KR20090008078A - Anode mix containing anode additive for improving efficiency of electrode - Google Patents
Anode mix containing anode additive for improving efficiency of electrode Download PDFInfo
- Publication number
- KR20090008078A KR20090008078A KR1020070071388A KR20070071388A KR20090008078A KR 20090008078 A KR20090008078 A KR 20090008078A KR 1020070071388 A KR1020070071388 A KR 1020070071388A KR 20070071388 A KR20070071388 A KR 20070071388A KR 20090008078 A KR20090008078 A KR 20090008078A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- negative electrode
- active material
- electrode active
- efficiency
- positive electrode
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
- H01M4/364—Composites as mixtures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0402—Methods of deposition of the material
- H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
- H01M4/502—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese for non-aqueous cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/523—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron for non-aqueous cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/027—Negative electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 전극 효율을 개선하기 위한 음극 첨가제를 포함하고 있는 음극 합제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 고효율의 음극 활물질을 포함하는 이차전지용 음극 합제로서, 상기 음극 활물질의 작동 효율을 양극 활물질의 수준으로 평준화(leveling) 시킬 수 있는 양으로, 음극 활물질의 작동 전위에서 비가역 반응을 일으키는 또 다른 음극 활물질을 추가로 포함하고 있는 음극 합제 및 이를 포함하는 것으로 구성된 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a negative electrode mixture including a negative electrode additive for improving electrode efficiency, and more particularly, to a negative electrode mixture for a secondary battery including a high efficiency negative electrode active material, the operating efficiency of the negative electrode active material level of the positive electrode active material The present invention relates to a negative electrode mixture further comprising another negative electrode active material that causes an irreversible reaction at an operating potential of the negative electrode active material, and a lithium secondary battery including the same, in an amount capable of leveling.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다. As the development and demand for mobile devices increases, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. Among them, lithium secondary batteries with high energy density and voltage, long cycle life, and low self discharge rate It is commercially used and widely used.
이러한 리튬 이차전지의 양극 활물질로는 리튬 함유 코발트 산화물(LiCoO2)이 주로 사용되고 있고, 그 외에 스피넬 결정구조의 LiMn2O4 등과 같은 리튬 함유 망간 산화물과, 리튬 함유 니켈 산화물(LiNiO2) 등도 사용되고 있다. 음극 활물질로는 탄소재료가 주로 사용되고 있고, 리튬 금속, 황 화합물 등의 사용도 고려되고 있다.Lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ) is mainly used as a positive electrode active material of the lithium secondary battery. In addition, lithium-containing manganese oxide such as spinel crystal structure LiMn 2 O 4 , lithium-containing nickel oxide (LiNiO 2 ), and the like are also used. have. Carbon materials are mainly used as the negative electrode active material, and use of lithium metal, sulfur compounds and the like is also contemplated.
이러한 전극에 있어서, 양극과 음극의 효율을 비슷한 수준으로 조절하면 비효율적인 전극의 낭비를 최소화할 수 있다. 예를 들어, 대략 100%의 효율을 갖는 음극에 대하여 100%의 효율을 갖는 양극을 사용하는 경우, 전지는 100%의 효율을 발휘할 수 있는 반면, 100%의 효율을 갖는 음극에 대해 90%의 효율을 갖는 양극을 사용하는 경우, 전지는 90%의 효율만을 발휘할 수 있다. 결과적으로, 10%의 음극이 불필요하게 낭비되게 되는 문제가 있다. In these electrodes, by controlling the efficiency of the positive electrode and the negative electrode to a similar level it is possible to minimize the waste of inefficient electrodes. For example, if a positive electrode having 100% efficiency is used for a negative electrode having approximately 100% efficiency, the cell may exhibit 100% efficiency while 90% for a negative electrode having 100% efficiency. When using a positive electrode having efficiency, the battery can exhibit only 90% efficiency. As a result, there is a problem that 10% of the cathode is unnecessarily wasted.
이와 관련하여, 일반적으로 탄소계 음극 활물질을 사용하고, 양극 활물질로서 리튬 산화물을 사용하는 경우, 최초 충전을 포함한 초기 충방전시 대략 10 ~ 20% 정도의 비가역 용량이 발생하게 되고, 80 ~ 90% 정도만이 가역적으로 사용할 수 있다. 따라서, 비가역 용량을 갖는 전극 활물질을 사용하면, 비가역 용량만큼의 전극 재료의 낭비가 초래되는 문제가 있다. In this regard, when a carbon-based negative electrode active material is generally used and lithium oxide is used as the positive electrode active material, an irreversible capacity of about 10 to 20% occurs during initial charge and discharge including an initial charge, and 80 to 90% Only degree can be used reversibly. Therefore, using an electrode active material having an irreversible capacity causes a problem that waste of electrode material by the irreversible capacity is caused.
