KR20090027901A - Method of manufacturing a lithium secondary battery - Google Patents

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정윤석
김준호
권지윤
구준환
이규태
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재단법인서울대학교산학협력재단
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Abstract

A method for manufacturing a lithium secondary battery is provided to perform the operation at room temperature or high temperature, and to realize steadily big capacity by activating transition metal alloys or transition metal oxides which are not reactive or less reactive with lithium at room temperature. A method for manufacturing a lithium secondary battery comprises a step of forming an electrode having an active material layer including transition metal alloys or transition metal oxides; and a step of electrochemically activating the electrode by charging or recharging at a temperature of 50-200 °C. The transition metal alloys is the following chemical formula 1: AxBy. In the chemical formula 1, A comprises any one selected from Si, Sn, Al, Ge, Ga, In, Sb, Pb, Bi, Mg and Zn; B comprises any one selected from Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti, Sc, Mo, Ru and W; and 0<x<=1, 0<y<=1.

Description

리튬 이차전지의 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING A LITHIUM SECONDARY BATTERY}Manufacturing method of lithium secondary battery {METHOD OF MANUFACTURING A LITHIUM SECONDARY BATTERY}

본 발명은 리튬 이차전지의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전이금속 합금 또는 전이금속 산화물을 음극 물질로 사용하는 리튬 이차전지의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a lithium secondary battery, and more particularly to a method for manufacturing a lithium secondary battery using a transition metal alloy or transition metal oxide as a negative electrode material.

일반적으로, 리튬 이차전지의 음극 물질로는 안정적인 전지특성을 갖는 흑연계 물질이 널리 사용되고 있다. 그러나 갈수록 소형화/고출력화 되어가는 리튬 이차전지 시장의 요구조건을 만족시키기 위해, 현재의 흑연의 이론용량(약 372 mAh/g)의 한계를 뛰어넘는 물질을 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.In general, graphite-based materials having stable battery characteristics are widely used as negative electrode materials of lithium secondary batteries. However, in order to satisfy the requirements of the market of miniaturized and high output lithium secondary batteries, researches are being actively conducted to develop materials that exceed the limit of the theoretical capacity of graphite (about 372 mAh / g).

이러한 흑연의 대체물질로서 높은 이론 용량을 갖는 주석(992 mAh/g)과 실리콘(4200 mAh/g)과 같은 리튬과의 반응성이 큰 음극물질(리튬과 합금화 반응이 가능하여 리튬 이차전지에서 충방전에 대한 활성이 큰 물질, 이하 합금계 물질이라 칭함)이 연구되고 있다. 그러나, 이러한 합금계 음극물질은 리튬과의 충방전 반응 시에 큰 부피변화(Li22Si5의 경우 약 310%, Li22Sn5의 경우 약 260%)를 겪음으로 인 해 계속되는 충방전 과정에서 전극물질의 전기적인 단락이 생기게 되며, 결과적으로 급속한 전지 성능의 퇴화로 이어지게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 이러한 합금계 음극물질을 나노크기로 제조하는 방법, 산화물, 질화물, 황화물 등의 화합물로 만드는 방법, 리튬과 반응 또는 반응하지 않는 1종 이상의 또 다른 원소들과 합금화하는 방법, 박막화하는 방법, 고성능의 바인더를 이용하는 방법 등이 시도되어 왔다.As a substitute for graphite, a negative electrode material having high reactivity with lithium such as tin (992 mAh / g) and silicon (4200 mAh / g) (which can be alloyed with lithium can be charged and discharged in a lithium secondary battery). A material having a high activity against (hereinafter referred to as an alloy-based material) has been studied. However, such an alloy-based anode material undergoes a large volume change (about 310% for Li 22 Si 5 and about 260% for Li 22 Sn 5) during charge and discharge reaction with lithium. Electrical shorts occur in the material, resulting in rapid deterioration of cell performance. In order to solve this problem, a method of preparing such an alloy-based negative electrode material to a nano size, a method of making a compound such as oxide, nitride, sulfide, alloying with at least one other element that does or does not react with lithium, The method of thinning, the method of using a high performance binder, etc. have been tried.

리튬과 반응 또는 반응하지 않는 1종 이상의 또 다른 원소들과 합금화하여 음극 물질을 제조하는 경우 (여기서 합금화란 리튬과 반응 또는 반응하지 않는 원소와 상기 합금계 물질 사이의 반응을 뜻함), 충방전에 따른 합금계 원소들의 뭉침을 억제할 수 있고, 리튬과 반응하지 않는 전이금속이 합금계 물질의 리튬과 반응에 따른 부피변화를 완충해주는 효과에 의해 전극 성능이 개선되는 장점을 가지고 있다. 그러나 많은 상기의 합금계 화합물들(리튬과 반응 또는 반응하지 않는 원소와 합금계 물질 사이의 반응으로 합금화가 이루어진 물질)은 열역학적(thermodynamics)으로는 반응이 가능하지만, 동력학적인(kinetics) 이유, 다시 말해, 리튬과의 반응이 느려 상온에서 리튬 이온에 대해 비활성을 갖거나 활성이 제한된 것으로 알려져 있다. 특히, 구리 또는 니켈 등을 포함하는 많은 전이금속-실리콘 화합물들은 상온에서의 활성이 없는 것으로 알려져 있다. (J.H. Kim, H. Kim, H.J. Sohn, Electrochem. Commun.7, 2005)When alloying with one or more other elements that do not react or react with lithium to produce a negative electrode material (where alloying refers to a reaction between an element that does not or does react with lithium and the alloy material), charge and discharge It is possible to suppress the aggregation of the alloying elements according to the, and the transition metal that does not react with lithium has the advantage of improving the electrode performance by the effect of buffering the volume change caused by the reaction with the lithium of the alloying material. However, many of the above alloy-based compounds (materials alloyed by reaction between lithium or a non-reacting element with an alloy-based material) can be reacted by thermodynamics, but for kinetic reasons, again. In other words, the reaction with lithium is known to be inactive or limited in activity to lithium ions at room temperature. In particular, many transition metal-silicon compounds, including copper or nickel, are known to have no activity at room temperature. (J.H. Kim, H. Kim, H.J. Sohn, Electrochem.Commun. 7, 2005)

흑연을 대체할 수 있는 또 다른 물질로서 다양한 전이금속 산화물들이 연구되고 있다. 이러한 전이금속 산화물들은 리튬이 삽입될 때, 전이금속과 산소간의 결합이 그대로 유지되면서 리튬이 삽입되는 추가(addition) 반응 또는 전이금속과 산소간의 결합이 깨지면서 Li2O와 나노 크기의 전이금속이 석출되는 변환(conversion) 반응을 거치게 된다. 이러한 두 가지 반응에서 전이금속 산화물의 결정 구조와 전이금속과 산소간의 결합력 등에 따라 상온에서 리튬 이온에 대해 비활성을 갖거나 활성이 제한된 전이금속산화물이 다수 생성되어 상온에서 음극 물질로서의 성능을 발휘하기 어려운 것으로 알려져 있다.Various transition metal oxides are being studied as another material that can replace graphite. These transition metal oxides precipitate Li 2 O and nano-sized transition metals when lithium is inserted and the addition reaction of lithium is inserted while the bond between the transition metal and oxygen is maintained or the bond between the transition metal and oxygen is broken. The conversion reaction takes place. In these two reactions, due to the crystal structure of the transition metal oxide and the bonding force between the transition metal and oxygen, a large number of transition metal oxides having inertness or limited activity to lithium ions are generated at room temperature, which makes it difficult to perform as a negative electrode material at room temperature. It is known.

이러한 상온에서 비활성 또는 활성이 제한된 화합물들을 상온에서의 활성을 유도하여 리튬 이차전지의 음극물질로 사용하기 위하여 고에너지 볼 밀링(high energy ball-milling) 방법을 이용하거나 수십 나노 이하의 직경을 갖는 입자로 제조하는 등의 방법이 시도되고 있으나, 상온에서 활성을 갖는 예를 구현한 예는 거의 없으며, 이러한 방법들은 활물질의 제조단계에서의 복잡한 공정을 거쳐야 한다는 단점이 있다. In order to induce the activity at room temperature of these inert or limited activity compounds at room temperature using a high energy ball-milling method or particles of several tens of nanometers or less in order to use as a negative electrode material of the lithium secondary battery Although methods such as manufacturing have been attempted, there are few examples of having an activity at room temperature, and these methods have a disadvantage of having to undergo a complicated process in the preparation of the active material.

따라서 본 발명의 목적은 상온에서 리튬과 반응성이 없거나 매우 적은 전이금속 합금 또는 전이금속 산화물을 전기화학적으로 활성화하여 상온 또는 고온에서 작동이 가능한 리튬 이차전지 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a lithium secondary battery which can operate at room temperature or at high temperature by electrochemically activating a transition metal alloy or transition metal oxide which is not reactive with lithium at room temperature or very little.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 리튬 이차전지 제조방법에 따르면, 먼저 전이금속 합금 또는 전이금속 산화물을 포함하는 활물질층을 갖는 전극을 형성한다. 상기 전극을 50 내지 200 ℃의 온도에서 충전 또는 충방전하여 전기화학 활성화한다.According to the lithium secondary battery manufacturing method according to an embodiment for achieving the above object of the present invention, first to form an electrode having an active material layer containing a transition metal alloy or a transition metal oxide. The electrode is electrochemically activated by charging or charging and discharging at a temperature of 50 to 200 ° C.

