KR20150037408A - A composition for preparing anode comprising low temperature additives and a electrochemical device comprising the same - Google Patents

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김여진
김우하
홍슬기
최주영
권현수
김강근
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Abstract

The present invention relates to a composition for preparing a negative electrode comprising low temperature additives and an electrochemical device manufactured using the same. More specifically, the present invention provides: a carbon-based negative electrode material, which has a superior output characteristic at low temperature by inclusion of low temperature additives such as lithium titanium oxide (LTO) into a carbon-based negative electrode material to provide high output not only at room temperature but also at low temperature; and an electrode and electrochemical device manufactured using the same.

Description

저온 첨가제가 함유된 음극 형성용 조성물, 이를 사용하여 제조된 전기화학소자{A COMPOSITION FOR PREPARING ANODE COMPRISING LOW TEMPERATURE ADDITIVES AND A ELECTROCHEMICAL DEVICE COMPRISING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a composition for forming a negative electrode containing a low-temperature additive, and to an electrochemical device using the same. BACKGROUND OF THE INVENTION < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 저온 첨가제가 함유된 음극 형성용 조성물 및 이를 사용하여 제조된 전기화학소자에 관한 것이다. 상세하게는 탄소계 음극 재료에 리튬 티탄 산화물(LTO)과 같은 저온 첨가제를 포함시킴으로써 저온 출력특성이 우수하여 상온뿐만 아니라 저온에서도 고출력을 제공하는 탄소계 음극 재료, 이를 채용한 전극 및 전기화학소자를 제공한다.
The present invention relates to a composition for forming a negative electrode containing a low-temperature additive and an electrochemical device manufactured using the same. More particularly, the present invention relates to a carbon-based anode material that includes a low-temperature additive such as lithium-titanium oxide (LTO) in a carbonaceous anode material and provides excellent output at low temperatures as well as room temperature, to provide.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 전지에 대해 많은 연구가 행해져 왔고, 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다. 아울러 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 동력원으로는 주로 니켈 수소금속 이차전지가 사용되고 있지만, 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 상용화 단계에 있다.As technology development and demand for mobile devices have increased, there has been a rapid increase in the demand for secondary batteries as energy sources. Among such secondary batteries, much research has been conducted on lithium batteries with high energy density and discharge voltage, . In addition, as interest in environmental issues grows, many researches on electric vehicles and hybrid electric vehicles that can replace fossil-fueled vehicles such as gasoline vehicles and diesel vehicles, which are one of the major causes of air pollution, are being conducted. Although nickel-metal hydride secondary batteries are mainly used as power sources for such electric vehicles and hybrid electric vehicles, researches using lithium secondary batteries having high energy density and discharge voltage are being actively carried out, and they are in the commercialization stage.

리튬 이차전지는 집전체 상에 각각 활물질이 도포되어 있는 양극과 음극 사이에 다공성의 분리막이 개재된 전극조립체에 리튬염을 포함하는 비수계 전해질이 함침되어 있는 구조로 이루어져 있다. 양극 활물질로는 주로 리튬 코발트계 산화물, 리튬 망간계 산화물, 리튬 니켈계 산화물, 리튬 복합 산화물 등이 사용되고 있으며, 음극 산화물로는 주로 탄소계 물질이 사용되고 있다.The lithium secondary battery has a structure in which a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt is impregnated in an electrode assembly having a porous separator interposed between a positive electrode and a negative electrode coated with an active material on a current collector. Lithium cobalt oxide, lithium manganese oxide, lithium nickel oxide, lithium composite oxide and the like are mainly used as the cathode active material, and carbonaceous materials are mainly used as the anode oxide.

이러한 리튬 이차전지를 휴대폰, 노트북, PDA 등과 더불어 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 동력원으로 사용하기 위해서는 가혹한 조건에서 작동할 수 있는 성능이 요구된다. 예를 들어, 외부에서 사용되는 모바일 기기 및 전기자동차는 겨울철과 같이 낮은 기온에서도 작동될 수 있어야 하므로, 상기와 같은 동력원으로서의 요건들의 대표적인 예로는 저온에서의 우수한 출력 특성을 들 수 있다. 특히 저온에서 충분한 출력을 제공하지 못할 경우에는 동력 시스템의 구동이 원할하지 못하게 되고, 시동에 필요한 최소한의 출력에도 미치지 못할 경우에는 차량 운행 자체가 불가능할 수 있다.In order to use such a lithium secondary battery as a power source for an electric vehicle and a hybrid electric vehicle in addition to a cellular phone, a notebook computer, a PDA, and the like, performance that can operate under harsh conditions is required. For example, since mobile devices and electric vehicles used in the outside must be able to operate at low temperatures such as in winter, a typical example of the requirements as the power source is an excellent output characteristic at a low temperature. Especially, when the power can not be provided at a low temperature, the driving of the power system becomes unreasonable, and if the minimum output required for starting can not be attained, the vehicle operation itself may not be possible.

리튬 이차전지의 저온 출력 특성의 향상은 주로 전해액과 음극 재료에 대한 개선을 통해 시도되고 있다. 현재까지 HEV용 음극 활물질로 비정형 탄소를 채택하는 등 활물질 변경을 통하여 저온출력을 개선시키는 방법이 주로 고려되었다. 하지만 활물질을 변경하게 되면 가용 전지 전압(cell voltage) 영역이 변경되거나 프로필 양상이 변경되어 고온 특성 및 전지 용량의 감소가 초래된다는 문제점을 가지고 있다.Improvement of the low temperature output characteristics of the lithium secondary battery is mainly attempted by improving the electrolyte and the cathode material. Up to now, a method of improving the low temperature output by changing the active material such as adoption of amorphous carbon as the anode active material for HEV has been considered. However, if the active material is changed, there is a problem that the available cell voltage range is changed or the profile pattern is changed, resulting in a decrease in the high temperature characteristics and the capacity of the battery.

