KR20130089310A - 리튬 이차전지용 양극 - Google Patents

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KR20130089310A
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Abstract

본 발명은 양극 활물질로서 리튬 니켈-망간-코발트 복합산화물 및 리튬 철 인산화물의 혼합물과, 첨가제로서 계면활성제를 포함하여, 향상된 사이클 특성을 갖는 이차전지용 양극에 관한 것입니다.

Description

리튬 이차전지용 양극 {Cathode for Lithium Secondary Battery}
본 발명은 우수한 출력 특성을 갖는 이차전지용 양극에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양극 활물질로서 리튬 니켈-망간-코발트 복합산화물 및 리튬 철 인산화물의 혼합물과, 첨가제로서 사이클 특성의 향상을 위한 계면활성제를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극에 관한 것이다.
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.
리튬 이차전지의 양극 활물질로는 리튬 함유 코발트 산화물(LiCoO2)이 주로 사용되고 있고, 그 외에 층상 결정구조의 LiMnO2, 스피넬 결정 구조의 LiMn2O4 등의 리튬 함유 망간 산화물과, 리튬 함유 니켈 산화물(LiNiO2)의 사용도 고려되고 있다.
상기 양극 활물질들 중 LiCoO2은 우수한 사이클 특성 등 제반 물성이 우수하여 현재 많이 사용되고 있지만, 안전성이 낮으며, 원료로서 코발트의 자원적 한계로 인해 고가이고, 전기자동차 등과 같은 분야의 동력원으로 대량 사용하기에는 한계가 있다.
LiMnO2, LiMn2O4 등의 리튬 망간 산화물은 원료로서 자원이 풍부하고 환경 친화적인 망간을 사용한다는 장점을 가지고 있으므로, LiCoO2를 대체할 수 있는 양극 활물질로서 많은 관심을 모으고 있다. 그러나, 이들 리튬 망간산화물은 용량이 작고, 사이클 특성 등이 나쁘다는 단점을 가지고 있다.
반면에, LiNiO2 등의 리튬 니켈계 산화물은 상기 코발트계 산화물보다 비용이 저렴하면서도 4.3V로 충전되었을 때, 높은 방전 용량을 나타내는 바, 도핑된 LiNiO2의 가역 용량은 LiCoO2의 용량(약 165 mAh/g)을 초과하는 약 200 mAh/g에 근접한다. 따라서, 약간 낮은 평균 방전 전압과 체적 밀도(volumetric density)에도 불구하고, LiNiO2 양극 활물질을 포함하는 상용화 전지는 개선된 에너지 밀도를 가지므로, 최근 고용량 전지를 개발하기 위하여 이러한 니켈계 양극 활물질에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
그러나, LiNiO2계 양극 활물질은 충방전 사이클에 동반하는 체적 변화에 따라 결정 구조의 급격한 상전이가 나타나고, 전지의 스웰링(swelling) 현상을 발생시키며, 공기와 습기에 노출되었을 때 표면에서 내화학성이 급격히 저하되고, 높은 pH로 인해 NMP-PVDF 슬러리가 중합되기 시작하면서 슬러리의 겔화가 발생하는 등의 문제점이 있다.
이에, 니켈의 일부를 망간, 코발트 등의 다른 전이금속으로 치환한 형태의 리튬 전이금속 산화물이 제안되었다. 그러나, 이러한 금속 치환된 니켈계 리튬 전이금속 산화물은 상대적으로 사이클 특성 및 용량 특성이 우수하다는 장점이 있지만, 이 경우에도 장기간 사용시에는 사이클 특성이 급격히 저하되고, 가스 발생에 의한 스웰링 현상, 낮은 화학적 안정성 등의 문제가 발생한다.
이러한 각각의 문제점을 해결하기 위하여 혼합 양극 활물질로 전극을 제조하는 연구가 시도되고 있다. 예를 들어, 일본 특허출원공개 제2002-110253호 및 제2004-134245호에는, 회생출력 등을 높이기 위하여 리튬 망간 복합산화물과 리튬 니켈 코발트 망간 복합산화물 등을 혼합해 사용하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 상기의 양극 활물질은 리튬 망간 산화물의 열악한 사이클 수명의 문제점과 안전성 향상에 한계가 있다는 단점을 여전히 가지고 있다.
따라서, 고용량화에 적합한 이차전지의 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 리튬 니켈-망간-코발트 복합산화물과 리튬 철 인산화물을 혼합하여 양극 활물질로 사용하고, 첨가제로서 소정의 특성을 갖는 계면활성제를 첨가하여 양극을 구성하는 경우, 향상된 사이클 특성을 발휘하는 것을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명에 따른 양극은, 양극 활물질로서 리튬 니켈-망간-코발트 복합산화물 및 리튬 철 인산화물의 혼합물과, 첨가제로서 사이클 특성의 향상을 위한 계면활성제를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
우선, 본 발명에서 양극 활물질로는, 열적 안정성이 우수한 올리빈 결정구조의 리튬 철 인산화물과, 니켈의 일부를 망간 및 코발트로 치환하여 용량이 크고 사이클 특성이 향상된 리튬 니켈-망간-코발트 복합산화물의 혼합물을 사용하고 있다.
리튬 철 인산화물과 리튬 니켈-망간-코발트 복합산화물이 각각 공지되어 있지만, 이들의 혼합물을 양극 활물질로 실제 사용하는 기술은 거의 시도되지 않고 있다.
혼합물 형태의 양극 활물질에서는 혼합물을 구성하는 활물질 성분들을 균일하게 혼합하는 것이 중요한 바, 이를 위해서는 각각의 활물질 성분들이 적절하게 분산되어야 한다.
본 발명에서는 이러한 혼합물 형태의 양극 활물질의 분산성을 높여 사이클 특성의 향상을 도모하기 위해 계면활성제를 양극에 첨가제로서 포함시키고 있다. 이러한 계면활성제는 리튬 철 인산화물의 분산을 촉진시켜, 리튬 철 인산화물이 리튬 니켈-망간-코발트 복합산화물 뿐만 아니라 바인더와도 균일하게 혼합될 수 있도록 해 준다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 리튬 니켈-망간-코발트 복합산화물은 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
LixMyO2 (1)
(상기 식에서, M는 Ni1 -a- bMnaCob (0.05≤a≤0.8, 0.1≤b≤0.5, 0.3≤1-a-b≤0.9)이고, x+y
Figure pat00001
2로서 0.95≤x≤1.15 이다).
상기 양극 활물질에서 리튬 니켈-망간-코발트 복합산화물의 함량은 바람직하게는 50 내지 99 중량%이고 리튬 철 인산화물의 함량은 1 내지 50 중량%일 수 있다. 즉, 리튬 니켈-망간-코발트 복합산화물을 주성분으로, 리튬 철 인산화물을 보조성분으로 하여 양극 활물질을 구성할 수 있다.
상기 계면활성제는 양극 전체 중량을 기준으로 바람직하게는 0.01 내지 1 중량%로 포함되고, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.1 중량%로 포함될 수 있다. 계면활성제가 0.01 중량% 미만이면, 리튬 철 인산화물이 효과적으로 분산되지 않아서 응집된 형태로 존재하여 리튬 니켈-망간-코발트 산화물과 균일하게 혼합되지 않을 뿐만 아니라 응집된 리튬 철 인산화물 주변으로 바인더가 편중되는 현상을 나타내고, 0.1 중량%를 초과하면 전기 전도성과 전기적 용량이 감소하므로 바람직하지 않다.