예를 들어, 상기 전이금속 합금은 다음의 화학식 1에 의해 나타내질 수 있으며, 상기 전이금속 산화물은 다음의 화학식 3에 의해 나타내질 수 있다.For example, the transition metal alloy may be represented by the following Chemical Formula 1, and the transition metal oxide may be represented by the following Chemical Formula 3.

<화학식 1><Formula 1>

AxBy (A는 Si, Sn, Al, Ge, Ga, In, Sb, Pb, Bi, Mg 및 Zn 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하며, B는 Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti, Sc, Mo, Ru 및 W 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하고, 0<x≤1, 0<y≤1 이다.)A x B y (A is at least one selected from Si, Sn, Al, Ge, Ga, In, Sb, Pb, Bi, Mg and Zn, B is Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, At least one selected from V, Ti, Sc, Mo, Ru, and W, and 0 <x≤1, 0 <y≤1.)

<화학식 2><Formula 2>

GOx (G는 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, W, Ru 및 Zr 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하며, 0<x≤3이다.)GO x (G comprises at least one selected from Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, W, Ru and Zr, where 0 <x≤3.)

예를 들어, 상기 전극은 Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti, Sc, Mo, Ru 및 W 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 집전체층 위에 Si, Sn, Al, Ge, Ga, In, Sb, Pb, Bi, Mg 및 Zn 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 증착하고 가열하여 형성될 수 있다. 다른 방법으로, 상기 전이금속 합금 또는 전이금속 산화물을 분말형태로 제조한 후, 도전재, 바인더 수지 및 용매를 포함하는 슬러리를 금속 집전체 위에 도포하여 피막을 형성한 후, 상기 피막을 건조하여 형성될 수 있다.For example, the electrode may be Si, Sn, Al, Ge, Ga on a current collector layer including at least one selected from Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti, Sc, Mo, Ru, and W. , In, Sb, Pb, Bi, Mg and Zn may be formed by depositing and heating at least one material selected from. Alternatively, after the transition metal alloy or the transition metal oxide is prepared in powder form, a slurry containing a conductive material, a binder resin and a solvent is coated on a metal current collector to form a film, and then the film is dried to form a film. Can be.

상기 전극을 전기화학 활성화하기 위하여 전지 셀을 준비할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극을 음극으로 제공하고, 활물질층을 포함하는 양극을 제공하고, 상기 음극과 양극 사이에 전해질을 포함하는 분리막을 제공하여 전지 셀을 형성한 후, 상기 전지 셀을 50 내지 200 ℃의 온도에서 충방전할 수 있다.A battery cell may be prepared to electrochemically activate the electrode. For example, the electrode is provided as a cathode, a cathode including an active material layer is provided, a separator including an electrolyte is provided between the cathode and the anode to form a battery cell, and then the battery cell is 50 to 200. It can charge and discharge at the temperature of ° C.

예를 들어, 상기 전해질은 유기 용매 및 리튬 염을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 리튬 염은 LiBOB(lithium(bis)oxaloborate), LiB(C2O4)2), LiBETI(lithium(bis)trifluoroethanesulfonimide), LiN(SO2C2F5)2), LiClO4, LiCF3SO3, LiAsF6, LiBF4, LiN(CF3SO2)2, LiPF6, LiSCN, LiC(CF3SO2)3 등을 포함할 수 있으며, 상기 유기 용매는 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate), 1,2-디메톡시에탄(1,2-dimethoxyethane), 1,2-디에톡시에탄(1,2-diethoxyethane), 감마-부티로락톤(Γ-butyrolactone), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 2-메틸테트라하이드로퓨란(2-methyltetrahydrofuran), 1,3-디옥소란(1,3-dioxolane), 4-메틸-1,3-디옥 소란(4-methyl-1,3-dioxolane), 디에틸에테르(diethylether), 술포란(sulfolane), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide) 등을 포함할 수 있다.For example, the electrolyte may include an organic solvent and a lithium salt. Specifically, the lithium salt is LiBOB (lithium (bis) oxaloborate), LiB (C 2 O 4 ) 2 ), LiBETI (lithium (bis) trifluoroethanesulfonimide), LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 ), LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiPF 6 , LiSCN, LiC (CF 3 SO 2 ) 3 And the like, the organic solvent is ethylene carbonate (ethylene carbonate) , Propylene carbonate, diethylcarbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, gamma-butyrolactone (Γ-butyrolactone), tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane (4-methyl-1,3-dioxolane), diethylether, sulfolane, sulfoxide, polyethylene oxide, and the like.

상기 양극의 활물질층은 다음의 화학식 3으로 나타내지는 리튬 화합물, 다음의 화학식 4로 나타내지는 리튬 화합물 등을 포함할 수 있다.The active material layer of the positive electrode may include a lithium compound represented by the following Chemical Formula 3, a lithium compound represented by the following Chemical Formula 4, and the like.

<화학식 3><Formula 3>

LiAxByC(1-x-y)O2 (A, B, C는 각각 Cr, Mn, Fe, Co 및 Ni 중 선택된 하나를 포함하며, 0≤x≤1, 0≤y≤1이다.) LiA x B y C (1-xy) O 2 (A, B, C each comprise one selected from Cr, Mn, Fe, Co, and Ni, where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1).

<화학식 4><Formula 4>

LiFexD(1-x)PO4 (D는 Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni 및 Cu 중 선택된 하나를 포함하며, 0≤x≤1이다.)LiFe x D (1-x) PO 4 (D includes one selected from Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu, wherein 0 ≦ x ≦ 1.)

상기 전극을 전기화학 활성화를 위하여 상기 전지 셀을 50 내지 200 ℃의 온도에서 충전하거나, 상기 전지 셀을 50 내지 200 ℃의 온도에서 1회 충방전할 수 있다. 특히 상기 음극이 구리-인듐 합금을 포함하는 경우, 상기 전지 셀은 50 내지 200 ℃의 온도에서 충전한 후 10 내지 30 ℃의 온도에서 방전할 수 있다.In order to electrochemically activate the electrode, the battery cell may be charged at a temperature of 50 to 200 ° C., or the battery cell may be charged and discharged once at a temperature of 50 to 200 ° C. In particular, when the negative electrode includes a copper-indium alloy, the battery cell may be charged at a temperature of 50 to 200 ° C and then discharged at a temperature of 10 to 30 ° C.

상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 제조방법에 의하면, 고온 활성화를 통하여 종래에 상온에서 활성을 갖지 않던 전이금속 합금 또는 전이금속 산화물을 상온에서 활성을 갖도록 전환하고, 활성화 이후 전극층 내부에서 충방전에 의한 스트레스를 분산시킴으로써 리튬 이차전지의 성능을 개선할 수 있고, 상 온 또는 고온(50 내지 200℃)에서 안정적으로 큰 용량을 발현할 수 있는 리튬 이차전지를 제조할 수 있다.According to the method of manufacturing a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention described above, a transition metal alloy or a transition metal oxide, which has not been active at room temperature in the past through high temperature activation, is converted to have activity at room temperature, and an electrode layer after activation. By dispersing the stress due to charging and discharging therein, the performance of the lithium secondary battery can be improved, and a lithium secondary battery capable of stably expressing a large capacity at room temperature or high temperature (50 to 200 ° C.) can be manufactured.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 음극을 전기화학 활성화하기 위한 전지 셀의 단면도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view of a battery cell for electrochemically activating a negative electrode according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 전이금속 합금 또는 전이금속 산화물을 이용하여 전극을 형성한다(S 100). 상기 전이금속 합금은 리튬과 반응성이 있는 원소 및 리튬과 반응성이 없는 원소를 포함하며, 구체적으로, 다음의 화학식 1에 의해 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 1, an electrode is formed using a transition metal alloy or a transition metal oxide (S 100). The transition metal alloy includes an element that is reactive with lithium and an element that is not reactive with lithium, and specifically, may be represented by the following Chemical Formula 1.

<화학식 1><Formula 1>

AxBy A x B y

(A는 리튬과 합금화 반응을 하여 용량을 발현할 수 있는 원소로서 Si, Sn, Al, Ge, Ga, In, Sb, Pb, Bi, Mg, Zn 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하며, B는 리튬과 반응성이 없는 원소로서 Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti, Sc, Mo, Ru, W 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하고, 0<x≤1, 0<y≤1 이다.)(A is an element capable of expressing capacity by alloying with lithium, and includes at least one selected from Si, Sn, Al, Ge, Ga, In, Sb, Pb, Bi, Mg, and Zn, and B is lithium As an inactive element, it contains at least one selected from Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti, Sc, Mo, Ru, W, and 0 <x≤1, 0 <y≤1.)

상기 전이금속 산화물은 다음의 화학식 2에 의해 나타낼 수 있다.The transition metal oxide may be represented by the following formula (2).

<화학식 2><Formula 2>

GOx GO x

(G는 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, W, Ru, Zr 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하며, 0<x≤3이다.)(G includes at least one selected from Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, W, Ru, Zr, and 0 <x≤3.)

상기 전이금속 합금 및 상기 전이금속 산화물은 결정질 또는 비결정질일 수 있다.The transition metal alloy and the transition metal oxide may be crystalline or amorphous.