따라서, 고온 특성과 전지 용량 감소를 실질적으로 초래하지 않으면서 용이한 방법으로 저온 출력 특성의 향상을 이룰 수 있는 기술이 요구되고 있다.
Therefore, there is a demand for a technique capable of achieving an improvement in the low-temperature output characteristic in an easy way without substantially causing the deterioration of the high-temperature characteristics and the capacity of the battery.

상기와 같은 기술적 과제를 해소하기 위해 본 발명은 고온특성과 용량의 저하를 최소화하면서 저온 출력 특성이 개선된 탄소계 음극 재료를 제공하는 것이다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides a carbonaceous anode material having improved low-temperature output characteristics while minimizing deterioration of high-temperature characteristics and capacity.

또한, 본 발명은 상기 음극 재료를 포함하는 음극 및 상기 음극을 구비하는 전기 화학 소자를 제공하는 것이다. The present invention also provides a negative electrode comprising the negative electrode material and an electrochemical device comprising the negative electrode.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기 설명에 의해서 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에서 기재되는 수단 또는 방법, 및 이의 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description. It is also to be easily understood that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means or method described in the claims, and the combination thereof.

본 발명은, 리튬 이온 배터리용 음극 형성용 조성물을 제공하기 위한 것으로서 상기 조성물은, 음극 활물질, 바인더, 유기용매, 및 저온 특성 개선 첨가제를 포함한다. 여기에서, 상기 저온 특성 개선 첨가제는 리튬 티탄 산화물(Li4Ti5O12, LTO)일 수 있다. The present invention provides a composition for forming a negative electrode for a lithium ion battery, which comprises a negative electrode active material, a binder, an organic solvent, and a low temperature property improving additive. Here, the low temperature property improving additive may be lithium titanium oxide (Li 4 Ti 5 O 12 , LTO).

여기에서, 상기 저온 특성 개선 첨가제의 함량은 음극 형성용 조성물 100 중량% 대비 2 내지 50중량%일 수 있다. Here, the content of the low temperature property improving additive may be 2 to 50% by weight based on 100% by weight of the composition for forming a negative electrode.

여기에서, 상기 조성물은 상기 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리 설퍼니트리드, 구리, 은, 팔라듐 및 니켈으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 도전제를 더 포함할 수 있다. Here, the composition may further comprise at least one conductive agent selected from the group consisting of polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, polythiophene and polysulfuronitrile, copper, silver, palladium and nickel.

여기에서, 상기 음극 활물질은 탄소재를 사용할 수 있다. Here, the anode active material may be a carbonaceous material.

여기에서, 상기 탄소재는 저결정 탄소 및/또는 고결정성 탄소를 사용할 수 있다. Here, the carbon material may be low crystalline carbon and / or highly crystalline carbon.

여기에서, 상기 음극 활물질은 Si, Sn, Li, Mg, Al, Ca, Ce, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Nb, Pd, Ag, Cd, In, Sb, Pt, Au, Hg, Pb 및 Bi로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상인 금속류(Me) 및/또는 2종 이상의 금속류(Me)로 구성된 합금류와 탄소재와의 복합체를 사용할 수 있다. The negative active material may be at least one selected from the group consisting of Si, Sn, Li, Mg, Al, Ca, Ce, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Nb, Pd, (Me) which is at least one selected from the group consisting of In, Sb, Pt, Au, Hg, Pb and Bi and / or at least two metals (Me) .

또한, 본원 발명은 집전체 및 상기 집전체의 적어도 일면에 상기 조성물을 도포하고 건조하여 형성된 음극 활물질층을 구비한 리튬 이온 배터리를 제공할 수 있다. The present invention also provides a lithium ion battery having a current collector and a negative electrode active material layer formed by applying the composition on at least one surface of the current collector and drying the same.

여기에서, 상기 리튬 이온 배터리는 음극, 양극 및 비수 전해액을 구비하며, 음극은 본원 발명에 따른 음극 형성용 조성물을 사용한다. Here, the lithium ion battery includes a negative electrode, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte, and the negative electrode uses the composition for forming the negative electrode according to the present invention.

여기에서, 상기 리튬 이온 배터리는 작동범위가 2.5V이상일 수 있다.
Here, the lithium ion battery may have an operating range of 2.5 V or more.

본 발명의 일 측면에 따르면, 고온 특성과 용량의 저하를 최소화하면서 저온 출력 특성이 개선된 탄소계 음극 재료 및 이를 채용한 음극 및 전기화학소자를 제공할 수 있으며, 이러한 전기 화학소자는 고출력 대용량의 전지 또는 전지팩용 단위전지로서 바람직하게 사용될 수 있고, 특히, 저온에서 가열해주는 별도의 내연기관이 필요 없이도 저온에서 고출력을 필요로 하는 전기자동차, 하이브리드 전기 자동차 등과 같은 차량용 전원으로 사용될 수 있다.
According to an aspect of the present invention, there can be provided a carbon-based anode material having improved low-temperature output characteristics while minimizing deterioration of high-temperature characteristics and capacity, and a cathode and an electrochemical device employing the same. And can be suitably used as a unit battery for a battery or a battery pack. In particular, it can be used as an automobile power source such as an electric vehicle or a hybrid electric vehicle requiring a high output at a low temperature without requiring a separate internal combustion engine for heating at a low temperature.

