KR20130135150A - 리튬 이차전지 - Google Patents

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KR20130135150A
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양두경
이철행
유성훈
안유하
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 리튬 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극; 분리막; 음극 활물질로 리튬 티탄 산화물을 포함하는 음극; 디니트릴계 화합물을 포함하는 전해액을 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.
본 발명은 음극에 리튬 티탄 산화물을 포함함으로써 음극의 산화/환원 전위가 Li/Li+의 전위에 대해 1.5V 정도로서 상대적으로 높아 전해액의 분해가 거의 발생하지 않으며, 전해액에 디니트릴계 화합물을 포함함으로써 양극에서 용출된 전이금속이 음극에서 환원되는 것을 억제할 수 있어 고온 안전성이 향상되며, 전지의 고출력 및 고속 충전성능을 동시에 향상시킬 수 있으므로, 고출력을 요구하는 리튬 이차전지에 유용하게 이용할 수 있다.

Description

리튬 이차전지{Lithium secondary battery}
본 발명은 리튬 티탄 산화물을 포함하는 음극 및 디니트릴계 화합물을 포함하는 전해액을 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.
최근 전자기기의 소형화 및 경량화 추세에 따라 전원으로 작용하는 전지도 소형화 및 경향화가 요구되고 있다. 소형 경량화 및 고용량으로 충방전 가능한 전지로서 리튬 계열 이차전지가 실용화되고 있으며, 소형 비디오 카메라, 휴대전화, 노트북 등의 휴대용 전자기기 및 통신기기 등에 이용되고 있다.
리튬 이차전지는 높은 에너지와 파워를 갖는 에너지 저장 장치로서 다른 전지에 비해 용량이나 작동 전압이 높다는 우수한 장점을 가지고 있다. 그러나, 이러한 높은 에너지로 인해 전지의 안전성이 문제가 되어 폭발이나 화재 등의 위험성을 가지고 있다. 특히, 근래에 각광 받고 있는 하이브리드 자동차 등에서는 높은 에너지와 출력 특성이 요구되므로 이러한 안전성이 더욱 더 중요하다 볼 수 있다.
일반적으로 리튬 이차전지는 양극, 음극, 전해액으로 구성되며, 첫번째 충전에 의해 양극 활물질로부터 나온 리튬 이온이 음극 활물질, 즉 탄소 입자 내에 삽입되고 방전시 다시 탈리되는 등의 양 전극을 왕복하면서 에너지를 전달하는 역할을 하기 때문에 충방전이 가능하게 된다.
한편, 음극 활물질로 탄소계 물질을 이용한 리튬 이차전지에서는 최초 충방전시 탄소계 물질의 층상 구조 내에 삽입된 일부 리튬 이온에서 비가역 용량이 발생하여 방전 용량이 저하된다. 또한, 탄소 재료는 산화/환원 전위가 Li/Li+의 전위에 대하여 0.1V 정도로 낮은바, 음극 표면에서 비수 전해액의 분해가 일어나고, 리튬과 반응하여 탄소 재료 표면을 피복하는 층(SEI 막)이 형성된다. 또한, 종래 비수계 전해액을 사용한 리튬 이차전지를 고온에서 장시간 방치하게 되면 전압강하가 발생하여 수명이 열화되고, 성능이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 리튬 티탄 산화물을 포함하는 음극을 사용하여 리튬 삽입의 자유도가 종래 탄소계/흑연계 음극보다 높고, 구조적 안정성으로 인해 사이클 열화와 같은 문제가 발생하지 않으며, 전해액 첨가제로서 디니트릴계 화합물을 사용하여 음극 표면에서의 부반응을 억제하여 수명이 열화되거나 성능이 저하되지 않으며 고출력에도 사용할 수 있는 리튬 이차전지를 제공한다.
본 발명은 양극; 분리막; 음극 활물질로 리튬 티탄 산화물을 포함하는 음극; 및 디니트릴계 화합물을 포함하는 전해액을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.
