KR20120096898A - Negative active material having high density and anode for lithium secondary battery containing the same - Google Patents

Negative active material having high density and anode for lithium secondary battery containing the same Download PDF

Info

Publication number
KR20120096898A
KR20120096898A KR1020120017631A KR20120017631A KR20120096898A KR 20120096898 A KR20120096898 A KR 20120096898A KR 1020120017631 A KR1020120017631 A KR 1020120017631A KR 20120017631 A KR20120017631 A KR 20120017631A KR 20120096898 A KR20120096898 A KR 20120096898A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
active material
carbon
negative electrode
electrode active
based negative
Prior art date
Application number
KR1020120017631A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101291050B1 (en
Inventor
구창완
정재빈
배준성
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Publication of KR20120096898A publication Critical patent/KR20120096898A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101291050B1 publication Critical patent/KR101291050B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027Negative electrodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

PURPOSE: A negative electrode active material for a lithium secondary battery is provided to improve electrode density while widening a pore size distribution of a negative electrode active material. CONSTITUTION: A negative electrode active material for a lithium secondary battery comprises a first carbon based negative electrode active material in which an amorphous layer that polyvinyl alcohol is sintered is coated on a crystalline core; a flake graphite with low orientation; and a second carbon based negative electrode active material in which an amorphous layer that pitch is sintered coated on a crystalline core. The content of the amorphous layer derived from the polyvinyl alcohol is 0.5-10 weight% based on total weight of the first carbon based negative electrode active material, and the content of the amorphous layer derived from the pitch is 0.5-10 weight% based on total weight of the second carbon based negative electrode active material.

Description

고밀도 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지용 음극 {Negative Active Material Having High Density and Anode for Lithium Secondary Battery Containing The Same} High Density Negative Active Material and Negative Active Material Having High Density and Anode for Lithium Secondary Battery Containing The Same

본 발명은 고밀도 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지용 음극에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 결정질 코어에 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol)을 소성시킨 비정질층이 코팅된 제 1 탄소계 음극 활물질; 저배향성의 인편상(flake) 흑연; 및 결정질 코어에 핏치(pitch)를 소성시킨 비정질층이 코팅된 제 2 탄소계 음극 활물질이 혼합되어 있는 리튬 이차전지용 음극 활물질 및 12 내지 16 mPa의 압력조건 하에서 1.63 g/cc 이상의 전극 밀도를 갖는 리튬 이차전지용 음극에 관한 것이다.The present invention relates to a high-density negative electrode active material and a negative electrode for a lithium secondary battery including the same, and more particularly, a first carbon-based negative electrode active material coated with an amorphous layer obtained by firing a polyvinyl alcohol on a crystalline core; Low orientation flake graphite; And a negative electrode active material for a lithium secondary battery in which a second carbon-based negative electrode active material coated with an amorphous layer coated with a pitch is fired in a crystalline core and lithium having an electrode density of 1.63 g / cc or more under a pressure condition of 12 to 16 mPa. It relates to a negative electrode for a secondary battery.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As the development and demand for mobile devices increases, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. Among them, lithium secondary batteries with high energy density and voltage, long cycle life, and low self discharge rate It is commercially used and widely used.

이러한 리튬 이차전지의 양극 활물질로는 리튬 함유 코발트 산화물(LiCoO2)이 주로 사용되고 있고, 그 외에 스피넬 결정구조의 LiMn2O4 등과 같은 리튬 함유 망간 산화물과, 리튬 함유 니켈 산화물(LiNiO2) 등도 사용되고 있다.Lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ) is mainly used as a positive electrode active material of the lithium secondary battery. In addition, lithium-containing manganese oxide such as spinel crystal structure LiMn 2 O 4 , lithium-containing nickel oxide (LiNiO 2 ), and the like are also used. have.

한편, 음극 활물질로는 탄소계 활물질이 주로 사용되고 있고, 이러한 탄소계 활물질에는 천연 흑연(graphite), 인조 흑연 등과 같은 결정질계 탄소와, 소프트 카본(soft carbon), 하드 카본(hard carbon) 등과 같은 비정질계 탄소가 있다.Meanwhile, a carbon-based active material is mainly used as the negative electrode active material, and the carbon-based active material includes crystalline carbon such as natural graphite and artificial graphite, and amorphous such as soft carbon and hard carbon. There is system carbon.

음극 활물질로 사용되는 탄소계 활물질은 표준 수소 전극 전위에 대해 약 -3V의 매우 낮은 방전 전위를 갖고, 흑연판 층(graphene layer)의 일축 배향성으로 인해 매우 가역적인 충방전 거동을 보이며, 그로 인해 우수한 전극 수명 특성(cycle life)을 보인다.The carbon-based active material used as the negative electrode active material has a very low discharge potential of about -3 V relative to the standard hydrogen electrode potential, and exhibits a very reversible charge and discharge behavior due to the uniaxial orientation of the graphite layer. The electrode life cycle (cycle life) is shown.

또한, Li 이온의 충전 시 전극전위가 0V Li/Li+로서 순수한 리튬 금속과 거의 유사한 전위를 나타낼 수 있기 때문에, 산화물계 양극과 전지를 구성할 때, 더 높은 에너지를 얻을 수 있다는 장점을 갖는다.In addition, since the electrode potential at the time of charging Li ions can exhibit a potential almost similar to that of pure lithium metal as 0 V Li / Li + , it has the advantage that higher energy can be obtained when configuring an oxide-based positive electrode and a battery.

그러나, 이차전지의 계속적 발전으로 인해 음극 활물질로서의 천연 흑연계 물질이 그것의 이론적 최대 용량인 372 mAh/g(844 mAh/cc)에 거의 도달함에 따라 용량 증대에 한계가 있으므로, 빠르게 변모하는 차세대 모바일 기기, 전기자동차, 전력저장장치의 에너지원으로서의 충분한 역할을 감당하기는 어려운 실정이다.However, due to the continuous development of secondary batteries, the natural graphite-based material as a negative electrode active material reaches its theoretical maximum capacity of 372 mAh / g (844 mAh / cc), which is limited in capacity increase, and thus, a rapidly changing next generation mobile device. It is difficult to play a sufficient role as an energy source for devices, electric vehicles, and power storage devices.

또한, 전지용량은 제한된 전지 내부에 활물질을 어떻게 많이 넣느냐에 달려있으나, 탄소계 음극 활물질은 sp2 혼성궤도를 가지는 탄소가 규칙적으로 배열되어 평면을 구성하고 이러한 평면이 적층되고, 경도가 약하므로 로딩(Loading)량이 증가하면 기저면이 상호 면접촉되어 전극 표면의 공극이 줄어들어 전해액의 함침이 어려워지고, 리튬이온의 이동성도 저하되는 문제가 있다. 더욱이, 음극 제조 시 음극 활물질을 음극 집전체에 충적한 후 압연(press) 시 표면의 공극률은 더욱 저하된다. In addition, the battery capacity depends on how many active materials are placed in the limited battery, but the carbon-based negative active material is loaded with carbon having a sp 2 hybrid orbit regularly arranged to form a plane, and the planes are stacked and the hardness is weak. If the loading amount is increased, the base surfaces are in surface contact with each other, so that pores on the electrode surface are reduced, so that impregnation of the electrolyte is difficult, and mobility of lithium ions is also reduced. Furthermore, after filling the negative electrode active material to the negative electrode current collector during the production of the negative electrode, the porosity of the surface during the press (press) is further lowered.

따라서, 음극 활물질로서 탄소재료의 고밀도, 고용량화를 위한 기술이 절실히 필요하다. Therefore, there is an urgent need for techniques for high density and high capacity of carbon materials as negative electrode active materials.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 소정의 형상 및 구조를 갖는 3종의 음극 활물질을 혼합하는 경우, 높은 전극 밀도를 가지면서도 음극 활물질의 공극 크기 분포가 확대됨을 확인하고, 본 발명을 완성하기 이르게 되었다.The inventors of the present application, after in-depth study and various experiments, when mixing three kinds of negative electrode active materials having a predetermined shape and structure, confirms that the pore size distribution of the negative electrode active material is expanded while having a high electrode density. The present invention was completed.

따라서, 본 발명은 음극 활물질의 공극 크기 분포를 확대함과 동시에 전극 밀도가 증가된 리튬 이차전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 음극을 제공하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a negative electrode active material for a lithium secondary battery and an anode including the same, while increasing the pore size distribution of the negative electrode active material and increasing electrode density.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 리튬 이차전지용 음극 활물질은, 결정질 코어에 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol)을 소성시킨 비정질층이 코팅된 제 1 탄소계 음극 활물질; 저배향성의 인편상(flake) 흑연; 및 결정질 코어에 핏치(pitch)를 소성시킨 비정질층이 코팅된 제 2 탄소계 음극 활물질이 혼합되어 있는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, a negative active material for a rechargeable lithium battery according to the present invention includes a first carbon-based negative active material coated with an amorphous layer obtained by firing a polyvinyl alcohol on a crystalline core; Low orientation flake graphite; And a second carbon-based negative active material coated with an amorphous layer obtained by firing a pitch to the crystalline core.