이와 반대로, 100%의 효율을 갖는 음극을 사용하면서 100%의 전지 효율을 발휘하기 위해서는 100%에 가까운 효율을 갖는 양극을 사용해야 하지만, 이 경우 양극 활물질의 선택의 폭이 매우 좁아지게 되는 문제가 있다. 구체적인 예에서, 높 은 효율을 갖는 리튬 티타늄 산화물을 음극 활물질로서 사용하는 경우, 이와 유사한 효율을 갖는 양극 활물질로는 스피넬 구조를 갖는 망간 등을 사용하는 것이 전지 효율의 면에서 바람직하다. 그러나, 이 경우, 고온 특성이나 수명 특성이 열악해지는 문제가 있다. 반면에, 상대적으로 낮은 효율을 갖지만 고온 특성이나 수명 특성이 우수한 양극 활물질을 사용하는 경우에는, 높은 효율의 음극에 맞추어 양극의 사용량을 늘려야 하므로, 제조 비용이 상승하게 되는 문제가 있다. On the contrary, in order to exhibit 100% battery efficiency while using a negative electrode having an efficiency of 100%, a positive electrode having an efficiency close to 100% should be used, but in this case, there is a problem in that the selection of the positive electrode active material becomes very narrow. . In a specific example, when lithium titanium oxide having high efficiency is used as the negative electrode active material, it is preferable to use manganese having a spinel structure or the like as the positive electrode active material having similar efficiency in terms of battery efficiency. However, in this case, there exists a problem that a high temperature characteristic and a lifetime characteristic become worse. On the other hand, in the case of using a positive electrode active material having a relatively low efficiency but excellent in the high temperature characteristics or life characteristics, the amount of use of the positive electrode should be increased in accordance with the high efficiency negative electrode, there is a problem that the manufacturing cost increases.
그러나, 현재까지 전극 활물질의 효율을 조절하는 방법을 제시한 기술은 존재하지 않는다. 이에, 본 출원의 발명자들은 이후 상세히 설명하는 바와 같이, 양극 활물질의 효율과 음극 활물질의 효율을 평준화하기 위해 고효율 음극 활물질의 작동 전위에서 비가역 반응을 일으키는 또 다른 음극 활물질, 즉, 제 2 음극 활물질을 포함시키는 방안을 제시하고 있다. However, there is no technology presenting a method of controlling the efficiency of the electrode active material. Accordingly, the inventors of the present application, as will be described in detail later, another negative electrode active material, that is, the second negative electrode active material causing an irreversible reaction at the operating potential of the high efficiency negative electrode active material in order to equalize the efficiency of the positive electrode active material and the efficiency of the negative electrode active material It suggests ways to include it.
이와 관련하여, 기존의 탄소계 음극 활물질에 금속 재료를 첨가하는 기술이 일부 알려져 있다. 이러한 선행기술들은, 음극 활물질로서 체적 용량이 큰 금속 재료를 사용하는 경우 비가역 용량이 크다는 단점을 갖기 때문에, 이를 보완하기 위해 상대적으로 비가역 용량이 작은 탄소계 음극 활물질을 혼합하여, 사이클 특성을 개선하는 것을 목적으로 하고 있다. In this regard, some techniques for adding metal materials to existing carbon-based negative electrode active materials are known. These prior arts have a disadvantage in that the irreversible capacity is large when a metal material having a large volume capacity is used as the negative electrode active material, and thus, a carbon-based negative active material having a relatively low irreversible capacity is mixed to compensate for this, thereby improving cycle characteristics. It is aimed at.
예를 들어, 일본 특허출원공개 제2002-251992호는, 리튬을 흡장, 방출할 수 있는 금속 재료 및 용량성(容量性) 탄소재료와, 필요에 따라 미세 도전재 분말 혼합물로 이루어지고, 상기 금속 재료를 5 ~ 60 중량%, 상기 탄소 재료를 40 ~ 95 중량%로 포함하는 전극 재료를 개시하고 있다. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-251992 consists of a metal material and a capacitive carbon material capable of occluding and releasing lithium, and a fine conductive material powder mixture, if necessary, Disclosed is an electrode material comprising 5 to 60% by weight of material and 40 to 95% by weight of the carbon material.
또한, 한국 특허출원 제2003-0029159호는 흑연에 리튬을 도핑하거나, 소정의 금속 산화물을 흑연 표면에 코팅하는 기술을 개시하고 있고, 한국 특허출원 제2003-0057928호는 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 탄소계 화합물 및 상기 탄소계 화합물 표면에 형성된 Al, Ag, B, Cu, Mg, Si, Ti, Zn 및 Zr로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상 원소의 산화물 막 또는 수산화물 막을 포함하며, 상기 산화물 또는 수산화물 중 산소와의 배위수가 4 배위와 6 배위인 원소를 포함하는 화합물이 80 ~ 100 중량%인 전극 활물질을 개시하고 있다. In addition, Korean Patent Application No. 2003-0029159 discloses a technique of doping lithium to graphite or coating a predetermined metal oxide on the graphite surface, and Korean Patent Application No. 2003-0057928 discloses the insertion and desorption of lithium ions. A carbonaceous compound and an oxide film or hydroxide film of at least one element selected from the group consisting of Al, Ag, B, Cu, Mg, Si, Ti, Zn and Zr formed on the surface of the carbon-based compound, wherein the oxide or hydroxide Disclosed is an electrode active material having 80 to 100% by weight of a compound containing an element having a coordination number with heavy oxygen of 4 coordination and 6 coordination.
