5 , etc. of Li x Ti 5/3-y L metal oxides such as oxides represented by y O 4 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.

상기의 전극활물질을 포함하는 전극은 당업자에게 알려진 방법에 의하여 제조될 수 있으며 예컨대, 상기 전극은 활물질 이외에도 전기 전도성을 주기 위한 도전제와 재료와 집전체 사이에서 접착을 가능하게 해주는 결합제를 추가 사용할 수 있다. The electrode including the electrode active material may be prepared by a method known to those skilled in the art. For example, the electrode may be used in addition to the active material, a conductive agent for providing electrical conductivity and a binder that enables adhesion between the material and the current collector. have.

전극 활물질에 대하여 도전제를 1 내지 30 wt% 로, 결합제를 1 내지 10 wt% 로 혼합하여 분산용매에 첨가 및 교반하여 페이스트를 제조한 후, 이를 금속 재료의 집전체에 도포하고 압축한 뒤 건조하여 라미네이트 형상의 전극을 제조할 수 있다. 1 to 30 wt% of the conductive material and 1 to 10 wt% of the binder were mixed with the electrode active material, and then added to the dispersion solvent and stirred to prepare a paste. Thus, a laminate electrode can be produced.

도전제는 일반적으로 카본블랙 (carbon black)을 사용한다. 현재 도전제로 시판되고 있는 상품으로는 아세틸렌 블랙계열 (쉐브론 케미컬 컴퍼니(Chevron Chemical Company) 또는 걸프 오일 컴퍼니 (Gulf Oil Company) 제품 등), 케트젠블랙 (Ketjen Black) EC 계열(아르막 컴퍼니 (Armak Company) 제품), 불칸 (Vulcan) XC-72(캐보트 컴퍼니(Cabot Company) 제품) 및 수퍼 P (엠엠엠(MMM)사 제품)등이 있다. The conducting agent generally uses carbon black. Products currently marketed as conductive agents include acetylene black series (Chevron Chemical Company or Gulf Oil Company), Ketjen Black EC series (Armak Company ), Vulcan XC-72 (manufactured by Cabot Company), and Super P (manufactured by MMM).

상기 결합제의 대표적인 예로는 폴리테트라플루오르에틸렌 (PTFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVdF) 또는 그 공중합체, 셀룰로오즈(cellulose)등이 있으며, 분산제의 대표적인 예로는 아이소프로필 알코올, N-메틸피롤리돈 (NMP), 아세톤 등이 있다. Representative examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF) or copolymers thereof, cellulose, and the like, and representative examples of the dispersant are isopropyl alcohol and N-methylpyrrolidone. (NMP), acetone and the like.

상기 금속 재료의 집전체는 전도성이 높은 금속으로, 상기 재료의 페이스트가 용이하게 접착할 수 있는 금속으로 전지의 전압 범위에서 반응성이 없는 것이면 어느 것이라도 사용할 수 있다. 대표적인 예로, 알루미늄 또는 스테인레스 스틸 등의 메쉬 (mesh), 호일 (foil)등이 있다. The current collector of the metal material is a metal having high conductivity, and any metal can be used as long as the paste of the material is easily adhered and is not reactive in the voltage range of the battery. Representative examples include meshes, foils, and the like, such as aluminum or stainless steel.

이 때, 본 발명은 양극의 가역용량이 음극의 가역용량보다 작도록 제 1 양극 활물질과 제 2 양극 활물질의 혼합비 및 양을 조절하여 설계할 수 있다. 다만, 활물질의 전체 로딩양은 전극의 용량에 영향을 미치게 되므로, 이를 감안하여 조절하는 것이 바람직하다. At this time, the present invention can be designed by adjusting the mixing ratio and the amount of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material so that the reversible capacity of the positive electrode is smaller than the reversible capacity of the negative electrode. However, since the total loading amount of the active material affects the capacity of the electrode, it is preferable to adjust in view of this.

