KR20110103130A - Lithium secondary battery comprising a fast-charging anode without life cycle shortening - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수명 저하가 없는 급속 충전형 음극과 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수계 음극을 갖추고 있는 리튬 이온 2차 전지에 있어서, 상기 수계 음극은 음극 활물질, 도전제와 결합제를 포함하고, 상기 리튬 이온 2차 전지는 충전 속도(charge rate)가 1.7C이면서 30분 내 충전량이 80% 이상이며, 300회의 충방전 사이클 후 전지의 용량이 그 초기 용량의 80% 이상으로서, 그에 따른 전지 수명 저하를 피할 수 있는 리튬 이온 2차 전지를 제공한다. 한편, 본 발명의 한 측면에서는 이 수계 음극의 공극률(porosity)을 30% 초과 내지 40%로 할 수 있으며, 리튬 이온 2차 전지의 전해액에서 총 리튬 이온 농도를 1.1~2.0 M로 할 수 있다.
본 발명에 의해, 충전 속도 1.7 C를 비롯한 높은 충방전 속도로 빠른 충전이 가능한 급속 충전형 리튬 이온 2차 전지를 제공할 수 있으며, 본 발명은 종래 기술의 리튬 이온 전지처럼 1.7 C 충전시 전지의 사이클 수명 저하가 일어나지 않음이 특징임과 동시에 수계 음극을 채용하고 있어 친환경적인 특징이 있다.
The present invention relates to a quick-charging negative electrode and a lithium secondary battery including the same, without deterioration of life, and more particularly, in a lithium ion secondary battery having an aqueous negative electrode, the aqueous negative electrode is a negative electrode active material, a conductive agent and a binder The lithium ion secondary battery has a charge rate of 1.7C and a charge amount of 80% or more in 30 minutes, and a capacity of the battery after 80 charge / discharge cycles is 80% or more of its initial capacity. The lithium ion secondary battery which can avoid the battery life degradation by this is provided. Meanwhile, in one aspect of the present invention, the porosity of the aqueous negative electrode may be greater than 30% to 40%, and the total lithium ion concentration may be 1.1 to 2.0 M in the electrolyte of the lithium ion secondary battery.
According to the present invention, it is possible to provide a fast charging type lithium ion secondary battery capable of fast charging at a high charging and discharging speed, including a charging speed of 1.7 C. The present invention provides a battery for charging at 1.7 C, like a lithium ion battery of the prior art. It is characterized by the fact that the cycle life is not lowered, and at the same time, it is eco-friendly because it adopts an aqueous cathode.

Description

수명 저하가 없는 급속 충전형 음극과 이를 포함하는 리튬 이차전지{Lithium secondary battery comprising a fast-charging anode without life cycle shortening} Lithium secondary battery comprising a fast-charging anode without life cycle shortening}

본 발명은 리튬 고분자 전지의 구조에 관한 것이다. 더 구체적으로 본 발명은 급속 충전형 음극을 포함하는 리튬 이온 전지에 관한 발명이다.
The present invention relates to a structure of a lithium polymer battery. More specifically, the present invention relates to a lithium ion battery including a quick charge negative electrode.

기술 개발과 수요 증가에 따라 휴대용 전자 제품의 성능은 지속적으로 고도화하고 있다. 이에 따라 휴대용 전자 제품의 에너지원으로서 충전 가능한 2차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 2차 전지의 성능으로 요구하는 수준도 점점 더 높아지고 있다.As technology develops and demand increases, the performance of portable electronic products continues to increase. Accordingly, the demand for rechargeable secondary batteries as an energy source for portable electronic products is increasing rapidly, and the level required for the performance of secondary batteries is increasing.

현재 전자기기를 구동시키기 위한 전지를 소형화, 박형화, 경량화 및 고성능화는 방향으로 꾸준하고 활발한 연구가 진행되고 있다. 이러한 2차 전지 중에서도 리튬 전지는 경량이면서도 에너지 밀도가 높다는 장점으로 인해 이들 휴대기기의 주요 구동 전원으로서 사용되고 있다. Currently, steady and active researches are being conducted in the direction of miniaturization, thinning, weight reduction and high performance of a battery for driving an electronic device. Among such secondary batteries, lithium batteries are used as main driving power sources for these portable devices because of their light weight and high energy density.

리튬 전지의 성능에 있어서 전극을 구성하는 활물질은 매우 중요하다. 리튬 이온 전지의 양극 활물질로는 LiCoO2, LiNiO2 등의 리튬 함유 전이금속 산화물이나 MoS2 등의 칼코겐 화합물이 널리 쓰이는데, 이는 이들 화합물이 층 형상의 결정 구조를 가지므로 리튬이온을 가역적으로 삽입 또는 탈리할 수 있기 때문이다. 음극용 활물질로는 금속 리튬을 사용하기도 하였다. 그러나 금속 리튬을 이용하여 삽입 및 이탈을 하게 되면, 표면에 바늘 모양의 석출물을 형성하여 충방전 효율을 저하시키는 요인이 될 뿐만 아니라, 상기 바늘 모양의 석출물이 양극과 접촉하여 내부 단락을 유발할 위험성도 있다. 그 때문에 최근에는 음극 활물질 재료로 리튬 이온을 가역적으로 흡입, 방출할 수 있는 재료를 사용하고 있다. 이러한 음극 재료로는 흑연 등의 탄소 재료가 널리 쓰인다.In the performance of a lithium battery, the active material constituting the electrode is very important. Lithium-containing transition metal oxides such as LiCoO 2 , LiNiO 2 and chalcogen compounds such as MoS2 are widely used as positive electrode active materials of lithium ion batteries. Since these compounds have a layered crystal structure, lithium ions are reversibly inserted or Because it can detach. Metal lithium may also be used as the active material for the negative electrode. However, when the metal lithium is inserted and removed, the needle-shaped precipitates are formed on the surface to reduce the charge and discharge efficiency, and the needle-shaped precipitates come into contact with the anode to cause an internal short circuit. have. Therefore, recently, a material capable of reversibly inhaling and releasing lithium ions has been used as a negative electrode active material. As such a cathode material, a carbon material such as graphite is widely used.