그러나, 이러한 기술들은 유기 전해액과의 높은 반응성을 갖고 낮은 젖음성을 나타내는 탄소계 음극 활물질의 전력 특성이나 초기 비가역을 감소시키기 위한 것으로서, 양극 활물질의 효율을 고려하여 음극 활물질의 효율을 제어하는 것을 특징으로 하는 본 발명과는 현저한 차이가 있다. However, these techniques are to reduce power characteristics and initial irreversibility of the carbon-based negative electrode active material having high reactivity with the organic electrolyte and exhibiting low wettability, and controlling the efficiency of the negative electrode active material in consideration of the efficiency of the positive electrode active material. There is a remarkable difference from the present invention.
더욱이, 상기 기술들에 따라 탄소계 음극 활물질에 금속 재료를 코팅하는 공정은 까다롭고 번잡하며, 금속 재료의 코팅이 불균일한 부분에서 금속 재료의 높은 비가역 용량으로 인하여 탄소 재료의 용량 자체가 감소할 수 있는 등의 문제가 있다. Moreover, according to the above techniques, the process of coating the metal material on the carbon-based negative electrode active material is difficult and complicated, and the capacity of the carbon material itself can be reduced due to the high irreversible capacity of the metal material in the non-uniform coating of the metal material. There is such a problem.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 고효율 음극 활물질의 작동 전위에서 비가역 반응을 일으키는 음극 활물질을 양극 활물질의 수준으로 평준화시킬 수 있는 양으로 첨가하는 경우, 간단한 구성에 의해 전극의 낭비를 최소화할 수 있고, 궁극적으로 전극 및 전지의 효율과 용량 등을 극대화할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. The inventors of the present application, after extensive research and various experiments, add a negative electrode active material that causes an irreversible reaction at an operating potential of the high efficiency negative electrode active material in an amount capable of leveling it to the level of the positive electrode active material. It was found that it is possible to minimize the waste, and ultimately maximize the efficiency and capacity of the electrode and the battery, and came to complete the present invention.
따라서, 본 발명에 따른 음극 합제는, 고효율의 음극 활물질('제 1 음극 활물질')을 포함하는 이차전지용 음극 합제로서, 제 1 음극 활물질의 작동 효율을 양극 활물질의 수준으로 평준화(leveling) 시킬 수 있는 양으로, 제 1 음극 활물질의 작동 전위에서 비가역 반응을 일으키는 제 2 음극 활물질을 추가로 포함하고 있는 것으로 구성되어 있다.Accordingly, the negative electrode mixture according to the present invention is a negative electrode mixture for a secondary battery including a high efficiency negative electrode active material ('first negative electrode active material'), and the operating efficiency of the first negative electrode active material can be leveled to the level of the positive electrode active material. It is comprised by the quantity which further contains the 2nd negative electrode active material which produces an irreversible reaction in the operating potential of a 1st negative electrode active material.
본 발명에 따른 음극 합제에서 제 2 음극 활물질은 제 1 음극 활물질의 작동 전위에서 비가역 반응을 일으키는 활물질인 바, 제 2 음극 활물질을 양극 활물질의 비가역 용량에 상당하는 양으로 첨가하는 경우, 제 1 음극 활물질의 작동 효율을 양극 활물질의 수준으로 평준화시킬 수 있다. In the negative electrode mixture according to the present invention, since the second negative electrode active material is an active material that causes an irreversible reaction at the operating potential of the first negative electrode active material, when the second negative electrode active material is added in an amount corresponding to the irreversible capacity of the positive electrode active material, the first negative electrode The operating efficiency of the active material can be leveled to the level of the positive electrode active material.
이에 따라, 전극 재료의 낭비를 최소화할 수 있으므로 제조 비용을 크게 절감할 수 있고, 별도의 코팅 처리 등의 방법을 거칠 필요가 없이 제 1 음극 활물질과 함께 추가로 포함시키는 것으로 소망하는 전지 효율과 용량 등을 얻을 수 있으므로, 제조공정 측면에서 매우 바람직하다. 또한, 전지의 효율 측면에서 음극 활 물질에 대응하는 양극 활물질의 선택 범위가 넓어질 수 있다는 장점도 있다. Accordingly, the waste of the electrode material can be minimized, thereby greatly reducing the manufacturing cost, and the battery efficiency and capacity desired to be additionally included together with the first negative electrode active material without having to go through a separate coating process or the like. Since it can obtain etc., it is very preferable from a manufacturing process viewpoint. In addition, there is an advantage in that the selection range of the positive electrode active material corresponding to the negative electrode active material in terms of efficiency of the battery can be widened.