즉, 본 발명에서 제 1 양극 활물질의 충전량과 제 2 양극 활물질의 충전량의 합이 양극 활물질의 충전량으로서, 이 때 탈리된 모든 리튬이 음극으로 이동한다고 가정하면, 음극 활물질의 충전량과 같게 된다.That is, in the present invention, the sum of the charge amount of the first positive electrode active material and the charge amount of the second positive electrode active material is the charge amount of the positive electrode active material, and it is assumed that all of the desorbed lithium moves to the negative electrode.

음극 활물질의 충전량 중에서 음극의 비가역용량을 제외한 나머지가 음극의 가역용량이 되는데, 이 때, 음극의 비가역용량은 코인 반전지 테스트(coin half cell test)에 의해, 별도로 결정될 수 있다. (음극 활물질의 충전량 - 음극 활물질의 방전량)The remaining amount of the negative electrode except the irreversible capacity of the negative electrode becomes the reversible capacity of the negative electrode, wherein the irreversible capacity of the negative electrode may be determined separately by a coin half cell test. (Charge amount of negative electrode active material-discharge amount of negative electrode active material)

한편, 양극의 가역용량은 제 1 양극 활물질의 방전량과 같으며, 이는 제2 양극 활물질은 양극의 작동 전압 범위에서 충방전을 하지 않기 때문이다. On the other hand, the reversible capacity of the positive electrode is the same as the discharge amount of the first positive electrode active material, because the second positive electrode active material does not charge and discharge in the operating voltage range of the positive electrode.

따라서, 상기와 같이 결정된 양극과 음극의 가역용량을 비교하여, 양극보다 음극의 가역용량이 크도록 활물질의 양 및 제 1 양극활물질과 제 2 양극 활물질의 혼합비를 조절할 수 있다. Therefore, by comparing the reversible capacity of the positive electrode and the negative electrode determined as described above, it is possible to adjust the amount of the active material and the mixing ratio of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material to have a larger reversible capacity of the negative electrode than the positive electrode.

본 발명의 리튬 이차 전지는 당 기술 분야에 알려져 있는 방법을 이용하여 제조할 수 있으며 예컨대, 양극과 음극 사이에 분리막을 넣고 비수 전해액을 투입 하여 제조할 수 있다. 또한, 상기 전극, 분리막 및 비수 전해액과 필요한 경우 기타의 첨가제는 당 기술 분야에 알려져 있는 것을 사용할 수 있다.The lithium secondary battery of the present invention may be manufactured using a method known in the art, and for example, a separator may be inserted between a positive electrode and a negative electrode and a nonaqueous electrolyte may be added thereto. In addition, the electrode, the separator and the nonaqueous electrolyte and, if necessary, other additives, may be those known in the art.

또한, 본 발명의 전지 제조시에는 분리막으로서 다공성 분리막을 사용할 수 있으며, 예컨대 폴리프로필렌계, 폴리에틸렌계, 폴리올레핀계 다공성 분리막을 사용할 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.In addition, a porous separator may be used as a separator in manufacturing a battery of the present invention, and for example, a polypropylene-based, polyethylene-based, or polyolefin-based porous separator may be used, but is not limited thereto.

본 발명에서 사용할 수 있는 리튬 이차 전지의 비수전해액은 환형 카보네이트 및/또는 선형 카보네이트를 포함할 수 있다. 상기 환형 카보네이트의 예로는 에틸렌 카보네이트 (EC), 프로필렌 카보네이트 (PC), 감마부티로락톤(GBL) 등이 있다. 상기 선형 카보네이트의 예로는 디에틸 카보네이트 (DEC), 디메틸 카보네이트 (DMC), 에틸메틸카보네이트 (EMC), 메틸 프로필 카보네이트 (MPC) 등이 있다. 또한, 본 발명의 리튬 이차 전지의 비수전해액은 상기 카보네이트 화합물과 함께 리튬염을 포함한다. 리튬염의 구체적인 예로는 LiClO4, LiCF3SO3, LiPF6, LiBF4, LiAsF6, 및 LiN(CF3SO2)2 등이 있다.The nonaqueous electrolyte of the lithium secondary battery that can be used in the present invention may include a cyclic carbonate and / or a linear carbonate. Examples of the cyclic carbonates include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), gamma butyrolactone (GBL), and the like. Examples of the linear carbonates include diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethylmethyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate (MPC), and the like. In addition, the nonaqueous electrolyte of the lithium secondary battery of the present invention contains a lithium salt together with the carbonate compound. Specific examples of lithium salts include LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , and LiN (CF 3 SO 2 ) 2 .