리튬 이온 2차 전지는 양극, 음극 및 분리막으로 이루어진 전극 조립체(electrode assembly)에 리튬 전해액이 함침되어 있는 구조로 이루어져 있다. 2차 전지의 전극은 일반적으로 금속 박막(foil)에 전극 활물질의 슬러리를 피복하여 제조한다. 이러한 전극 슬러리를 제조할 때는 활물질과 이를 전극용 박막에 접착하기 위한 결합제 또는 바인더로 구성된 전극 합제를 N-메틸피롤리돈(NMP) 등의 유기 용매에 혼합하여 제조한다. 하지만 NMP는 인체에 유해한 물질인 물질이며, 이로 인한 제조공정이 복잡하고 여러 공정에 걸쳐 기계 장치를 사용하여야 하고, 환경 오염 물질도 되는 문제점을 안고 있다.The lithium ion secondary battery has a structure in which a lithium electrolyte is impregnated into an electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator. Electrodes of secondary batteries are generally prepared by coating a slurry of an electrode active material on a metal foil. In preparing such an electrode slurry, an electrode mixture composed of an active material and a binder or a binder for adhering it to a thin film for an electrode is prepared by mixing an organic solvent such as N-methylpyrrolidone (NMP). However, NMP is a substance that is harmful to the human body, and thus, the manufacturing process is complicated, and a mechanical device must be used over various processes, and environmental pollution is also a problem.

이러한 문제점을 해결하기 위해 물을 용매로 하고, 물에 용해가 가능한 스티렌- 부타디엔 고무(SBR)계 결합제를 사용하여 수계용 전극의 활물질 슬러리를 제조하는 대안적 방법이 종래 기술로 알려져 있다. SBR은 수용액에 분산한 형태로 쓰인다. 이러한 수계 바인더를 사용하는 수계 음극은 비수계 음극에 비하여 제조 공정을 단순하게 할 수 있고 유기 용매 폐기물을 덜 낳는 이점이 있다. 그러나 스티렌-부타디엔 고무(SBR)계 결합제만을 소량 사용한 경우에는 활물질의 결합력 및 전지 특성이 떨어지므로 리튬 전지용 극판의 결합성을 높이는 것에는 한계가 있다.In order to solve this problem, an alternative method of preparing an active material slurry of an aqueous electrode using a styrene-butadiene rubber (SBR) -based binder which is water as a solvent and is soluble in water is known in the art. SBR is used in the form of dispersion in aqueous solution. Aqueous cathodes using such aqueous binders can simplify the manufacturing process and produce less organic solvent waste than non-aqueous cathodes. However, when only a small amount of the styrene-butadiene rubber (SBR) -based binder is used, the binding force and battery characteristics of the active material are inferior, and thus there is a limit in increasing the bondability of the lithium plate electrode.

한편 리튬 2차 전지의 성능 향상을 위한 노력의 중요한 일환으로서, 충전 속도가 빠른 리튬 전지를 제조하려도 시도도 꾸준히 거듭되고 있다. 시장의 요구를 종합하여 봤을 때 단시간 내에 충전할 수 있는 급속 충전형 전지란 30분 내에 전지 용량의 80% 이상의 충전이 가능한 성능을 말하는 것으로 수렴이 되고 있다. 전지의 충방전시의 전지 거동을 설명할 때, 충전 속도(charge rate, C-rate)라는 개념을 사용하는데 충전 속도(C-rate)란 해당 전지의 용량에 상대적인 개념이다. 1 C의 충전 속도는 전지의 용량에 해당하는 전하량을 한 시간에 충전 또는 방전하는 전류이다. 예를 들어 1.2 amp·시간 용량의 전지에 있어서 C/2의 충전 속도는 0.6 amp이고, 1 C는 1.2 amp이며, 2 C의 충전 속도는 2.4 amp가 된다. On the other hand, as an important part of efforts to improve the performance of the lithium secondary battery, attempts to manufacture a lithium battery with a fast charging speed has been steadily repeated. In summary, the fast-charged battery that can be charged within a short time is a performance that can charge more than 80% of the battery capacity in 30 minutes. When describing the battery behavior during charging and discharging of the battery, the concept of charge rate (C-rate) is used. The charge rate (C-rate) is a concept relative to the capacity of the battery. The charging rate of 1 C is a current for charging or discharging the amount of charge corresponding to the capacity of the battery at one hour. For example, in a 1.2 amp-hour battery, the C / 2 charge rate is 0.6 amps, 1 C is 1.2 amps, and the 2 C charge rate is 2.4 amps.

시중의 리튬 이온 2차 전지의 경우 충방전시 0.5 C의 충전 속도가 표준이다. 한편 급속 충전을 위해서는 1.7 C의 충전 속도를 사용할 수도 있지만, 이 경우 전지의 수명이 짧아져 용량의 감소가 발생한다. 예를 들어 시판 중인 리튬 이온 전지는 표준 충방전 속도에서 300회 사이클을 거듭했을 때 전지 용량이 초기 용량의 80%를 유지하면 적절한 성능으로 보는데, 1.7 C의 충전 속도로는 전지 용량이 300 사이클 후 80%를 크게 하회하기 일쑤였다.In the case of commercial lithium ion secondary batteries, a charging rate of 0.5 C during charging and discharging is a standard. On the other hand, although the charging speed of 1.7 C may be used for rapid charging, in this case, the life of the battery is shortened, resulting in a decrease in capacity. For example, a commercially available lithium-ion battery is considered adequate when the battery capacity maintains 80% of its initial capacity after 300 cycles at the standard charge / discharge rate. It was less than 80%.

이와 같은 문제점 때문에 수계 음극을 갖춘 리튬 이온 2차 전지로서 급속 충전이 가능한 제품에 대한 수요는 매우 크지만 이에 만족스럽게 부응하고 있지는 못한 실정이다.
Due to such a problem, the demand for a product capable of rapid charging as a lithium ion secondary battery having an aqueous negative electrode is very large, but it is not satisfactorily satisfying this.