상기 고효율의 제 1 음극 활물질은 양극 활물질에 비해 상대적으로 효율이 높은 재료를 의미하는 바, 음극 활물질 자체의 효율이 높은 경우 뿐만 아니라, 이론 용량은 양극 활물질과 비슷하거나 낮은 경우라 하더라도 최초 충전을 포함한 초기 충방전시 양극 활물질에 비가역 용량이 발생하게 되어 음극 활물질의 용량보다 낮아지게 되는 경우의 음극 활물질을 포함하는 개념이다. The high-efficiency first negative electrode active material means a material having a relatively higher efficiency than the positive electrode active material, not only when the efficiency of the negative electrode active material itself is high, but also when the theoretical capacity is similar to or lower than that of the positive electrode active material, including the initial charge. It is a concept that includes a negative electrode active material in the case where the irreversible capacity is generated in the positive electrode active material during the initial charge and discharge becomes lower than the capacity of the negative electrode active material.
일반적인 양극 활물질의 효율이 80 ~ 93% 정도임을 고려할 때 제 1 음극 활질의 효율은 바람직하게는 90% 이상, 더욱 바람직하게는 94% 이상일 수 있다. Considering that the efficiency of the general cathode active material is about 80 to 93%, the efficiency of the first anode active may be 90% or more, more preferably 94% or more.
효율 자체가 높은 음극 활물질(제 1 음극 활물질)의 바람직한 예로는, 리튬 티타늄 산화물(Lithium Titanium Oxide: LTO)을 들 수 있다. 상기 LTO는 작동 전위가 대략 1.5 V 정도이고 상기 전위에서 전해액의 분해 반응이 발생하지 않으므로, 그 자체의 효율이 거의 99%에 달한다. 따라서, 양극 활물질로서 효율이 LTO에 비해 상대적으로 낮은 니켈계 양극 활물질, 니켈-코발트-망간 복합 양극 활물질(삼성분계 양극 활물질) 등을 사용하는 경우, LTO와 비슷한 수준의 가역 용량을 갖기 위해서는 많은 전극 재료가 필요하게 되므로, 제조 비용이 상승하게 되는 등 문제가 있다. 또한, 상기 양극 활물질의 낮은 효율로 인해 초기 충방전 과정에서 발생한 비가역 용량이 전지 전체의 작동 용량을 감소시키는 등의 문제도 발생한다. 반면에, 본 발명에 따라 LTO 음극 활물질의 작동 전위에서 비가역성을 나타내는 제 2 음극 활물질을 첨가함으로써, 상기 양극 활물질의 효율과 거의 대등한 효율을 갖도록 평준화하면, 음극 활물질의 낭비를 최소화하고, 양극 활물질의 비가역 용량으로 인한 문제를 해결할 수 있다. Lithium titanium oxide (LTO) is mentioned as a preferable example of a high efficiency itself negative electrode active material (1st negative electrode active material). Since the LTO has an operating potential of about 1.5 V and no decomposition reaction of the electrolyte at this potential, the efficiency of itself reaches almost 99%. Therefore, in the case of using a nickel-based positive electrode active material, a nickel-cobalt-manganese composite positive electrode active material (three-component positive electrode active material), etc., which are relatively low in efficiency as the positive electrode active material, many electrodes have a reversible capacity similar to that of LTO. Since a material is needed, manufacturing cost rises, and there exists a problem. In addition, due to the low efficiency of the positive electrode active material, the irreversible capacity generated during the initial charge and discharge process also causes a problem such as reducing the operating capacity of the entire battery. On the other hand, by adding a second negative electrode active material exhibiting irreversibility at the operating potential of the LTO negative electrode active material according to the present invention, when leveling to have an efficiency almost equal to that of the positive electrode active material, the waste of the negative electrode active material is minimized, Can solve the problems caused by irreversible capacity.
효율 자체가 높지는 않은 경우라도, 양극 활물질에 대해서는 상대적으로 효율이 높거나 또는 초기 충방전시의 반응으로 인해 상대적인 효율이 높아지는 음극 활물질(제 1 음극 활물질)의 예로는, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LiyFe2O3(0≤y≤1), LiyWO2(0≤y≤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, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 들 수 있다. 다만, 이들은 양극 활물질의 종류에 따라 본 발명의 제 1 음극 활물질로 사용될 수 있는지가 결정된다. Even if the efficiency itself is not high, examples of the negative electrode active material (first negative electrode active material) in which the efficiency is relatively high with respect to the positive electrode active material or the relative efficiency increases due to the reaction during initial charge and discharge are non-graphitizable carbon and black. Carbon such as linked carbon; Li y Fe 2 O 3 (0 ≦ y ≦ 1), Li y WO 2 (0 ≦ y ≦ 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 , and metal oxides such as Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni system material etc. are mentioned. However, it is determined whether they can be used as the first negative electrode active material of the present invention according to the type of the positive electrode active material.