상기와 같이 구성되는 본 발명의 이차 전지는 2차 전지 중 리튬 금속 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등을 포함하는 리튬 이차 전지가 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.The secondary battery of the present invention configured as described above is preferably a lithium secondary battery including a lithium metal secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery, a lithium ion polymer secondary battery, and the like, but is not limited thereto. no.

캔 또는 파우치에 밀봉되어 조립된 이차 전지는 활성화되지 않은 방전상태의 셀이므로, 방전상태의 셀을 충전시켜 활성화시키는 포메이션 공정을 거칠 수 있다. 포메이션 공정에서는 1차로 충전하면 음극 표면에 음극과 전해질 간의 반응에 의한 얇은 막이 형성되며, 이를 SEI(Solid Electrolyte interphase)라 하며, 이 필름의 물리적 성질이 사이클특성과 같은 전지의 성능에 영향을 끼치게 된다. Since the secondary battery sealed and assembled in the can or pouch is a cell in an unactivated discharge state, the secondary battery may undergo a formation process of charging and activating a discharge cell. In the formation process, the first charge forms a thin film formed by the reaction between the negative electrode and the electrolyte on the surface of the negative electrode, which is called SEI (Solid Electrolyte interphase), and the physical properties of the film affect the performance of the battery such as cycle characteristics. .

이 때, 본 발명은 양극의 가역용량보다 음극의 가역용량이 크고, 양극활물질에는 충방전 전압이 낮은 물질이 포함되어 있으므로, 양극의 가역용량을 초과하는 부분의 리튬이 음극에 삽입되어 음극의 활성사이트 내에 저장될 수 있으며, 이는 나중에 소모되어 부족한 리튬을 보충해 주는 역할을 할 수 있다. At this time, the present invention has a larger reversible capacity of the negative electrode than the reversible capacity of the positive electrode, and since the positive electrode active material contains a material having a low charge and discharge voltage, lithium in a portion exceeding the reversible capacity of the positive electrode is inserted into the negative electrode to activate the negative electrode. It can be stored in the site, which can later be used up to compensate for the lack of lithium.

포메이션이 끝난 셀은 2주 내지 3주 간의 에이징(aging) 기간을 거칠 수 있으며, 에이징에서는 전해액이 전극에 골고루 분포될 수 있는 시간을 제공하고, Ni, Fe, Cu 등의 불순물 검출 기능도 갖는다. 셀 내의 금속 불순물은 에이징 기간 중 성장하여 내부 단락(short)을 일으키게 되므로, 불량 셀을 검출할 수 있다. The formed cell may undergo an aging period of 2 to 3 weeks, and in aging, the electrolyte may be evenly distributed in the electrode, and also have an impurity detection function such as Ni, Fe, or Cu. Metal impurities in the cells grow during the aging period, causing internal shorts, and thus, detect defective cells.

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 자세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명이 이로써 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited thereto.

