KR20150043769A - Anode for lithium secondary battery, preparation method thereof and lithium secondary battery comprising the same - Google Patents

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류덕현
이관수
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Abstract

The present invention relates to an anode comprising an anode collector, a first anode active material layer including a layered structure of lithium-nickel compound oxide formed on at least one side of the anode collector, and a second anode active material layer including a spinel structure of lithium-manganese oxide formed on the first anode active material layer; a preparation method thereof; and a lithium secondary battery comprising the same. The lithium secondary battery comprising the anode can have a high battery capacity by the layered structure of lithium-nickel compound oxide active material included in the first anode active material layer, as well as high heat stability by the spinel structure of lithium-manganese oxide active material included in the second anode active material.

Description

리튬 이차전지용 양극, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지{Anode for lithium secondary battery, preparation method thereof and lithium secondary battery comprising the same}[0001] The present invention relates to a positive electrode for a lithium secondary battery, a method for producing the same, and a lithium secondary battery comprising the same.

본 발명은 양극 집전체, 상기 양극 집전체의 적어도 일면에 형성된 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질을 포함하는 제1 양극 활물질층 및 상기 제1 양극 활물질층 상에 형성된 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질을 포함하는 제2 양극 활물질층을 포함하는 양극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.
The present invention relates to a lithium secondary battery comprising a positive electrode collector, a first positive electrode active material layer including a lithium-nickel composite oxide active material layered on at least one side of the positive electrode collector, and a spinel- Based active material layer, a method for producing the same, and a lithium secondary battery including the anode active material layer.

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 technology development and demand for mobile devices are increasing, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries having high energy density and voltage, long cycle life and low self- It has been commercialized and widely used.

리튬 이차전지는 리튬 이온의 흡장 방출이 가능한 양극 활물질을 포함하고 있는 양극과, 리튬 이온의 흡장 방출이 가능한 음극 활물질을 포함하고 있는 음극 사이에 미세 다공성 분리막이 개재된 전극 조립체에 리튬 이온을 함유한 비수 전해질이 포함되어 있는 전지를 의미한다.
The lithium secondary battery includes an electrode assembly having a microporous separation membrane interposed between a positive electrode containing a positive electrode active material capable of intercalating and deintercalating lithium ions and a negative electrode containing a negative active material capable of intercalating and deintercalating lithium ions, Means a battery containing a non-aqueous electrolyte.

예를 들어, 리튬 이차전지의 양극 활물질로는, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬-망간계 산화물(LiMn2O4) 또는 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 전이금속 산화물, 이들 전이금속의 일부가 다른 전이금속으로 치환된 복합 산화물 등이 사용되고 있다.
Examples of the positive electrode active material of the lithium secondary battery include transition metal oxides such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium-manganese oxide (LiMn 2 O 4 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) And a composite oxide in which some of them are substituted with other transition metals.

상기 양극 활물질들 중 LiCoO2은 우수한 사이클 특성 등 제반 물성이 우수하여 현재 많이 사용되고 있지만, 안전성이 낮으며, 원료로서 코발트의 자원적 한계로 인해 고가이고, 전기 자동차 등과 같은 분야의 동력원으로 대량 사용하기에는 한계가 있다.
Of the above cathode active materials, LiCoO 2 has excellent properties such as excellent cycle characteristics and is widely used at present. However, LiCoO 2 has low safety, is expensive due to the resource limit of cobalt as a raw material, and is used as a power source for fields such as electric vehicles There is a limit.

LiMnO2 또는 LiMn2O4 등의 리튬-망간계 산화물은 원료로서 자원이 풍부하고 환경친화적인 망간을 사용한다는 장점을 가지고 있어, LiCoO2를 대체할 수 있는 양극 활물질로서 많은 관심을 모으고 있다. 그러나, 이들 리튬-망간계 산화물은 용량이 작고, 사이클 특성 등이 좋지 못하는 단점을 가지고 있을 뿐만 아니라, 집전체 상에 직접적으로 도포하여 형성시킬 경우 각진 다각형 형상의 요철이 형성된 표면을 갖는 상기 리튬-망간계 산화물로 인하여 집전체가 찢어지는 등의 손상을 입는 단점을 가지고 있다.
Lithium-manganese-based oxides such as LiMnO 2 or LiMn 2 O 4 have the advantage of using manganese which is abundant in resources and environment-friendly as a raw material, and thus attracts much attention as a cathode active material capable of replacing LiCoO 2 . However, these lithium-manganese-based oxides are disadvantageous in that they are small in capacity and poor in cycle characteristics, and have a disadvantage in that when the lithium-manganese-based oxide is directly applied on a current collector and formed, It has a disadvantage that the manganese oxide is damaged due to tearing of the current collector.