본 발명에 따른 음극 활물질은, 저배향성의 인편상 흑연의 기저면들 사이에 제 1 및 제 2 탄소계 음극 활물질들이 위치하여, 로딩량이 증가하는 경우에도 공극이 줄어들지 않으므로, 리튬이온의 이동성이 저하되지 않아 고속 충방전이 가능한 효과가 있다.In the negative electrode active material according to the present invention, since the first and second carbon-based negative electrode active materials are positioned between the base surfaces of the low oriented flaky graphite, the voids do not decrease even when the loading amount is increased, and thus the mobility of lithium ions is not reduced. As a result, high-speed charging and discharging is possible.

또한, 본 발명에 따른 음극 활물질은, 제 1 및 제 2 탄소계 음극 활물질들에서 폴리비닐알코올 또는 핏치를 소성시킨 형성된 비정질 코팅층이 결정질 코어의 표면에 형성되어, 결정질 코어의 경도를 높이므로, 압연 시에도 안정하여 높은 전극 밀도를 나타낼 뿐만 아니라, 반복적인 충방전 시에도 구조의 변화가 적어 수명특성이 향상되는 효과가 있다.In addition, the negative electrode active material according to the present invention is formed by baking a polyvinyl alcohol or pitch from the first and second carbon-based negative electrode active material formed on the surface of the crystalline core, thereby increasing the hardness of the crystalline core, rolling It is stable even at the time of showing a high electrode density, there is an effect of improving the life characteristics because there is little change in the structure even during repeated charging and discharging.

본 발명에 따른 제 1 탄소계 음극 활물질은, 예를 들어, 저분자량(Mw. 850,000~1,000,000)의 폴리비닐알코올을 기상 상태로 유지시킨 후, 천연 흑연의 결정질 코어를 소성로에 넣고 800℃ 내지 1000℃ 온도 범위에서 소성 코팅함으로써 제조될 수 있다.In the first carbon-based negative electrode active material according to the present invention, for example, low molecular weight (Mw. 850,000 to 1,000,000) polyvinyl alcohol is maintained in a gaseous state, and then put the crystalline core of natural graphite in a firing furnace 800 ℃ to 1000 It can be prepared by plastic coating in the temperature range of ℃.

또한, 본 발명에 따른 제 2 탄소계 음극 활물질은, 예를 들어, 소성로에서 핏치와 천연 흑연의 결정질 코어를 혼합한 후, 800℃ 내지 1000℃ 온도 범위에서 소성 코팅함으로써 제조될 수 있다.In addition, the second carbon-based negative active material according to the present invention may be prepared by, for example, mixing the pitch and the crystalline core of natural graphite in a calcination furnace and then firing coating at a temperature range of 800 ° C to 1000 ° C.

상기 폴리비닐알코올 유래의 비정질층과 핏치 유래의 비정질층의 함량은, 바람직하게는, 제 1 탄소계 음극 활물질 또는 제 2 탄소계 음극 활물질의 중량 대비 0.5 중량% 내지 10 중량% 일 수 있다. 상기 함량이 너무 적은 경우에는 앞서 설명한 효과들을 발휘하기 어려울 수 있고, 반대로 너무 많은 경우에는 비정질 코팅층의 두께가 지나치게 증가하여 리튬이온의 이동성에 장애가 될 수 있으므로 바람직하지 않다.The content of the polyvinyl alcohol-derived amorphous layer and the pitch-derived amorphous layer may be 0.5 wt% to 10 wt% with respect to the weight of the first carbon-based negative electrode active material or the second carbon-based negative electrode active material. If the content is too small, it may be difficult to achieve the effects described above, on the contrary, if too large, the thickness of the amorphous coating layer is excessively increased, which is not preferable because it may interfere with the mobility of lithium ions.

하나의 바람직한 예에서, 상기 제 1 탄소계 음극 활물질은 구형이고, 18 ㎛ 내지 25 ㎛의 평균 입경 및 3.3 m2/g 내지 5.1 m2/g의 비표면적을 갖고 12 내지 16 mPa의 압력하에서 1.50 g/cc 내지 1.85 g/cc의 압축밀도를 갖는 물질일 수 있다. In one preferred embodiment, the first carbon-based negative active material is spherical, has an average particle diameter of 18 μm to 25 μm and a specific surface area of 3.3 m 2 / g to 5.1 m 2 / g and has a pressure of 1.50 at a pressure of 12 to 16 mPa. It may be a material having a compression density of g / cc to 1.85 g / cc.

또한, 상기 제 2 탄소계 음극 활물질은 구형이고, 13 ㎛ 내지 18 ㎛의 평균 입경 및 2.0 m2/g 내지 4.0 m2/g의 비표면적을 갖고, 13 내지 14 mPa의 압력하에서 1.50 g/cc 내지 1.70 g/cc의 압축밀도를 갖는 물질일 수 있다.In addition, the second carbon-based negative active material is spherical, has an average particle diameter of 13 μm to 18 μm and a specific surface area of 2.0 m 2 / g to 4.0 m 2 / g, and 1.50 g / cc at a pressure of 13 to 14 mPa. And a material having a compressive density of from 1.70 g / cc.

한편, 본 발명의 음극 활물질에서 상기 인편상 흑연은, 바람직하게는, 18 ㎛ 내지 25 ㎛의 평균 입경 및 2.0 m2/g 내지 4.0 m2/g의 비표면적을 갖는 물질일 수 있다.Meanwhile, in the negative active material of the present invention, the flaky graphite may be a material having an average particle diameter of 18 μm to 25 μm and a specific surface area of 2.0 m 2 / g to 4.0 m 2 / g.

참고로, 인편상 흑연의 폭방향을 X라 하고, 길이방향을 Y라 할 때, Y가 일반적인 인편상 흑연보다 긴 경우의 배향도를 '고배향성'이라고 하고, Y가 일반적인 인편상 흑연보다 짧은 경우의 배향도를 '저배향성'이라고 한다. 따라서, 상기 '저배향성'은 인편상 흑연의 Y가 일반적인 인편상 흑연에 비해 상대적으로 짧은 것을 의미한다. For reference, when the width direction of flaky graphite is X and the longitudinal direction is Y, the degree of orientation when Y is longer than general flaky graphite is referred to as 'high orientation', and when Y is shorter than general flaky graphite. The degree of orientation of is referred to as 'low orientation'. Thus, the 'low orientation' means that Y of flaky graphite is relatively shorter than general flaky graphite.

구체적으로, 본 명세서에서 저배향성 인편상 흑연은, 12 내지 16 mPa의 압력하에서 1.50 g/cc 내지 1.85 g/cc의 압축밀도를 갖는 물질을 의미하고, 고배향성 인편상 흑연은, 일반적으로 사용되는 인편상 흑연으로서, 12 내지 16 mPa의 압력하에서 1.8 내지 2.0 g/cc 의 압축밀도를 갖는 물질을 의미한다.Specifically, in the present specification, low oriented flaky graphite means a material having a compressive density of 1.50 g / cc to 1.85 g / cc at a pressure of 12 to 16 mPa, and high oriented flaky graphite is generally used. As flaky graphite, it means a material having a compressive density of 1.8 to 2.0 g / cc under a pressure of 12 to 16 mPa.

또한, 상기 저배향성 인편상 흑연은, 육방정계의 결정구조에서 기저면내의 격자상수 a가 2.4640 Å 이상이고 적층방향의 격자상수 c가 6.7120 Å 이상인 물질로 정의할 수 있다. In addition, the low-oriented flake graphite may be defined as a material having a lattice constant a in the base plane of 2.4640 Å or more and a lattice constant c in the stacking direction of 6.7120 Å or more in a hexagonal crystal structure.

이와 관련하여, 도 8 은 본 발명의 일 실시예의 저배향성 인편상 흑연과 비교예의 저배향성 인편상 흑연의 압력과 압축밀도와의 관계를 도시하고, 도 9 는 본 발명의 일 실시예의 저배향성 인편상 흑연과 비교예의 저배향성 인편상 흑연의 육방정계 결정구조에서의 기저면 내의 격자상수 a 및 적층방향의 격자상수 c를 도시하고 있다.In this regard, Figure 8 shows the relationship between the pressure and the compressive density of the low-oriented flake graphite of one embodiment of the present invention and the low-oriented flake graphite of the comparative example, Figure 9 is a low-oriented flake of an embodiment of the present invention The lattice constant a and the lattice constant c in the lamination direction in the hexagonal crystal structure of the phase graphite and the low-orientation flaky graphite of the comparative example are shown.