첨부된 도면은 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 것으로, 발명의 범위가 이에 국한되는 것은 아니다.
도 1은 본원 발명에 따른 음극 조성물을 이용한 전극의 SOC 및 OCV를 도시한 것이다.
도 2는 LTO를 포함하지 않은 음극 조성물을 이용한 전지와 본원 발명에 따른 음극 조성물을 이용한 전지의 충전 피이크를 비교하여 도시한 것이다.
도 3은 본원 발명에 따른 음극 조성물을 이용한 전지의 저온 출력 개선 효과를 보여주는 그래프이다.
도 4는 본원 발명에 따른 음극 조성물을 이용한 전지가 비교예에 비해 저온에서의 charge transfer 저항이 개선된 효과를 보여주는 그래프이다.
도 5는 본원 발명에 따른 음극 조성물을 이용한 전지의 상온 출력 개선 효과를 보여준다.
도 6은 본원 발명에 따른 음극 조성물을 이용한 전지가 비교예에 비해 상온에서의 charge transfer 저항이 개선된 효과를 보여주는 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
FIG. 1 shows SOC and OCV of an electrode using an anode composition according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a comparison of charging peaks of a battery using a negative electrode composition not containing LTO and a battery using the negative electrode composition according to the present invention.
3 is a graph showing the effect of improving the low temperature output of a battery using the anode composition according to the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the effect of improving the charge transfer resistance at low temperature in the battery using the anode composition according to the present invention, as compared with the comparative example.
5 shows the effect of improving the room temperature output of the battery using the negative electrode composition according to the present invention.
FIG. 6 is a graph showing the effect of improving the charge transfer resistance at room temperature as compared with the battery using the negative electrode composition according to the present invention.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor may designate the concept of a term appropriately in order to describe its own invention in the best way possible. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

본원 발명은 음극 활물질, 바인더, 유기용매, 및 저온 특성 개선용 첨가제를 포함하는 이차 전지용 음극 형성용 조성물을 제공한다. The present invention provides a negative electrode composition for a secondary battery comprising a negative electrode active material, a binder, an organic solvent, and an additive for improving low temperature characteristics.

본원 발명의 일 실시양태에 있어서, 상기 이차 전지는 하이브리드차(HEV, hybrid electric behicle)용 리튬 이온 배터리일 수 있다. HEV는 배터리로 자동차의 엔진출력을 보조하는데 종래에는 Ni/MH 전지가 주로 탑재되었으나 2011년을 기점으로 감소하는 추세이며, Ni/MH 대비 에너지 밀도가 높은 리튬 이온 배터리가 이를 대체하고 있다. 그러나 여전히 HEV용 리튬 이온 배터리의 저온 출력 특성 문제 해결이 요구되고 있다. In one embodiment of the present invention, the secondary battery may be a lithium ion battery for a hybrid electric vehicle (HEV). HEV supports automobile engine output by battery. In the past, Ni / MH battery was mainly installed, but it is decreasing from 2011, and lithium-ion battery with higher energy density than Ni / MH is replacing it. However, it is still required to solve the low-temperature output characteristic problem of the lithium ion battery for HEV.

HEV 용 리튬 이온 배터리의 저온 특성 개선을 위해 본원 발명은 음극 형성용 조성물에 저온 특성 개선용 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본원 발명의 구체적일 일 실시양태에 따르면 상기 저온 특성 개선용 첨가제는 티탄 산화물(TiO2) 또는 리튬 티탄 산화물(Li4Ti5O12, LTO)인 것이다. 이중 바람직하게는 리튬 티탄 산화물(Li4Ti5O12, LTO)이다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.In order to improve low-temperature characteristics of a lithium ion battery for HEV, the present invention is characterized in that the composition for forming a negative electrode contains an additive for improving low-temperature characteristics. According to a specific embodiment of the present invention, the additive for improving low-temperature characteristics is titanium oxide (TiO 2 ) or lithium titanium oxide (Li 4 Ti 5 O 12 , LTO). Of these, lithium titanium oxide (Li 4 Ti 5 O 12 , LTO) is preferable. However, the present invention is not limited thereto.

리튬티탄산화물(Li4Ti5O12, LTO)은 일반적으로 리튬 배터리의 전극재료로 사용되고 있는데, 고속 충방전이 가능하고 비가역 반응이 거의 존재하지 않으며 (초기 효율 95%이상), 반응열이 매우 낮아 안전성이 우수하다는 장점이 있다. 그러나, 작동 전압이 1.3 ~ 1.6 V의 범위이고 가역 용량은 170 mAh/g정도로 작다는 단점이 있다. 일반적으로 HEV 용 리튬 이온 배터리는 작동범위가 2.5V 내지 4.3V이며, 음극 가용 전압이 1.0V 이하이므로 HEV용 리튬 이온 배터리 설계시 음극 가용 영역인 1.0V 이하에서는 LTO가 충방전에 기여하지 못한다. 즉, EV 용 리튬 이온 배터리에서는 활물질로 작용을 하지 않으므로 SOC나 OCV와 같은 전지 고유의 특성에는 영향을 미치지 않는다(도 1 및 도 2 참조). 그러나, 저온에서 High C-rate로 방전하는 경우 음극에 overpotential 이 크게 걸리면서 LTO가 극미량 방전되고 이러한 효과로 인해 저온 방전의 프로파일 기울기가 완만하게 되어 저온출력이 향상되는 효과가 나타난다(도 3 및 도 4 참조). 또한, LTO는 도전성이 높고 비표면적이 높기 때문에 상온 및 저온에서 charge transfer 저항이 낮아지며 이로 인해 전지의 출력이 향상되는 효과가 발휘된다(도 5 및 도 6 참조). 아울러, LTO는 도전성이 높고 우수하고, 안정성과 우수한 저온 특성을 갖고 있으며, 3차원 구조의 산화물이기 때문에 부피 팽창이 매우 작아 뛰어난 사이클 수명을 갖고 있다. 이와 같은 특징에 의해 LTO를 음극 재료에 혼합하게 되면 음극 전극에 도전성을 증가시켜 전지의 charge transfer 저항을 낮추게 되며 이로 인해 상온 및 저온 출력이 향상되는 효과가 발휘된다. Lithium titanium oxide (Li 4 Ti 5 O 12 , LTO) is generally used as an electrode material for lithium batteries. It is capable of high-speed charging and discharging, has almost no irreversible reaction (initial efficiency: 95% It has an advantage of excellent safety. However, it has a drawback that the operating voltage is in the range of 1.3 to 1.6 V and the reversible capacity is as small as about 170 mAh / g. Generally, the operating range of the HEV lithium ion battery is from 2.5V to 4.3V, and the available voltage of the cathode is less than 1.0V. Therefore, LTO does not contribute to charging / discharging when the lithium ion battery for HEV is designed to be below 1.0V. That is, since the EV lithium-ion battery does not act as an active material, it does not affect the inherent characteristics of the battery such as SOC and OCV (see FIGS. 1 and 2). However, when discharging at a high C-rate at a low temperature, overpotential is largely applied to the cathode, and the LTO is discharged to a very small amount, and the effect of low temperature output is improved due to the gradual slope of the profile of the low temperature discharge due to this effect (FIGS. 3 and 4 Reference). In addition, since LTO has high conductivity and high specific surface area, the charge transfer resistance is lowered at room temperature and low temperature, and thereby the output of the battery is improved (see FIGS. 5 and 6). In addition, LTO has high conductivity, excellent stability, excellent low-temperature characteristics, and has an excellent cycle life due to its extremely small volume expansion because it is an oxide having a three-dimensional structure. According to this feature, when LTO is mixed with the anode material, the conductivity of the anode electrode is increased to lower the charge transfer resistance of the battery, thereby improving the room temperature and low temperature output.