[실시예 1]Example 1

LiMn2O4 와 LiFePO4 를 70 : 30의 중량비율로 혼합하여 양극활물질을 제조하였다. 상기 양극활물질 88중량부에 도전제인 아세틸렌블랙 6중량부와 바인더인 PVDF 6중량부를 혼합하고, 이를 분산용매인 NMP(N-methyl-2pyrrolidone)에 첨가하여 양극 슬러리를 제조한 후, Al 집전체 상에 도포, 건조하여 양극을 제조하였다. LiMn 2 O 4 and LiFePO 4 were mixed at a weight ratio of 70:30 to prepare a cathode active material. 88 parts by weight of the positive electrode active material was mixed with 6 parts by weight of acetylene black as a conductive agent and 6 parts by weight of PVDF as a binder, and added to NMP (N-methyl-2pyrrolidone) as a dispersion solvent to prepare a positive electrode slurry, followed by Al current collector phase. It was applied to and dried to prepare a positive electrode.

비정질탄소를 음극활물질로 사용하고, 음극구성 비율을 활물질 : 도전제 : 바인더의 중량비율이 88 : 2 : 10이 되도록 분산용매에 첨가하여 음극슬러리를 제 조한 후 Cu-foil에 도포, 건조하여 전극을 제조하였다.Amorphous carbon is used as the negative electrode active material, and the negative electrode composition ratio is added to the dispersion solvent so that the weight ratio of the active material: conductive agent: binder is 88: 2: 10, the negative electrode slurry is prepared, coated on Cu-foil, and dried. Was prepared.

이 때, 양극의 가역용량이 음극의 가역용량의 95%가 되도록 양극과 음극의 로딩양을 조절하였다. At this time, the loading amounts of the positive electrode and the negative electrode were adjusted such that the reversible capacity of the positive electrode was 95% of the reversible capacity of the negative electrode.

전해질로는 1M의 LiPF6가 용해되어 있는 에틸렌카보네이트(EC) : 에틸메틸카보네이트(EMC) = 1:2(부피비) 용액을 사용하였으며, 상기의 양극, 음극, 전해질, 및 분리막을 사용하여 리튬 이차 전지를 제작하였다. Ethylene carbonate (EC): ethyl methyl carbonate (EMC) = 1: 2 (volume ratio) solution in which 1 M LiPF 6 was dissolved was used as the electrolyte, and the lithium secondary battery was prepared using the positive electrode, the negative electrode, the electrolyte, and the separator. The battery was produced.

[비교예 1]Comparative Example 1

양극활물질에 LiFePO4를 첨가하지 않고, LiMn2O4 만을 사용하였으며, 양극의 가역용량이 음극의 가역용량의 115 %가 되도록 양극과 음극의 로딩양을 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제작하였다. LiMn 2 O 4 without LiFePO 4 added to the positive electrode active material Only was used, and the battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the loading amount of the positive electrode and the negative electrode was adjusted so that the reversible capacity of the positive electrode is 115% of the reversible capacity of the negative electrode.

[실험예 1]Experimental Example 1

상기 실시예 1과 비교예 1에서 제작된 전지에 대한 용량 유지 특성 실험을 실시하였다. 전지 내 부반응을 유도하기 위해 가혹한 조건인 55℃에서 1주 및 2주간 저장하여 실험하였다. Capacity retention characteristics of the batteries produced in Example 1 and Comparative Example 1 were carried out. In order to induce side reactions in the battery, experiments were carried out for one week and two weeks at 55 ° C in harsh conditions.

저장 전에 5A CC/CV 충전, 5A end 2.5V 방전, 5사이클 충방전하여 5사이클째의 전지의 용량을 측정하였고, 55℃에서 1주 및 2주간 저장한 후, 다시 동일 조건에서 용량을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.The capacity of the 5th cycle was measured by 5A CC / CV charging, 5A end 2.5V discharge, 5cycle charging and discharging before storage, and after 1 week and 2 weeks storage at 55 ° C, the capacity was again measured under the same conditions. . The results are shown in Table 1.

[표 1]TABLE 1

고온저장 후 용량특성(%)Capacity characteristics after high temperature storage (%) 55℃, 1주55 ℃, 1 week 55℃, 2주55 ℃, 2 weeks 비교예 1 Comparative Example 1 95.2 %95.2% 92.5 %92.5% 실시예 1 Example 1 97.7 %97.7% 97.0 %97.0%

비교예 1의 경우, 전지 용량이 2.7% 감소하였으나, 실시예 1의 경우, 0.7%만 감소하는 결과를 보여 우수한 용량 유지 특성을 보이는 것을 확인하였다. In the case of Comparative Example 1, the battery capacity was reduced by 2.7%, but in Example 1, only 0.7% was found to show excellent capacity retention characteristics.