본 발명에 따른 음극 활물질은 고밀도, 고용량의 구형의 제 1 및 2 탄소계 음극 활물질들을 포함하므로, 전극 밀도가 현저히 향상되어 전지 용량이 증가되는 효과가 있다. Since the negative electrode active material according to the present invention includes high-density, high-capacity spherical first and second carbon-based negative electrode active materials, the electrode density is remarkably improved and battery capacity is increased.

상기 3 성분들의 함량은, 예를 들어, 음극 활물질의 전체 중량을 기준으로 제 1 탄소계 음극 활물질이 35 중량% 내지 52.5 중량%, 저배향성 인편상 흑연이 7.5 중량% 내지 15 중량%, 및 제 2 탄소계 음극 활물질이 40 중량% 내지 50 중량%의 범위일 수 있다. For example, the content of the three components may be, for example, 35 wt% to 52.5 wt% of the first carbon-based negative active material, 7.5 wt% to 15 wt% of the low-oriented flaky graphite, and 2 carbon-based negative active material may range from 40% by weight to 50% by weight.

본 발명은 또한 상기와 같은 음극 활물질이 집전체에 도포되어 12 내지 16 mPa의 압력조건 하에서 1.63 g/cc 이상의 전극 밀도를 갖는 리튬 이차전지용 음극들을 제공한다. The present invention also provides a negative electrode for a rechargeable lithium battery having an electrode density of 1.63 g / cc or more under a pressure condition of 12 to 16 mPa is applied to the current collector to the negative electrode active material.

상기 음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 도전제, 결착제 및 충진제 등의 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.For example, the negative electrode may be manufactured by coating and drying a negative electrode active material on a negative electrode current collector, and optionally further include components such as a conductive agent, a binder, and a filler as described above.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, fine concavities and convexities may be formed on the surface to enhance the bonding strength of the negative electrode active material, and may be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams, and nonwoven fabrics.

상기 결착제의 예로는, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 셀룰로오즈, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), cellulose, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated Cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers, and the like. have.

상기 도전제는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다. 시판되고 있는 도전제의 구체적인 예로는 아세틸렌 블랙 계열인 쉐브론 케미칼 컴퍼니(Chevron Chemical Company)나 덴카 블랙(Denka Singapore Private Limited), 걸프 오일 컴퍼니(Gulf Oil Company) 제품 등), 케트젠블랙(Ketjenblack), EC 계열(아르막 컴퍼니(Armak Company) 제품), 불칸(Vulcan) XC-72(캐보트 컴퍼니(Cabot Company) 제품) 및 수퍼(Super) P(Timcal 사 제품) 등이 있다.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 include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used. Specific examples of commercially available conducting agents include acetylene black Chevron Chemical Company, Denka Singapore Private Limited, Gulf Oil Company, Ketjenblack, EC series (Armak Company), Vulcan XC-72 (Cabot Company), and Super P (Timcal).

경우에 따라서는, 음극의 팽창을 억제하는 성분으로서 충진제가 선택적으로 첨가될 수 있다. 이러한 충진제는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.In some cases, a filler may be optionally added as a component to suppress the expansion of the negative electrode. Such a filler is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery, and examples thereof include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

상기 분산액으로는 대표적으로 이소프로필 알코올, N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤 등이 사용될 수 있다.As the dispersion, isopropyl alcohol, N-methylpyrrolidone (NMP), acetone, and the like may be typically used.

전극 재료의 페이스트를 금속 재료에 고르게 도포하는 방법은 재료의 특성 등을 감안하여 공지 방법 중에서 선택하거나 새로운 적절한 방법으로 행할 수 있다. 예를 들어, 페이스트를 집전체 위에 분배시킨 후 닥터 블레이드(doctor blade) 등을 사용하여 균일하게 분산시키는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는, 분배와 분산 과정을 하나의 공정으로 실행하는 방법을 사용할 수도 있다. 이 밖에도, 다이캐스팅(die casting), 콤마코팅(comma coating), 스크린 프린팅(screen printing) 등의 방법을 택할 수도 있으며, 또는 별도의 기재(substrate) 위에 성형한 후 프레싱 또는 라미네이션 방법에 의해 집전체와 접합시킬 수도 있다. The method of evenly applying the paste of the electrode material to the metal material can be selected from known methods or performed by a new suitable method in consideration of the properties of the material. For example, it is preferable to disperse the paste onto the current collector and then to disperse the paste uniformly using a doctor blade or the like. In some cases, a method of distributing and dispersing in one process may be used. In addition, die casting, comma coating, screen printing, or the like may be used. Alternatively, molding on a separate substrate may be performed by pressing or lamination. You may join.

금속판 위에 도포된 페이스트의 건조는 50 내지 200℃의 진공오븐에서 1 내지 3 일 동안 건조시키는 것이 바람직하다. Drying of the paste applied on the metal plate is preferably dried for 1 to 3 days in a vacuum oven at 50 to 200 ℃.

또한, 본 발명은 상기 음극이 분리막을 사이에 두고 하기 화학식 1 및 화학식 2로 표현되는 양극 활물질을 포함하는 양극과 대면하고 있는 전극조립체, 및 리튬염 함유 비수계 전해질을 포함하는 것으로 구성된 리튬 이차전지를 제공한다.The present invention also provides a lithium secondary battery comprising an electrode assembly facing a positive electrode including a positive electrode active material represented by the following Chemical Formulas 1 and 2 with a separator interposed therebetween, and a lithium salt-containing non-aqueous electrolyte. To provide.

LixM1 - yM'yO2 - zAz (1)Li x M 1 - y M ' y O 2 - z A z (1)

상기 식에서 In the above formula

0 < x ≤ 1.2;0 <x <1.2;

0≤ y ≤ 0.9;0 ≦ y ≦ 0.9;

0≤ z ≤ 0.3;0 ≦ z ≦ 0.3;

M 및 M'은 각각 독립적으로 하나 이상의 +2가 내지 +4가 산화수의 금속 또는 전이금속 양이온이고;M and M 'are each independently at least one metal or transition metal cation of + 2-valent to + 4-valent oxidation water;

A는 -1 또는 -2가의 음이온이다.A is a -1 or -divalent anion.

LiaM2 - bM'bO4 - cAc (2)Li a M 2 - b M ' b O 4 - c A c (2)

상기 식에서 In the above formula

0 < a ≤ 1.2;0 <a <1.2;

0≤ b ≤ 0.5;0 ≦ b ≦ 0.5;

0≤ c ≤ 0.3;0 ≦ c ≦ 0.3;

M 및 M'은 각각 독립적으로 하나 이상의 +2가 내지 +4가 산화수의 금속 또는 전이금속 양이온이고;M and M 'are each independently at least one metal or transition metal cation of + 2-valent to + 4-valent oxidation water;

A는 -1 또는 -2가의 음이온이다.A is a -1 or -divalent anion.

하나의 바람직한 예로서, 상기 화학식 1에서 M은 Co, Mn 및 Ni로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고, M'는 Al, Mg 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.As one preferred example, M in Formula 1 may be at least one selected from the group consisting of Co, Mn, and Ni, and M 'may be at least one selected from the group consisting of Al, Mg, and Ti.

또한, 상기 화학식 2에서 M은 Mn이고, M'는 Co, Mn, Ni, Al, Mg 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.In addition, in Formula 2, M is Mn, and M 'may be at least one selected from the group consisting of Co, Mn, Ni, Al, Mg, and Ti.

상기 화학식 1 또는 2에서 A는, 바람직하게는, 할로겐, S 및 N으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이다. In Formula 1 or 2, A is preferably one or more selected from the group consisting of halogen, S and N.

양극의 구체적인 제조방법을 예시적으로 살펴보면 다음과 같다.Looking at the specific manufacturing method of the positive electrode as follows.