예를 들어, 상기 전극은 집전층과 활물질층으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 전이금속 합금을 포함하는 전극은 증착법을 이용해 형성될 수 있다. 구체적으로, B 물질로 이루어지는 제1 박막을 준비하고, 상기 제1 박막 위에 A 물질로 이루어지는 제2 박막을 형성한다(S 110). 상기 제1 박막은 포일(foil) 자체를 이용하거나, 금속 포일 위에 스퍼터링 방법, 전기도금 방법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 제2 박막은 스퍼터링 방법, 전기도금 방법 등을 이용하여 형성될 수 있으며, 예를 들어, 상기 제2 박막의 두께는 약 0.2 내지 약 50㎛일 수 있다. For example, the electrode may be formed of a current collector layer and an active material layer. For example, the electrode including the transition metal alloy may be formed using a deposition method. Specifically, a first thin film made of B material is prepared, and a second thin film made of A material is formed on the first thin film (S 110). The first thin film may be formed using a foil itself, or using a sputtering method, an electroplating method, or the like on a metal foil. The second thin film may be formed using a sputtering method, an electroplating method, or the like. For example, the thickness of the second thin film may be about 0.2 μm to about 50 μm.

다음으로, 상기 제1 박막 및 상시 제2 박막을 가열하여 합금층을 형성한다(S 120). 상기 가열은 아르곤 가스, 헬륨 가스 등을 포함하는 비활성 가스 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다. 상기 가열 온도는 약 200 내지 약 1000 ℃일 수 있다. 상기 가열에 의해 상기 제1 박막과 상기 제2 박막 사이의 계면에서 합금화 반응이 일어나 합금층이 형성된다. 상기 합금화 반응에서 제1 박막의 하부는 반응하지 않고 집전층의 역할을 하게 된다. 상기 전극의 전체 두께는 약 1 내지 약 500 ㎛일 수 있으며, 상기 제2 박막의 두께가 증가할수록 상기 합금층의 두께가 증가한다. 위와 같이, 증착 및 열처리에 의해 합금층을 형성하는 경우, 전지의 에너지 밀도를 증가시킬 수 있다.Next, an alloy layer is formed by heating the first thin film and the second thin film at all times (S 120). The heating is preferably carried out in an inert gas atmosphere containing argon gas, helium gas and the like. The heating temperature may be about 200 to about 1000 ° C. The heating causes an alloying reaction at the interface between the first thin film and the second thin film to form an alloy layer. In the alloying reaction, the lower portion of the first thin film does not react and serves as a current collector layer. The total thickness of the electrode may be about 1 to about 500 ㎛, the thickness of the alloy layer increases as the thickness of the second thin film increases. As described above, when forming the alloy layer by deposition and heat treatment, it is possible to increase the energy density of the battery.

다른 방법으로, 상기 전극은 전이금속 합금 파우더를 포함하는 슬러리를 집전층 위에 도포하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 A 물질과 B 물질을 혼합하여 고에너지 볼 밀링 또는 열처리를 통하여 화학식 1의 전이금속 합금 분말을 얻는다. 상기 전이금속 합금 분말을 바인더 수지, 도전재 및 용매와 혼합하여 슬러리를 제조한다. 예를 들어, 상기 도전재로는 Super P와 같은 카본 블랙을 사용할 수 있으며, 상기 바인더 수지로는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF), 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등을 사용할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 용매로는 N-메틸피롤리돈(NMP) 등의 유기 용매 또는 물 등이 사용될 수 있다. 상기 슬러리를 금속 집전층 위에 코팅하여 피막을 형성하고, 이를 건조 및 압연하여 전극을 형성할 수 있다.Alternatively, the electrode may be formed by applying a slurry containing a transition metal alloy powder on the current collector layer. Specifically, the A material and the B material are mixed to obtain a transition metal alloy powder of Chemical Formula 1 through high energy ball milling or heat treatment. The transition metal alloy powder is mixed with a binder resin, a conductive material and a solvent to prepare a slurry. For example, carbon black such as Super P may be used as the conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVdF), carboxymethyl cellulose (CMC), polytetrafluoroethylene (PTFE), Polyethylene (PE), polypropylene (PP), etc. can be used. These may each be used alone or in combination. As the solvent, an organic solvent such as N-methylpyrrolidone (NMP) or water may be used. The slurry may be coated on a metal current collector layer to form a film, and dried and rolled to form an electrode.

상기 전이금속 산화물을 포함하는 전극은 전이금속 산화물 분말을 포함하는 슬러리를 집전층 위에 도포하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 화학식 2의 전이금속 산화물 분말을 바인더 수지, 도전재 및 용매와 혼합하여 슬러리를 제조한다. 상기 바인더 수지, 도전재 및 용매는 위에서 언급된 것들과 동일한 것들이 사용될 수 있다. 상기 슬러리를 금속 집전층 위에 코팅하여 피막을 형성하고, 이를 건조 및 압연하여 전극을 형성할 수 있다.The electrode including the transition metal oxide may be formed by applying a slurry including the transition metal oxide powder on the current collector layer. Specifically, a slurry is prepared by mixing the transition metal oxide powder of Chemical Formula 2 with a binder resin, a conductive material, and a solvent. The binder resin, the conductive material and the solvent may be used the same as those mentioned above. The slurry may be coated on a metal current collector layer to form a film, and dried and rolled to form an electrode.

다음으로, 상기 전극을 약 50 내지 약 200 ℃에서 상기 전극을 전기화학 활성화한다(S 200).Next, the electrode is electrochemically activated at about 50 to about 200 ° C (S 200).

예를 들어, 상기 전극을 활성화하기 위하여 상기 전극을 포함하는 전지 셀을 제조할 수 있다(S 210). 도 2를 참조하면, 리튬 이차전지 (5)는 나선식 원통형상을 가지며 양극 집전체(25)가 2층의 양극 활물질층(20) 사이에 위치하는 양극(26)과, 음극 집전체(15)가 2층의 음극 활물질층(10) 사이에 위치하는 음극(16)과, 그 사이에 박막형의 분리막(30)이 위치하는 적층체가 센터핀(7)에 여러겹으로 감긴, 원통 구조의 적층체를 포함한다. For example, a battery cell including the electrode may be manufactured to activate the electrode (S 210). Referring to FIG. 2, the lithium secondary battery 5 has a spiral cylindrical shape, a positive electrode 26 having a positive electrode current collector 25 disposed between two positive electrode active material layers 20, and a negative electrode current collector 15. ) Is a cylindrical structure in which a cathode 16 having two layers of negative electrode active material layer 10 positioned therebetween, and a laminate in which a thin film separator 30 is positioned between the center pin 7 are wound in multiple layers. Contains a sieve.

상기 적층체의 상하에는 각각 절연판(13a, 13b)이 설치되어 있으며, 상기 원통상의 적층체는 한쪽 끝에 바닥부가 형성되어 있으며, 속이 빈 원기둥 형상인 중공원주형의 양극 단자(28) 내에 수납된다. 적층체의 양극 집전체(25)는 절연판(13a)을 관통하여 양극 리드(27)에 의해 양극 단자(28)에 접속된다. 또한, 상기 바닥부에 대향하는 개구측의 절연판(13b) 위에 절연판(13b) 방향으로 볼록한 형상(요부)을 갖는 안전 밸브(31)와, 상기 안전 밸브(31)와는 반대 방향으로 볼록한 형상(철부)을 갖는 캡 형의 음극 단자(18)가 형성된다. 상기 안전 밸브(31)과 음극 단자(18)의 에지면은 가스켓(32)에 의해 밀봉되어, 양극 단자(28)와는 떨어져 있다. 적층체의 음극 집전체(15)는 절연판(13b)을 관통하여 음극 리드(17)에 의해 음극 단자(18)에 접속된다. 상기 음극 집전체(15) 및 양극 집전체(25)는 리튬 이온의 이동에 의해 생긴 기전력을 뽑아내는 역할을 한다. Insulation plates 13a and 13b are provided above and below the laminate, respectively, and the cylindrical laminate has a bottom portion formed at one end thereof and is housed in a hollow cylindrical mold anode terminal 28 having a hollow cylinder shape. . The positive electrode current collector 25 of the laminate penetrates through the insulating plate 13a and is connected to the positive electrode terminal 28 by the positive electrode lead 27. Further, a safety valve 31 having a convex shape (concave) in the insulating plate 13b direction on the insulating plate 13b on the opening side opposite to the bottom portion, and a convex shape in the opposite direction to the safety valve 31 (convex portion) The negative electrode terminal 18 of the cap type which has () is formed. The edge surfaces of the safety valve 31 and the negative electrode terminal 18 are sealed by the gasket 32 and are separated from the positive electrode terminal 28. The negative electrode current collector 15 of the laminate penetrates through the insulating plate 13b and is connected to the negative electrode terminal 18 by the negative electrode lead 17. The negative electrode current collector 15 and the positive electrode current collector 25 serve to extract the electromotive force generated by the movement of lithium ions.

분리막(30)은 음극(16)과 양극(26)의 단락을 방지하는 역할을 하며, 또한, 전해액을 포함하여 리튬 이온을 양극과 음극 사이에 이동시키는 역할도 한다. 상기 분리막(30)은 다공질로 그 표면에는 미세한 기공이 형성되어 있는 것이 바람직하다.The separator 30 serves to prevent a short circuit between the negative electrode 16 and the positive electrode 26, and also moves lithium ions between the positive electrode and the negative electrode, including the electrolyte solution. Preferably, the separator 30 is porous and has fine pores formed on its surface.