본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 LTO와 같은 저온 특성 개선용 첨가제의 함량은 본원 발명의 음극 형성용 조성물 100 중량% 대비 2 내지 50중량%인 것이며, 더욱 바람직하게는 2 내지 30중량%인 것이다. 상기 저온 특성 개선용 첨가제의 함량이 30중량%를 초과하는 경우에는 비가역이 필요이상 증가하며, 음극 로딩이 증가하는 단점이 있다. 본원 발명의 구체적인 일 실시형태에 따르면 상기 LTO는 1차 입자의 평균 입경이 0.5㎛ 내지 20㎛, 바람직하게는 1㎛~10㎛인 것이다. 만일 평균입경이 10㎛를 초과하는 경우에는 출력이 감소하는 등과 같은 단점이 발생할 수 있다. 또는 평균 입경이 1㎛ 미만인 경우에는 전극 BET가 필요이상으로 증가하는 문제점이 있을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the content of the low temperature property improving additive such as LTO is 2 to 50% by weight, more preferably 2 to 30% by weight based on 100% by weight of the composition for forming a negative electrode of the present invention, . When the content of the additive for improving low-temperature characteristics is more than 30% by weight, irreversible is increased more than necessary and cathode loading is increased. According to a specific embodiment of the present invention, the LTO has an average primary particle diameter of 0.5 to 20 탆, preferably 1 to 10 탆. If the average particle diameter exceeds 10 mu m, there may be a disadvantage that the output decreases. Or when the average particle diameter is less than 1 mu m, there is a problem that the electrode BET increases more than necessary.

본원 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 이차 전지용 음극 형성용 조성물에 사용되는 음극 활물질로는 통상적으로 리튬이온이 흡장 및 방출될 수 있는 탄소재, 리튬, 리튬 합금, 규소, 규소 합금, 주석, 주석 합금 등을 사용할 수 있으며, 리튬에 대한 전위가 2V 미만인 TiO2, SnO2와 같은 금속 산화물도 가능하다. In one preferred embodiment of the present invention, the negative electrode active material used in the composition for forming a negative electrode for a secondary battery of the present invention generally includes a carbon material capable of intercalating and deintercalating lithium ions, lithium, a lithium alloy, silicon, Tin, tin alloy, or the like, and metal oxides such as TiO 2 and SnO 2 having a potential with respect to lithium of less than 2 V are also possible.

바람직하게는 탄소재를 사용할 수 있는데, 탄소재로는 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소(soft carbon) 및 경화탄소(hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 천연 흑연, 키시흑연(Kish graphite), 그라파이트, 열분해 탄소(pyrolytic carbon), 액정 피치계 탄소섬유(mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체(meso-carbon microbeads), 액정피치(Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스(petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소가 대표적이다. Preferably, carbon materials can be used, and carbon materials such as low-crystalline carbon and highly-crystalline carbon can be used. Examples of low crystalline carbon are soft carbon and hard carbon. Examples of highly crystalline carbon include natural graphite, Kish graphite, graphite, pyrolytic carbon, High-temperature sintered carbon such as mesophase pitch based carbon fiber, meso-carbon microbeads, mesophase pitches and petroleum or coal tar pitch derived cokes are representative.

상기 탄소재는 비표면적이 10 m2/g 이하인 것이 바람직하다. 탄소재의 비표면적이 10 m2/g 초과이면 음극의 초기효율이 저하될 수 있다. 본 발명에 있어서, 탄소재의 비표면적의 하한은 특별히 제한되지 않는다. 바람직한 하한으로 2 m2/g을 들 수는 있으나, 이는 단순한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.The carbon material preferably has a specific surface area of 10 m 2 / g or less. If the specific surface area of the carbon material is more than 10 m 2 / g, the initial efficiency of the cathode may be lowered. In the present invention, the lower limit of the specific surface area of the carbonaceous material is not particularly limited. The preferred lower limit is 2 m < 2 > / g, but this is merely an example and is not limiting.

그리고 상기 탄소재는 그 입경이 5 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 5 ㎛ 내지 40 ㎛일 수 있다. 탄소재의 평균입경이 5 ㎛ 미만이면 탄소재의 미세분말로 인해 음극의 초기 효율이 저하될 수 있으며, 100 ㎛ 초과이면 음극 슬러리의 코팅시에 공정성이 저하되고 전극에 스크래치가 증가할 수 있다.
The carbon material may have a particle diameter of 5 탆 to 100 탆, preferably 5 탆 to 40 탆. If the average particle diameter of the carbon material is less than 5 탆, the initial efficiency of the cathode may be deteriorated due to the fine powder of carbon material. If the average particle diameter exceeds 100 탆, the processability of the anode slurry may be decreased and scratches may be increased.