우선, 본 발명의 양극 활물질과, 상기 양극 활물질에 대해 결착제 및 도전제를 1 내지 20 중량%의 함량으로 분산액에 첨가 및 교반하여 페이스트를 제조한 후, 이를 집전체용 금속판에 도포하고 압축한 뒤 건조하여 라미네이트 형상의 전극을 제조할 수 있다.First, a paste is prepared by adding and stirring a positive electrode active material of the present invention and a binder and a conductive agent in an amount of 1 to 20% by weight with respect to the positive electrode active material, and then applying it to a metal plate for current collector and compressing the paste. After drying, a laminate electrode can be prepared.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 음극 집전체와 마찬가지로, 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다. The cathode current collector generally has a thickness of 3 to 500 mu m. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery. For example, the surface of stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or aluminum or stainless steel Surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, or the like can be used. Like the negative electrode current collector, the current collector may form fine irregularities on its surface to increase the adhesion of the positive electrode active material, and may be in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포; 크라프트지 등이 사용된다. 현재 시판중인 대표적인 예로는 셀가드 계열(CelgardR 2400, 2300(Hoechest Celanese Corp. 제품), 폴리프로필렌 분리막(Ube Industries Ltd. 제품 또는 Pall RAI사 제품), 폴리에틸렌 계열(Tonen 또는 Entek) 등이 있다. The separator is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally from 0.01 to 10 ㎛ ㎛, thickness is generally 5 ~ 300 ㎛. As such a separator, for example, olefin polymers such as chemical resistance and hydrophobic polypropylene; Sheet or nonwoven fabric made of glass fiber or polyethylene; Kraft paper or the like is used. Typical examples currently on the market include Celgard series (Celgard R 2400, 2300 (manufactured by Hoechest Celanese Corp.), polypropylene separator (manufactured by Ube Industries Ltd. or Pall RAI), polyethylene series (Tonen or Entek), etc.).

경우에 따라서는, 상기 분리막 위에는 전지의 안정성을 높이기 위하여 겔 폴리머 전해질이 코팅될 수 있다. 이러한 겔 폴리머의 대표적인 예로는 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐리덴플루라이드, 폴리아크릴로나이트릴 등을 들 수 있다. In some cases, a gel polymer electrolyte may be coated on the separator to increase battery stability. Representative examples of such gel polymers include polyethylene oxide, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, and the like.

전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.

상기 리튬염 함유 비수계 전해질은, 비수 전해질과 리튬으로 이루어져 있다. 비수 전해질로는 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. The said lithium salt containing non-aqueous electrolyte consists of a nonaqueous electrolyte and lithium. As the non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte, a solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte and the like are used.

상기 비수 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 1,2-디에톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 4-메틸-1,3-디옥센, 디에틸에테르, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.As said non-aqueous electrolyte, N-methyl- 2-pyrrolidinone, a propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, for example , Gamma-butylo lactone, 1,2-dimethoxy ethane, 1,2-diethoxy ethane, tetrahydroxy franc, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolon, 4-methyl-1,3-dioxene, diethyl ether, formamide, dimethylformamide, dioxolon, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphate triester, trimethoxy methane, dioxolon Aprotic organic solvents such as derivatives, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivatives, tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyroionate and ethyl propionate can be used. Can be.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.As the inorganic solid electrolyte, for example, Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides, sulfates, and the like of Li, such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , and the like, may be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, LiSCN, LiC(CF3SO2)3, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiSCN, LiC (CF 3 SO 2) 3, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, 4-phenylborate, imide, and the like can be used.

또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄소 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.For the purpose of improving the charge / discharge characteristics and the flame retardancy, the electrolytic solution is preferably mixed with an organic solvent such as pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, Benzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrrole, 2-methoxyethanol, . In some cases, in order to impart nonflammability, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further included, and carbon dioxide gas may be further included to improve high temperature storage characteristics, and FEC (Fluoro-Ethylene Carbonate) may be further included. ), PRS (Propene sultone) may be further included.

본 발명에 따른 이차전지는 이후 설명하는 실시예, 실험예 등에서도 확인할 수 있는 바와 같이, 높은 전극 밀도와 로딩량을 겸비하고 있으므로 고용량이 가능하여, 특히 중대형 전지모듈의 구성 전지로서 바람직하게 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 상기와 같은 이차전지를 단위전지로 포함하는 중대형 전지모듈을 제공한다. The secondary battery according to the present invention has a high electrode density and a loading amount, as can be seen in the following Examples, Experimental Examples, etc., so that a high capacity is possible, and in particular, it can be preferably used as a constituent battery of a medium-large battery module. have. Accordingly, the present invention also provides a medium-large battery module including the secondary battery as a unit cell.

이러한 중대형 전지모듈은 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 전력저장장치 등과 같이 고출력, 대용량이 요구되는 동력원에 바람직하게 적용될 수 있다. The medium-large battery module may be preferably applied to a power source that requires high output and large capacity, such as an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, and a power storage device.

중대형 전지모듈의 구성 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 설명을 명세서에서는 생략한다. Since the construction of the medium-large battery module and its manufacturing method are well known in the art, a description thereof will be omitted.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 음극 활물질은 저배향성의 인편상 흑연의 기저면들 사이에 특정한 형상 및 구조의 제 1 및 제 2 탄소계 음극 활물질들이 위치하므로 로딩량이 증가하는 경우에도 공극이 줄어들지 않으므로, 리튬이온의 이동성이 저하되지 않아 고속 충방전이 가능한 효과가 있다. As described above, since the first and second carbon-based negative active materials of a specific shape and structure are located between the base surfaces of the low-orientation flaky graphite, the negative electrode active material according to the present invention does not decrease the void even when the loading amount is increased. In addition, the mobility of lithium ions is not reduced, and thus high-speed charging and discharging is possible.

또한, 본 발명에 따른 음극 활물질은 바람직하게는 고밀도, 고용량의 구형의 제 1 및 제 2 탄소계 음극 활물질들을 포함할 수 있어서, 전극 밀도를 증가시켜 전지 용량을 증가시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, the negative electrode active material according to the present invention may preferably include high-density, high-capacity spherical first and second carbon-based negative electrode active materials, thereby increasing the battery density by increasing the electrode density.

더욱이, 본 발명에 따른 음극 활물질은 폴리비닐알코올 또는 핏치를 소성시킨 비정질 코팅층이 결정질 코어의 표면에 형성되어 결정질 코어의 형상을 유지시키므로, 반복적인 충방전 시에도 구조의 변화가 적어 수명특성이 향상되는 효과가 있다.Furthermore, the negative electrode active material according to the present invention has a polyvinyl alcohol or an amorphous coating layer calcined pitch is formed on the surface of the crystalline core to maintain the shape of the crystalline core, so that even when repeated charging and discharging, there is little change in structure, improving the life characteristics It is effective.

도 1은 전극 밀도 1.63 g/cc에서 제조예(제 1 탄소계 음극 활물질)과 비교예 1의 공극 분포도를 비교한 그래프이다;
도 2는 전극 밀도 1.63 g/cc에서 제조예(저배향성 인편상 흑연)과 비교예 2의 공극 분포도를 비교한 그래프이다;
도 3은 전극 밀도 1.71 g/cc에서 본 발명에 따른 실시예 1 및 4와 비교예 3의 공극 분포도를 비교한 그래프이다;
도 4는 전극 밀도 1.71 g/cc에서 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4와 비교예 3 및 4의 전해액 함침 시간을 비교한 그래프이다;
도 5는 전극 밀도 1.71 g/cc에서 본 발명에 따른 실시예 1 및 4와 비교예 3 의 전기화학특성을 비교한 그래프이다;
도 6은 본 발명에 따른 실시예 1 및 4와 비교예 3의 3종 혼합 음극 활물질의 혼합 비율의 차이에 따른 음극 경도의 증감을 비교한 그래프이다;
도 7은 전극 밀도 1.71 g/cc에서 본 발명에 따른 실시예 1 및 4와 비교예 3의 고속 충전특성을 비교한 그래프이다;
도 8 은 본 발명의 일 실시예의 저배향성 인편상 흑연과 비교예의 저배향성 인편상 흑연의 압력과 압축밀도와의 관계를 비교한 그래프이다;
도 9 는 본 발명의 일 실시예의 저배향성 인편상 흑연과 비교예의 저배향성 인편상 흑연의 육방정계 결정구조에서의 기저면 내의 격자상수 a 및 적층방향의 격자상수 c를 도시한 그래프이다.
1 is a graph comparing the pore distribution of Preparation Example (first carbon-based negative electrode active material) and Comparative Example 1 at an electrode density of 1.63 g / cc;
FIG. 2 is a graph comparing the pore distribution of Preparation Example (low-oriented scaly graphite) and Comparative Example 2 at an electrode density of 1.63 g / cc;
3 is a graph comparing the pore distribution of Examples 1 and 4 and Comparative Example 3 according to the present invention at an electrode density of 1.71 g / cc;
4 is a graph comparing the electrolyte solution impregnation times of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 3 and 4 according to the present invention at an electrode density of 1.71 g / cc;
5 is a graph comparing the electrochemical characteristics of Examples 1 and 4 and Comparative Example 3 according to the present invention at an electrode density of 1.71 g / cc;
Figure 6 is a graph comparing the increase and decrease of the negative electrode hardness according to the difference in the mixing ratio of the three mixed negative electrode active material of Examples 1 and 4 and Comparative Example 3 according to the present invention;
7 is a graph comparing fast charging characteristics of Examples 1 and 4 and Comparative Example 3 according to the present invention at an electrode density of 1.71 g / cc;
8 is a graph comparing the relationship between the pressure and the compressive density of the low-oriented flake graphite of one embodiment of the present invention and the low-oriented flake graphite of the comparative example;
FIG. 9 is a graph showing the lattice constant a and the lattice constant c in the lamination direction in the hexagonal crystal structure of the low oriented flaky graphite of the embodiment and the low oriented flaky graphite of the comparative example.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following Examples are provided to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