본 발명은 음극에 리튬 티탄 산화물을 포함함으로써 음극의 산화/환원 전위가 Li/Li+의 전위에 대해 1.5V 정도로서 상대적으로 높아 전해액의 분해가 거의 발생하지 않으며, 디니트릴계 화합물을 사용함으로써 양극에서 용출된 전이금속이 음극에서 환원되는 것을 억제할 수 있어 고온 안전성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전지의 출력 및 고속 충전성능을 동시에 향상시킬 수 있다.
도 1은 실험예 2에 따라, 실시예 2 및 비교예 1, 3과 4의 리튬 이차전지의 SOC(충전심도) 50%에서의 출력 특성 차이를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 양극; 분리막; 음극 활물질로 리튬 티탄 산화물을 포함하는 음극; 및 디니트릴계 화합물을 포함하는 전해액을 포함하는 리튬 이차전지를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지는 음극으로 리튬 티탄 산화물을 포함함으로써 음극의 산화/환원 전위가 Li/Li+의 전위에 대해 1.5V 정도로서 상대적으로 높아 전해액 분해가 거의 발생하지 않고, 디니트릴계 화합물을 사용함으로써 양극에서 용출된 전이금속이 음극에서 환원되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양극과 음극은 당업계에 알려진 통상적인 방법을 사용하여 제조될 수 있으며, 양극 활물질 및 음극 활물질 각각을 바인더, 분산제 등과 혼합하여 전극 슬러리를 제조하고 제조된 전극 슬러리를 전극 집전체 상에 도포, 압연 및 건조하여 제조할 수 있다. 이때 선택적으로 도전재 및/또는 바인더를 소량 첨가할 수 있다.
상기 양극 활물질은 이차전지의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극 활물질이면 사용 가능하며, 예를 들면 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li(LiaCobMnc)O2(0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi1-yCoyO2, LiCo1-yMnyO2, LiNi1-yMnyO2(0≤y<1), Li(NiaCobMnc)O4(0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn2-zCozO4(0<z<2), LiCoPO4 및 LiFePO4로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 산화물 외에 황화물, 셀렌화물 및 할로겐화물 등도 사용할 수 있다.
상기 음극 활물질은 리튬 티탄 산화물을 포함할 수 있고, 리튬 티탄 산화물은 스피넬 구조를 갖는 리튬 티탄 산화물(예를 들면 Li4 + xTiO5O12(0≤x≤3)), 람스델라이트형(ramsdellite) 리튬 티탄 산화물(예를 들면 Li2 + yTi3O7(0≤y≤3)) 또는 Li(1+x)Ti(2-x)Oy (-0.2≤x≤1.0, 3≤y≤4)의 리튬 티탄 산화물 등을 포함할 수 있다. 스피넬 구조를 갖는 리튬 티탄 산화물에 의하면, 우수한 충방전 사이클 특성을 얻을 수 있고, 리튬 삽입의 자유도가 종래 탄소계/흑연계 음극보다 높아 급속 충전 및 고출력에 유리하다. 또한 환원 전위가 높아 전해액의 유기 성분들의 환원 분해가 거의 일어나지 않게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바람직한 리튬 티탄 산화물은 Li4Ti5O12, LiTi2O4, Li2TiO3 및 Li2Ti3O7로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 음극 활물질은 탄소계 물질을 더 포함할 수 있고, 상기 탄소계 물질은 천연 흑연, 인조 흑연, 메조카본 마이크로비즈(MCMB), 탄소섬유 및 카본블랙으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 탄소계 물질은 음극 활물질 총 중량에 대해 0 내지 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 양극 전극 집전체는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있으며, 음극 전극 집전체는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의해 제조되는 호일 등이 있다.
상기 바인더로는 통상적인 결합제를 사용할 수 있으며, 예를 들면 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 셀룰로오스, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 하이드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, EPDM 고무, 술폰화 EPDM 또는 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 등을 사용할 수 있다.