또한, 본원 발명의 구체적인 일 실시형태에 따르면 상기 음극 활물질은 Si, Sn, Li, Mg, Al, Ca, Ce, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Nb, Pd, Ag, Cd, In, Sb, Pt, Au, Hg, Pb 및 Bi로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상인 금속류(Me) 및/또는 2종 이상의 금속류(Me)로 구성된 합금류와 탄소재와의 복합체를 형성한 것일 수 있다. In addition, according to one embodiment of the present invention, the negative electrode active material includes at least one selected from the group consisting of Si, Sn, Li, Mg, Al, Ca, Ce, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, (Me) and / or two or more metals (Me) which are at least one selected from the group consisting of Nb, Pd, Ag, Cd, In, Sb, Pt, Au, Hg, And may form a complex with the material.

상기 음극 활물질의 함량은 본원 발명의 음극 형성용 조성물 100 중량% 대비 50 내지 95중량%인 것이며, 더욱 바람직하게는 70중량% 이상인 것이다.
The content of the negative electrode active material is 50 to 95% by weight, more preferably 70% by weight or more, based on 100% by weight of the composition for forming a negative electrode of the present invention.

본원 발명의 리튬 이차전지용 음극 형성용 조성물에 사용되는 고분자 바인더로는 통상적으로 사용되는 바인더가 제한없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), SBR(styrene butadiene rubber) 등, 다양한 종류의 바인더 고분자가 사용될 수 있다. 상기 고분자 바인더 수지는 음극 형성용 조성물 100 중량% 대비 0.1 내지 10 중량%의 범위로 포함될 수 있다.
As the polymer binder used in the negative electrode composition for a lithium secondary battery of the present invention, a commonly used binder may be used without limitation. For example, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, SBR (styrene butadiene rubber), and the like can be used. The polymer binder resin may be contained in an amount of 0.1 to 10% by weight based on 100% by weight of the composition for forming a negative electrode.

본 발명의 리튬 이차전지용 음극 형성용 조성물에 사용되는 유기 용매는 당분야에서 음극 형성용 조성물의 유기용매로 사용되는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다. The organic solvent used in the composition for forming a negative electrode for a lithium secondary battery of the present invention can be used without limitation as long as it is used in the art as an organic solvent for a composition for forming a negative electrode.

또한, 본원 발명의 리튬 이온 배터리용 음극 형성 조성물은 상기 조성물 100 중량% 대비 0.1 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.5 중량% 내지 2 중량% 의 범위내에서 도전재를 더 포함할 수 있다. 상기 도전재는 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 탄소섬유, 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리 설퍼니트리드, 구리, 은, 팔라듐 및 니켈으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 또는 2종이상의 혼합물인 것이다.
In addition, the anode forming composition for a lithium ion battery of the present invention may further include a conductive material within a range of 0.1 wt% to 10 wt%, preferably 0.5 wt% to 2 wt%, based on 100 wt% of the composition. Wherein the conductive material is at least one selected from the group consisting of carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber, polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, polythiophene and polysulfuronitrile, copper, silver, palladium and nickel .

본원 발명의 음극 형성용 조성물은 형성된 조성물의 점도를 조절하기 위해 증점제가 더 포함될 있다. 상기 증점제로는 예를 들어 (Carboxymethyl cellulose)와 같은 것으로서 특별히 한정되는 것은 아니다.
The negative electrode composition of the present invention may further contain a thickener to control the viscosity of the formed composition. The thickening agent is not particularly limited, for example, (Carboxymethyl cellulose).

본 발명에 따른 리튬 이온 배터리는 상기 제조된 음극, 양극 및 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터로 이루어진 전극 구조체에 비수 전해액을 주입하여 리튬 이차전지로 제조된다. 상기 본 발명에 따른 음극 외에 양극, 세퍼레이터 및 비수 전해액은 리튬 이차전지 제조에 통상적으로 사용되던 것들이 모두 사용될 수 있다.The lithium ion battery according to the present invention is manufactured as a lithium secondary battery by injecting a non-aqueous electrolyte into the electrode structure composed of the negative electrode, the positive electrode, and the separator interposed between the positive electrode and the negative electrode. In addition to the negative electrode according to the present invention, the positive electrode, the separator, and the nonaqueous electrolyte may be those conventionally used in the production of lithium secondary batteries.

본 발명에 따른 비수 전해액은 이온화 가능한 리튬염 및 유기 용매를 구비한다.The nonaqueous electrolyte solution according to the present invention comprises an ionizable lithium salt and an organic solvent.

본 발명의 비수 전해액에 전해질로서 포함되는 리튬염은 리튬 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 상기 리튬염의 음이온으로는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N- , CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.The lithium salt contained as an electrolyte in a non-aqueous liquid electrolyte of the present invention can be used without limitation, those which are commonly used in a lithium secondary battery electrolyte, such as the lithium salt, the anion is F -, Cl -, Br -, I -, NO 3 -, N (CN) 2 -, BF 4 -, ClO 4 -, PF 6 -, (CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3) 3 PF 3 -, (CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF -, (CF 3) 6 P -, CF 3 SO 3 -, CF 3 CF 2 SO 3 -, (CF 3 SO 2) 2 N -, (FSO 2) 2 N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, (SF 5) 3 C -, (CF 3 SO 2) 3 C -, CF 3 (CF 2) 7 SO 3 -, CF 3 CO 2 - , CH 3 CO 2 - , SCN - and (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N - .

전술한 본 발명의 비수 전해액에 포함되는 유기 용매로는 리튬 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들을 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 에테르, 에스테르, 아미드, 선형 카보네이트, 환형 카보네이트 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.Examples of the organic solvent included in the non-aqueous electrolyte of the present invention include those commonly used in an electrolyte for a lithium secondary battery, such as an ether, an ester, an amide, a linear carbonate, a cyclic carbonate, etc., Two or more of them may be used in combination.