<제조예><Production Example>

제 1 탄소계 음극 활물질의 제조Preparation of the First Carbon-Based Anode Active Material

천연 흑연의 표면에 폴리비닐알코올 수지를 도포하고 800℃ 내지 1000℃ 온도 하에서 소성시켜, 천연 흑연의 표면에 1.0 중량%의 함량으로 비정질층이 코팅된 구형의 제 1 탄소계 음극 활물질을 제조하였다. 제 1 탄소계 음극 활물질은 평균 입경이 20 ㎛이고, 비표면적이 3.5 m2/g이며, 14 mPa 압력하에서 1.68 g/cc의 압축밀도를 갖는다.
A polyvinyl alcohol resin was applied to the surface of natural graphite and calcined at a temperature of 800 ° C. to 1000 ° C. to prepare a spherical first carbon-based negative electrode active material coated with an amorphous layer in an amount of 1.0 wt% on the surface of natural graphite. The first carbon-based negative electrode active material has an average particle diameter of 20 µm, a specific surface area of 3.5 m 2 / g, and a compressive density of 1.68 g / cc under 14 mPa pressure.

제 2 탄소계 음극 활물질의 제조Preparation of Second Carbon-Based Anode Active Material

천연 흑연의 표면에 핏치를 도포하고 800℃ 내지 1000℃ 온도 하에서 소성시켜, 천연 흑연의 표면에 3.0 중량%의 함량으로 비정질층이 코팅된 구형의 제 2 탄소계 음극 활물질을 제조하였다. 제 2 탄소계 음극 활물질은 평균 입경이 16 ㎛이고, 비표면적이 3.4 m2/g이며, 14 mPa 압력하에서 1.60 g/cc의 압축밀도를 갖는다.
Pitch was applied to the surface of the natural graphite and calcined at a temperature of 800 ℃ to 1000 ℃ to prepare a spherical second carbon-based negative active material coated with an amorphous layer in an amount of 3.0% by weight on the surface of the natural graphite. The second carbon-based negative electrode active material has an average particle diameter of 16 µm, a specific surface area of 3.4 m 2 / g, and a compression density of 1.60 g / cc under 14 mPa pressure.

저배향성의 인편상 흑연의 준비Preparation of Low Oriented Flaky Graphite

평균 입경이 22 ㎛이고, 비표면적이 2.6 m2/g이며, 14 mPa 압력하에서 1.69 g/cc의 압축밀도를 갖는 저배향성의 인평상 흑연을 준비하였다.
A low orientation inflated graphite having an average particle diameter of 22 µm, a specific surface area of 2.6 m 2 / g, and a compression density of 1.69 g / cc at 14 mPa pressure was prepared.

이하에서는, 상기에서 각각 제조 내지 준비한 물질들을 바탕으로 혼합 음극 활물질을 제조하였다. 따라서, 이하에서 별도의 설명이 없는 한, 제 1 탄소계 음극 활물질, 제 2 탄소계 음극 활물질 및 저배향성 인편상 흑연은 상기 제조예에서 제조 내지 준비한 물질을 의미한다.
Hereinafter, a mixed negative electrode active material was prepared based on the materials prepared or prepared in the above. Therefore, unless otherwise stated below, the first carbon-based negative electrode active material, the second carbon-based negative electrode active material, and the low oriented flaky graphite refer to materials prepared or prepared in the preparation example.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

42.5 중량%의 제 1 탄소계 음극 활물질과 7.5 중량%의 저배향성 인편상 흑연 및 50 중량%의 제 2 탄소계 음극 활물질을 혼합하여 혼합 음극 활물질을 제조하였다.
A mixed negative electrode active material was prepared by mixing 42.5% by weight of the first carbon-based negative electrode active material, 7.5% by weight of low-oriented flaky graphite, and 50% by weight of the second carbon-based negative electrode active material.

<실시예 2><Example 2>

35 중량%의 제 1 탄소계 음극 활물질과 15 중량%의 저배향성 인편상 흑연 및 50 중량%의 제 2 탄소계 음극 활물질을 혼합하여 혼합 음극 활물질을 제조하였다.
A mixed negative electrode active material was prepared by mixing 35% by weight of the first carbon-based negative electrode active material, 15% by weight of low-oriented flaky graphite, and 50% by weight of the second carbon-based negative electrode active material.

<실시예 3><Example 3>

52.5 중량%의 제 1 탄소계 음극 활물질과 7.5 중량%의 저배향성 인편상 흑연 및 40 중량%의 제 2 탄소계 음극 활물질을 혼합하여 혼합 음극 활물질을 제조하였다.
A mixed negative electrode active material was prepared by mixing 52.5 wt% of the first carbon-based negative electrode active material, 7.5 wt% of the low orientation flaky graphite, and 40 wt% of the second carbon-based negative electrode active material.

<실시예 4><Example 4>

45 중량%의 제 1 탄소계 음극 활물질과 15 중량%의 저배향성 인편상 흑연 및 40 중량%의 제 2 탄소계 음극 활물질을 혼합하여 혼합 음극 활물질을 제조하였다.
A mixed negative electrode active material was prepared by mixing 45% by weight of the first carbon-based negative electrode active material, 15% by weight of low-oriented flaky graphite, and 40% by weight of the second carbon-based negative electrode active material.

전지셀의Battery cell 제조 Produce

상기에서 각각 제조된 실시예 1 내지 4의 3종 혼합 음극 활물질과, CMC 및 결착제인 SBR을 98.0 : 1.0 : 1.0의 비율(중량비)로 혼합하여, 용매인 증류수와 함께 교반한 후, 금속 집전체인 구리(Cu)호일에 코팅하였다. 이를 120℃의 진공오븐에서 2 시간 이상 건조하여 음극을 제조하였다.The three mixed negative electrode active materials of Examples 1 to 4 prepared above, CMC and SBR as a binder were mixed in a ratio (weight ratio) of 98.0: 1.0: 1.0, stirred with distilled water as a solvent, and then a metal current collector. It was coated on phosphorus copper (Cu) foil. This was dried for 2 hours or more in a vacuum oven at 120 ℃ to prepare a negative electrode.

상기 음극과 양극으로 LiCoO2 및 폴리프로필렌으로 제조된 다공성 분리막을 사용하여 전극조립체를 제조하였다. An electrode assembly was prepared using a porous separator made of LiCoO 2 and polypropylene as the cathode and the anode.

1 M의 LiPF6 염이 녹아있는 부피비 1 : 1의 에틸렌카보네이트(EC)와 다이메틸카보네이트(DMC) 용액을 전해질로 하여 코인하프 셀(coinhalf cell)과 풀셀(full cell)을 제조하였다.
1 M LiPF 6 Coinlf cell and full cell were prepared using an ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) solution having a volume ratio of 1: 1 dissolved as an electrolyte.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

평균 입경이 22 ㎛이고, 비표면적이 5.1 m2/g이며, 14 mPa 압력하에서 1.50 g/cc 내지 1.85 g/cc 의 압축밀도를 갖는 구형의 탄소계 음극 활물질을 준비하였다.
A spherical carbon-based negative electrode active material having an average particle diameter of 22 m, a specific surface area of 5.1 m 2 / g, and a compressive density of 1.50 g / cc to 1.85 g / cc at 14 mPa pressure was prepared.

<비교예 2>Comparative Example 2

평균 입경이 20 내지 24 ㎛이고, 비표면적이 4.0 m2/g이며, 14 mPa 압력하에서 1.8 내지 2.0 g/cc의 압축밀도를 갖는 고배향성의 인편상 흑연을 음극 활물질로 준비하였다.
Highly oriented flaky graphite having an average particle diameter of 20 to 24 µm, a specific surface area of 4.0 m 2 / g, and a compressive density of 1.8 to 2.0 g / cc under 14 mPa pressure was prepared as a negative electrode active material.

<비교예 3>&Lt; Comparative Example 3 &

42.5 중량%의 비교예 1의 음극 활물질과 7.5 중량%의 비교예 2의 고배향성 인편상 흑연 및 50 중량%의 제 2 탄소계 음극 활물질을 혼합하여 혼합 음극 활물질을 제조하였다.
A mixed negative electrode active material was prepared by mixing 42.5 wt% of the negative active material of Comparative Example 1, 7.5 wt% of the highly oriented flaky graphite of Comparative Example 2, and 50 wt% of the second carbon-based negative active material.