본 발명의 목적은 1.7 C를 비롯한 높은 충전 속도에서 급속 충전이 가능한 리튬 이온 2차 전지로서 전지의 수명 저하가 없는 전지를 제공하는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a battery having no lifespan deterioration as a lithium ion secondary battery capable of rapid charging at a high charging speed including 1.7 C.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 수계 음극을 갖춘 급속 충전형 리튬 이온 2차 전지를 제공한다. 본 발명에 따른 리튬 전지의 수계 음극은 음극 활물질, 도전제와 결합제를 포함한다. 이 때 그 조성 비율은 중량 백분율로 음극 활물질:도전제:결합제 = 95.0~97.9: 0.1~1.0: 2.0~4.0%의 범위에 있을 수 있으며, 여기서 결합제는 수계 바인더와 셀룰로오스계 분산제의 혼합물일 수 있다. 이러한 본 발명의 리튬 이온 2차 전지는 충전 속도(charge rate)가 1.7C이면서 30분 내 충전량이 80% 이상이며, 300회의 충방전 사이클 후 전지의 용량이 그 초기 용량의 80% 이상인 것이 특징이다.In order to solve this technical problem, the present invention provides a quick-charge lithium ion secondary battery having an aqueous negative electrode. The aqueous negative electrode of the lithium battery according to the present invention includes a negative electrode active material, a conductive agent and a binder. At this time, the composition ratio may be in the range of the negative electrode active material: conductive agent: binder: 95.0 to 99.9: 0.1 to 1.0: 2.0 to 4.0% by weight, where the binder may be a mixture of an aqueous binder and a cellulose-based dispersant. . The lithium ion secondary battery of the present invention has a charge rate of 1.7C and a charge amount of 80% or more within 30 minutes, and a capacity of the battery after 80 charge / discharge cycles is 80% or more of its initial capacity. .

본 발명의 한 실시 태양에서는 이 수계 음극의 공극률(porosity)이 30% 초과 내지 40%이다. 본 발명의 다른 실시 태양에서는 리튬 이온 2차 전지의 전해액에서 용매가 탄산에틸렌(ethylene carbonate, EC), 탄산프로필렌(propylene carbonate, PC), 및 디메틸카보네이트(dimethyl carbonate, DMC) 중 어느 하나 또는 이들의 2이상의 혼합물이며, 총 리튬 이온 농도가 1.1~2.0 M인 것이 특징이다.
In one embodiment of the present invention, the porosity of this aqueous cathode is greater than 30% and 40%. In another embodiment of the present invention, the solvent in the electrolyte of the lithium ion secondary battery is ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and Dimethyl carbonate (DMC), any one or a mixture of two or more thereof, characterized in that the total lithium ion concentration is 1.1 ~ 2.0M.

본 발명은 충전 속도 1.7 C를 비롯한 높은 충방전 속도로 빠른 충전이 가능한 급속 충전형 리튬 이온 2차 전지이면서 종래 기술의 리튬 이온 전지처럼 1.7 C 충전시 전지의 사이클 수명 저하가 일어나지 않는다. 또한 본 발명의 리튬 이온 전지는 수계 음극을 채용하고 있어 친환경적이며 제조 공정이 간단하다.
The present invention is a fast-charge type lithium ion secondary battery capable of fast charging at high charge and discharge rates, including a charge rate of 1.7 C, and does not cause a decrease in cycle life of the battery when charging 1.7 C as in the lithium ion battery of the prior art. In addition, the lithium ion battery of the present invention employs an aqueous negative electrode, which is environmentally friendly and the manufacturing process is simple.

도 1은 본 발명인 2차전지를 0.5C로 방전한 후 1.7 C 충전 속도로 300 사이클을 거듭한 후(a)와 종래 기술 2차 전지를 0.5C로 방전한 후 1.7C 충전 속도로 300회 반복한 후(b)의 초기 용량에 대한 충전율의 변화을 보여주는 그래프이다.Figure 1 after the discharge of the secondary battery of the present invention at 0.5C and repeated 300 cycles at 1.7 C charging rate (a) and the discharge of the prior art secondary battery at 0.5C and repeated 300 times at 1.7C charging rate It is a graph showing the change of the filling rate with respect to the initial capacity of (b).

이하 본 발명을 본 발명이 속하는 기술분야의 평균적 지식을 가진자(이하 당업자라 한다.)가 용이하게 반복재현 가능하도록 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail so that those skilled in the art to which the present invention pertains (hereinafter, referred to as those skilled in the art) can easily reproduce the same.

본 발명은 1.7 C를 비롯한 높은 충전 속도로 급속 충전이 가능하며 수명 저하 부작용이 없는 리튬 이온 2차 전지에 관한 발명이다. 본 발명의 리튬 이온 2차 전지는 수계 음극을 채택한다.The present invention relates to a lithium ion secondary battery capable of rapid charging at a high charging speed, including 1.7 C, and having no adverse effect on lifespan. The lithium ion secondary battery of the present invention employs an aqueous negative electrode.

본 발명의 수계 음극은 음극 활물질, 결합제와 도전제를 포함한다. The aqueous negative electrode of the present invention includes a negative electrode active material, a binder and a conductive agent.

본 발명의 수계 음극에서 음극 활물질로는 리튬 이온을 가역적으로 흡입, 방출할 수 있는 재료로 이 분야에서 쓰이는 것을 사용하면 무방하다. 예를 들어 천연 흑연, 인조 흑연, 코크스 또는 탄소섬유의 흑연질 재료, 난흑연화 탄소 등 비정질 탄소, 정질계 탄소를 사용할 수 있다. 또한 이러한 탄소계 재료에 금속 원소를 함유하는 화합물을 소량 첨가한 복합 재료를 사용할 수도 있다. 예를 들어 Al, Si, Sn, Ag, Bi, Mg, Zn, In, Ge, Pb 및 Ti으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 원소를 포함하는 화합물과 상기 탄소 재료의 복합화물을 음극 활물질로 삼아 사용할 수도 있다.In the aqueous negative electrode of the present invention, as the negative electrode active material, any material used in this field may be used as a material capable of reversibly sucking and releasing lithium ions. For example, amorphous graphite such as natural graphite, artificial graphite, graphite material of coke or carbon fiber, non-graphitized carbon, and crystalline carbon can be used. Moreover, the composite material which added a small amount of the compound containing a metal element to such carbon-type material can also be used. For example, a compound containing at least one metal element selected from the group consisting of Al, Si, Sn, Ag, Bi, Mg, Zn, In, Ge, Pb, and Ti and the carbon material may be used as a negative electrode active material. It may be.