예를 들어, 상기 분리막(30)으로는 고분자 매트, 유리섬유 매트, 크라프트지 등이 사용될 수 있으며, 구체적으로, Celgard 2400, 2300 등의 셀가드 계열(제품명, Hoechest Celanese Corp.), Ube Industries Ltd. 또는 Pall RAI의 폴리프로필렌 분리막 등이 사용될 수 있다.For example, the separator 30 may be a polymer mat, glass fiber mat, kraft paper, and the like. Specifically, Celgard series (product name, Hoechest Celanese Corp.) such as Celgard 2400, 2300, Ube Industries Ltd. . Or a polypropylene separator of Pall RAI may be used.

예를 들어, 상기 분리막(30)의 전해질은 유기 용매 및 리튬 염을 포함할 수 있다. 상기 리튬 염의 예로는 LiBOB(lithium(bis)oxaloborate), LiB(C2O4)2), LiBETI(lithium(bis)trifluoroethanesulfonimide), LiN(SO2C2F5)2), LiClO4, LiCF3SO3, LiAsF6, LiBF4, LiN(CF3SO2)2, LiPF6, LiSCN 및 LiC(CF3SO2)3 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 유기 용매의 예로는 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate), 1,2-디메톡시에탄(1,2-dimethoxyethane), 1,2-디에톡시에탄(1,2-diethoxyethane), 감마-부티로락톤(Γ-butyrolactone), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 2-메틸테트라하이드로퓨란(2-methyltetrahydrofuran), 1,3-디옥소란(1,3-dioxolane), 4-메틸-1,3-디옥소란(4-methyl-1,3-dioxolane), 디에틸에테르(diethylether), 술포란(sulfolane), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide) 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다. 이 외에도 Li3PO4-Li2S-SiS2와 같은 고체 전해질도 사용될 수 있다.For example, the electrolyte of the separator 30 may include an organic solvent and a lithium salt. Examples of the lithium salt are LiBOB (lithium (bis) oxaloborate), LiB (C 2 O 4 ) 2 ), LiBETI (lithium (bis) trifluoroethanesulfonimide), LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 ), LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiPF 6 , LiSCN, and LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , and the like, may be used alone or in combination. Examples of the organic solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane ( 1,2-diethoxyethane), gamma-butyrolactone, tetrahydrofuran, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane ), 4-methyl-1,3-dioxolane (4-methyl-1,3-dioxolane), diethylether (diethylether), sulfolane (sulfolane), polyethylene oxide (polyethylene oxide) and the like, These may each be used alone or in combination. In addition, a solid electrolyte such as Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 may also be used.

상기 음극 활물질층(10)은 위에서 설명된 화학식 1의 전이금속 합금 또는 화 학식 2의 전이금속 산화물을 포함한다.The anode active material layer 10 includes a transition metal alloy of Formula 1 or a transition metal oxide of Formula 2 described above.

예를 들어, 상기 양극 활물질층(20)은 LiAxByC(1-x-y)O2(A, B, C는 각각 Cr, Mn, Fe, Co 및 Ni 중 선택된 하나를 포함하며, 0≤x≤1, 0≤y≤1이다.), LiFexD(1-x)PO4(D는 Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni 및 Cu 중 선택된 하나를 포함하며, 0≤x≤1이다.) 등을 포함할 수 있으며, 구체적으로, LiFePO4, LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 등을 포함할 수 있다. 상기 음극 활물질층(10)을 포함하는 리튬 이차전지를 고온, 예를 들어 약 85 내지 약 150 ℃에서 사용하는 경우, 부반응에 의한 성능 저하를 최소화하기 위하여 상기 양극 활물질층(20)은 LiFePO4를 포함하는 것이 바람직하다.For example, the positive electrode active material layer 20 includes LiA x B y C (1-xy) O 2 (A, B, C each selected from Cr, Mn, Fe, Co, and Ni, and 0≤ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1), LiFe x D (1-x) PO 4 (D includes one selected from Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu, and 0 ≦ x ≦ 1.), and specifically, LiFePO 4 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , and the like. When the lithium secondary battery including the negative electrode active material layer 10 is used at a high temperature, for example, about 85 to about 150 ° C., the positive electrode active material layer 20 uses LiFePO 4 to minimize performance degradation due to side reactions. It is preferable to include.

다른 방법으로, 상기 전지 셀은 나선 원통형이 아닌 각형 또는 코인형 전지 셀일 수 있다. Alternatively, the battery cell may be a square or coin-shaped battery cell that is not spiral cylindrical.

상기 전지 셀이 완성되면, 상기 전지 셀을 약 50 내지 약 200 ℃에서 충전하여 상기 음극을 전기적으로 활성화한다(S 220). When the battery cell is completed, the battery cell is charged at about 50 to about 200 ° C. to electrically activate the negative electrode (S 220).

상기 음극이 전이금속 합금을 포함하는 경우, 이론적으로 전지 셀의 충전 및 방전 과정에서 다음과 같은 반응이 일어날 수 있다.When the negative electrode includes a transition metal alloy, the following reaction may theoretically occur during charging and discharging of a battery cell.

(a) AvBw + Li+ + e- → LiAv + wB : 충전 (a) A v B w + Li + + e - → LiA v + wB: Charge

(b) LiAv → Li+ + e- + vA : 방전 (b) LiA v → Li + + e - + vA: Discharge

(c) vA + wB → (v-r)A + (w-s)B + ArBs : A와 B의 자발적 합금화 반응(c) vA + wB → (vr) A + (ws) B + A r B s : spontaneous alloying reaction of A and B

(0<r≤v, 0<s≤w)(0 <r≤v, 0 <s≤w)

상기 충전 과정을 통하여 A 물질이 리튬과 합금화 반응을 함에 따라 B원소가 석출되며, 방전 과정을 통해 리튬이 빠져나오게 되며 A 물질이 석출된다. 충전과정에서 석출된 B 물질과 방전과정에서 석출된 A 물질이 자발적으로 합금화 반응을 하게 된다. 이때 A와 B 물질간의 자발적 합금화 반응의 정도는 A와 B의 물질종에 따른 친화도, 석출된 입자의 크기 및 방전 시 온도조건 등에 영향을 받으며, 미반응한 A 물질과 B물질이 남을 수 있다. As the A material alloys with lithium through the charging process, element B is precipitated, and lithium is released through the discharge process, and A material is precipitated. The B material deposited during the charging process and the A material precipitated during the discharge process spontaneously alloy. At this time, the degree of spontaneous alloying reaction between A and B materials is influenced by the affinity according to the species of A and B, the size of precipitated particles and the temperature condition during discharge, and unreacted A and B materials may remain. .

상기 충전 반응은 열역학적으로 자발적인 반응이나, 상온에서 이러한 반응이 용이하게 일어나지 않는다. 이는 충전 반응 시, Li이 반응하기 위해서는 A와 B의 화학결합이 깨져야 하는데, 이러한 A와 B의 화학결합을 깨기 위한 활성 에너지가 충전 반응속도를 크게 저해시키는 동력학적인 이유로 인한 것으로 여겨지고 있다. The charging reaction is a thermodynamic spontaneous reaction, but this reaction does not easily occur at room temperature. It is believed that the chemical bonds of A and B must be broken in order for Li to react during the charging reaction, and the activation energy for breaking the chemical bonds of A and B is considered to be due to kinetic reasons that greatly inhibit the charging reaction rate.

상기 음극이 전이금속 산화물을 포함하는 경우, 이론적으로 전지 셀의 충전 및 방전 과정에서 다음과 같은 반응이 일어날 수 있다.When the negative electrode contains a transition metal oxide, the following reaction may theoretically occur during charging and discharging of a battery cell.

(d) MOt + qLi+ + qe- → LiqMOt : 삽입(addition) 반응(d) t + MO qLi + + qe - → Li MO q t: insertion (addition) reaction

(e) MOt + 2tLi+ + 2te- → tLi2O + M : 변환(conversion)반응(e) t + MO + + 2tLi 2te - → O 2 + M tLi: conversion (conversion) reaction

전이금속 산화물은 리튬과 반응하여 Li-M-O의 3상이 형성되는 삽입 반응과 M-O의 화학결합이 깨지면서 리튬 산화물이 형성되는 변환 반응을 할 수 있다. The transition metal oxide may undergo an insertion reaction in which a three-phase Li-M-O is formed by reacting with lithium and a conversion reaction in which lithium oxide is formed by breaking a chemical bond of M-O.

상기 삽입 반응 및 변환 반응은 열역학적으로 자발적인 반응이나, 결정 구 조, 전이금속-산소 결합의 세기 등에 의해 상온에서 이러한 반응이 용이하게 일어나지 않는다. The insertion reaction and the conversion reaction are thermodynamic spontaneous reactions, but such reactions do not easily occur at room temperature due to crystal structure, transition metal-oxygen bond strength, and the like.