<비교예 4>&Lt; Comparative Example 4 &

천연 흑연의 표면에 핏치를 도포하고 800℃ 내지 1000℃ 온도 하에서 소성시켜, 천연 흑연의 표면에 3.0 중량%의 함량으로 비정질층이 코팅되고, 평균 입경이 20 ㎛, 비표면적이 3.4 m2/g, 14 mPa 압력하에서 1.60 g/cc의 압축밀도를 갖는 구형의 핏치 코팅 소성 음극재를 제조하였다.Pitch is applied to the surface of natural graphite and calcined at a temperature of 800 ° C. to 1000 ° C., and an amorphous layer is coated on the surface of natural graphite in an amount of 3.0% by weight, the average particle diameter is 20 μm, and the specific surface area is 3.4 m 2 / g. , Spherical pitch-coated calcined anode material having a compression density of 1.60 g / cc under 14 mPa pressure was prepared.

42.5 중량%의 핏치 코팅 소성 음극재와 7.5 중량%의 비교예 2의 고배향성 인편상 흑연 및 50 중량%의 제 2 탄소계 음극 활물질을 혼합하여 혼합 음극 활물질을 제조하였다.
A mixed negative electrode active material was prepared by mixing a 42.5 wt% pitch coated calcined negative electrode material with a 7.5 wt% high orientation flaky graphite of Comparative Example 2 and a 50 wt% second carbon-based negative active material.

<실험예 1><Experimental Example 1>

1.63 g/cc의 전극 밀도 조건에서 제조예의 제 1 탄소계 음극 활물질과 비교예 1의 탄소계 음극 활물질의 공극 크기 분포를 비교하고 그 결과를 도 1에 나타내었다. 공극 크기 분포는 수은 공극 측정법으로 비교하였다 (액상의 수은(Hg)이 흡수되는 양으로 분포를 비교).The pore size distribution of the first carbon-based negative electrode active material of Preparation Example and the carbon-based negative electrode active material of Comparative Example 1 was compared under an electrode density of 1.63 g / cc, and the results are shown in FIG. 1. Pore size distributions were compared by mercury porosimetry (compare distributions by the amount of liquid mercury (Hg) absorbed).

도 1을 참조하면, 비교예 1의 탄소계 음극 활물질에 비해 제조예의 제 1 탄소계 음극 활물질이, 공극 크기가 큰 부분에서 수은이 흡수되는 양이 많음을 알 수 있다. 이는, 제조예의 제 1 탄소계 음극 활물질이 비교예 1의 탄소계 음극 활물질에 비해 내부 공극이 큰 포어(pore)로 구성되어 있음을 의미한다.
Referring to FIG. 1, it can be seen that the first carbon-based negative electrode active material of Preparation Example has a higher amount of mercury absorbed in a portion having a larger pore size than the carbon-based negative electrode active material of Comparative Example 1. This means that the first carbon-based negative electrode active material of Preparation Example is composed of pores having larger internal pores than the carbon-based negative electrode active material of Comparative Example 1.

<실험예 2><Experimental Example 2>

1.63 g/cc의 전극 밀도 조건에서 제조예의 저배향성 인편상 흑연과 비교예 2의 고배향성 인편상 흑연의 공극 크기 분포를 비교하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.The pore size distribution of the low-orientation flaky graphite of Preparation Example and the high-orientation flaky graphite of Comparative Example 2 was compared under the electrode density condition of 1.63 g / cc, and the results are shown in FIG. 2.

도 2를 참조하면, 비교예 2의 고배향성 인편상 흑연에 비해 제조예의 저배향성 인편상 흑연은, 공극 크기가 큰 부분에서 수은이 흡수되는 양이 많음을 알 수 있다. 이는, 제조예의 저배향성 인편상 흑연이 비교예 2의 고배향성 인편상 흑연에 비해 내부 공극이 큰 포어로 구성되어 있음을 의미한다.
Referring to FIG. 2, it can be seen that the low-orientation flaky graphite of Preparation Example compared to the high-orientation flaky graphite of Comparative Example 2 has a large amount of mercury absorbed in a portion having a large pore size. This means that the low-orientation flaky graphite of Preparation Example is composed of pores having a larger internal void than that of the high-orientation scaly graphite of Comparative Example 2.

결과적으로, 상기 도 1 및 도 2의 결과를 참조하여 전극 공극 분포도를 비교할 때, 비교예 1의 탄소계 음극 활물질과 제조예의 제 1 탄소계 음극 활물질은 전반적으로 유사한 특성을 갖고, 비교예 2의 고배향성 인편상 흑연과 제조예의 저배향성 인편상 흑연은 전반적으로 유사한 특성을 가지만, 제조예의 제 1 탄소계 음극 활물질과 저배향성 인편상 흑연이 상대적으로 공극 분포가 큰 형태로 유지됨을 알 수 있다.
As a result, when comparing the electrode pore distribution with reference to the results of FIGS. 1 and 2, the carbon-based negative electrode active material of Comparative Example 1 and the first carbon-based negative electrode active material of Preparation Example have similar characteristics in general, and The highly oriented flaky graphite and the low oriented flaky graphite of the preparation example have similar characteristics in general, but it can be seen that the first carbon-based negative electrode active material and the low oriented flaky graphite of the preparation have a relatively large pore distribution.

<실험예 3><Experimental Example 3>

1.71 g/cc의 전극 밀도 조건에서 전해액 함침 시간이 가장 적은 실시예 1 및 4를 기준으로 비교예 3과 공극 크기 분포를 비교하고 그 결과를 도 3에 나타내었다.The pore size distribution was compared with Comparative Example 3 based on Examples 1 and 4 having the least electrolyte impregnation time under an electrode density of 1.71 g / cc, and the results are shown in FIG. 3.

도 3을 참조하면, 비교예 3에 비해 실시예 1 및 4는 공극 크기가 큰 부분에서 수은이 흡수되는 양이 많음을 알 수 있다. 이는 실시예 1 및 4가 비교예 3에 비해 내부 공극이 큰 포어(pore)로 구성되어 있음을 의미한다.
Referring to FIG. 3, it can be seen that Examples 1 and 4 compared to Comparative Example 3 have a large amount of mercury absorbed in a large pore size portion. This means that Examples 1 and 4 are composed of pores having larger internal voids than Comparative Example 3.

<실험예 4><Experimental Example 4>

1.71 g/cc의 전극 밀도 조건에서 제조예의 제 1 탄소계 음극 활물질(제조예-a) 및 저배형성 인편상 흑연(제조예-b)와 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 음극 활물질을 각각 포함하는 펠릿(pellet)의 제조 후, 상기 펠릿을 120 ㎕ 전극액에 함침 후 자연 함침 시간을 비교하였다. 즉, 120 ㎕의 전해액을 펠릿 표면 위에 떨어뜨린 후 흡수되는 양을 비교하고 그 결과를 도 4에 나타내었다.The first carbon-based negative electrode active material (Preparation Example-a) and low-formation flaky graphite (Preparation Example-b) of the Preparation Example and the negative electrode active materials of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 at an electrode density of 1.71 g / cc After the preparation of the pellets (pellets) each containing, after the impregnation of the pellet in 120 μl electrode solution was compared the natural impregnation time. That is, 120 μl of the electrolyte was dropped on the pellet surface, and then the amount absorbed was compared. The results are shown in FIG. 4.

도 4를 참조하면, 비교예 1, 2에 비해 제조예-a 및 제조예-b의 함침 시간이 각각 적음을 알 수 있고, 비교예 3 및 4에 비해 실시예 1 내지 4의 함침 시간이 적음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4, it can be seen that the impregnation time of Preparation Example-a and Preparation Example-b is less than that of Comparative Examples 1 and 2, respectively, and that of Examples 1 to 4 is less than that of Comparative Examples 3 and 4. can confirm.

<실험예 5><Experimental Example 5>

1.71 g/cc의 전극 밀도 조건에서 전해액 함침 시간이 가장 적은 실시예 1 및 4를 기준으로 비교예 3과 전기화학 특성을 비교하고 그 결과를 도 5에 나타내었다. Electrochemical properties of Comparative Example 3 were compared with those of Examples 1 and 4 having the least electrolyte impregnation time under an electrode density of 1.71 g / cc, and the results are shown in FIG. 5.