그 중에서 대표적으로는 환형 카보네이트, 선형 카보네이트, 또는 이들의 혼합물인 카보네이트 화합물을 포함할 수 있다. 상기 환형 카보네이트 화합물의 구체적인 예로는 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 1,2-부틸렌 카보네이트, 2,3-부틸렌 카보네이트, 1,2-펜틸렌 카보네이트, 2,3-펜틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트 및 이들의 할로겐화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물이 있다. 또한 상기 선형 카보네이트 화합물의 구체적인 예로는 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디프로필 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트 및 에틸프로필 카보네이트 로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 대표적으로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Among them, a carbonate compound which is typically a cyclic carbonate, a linear carbonate, or a mixture thereof may be included. Specific examples of the cyclic carbonate compound include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, 2,3-pentylene carbonate, vinylene carbonate, and halides thereof, or a mixture of two or more thereof. Specific examples of the linear carbonate compound include a group consisting of dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate and ethyl propyl carbonate Any one selected, or a mixture of two or more thereof may be used as typical examples, but the present invention is not limited thereto.

특히, 상기 카보네이트계 유기용매 중 환형 카보네이트인 에틸렌 카보네이트 및 프로필렌 카보네이트는 고점도의 유기용매로서 유전율이 높아 전해질 내의 리튬염을 잘 해리시키므로 바람직하게 사용될 수 있으며, 이러한 환형 카보네이트에 디메틸 카보네이트 및 디에틸 카보네이트와 같은 저점도, 저유전율 선형 카보네이트를 적당한 비율로 혼합하여 사용하면 높은 전기 전도율을 갖는 전해액을 만들 수 있어 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.In particular, ethylene carbonate and propylene carbonate, which are cyclic carbonates in the carbonate-based organic solvent, can be preferably used because they have high permittivity as a high viscosity organic solvent and dissociate the lithium salt in the electrolyte well, and dimethyl carbonate and diethyl carbonate When a low viscosity and a low dielectric constant linear carbonate are mixed in an appropriate ratio, an electrolyte having a high electric conductivity can be prepared, and thus it can be more preferably used.

또한, 상기 유기 용매 중 에테르로는 디메틸 에테르, 디에틸 에테르, 디프로필 에테르, 메틸에틸 에테르, 메틸프로필 에테르 및 에틸프로필 에테르로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As the ether in the organic solvent, any one selected from the group consisting of dimethyl ether, diethyl ether, dipropyl ether, methyl ethyl ether, methyl propyl ether and ethyl propyl ether or a mixture of two or more thereof may be used , But is not limited thereto.

그리고 상기 유기 용매 중 에스테르로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프로락톤, σ-발레로락톤 및 ε-카프로락톤으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of the ester in the organic solvent include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate,? -Butyrolactone,? -Valerolactone,? -Caprolactone,? -Valerolactone, ε-caprolactone, or a mixture of two or more thereof, but the present invention is not limited thereto.

또한, 전극 구조체를 이루는 양극, 음극 및 세퍼레이터에 있어서, 상기 본 발명에 따라 제조된 음극 외에 양극과 세퍼레이터는 리튬 이차전지 제조에 통상적으로 사용되던 것들이 모두 사용될 수 있다.Also, in the positive electrode, the negative electrode and the separator forming the electrode structure, in addition to the negative electrode prepared according to the present invention, the positive electrode and the separator may be those conventionally used in the manufacture of lithium secondary batteries.

구체적인 예로서, 양극 활물질로는 리튬함유 전이금속 산화물이 바람직하게 사용될 수 있으며, 예를 들면 LixCoO2(0.5<x<1.3), LixNiO2(0.5<x<1.3), LixMnO2(0.5<x<1.3), LixMn2O4(0.5<x<1.3), Lix(NiaCobMnc)O2(0.5<x<1.3, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LixNi1 -yCoyO2(0.5<x<1.3, 0<y<1), LixCo1 -yMnyO2(0.5<x<1.3, 0≤y<1), LixNi1 -yMnyO2(0.5<x<1.3, O≤y<1), Lix(NiaCobMnc)O4(0.5<x<1.3, 0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LixMn2 -zNizO4(0.5<x<1.3, 0<z<2), LixMn2 -zCozO4(0.5<x<1.3, 0<z<2), LixCoPO4(0.5<x<1.3) 및 LixFePO4(0.5<x<1.3)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으며, 상기 리튬함유 전이금속 산화물은 알루미늄(Al) 등의 금속이나 금속산화물로 코팅될 수도 있다. 또한, 상기 리튬함유 전이금속 산화물(oxide) 외에 황화물(sulfide), 셀렌화물(selenide) 및 할로겐화물(halide) 등도 사용될 수 있다. As a specific example, the cathode active material include lithium-containing transition and the metal oxide is preferably used, for example, Li x CoO 2 (0.5 <x <1.3), Li x NiO 2 (0.5 <x <1.3), Li x MnO 2 (0.5 <x <1.3) , Li x Mn 2 O 4 (0.5 <x <1.3), Li x (Ni a Co b Mn c) O 2 (0.5 <x <1.3, 0 <a <1, 0 < 1, 0 <c <1, a + b + c = 1), Li x Ni 1 -y Co y O 2 (0.5 <x <1.3, 0 <y <1), Li x Co 1 -y Mn y O 2 (0.5 <x < 1.3, 0≤y <1), Li x Ni 1 -y Mn y O 2 (0.5 <x <1.3, O≤y <1), Li x (Ni a Co b Mn c ) O 4 (0.5 <x <1.3, 0 <a <2, 0 <b <2, 0 <c <2, a + b + c = 2), Li x Mn 2 -z Ni z O 4 x <1.3, 0 <z < 2), Li x Mn 2 -z Co z O 4 (0.5 <x <1.3, 0 <z <2), Li x CoPO 4 (0.5 <x <1.3) and Li x FePO 4 (0.5 < x < 1.3), or a mixture of two or more thereof. The lithium-containing transition metal oxide may be coated with a metal such as aluminum (Al) or a metal oxide . In addition to the lithium-containing transition metal oxide, sulfide, selenide and halide may also be used.