상기 도전재는 구성된 전지 내에서 화학변화를 일으키지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 파네스블랙, 서멀블랙 등의 카본블랙; 천연흑연, 인조흑연 등을 사용할 수 있다. 특히 카본블랙, 흑연분말, 탄소섬유가 바람직하다.
상기 분산제는 수계 분산제 또는 N-메틸-2-피롤리돈 등의 유기 분산제를 사용할 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 들면 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머 유리 섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 크라프트지 등이 사용될 수 있다. 현재 시판중인 대표적인 예로는 셀가드 계열(Celgard™ 2400, 2300(Hoechest Celanese Corp. 제품), 폴리프로필렌 분리막(Ube Industries Ltd. 제품 또는 Pall PAI사 제품), 폴리에틸렌 계열(Tonen 또는 Entek) 등이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전해액은 통상적인 전해액 성분, 예를 들면 전해질 염과 유기용매를 포함한다.
사용 가능한 전해질 염은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고, B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이다. 특히, 리튬염이 바람직하다. 예를 들면, LiClO4, LiCF3SO3, LiPF6, LiAsF6, LiN(CF3SO2)2 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.
상기 유기용매는 통상적으로 알려진 용매, 예컨대 할로겐 치환체를 포함하거나 또는 포함하지 않는 환형 카보네이트계; 선형 카보네이트계; 에스테르계, 니트릴계, 인산염계 용매 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 예를 들면 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마 부티로락톤(GBL), 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC), 포름산 메틸, 포름산 에틸, 포름산 프로필, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 아세트산 프로필, 아세트산 펜틸, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸, 프로피온산 에틸 및 프로피온산 부틸로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전해액은 전해액 첨가제로서 디니트릴계 화합물을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 디니트릴계 화합물을 포함함으로써 고온에서 양극의 전이금속 용출 방지 및 용출된 전이금속들이 음극표면에서 환원되어 새로운 금속 표면이 형성되는 것을 방지하여 음극 표면에서의 부반응을 억제할 수 있다.
상기 디니트릴계 화합물로는 아디포니트릴(adiponitrile), 숙시노니트릴(succinonitrile), 글루타로니트릴(glutaronitrile), 피멜로니트릴(pimelonitrile), 수베로니트릴(suberonitrile) 또는 세바코니트릴(sebaconitrile) 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 디니트릴계 화합물은 전해액 총중량에 대해 0.1 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 디니트릴계 화합물의 양이 10 중량%를 초과하는 경우, 초기 고체 전해질 (SEI) 막 형성시 저항이 증가할 수 있고, 전지의 충방전시 전해액 내의 부반응이 과도하게 발생하여 스웰링(swelling) 현상이 일어날 수 있다. 또한, 상기 디니트릴계 화합물의 양이 0.1 중량% 미만인 경우, 전지의 고온 안정성 및 출력 개선의 효과가 미미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지에서, 음극으로 리튬 티탄 산화물을 포함함으로써 음극의 산화/환원 전위가 Li/Li+의 전위에 대해 1.5V 정도로서 상대적으로 높아 전해액의 분해가 거의 발생하지 않고, 전해액 첨가제로 디니트릴계 화합물을 사용함으로써 양극에서 용출된 전이금속이 음극에서 환원되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 리튬 티탄 산화물을 포함하는 음극과 디니트릴계 화합물을 포함하는 전해액을 함께 사용함으로써 고온 안전성이 향상되고, 이차전지의 출력 및 고속 충전성능을 동시에 향상시킬 수 있으므로, 파워툴, 중대형 자동차, 에너지 저장 시스템용 전지에 이용할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예 1:
음극 활물질로 L4Ti5O12 및 바인더로 폴리비닐리덴 플루오라이드를 96:4의 중량비로 N-메틸피롤리돈 용매에서 혼합하여 음극 슬러리를 제조하였다. 상기 음극 슬러리를 14 ㎛의 두께로 구리박(Cu-foil) 위에 코팅하여 얇은 극판의 형태로 만든 후 135 ℃에서 3시간 이상 건조시킨 후 압연(pressing)하여 음극을 제조하였다.