도 5를 참조하면, 실시예 1 및 4는 비교예 3에 비해 고속 충전 조건에서 0.1V 도달에 필요한 충전용량이 많다는 것이 확인된다. 이는 Li 이온이 음극 층상 구조에 쉽게 삽입(intercalation)될 수 있음을 의미한다. 부언하면, 고속 충전으로 충전시 전압 스테이지(stage)의 구분이 커지고, Li 이온의 삽입시 저항이 적음을 알 수 있다.
Referring to FIG. 5, it is confirmed that Examples 1 and 4 have more charging capacity required to reach 0.1V under fast charging conditions than Comparative Example 3. This means that Li ions can be easily intercalated into the cathode layered structure. In other words, it can be seen that the division of the voltage stage is increased at the time of fast charging and the resistance at the time of insertion of Li ions is small.

<실험예 6><Experimental Example 6>

1.71 g/cc의 전극 밀도 조건에서 전해액 함침 시간이 가장 적은 실시예 1 및 4를 기준으로 비교예 3과 혼합 음극 활물질의 혼합 비율의 차이에 따른 음극 경도의 증감을 비교하고 그 결과를 도 6에 나타내었다.Based on Examples 1 and 4 having the least electrolyte impregnation time at an electrode density of 1.71 g / cc, the increase and decrease of the negative electrode hardness according to the difference in the mixing ratio of Comparative Example 3 and the mixed negative electrode active material were compared. Indicated.

도 6을 참조하면, 실시예 1 및 4에서의 펠릿의 밀도가 비교예 3에 비해 낮았으며, 이는 실시예 1 및 4에 따른 음극 활물질은 비교예 3의 음극 활물질에 비해 구조적 변형이 적다는 것을 의미한다.
Referring to FIG. 6, the density of pellets in Examples 1 and 4 was lower than that of Comparative Example 3, which indicates that the anode active materials according to Examples 1 and 4 had less structural deformation than the anode active materials of Comparative Example 3. it means.

<실험예 7>Experimental Example 7

1.71 g/cc의 전극 밀도 조건에서 실시예 1 및 4의 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지를 제조한 후 비교예 3과 고속 충전 특성을 비교하고 그 결과를 도 7에 나타내었다. After fabricating the lithium secondary batteries including the negative electrode active materials of Examples 1 and 4 at an electrode density of 1.71 g / cc, the fast charging characteristics were compared with Comparative Example 3, and the results are shown in FIG. 7.

도 7을 참조하면, Current 그래프(graph A)에서, 비교예 3에 비해 실시예 1 및 4의 조건하에서 정전류시간(Constant-Current)이 증가하였음이 확인된다. 이는 실시예 1 및 4의 조건에서 전극 포어가 많아서 충전조건에서 음극 내 층상으로 Li 이온이 삽입되기 쉽다는 것을 의미한다.Referring to FIG. 7, it is confirmed from the current graph graph A that the constant current time (Constant-Current) was increased under the conditions of Examples 1 and 4 compared to Comparative Example 3. This means that there are many electrode pores under the conditions of Examples 1 and 4, so that Li ions are easily inserted into the layer in the cathode under the charging conditions.

또한, Voltage 그래프(graph V)에서, 0.0(hour) 내지 0.3(hour)구간에서 실시예 1 및 4의 전압이 비교예 3의 전압보다 낮음이 확인된다. 이는 Li 이온의 삽입 시 저항이 적다는 것을 의미한다.
Further, in the voltage graph V, it is confirmed that the voltages of Examples 1 and 4 are lower than those of Comparative Example 3 in the range of 0.0 (hour) to 0.3 (hour). This means that the resistance is low when the Li ions are inserted.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

Claims (19)

결정질 코어에 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol)을 소성시킨 비정질층이 코팅된 제 1 탄소계 음극 활물질; 저배향성의 인편상(flake) 흑연; 및 결정질 코어에 핏치(pitch)를 소성시킨 비정질층이 코팅된 제 2 탄소계 음극 활물질이 혼합되어 있는 리튬 이차전지용 음극 활물질.A first carbon-based negative active material coated with an amorphous layer obtained by calcining polyvinyl alcohol on a crystalline core; Low orientation flake graphite; And a second carbon-based negative electrode active material coated with an amorphous layer coated with a calcination pitch on a crystalline core. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리비닐알코올 유래의 비정질층의 함량은 제 1 탄소계 음극 활물질 전체 중량 대비 0.5 중량% 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 음극 활물질.The negative active material of claim 1, wherein the polyvinyl alcohol-derived amorphous layer has a content of 0.5 wt% to 10 wt% based on the total weight of the first carbon-based negative active material. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 탄소계 음극 활물질은 구형인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 음극 활물질.The negative active material of claim 1, wherein the first carbon-based negative electrode active material is spherical. 제 1 항에 있어서, 상기 핏치 유래의 비정질층의 함량은 제 2 탄소계 음극 활물질 전체 중량 대비 0.5 중량% 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 음극 활물질.The negative active material of claim 1, wherein the pitch-derived amorphous layer is present in an amount of 0.5 wt% to 10 wt% based on the total weight of the second carbon-based negative active material. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 탄소계 음극 활물질은 구형인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 음극 활물질.The negative active material of claim 1, wherein the second carbon-based negative active material is spherical. 제 1 항에 있어서, 상기 음극 활물질의 전체 중량을 기준으로 제 1 탄소계 음극 활물질이 35 중량% 내지 52.5 중량%, 저배향성 인편상 흑연이 7.5 중량% 내지 15 중량%, 및 제 2 탄소계 음극 활물질이 40 중량% 내지 50 중량%의 범위에서 혼합되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 음극 활물질.According to claim 1, wherein the first carbon-based negative electrode active material based on the total weight of the negative electrode active material 35 to 52.5% by weight, low-oriented flaky graphite 7.5% to 15% by weight, and the second carbon-based negative electrode The negative active material for a lithium secondary battery, wherein the active material is mixed in a range of 40 wt% to 50 wt%. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 탄소계 음극 활물질은 18 ㎛ 내지 25 ㎛의 평균 입경 및 3.3 m2/g 내지 5.1 m2/g의 비표면적을 갖고 12 내지 16 mPa의 압력하에서 1.50 g/cc 내지 1.85 g/cc의 압축밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 음극 활물질.The method of claim 1, wherein the first carbon-based negative active material has an average particle diameter of 18 ㎛ to 25 ㎛ and a specific surface area of 3.3 m 2 / g to 5.1 m 2 / g and 1.50 g / cc at a pressure of 12 to 16 mPa The negative active material for a lithium secondary battery, characterized in that it has a compression density of 1.85 g / cc. 제 1 항에 있어서, 상기 인편상 흑연은 18 ㎛ 내지 25 ㎛의 평균 입경 및 2.0 m2/g 내지 4.0 m2/g의 비표면적을 갖고, 12 내지 16 mPa의 압력하에서 1.50 g/cc 내지 1.85 g/cc의 압축밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 음극 활물질.The flaky graphite of claim 1, wherein the flaky graphite has an average particle diameter of 18 µm to 25 µm and a specific surface area of 2.0 m 2 / g to 4.0 m 2 / g, and is 1.50 g / cc to 1.85 at a pressure of 12 to 16 mPa. A negative active material for a lithium secondary battery, characterized in that it has a compression density of g / cc. 제 1 항에 있어서, 상기 인편상 흑연은 육방정계의 결정구조에서 기저면내의 격자상수 a가 2.4640 Å 이상이고 적층방향의 격자상수 c가 6.7120 Å 이상인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 음극 활물질.The negative electrode active material of claim 1, wherein the flaky graphite has a lattice constant a in the base plane of at least 2.4640 Å and a lattice constant c in the stacking direction of at least 6.7120 에서 in a hexagonal crystal structure. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 탄소계 음극 활물질은 13 ㎛ 내지 18 ㎛의 평균 입경 및 2.0 m2/g 내지 4.0 m2/g의 비표면적을 갖고, 12 내지 16 mPa의 압력하에서 1.50 g/cc 내지 1.70 g/cc의 압축밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 음극 활물질.The method of claim 1, wherein the second carbon-based negative electrode active material has an average particle diameter of 13 ㎛ to 18 ㎛ and a specific surface area of 2.0 m 2 / g to 4.0 m 2 / g, and 1.50 g / under a pressure of 12 to 16 mPa A negative active material for a lithium secondary battery, characterized in that it has a compression density of cc to 1.70 g / cc. 결정질 코어에 폴리비닐알코올을 소성시킨 비정질층이 코팅된 제 1 탄소계 음극 활물질, 저배향성의 인편상 흑연, 및 결정질 코어에 핏치를 소성시킨 비정질층이 코팅된 제 2 탄소계 음극 활물질이 혼합되어 있고, 12 내지 16 mPa의 압력조건 하에서 1.63 g/cc 이상의 전극 밀도를 갖는 리튬 이차전지용 음극.The first carbon-based negative electrode active material coated with the amorphous layer calcined with polyvinyl alcohol on the crystalline core, the low-oriented flaky graphite, and the second carbon-based negative electrode active material coated with the amorphous layer calcined with pitch on the crystalline core were mixed. And an electrode density of 1.63 g / cc or more under a pressure condition of 12 to 16 mPa. 제 11 항에 따른 음극;
하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 리튬 이차전지용 양극 활물질이 포함된 코팅액으로 코팅된 리튬 이차 전지용 양극; 및
다공성의 분리막으로 구성된 것을 특징으로 하는 전극조립체:
LixM1 - yM'yO2 - zAz (1)
상기 식에서
0 < x ≤ 1.2;
0≤ y ≤ 0.9;
0≤ z ≤ 0.3;
M 및 M'은 각각 독립적으로 하나 이상의 +2가 내지 +4가 산화수의 금속 또는 전이금속 양이온이고;
A는 -1 또는 -2가의 음이온이다.
LiaM2 - bM'bO4 - cAc (2)
상기 식에서
0 < a ≤ 1.2;
0≤ b ≤ 0.5;
0≤ c ≤ 0.3;
M 및 M'은 각각 독립적으로 하나 이상의 +2가 내지 +4가 산화수의 금속 또는 전이금속 양이온이고;
A는 -1 또는 -2가의 음이온이다.
A cathode according to claim 11;
A cathode for a lithium secondary battery coated with a coating solution containing a cathode active material for a lithium secondary battery represented by Formula 1 or Formula 2 below; And
An electrode assembly, characterized in that consisting of a porous separator:
Li x M 1 - y M ' y O 2 - z A z (1)
In the above formula
0 <x <1.2;
0 ≦ y ≦ 0.9;
0 ≦ z ≦ 0.3;
M and M 'are each independently at least one metal or transition metal cation of + 2-valent to + 4-valent oxidation water;
A is a -1 or -divalent anion.
Li a M 2 - b M ' b O 4 - c A c (2)
In the above formula
0 <a <1.2;
0 ≦ b ≦ 0.5;
0 ≦ c ≦ 0.3;
M and M 'are each independently at least one metal or transition metal cation of + 2-valent to + 4-valent oxidation water;
A is a -1 or -divalent anion.
제 12 항에 있어서, 상기 화학식 1에서 M은 Co, Mn 및 Ni로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고, M'는 Al, Mg 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전극조립체.The electrode assembly of claim 12, wherein in Formula 1, M is at least one selected from the group consisting of Co, Mn, and Ni, and M 'is at least one selected from the group consisting of Al, Mg, and Ti. 제 12 항에 있어서, 상기 화학식 2에서 M은 Mn이고, M'는 Co, Mn, Ni, Al, Mg 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전극조립체.The electrode assembly of claim 12, wherein M in Formula 2 is Mn, and M 'is at least one selected from the group consisting of Co, Mn, Ni, Al, Mg, and Ti. 제 12 항에 있어서, 상기 화학식 1 또는 2에서 A는 할로겐, S 및 N으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전극조립체. The electrode assembly of claim 12, wherein A in Formula 1 or 2 is at least one selected from the group consisting of halogen, S, and N. 제 12 항의 전극조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.A lithium secondary battery comprising the electrode assembly of claim 12. 제 16 항의 리튬 이차전지를 단위전지로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.A battery module comprising the lithium secondary battery of claim 16 as a unit cell. 제 17 항에 따른 전지모듈을 전원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차.An electric vehicle or a hybrid electric vehicle, comprising using the battery module according to claim 17 as a power source. 제 17 항에 따른 전지모듈을 전원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 전력저장 장치. A power storage device using the battery module according to claim 17 as a power source.
KR1020120017631A 2011-02-23 2012-02-21 Negative Active Material Having High Density and Anode for Lithium Secondary Battery Containing The Same KR101291050B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110016175 2011-02-23
KR20110016175 2011-02-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120096898A true KR20120096898A (en) 2012-08-31
KR101291050B1 KR101291050B1 (en) 2013-08-01