본 발명에서, 제 2 음극 활물질은 상기 정의된 바와 같이, 제 1 음극 활물질의 작동 전위에서 비가역 반응을 일으키는 물질이다. In the present invention, the second negative electrode active material is a material causing an irreversible reaction at the operating potential of the first negative electrode active material, as defined above.
구체적으로, 제 1 음극 활물질은 고효율 물질로서 작동 전위에서 비가역 용량이 작아 상대적으로 저효율의 양극 활물질과의 효율 차이가 발생하므로, 제 1 음극 활물질의 작동 효율을 양극 활물질 수준으로 평준화시킬 수 있는 양으로 제 2 음극 활물질을 첨가하는 경우, 제 1 음극 활물질의 작동 전위에서 비가역 용량이 발생되어 양극 활물질 수준으로 효율이 맞춰지게 된다. Specifically, since the first negative electrode active material is a high efficiency material and has a small irreversible capacity at an operating potential, a difference in efficiency with a relatively low efficiency positive electrode active material occurs, so that the operating efficiency of the first negative electrode active material may be leveled to the level of the positive electrode active material. When the second negative electrode active material is added, an irreversible capacity is generated at the operating potential of the first negative electrode active material, so that the efficiency is adjusted to the level of the positive electrode active material.
이러한 제 2 음극 활물질은 제 1 음극 활물질 및 양극 활물질의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 바람직하게는 금속 또는 비금속 산화물일 수 있다. 상기 금속 또는 비금속 산화물은, 예를 들어, Cu, Co, Fe, Ni, Mn, Al, B, Ga, Nb, Sn, Ti, Zr, Zn, Si 및 V 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소로 이루어진 산화물을 들 수 있으나, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 이러한 금속 또는 비금속 산화물의 제조 방법이나 획득 방법 등은 당업계에 널리 공지되어 있는 바, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다. The second negative electrode active material may vary depending on the type of the first negative electrode active material and the positive electrode active material, and may be preferably a metal or a nonmetal oxide. The metal or nonmetal oxide is, for example, one, two or more elements selected from Cu, Co, Fe, Ni, Mn, Al, B, Ga, Nb, Sn, Ti, Zr, Zn, Si, and V. An oxide consisting of, but is not limited to these. Such a method for producing or obtaining a metal or nonmetal oxide is well known in the art, and thus detailed description thereof will be omitted.
상기 제 2 음극 활물질은 제 1 음극 활물질의 작동 효율을 양극 활물질 수준으로 평준화시킬 수 있는 양으로 첨가되어야 하고, 너무 많이 첨가되는 경우에는 비가역 용량이 높아짐으로써 오히려 제 2 음극 활물질의 재료 낭비가 유발되고 전지 전체의 효율 및 용량이 감소될 수 있으므로 문제가 있고, 반대로 너무 적게 첨가되는 경우에는 소망하는 제 1 음극 활물질의 평준화를 발휘할 수 없으므로, 이를 고려하여 상기 제 2 음극 활물질은 바람직하게는 음극 활물질의 전체 함량에 대하여, 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. The second negative electrode active material should be added in an amount capable of leveling the operating efficiency of the first negative electrode active material to the level of the positive electrode active material, and if too much is added, the irreversible capacity is increased, causing material waste of the second negative electrode active material. Since the efficiency and capacity of the entire battery may be reduced, there is a problem. On the contrary, when too little is added, the desired first negative electrode active material may not be leveled. It may be included in an amount of 1 to 10% by weight based on the total content.
본 발명의 음극 합제에는 제 1 음극 활물질과 상기 제 2 음극 활물질 이외에, 선택적으로 도전재, 바인더, 충진제 등이 포함될 수 있다.In addition to the first negative electrode active material and the second negative electrode active material, the negative electrode mixture of the present invention may optionally include a conductive material, a binder, a filler, and the like.
상기 도전재는 통상적으로 음극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다. The conductive material is typically added in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture including the negative electrode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and examples thereof include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon blacks such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride powder, aluminum powder and nickel powder; Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 음극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합제 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists in bonding the active material and the conductive material to the current collector, and is generally added in an amount of 1 to 50 wt% based on the total weight of the mixture including the negative electrode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.
상기 충진제는 음극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합제; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for inhibiting expansion of the negative electrode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing chemical change in the battery. Examples of the filler include olefinic polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials, such as glass fiber and carbon fiber, are used.