일반적으로 계면활성제는 음이온 계면활성제, 양이온 계면활성제, 비이온 계면활성제, 양성 계면활성제로 분류된다. 본 발명에 사용되는 계면활성제로는 비이온성 계면활성제이 바람직한 바, 이온성 계면활성제는 양극 집전체의 부식을 유발할 수 있어서 바람직하지 않다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 비이온성 계면활성제는 하기 화학식 2의 구조를 가진 화합물일 수 있다.
Figure pat00002
(2)
상기 식에서, R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C5의 알킬이고, n은 1 내지 100의 정수이다.
알킬이 치환된 경우에 치환체는 아미노, 니트로, 시아노, 할로겐, 아릴 등일 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, R1 내지 R5는 각각 독립적으로 메틸 또는 에틸일 수 있다.
본 발명에 따른 양극 활물질을 포함하는 양극의 구체적인 제조방법을 예시적으로 살펴보면 다음과 같다.
우선, 본 발명에 따른 혼합물로서의 양극 활물질과, 상기 양극 활물질에 대해 바인더 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.
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 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
상기 바인더의 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.
상기 도전제는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머블랙 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.
경우에 따라서는, 양극의 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.
상기 분산액으로는 대표적으로 이소프로필 알코올, N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤 등이 사용될 수 있다.
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. 이밖에도, 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. 금속판 위에 도포된 페이스트의 건조는 50 내지 200℃의 진공오븐에서 1 내지 3 일 동안 건조시키는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 상기와 같은 양극을 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.
본 발명의 리튬 이차전지는 상기와 같은 양극이 분리막을 사이에 두고 음극과 대면하고 있는 전극조립체와 리튬염 함유 비수계 전해질을 포함하는 것으로 구성되어 있다.
상기 음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 도전제, 바인더 및 충진제 등의 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1 - xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
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.
경우에 따라서는, 전지의 안정성을 높이기 위하여 상기 분리막에 겔 폴리머 전해질이 코팅될 수도 있다. 이러한 겔 폴리머 중 대표적인 것으로 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐리덴플루라이드, 폴리아크릴로나이트릴 등이 있다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
상기 리튬염 함유 비수계 전해액은 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 상기 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.
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.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene carbonate), PRS(Propene sultone), FPC(Fluoro-Propylene carbonate) 등을 더 포함시킬 수 있다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지를 단위전지로 포함할 뿐 아니라 전지모듈을 전원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스일 수 있다.
상기 디바이스의 바람직한 예로는 전동 파워 툴(power tool), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전기 이륜차, 전기 골프 카트(electric golf cart), 또는 전력저장장치 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 리튬 니켈-망간-코발트 복합산화물과 리튬 철 인산이 혼합되고 계면활성제를 포함하는 이차전지용 양극을 통하여 고용량, 낮은 비용특성을 모두 만족하는 이차전지를 제공할 수 있다.
도 1은 실시예 1 및 비교예 1의 실험예 1에 따른 C-rate에 따른 사이클(cycle) 특성을 나타낸 그래프이다;
도 2는 실시예 1 및 비교예 1의 실험예 2에 따른 1C 에서의 사이클 특성을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명에 따른 일부 실시예들을 참조하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
활물질(LiNi0 .25Mn0 .6Co0 .15O2: LiFePO4 = 7: 3) : 도전재 : 바인더의 양이 80 : 10 : 10 (중량비)이 되도록 계량한 후 NMP에 넣고, NMP의 0.5 중량%의 계면활성제(화학식 2에서 R1 내지 R5가 각각 메틸이고 n이 1 내지 10의 정수인 화합물)를 추가한 후 믹싱하여 양극 합제를 제조하고, 20 ㎛ 두께의 알루미늄 호일에 상기 양극 합제를 200 ㎛ 두께로 코팅한 후 압연 및 건조하여 전극을 제조하였다.
상기 전극을 코인 모양으로 타발하고, 음극으로 Li금속, 전해질로 LiPF6가 1몰 녹아있는 카보네이트 전해액을 이용하여 코인 형태의 전지를 제작하였다.
<비교예 1>
첨가제로서 실시예 1의 계면활성제를 추가하지 않았다는 점을 제외하고는 실시예 과 동일한 방법으로 코인 형태의 전지를 제작하였다.
<실험예 1>
실시예 1 및 2와 비교예 1의 전지를 사용하여 3.0V 내지 4.2V 전압 영역에서 충방전을 진행하여 각각의 C-rate에 따른 용량을 비교하였다.
<실험예 2>
실시예 1 및 2와 비교예 1의 전지를 사용하여 3.0V 내지 4.2V 전압 영역에서 1C 조건으로 충방전을 반복하여 사이클에 따른 용량의 변화를 각각 측정하였고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
상기 실험예 1 및 2의 결과를 도 1 및 도 2에 나타내었다.
우선, 실시예 1 및 비교예 1의 C-rate에 따른 용량을 비교한 도 1을 참조하면, 각각의 C-rate에서 계면활성제를 첨가한 실시예 1의 용량이 계면활성제를 첨가하지 않은 비교예 1의 용량보다 더 큰 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 1 및 비교예 1의 사이클에 따른 용량을 비교한 도 2를 참조하면, 실시예 1의 용량이 비교예 1의 용량보다 더 큰 것을 알 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (11)

