KR20150037246A - 이차전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 - Google Patents

이차전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리튬 이차전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소계 물질, 이산화 몰리브덴(MoO2) 및 오산화 바나듐(V2O5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.

Description

이차전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 {Anode Active Material for Secondary Battery and Lithium Secondary Battery Comprising the Same}
본 발명은 이차전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 탄소계 물질, 이산화 몰리브덴(MoO2) 및 오산화 바나듐(V2O5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.
우수한 전극 수명과 높은 고속 충방전 효율을 가진 리튬 이차전지는, 양극 활물질로 리튬 함유 코발트 산화물(LiCoO2)이 주로 사용하고 있고, 그 외에 층상 결정 구조의 LiMnO2, 스피넬 결정 구조의 LiMn2O4 등의 리튬 함유 망간 산화물과, 리튬 함유 니켈 산화물(LiNiO2)의 사용도 고려되고 있다.
음극 활물질로는 여러 가지 탄소재료가 사용되고 있고, 음극 활물질로 사용되는 탄소재료는 결정질계 흑연과 비정질계 탄소 원료로 구분된다. 결정질계 흑연 재료로는 통상 인조 흑연과 천연 흑연, 및 키쉬(kish) 흑연 등을 사용하고 있고, 비정질계 탄소 원료로는 석탄계 피치 또는 석유계 피치를 고온에서 소성하여 얻은 소프트 카본(soft carbon), 페놀 수지 등의 고분자 수지를 소성하여 얻은 하드 카본(hard carbon) 등이 있다.
이 중 흑연의 경우, 이론 용량이 약 372 mAh/g 정도이고, 현재 상용화된 흑연의 실제 용량은 약 350 내지 360 mAh/g 정도까지 실현하고 있다. 그러나, 이러한 흑연과 같은 탄소계 물질의 용량으로는 고용량의 음극 활물질을 요구하는 리튬 이차전지에 부합되지 못하고 있다.
이러한 요구를 충족하기 위하여 탄소계 물질보다 높은 충방전 용량을 나타내고, 리튬과 전기화학적으로 합금화 가능한 금속인 Si, Sn 등을 음극 활물질로 이용하는 예가 있다. 그 중, 이론용량이 약 4200 mAh/g인 Si이 가장 관심을 받고 있다. 하지만, 음극 활물질로 Si를 포함하는 음극의 경우, 전지의 충방전시 부피의 변화가 심하여 전체 음극 활물질 사이에 계면이 벌어지게 되어 전도성이 떨어지게 되고 사이클 수명이 현저히 감소하는 문제가 있었다. 또한, 전극의 수직 방향으로 불균일하게 부피 팽창이 발생하여 전극이 뒤틀려 부피 팽창이 집중적으로 가속화되는 경향도 있었다.
이에, 종래에는 리튬과 합금화가 가능한 금속과 탄소계 물질을 혼합하거나, 탄소계 물질에 상기 금속을 증착하는 방법, 기계적 합금법 등으로 금속-탄소의 복합체를 제조하는 방법 등으로 상기 금속계 전극 활물질의 부피 팽창을 제어하고자 하였으나, 상기 금속계 전극 활물질의 부피 팽창을 제어하기에는 부족하여, 여전히 전극의 박리, 불균일한 전극 표면 생성, 전극의 전기전도도 저하 및 전극의 뒤틀림 등이 발생하고, 이로 인해 비가역 용량이 증가하는 문제가 있었다.