본 발명은 양극활물질에 충방전전압이 양극 작동전압보다 낮은 물질을 혼합하고 양극보다 음극이 더 큰 가역용량을 가지도록 전지를 설계함으로써, 전지의 초기 포메이션 과정에서 양극활물질의 가역용량을 초과하는 부분의 리튬이 음극활물질 내의 활성사이트에 저장되도록 하여, 계속적인 사용 과정에서 리튬 소모에 따른 전지의 용량 감소를 보충할 수 있다.The present invention mixes a material having a charge / discharge voltage lower than the positive operating voltage of the positive electrode active material, and designs the battery so that the negative electrode has a larger reversible capacity than the positive electrode, thereby exceeding the reversible capacity of the positive electrode active material during the initial formation of the battery. By allowing lithium to be stored in the active site in the negative electrode active material, it is possible to compensate for the decrease in capacity of the battery due to lithium consumption in the continuous use process.

Claims (12)

양극, 음극, 전해액, 및 분리막을 포함하는 리튬 이차 전지에 있어서, 음극 작동 전압 범위에서의 음극의 가역용량이 양극 작동 전압 범위에서의 양극의 가역용량보다 크며, 양극의 주 활물질인 제 1 양극 활물질 이외에 양극의 작동 전압 범위보다 충방전 전압 범위가 낮고, 음극의 작동 전압 범위보다 충방전 전압 범위가 높은 제 2 양극 활물질을 양극에 더 포함하는 것이 특징인 리튬 이차 전지. In a lithium secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a separator, the reversible capacity of the negative electrode in the negative operating voltage range is greater than the reversible capacity of the positive electrode in the positive operating voltage range, and is the first positive electrode active material which is the main active material of the positive electrode. In addition, the lithium secondary battery further comprises a second positive electrode active material having a lower charge / discharge voltage range than the operating voltage range of the positive electrode and a higher charge / discharge voltage range than the operating voltage range of the negative electrode. 제 1항에 있어서, 상기 양극의 작동 전압 범위는 3.5V ~ 4.3V 인 것이 특징인 리튬 이차 전지. The lithium secondary battery of claim 1, wherein an operating voltage range of the positive electrode is 3.5V to 4.3V. 제 1항에 있어서, 상기 음극의 작동 전압 범위는 0V ~ 1.5V 인 것이 특징인 리튬 이차 전지. The method of claim 1, wherein the operating voltage range of the negative electrode is a lithium secondary battery, characterized in that 0V ~ 1.5V. 제 1항에 있어서, 제 1 양극 활물질은 LiCoO2, LiMnO2, LiNi0 .5Mn0 .5O2, LiMn2O4, LiNiO2, 및 Li(Mn1 /3Ni1 /3Co1 /3)O2 로 구성된 군에서 선택된 1종 이상인 것이 특징인 리튬 이차 전지. The method of claim 1 wherein the first cathode active material is LiCoO 2, LiMnO 2, LiNi 0 .5 Mn 0 .5 O 2, LiMn 2 O 4, LiNiO 2, and Li (Mn 1/3 Ni 1 /3 Co 1 / 3 ) A lithium secondary battery characterized by at least one member selected from the group consisting of O 2 . 제 1항에 있어서, 제 2 양극 활물질은 LiFePO4 또는 LiV2O5 인 것이 특징인 리튬 이차 전지. The lithium secondary battery of claim 1, wherein the second cathode active material is LiFePO 4 or LiV 2 O 5 . 제 1항에 있어서, 양극 작동 전압 범위에서의 양극의 가역용량은 음극 작동 전압 범위에서의 음극 가역용량의 70 % ~ 99.9 % 범위인 것이 특징인 리튬 이차 전지. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the reversible capacity of the positive electrode in the positive operating voltage range is in the range of 70% to 99.9% of the negative electrode reversible capacity in the negative operating voltage range. 