본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지 의 제조방법은 전이금속 합금 또는 전이금속 산화물을 포함하는 음극을 고온에서 전기화학 활성화적 활성화함으로써 상기 음극이 상온에서도 활성을 가질 수 있게 된다. 이러한 고온 전기화학 활성화는 전이금속 합금의 자발적 합금화 반응의 정도, 활물질층의 결정성, 활물질층과 전해질 사이의 계면의 면적 등을 개선할 수 있다.In the method for manufacturing a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, the negative electrode may have activity even at room temperature by electrochemically activating a negative electrode including a transition metal alloy or a transition metal oxide at a high temperature. Such high temperature electrochemical activation can improve the degree of spontaneous alloying reaction of the transition metal alloy, the crystallinity of the active material layer, the area of the interface between the active material layer and the electrolyte, and the like.

예를 들어, 전이금속 합금을 포함하는 음극을 고온 전기화학 활성화하면, 수 내지 수십 나노미터 크기의 A 물질, B 물질 또는 A-B의 합금 입자들이 균일하게 섞여있는 나노복합체를 형성함으로써 A 물질을 단독으로 사용하였을 때에 비하여 우수한 전지특성을 얻을 수 있으며, 복잡한 화학합성방법을 거치지 않고 이러한 입자들의 나노복합체를 얻을 수 있다. For example, high temperature electrochemical activation of a cathode comprising a transition metal alloy results in the formation of a nanocomposite with a uniform mixture of A, B or AB alloy particles of several to tens of nanometers in size. Excellent battery characteristics can be obtained compared with the use, and nanocomposites of these particles can be obtained without a complicated chemical synthesis method.

예를 들어, 부도체에 가까운 전기전도도를 가지는 Si을 단독으로 사용했을 경우에 비하여, Cu-Si 합금을 포함하는 음극을 고온 활성화하게 되면, 상온에서 활성을 가지게 될 뿐만 아니라, 전기전도도 특성이 개선되고 입자간 전기적 단락을 방지할 수 있다. 이는 비교적 높은 전기 전도도를 갖는 Cu 또는 Cu3Si 입자가 활물질 내에서 전기적 연결을 유지해주고 Si의 부피 팽창에 의한 스트레스를 억제시켜 주기 때문이다.For example, as compared with the case of using Si having electrical conductivity close to the insulator alone, when the cathode including the Cu-Si alloy is activated at high temperature, not only is it active at room temperature, but also the conductivity characteristics are improved. Electrical short circuit between particles can be prevented. This is because Cu or Cu 3 Si particles having a relatively high electrical conductivity maintain the electrical connection in the active material and suppress the stress due to the volume expansion of Si.

또 다른 예로, 결정질의 MoO2를 포함하는 음극을 충전하면 나노크기의 Li2O 와 Mo 입자들이 균일하게 섞여있는 비정질의 상태가 되며 이를 방전시킨 후에도 초기상태와는 다른 비정질을 유지하게 된다. 이러한 비정질 구조는 리튬과의 반복되는 삽입/탈리 반응 시에 생기는 스트레스를 분산시켜 전극의 싸이클 성능을 개선시킬 수 있으며 전극의 활성을 높이게 된다. 그 결과 결정성의 MoO2를 음극으로 적용한 리튬 이차전지를 고온에서 전기화학 활성화한 후 상온에서 사용하면 높은 용량을 안정적으로 발현할 수 있게 된다.As another example, charging a negative electrode containing crystalline MoO 2 becomes an amorphous state in which nano-sized Li 2 O and Mo particles are uniformly mixed and maintains an amorphous state different from the initial state even after discharging it. This amorphous structure can improve the cycle performance of the electrode by dispersing the stress generated during the repeated insertion / desorption reaction with lithium and increases the activity of the electrode. As a result, when a lithium secondary battery using crystalline MoO 2 as a negative electrode is electrochemically activated at high temperature and used at room temperature, high capacity can be stably expressed.

바람직하게, 상기 음극은 약 50 내지 약 200 ℃의 고온에서 충전된 후, 동일하게 고온에서 방전될 수 있다. 그러나 고온에서 음극을 전기화학 활성화하는 방법은 상기의 고온 충전/고온 방전의 방법에만 국한되는 것은 아니다.Preferably, the negative electrode may be charged at a high temperature of about 50 to about 200 ℃, and then discharged at the same high temperature. However, the method of electrochemically activating the cathode at high temperature is not limited to the above hot charging / high temperature discharge method.

예를 들어, 상기 음극이 구리-인듐 합금을 포함하는 경우, 상기 음극을 약 50 내지 약 200 ℃에서 충전한 후, 약 10 내지 약 30 ℃의 온도에서 방전하는 것이 바람직하다.For example, when the negative electrode comprises a copper-indium alloy, it is preferable to charge the negative electrode at about 50 to about 200 ° C. and then discharge it at a temperature of about 10 to about 30 ° C.

상기 충전 및 방전의 온도, 전압 범위, 전류 크기, 충방전 방식 등은 각 음극의 조성 및 구성 원소의 특징에 따라 적절하게 조절될 수 있다. 이 때, 충전 또는 방전의 cut-off 전압 조절을 통하여 SOC(state of charge), 전류, 충방전 방식(정전류 충방전, 정전류/전압 충방전, 펄스(pulse) 충방전) 등을 조절할 수 있다.The temperature, voltage range, current magnitude, charge / discharge method, and the like of the charge and discharge may be appropriately adjusted according to the composition of each cathode and the characteristics of the constituent elements. At this time, the state of charge (SOC), the current, the charge and discharge method (constant current charge and discharge, constant current / voltage charge and discharge, pulse charge and discharge) and the like can be adjusted by adjusting the cut-off voltage of the charge or discharge.

공정 효율성 등을 고려하였을 때, 상기 고온 전기화학 활성화 단계는 상기 전이금속 합금 또는 전이금속 산화물을 포함하는 음극을 이용하여 상용 전지 셀을 제조한 후 이루어지는 것이 바람직하나, 임시 전지 셀을 이용하여 고온 전기화학 활성화 단계를 거친 후, 상용 전지 셀을 제조하는데 제공될 수도 있다.In consideration of process efficiency and the like, the high temperature electrochemical activation step is preferably performed after manufacturing a commercial battery cell using the negative electrode including the transition metal alloy or the transition metal oxide, but using a temporary battery cell After a chemical activation step, it may be provided to manufacture a commercial battery cell.

본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 리튬 이차전지의 음극은 약 85 내지 약 150 ℃의 고온에서 작동되는 경우 상온에서 작동되는 경우에 비하여 더 큰 용량을 발현할 수 있다. 이 경우, 부반응에 의한 성능 저하를 최소화하기 위하여 상기 양극 활물질층은 LiFePO4를 포함하고 전해질은 폴리에틸렌 옥사이드를 포함하는 고분자전해질을 사용하는 것이 바람직하다.The negative electrode of a lithium secondary battery manufactured according to an embodiment of the present invention may express a larger capacity when operating at a high temperature of about 85 to about 150 ° C. as compared to when operating at room temperature. In this case, in order to minimize performance degradation due to side reactions, the cathode active material layer may include LiFePO 4 and the electrolyte may be a polymer electrolyte including polyethylene oxide.

이하에서는 구체적인 실시예 및 실험예를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지 의 제조방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to specific examples and experimental examples.

실시예 1Example 1

두께가 약 25 ㎛인 구리 박막(foil) 위에 DC 스퍼터링 방법을 이용하여 약 2kW(500V, 4A)의 전력으로 실리콘을 증착하여 실리콘막을 형성하였다. 상기 구리 박막과 실리콘 박막을 아르곤 가스 분위기의 노에서 상온에서부터 약 1℃/min의 속도로 약 500 ℃까지 승온하면서 약 15시간 동안 열처리하여 Cu3Si의 합금층을 갖는 전극을 제조하였다. 상기 전극의 두께는 약 50 ㎛였다.A silicon film was formed by depositing silicon on a copper foil having a thickness of about 25 μm using a DC sputtering method at a power of about 2 kW (500 V, 4 A). The copper thin film and the silicon thin film were heat-treated for about 15 hours while heating up from about room temperature to about 500 ° C. at a rate of about 1 ° C./min in an argon gas atmosphere to prepare an electrode having an alloy layer of Cu 3 Si. The thickness of the electrode was about 50 μm.

실시예 2Example 2

구리와 실리콘 파우더를 3:1의 몰비로 섞고, 이것을 직경이 약 5 mm 인 스틸 구와 1:10의 무게 비로 섞은 후, 아르곤 가스의 비활성 분위기에서 고에너지 볼밀(high energy ball-mill)을 12시간동안 수행하여 파우더를 얻었다. 상기 파우더를 아르곤 가스의 비활성 분위기의 노에서 상온에서부터 약 1℃/min의 속도로 약 500 ℃까지 승온하면서 약 15시간 동안 열처리하여 Cu3Si 파우더를 제조하였다.Copper and silicon powder are mixed in a molar ratio of 3: 1, mixed with a steel sphere with a diameter of about 5 mm and a weight ratio of 1:10, and then a high energy ball-mill is operated for 12 hours in an inert atmosphere of argon gas. Was carried out to obtain powder. Cu 3 Si powder was prepared by heat treating the powder for about 15 hours while raising the temperature from room temperature to about 500 ° C. at a rate of about 1 ° C./min in an inert atmosphere of argon gas.