따라서, 이들 문제점을 근본적으로 해결하여 비가역 용량을 줄일 뿐 아니라 바인더 함량을 줄여 고용량, 고밀도 에너지를 구현할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 탄소계 물질, 이산화 몰리브덴(MoO2) 및 오산화 바나듐(V2O5)을 포함하는 음극 활물질을 사용하는 경우, 기존 탄소계 물질과 실리콘계 물질을 혼합 사용하는 경우에 비해 부피 팽창이 적어 비가역 용량이 감소할 뿐만 아니라, 이에 따라 바인더 함량을 줄일 수 있어 고용량, 고밀도 에너지를 구현할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명에 따른 음극 활물질은, 이차전지용 음극 활물질로서, 탄소계 물질, 이산화 몰리브덴(MoO2) 및 오산화 바나듐(V2O5)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 탄소계 물질은 결정성 흑연일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 MoO2 및 V2O5은 그 결정 구조가 한정되지는 아니하나, 상세하게는 비정질 결정 구조를 가질 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 MoO2 및 V2O5의 총함량은, 상세하게는 음극 활물질 전체 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%일 수 있고, 더욱 상세하게는 1 내지 5 중량%일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, MoO2와 V2O5의 함량 비율은 중량을 기준으로 9 : 1 내지 1 : 9일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 음극 활물질을 포함하는 음극을 제공하고, 상기 음극, 양극, 및 상기 음극과 양극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체를 제공한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 양극은 양극 활물질로서 리튬 코발트계 산화물 및 리튬 니켈계 산화물을 포함할 수 있고, 여기서 상기 리튬 코발트계 산화물은 하기 화학식 1로 표현될 수 있고, 상기 리튬 니켈계 산화물은 하기 화학식 2로 표현될 수 있다.
Li(Co(1-a)Ma)O2 (1)
상기 식에서,
0≤a≤0.2이고;
상기 M은 Al, Mg, K, Na, Ca, Si, Ti, Zr, Sn, Y, Sr, Mo, 및 Mn 원소 중에서 선택되는 하나 이상의 원소이다.
LixNiyM’1-yO2 (2)
상기 식에서,
0.95≤x≤1.05, 0.4≤y≤0.9이고;
상기 M’는 6배위 구조에 안정한 원소들로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다.
상기 화학식 1에서, 상기 M은 상세하게는 Mg 및/또는 Ti일 수 있고, 더욱 상세하게는 Mg 및 Ti일 수 있는 바, Mg으로 도핑하는 경우에 양극 구조가 보다 안정해지고, Ti으로 도핑하는 경우에 전자 전도도 및 레이트 특성이 향상되는 효과가 있다.
상기 화학식 2에서, 상기 M’는, 예를 들어, Mn, Co, Mg 및 Al으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소일 수 있고, 니켈의 일부를 망간, 코발트 등의 다른 전이금속으로 치환한 형태의 리튬 니켈계 산화물은 상대적으로 고용량이고 높은 사이클 안전성을 발휘하는 효과가 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 리튬 니켈계 산화물은, 상세하게는 양극 활물질의 전체 중량 대비 1 내지 5 중량%로 포함될 수 있고, 더욱 상세하게는 2 내지 3 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전극조립체를 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 음극 활물질은 탄소계 물질, 이산화 몰리브덴(MoO2) 및 오산화 바나듐(V2O5)을 포함함으로써, 기존 탄소계 물질과 실리콘계 물질을 혼합 사용하는 경우에 비하여 부피 팽창을 줄여 비가역 용량을 감소시킬 뿐 아니라, 이에 의해 바인더 함량을 줄일 수 있어 고용량, 고밀도 에너지를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 양극 활물질로서, 리튬 코발트계 산화물 및 리튬 니켈계 산화물의 혼합물을 적용함으로써, 본 발명의 음극 활물질로서 사용되는 이산화 몰리브덴(MoO2) 및 오산화 바나듐(V2O5) 등에 의한 초기 비가역 반응을 보상할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 음극 활물질은, 이차전지용 음극 활물질로서, 탄소계 물질, 이산화 몰리브덴(MoO2) 및 오산화 바나듐(V2O5)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 탄소계 물질은 전지의 충방전시 리튬이 삽입(intercalation)됨으로써 부피가 팽창되었다가 방전시 리튬이 탈리(deintercalation)됨으로써 부피가 원상태로 다시 수축될 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 아니하고, 예를 들어, 석탄 타르 피치(coal tar pitch), 석유계 피치(petroleum pitch), 각종 유기 재료(organic material) 등을 원료로 하여 열처리하여 만든 비정질 탄소와, 흑연화도가 큰 천연 흑연, 인조 흑연, 카본블랙, MCMB(MesoCarbon MicroBead), 탄소 섬유(Carbon fiber) 등과 같은 결정질 탄소가 있으나, 상세하게는 결정성 흑연일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 MoO2 및 V2O5은 그 결정 구조가 한정되지는 아니하나, 상세하게는 비정질 결정 구조를 가질 수 있다.