본 발명은 또한 상기 음극 합제가 집전체 상에 도포되어 있는 이차전지용 음극을 제공한다.The present invention also provides a negative electrode for a secondary battery in which the negative electrode mixture is coated on a current collector.
이차전지용 음극은, 예를 들어, 상기 음극 합제를 NMP 등의 용매에 혼합하여 만들어진 슬러리를 음극 집전체 상에 도포한 후 건조 및 압연하여 제조될 수 있다.The negative electrode for a secondary battery may be prepared by, for example, applying a slurry made by mixing the negative electrode mixture with a solvent such as NMP onto a negative electrode current collector, followed by drying and rolling.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is generally made to a thickness of 3 to 500 ㎛. Such a negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery. For example, the surface of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper or stainless steel Surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver, and the like, aluminum-cadmium alloy, and the like can be used. In addition, like the positive electrode current collector, fine concavities and convexities may be formed on the surface to enhance the bonding strength of the negative electrode active material, and may be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.
본 발명은 또한 상기 음극과, 양극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성된 리튬 이차전지를 제공한다. 본 발명에 따른 리튬 이차전지는 음극 합제에 소정량 포함되어 있는 상기 리튬 함유 복합 질화물로 인해 과방전시의 안전성이 담보될 수 있다.The present invention also provides a lithium secondary battery comprising the negative electrode, a positive electrode, a separator, and a lithium salt-containing nonaqueous electrolyte. The lithium secondary battery according to the present invention may be secured during overdischarge due to the lithium-containing composite nitride contained in a predetermined amount in the negative electrode mixture.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질을 포함하고 있는 양극 합제를 도포한 후 건조하여 제조되며, 상기 양극 합제에는, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 포함될 수 있다.For example, the positive electrode is manufactured by applying a positive electrode mixture including a positive electrode active material on a positive electrode current collector and then drying the positive electrode mixture. The positive electrode mixture may include components as described above, if necessary.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다. The positive electrode current collector is generally made to a thickness of 3 to 500 μm. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. For example, the surface of stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or aluminum or stainless steel Surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like can be used. The current collector may form fine irregularities on its surface to increase the adhesion of the positive electrode active material, and may be in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1 + yMn2 - yO4 (여기서, y 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, y = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-yMyO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, y = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The positive electrode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Li 1 + y Mn 2 - y O 4 (Where y is 0 to 0.33), lithium manganese oxide such as LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2, etc .; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 , Cu 2 V 2 O 7 and the like; Ni-site-type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1-y M y O 2 , wherein M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, or Ga, and y = 0.01 to 0.3; Formula LiMn 2-y M y O 2 , wherein M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta and y = 0.01 to 0.1, or Li 2 Mn 3 MO 8 , where M = Fe, Co, Lithium manganese composite oxide represented by Ni, Cu or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with alkaline earth metal ions; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 and the like, but are not limited to these.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separator is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally from 0.01 to 10 ㎛ ㎛, thickness is generally 5 ~ 300 ㎛. As such a separator, for example, olefin polymers such as chemical resistance and hydrophobic polypropylene; Sheets or non-woven fabrics made of glass fibers or polyethylene are used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separator.
상기 리튬염 함유 비수계 전해액은 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 상기 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사 용된다.The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte is composed of an electrolyte and a lithium salt, and the electrolyte is a non-aqueous organic solvent, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, or the like.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and gamma Butyl lactone, 1,2-dimethoxy ethane, tetrahydroxy franc, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxorone, formamide, dimethylformamide, dioxolon , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphate triester, trimethoxy methane, dioxorone derivatives, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbo Aprotic organic solvents such as nate derivatives, tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyroionate and ethyl propionate can be used.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphate ester polymers, polyedgetion lysine, polyester sulfides, polyvinyl alcohols, polyvinylidene fluorides, Polymerizers containing ionic dissociating groups and the like can be used.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides, sulfates and the like of Li, such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , and the like, may be used.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a good material to be dissolved in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.
또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.In addition, in the electrolyte solution, for the purpose of improving the charge and discharge characteristics, flame retardancy, etc., for example, pyridine, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphate triamide, nitro Benzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrroles, 2-methoxy ethanol, aluminum trichloride and the like may be added. . In some cases, in order to impart nonflammability, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further included, and carbon dioxide gas may be further included to improve high temperature storage characteristics.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following Examples are provided to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
[실시예 1]Example 1
제 1 음극 활물질로서 Li4/3Ti5/3O4 90 중량%, 제 2 음극 활물질로서 CoO를 5 중량%, Super-P(도전제) 2.5 중량% 및 PVdF(결합제) 2.5 중량%를 NMP에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 이를 구리 호일의 일면에 코팅, 건조 및 압착 하여 음극을 제조하였다. 90% by weight of Li 4/3 Ti 5/3 O 4 as the first negative electrode active material, 5% by weight of CoO as the second negative electrode active material, 2.5% by weight of Super-P (conductor) and 2.5% by weight of PVdF (binder) Was added to prepare a negative electrode mixture slurry. It was coated on one surface of the copper foil, dried and pressed to prepare a negative electrode.