상기 Cu3Si 파우더, super P 및 PVdF를 약 70:15:15의 중량비로 혼합하여 NMP 용매에 녹인 슬러리를 두께가 약 25 ㎛인 구리 박막 위에 닥터블레이드 방식을 사용하여 균일한 두께로 도포한 후 약 120 ℃에서 건조하고, 압연하여 Cu3Si의 합금층을 포함하는 전극을 제조하였다. 상기 전극의 두께는 약 50 ㎛였다.The Cu 3 Si powder, super P and PVdF were mixed at a weight ratio of about 70:15:15, and the slurry dissolved in NMP solvent was applied to a uniform thickness on a copper thin film having a thickness of about 25 μm using a doctor blade method. dried, and rolled at about 120 ℃ to manufacture an electrode comprising an alloy layer of Cu 3 Si. The thickness of the electrode was about 50 μm.

실시예 3Example 3

두께가 약 25 ㎛인 구리 박막 위에 DC 스퍼터링 방법을 이용하여 약 1kW(400V, 2.5A)의 전력으로 주석을 증착하여 주석막을 형성하였다. 상기 구리 박막과 주석 박막을 진공 오븐에서 약 300 ℃에서 약 30시간 동안 열처리하여 Cu3Sn의 합금층을 갖는 전극을 제조하였다. 상기 전극의 두께는 약 50 ㎛였다.A tin film was formed by depositing tin on a copper thin film having a thickness of about 25 μm using a DC sputtering method at a power of about 1 kW (400 V, 2.5 A). The copper thin film and tin thin film were heat-treated in a vacuum oven at about 300 ° C. for about 30 hours to prepare an electrode having an alloy layer of Cu 3 Sn. The thickness of the electrode was about 50 μm.

실시예 4Example 4

MoO2 파우더(Aldrich, 미국), super P 및 PVdF를 약 70:20:10의 중량비로 혼합하여 NMP 용매에 녹인 슬러리를 두께가 약 25 ㎛인 구리 박막 위에 닥터블레이드 방식을 사용하여 균일한 두께로 도포한 후 약 120 ℃에서 건조하고, 압연하여 MoO2의 활물질층을 갖는 전극을 제조하였다. 상기 전극의 두께는 약 50 ㎛였다.MoO 2 powder (Aldrich, USA), super P and PVdF were mixed in a weight ratio of about 70:20:10, and the slurry dissolved in NMP solvent was uniformly deposited using a doctor blade method on a copper thin film having a thickness of about 25 μm. After coating, it was dried at about 120 ° C. and rolled to prepare an electrode having an active material layer of MoO 2 . The thickness of the electrode was about 50 μm.

도 3은 실시예 1의 전극을 이용하여 제조한 하프 셀 전지의 상온에서의 충방전 거동을 나타내는 그래프이다. 구체적으로, 실시예 1의 전극을 약 120 ℃의 진공 오븐에서 약 12시간 동안 건조시켰다. 반대 전극으로 약 500 ㎛ 두께의 리튬 박막을 사용하고, 약 1M 농도의 LiBOB/PC 전해질을 포함하는 약 150 ㎛ 두께의 유리섬유 시트(glass fiber filter paper, Toyo Roshi Kaisha. Ltd., 일본)를 분리막으로 사용하여 코인 형상의 전지 셀(직경: 약 20 mm, 두께: 약 3.2mm)을 제조하였다. 상기 전지 셀을 약 85 ℃에서 0-2 V(vs. Li/Li+)의 전압범위에서 약 500 mA/gSi의 전류 밀도로 정전류 방식에 따라 1회 충방전하였다. 이후 상온(약 25 ℃)에서 0-2 V(vs. Li/Li+)의 전압범위에서 약 500 mA/gSi의 전류 밀도로 정전류 방식에 따라 충방전하였다.3 is a graph showing charge and discharge behavior at room temperature of a half cell battery manufactured using the electrode of Example 1. FIG. Specifically, the electrode of Example 1 was dried in a vacuum oven at about 120 ° C for about 12 hours. A membrane of about 150 μm thick (glass fiber filter paper, Toyo Roshi Kaisha. Ltd., Japan) containing about 500 μm thick lithium thin film and a LiBOB / PC electrolyte at a concentration of about 1 M was used as a counter electrode. A coin-shaped battery cell (diameter: about 20 mm, thickness: about 3.2 mm) was manufactured using the same. The battery cell was charged and discharged once at a constant current method at a current density of about 500 mA / g Si at a voltage range of 0-2 V (vs. Li / Li + ) at about 85 ° C. Thereafter, the battery was charged and discharged at a current density of about 500 mA / g Si at a voltage range of 0-2 V (vs. Li / Li + ) at room temperature (about 25 ° C.).

도 3을 참조하면, Cu3Si의 합금층을 갖는 전극을 포함한 하프 셀 전지는 고온에서의 전기화학 활성화(고온에서 1회 충방전) 과정을 통하여 상온에서도 높은 용량을 발현할 수 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 3, it can be seen that a half cell battery including an electrode having an alloy layer of Cu 3 Si may express high capacity even at room temperature through an electrochemical activation at a high temperature (single-discharge at high temperature). have.

도 4는 실시예 3의 전극을 이용하여 제조한 하프 셀 전지의 고온 및 상온에서의 충방전 거동을 나타내는 그래프이다. 구체적으로, 실시예 3의 전극을 약 120 ℃의 진공 오븐에서 약 12시간 동안 건조시켰다. 반대 전극으로 약 500 ㎛ 두께의 리튬 박막을 사용하고, 약 1M 농도의 LiBETI/PC 전해질을 포함하는 약 150 ㎛ 두께의 유리섬유 시트(glass fiber filter paper, Toyo Roshi Kaisha. Ltd., 일본)를 분리막으로 사용하여 코인 형상의 전지 셀(직경: 약 20 mm, 두께: 약 3.2mm) 두 개를 준비하였다. 상기 전지 셀 중 하나는 약 120 ℃에서 0-2 V(vs. Li/Li+)의 전압범위에서 약 100 mA/gSn의 전류 밀도로 정전류 방식에 따라 충방전하였으며, 다른 하나는 상온(약 25 ℃)에서 0-2 V(vs. Li/Li+)의 전압범위에서 약 100 mA/gSn의 전류 밀도로 정전류 방식에 따라 충방전하였다. 도 4의 상단은 상온에서 충방전된 전지 셀의 충방전 거동을 나타내며, 하단은 약 120 ℃에서 충방전된 전지 셀의 충방전 거동을 나타낸다.4 is a graph showing charge and discharge behaviors at high temperature and room temperature of a half cell battery manufactured using the electrode of Example 3. FIG. Specifically, the electrode of Example 3 was dried in a vacuum oven at about 120 ° C. for about 12 hours. A membrane of about 150 μm thick glass fiber filter paper (Toyo Roshi Kaisha. Ltd., Japan) containing about 500 μm thick lithium thin film and a LiBETI / PC electrolyte at a concentration of about 1 M was used as a counter electrode. Two coin-shaped battery cells (diameter: about 20 mm, thickness: about 3.2 mm) were prepared. One of the battery cells was charged and discharged according to the constant current method at a current density of about 100 mA / g Sn at a voltage range of 0-2 V (vs. Li / Li + ) at about 120 ° C., and the other was at room temperature (about 25 ° C) was charged and discharged according to the constant current method at a current density of about 100 mA / g Sn in the voltage range of 0-2 V (vs. Li / Li + ). 4 shows the charge and discharge behavior of the battery cells charged and discharged at room temperature, and the bottom shows the charge and discharge behavior of the battery cells charged and discharged at about 120 ° C.

도 5는 도 4의 실시예 3의 전극을 이용하여 제조한 하프 셀 전지의 상온에서의 충방전 용량을 나타내는 그래프이다. 상기 전지 셀은 약 120 ℃에서 0-2 V(vs. Li/Li+)의 전압범위에서 약 100 mA/gSn의 전류 밀도로 정전류 방식에 따라 1회 충방전하여 활성화하였다. 도5는 상기 방법으로 활성화한 후 상온(약 25 ℃)에서 충방전 특성을 조사한 것으로 충방전 조건은 고온 활성화 조건과 동일하다. FIG. 5 is a graph showing charge and discharge capacity at room temperature of a half cell battery manufactured using the electrode of Example 3 of FIG. 4. The battery cell was activated by charging and discharging once according to a constant current method at a current density of about 100 mA / g Sn at a voltage range of 0-2 V (vs. Li / Li + ) at about 120 ° C. Figure 5 shows the charge and discharge characteristics at room temperature (about 25 ℃) after activation by the above method, the charge and discharge conditions are the same as the high temperature activation conditions.

도 4 및 5를 참조하면, Cu3Sn의 합금층을 갖는 전극을 포함한 하프 셀 전지는 상온에서 용량을 거의 발현하지 못하였으나, 고온에서의 전기화학 활성화(고온에서 1회 충방전) 과정을 통하여 상온 작동에서도 큰 용량을 안정적으로 발현할 수 있으며, 활성화 이후에 고온에서 작동되는 경우에도 상온 작동에 비하여 약 2배 이상의 큰 용량을 발현할 수 있음을 알 수 있다.4 and 5, the half-cell battery including the electrode having an alloy layer of Cu 3 Sn has almost no capacity at room temperature, but through electrochemical activation at high temperature (one time charge and discharge at high temperature). It can be seen that a large dose can be stably expressed even at room temperature operation, and can be expressed at about twice as large as a room temperature operation even when operated at high temperature after activation.