본 출원의 발명자들은, 상기 MoO2 및 V2O5가 결정성인 경우보다, 비정질의 결정 구조를 갖는 경우에 부피 팽창률이 더욱 감소하고, 추가적인 리튬 이온 저장공간에 리튬 이온을 저장가능하므로, 비가역 용량의 감소가 크고 더 큰 용량과 고밀도 에너지를 가짐을 확인하였다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 MoO2 및 V2O5의 총함량은, 상세하게는 음극 활물질 전체 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%일 수 있고, 더욱 상세하게는 1 내지 5 중량%일 수 있다.
상기 MoO2 및 V2O5의 총함량이 음극 활물질의 전체 중량을 기준으로 1 중량% 미만인 경우, 소망하는 효과를 달성할 수 없고, 5 중량%를 초과하는 경우, Mo 및 V의 포함량이 증가하여 초기 반응시 비가역이 크게 나타나므로 바람직하지 않다.
하나의 구체적인 예에서, MoO2와 V2O5의 함량 비율은 중량을 기준으로 9 : 1 내지 1 : 9일 수 있다. MoO2와 V2O5는 모두 음극 활물질 내에서 부피 팽창을 방지하고, 크게 상이한 작용을 하는 것은 아니나, MoO2 및 V2O5가 상기 범위 정도로 모두 포함되어야, 상대적으로 안정적인 사이클 특성을 갖는 MoO2와고용량 발현 물질인 V2O5가 모두 작용하여 사이클 특성 및 용량 측면에서 더욱 효과적이다.
본 발명은 또한, 상기 음극 활물질을 포함하는 음극을 제공하고, 상기 음극, 양극, 및 상기 음극과 양극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체를 제공한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 양극은 양극 활물질로서 리튬 코발트계 산화물 및 리튬 니켈계 산화물을 포함할 수 있고, 여기서 상기 리튬 코발트계 산화물은 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.
Li(Co(1-a)Ma)O2 (1)
상기 식에서,
0≤a≤0.2이고;
상기 M은 Al, Mg, K, Na, Ca, Si, Ti, Zr, Sn, Y, Sr, Mo, 및 Mn 원소 중에서 선택되는 하나 이상의 원소이다.
상기 리튬 니켈계 산화물은 하기 화학식 2로 표현될 수 있다.
LixNiyM’1-yO2 (2)
상기 식에서,
0.95≤x≤1.05, 0.4≤y≤0.9이고;
상기 M’는 6배위 구조에 안정한 원소들로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다.
상기 화학식 1에서, 상기 M은 상세하게는 Mg 및/또는 Ti일 수 있고, 더욱 상세하게는 Mg 및 Ti일 수 있는 바, Mg으로 도핑하는 경우에 양극 구조가 보다 안정해지고, Ti으로 도핑하는 경우에 전자 전도도 및 레이트 특성이 향상되는 효과가 있다.
상기 화학식 2에서, 상기 M’는, 예를 들어, Mn, Co, Mg 및 Al으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소일 수 있고, 니켈의 일부를 망간, 코발트 등의 다른 전이금속으로 치환한 형태의 리튬 니켈계 산화물은 상대적으로 고용량이고 높은 사이클 안전성을 발휘하는 효과가 있다.
본 발명의 양극 활물질을 이루는 리튬 코발트계 산화물 및 리튬 니켈계 산화물은 그 물질 자체를 아무런 처리 없이 사용할 수도 있고, 사이클 동안의 가스 발생, 고온 안정성 등의 문제를 해결하기 위해 코팅층을 포함하는 구성으로 사용될 수도 있다.
상기 코팅층은, 예를 들어, 상기 리튬 코발트계 산화물의 경우, 금속 산화물, 상세하게는 알루미나(Al2O3) 등일 수 있고, 상기 리튬 니켈계 산화물은 불소 함유 폴리머, 금속 산화물 등일 수 있다.