양극 활물질로 LiCoO2, 바인더로 폴리비닐리덴플루오라이드 및 카본 도전재를 96:2:2의 중량비로 N-메틸피롤리돈 용매에서 분산시켜 양극 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 슬러리를 60 ㎛의 두께로 알루미늄 위에 코팅하여 얇은 극판 형태로 만든 후 135 ℃에서 3시간 이상 건조시킨 후 압연하여 양극을 제조하였다.
에틸메틸카보네이트, 디메틸카보네이트 및 에틸렌카보네이트를 45:45:10의 부피비로 혼합한 후 아디포니트릴 및 1.3M LiPF6를 첨가하여 비수계 전해액을 제조하였다. 이때, 아디포니트릴은 전해액 총 중량에 대해 0.1 중량%로 첨가하였다.
상기에서 제조된 음극 및 양극을 다공질 폴리프로필렌 필름으로 이루어진 분리막을 사용하여 권취 및 압축하여 전지 케이스에 넣은 다음, 상기 전해액을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하였다.
실시예 2 내지 8:
하기 표 1에 나타낸 음극 물질과 디니트릴계 화합물을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.
비교예 1:
음극 활물질로 인조 흑연을 사용하고, 전해액 첨가제로 아디포니트릴을 전해액 총 중량에 대해 5 중량%로 첨가한 전해액을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.
비교예 2:
음극 활물질로 인조 흑연을 사용하고, 전해액 첨가제로 숙시노니트릴을 전해액 총 중량에 대해 5 중량%로 첨가한 전해액을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.
비교예 3:
음극 활물질로 L4Ti5O12를 사용하고, 전해액 첨가제를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.
비교예 4:
음극 활물질로 인조 흑연을 사용하고, 전해액 첨가제를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.
비교예 5:
음극 활물질로 L4Ti5O12를 사용하고, 전해액 첨가제로 부티로니트릴 1 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.
비교예 6:
음극 활물질로 L4Ti5O12를 사용하고, 전해액 첨가제로 부티로니트릴 5 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.
비교예 7:
음극 활물질로 L4Ti5O12를 사용하고, 전해액 첨가제로 아디포니트릴 12 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.
실험예 1
<고온(55℃) 안정성 실험>
실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 7의 리튬 이차전지를 55℃에서 정전류/정전압(CC/CV) 조건에서 4.2V/38mA까지 1C로 충전한 다음, 정전류(CC) 조건에서 3.03V까지 3C로 방전하고, 그 방전 용량을 측정하였다. 이를 1 내지 500 사이클로 반복 실시하였고, 이 결과를 표 1에 나타내었다.
실험예 2
<초기 출력 특성>
실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 7의 리튬 이차전지를 SOC 50%에서 5C로 10초간 방전하여 발생하는 전압차로 출력을 계산하였다. 그 결과를 표 1 및 도 1에 나타내었다.
이때, 표 1에서 비교예 3 및 4의 전해액 첨가제인 디니트릴계 화합물을 사용하지 않고, 리튬 티탄 산화물 또는 인조 흑연에 적용한 리튬 이차전지의 출력 특성 결과를 기준으로 보았을 때의 출력 또는 감소에 따라 각각 ○ 및 X로 표시하였다.