반면에, LiNiO2 등의 리튬 니켈계 산화물은 상기 코발트계 산화물보다 비용이 저렴하면서도 4.3 V로 충전되었을 때, 높은 방전 용량을 나타내는 바, 도핑된 LiNiO2의 가역 용량은 LiCoO2의 용량(약 165 mAh/g)을 초과하는 약 200 mAh/g에 근접한다.
On the other hand, LiNiO 2, such as a lithium nickel based oxide is time, the reversible capacity of the bar, the doped LiNiO 2 having a high discharge capacity when charged to 4.3 V, while the cost is cheaper than the cobalt oxide is the capacity of LiCoO 2 (about 165 lt; / RTI > (mAh / g).

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 고용량의 장점을 가지지만, 열 안전성이 낮아 만충전시에 전지 안정성이 취약해지며 방전 작동 전압이 낮다는 단점을 가지고 있다.Therefore, in spite of a slightly low average discharge voltage and volumetric density, the compatibilized battery including LiNiO 2 cathode active material has an improved energy density. Therefore, in order to develop a high capacity battery, Research is actively under way. However, although the LiNiO 2 cathode active material has an advantage of a high capacity, it has a disadvantage that its thermal stability is low and its cell stability is poor and the discharge operating voltage is low.

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, 전지에서의 가스발생에 의한 스웰링, 낮은 화학적 안정성 등의 문제는 충분히 해결되지 못하고 있다. 따라서, 고용량화에 적합한 리튬 니켈계 양극 활물질을 이용하면서도 고온 안전성 문제를 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
Thus, a lithium transition metal oxide in which a part of nickel is substituted with another transition metal such as manganese or cobalt has been proposed. However, such metal-substituted nickel-based lithium-transition metal oxides have an advantage in that they have excellent cycle characteristics and capacity characteristics. However, even in this case, the cycle characteristics are drastically decreased during long-term use and the swelling, And low chemical stability are not sufficiently solved. Accordingly, there is a high need for a technique capable of solving the problem of high-temperature safety while using a lithium-nickel-based positive electrode active material suitable for high capacity.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질을 포함하는 제1 양극 활물질층과 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질을 포함하는 제2 양극 활물질층을 순차적으로 형성시킴으로써 롤 프레스 공정 시 집전체의 손상을 방지함과 동시에 용량 특성 및 열 안정성이 우수한 양극을 제공하는 것을 목적으로 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a lithium secondary battery comprising a lithium secondary battery comprising a lithium secondary battery, And to provide a positive electrode excellent in capacity characteristics and thermal stability by preventing the current collector from being damaged during the roll press process by sequentially forming the positive electrode active material layer.

본 발명의 다른 목적은 상기 양극의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the anode.

본 발명의 또 다른 목적은 상기의 양극을 포함하는 고용량 특성과 열 안정성이 우수한 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.
It is still another object of the present invention to provide a lithium secondary battery having high capacity characteristics including the positive electrode and excellent thermal stability.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 양극 집전체, 상기 양극 집전체의 적어도 일면에 형성된 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질을 포함하는 제1 양극 활물질층 및 상기 제1 양극 활물질층 상에 형성된 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질을 포함하는 제2 양극 활물질층을 포함하는 양극을 제공한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a lithium secondary battery comprising a positive electrode collector, a first positive electrode active material layer including a layered lithium-nickel composite oxide active material formed on at least one surface of the positive electrode collector, And a second cathode active material layer containing a lithium-manganese oxide active material having a spinel structure formed on the cathode active material layer.