제 1항에 있어서, 제 2 양극 활물질의 혼합비율은 전체 양극 활물질의 총 중량 대비 2 wt% ~ 50 wt% 인 것이 특징인 리튬 이차 전지.The lithium secondary battery of claim 1, wherein a mixing ratio of the second cathode active material is 2 wt% to 50 wt% with respect to the total weight of the entire cathode active material. 제 1항에 있어서, 상기 양극의 작동 전압 범위로 충방전시에 상기 제 2양극 활물질은 가역적 충방전을 하지 않아 최초 충전시에 탈리되어 나온 리튬이 재삽입되지 않는 것이 특징인 리튬 이차 전지. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the second positive electrode active material does not reversibly charge and discharge when charging and discharging within the operating voltage range of the positive electrode, and thus lithium that is detached during initial charging is not reinserted. 제 1항에 있어서, 양극의 가역용량을 초과하는 부분의 리튬이 음극에 저장되어 있는 것이 특징인 리튬 이차 전지.The lithium secondary battery according to claim 1, wherein lithium in a portion exceeding the reversible capacity of the positive electrode is stored in the negative electrode. a) 양극의 가역용량이 음극의 가역용량보다 작도록 제 1 양극 활물질과 제 2 양극 활물질의 혼합비 및 양극 활물질과 음극 활물질의 양을 설계하는 단계; b)양극의 주 활물질인 제 1 양극 활물질과 양극의 작동 전압 범위보다 충방전 전압 범위가 낮고, 음극의 작동 전압 범위보다 충방전 전압 범위가 높은 제 2 양극 활물질 을 혼합하여 양극 활물질을 제조하는 단계; c)상기 양극 활물질과 음극 활물질을 a)단계에서 설계된 양에 따라 전극에 도포하여 양극 및 음극을 제조하고 이를 포함하는 전지를 제조하는 단계; d)상기 전지를 포메이션 공정을 거쳐, 양극의 가역용량을 초과하는 부분의 리튬이 음극에 삽입되도록 하는 단계; 를 포함하여 제 1항에 기재된 리튬 이차 전지를 제조하는 방법.a) designing a mixing ratio of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material and the amount of the positive electrode active material and the negative electrode active material such that the reversible capacity of the positive electrode is smaller than that of the negative electrode; b) preparing a positive electrode active material by mixing a first positive electrode active material, which is the main active material of the positive electrode, and a second positive electrode active material having a charge / discharge voltage range lower than the operating voltage range of the positive electrode and a charge / discharge voltage range higher than the operating voltage range of the negative electrode; ; c) applying the positive electrode active material and the negative electrode active material to the electrode according to the amount designed in step a) to prepare a positive electrode and a negative electrode and to manufacture a battery including the same; d) allowing the battery to be inserted into the negative electrode through a formation process, wherein lithium in a portion exceeding the reversible capacity of the positive electrode is inserted into the negative electrode; A method for producing the lithium secondary battery according to claim 1 including. 제 10항에 있어서, 양극 작동 전압 범위에서의 양극의 가역용량은 음극 작동 전압 범위에서의 음극 가역용량의 70 % ~ 99.9 % 범위인 것이 특징인 제조방법. The method according to claim 10, wherein the reversible capacity of the positive electrode in the positive operating voltage range is in the range of 70% to 99.9% of the negative electrode reversible capacity in the negative operating voltage range. 제 10항에 있어서, 제 2 양극 활물질의 혼합비율은 전체 양극 활물질의 총 중량 대비 2 wt% ~ 50wt% 인 것이 특징인 제조방법.The method of claim 10, wherein the mixing ratio of the second cathode active material is 2 wt% to 50 wt% with respect to the total weight of the entire cathode active material.
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