양극 형성용 조성물도 음극에서 사용된 바인더가 동일하게 사용될 수 있다. The composition for forming an anode may be the same as the binder used in the negative electrode.

또한, 세퍼레이터로는 종래에 세퍼레이터로 사용된 통상적인 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있으며, 또는 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As the separator, a conventional porous polymer film conventionally used as a separator, for example, a polyolefin such as an ethylene homopolymer, a propylene homopolymer, an ethylene / butene copolymer, an ethylene / hexene copolymer and an ethylene / methacrylate copolymer A porous polymer film made of a high molecular weight polymer may be used alone or in a laminated manner, or a nonwoven fabric made of a conventional porous nonwoven fabric such as a glass fiber having a high melting point, a polyethylene terephthalate fiber or the like may be used. It is not.

본 발명의 리튬 이차전지의 외형은 특별한 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등이 될 수 있다.The external shape of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, but may be a cylindrical shape, a square shape, a pouch shape, a coin shape, or the like using a can.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.

실시예Example

음극 활물질은 구형화 천연흑연 27g, 도전제로 LTO (Posco ESM, T30 grade) 3g, 카본 블랙(carbon black) 0.6g, 바인더로 수계 SBR 0.7g, LTO 3g를 혼합하였다. 이들을 수계 믹싱하여 음극 슬러리를 제조하였다. 제조된 전극 슬러리를 구리 집전체의 일면에 도포하고, 약 60 ℃에서 1일 동안 건조한 후, 13.33 cm2 크기의 음극을 제조하였다.3 g of LTO (Posco ESM, T30 grade), 0.6 g of carbon black, 0.7 g of aqueous SBR as a binder and 3 g of LTO were mixed as a negative active material. These were mixed with water to prepare an anode slurry. The prepared electrode slurry was coated on one side of a copper current collector and dried at about 60 ° C for one day, and then a negative electrode having a size of 13.33 cm 2 was produced.

에틸렌 카보네이트(EC) 및 디메틸 카보네이트(DMC), 에틸메틸 카보네이트(EMC)를 3:4:3의 부피비로 혼합하고, 상기 비수전해액 용매에 LiPF6를 첨가하여 1M LiPF6 비수전해액을 제조하였다.Ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed at a volume ratio of 3: 4: 3 and LiPF 6 was added to the nonaqueous electrolyte solvent to prepare a 1M LiPF 6 nonaqueous electrolyte solution.

양극으로 NMC 622 100%전극을 사용하였으며, 양 음극 전극 사이에 폴리올레핀 분리막을 개재시킨 후, 상기 전해액을 주입하여 파우치형 모노셀을 제조하였다.
An NMC 622 100% electrode was used as an anode. A polyolefin separator was interposed between the cathode and the anode, and the electrolyte was injected to prepare a pouch-type mono cell.

비교예Comparative Example

음극 활물질은 구형화 천연흑연 30g, 도전제로 카본 블랙(carbon black) 0.6g, 바인더로 수계 SBR 0.7g을 혼합하였다. 이들을 수계 믹싱하여 음극 슬러리를 제조하였다. 제조된 전극 슬러리를 구리 집전체의 일면에 도포하고, 약 60 ℃에서 1일 동안 건조한 후, 13.33cm2 크기의 음극을 제조하였다.30 g of spherical natural graphite, 0.6 g of carbon black as a conductive agent, and 0.7 g of aqueous SBR as a binder were mixed as an anode active material. These were mixed with water to prepare an anode slurry. The prepared electrode slurry was coated on one side of a copper current collector and dried at about 60 ° C for one day, and then a negative electrode having a size of 13.33 cm 2 was manufactured.

에틸렌 카보네이트(EC) 및 디메틸 카보네이트(DMC), 에틸메틸 카보네이트(EMC)를 3:4:3의 부피비로 혼합하고, 상기 비수전해액 용매에 LiPF6를 첨가하여 1M LiPF6 비수전해액을 제조하였다.Ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed at a volume ratio of 3: 4: 3 and LiPF 6 was added to the nonaqueous electrolyte solvent to prepare a 1M LiPF 6 nonaqueous electrolyte solution.

양극으로 NMC 622 100%전극을 사용하였으며, 양 음극 전극 사이에 폴리올레핀 분리막을 개재시킨 후, 상기 전해액을 주입하여 파우치형 모노셀을 제조하였다.
An NMC 622 100% electrode was used as an anode. A polyolefin separator was interposed between the cathode and the anode, and the electrolyte was injected to prepare a pouch-type mono cell.

실험예Experimental Example

실시예 및 비교예의 전지를 4V 까지 정전류로 충전을 한 후, 4V에서 전류가 0.1 에 도달할 때까지 정전압으로 충전하였다. 그리고, 2.8 V까지 정전류로 방전을 시행하였다.
The cells of the examples and comparative examples were charged with a constant current up to 4 V and then charged with a constant voltage until the current reached 0.1 at 4 V. Then, discharging was performed at a constant current up to 2.8 V.