또한, 본 발명은 양극 집전체 상에 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질, 바인더 및 도전재를 혼합한 제1 양극 활물질 조성물을 코팅하여 제1 양극 활물질층을 형성하는 단계(단계 1); 및 상기 제1 양극 활물질층 상에 스피넬 구조의 리튬 망간계 산화물 활물질, 바인더 및 도전재를 혼합한 제2 양극 활물질 조성물을 코팅하여 제2 양극 활물질층을 형성하는 단계(단계 2)를 포함하는 상기 양극의 제조방법을 제공한다.
Further, the present invention provides a method for manufacturing a lithium secondary battery, comprising the steps of: (1) forming a first cathode active material layer by coating a cathode active material composition obtained by mixing a layered lithium-nickel composite oxide active material, a binder and a conductive material on a cathode current collector; And forming a second cathode active material layer by coating a second cathode active material composition obtained by mixing a lithium manganese oxide active material having a spinel structure, a binder and a conductive material on the first cathode active material layer (step 2) A method of manufacturing an anode is provided.

아울러, 본 발명은 상기의 제1 양극 활물질층 및 제2 양극 활물질층의 이종 양극 활물질층을 포함하는 양극과 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 및 전해질을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.
In addition, the present invention provides a lithium secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode including a different kind of positive electrode active material layer of the first positive electrode active material layer and the second positive electrode active material layer, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte .

본 발명에 따른 제1 양극 활물질층 및 제2 양극 활물질층이 순차적으로 형성된 이종 양극 활물질층을 포함하는 양극은 양극 집전체 상에 비교적 둥근 형상의 요철이 형성된 표면을 갖는 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질을 포함하는 제1 양극 활물질층을 형성시키고, 제1 양극 활물질층 상에 각진 다각형 형상의 요철이 형성된 표면을 갖는 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질을 포함하는 제2 양극 활물질층을 형성시킴으로써 롤 프레스 공성 시에 상기 제2 양극 활물질층이 양극 집전체와 직접적으로 닿지 않아 집전체의 손상을 방지할 수 있다. The positive electrode comprising a different kind of positive electrode active material layer in which the first positive electrode active material layer and the second positive electrode active material layer according to the present invention are sequentially formed is a layered lithium-nickel alloy having a surface with relatively rounded irregularities formed on the positive electrode collector A second cathode active material layer including a lithium-manganese-based oxide active material having a spinel structure having a surface on which an angular polygonal concavo-convex structure is formed on the first cathode active material layer is formed as a first cathode active material layer containing a composite oxide active material, The second positive electrode active material layer does not directly contact the positive electrode collector at the time of sintering the roll press, so that damage to the current collector can be prevented.

또한, 본 발명에 따른 리튬 이차전지는 제1 양극 활물질층과 제2 양극 활물질층이 순차적으로 형성된 양극을 포함함으로써, 제1 양극 활물질층에 포함되어 있는 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질에 의해 높은 전지 용량 특성을 가질 수 있을 뿐 아니라 제2 양극 활물질층에 포함되어 있는 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질에 의해 높은 열 안정성을 갖는 특성이 있다.
Also, the lithium secondary battery according to the present invention includes a positive electrode in which a first positive electrode active material layer and a second positive electrode active material layer are sequentially formed, so that a layered lithium-nickel composite oxide active material contained in the first positive electrode active material layer And has high thermal stability due to the lithium-manganese oxide active material having a spinel structure contained in the second positive electrode active material layer.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질 및 (b) 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 나타낸 것이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 양극 활물질층 및 제2 양극 활물질층의 이종 양극 활물질층을 포함하는 양극의 단면도를 나타낸 것이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate exemplary embodiments of the invention and, together with the description of the invention, It should not be construed as limited.
1 is a scanning electron microscope (SEM) image of a layered lithium-nickel composite oxide active material and (b) a spinel-structured lithium-manganese-based oxide active material according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a positive electrode comprising a first positive electrode active material layer and a second positive electrode active material layer according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail in order to facilitate understanding of the present invention.

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.
The 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 appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명의 이종 양극 활물질층을 포함하는 양극은, 양극 집전체; 상기 양극 집전체의 적어도 일면에 형성된 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질을 포함하는 제1 양극 활물질층; 및 상기 제1 양극 활물질층 상에 형성된 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질을 포함하는 제2 양극 활물질층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
The positive electrode comprising the different kind of positive electrode active material layer of the present invention comprises a positive electrode collector; A first cathode active material layer including a layered lithium-nickel composite oxide active material formed on at least one surface of the cathode current collector; And a second positive electrode active material layer including a lithium-manganese oxide active material having a spinel structure formed on the first positive electrode active material layer.