이와 같은 음극 활물질은 전지의 성능에 있어서 매우 중요한 역할을 수행하며, 전체 조성물 중에서 가능한 많은 함량으로 포함되는 것이 전지의 성능 향상에 바람직하다. 본 발명에서는 음극 활물질의 함량으로서 전체 음극 조성물에 대하여 95.9 내지 97.9 중량%를 사용하여 리튬 이온 삽입과 탈리 용량을 최대한 확보하면서 수계 음극으로 제조하는 공정의 생산성도 도모한다. 음극 활물질의 함량이 95.9 중량% 미만인 경우에는 활물질의 부족으로 인한 전지 성능의 저하가 따르며, 97.9 중량%를 초과하는 경우에는 도전제의 함량을 줄여야 하므로 전기 전도도가 떨어지게 되어 1.7 C 충전 속도에서 사이클 수명 저하가 일어나고, 전극에 대한 활물질의 분산성 및 결합력이 악화되어 바람직하지 않다.Such a negative electrode active material plays a very important role in the performance of the battery, it is preferable to include as much content in the total composition as possible in the performance of the battery. In the present invention, 95.9 to 97.9% by weight of the total negative electrode composition is used as the content of the negative electrode active material, and the productivity of the process of manufacturing the water-based negative electrode is ensured while ensuring maximum lithium ion insertion and desorption capacity. When the amount of the negative electrode active material is less than 95.9% by weight, battery performance is deteriorated due to the lack of active material. When the amount of the negative electrode active material is higher than 97.9% by weight, the content of the conductive agent needs to be reduced, resulting in poor electrical conductivity. The fall occurs, and the dispersibility and bonding strength of the active material to the electrode deteriorate, which is not preferable.

본 발명에서 도전제는 수계 음극의 전도도를 높여 고속 충방전을 위한 대량의 전류를 지원하는 역할을 한다. 도전제로는 해당 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 무방하고 특별히 제한되는 것은 아니다. 사용 가능한 도전제는 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 전도성 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소섬유나 금속 섬유 등의 전도성 섬유; 탄소 나노튜브; 불화카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 전도성 위스키; 산화티타늄 등의 전도성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다. In the present invention, the conductive agent serves to support a large amount of current for high speed charge and discharge by increasing the conductivity of the aqueous cathode. The conductive agent is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery. Examples of the conductive agent that can be used include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon blacks such as conductive carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Carbon nanotubes; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum and nickel powders; Conductive whiskey 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.

본 발명의 한 실시 태양에서는 도전제로 상대적으로 저렴하면서도 전도도가 좋은 전도성 카본 블랙을 사용한다. 바람직하게는 이러한 전도성 카본 블랙의 입자 지름은 나노미터 규모, 예를 들어 1 ㎛ 미만이다. 이러한 나노미터 규모의 전도성 카본 블랙을 도전제로 사용하면 마이크로미터 규모의 입자를 사용할 때보다 수계 음극의 전도성이 향상되므로 그 효과는 더욱 커진다.In one embodiment of the present invention, conductive carbon black, which is relatively inexpensive and has good conductivity, is used as the conductive agent. Preferably the particle diameter of such conductive carbon black is on the nanometer scale, for example less than 1 μm. When the nanometer-scale conductive carbon black is used as a conductive agent, the effect of the aqueous cathode is improved since the conductivity of the water-based negative electrode is improved than when the micrometer-scale particles are used.

본 발명에서 도전제는 전체 음극 조성물의 0.1~1.0 중량%를 차지한다. 이 범위에 있으면 전지의 전도도가 높아져 급속 충전을 지원하면서 수명 저하를 막을 수 있다. 반대로 도전제의 함량이 0.1 중량% 미만이면 수명 저하를 막기에 충분한 수준의 전도도를 이루기 어렵고, 함량이 1.0 중량%를 넘으면 집전체인 금속 박막에 대한 결합력 약화를 방지하기 위해 바인더 함량을 늘일 수 밖에 없으므로 전도도 향상이 적어진다.In the present invention, the conductive agent accounts for 0.1 to 1.0% by weight of the total negative electrode composition. Within this range, the conductivity of the battery is increased to support rapid charging while preventing the lifespan from deteriorating. On the contrary, when the content of the conductive agent is less than 0.1% by weight, it is difficult to achieve a sufficient level of conductivity to prevent the deterioration of life, and when the content is more than 1.0% by weight, the binder content must be increased to prevent the weakening of the binding force on the metal thin film, which is the current collector. As a result, there is less conductivity.

본 발명에서 결합제는 음극의 구성 요소들을 접착시키고 고르게 분산하는 역할을 하는데 수계 음극에 적당한 수계 바인더와 셀룰로오스계 분산제를 포함한다.In the present invention, the binder serves to bond and evenly disperse the components of the negative electrode, and includes an aqueous binder and a cellulose dispersant suitable for the aqueous negative electrode.

본 발명에서 수계 바인더로는 스티렌-부타디엔 고무, 니트릴-부타디엔 고무, (메트)아크릴산메틸-부타디엔 고무, 클로로프렌 고무, 카르복시 변성 스티렌-부타디엔 러버, 및 변성 폴리오가노실록산계 중합체 중 어느 하나 또는 이들 중 2이상의 혼합물을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 스티렌-부타디엔 고무를 사용할 수 있다. 본 발명에서 (메트)아크릴산이란 용어는 메트아크릴산 화합물과 아크릴산 화합물을 망라하여 가리킨다. In the present invention, the aqueous binder may include any one of styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, methyl (meth) acrylate-butadiene rubber, chloroprene rubber, carboxy-modified styrene-butadiene rubber, and modified polyorganosiloxane-based polymer. The above mixture can be used, Preferably styrene-butadiene rubber can be used. In the present invention, the term (meth) acrylic acid refers to a methacrylic acid compound and an acrylic acid compound.

상기 셀룰로오스계 분산제의 예시 물질로는 카르복시메틸셀룰로오스, 카르복시에틸셀룰로오스, 아미노에틸셀룰로오스, 옥시에틸셀룰로오스 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 이러한 셀룰로오스계 분산제는 나트륨염 또는 암모늄염으로 치환된 것을 사용할 수도 있다.Examples of the cellulose dispersant include carboxymethyl cellulose, carboxyethyl cellulose, aminoethyl cellulose, oxyethyl cellulose or mixtures thereof. Such cellulosic dispersants may be substituted with sodium or ammonium salts.