OCVOCV  And SOCSOC 특성 평가 Character rating

도 1은 실시예와 비교예의 전극의 SOC 및 OCV를 도시한 것이고, 실시예와 비교예의 전지의 충전 피이크를 비교하여 도시한 그래프이다. 상기 도 1 및 도 2 그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이 저온 특성 개선 첨가제인 LTO가 포함된 실시예의 전지는 초기 전지 제작시 실행하는 formation과정에서 비교예와 마찬가지로 만충전되며(도 2), 전지의 충방전시에 작동하지 않는다. 또한, 실시예의 경우 OCV와 SOC는 비교예와 거의 차이가 없음을 알 수 있다.
FIG. 1 is a graph showing SOC and OCV of electrodes in Examples and Comparative Examples and comparing charging peaks of batteries of Examples and Comparative Examples. As can be seen from the graphs of FIGS. 1 and 2, the battery of the embodiment including LTO, which is a low temperature property improving additive, is fully charged (FIG. 2) It does not work at discharge. Also, it can be seen that the OCV and the SOC in the embodiment are not substantially different from the comparative example.

저온 출력 개선 효과Low temperature output improvement effect

도 3은 실시예의 전지가 비교예에 비해 저온 출력이 개선되었음을 나타내며, 도 4는 실시예의 전지가 비교예에 비해 저온에서의 charge transfer 저항이 개선되었음을 나타낸다. 실시예의 전지의 경우 저온에서 high C-rate로 방전시 음극에 overpotential이 크게 걸리면서 LTO의 전도성이 향상되어 저온 방전 프로파일의 기울기를 완만하게 하는 효과가 있으며 이로부터 저온 출력이 향상되는 효과가 있음이 확인되었다.
FIG. 3 shows that the battery of the embodiment improved the low temperature output compared with the comparative example, and FIG. 4 shows that the charge transfer resistance at the low temperature of the battery of the embodiment is improved as compared with the comparative example. In the case of the battery of the embodiment, when the battery is discharged at a low C-rate at a low temperature, the overpotential is largely applied to the cathode, and the conductivity of the LTO improves, thereby gentle slope of the low temperature discharge profile is obtained. .

상온 출력 개선 효과Room temperature output improvement effect

도 5는 및 도 6은 실시예가 비교예에 비해 전지의 상온 출력이 개선되었음을 나타낸다. 실시예의 경우 charge transfer 저항이 낮아져 비교예에 비해 출력이 크게 향상되었음을 알 수 있다. 특히, 실시예의 경우 비교예에 비해 상온에서 낮은 SOC에서의 출력을 크게 향상시키는 것을 확인하였다.
Fig. 5 and Fig. 6 show that the room temperature output of the battery is improved as compared with the comparative example. It can be seen that the charge transfer resistance is lowered in the embodiment, and the output is greatly improved as compared with the comparative example. Particularly, in the case of Examples, it was confirmed that the output at SOC at room temperature was significantly improved as compared with Comparative Example.

Claims (10)

음극 활물질;
바인더; 및
저온 특성 개선 첨가제;를 포함하는 리튬 이온 배터리용 음극 형성용 조성물.
Anode active material;
bookbinder; And
And a low temperature property improving additive.
제1항에 있어서,
상기 저온 특성 개선 첨가제는 리튬 티탄 산화물(Li4Ti5O12, LTO)인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 배터리용 음극 형성용 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the low temperature property improving additive is lithium titanium oxide (Li 4 Ti 5 O 12 , LTO).
제1항에 있어서,
상기 저온 특성 개선 첨가제의 함량은 음극 형성용 조성물 100 중량% 대비 2 내지 50중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 배터리용 음극 형성용 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the content of the low temperature property improving additive is 2 to 50% by weight based on 100% by weight of the composition for forming a negative electrode.
제1항에 있어서,
상기 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 폴리 설퍼니트리드, 구리, 은, 팔라듐 및 니켈으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 도전제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 배터리용 음극 형성용 조성물.
The method according to claim 1,
The negative electrode composition for lithium ion battery according to claim 1, further comprising at least one conductive agent selected from the group consisting of polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, polythiophene and polysulfuronitrile, copper, silver, palladium and nickel .
제1항에 있어서,
상기 음극 활물질은 탄소재인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 배터리용 음극 형성용 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the negative electrode active material is a carbon material.
제5항에 있어서,
상기 탄소재는 탄소재는 저결정 탄소 및/또는 고결정성 탄소인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 배터리용 음극 형성용 조성물.
6. The method of claim 5,
Wherein the carbon material is a low-carbon and / or highly-crystalline carbon material.
제5항에 있어서,
상기 음극 활물질은 Si, Sn, Li, Mg, Al, Ca, Ce, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Nb, Pd, Ag, Cd, In, Sb, Pt, Au, Hg, Pb 및 Bi로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상인 금속류(Me) 및/또는 2종 이상의 금속류(Me)로 구성된 합금류와 탄소재와의 복합체인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 배터리용 음극 형성용 조성물.
6. The method of claim 5,
The negative electrode active material may be selected from the group consisting of Si, Sn, Li, Mg, Al, Ca, Ce, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Nb, Pd, Ag, (Me) which is at least one selected from the group consisting of Sb, Pt, Au, Hg, Pb and Bi and / or at least two kinds of metals (Me) A composition for forming a negative electrode for a battery.
집전체 및 상기 집전체의 적어도 일면에 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 음극 형성용 조성물을 도포하고 건조하여 형성된 음극 활물질층을 구비한 리튬 이온 배터리용 음극.
A negative electrode for a lithium ion battery comprising a current collector and a negative electrode active material layer formed by applying the negative electrode composition of any one of claims 1 to 7 on at least one side of the current collector and drying the same.
음극, 양극 및 비수 전해액을 구비하는 리튬 이차전지에 있어서, 상기 음극은 제8항에 따른 음극인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 배터리.
A lithium secondary battery comprising a negative electrode, a positive electrode and a non-aqueous electrolyte, wherein the negative electrode is the negative electrode according to claim 8.
제9항에 있어서,
상기 리튬 이온 배터리는 작동범위가 2.5V이상인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 배터리.
10. The method of claim 9,
Wherein the lithium ion battery has a working range of 2.5 V or more.
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CN108963264A (en) * 2018-08-02 2018-12-07 佛山腾鲤新能源科技有限公司 A kind of preparation method of lithium ion battery conductive agent
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