상기 양극 집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 예컨대, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄 또는 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다.
The positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. For example, carbon, nickel , Titanium or silver, or the like may be used.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 양극 집전체는 마주보는 양면 또는 적어도 일면에 제1 양극 활물질층이 형성될 수 있으나, 바람직하게는 양극 집전체의 일면에 제1 양극 활물질층이 형성된 것일 수 있다.
The cathode current collector according to a preferred embodiment of the present invention may have a first cathode active material layer formed on opposite sides or at least one side of the cathode current collector. Preferably, the first cathode active material layer is formed on one surface of the cathode current collector .

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 상기 제1 양극 활물질층은 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질을 포함할 수 있다. The first cathode active material layer according to a preferred embodiment of the present invention may include a layered lithium-nickel composite oxide active material.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제2 양극 활물질층은 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질을 포함할 수 있다.
In addition, the second cathode active material layer according to a preferred embodiment of the present invention may include a lithium-manganese oxide active material having a spinel structure.

상기 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질은 종래의 코발트계 산화물보다 비용이 저렴하면서도 4.3 V로 충전되었을 때, 높은 방전 용량을 나타낸다. 특히, 상기 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질은 층상 결정 구조를 가지므로 산화물 내에서의 리튬의 확산 경로가 2차원적이어서 전극의 체적 출력밀도가 우수하다. 이에, 높은 에너지 밀도를 필요로 하는 전지에 중요한 양극 활물질로 사용되고 있다.
The lithium-nickel composite oxide active material having the layered structure exhibits a high discharge capacity when charged at 4.3 V and at a lower cost than the conventional cobalt-based oxide. Particularly, since the lithium-nickel composite oxide active material having the layered structure has a layered crystal structure, the diffusion path of lithium in the oxide is two-dimensional and the volume output density of the electrode is excellent. Therefore, it is used as a cathode active material which is important for a battery requiring high energy density.

그러나, 상기 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질은 낮은 열적 특성에 의하여 만충전시 전지 안정성이 취약해지는 문제가 있어, 이를 보완하기 위하여 열 안정성이 우수한 스피넬 구조의 니켈-망간계 산화물 활물질을 상기 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질과 혼합하여 사용되는 방안이 연구되고 있으나, 이 또한 각진 다각형 형상의 요철이 형성된 표면을 갖는 상기 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질로 인하여 롤 프레스(roll press) 공정을 진행할 때에 양극 집전체가 찢어지는 등의 손상을 입는 문제가 있다.
However, the lithium-nickel composite oxide active material having the layered structure has a problem that the stability of the battery is deteriorated due to its low thermal properties. To overcome this problem, a nickel-manganese oxide active material having a spinel structure, However, since the lithium-manganese oxide active material having a spinel structure having a surface with irregularly angled polygonal shapes is used, it is difficult to roll-press the lithium-nickel composite oxide active material. There is a problem that the positive electrode current collector is damaged by tearing or the like during the process.

도 1에 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물(LMO) 활물질과 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물(NMC) 활물질 입자의 SEM 이미지를 나타내었다. 도 1a에 나타난 바와 같이 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질은 비교적 둥근 형상의 요철이 형성된 표면을 가지며, 도 1b에 나타난 바와 같이 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질은 각진 다각형 형상의 요철이 형성된 표면을 가진다.
FIG. 1 shows an SEM image of a lithium-manganese oxide (LMO) active material having a spinel structure and a lithium-nickel composite oxide (NMC) active material layer having a layered structure. As shown in FIG. 1A, the lithium-nickel composite oxide active material having a layered structure has a surface having a relatively rounded concavo-convex surface, and the lithium-manganese oxide active material having a spinel structure, as shown in FIG. Lt; / RTI >