본 발명에서 상기 결합제는 음극 조성물 중량의 2.0~4.0%를 차지한다. 결합제의 함량이 이 범위에 있으면 집전체와 탄소재 사이의 전도도를 손상시키지 않고 결합 능력의 저하에 따른 박리 및 내부 단락을 방지할 수 있으므로 리튬 전지의 충방전 싸이클 특성이 좋아진다. 또한 분산성을 향상시켜 탄소재료의 고형분량을 높임으로써 에너지 밀도가 높고 안전성이 우수한 리튬 전지를 얻을 수 있다. 반대로 결합제의 함량이 2.0 중량% 미만이면 음극 재료가 심재 재료에서 박리하거나 내부 단락이 일어날 수 있어 불량률이 커지고, 4.0 중량%를 넘어도 결합제가 음극의 표면을 피복하게 되어 내부 저항이 증가하고 전지의 고율 방전 용량이 감소하므로 불리하다.In the present invention, the binder accounts for 2.0 to 4.0% of the weight of the negative electrode composition. When the content of the binder is within this range, peeling and internal short circuit due to a decrease in the binding capacity can be prevented without impairing the conductivity between the current collector and the carbon material, thereby improving charge / discharge cycle characteristics of the lithium battery. In addition, by improving the dispersibility and increasing the solid content of the carbon material, a lithium battery having a high energy density and excellent safety can be obtained. On the contrary, when the content of the binder is less than 2.0% by weight, the negative electrode material may peel off from the core material or internal short circuit may occur, resulting in a high defect rate. It is disadvantageous because the high rate discharge capacity is reduced.

본 발명의 결합제를 사용하여 전술한 효과를 보기 위해서는 상기 수계 바인더와 셀룰로오스계 분산제의 배합을 중량비로 바인더:분산제 = 1:1 ~ 1:2로 하면 적절하다.In order to view the above-described effects using the binder of the present invention, the formulation of the aqueous binder and the cellulose dispersant in a weight ratio of binder: dispersant = 1: 1 to 1: 2 is appropriate.

상기 셀룰로오스계 분산제의 바인더의 배합 비율이 1:1 미만이면 점도가 거의 없어 음극 재료 슬러리의 캐스팅이 곤란하며, 1:2를 초과하는 경우에는 점도가 증가하여 슬러리를 코팅하기에 부적절한 상태가 되어 결국 탄소재의 함량을 감소시켜야 하므로 음극의 전극 특성을 저하시키는 요인이 된다.When the blending ratio of the binder of the cellulose-based dispersant is less than 1: 1, there is almost no viscosity, so that casting of the negative electrode material slurry is difficult, and when it exceeds 1: 2, the viscosity increases, resulting in an inappropriate state for coating the slurry. Since the content of the carbon material should be reduced, it becomes a factor to lower the electrode characteristics of the negative electrode.

본 발명에서 상기 수계 음극 재료의 구성 성분 중 "결합제"라고 지칭한 성분은 상기 수계 바인더와 셀룰로오스계 분산제 이외에도 분산매, 점도 조절제, 충전제, 커플링제, 접착 촉진제 등의 기타의 성분들을 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 더 포함할 수 있다.Among the components of the aqueous negative electrode material in the present invention, a component referred to as a "binder" may be used alone or in combination of two or more other components such as a dispersion medium, a viscosity modifier, a filler, a coupling agent, an adhesion promoter, etc., in addition to the aqueous binder and a cellulose dispersant. It may further include as.

본 발명의 한 바람직한 실시 태양에서는 1.7 C 충방전 속도를 더 한층 원활하게 지원하기 위한 수단으로서 전술한 것과 같은 구조의 수계 음극의 공극률을 30% 이상으로 하여 높은 공극률을 확보한다. 탄소계 활물질을 사용하는 수계 음극의 공극률이 30% 이상이 되면 리튬 이온의 전도도가 향상되는 효과가 있기 때문에 급속 충방전에 따른 전지 수명 저하를 막는데 유리하다. 공극률이 40 % 초과 되면 음극 활물질과 집전체인 금속 박막에 대한 접촉 저항이 커져서 오히려 전극의 전기전도도가 감소되므로 공극률은 최대값으로 40%이하가 됨이 바람직하다.In one preferred embodiment of the present invention, the porosity of the aqueous negative electrode having the structure described above is 30% or more as a means for supporting the 1.7 C charge / discharge rate more smoothly, thereby securing a high porosity. When the porosity of the water-based negative electrode using the carbon-based active material is 30% or more, the conductivity of lithium ions is improved, which is advantageous in preventing battery life decrease due to rapid charge and discharge. If the porosity is greater than 40%, the contact resistance of the negative electrode active material and the metal thin film as the current collector is increased, and thus the electrical conductivity of the electrode is reduced, so that the porosity is preferably 40% or less as the maximum value.

이러한 음극 활물질이 도포되는 전류 집전체는 이 분야에서 일반적으로 사용되는 구성을 쓸 수 있다. 예를 들어 전류 집전체는 10 내지 20 ㎛의 두께로 만들어지며 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 무방하고 특별히 제한되지 않는다. 전류 집전체로서 예를 들어, 스테인리스강, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스강의 표면에 탄소, 니켈, 티타늄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 도전성이 우수한 구리를 사용할 수 있다. The current collector to which the negative electrode active material is coated may use a configuration generally used in the art. For example, the current collector is made of a thickness of 10 to 20 ㎛ and is not particularly limited as long as it is conductive without causing chemical changes in the battery. As the current collector, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, a surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, or the like on the surface of copper or stainless steel, an aluminum-cadmium alloy, or the like may be used. Preferably, copper excellent in conductivity can be used.

본 발명의 전해액은 수계 음극에 적합한 용매와 리튬염이면 무방하며, 특별히 제한되지는 않는다. 본 발명 리튬 전지의 전해액에 적절한 용매의 예로서는 탄산에틸렌(ethylene carbonate, EC), 탄산프로필렌(propylene carbonate, PC), 디메틸카보네이트(dimethyl carbonate, DMC) 중 어느 하나 또는 이들 중 2이상의 혼합물 등이다. 이러한 용매의 사용량은 리튬 전지에서 사용하는 통상의 수준이면 적당하다.The electrolyte solution of the present invention may be any solvent and lithium salt suitable for the aqueous negative electrode, and is not particularly limited. Examples of suitable solvents for the electrolyte of the lithium battery of the present invention include any one of ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (dimethyl carbonate, DMC), or a mixture of two or more thereof. The amount of such a solvent is appropriate if it is a normal level used in lithium batteries.

전해액에 포함되는 리튬염으로 본 발명에서 사용가능한 것은 수계 음극형 리튬 이온 전지에 쓰이는 리튬 화합물이면 족하고 특별히 제한되지는 않는다. 예를 들어 리튬 화합물로 육불화인산리튬(LiPF6), 과염소산리튬(LiClO4), 사불화붕산리튬(LiBF4), 삼불화메탄술폰산리튬(LiCF3SO3)과 리튬 비스트리플루오로메탄술포닐아미드(LiN(CF 3SO2)2) 등을 사용할 수 있다.The lithium salt contained in the electrolyte may be used in the present invention as long as it is a lithium compound used in an aqueous negative electrode type lithium ion battery, and is not particularly limited. For example, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium trifluoromethane sulfonate (LiCF 3 SO 3 ) and lithium bistrifluoromethane sulfide Ponylamide (LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ) and the like can be used.