양극 활물질로서 리튬 니켈 코발트 망간 복합산화물(LiNi1 /3Co1 /3Mn1 /3O2) 95 중량%, Super-P(도전재) 2.5 중량% 및 PVdF(결합제) 2.5 중량%를 용제인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조하고, 알루미늄 호일의 일면에 각각 코팅, 건조, 및 압착하여 양극을 제조하였다.Of a positive electrode active material a lithium nickel cobalt manganese composite oxide (LiNi 1/3 Co 1/ 3 Mn 1/3 O 2) 95 % by weight, Super-P (conductive material) of 2.5% by weight of PVdF (binder) 2.5% by weight of solvent A positive electrode mixture slurry was prepared by adding to N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and coated, dried, and pressed on one surface of aluminum foil to prepare a positive electrode.
분리막으로 셀가드TM를 사용하여 상기 양극과 음극을 적층함으로써 전극조립체를 제조한 후, 환형 및 선형 카보네이트 혼합 용매에 1M LiPF6를 포함하고 있는 리튬 비수계 전해액을 첨가하여 전지를 제조하였다.After the electrode assembly was prepared by laminating the positive electrode and the negative electrode using Celgard TM as a separator, a lithium non-aqueous electrolyte solution containing 1M LiPF 6 was added to a cyclic and linear carbonate mixed solvent to prepare a battery.
[비교예 1]Comparative Example 1
음극 활물질로서 Li4/3Ti5/3O4 95 중량%을 혼합하고 제 2 음극 활물질을 첨가하지 않았다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 혼합물 슬러리를 제조하고, 이를 사용하여 실시예 5와 동일한 방법으로 전지를 제조하였다. A negative electrode mixture slurry was prepared in the same manner as in Example 1 except that 95 wt% of Li 4/3 Ti 5/3 O 4 was mixed as a negative electrode active material and no second negative electrode active material was added, and the same was carried out using the same. A battery was prepared in the same manner as in Example 5.
[실험예 1]Experimental Example 1
실시예 1 과 비교예 1에서 각각 제조한 전지의 효율 및 용량을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. The efficiency and capacity of the batteries prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were measured, and the results are shown in Table 1 below.
<표 1>TABLE 1
상기 표 1에 따르면, 실시예 1과 비교예 1의 전지는 효율이 같지만 용량의 면에서 실시예 1의 전지가 더 높게 나타났다. 즉, 전지의 효율은 저효율의 양극 활물질에 의해 실질적으로 결정되므로, 고효율의 LTO 만을 음극 활물질로 사용한 비교예 1의 전지에서 높아지지 않는다. 오히려, 비교예 1의 전지에서는, 양극 활물질의 낮은 효율로 인해 초기 충전 과정에서 방출된 리튬 이온들 중 방전 과정에서 다시 양극으로 흡장되지 못하는 비가역적인 리튬 이온이 음극의 발현 용량 까지도 제한하여, 실시예 1의 전지와 비교할 때 약 15% 정도의 용량 감소를 유발하였다.According to Table 1, the battery of Example 1 and Comparative Example 1 was the same efficiency, but the battery of Example 1 was higher in terms of capacity. That is, since the efficiency of the battery is substantially determined by the low-efficiency positive electrode active material, it does not increase in the battery of Comparative Example 1 in which only high-efficiency LTO is used as the negative electrode active material. On the contrary, in the battery of Comparative Example 1, due to the low efficiency of the positive electrode active material, irreversible lithium ions that cannot be occluded back into the positive electrode in the discharge process are limited even to the expression capacity of the negative electrode. Compared with the battery of 1, a capacity reduction of about 15% was caused.
반면에, 실시예 1의 전지에서는 양극의 상기 비가역적 용량이 음극의 CoO에 의해 초기 충방전 과정에서 비가역적으로 소모되어, 비교예 1에서와 같은 용량 감소를 초래하지 않았다. On the other hand, in the battery of Example 1, the irreversible capacity of the positive electrode was irreversibly consumed during the initial charging and discharging process by CoO of the negative electrode, which did not cause a capacity reduction as in Comparative Example 1.