따라서, 본 발명의 제1 양극 활물질층 및 제2 양극 활물질층의 이종 양극 활물질층을 포함하는 양극은, 양극 집전체 상에 고용량 특성과 비교적 둥근 형상의 요철이 형성된 표면을 갖는 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물(도 1a 참고) 활물질을 포함하는 제1 양극 활물질층을 형성시키고, 제1 양극 활물질층 상에 열 안정성은 우수하나 각진 다각형 형상의 요철이 형성된 표면을 갖는 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물(도 1b 참고) 활물질을 포함하는 제2 양극 활물질층을 형성시킴으로써, 롤 프레스 공정 시에 상기 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질을 포함하는 제2 양극 활물질층이 양극 집전체와 직접적으로 닿지 않아 상기 집전체가 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 이와 동시에 고용량 특성 및 높은 열 안정성을 가질 수 있다.
Therefore, the positive electrode comprising the different kinds of positive electrode active material layers of the first positive electrode active material layer and the second positive electrode active material layer of the present invention has a lamellar structure of lithium-nickel composite oxide having a surface on which high-capacity characteristics and relatively round- Nickel composite oxide (see FIG. 1A) active material layer is formed on the first positive electrode active material layer, and a lithium-manganese composite oxide having a spinel structure having an uneven surface formed on the first positive electrode active material layer, A second cathode active material layer containing a lithium-manganese oxide active material of the spinel structure is formed directly on the cathode current collector in the roll press process by forming a second cathode active material layer containing a lithium-manganese oxide active material (see FIG. 1B) It is possible to prevent the current collector from being damaged, and at the same time, it can have high capacity characteristics and high thermal stability.

이하, 도 2을 참고하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Fig.

도 2는, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제1 양극 활물질층 및 제2 양극 활물질층의 이종(異種) 양극 활물질층을 포함하는 양극의 단면을 도시한 것이다. FIG. 2 is a cross-sectional view of a positive electrode including a first positive electrode active material layer and a second positive electrode active material layer according to a preferred embodiment of the present invention. FIG.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이종 양극 활물질층을 포함하는 양극(100)은 양극 집전체(10)의 적어도 일면에 형성된 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질을 포함하는 제1 양극 활물질층(20) 및 상기 제1 양극 활물질층(20) 상에 형성된 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질을 포함하는 제2 양극 활물질층(30)의 이종 양극 활물질층을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
The positive electrode 100 including a heterogeneous positive electrode active material layer according to a preferred embodiment of the present invention includes a first positive electrode active material layer 10 including a layered lithium-nickel composite oxide active material formed on at least one surface of a positive electrode collector 10, And a second cathode active material layer 30 including a lithium-manganese-based oxide active material having a spinel structure formed on the first cathode active material layer 20, as shown in FIG.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제1 양극 활물질층(20)은 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 양극 활물질층(20)은 바인더 및 도전재를 포함할 수 있다.The first cathode active material layer 20 according to an embodiment of the present invention may include a layered lithium-nickel composite oxide active material. In addition, the first cathode active material layer 20 may include a binder and a conductive material.

상기 제1 양극 활물질층(20)에 포함된 상기 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질은 하기 화학식 1로 표시되는 것일 수 있다.The layered lithium-nickel composite oxide active material contained in the first positive electrode active material layer 20 may be represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

LixNiaMnbCocO2-yDy Li x Ni a Mn b Co c O 2-y D y

상기 식에서, 1.0≤x≤1.2, 0.5≤a<1, 0<b≤0.5, 0<c≤0.5, 0≤y≤0.1, D는 S, F 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이다.
0.5, 0? B? 0.5, 0? C? 0.5, 0? Y? 0.1, and D is at least one element selected from the group consisting of S, F and P .

바람직하게는, 상기 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질은 LiNiO2, LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 및 LiNi0 .6Mn0 .2Co0 .2O2로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것일 수 있다.
Preferably, the layered lithium-nickel composite oxide active material is at least one selected from the group consisting of LiNiO 2 , LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2, and LiNi 0 .6 Mn 0 .2 Co 0 .2 O 2 Lt; / RTI &gt;

한편, 상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질 조성물 총량을 기준으로 1 중량% 내지 30 중량%로 첨가될 수 있다. 이러한 바인더의 예로는 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HEP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부티렌 고무(SBR) 및 불소 고무로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
On the other hand, the binder is a component that assists in bonding of the active material to the conductive material and bonding to the current collector, and may be usually added in an amount of 1% by weight to 30% by weight based on the total amount of the cathode active material composition. Examples of such binders include vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HEP), polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, Polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) Sulfonated EPDM, styrene butylene rubber (SBR), and fluorine rubber, or a mixture of two or more thereof.