본 발명의 한 바람직한 실시 태양에서는 높은 충방전 속도를 지원하고, 수명 저하 방지를 위하여 리튬염의 농도를 종래 기술의 통상적인 값보다 더 높여서 사용한다. 수계 음극을 사용하는 본 발명의 리튬 이온 전지에서 리튬염의 농도란 더 엄밀하게 말하자면 +1가 리튬 화학종의 총 농도라고 할 수 있는데, 이것은 +1가의 리튬 원자 또는 리튬 이온을 함유하고 있는 모든 리튬 화학종, 예를 들어 유리된 리튬 이온(Li+)은 물론 LiPF6 등의 이온성 리튬염까지 망라한 모든 +1가 리튬 화학종의 농도를 일컫는다. 이 바람직한 실시 태양에서 +1가 리튬 화학종의 총 농도는 농도는 1.1 M 내지 2.0M인 것이 바람직하다. In one preferred embodiment of the present invention, the lithium salt is used at a higher concentration than the conventional values of the prior art to support high charge and discharge rates and to prevent degradation of life. In the lithium ion battery of the present invention using an aqueous negative electrode, the concentration of lithium salt is more precisely, +1 is the total concentration of lithium species, which is all lithium chemistry containing +1 lithium atom or lithium ion. The concentrations of all +1 lithium species, including species such as free lithium ions (Li + ) as well as ionic lithium salts such as LiPF 6 , refer to the concentration of lithium species. In this preferred embodiment the total concentration of the +1 valent lithium species is preferably from 1.1 M to 2.0 M in concentration.

+1가 리튬 화학종의 총 농도가 이 범위 안에 있을 때는 전해액의 리튬 이온 전도도가 향상되는 효과가 있어서 전지 사이클 수명 저하를 막을 수 있다. 즉, 1.1M 이상인 리튬 화학종 농도는 전해액의 리튬 이온 전도도를 높여 전지 사이클 수명 저하를 막을 수 있다. 그렇지만 리튬 화학종의 총 농도가 2.0M 을 초과하면 전해액의 점도가 과다하여 전해액 주액이 어려워지므로 공정성 상 바람직하지 않다 이러한 높은 리튬 화학종 농도를 원활하게 뒷받침하는 용매로는 탄산에틸렌, 탄산프로필렌(propylene carbonate, PC), 및 디메틸카보네이트(dimethyl carbonate, DMC) 중 어느 하나 또는 이들 중 2이상의 혼합물을 사용함이 바람직하다. When the total concentration of the +1 lithium species is within this range, the lithium ion conductivity of the electrolyte is improved, thereby preventing a decrease in battery cycle life. That is, the lithium species concentration of 1.1M or more can increase the lithium ion conductivity of the electrolyte solution and prevent the battery cycle life decrease. However, if the total concentration of the lithium species exceeds 2.0M, the electrolyte viscosity becomes excessive and electrolyte injection becomes difficult, which is not preferable in terms of processability. As a solvent that smoothly supports such a high concentration of lithium species, ethylene carbonate and propylene propylene Preference is given to using any one of carbonate, PC), and dimethyl carbonate (DMC) or a mixture of two or more thereof.

상기와 같이 정의된 전해액은 통상적으로 사용되는 리튬 전지의 제조방법에 특별한 제한 없이 사용할 수 있고, 예를 들어 음극/양극/분리막으로 이루어지는 전극 조립체를 전지케이스에 수납한 후에 본 발명에 따른 상기 전해액을 가해서 리튬 전지를 제조할 수 있다.The electrolyte defined as described above may be used without particular limitation in a method of manufacturing a lithium battery, which is commonly used. For example, the electrolyte solution according to the present invention may be prepared by accommodating an electrode assembly including a cathode / anode / separation membrane in a battery case. Can be added to produce a lithium battery.

본 발명에서 양극과 양극 재료 및 그 밖의 구성 요소는 이 분야에서 통상적으로 쓰이는 구성을 채택하면 무방하다.In the present invention, the positive electrode, the positive electrode material, and other components may adopt a configuration commonly used in this field.

본 발명의 리튬 전지는 전술한 내용을 제외하고는 일반적인 리튬 이온 전지의 제조 공정을 그대로 사용할 수 있으며 이를 간략히 살펴보면 다음과 같다.Lithium battery of the present invention can be used as it is, except for the above-described general manufacturing process of a lithium ion battery as follows briefly.

먼저 리튬 전지 제조시 사용되는 통상적인 방법에 따라 양극판을 제조한다. 이와 같은 양극판은 용매에 용해시킨 활물질 및 결합제를 포함하며, 가소제 또는 도전제를 더 포함할 수 있는 양극 도포용 물질을 알루미늄 박막에 캐스팅하고 건조하여 얻어진다. 이 때 양극 활물질로는 전술한 리튬 복합산화물, 황 함유 양극 활물질 등을 쓸 수 있다. 이 제조 방법에서 사용될 분리막으로서는 리튬 전지에 사용되는 것이라면 어느 것이나 제한 없이 사용할 수 있으며, 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 유리 섬유, 폴리에스테르, 테플론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 상기 조합물 중에서 선택된 재질로서, 부직포 또는 직포 형태를 가질 수 있다. 바람직하게는 유기 용매와 반응성이 적고 안전성에 적합한 폴리에틸렌 및/또는 폴리프로필렌 다공성 막을 사용할 수 있다.First, a positive electrode plate is manufactured according to a conventional method used in manufacturing a lithium battery. Such a positive electrode plate includes an active material and a binder dissolved in a solvent, and is obtained by casting and drying a positive electrode coating material on the aluminum thin film, which may further include a plasticizer or a conductive agent. In this case, the above-described lithium composite oxide, sulfur-containing cathode active material, and the like can be used as the cathode active material. Any separator used in the lithium battery can be used without limitation as long as it is used in the lithium battery. Particularly, it is preferable that the separator be low in resistance to ion migration of the electrolyte and excellent in electrolyte solution moisture-immunity. In more detail, as a material selected from glass fiber, polyester, Teflon, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE) or a combination thereof, it may have a nonwoven or woven fabric. Preferably, polyethylene and / or polypropylene porous membranes which are less reactive with organic solvents and suitable for safety may be used.