예
 음극
활물질
 전해액에 포함되는 디니트릴계 화합물 고온
안정성
출력 특성
아디포니트릴
(중량%)		 숙시노니트릴
(중량%)		 부티로니트릴
(중량%)
실시예 1 L4Ti5O12 0.1 - - ○ ○
실시예 2 L4Ti5O12 1 - - ○ ○
실시예 3 L4Ti5O12 5 - - ○ ○
실시예 4 L4Ti5O12 10 - - ○ ○
실시예 5 L4Ti5O12 - 0.1 - ○ ○
실시예 6 L4Ti5O12 - 1 - ○ ○
실시예 7 L4Ti5O12 - 2 - ○ ○
실시예 8 L4Ti5O12 - 5 - ○ ○
비교예 1 인조 흑연 5 - - X X
비교예 2 인조 흑연 - 5 - X X
비교예 3 L4Ti5O12 - - - △ △
비교예 4 인조 흑연 - - - △ △
비교예 5 L4Ti5O12 - - 1 X X
비교예 6 L4Ti5O12 - - 5 X X
비교예 7 L4Ti5O12 12 - - X X
상기 표 1에서 비교예 3 및 4의 전해액 첨가제인 디니트릴계 화합물을 사용하지 않고, 리튬 티탄 산화물 또는 인조 흑연에 적용한 리튬 이차전지의 고온 안정성 결과 및 초기 출력 특성을 기준(△)으로 하여, 고온 안정성 결과 및 초기 출력 특성이 향상된 경우 ○로 표시하였고, 감소한 경우 X로 표시하였다.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 7은 고온 안정성 및 초기 출력에 있어 성능 향상이 나타났으며(○로 나타냄), 비교예 1 내지 8은 비교예 3 및 4에 비해 오히려 감소하였다(X로 나타냄). 따라서, 본 발명에 따른 리튬 이차전지는 리튬 티탄산화물과 디니트릴계 화합물을 조합하여 사용함으로써 고온 안정성, 초기 출력 특성이 향상되는 것을 알 수 있다.
한편, 도 1은 실시예 2 및 비교예 1, 3과 4의 초기 출력 특성을 나타낸 것이다. 전해액 첨가제인 디니트릴계 화합물을 사용하지 않고, 리튬 티탄 산화물 또는 인조 흑연을 적용한 비교예 3 및 4의 리튬 이차전지의 초기 출력 특성을 100%로 하였을때, 음극 활물질로 L4Ti5O12를 사용하고, 전해액 첨가제로 아디포니트릴 1 중량%를 사용한 실시예 2는 102.4%로 비교예 3과 4보다 출력특성이 개선되었음을 확인할 수 있다.
이에 반해, 음극 활물질로 인조 흑연을 사용하고, 전해액 첨가제로 아디포니트릴 5 중량%를 사용한 비교예 1은 오히려 전해액 첨가제를 사용하지 않은 비교예 3과 4보다도 출력 특성이 저하되었음을 확인할 수 있다.

Claims (11)

  1. 양극;
    분리막;
    음극 활물질로 리튬 티탄 산화물을 포함하는 음극; 및
    디니트릴계 화합물을 포함하는 전해액을 포함하는 리튬 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리튬 티탄 산화물은 Li4 + xTiO5O12(0≤x≤3), Li2 + yTi3O7(0≤y≤3) 및 Li(1+x)Ti(2-x)Oy (-0.2≤x≤1.0, 3≤y≤4)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 리튬 티탄 산화물은 Li4Ti5O12, LiTi2O4, Li2TiO3 및 Li2Ti3O7로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 음극 활물질은 탄소계 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 탄소계 물질은 천연 흑연, 인조 흑연, 메조카본 마이크로비즈(MCMB), 탄소섬유 및 카본블랙으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 탄소계 물질은 음극 활물질 총 중량에 대해 0 중량% 내지 30 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극은 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li(LiaCobMnc)O2(0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi1-yCoyO2, LiCo1-yMnyO2, LiNi1-yMnyO2(0≤y<1), Li(NiaCobMnc)O4(0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn2 -zCozO4(0<z<2), LiCoPO4 및 LiFePO4로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 디니트릴계 화합물은 아디포니트릴, 숙시노니트릴, 글루타로니트릴, 피멜로니트릴, 수베로니트릴(suberonitrile) 및 세바코니트릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 디니트릴계 화합물은 전해액 총 중량에 대해 0.1 중량% 내지 10 중량%로 포함된 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 디니트릴계 화합물은 전해액 총중량에 대해 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함된 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 전해액은 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마 부티로락톤(GBL), 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC), 포름산 메틸, 포름산 에틸, 포름산 프로필, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 아세트산 프로필, 아세트산 펜틸, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸, 프로피온산 에틸 및 프로피온산 부틸로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 유기용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
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