  1. 양극 활물질로서 리튬 니켈-망간-코발트 복합산화물 및 리튬 철 인산화물의 혼합물과, 첨가제로서 사이클 특성의 향상을 위한 계면활성제를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극.
  2. 제 1 항에 있어서, 리튬 니켈-망간-코발트 복합산화물은 하기의 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극:
    LixMyO2 (1)
    (상기 식에서, M는 Ni1 -a- bMnaCob (0.05≤a≤0.8, 0.1≤b≤0.5, 0.3≤1-a-b≤0.9)이고, x+y
    Figure pat00003
    2로서 0.95≤x≤1.15 이다).
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 양극 활물질에서 리튬 니켈-망간-코발트 복합산화물의 함량은 50 내지 99 중량%이고 리튬 철 인산화물의 함량은 1 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 계면활성제는 양극 전체 중량을 기준으로 0.01 내지 1 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제인 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 비이온성 계면활성제는 하기 화학식 2의 구조를 가진 화합물인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극:
    Figure pat00004
    (2)
    상기 식에서, R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C5의 알킬이고, n은 1 내지 100의 정수이다.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 R1 내지 R5는 각각 독립적으로 메틸 또는 에틸인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극:
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 하나에 따른 양극을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  9. 제 8 항에 따른 리튬 이차전지를 단위전지로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  10. 제 9 항에 따른 전지모듈을 전원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 디바이스는 전동 파워 툴(power tool), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전기 이륜차, 전기 골프 카트(electric golf cart), 또는 전력저장장치인 것을 특징으로 하는 디바이스.
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