또한, 실시예 1에 따른 전지의 경우, 상대적으로 제 1 음극 활물질을 적게 첨가하였음에도 불구하고, 비교예 1의 전지와 동일한 효율과 상대적으로 높은 용량을 발휘함으로써, 궁극적으로 전지의 제조 비용을 절감할 수 있음을 알 수 있다. In addition, in the case of the battery according to Example 1, despite the relatively low addition of the first negative electrode active material, by exhibiting the same efficiency and relatively high capacity as the battery of Comparative Example 1, ultimately reduce the manufacturing cost of the battery It can be seen that.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 고효율의 음극 활물질에 비가역을 일으키는 제 2 음극 활물질을 작동 효율을 양극 활물질의 수준으로 평준화시킬 수 있는 양으로 첨가함으로써, 전극의 낭비를 최소화하여 전지 제조 비용을 절감할 수 있고, 전극 및 전지의 사용 효율을 극대화할 수 있다.As described above, the present invention adds a second negative electrode active material irreversible to the high efficiency of the negative electrode active material in an amount capable of leveling the operation efficiency to the level of the positive electrode active material, thereby minimizing the waste of the electrode and reducing the battery manufacturing cost It is possible to maximize the use efficiency of the electrode and the battery.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070071388A KR101159103B1 (en) | 2007-07-16 | 2007-07-16 | Anode Mix Containing Anode Additive for Improving Efficiency of Electrode |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070071388A KR101159103B1 (en) | 2007-07-16 | 2007-07-16 | Anode Mix Containing Anode Additive for Improving Efficiency of Electrode |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20090008078A true KR20090008078A (en) | 2009-01-21 |
KR101159103B1 KR101159103B1 (en) | 2012-06-22 |
Family
ID=40488500
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020070071388A KR101159103B1 (en) | 2007-07-16 | 2007-07-16 | Anode Mix Containing Anode Additive for Improving Efficiency of Electrode |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101159103B1 (en) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3269396B2 (en) * | 1996-08-27 | 2002-03-25 | 松下電器産業株式会社 | Non-aqueous electrolyte lithium secondary battery |
KR20070020759A (en) * | 2005-08-16 | 2007-02-22 | 주식회사 엘지화학 | Lithium Secondary Battery Containing Oxide of Inorganic Material |
KR101101152B1 (en) * | 2007-06-28 | 2012-01-05 | 주식회사 엘지화학 | Anode Active Material Available for Improving Efficiency of Electrode |
-
2007
- 2007-07-16 KR KR1020070071388A patent/KR101159103B1/en active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101159103B1 (en) | 2012-06-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100777126B1 (en) | Lithium Secondary Battery Containing Capsule for Controlled-release of Additives | |
KR100801637B1 (en) | Cathode Active Material and Lithium Secondary Battery Containing Them | |
KR101625822B1 (en) | Mixture for Cathode for Secondary Battery having irreversible Additives | |
EP3012890B1 (en) | Method of manufacturing a cathode active material for secondary batteries | |
KR101540618B1 (en) | Electrode for Secondary Battery and Method of Preparing the Same | |
US9673444B2 (en) | Method of manufacturing electrode for lithium secondary battery and electrode manufactured using the same | |
KR100924650B1 (en) | Lithium Secondary Battery of Improved High-Temperature Cycle Life Characteristics | |
KR20100030612A (en) | Cathode active material for lithium secondary battery | |
KR102120271B1 (en) | Positive Electrode Active Material Comprising High-voltage Lithium Cobalt Oxide Having Doping element for Lithium Secondary Battery and Method of Manufacturing the Same | |
KR20080019533A (en) | Cathode material containing two types of conductive materials and lithium secondary battery comprising the same | |
KR20100044712A (en) | Cathode mix containing having improved efficiency and energy density of electrode | |
KR101392795B1 (en) | Lithium Manganese Oxide for Cathode Active Material and Lithium Secondary Battery Containing the Same | |
EP2840631B1 (en) | Active material for high voltage and method for manufacturing same | |
KR101101152B1 (en) | Anode Active Material Available for Improving Efficiency of Electrode | |
KR101572078B1 (en) | Lithium Secondary Battery Improved Storage Characteristic and Method For Manufacturing Cathode Active Material Comprised the Same | |
KR100861711B1 (en) | Lithium Secondary Battery Containing Anode Additive for Improving Stablility against Overdischarge | |
US20230187651A1 (en) | Negative electrode for lithium metal battery, manufacturing method thereof, and lithium metal battery comprising the same | |
KR100868258B1 (en) | Secondary Battery Of Improved High Temperature Property | |
CN109314238B (en) | Metal-doped positive electrode active material for high voltage | |
KR100868259B1 (en) | Cathode Active Material for Lithium Secondary Battery and Lithium Secondary Battery Having the Same | |
US9761864B2 (en) | Cathode active material for high voltage lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same | |
KR100963977B1 (en) | Improved Lithium Secondary Battery of Improved Properties | |
KR101197483B1 (en) | Cathode Active Material With High Power and Lithium Secondary Batter Having the Same | |
KR101159103B1 (en) | Anode Mix Containing Anode Additive for Improving Efficiency of Electrode | |
KR20090079502A (en) | Process for Preparing Electrode of Improved Productability |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150416 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160616 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170328 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180418 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190401 Year of fee payment: 8 |