상기 도전재는 통상적으로 제1 양극 활물질 조성물 전체 중량을 기준으로 0.05 중량% 내지 5 중량%로 첨가될 수 있다. 이러한 도전재는 전지의 기타 요소들과 부반응을 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것을 아니다. 예를 들면, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본 블랙(super-p), 아세틸렌 블랙; 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본 블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
The conductive material may be added in an amount of 0.05 wt% to 5 wt% based on the total weight of the first cathode active material composition. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing side reactions with other elements of the battery. For example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black (super-p), acetylene black; Carbon black such as Ketjen black, channel black, purne 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 whiskers 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.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제2 양극 활물질층(30)은 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 양극 활물질층(30)은 바인더 및 도전재를 포함할 수 있다.
The second cathode active material layer 30 according to a preferred embodiment of the present invention may include a spinel-type lithium-manganese-based oxide active material. In addition, the second cathode active material layer 30 may include a binder and a conductive material.

상기 제2 양극 활물질층(30)에 포함되는 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질은 하기 화학식 2로 표시되는 것일 수 있다.The lithium-manganese oxide active material having a spinel structure included in the second positive electrode active material layer 30 may be represented by the following formula (2).

[화학식 2](2)

LixMn(2-y)MyO4 Li x Mn (2-y) M y O 4

상기 식에서, 1≤x≤1.2, 0≤y≤0.2, M은 Al, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W, P, Ti 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이다.
In the above formula, 1? X? 1.2, 0? Y? 0.2, M is at least one element selected from the group consisting of Al, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, , W, P, Ti, and Bi.

바람직하게는, 상기 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질은 LiMn2O4 또는 LiCoMnO4인 것일 수 있다.
Preferably, the spinel structure lithium-manganese oxide active material is LiMn 2 O 4 or LiCoMnO 4 can be a.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 상기 제1 양극 활물질층(20)과 상기 제2 양극 활물질층(30)의 두께 비율은 목표하는 전지 용량에 맞추어 적절하게 조절할 수 있으나, 바람직하게는 99:1 내지 97:3 이다.
The thickness ratio of the first cathode active material layer 20 and the second cathode active material layer 30 according to a preferred embodiment of the present invention can be appropriately adjusted according to the target battery capacity, To 97: 3.

또한, 바람직한 상기 제1 양극 활물질층(20)의 두께는 13 ㎛ 내지 990 ㎛이다. 만약, 상기 제1 양극 활물질층의 두께가 13 ㎛ 미만이면 목적하는 이차전지의 용량을 얻기 어려울 수 있으며, 두께가 990 ㎛를 초과하면 이차전지의 용량은 증가할 수 있으나 전해액과의 부반응으로 인해 생성되는 부반응물들이 분리막이나 음극에 악영향을 주어 사이클 특성을 저하시킬 수 있다. In addition, the thickness of the first positive electrode active material layer 20 is preferably 13 to 990 탆. If the thickness of the first cathode active material layer is less than 13 탆, it may be difficult to obtain the desired capacity of the secondary battery. If the thickness exceeds 990 탆, the capacity of the secondary battery may increase but due to the side reaction with the electrolyte The negative reactants adversely affect the separator or the negative electrode, thereby deteriorating the cycle characteristics.

또한, 상기 제2 양극 활물질층(30)의 두께는 1 ㎛ 내지 10 ㎛이다. 만약, 상기 제2 양극 활물질층의 두께가 1 ㎛ 미만이면 리튬-니켈계 복합 산화물의 낮은 열적 특성을 보완하여 전지 안정성을 개선시키는 효과를 달성하기 어려우며, 10 ㎛를 초과하면 상대적으로 낮은 용량을 가진 제2 양극 활물질층(30)으로 인한 용량 손실이 발생할 수 있다.
Further, the thickness of the second cathode active material layer 30 is 1 占 퐉 to 10 占 퐉. If the thickness of the second cathode active material layer is less than 1 탆, it is difficult to achieve the effect of improving the battery stability by compensating the low thermal properties of the lithium-nickel composite oxide. If the thickness is more than 10 탆, A capacity loss due to the second cathode active material layer 30 may occur.

또한, 상기 제2 양극 활물질층(30)은 상기 제1 양극 활물질층(20)이 완전히 커버될 수 있도록 제1 양극 활물질층(20)의 코팅 면적과 동일하거나 또는 그 이상일 수 있다.
The second cathode active material layer 30 may be equal to or more than the coating area of the first cathode active material layer 20 so that the first cathode active material layer 20 may be completely covered.

또한, 본 발명은 상기 제1 양극 활물질층 및 제2 양극 활물질층의 이종 양극 활물질층을 포함하는 양극의 제조방법을 제공한다. The present invention also provides a method of manufacturing a positive electrode comprising a first positive electrode active material layer and a second positive electrode active material layer.