도 6은 실시예 4의 전극을 이용하여 제조한 하프 셀 전지의 고온 및 상온에서의 충방전 거동을 나타내는 그래프이다. 구체적으로, 실시예 4의 전극을 약 120 ℃의 진공 오븐에서 약 12시간 동안 건조시켰다. 반대 전극으로 약 500 ㎛ 두께의 리튬 박막을 사용하고, 약 1M 농도의 LiPF6/EC+DEC(EC 및 DEC의 부피비는 약 1:1) 전해질을 포함하는 약 150 ㎛ 두께의 유리섬유 시트(glass fiber filter paper, Toyo Roshi Kaisha. Ltd., 일본)를 분리막으로 사용하여 코인 형상의 전지 셀(직경: 약 20 mm, 두께: 약 3.2mm)을 준비하였다. 상기 전지 셀을 상온(약 25 ℃)에서 0.1-3 V(vs. Li/Li+)의 전압범위에서 약 100 mA/g의 전류 밀도로 정전류 방식에 따라 충방전하였다. 또한, 반대 전극으로 약 500 ㎛ 두께의 리튬 박막을 사용하고, 약 1M 농도의 LiBOB/EC+DMC(EC 및 DMC의 부피비는 약 1:1) 전해질을 포함하는 약 150 ㎛ 두께의 유리섬유 시트(glass fiber filter paper, Toyo Roshi Kaisha. Ltd., 일본)를 분리막으로 사용하여 코인 형상의 전지 셀(직경: 약 20 mm, 두께: 약 3.2mm)을 준비하였다. 상기 전지 셀을 약 120 ℃에서 0.1-3 V(vs. Li/Li+)의 전압범위에서 약 100 mA/g의 전류 밀도로 정전류 방식에 따라 충방전하였다. 6 is a graph showing charge and discharge behaviors at high and normal temperatures of a half cell battery manufactured using the electrode of Example 4. FIG. Specifically, the electrode of Example 4 was dried in a vacuum oven at about 120 ° C. for about 12 hours. About 150 μm thick glass fiber sheet using about 500 μm thick lithium thin film as counter electrode and containing about 1 M LiPF 6 / EC + DEC (volume ratio of EC and DEC is about 1: 1) electrolyte A coin-shaped battery cell (diameter: about 20 mm, thickness: about 3.2 mm) was prepared using fiber filter paper, Toyo Roshi Kaisha. Ltd., Japan, as a separator. The battery cell was charged and discharged according to the constant current method at a current density of about 100 mA / g at a voltage range of 0.1-3 V (vs. Li / Li + ) at room temperature (about 25 ° C.). In addition, a glass fiber sheet having a thickness of about 150 μm using a lithium thin film having a thickness of about 500 μm as the counter electrode and including an electrolyte of about 1 M in concentration of LiBOB / EC + DMC (volume ratio of EC and DMC is about 1: 1) ( A coin-shaped battery cell (diameter: about 20 mm, thickness: about 3.2 mm) was prepared using glass fiber filter paper, Toyo Roshi Kaisha. Ltd., Japan, as a separator. The battery cell was charged and discharged according to the constant current method at a current density of about 100 mA / g at a voltage range of about 0.1-3 V (vs. Li / Li + ) at about 120 ° C.

도 7은 도 6의 실시예 4의 전극을 이용하여 제조한 하프 셀 전지의 상온에서의 충방전 용량을 나타내는 그래프이다. 상기 전지 셀은 약 120 ℃에서 0.1-3 V(vs. Li/Li+)의 전압범위에서 약 100 mA/g의 전류 밀도로 정전류 방식에 따라 1회 충전된 후(활성화한 후), 상온(약 25 ℃)에서 동일한 방법으로 방전되었다. 2회 이후의 충방전은 상온에서 실시하였다. FIG. 7 is a graph showing charge and discharge capacity at room temperature of a half cell battery manufactured using the electrode of Example 4 of FIG. 6. The battery cell is charged once (after activation) at a current density of about 100 mA / g at a voltage range of about 0.1-3 V (vs. Li / Li + ) at about 120 ° C. (after activation), and then at room temperature ( About 25 ° C.) in the same manner. Charge and discharge after 2 times were performed at room temperature.

도 6 및 7을 참조하면, MoO2의 활물질층을 갖는 전극을 포함한 하프 셀 전지는 저온에서 작은 용량을 발현하였으나, 고온에서의 전기화학 활성화(고온에서 1회 충방전) 과정을 통하여 상온 작동에서도 큰 용량을 발현할 수 있으며, 고온에서 작 동되는 경우 상온 작동에 비하여 더 큰 용량을 발현할 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIGS. 6 and 7, the half cell battery including the electrode having the active material layer of MoO 2 exhibited a small capacity at low temperature, but was operated at room temperature through a process of electrochemical activation at high temperature (single-discharge at high temperature). It can be seen that a large dose can be expressed, and that when operated at high temperature, a larger dose can be expressed compared to room temperature operation.

도 8은 실시예 1의 전극을 이용하여 제조한 풀 셀 전지의 고온에서의 충방전 거동을 나타내는 그래프이다. 구체적으로, 실시예 1의 전극을 약 120 ℃의 진공 오븐에서 약 12시간 동안 건조시켰다. LiFePO4, super P 및 PVdF를 약 8:1:1의 중량비로 혼합하여 NMP 용매에 녹인 슬러리를 두께가 약 20 ㎛인 Al 호일 위에 닥터블레이드 방식을 사용하여 균일한 두께로 도포한 후, 약 120 ℃에서 건조하고, 압연하여 LiFePO4의 활물질 층을 갖는 약 50 ㎛ 두께의 전극을 제조하였다. 상기 전극을 양극으로 사용하고, 실시예 1의 전극을 음극으로 사용하고, 20:1의 몰비로 LiBOB이 폴리에틸렌옥사이드(분자량 약 400,000)에 분산된 약 150 ㎛ 두께의 고분자 전해질을 사용하여 코인 형상의 전지 셀(직경: 약 20 mm, 두께: 약 3.2mm)을 준비하였다. 상기 전지 셀을 약 100 ℃에서 2-4 V의 전위에서 0.5 C-rate의 속도로 충방전하였다.8 is a graph showing charge and discharge behavior at high temperatures of a full cell battery manufactured using the electrode of Example 1. FIG. Specifically, the electrode of Example 1 was dried in a vacuum oven at about 120 ° C for about 12 hours. LiFePO 4 , super P and PVdF were mixed at a weight ratio of about 8: 1: 1, and the slurry dissolved in NMP solvent was applied to a uniform thickness on the Al foil having a thickness of about 20 μm using a doctor blade method, and then about 120 It was dried at 占 폚 and rolled to prepare an electrode of about 50 μm thick with an active material layer of LiFePO 4 . The electrode was used as an anode, the electrode of Example 1 was used as a cathode, and a coin-shaped coin was made using a polymer electrolyte having a thickness of about 150 μm in which LiBOB was dispersed in polyethylene oxide (molecular weight of about 400,000) at a molar ratio of 20: 1. Battery cells (diameter: about 20 mm, thickness: about 3.2 mm) were prepared. The battery cells were charged and discharged at a rate of 0.5 C-rate at a potential of 2-4 V at about 100 ° C.

도 8을 참조하면, Cu3Si의 합금층을 갖는 전극을 포함한 풀 셀 전지는 고온에서의 전기화학 활성화(고온에서 1회 충방전) 과정을 통하여 고온에서 높은 용량을 발현할 수 있음을 알 수 있다. 구체적으로, 전기화학 활성화 과정에서 가장 높은 용량을 발현한 후, 이후의 충방전에서 안정적으로 높은 용량을 발현하였다.Referring to FIG. 8, it can be seen that a full cell battery including an electrode having an alloy layer of Cu 3 Si may express high capacity at a high temperature through an electrochemical activation at a high temperature (single-discharge at high temperature). have. Specifically, after expressing the highest dose in the electrochemical activation process, it stably expressed a high dose in subsequent charge and discharge.

상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 제조방법에 의하면, 종래에 상온에서 활성을 갖지 못하던 전이금속 합금 또는 전이금속 산화물을 고온에 서 전기화학 활성화함으로서 상온에서 리튬과 반응할 수 있는 음극 활물질로 전환할 수 있다. 또한, 상기 전이금속 합금 또는 전이금속 산화물은 활물질 입자들의 전기적 연결을 유지하고, 충방전에 의한 스트레스를 분산시킴으로써 리튬 이차전지의 성능을 개선할 수 있다. 또한, 상온 또는 고온에서 안정적으로 큰 용량을 발현함으로써, 자동차 등의 고온 환경에서 큰 용량을 요하는 분야에서 우수한 성능을 발휘할 수 있다.According to the method of manufacturing a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention described above, by reacting lithium at room temperature by electrochemically activating a transition metal alloy or a transition metal oxide, which has not been previously active at room temperature, It can switch to a negative electrode active material. In addition, the transition metal alloy or transition metal oxide may improve the performance of the lithium secondary battery by maintaining the electrical connection of the active material particles, dispersing the stress caused by the charge and discharge. In addition, by stably expressing a large capacity at room temperature or high temperature, it is possible to exhibit excellent performance in the field requiring a large capacity in a high temperature environment, such as automobiles.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below various modifications and It will be appreciated that it can be changed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 음극을 전기화학 활성화하기 위한 전지 셀의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a battery cell for electrochemically activating a negative electrode according to an embodiment of the present invention.