본 발명에 따른 리튬 이온 전지는 스택형 전극 조립체 뿐 아니라 젤리롤형 전극 조립체에도 적용할 수 있으며, 형태도 각형, 원통형에 모두 적용할 수 있다.The lithium ion battery according to the present invention can be applied to not only a stacked electrode assembly but also a jelly roll type electrode assembly, and shapes can also be applied to both rectangular and cylindrical shapes.

본 발명의 리튬 이온 2차 전지는 1.7 C를 비롯한 고도의 충방전 속도에서 급속 충전용으로 사용이 가능하며 높은 이온 및 전류 전도도를 지원하기 때문에 이러한 충방전 속도로 300회를 사용하여도 초기 용량의 80% 이상을 유지할 수 있다.
The lithium ion secondary battery of the present invention can be used for rapid charging at high charge and discharge rates, including 1.7 C, and supports high ion and current conductivity. It can maintain more than 80%.

이하 본 발명의 한 실시태양으로서의 실시예와 상기 실시예와 대비되는 비교예에 대한 실험예를 들어서 본 발명의 전극 조립체의 성능을 종래 기술과 비교 평가한다.Hereinafter, the performance of the electrode assembly of the present invention will be compared with the prior art by giving an experimental example for an example as an embodiment of the present invention and a comparative example compared with the above example.

실시예Example

천연 흑연(Osaka 社) 97중량%, 카르복시메틸셀룰로오스(Dicel 社) 1.0중량%, 스티렌-부타디엔 러버(Zeon 社) 1.0 중량%와 전도성 카본 블랙(chevron 社) 0.5 중량%를 물과 같이 혼합한 후, 세라믹볼을 넣고 약 10시간 동안 혼련시켰다. 이 혼합물을 두께 10㎛의 동박 위에 300㎛ 간격의 닥터 블레이드로 캐스팅하여 음극을 얻었다. 이것을 약 130℃ 오븐에 넣고 약 10시간 동안 건조하여 얻어진 극판을 다시 롤 프레싱하고 소정 치수로 절단하여 120㎛ 두께의 음극 극판을 제조하였다.
After mixing 97% by weight of natural graphite (Osaka), 1.0% by weight of carboxymethyl cellulose (Dicel), 1.0% by weight of styrene-butadiene rubber (Zeon) and 0.5% by weight of conductive carbon black (chevron) The ceramic balls were added and kneaded for about 10 hours. This mixture was cast on a copper foil having a thickness of 10 µm with a doctor blade spaced at 300 µm to obtain a cathode. This was placed in an oven at about 130 ° C., dried for about 10 hours, and then roll-pressed and cut into predetermined dimensions to prepare a negative electrode plate having a thickness of 120 μm.

비교예Comparative example 1 One

천연흑연(Osaka 社) 98중량%, 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC) (Dicel 社) 1.0중량%, 스티렌 부타디엔 러버(SBR) (Zeon 社) 1.0중량%를 물과 같이 혼합한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 음극 극판을 제조하였다.
Example 1 except that 98% by weight of natural graphite (Osaka), 1.0% by weight of carboxy methyl cellulose (CMC) (Dicel), 1.0% by weight of styrene butadiene rubber (SBR) (Zeon) A negative electrode plate was produced using the same method.

<리튬 전지의 제조><Production of Lithium Battery>

먼저 양극은 LiCoO2 96중량%, 결합제로 PVDF(Kureha 社)를 혼합하고, 여기에 도전제로서 전도성 카본 블랙(Chevron 社)를 넣고 10시간 동안 잘 혼련시켰다. 그리고 15㎛ 두께의 알루미늄박 위에 250㎛ 간격의 닥터 블래이드로 캐스팅을 실시하여 양극 극판을 얻었다. 이것을 약 110℃ 오븐에 넣고 약 12시간 동안 건조한 다음, 이것을 다시 롤프레싱하고 소정 치수로 절단하여 두께 120㎛의 양극 극판을 제조하였다.First, the anode was mixed with 96 wt% of LiCoO2, PVDF (Kureha Co., Ltd.) as a binder, and kneaded well for 10 hours with conductive carbon black (Chevron Co., Ltd.) as a conductive material. Then, casting was performed using a doctor blade of 250 µm on an aluminum foil having a thickness of 15 µm to obtain a positive electrode plate. This was placed in an oven at about 110 ° C., dried for about 12 hours, and then roll-pressed and cut into predetermined dimensions to prepare a positive electrode plate having a thickness of 120 μm.

분리막으로는 두께 20㎛의 폴리에틸렌/폴리프로필렌 다공성막(미국 Celgard사)을 사용하였다.As the separator, a polyethylene / polypropylene porous membrane (Celgard, USA) having a thickness of 20 μm was used.

상기 양극 극판과 상기 실시예 1 및 비교예 1 에서 얻어진 음극 극판 사이에 상기 다공성막을 배치하고 이를 와인딩하여 전지 조립체를 만들었다. 이 젤리롤 방식으로 와인딩된 전지 조립체를 알루미늄 원통형 전지 케이스에 넣은 다음, 비수계 전해액을 주입하고 밀봉하여 2200 mAh급 리튬 이차 전지를 완성하였다.The porous membrane was disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plates obtained in Example 1 and Comparative Example 1 and wound to make a battery assembly. The jelly-rolled battery assembly was placed in an aluminum cylindrical battery case, and then a non-aqueous electrolyte was injected and sealed to complete a 2200 mAh lithium secondary battery.

수계 전해액으로는, 1.5 M의 LiPF6 가 용해된 에틸렌 카보네이트(EC)의 혼합 유기용매 5 g을 사용하였다.
As the aqueous electrolyte solution, 5 g of a mixed organic solvent of ethylene carbonate (EC) in which 1.5 M of LiPF 6 was dissolved was used.

<급속 충전 시험><Quick Charge Test>

표준 용량 1800mAh인 본 발명의 원통형 리튬 이차전지를 1.7 C 충전 속도로 3.0~4.2 V로 충전하였다.The cylindrical lithium secondary battery of the present invention having a standard capacity of 1800 mAh was charged at 3.0 to 4.2 V at a 1.7 C charging rate.

급속 충전 시험 결과는 아래 표 1에 정리하였다.
The fast charge test results are summarized in Table 1 below.