상기 각각의 코팅층의 코팅 방식은 한정되지 아니하고 건식법 또는 습식법이 사용될 수 있고, 이러한 코팅방식은 이미 당업계에 알려져 있는 바, 본 명세서에서는 이에 대한 설명을 생략한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 리튬 니켈계 산화물은, 상세하게는 양극 활물질의 전체 중량 대비 1 내지 5 중량%로 포함될 수 있고, 더욱 상세하게는 2 내지 3 중량%로 포함될 수 있다.
리튬 니켈계 복합 산화물이 1 중량% 미만으로 포함되는 경우, 초기 비가역 반응의 보상이 불충분하고, 5 중량%을 초과하는 경우, 상대적으로 리튬 코발트계 산화물의 양이 줄어 우수한 사이클 특성 등을 달성하기 어려우며 용량이 감소되므로 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 전극조립체의 기타 성분에 대해서는 이하에서 설명한다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 상기 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다.
이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 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 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 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.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 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 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 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 음극은 음극 집전체 상에 상기 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500㎛의 두께로 만들어진다.
이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 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 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
본 발명은 또한, 상기 전극조립체를 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.
본 출원의 발명자들이 확인한 바에 따르면 상기와 같은 음극 활물질 및 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지는 고용량 특성을 발휘한다. 이는 상기 양극 활물질의 구성이 초기 비가역 반응을 보상함과 동시에 상기 음극 활물질의 구성이 음극에서의 부피 팽창을 줄여 비가역 용량을 감소시킬 뿐 아니라 이로 인해 바인더 함량을 줄어 고용량, 고밀도 에너지를 구현할 수 있기 때문이다.
상기 리튬 이차전지는 상기 전극조립체를 전지케이스에 넣고 리튬염 함유 비수 전해질을 주입하여 제조할 수 있다.
상기 리튬염 함유 비수 전해질은, 비수 전해질과 리튬으로 이루어져 있고, 비수 전해질로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
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, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 비수계 전해질에는 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 있다.
상기 비수계 전해질은, 예를 들어, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 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 (15)

  1. 이차전지용 음극 활물질로서,
    탄소계 물질, 이산화 몰리브덴(MoO2) 및 오산화 바나듐(V2O5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 활물질.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소계 물질은 결정성 흑연인 것을 특징으로 하는 음극 활물질.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 MoO2 및 V2O5은 비정질 결정 구조를 가진 것을 특징으로 하는 음극 활물질.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 MoO2 및 V2O5의 총함량은 음극 활물질 전체 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 음극 활물질.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 MoO2 및 V2O5의 총함량은 음극 활물질 전체 중량을 기준으로 1 내지 5 중량%인 것을 특징으로 하는 음극 활물질.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 MoO2 및 V2O5은 중량을 기준으로 9 : 1 내지 1 : 9의 비율로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 음극 활물질.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나에 따른 음극 활물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 음극.
  8. 제 7 항에 따른 음극, 양극, 및 상기 음극과 양극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 양극은 양극 활물질로서 리튬 코발트계 산화물 및 리튬 니켈계 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 리튬 코발트계 산화물은 하기 화학식 1로 표현되는 것을 특징으로 하는 전극조립체:
    Li(Co(1-a)Ma)O2 (1)
    상기 식에서,
    0≤a≤0.2이고;
    상기 M은 Al, Mg, K, Na, Ca, Si, Ti, Zr, Sn, Y, Sr, Mo, 및 Mn 원소 중에서 선택되는 하나 이상의 원소이다.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 리튬 니켈계 산화물은 하기 화학식 2로 표현되는 것을 특징으로 하는 전극조립체:
    LixNiyM’1-yO2 (2)
    상기 식에서,
    0.95≤x≤1.05, 0.4≤y≤0.9이고;
    상기 M’는 6배위 구조에 안정한 원소들로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 M’는 Mn, Co, Mg 및 Al으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 리튬 니켈계 산화물은 양극 활물질 전체 중량을 기준으로 1 내지 5 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 리튬 니켈계 산화물은 양극 활물질 전체 중량을 기준으로 2 내지 3 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  15. 제 8 항에 따른 전극조립체를 포함하는 리튬 이차전지.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105355899A (zh) * 2015-11-10 2016-02-24 上海应用技术学院 一种二氧化钼-活性炭复合材料的制备方法

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