도 3은 실시예 1의 전극을 이용하여 제조한 하프 셀 전지의 고온에서 활성화(1회 충방전) 단계와 상온에서의 충방전 단계에서의 전위와 용량과의 관계를 나타내는 그래프이다. 3 is a graph showing the relationship between the potential and the capacity in the activation (single charge and discharge) step at high temperature and the charge and discharge step at room temperature of the half cell battery manufactured using the electrode of Example 1. FIG.

도 4는 실시예 3의 전극을 이용하여 제조한 하프 셀 전지의 상온 및 고온에서의 충방전 거동을 나타내는 그래프이다. 4 is a graph showing charge and discharge behavior at room temperature and high temperature of a half cell battery manufactured using the electrode of Example 3. FIG.

도 5는 도 4의 실시예 3의 전극을 이용하여 제조한 하프 셀 전지의 고온 활성화 이후 상온에서의 충방전 용량을 나타내는 그래프이다. 5 is a graph showing charge and discharge capacity at room temperature after high temperature activation of a half cell battery manufactured using the electrode of Example 3 of FIG. 4.

도 6은 실시예 4의 전극을 이용하여 제조한 하프 셀 전지의 상온 및 고온에서의 충방전 거동을 나타내는 그래프이다. 6 is a graph showing charge and discharge behavior at room temperature and high temperature of a half cell battery manufactured using the electrode of Example 4. FIG.

도 7은 도 6의 실시예 4의 전극을 이용하여 제조한 하프 셀 전지의 고온에서 활성화(1회 충전)와 상온에서 방전, 그리고 이후의 상온에서 충방전에 따른 전위와 용량과의 관계를 나타내는 그래프이다. FIG. 7 illustrates the relationship between the potential and capacity according to activation (single charge) at high temperature, discharge at room temperature, and subsequent charge and discharge at room temperature of a half cell battery manufactured using the electrode of Example 4 of FIG. 6. It is a graph.

도 8은 실시예 1의 전극을 이용하여 제조한 풀 셀 전지의 고온에서의 충방전 거동을 나타내는 그래프이다. 8 is a graph showing charge and discharge behavior at high temperatures of a full cell battery manufactured using the electrode of Example 1. FIG.

Claims (9)

전이금속 합금 또는 전이금속 산화물을 포함하는 활물질층을 갖는 전극을 형성하는 단계; 및Forming an electrode having an active material layer comprising a transition metal alloy or a transition metal oxide; And 상기 전극을 50 내지 200 ℃의 온도에서 충전 또는 충방전하여 전기화학 활성화하는 단계를 포함하는 리튬 이차전지의 제조방법.The method of manufacturing a lithium secondary battery comprising the step of electrochemical activation by charging or charging and discharging the electrode at a temperature of 50 to 200 ℃. 제1항에 있어서, 상기 전이금속 합금은 다음의 화학식 1에 의해 나타내지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.The method of claim 1, wherein the transition metal alloy is represented by the following Chemical Formula 1. <화학식 1><Formula 1> AxBy (A는 Si, Sn, Al, Ge, Ga, In, Sb, Pb, Bi, Mg 및 Zn 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하며, B는 Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti, Sc, Mo, Ru 및 W 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하고, 0<x≤1, 0<y≤1 이다.)A x B y (A is at least one selected from Si, Sn, Al, Ge, Ga, In, Sb, Pb, Bi, Mg and Zn, B is Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, At least one selected from V, Ti, Sc, Mo, Ru, and W, and 0 <x≤1, 0 <y≤1.) 제1항에 있어서, 상기 전이금속 산화물은 다음의 화학식 2에 의해 나타내지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.The method of claim 1, wherein the transition metal oxide is represented by the following Chemical Formula 2. <화학식 2><Formula 2> GOx (G는 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, W, Ru 및 Zr 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하며, 0<x≤3이다.)GO x (G comprises at least one selected from Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, W, Ru and Zr, where 0 <x≤3.) 제2항에 있어서, 상기 전극은 Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti, Sc, Mo, Ru 및 W 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 집전체층 위에 Si, Sn, Al, Ge, Ga, In, Sb, Pb, Bi, Mg 및 Zn 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 증착하고 가열하여 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.According to claim 2, The electrode is Si, Sn, Al, Ge on the current collector layer containing at least one selected from Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti, Sc, Mo, Ru and W Method for manufacturing a lithium secondary battery, characterized in that formed by depositing and heating at least one material selected from Ga, In, Sb, Pb, Bi, Mg and Zn. 제1항에 있어서, 상기 전극을 형성하는 단계는,The method of claim 1, wherein the forming of the electrode comprises: 상기 전이금속 합금 또는 전이금속 산화물, 도전재, 바인더 수지 및 용매를 포함하는 슬러리를 준비하는 단계;Preparing a slurry including the transition metal alloy or transition metal oxide, a conductive material, a binder resin, and a solvent; 상기 슬러리를 금속 집전체 위에 도포하여 피막을 형성하는 단계; 및Applying the slurry onto a metal current collector to form a film; And 상기 피막을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.Method for producing a lithium secondary battery comprising the step of drying the film. 제1항에 있어서, 상기 전극을 전기화학 활성화하는 단계는,The method of claim 1, wherein electrochemically activating the electrode comprises: 상기 전극을 음극으로 제공하는 단계;Providing the electrode as a cathode; 활물질층을 포함하는 양극을 제공하는 단계; Providing a positive electrode comprising an active material layer; 상기 음극과 양극 사이에 전해질을 포함하는 분리막을 제공하여 전지 셀을 형성하는 단계; 및Forming a battery cell by providing a separator including an electrolyte between the negative electrode and the positive electrode; And 상기 전지 셀을 50 내지 200 ℃의 온도에서 충전 또는 충방전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.Method for manufacturing a lithium secondary battery comprising the step of charging or charging and discharging the battery cell at a temperature of 50 to 200 ℃. 제6항에 있어서, 상기 전해질은 유기 용매 및 리튬 염을 포함하며, 상기 리튬 염은 LiBOB(lithium(bis)oxaloborate), LiB(C2O4)2), LiBETI(lithium(bis)trifluoroethanesulfonimide), LiN(SO2C2F5)2), LiClO4, LiCF3SO3, LiAsF6, LiBF4, LiN(CF3SO2)2, LiPF6, LiSCN 및 LiC(CF3SO2)3 로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하고, 상기 유기 용매는 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate), 1,2-디메톡시에탄(1,2-dimethoxyethane), 1,2-디에톡시에탄(1,2-diethoxyethane), 감마-부티로락톤(Γ-butyrolactone), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 2-메틸테트라하이드로퓨란(2-methyltetrahydrofuran), 1,3-디옥소란(1,3-dioxolane), 4-메틸-1,3-디옥소란(4-methyl-1,3-dioxolane), 디에틸에테르(diethylether), 술포란(sulfolane) 및 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide)로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.The method of claim 6, wherein the electrolyte comprises an organic solvent and a lithium salt, wherein the lithium salt is liBOB (lithium (bis) oxaloborate), LiB (C 2 O 4 ) 2 ), LiBETI (lithium (bis) trifluoroethanesulfonimide), LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 ), LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiPF 6 , LiSCN and LiC (CF 3 SO 2 ) 3 At least one selected from the group, wherein the organic solvent is ethylene carbonate (propylene carbonate), propylene carbonate (propylene carbonate), diethyl carbonate (diethylcarbonate), 1,2-dimethoxyethane, 1 1,2-diethoxyethane, gamma-butyrolactone, tetrahydrofuran, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxo Lan (1,3-dioxolane), 4-methyl-1,3-dioxolane (4-methyl-1,3-dioxolane), diethylether, sulfolane and polyethylene oxide ) Method for manufacturing a lithium secondary battery characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of. 제6 항에 있어서, 상기 양극의 활물질층은 다음의 화학식 3으로 나타내지는 리튬 화합물 및 다음의 화학식 4로 나타내지는 리튬 화합물 중 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.The method of claim 6, wherein the active material layer of the positive electrode comprises at least one selected from a lithium compound represented by Formula 3 below and a lithium compound represented by Formula 4 below. <화학식 3><Formula 3> LiAxByC(1-x-y)O2 (A, B, C는 각각 Cr, Mn, Fe, Co 및 Ni 중 선택된 하나를 포함하며, 0≤x≤1, 0≤y≤1이다.) LiA x B y C (1-xy) O 2 (A, B, C each comprise one selected from Cr, Mn, Fe, Co, and Ni, where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1). <화학식 4><Formula 4> LiFexD(1-x)PO4 (D는 Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni 및 Cu 중 선택된 하나를 포함하며, 0≤x≤1이다.)LiFe x D (1-x) PO 4 (D includes one selected from Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu, wherein 0 ≦ x ≦ 1.) 제6 항에 있어서, 상기 음극은 구리-인듐 합금을 포함하며, 상기 전극을 전기화학 활성화하는 단계는 상기 전지 셀을 50 내지 200 ℃의 온도에서 충전한 후, 10 내지 30 ℃의 온도에서 방전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.The method of claim 6, wherein the negative electrode comprises a copper-indium alloy, and electrochemically activating the electrode is charged to the battery cell at a temperature of 50 to 200 ℃, and then discharged at a temperature of 10 to 30 ℃ Method of manufacturing a lithium secondary battery comprising the step.
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