초기 전지 용량에 대한 충전 비율Charge ratio to initial battery capacity 3.0~4.2 V, 1.7 C, 30분 충전3.0-4.2 V, 1.7 C, 30 minutes charge 80%80% 3.0~4.2 V, 1.7 C, 40분 충전3.0-4.2 V, 1.7 C, 40 minutes charge 90%90% 3.0~4.2 V, 1.7 C, 60분 충전3.0-4.2 V, 1.7 C, 60 minutes charge 95%95%

<수명특성 시험><Life characteristics test>

도 1은 표준 용량 1800mAh인 본 발명의 원통형 리튬 이차전지를 0.5C로 방전한 후 1.7 C 충전 속도로 300 사이클을 거듭한 후와 상기 비교예의 종래 기술 2차 전지를 0.5C로 방전한 후 1.7C 충전 속도로 300회 반복한 후의 초기 용량에 대한 충전율의 변화를 나타내고 있다. 본 발명에 따른 실시예 이차전지는 300 싸이클 후에도 초기 용량의 80%를 넘는 수준을 유지하여 비교예 전지와 비교했을 때 35% 정도 더 높은 용량을 유지하였다. 1 is discharged at 0.5 C for a cylindrical lithium secondary battery of the present invention having a standard capacity of 1800 mAh after 300 cycles at a charge rate of 1.7 C and 1.7 C after discharging the prior art secondary battery of the comparative example at 0.5 C. The change in filling rate with respect to the initial capacity after 300 repetitions at the filling rate is shown. Example secondary battery according to the present invention maintained a level of about 35% higher than the comparative battery by maintaining a level of more than 80% of the initial capacity even after 300 cycles.

이같은 결과로부터 본 발명에 따른 리튬 이온 전지의 수명 특성이 종래 기술보다 더 뛰어나며, 높은 충방전 속도에서 급속 충전이 가능함을 확인할 수 있었다.
From these results, it can be seen that the life characteristics of the lithium ion battery according to the present invention are superior to those of the prior art, and can be rapidly charged at a high charge / discharge rate.

(a) : 본 발명인 2차전지를 0.5C로 방전한 후 1.7 C 충전 속도로 300 사이클을 거듭한 후의 초기 용량에 대한 충전율의 변화.
(b) : 종래 기술 2차 전지를 0.5C로 방전한 후 1.7C 충전 속도로 300회 반복한 후의 초기 용량에 대한 충전율의 변화.
(a): The change of the charging rate with respect to the initial capacity after discharging the secondary battery of this invention to 0.5C, and repeating 300 cycles at 1.7C charge rate.
(b): change in charge rate with respect to initial capacity after a prior art secondary battery was discharged at 0.5C and then repeated 300 times at a 1.7C charging rate.

Claims (10)

수계 음극을 갖추고 있는 리튬 이온 2차 전지에 있어서,
상기 수계 음극은 음극 활물질, 도전제와 결합제를 포함하고,
상기 리튬 이온 2차 전지는 충전 속도(charge rate)가 1.7C이면서 30분 내 충전량이 80% 이상이며, 300회의 충방전 사이클 후 전지의 용량이 그 초기 용량의 80% 이상인 리튬 이온 2차 전지.
In a lithium ion secondary battery equipped with an aqueous negative electrode,
The aqueous negative electrode includes a negative electrode active material, a conductive agent and a binder,
The lithium ion secondary battery has a charge rate of 1.7C and a charge amount of 80% or more in 30 minutes, and a capacity of the battery after 80 charge / discharge cycles is 80% or more of its initial capacity.
제1항에 있어서, 상기 음극 활물질, 도전제와 결합제의 비율은 중량 백분율로 음극 활물질:도전제:결합제 = 95.0~97.9: 0.1~1.0: 2.0~4.0% 인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 2차 전지.
The method of claim 1, wherein the ratio of the negative electrode active material, the conductive agent and the binder is a weight percentage of the negative electrode active material: conductive agent: binder = 95.0 to 99.9: 0.1 to 1.0: 2.0 to 4.0%, characterized in that the lithium ion secondary battery .
제1항에 있어서, 상기 결합제는 수계 바인더와 셀룰로오스계 분산제의 혼합물인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 2차 전지.
The lithium ion secondary battery of claim 1, wherein the binder is a mixture of an aqueous binder and a cellulose dispersant.
제1항에 있어서,
상기 수계 음극의 공극률(porosity)은 30% 내지 40%인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 2차 전지.
The method of claim 1,
The porosity (porosity) of the aqueous negative electrode is a lithium ion secondary battery, characterized in that 30% to 40%.
제1항에 있어서, 상기 리튬 이온 2차 전지의 전해액은 탄산에틸렌(ethylene carbonate), 탄산프로필렌(propylene carbonate, PC), 및 디메틸카보네이트(dimethyl carbonate, DMC) 중 어느 하나 또는 이들 중 2이상의 혼합물을 용매로 삼으며, +1가 리튬 화학종의 총 농도가 1.1~2.0 M인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 2차 전지.
The method of claim 1, wherein the electrolyte of the lithium ion secondary battery is any one of ethylene carbonate, propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (dimethyl carbonate, DMC) or a mixture of two or more thereof. A lithium ion secondary battery using as a solvent, wherein the total concentration of the +1 valent lithium species is 1.1 to 2.0 M.
제1항에 있어서, 상기 도전제는 전도성 카본 블랙, 탄소 나노튜브 중에서 선택하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 2차 전지.
The lithium ion secondary battery of claim 1, wherein the conductive agent is selected from conductive carbon black and carbon nanotubes.
제6항에 있어서 상기 전도성 카본 블랙은 그 입자의 지름이 1 마이크로미터 미만인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 2차 전지.
The lithium ion secondary battery according to claim 6, wherein the conductive carbon black has a particle diameter of less than 1 micrometer.
제1항에 있어서, 상기 수계 바인더는 스티렌-부타디엔 고무인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 2차 전지.
The lithium ion secondary battery of claim 1, wherein the aqueous binder is styrene-butadiene rubber.
제1항에 있어서, 상기 셀룰로오스계 분산제는 카르복시메틸셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 2차 전지.
The lithium ion secondary battery of claim 1, wherein the cellulose dispersant is carboxymethyl cellulose.
제1항에 있어서, 상기 수계 바인더와 셀룰로오스계 분산제의 배합은 중량비로 바인더:분산제 = 1:1 ~ 1:2인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 2차 전지.
The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the mixing of the aqueous binder and the cellulose dispersant in a weight ratio of binder: dispersant = 1: 1 to 1: 2.
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