Family

ID=46886682

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120017631A KR101291050B1 (en) 2011-02-23 2012-02-21 Negative Active Material Having High Density and Anode for Lithium Secondary Battery Containing The Same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101291050B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170031452A (en) * 2015-09-11 2017-03-21 주식회사 엘지화학 Method of Manufacturing Negative Electrode for Secondary Battery Comprising Active Material Layers Having Different Hardness of Negative Active Material
CN112713271A (en) * 2020-12-29 2021-04-27 上海杉杉科技有限公司 Modified graphite material, preparation method thereof, lithium ion battery and application
US11018340B2 (en) 2018-04-24 2021-05-25 Samsung Sdi Co., Ltd. Negative electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102304736B1 (en) * 2018-03-15 2021-09-24 주식회사 엘지에너지솔루션 Negative electrode active material for lithium secondary battery and negative electrode comprising the same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990080594A (en) * 1998-04-20 1999-11-15 손욱 Anode active material for lithium ion secondary battery, manufacturing method thereof and lithium ion secondary battery using same
KR100477970B1 (en) * 2002-12-26 2005-03-23 삼성에스디아이 주식회사 Negative active material for lithium secondary battery and method of preparing same
KR100576221B1 (en) * 2003-05-15 2006-05-03 주식회사 엘지화학 Negative active material for large capacity rechargeable lithium battery and large capacity rechargeable lithium battery comprising thereof
KR101093242B1 (en) * 2006-10-23 2011-12-14 주식회사 엘지화학 Mixed Cathode Material for Lithium Secondary Battery and High Power Lithium Secondary Battery Employed with the Same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170031452A (en) * 2015-09-11 2017-03-21 주식회사 엘지화학 Method of Manufacturing Negative Electrode for Secondary Battery Comprising Active Material Layers Having Different Hardness of Negative Active Material
US11018340B2 (en) 2018-04-24 2021-05-25 Samsung Sdi Co., Ltd. Negative electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including same
CN112713271A (en) * 2020-12-29 2021-04-27 上海杉杉科技有限公司 Modified graphite material, preparation method thereof, lithium ion battery and application

Also Published As

Publication number Publication date
KR101291050B1 (en) 2013-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101783445B1 (en) Multilayer-Structured Electrode and Lithium Secondary Battery Comprising The Same
KR100801637B1 (en) Cathode Active Material and Lithium Secondary Battery Containing Them
KR100908571B1 (en) Lithium secondary battery with excellent safety and low temperature output characteristics
KR101288779B1 (en) Cathode active material of lithium secondary battery for high power characteristic, and lithium secondary battery comprising thereof
KR101540618B1 (en) Electrode for Secondary Battery and Method of Preparing the Same
KR102095508B1 (en) Positive Electrode Active Material Particle Comprising Core Having Lithium Cobalt Oxide and Shell Having Lithium Cobalt Phosphate and Method of Manufacturing the Same
KR101440347B1 (en) Anode Having Multi-Layer Structure for Secondary Battery and Lithium Secondary Battery Including The Same
JP6249497B2 (en) Electrode laminate including electrodes having different areas and secondary battery including the same
KR101584251B1 (en) Electrolyte Solution for Lithium Secondary Battery and Lithium Secondary Battery Comprising The Same
KR101570977B1 (en) Lithium Secondary Battery
KR101570975B1 (en) The Lithium Secondary Battery
EP2639867A2 (en) Negative electrode active material, and secondary battery using same
KR101588624B1 (en) Electrode of Improved Electrode Conductivity and Method For Manufacturing The Same
EP2639866A2 (en) Cathode active material and secondary battery using same
KR101291050B1 (en) Negative Active Material Having High Density and Anode for Lithium Secondary Battery Containing The Same
KR20080036255A (en) Mixed cathode material for lithium secondary battery and high power lithium secondary battery employed with the same
KR101264497B1 (en) CATHODE OF LITHIUM SECONDARY BATTERY FOR high power characteristiC, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THEREOF
KR20130136934A (en) Anode active material for secondary battery
KR20130050473A (en) Cathode having double coating structure for lithium secondary battery
KR101115390B1 (en) Mixed Cathode Material for Lithium Secondary Battery and High Power Lithium Secondary Battery Employed with the Same
KR101751009B1 (en) Mixture for Anode for Secondary Battery having irreversible Additives
KR20140071549A (en) Electrolyte Solution for Lithium Secondary Battery and Lithium Secondary Battery Comprising The Same
KR100963977B1 (en) Improved Lithium Secondary Battery of Improved Properties
KR101640115B1 (en) Electrolyte Solution for Lithium Secondary Battery and Lithium Secondary Battery Comprising The Same
KR101572456B1 (en) Lithium Secondary Battery Comprising Lithium Transition Metal Polyanion Compound as a Cathode Active Material and Crystalline Carbon as a Anode Active Material

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160725

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170718

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180619

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190625

Year of fee payment: 7