본 발명의 상기 이종 양극 활물질층을 포함하는 양극의 제조방법은 양극 집전체 상에 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질, 바인더 및 도전재를 혼합한 제1 양극 활물질 조성물을 코팅하여 제1 양극 활물질층을 형성하는 단계(단계 1); 및 상기 제1 양극 활물질층 상에 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질, 바인더 및 도전재를 혼합한 제2 양극 활물질 조성물을 코팅하여 제2 양극 활물질층을 형성하는 단계(단계 2)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The method for producing a positive electrode comprising the different kind of positive electrode active material layer of the present invention comprises coating a first positive electrode active material composition obtained by mixing a layered lithium-nickel composite oxide active material, a binder and a conductive material on a positive electrode collector, Forming an active material layer (step 1); And forming a second cathode active material layer by coating a second cathode active material composition obtained by mixing a lithium-manganese oxide active material having a spinel structure, a binder and a conductive material on the first cathode active material layer (step 2) .

상기 단계 1은, 양극 집전체의 적어도 일면 상에 고용량 특성을 가지는 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질을 포함하는 제1 양극 활물질층을 형성시키는 단계로, 당 분야에서 통상적으로 사용되는 방법을 통하여 수행할 수 있다.
The step 1 is a step of forming a first cathode active material layer including a layered lithium-nickel composite oxide active material having a high capacity characteristic on at least one surface of a cathode current collector, and a method commonly used in the art .

예컨대, 상기 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질, 바인더 및 도전재, 필요에 따라 분산제를 혼합 및 교반하여 제1 양극 활물질 조성물을 제조한 후, 이를 양극 집전체에 도포하여 양극 집전체 일면 상에 제1 양극 활물질층을 형성시킬 수 있다.
For example, the first cathode active material composition is prepared by mixing and stirring the lithium-nickel composite oxide active material, the binder, the conductive material and, if necessary, the dispersant, and then applying the composition to the cathode current collector, The positive electrode active material layer can be formed.

본 발명의 상기 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질은 제1 양극 활물질 조성물 총량을 기준으로 60 중량% 내지 97 중량%, 바람직하게는 90 중량% 내지 97 중량%일 수 있다.
The layered lithium-nickel composite oxide active material of the present invention may be 60 wt% to 97 wt%, preferably 90 wt% to 97 wt%, based on the total amount of the first cathode active material composition.

본 발명의 상기 제조방법은 단계 1 이후에 70℃ 내지 120℃의 온도 범위에서 건조하는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 건조는 제1 양극 활물질층이 완전히 건조될 때까지 수행할 수 있으며, 건조 시간은 특별히 한정되는 것은 아니나, 예컨대 상기의 온도 범위에서 10분 내지 60분 동안 수행하는 것이 바람직할 수 있다.
It is preferable that the method of the present invention further comprises a step of drying after the step 1 at a temperature range of 70 ° C to 120 ° C. The drying can be performed until the first cathode active material layer is completely dried. The drying time is not particularly limited, but it may be preferable to perform the drying in the temperature range described above for 10 minutes to 60 minutes, for example.

상기 단계 2는 제1 양극 활물질층 상에 높은 열 안정성을 가진 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질을 포함하는 제2 양극 활물질층을 형성시키기 위한 단계로, 당 분야에서 통상적으로 사용되는 방법을 통하여 수행할 수 있다. Step 2 is a step for forming a second cathode active material layer including a lithium-manganese oxide active material having a spinel structure having high thermal stability on the first cathode active material layer, Can be performed.

예컨대, 상기 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질, 바인더 및 도전재, 필요에 따라 분산제를 혼합 및 교반하여 제2 양극 활물질 조성물을 제조한 후, 이를 제1 양극 활물질층에 도포하여 제1 양극 활물질층 상에 제2 양극 활물질층을 형성시킬 수 있다.
For example, the second cathode active material composition is prepared by mixing and stirring the spinel-type lithium-manganese oxide active material, the binder and the conductive material, and if necessary, the dispersant, and then coating the first cathode active material layer with the first cathode active material A second cathode active material layer may be formed on the layer.

본 발명의 상기 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질은 제2 양극 활물질 조성물 총량을 기준으로 60 중량% 내지 97 중량%, 바람직하게는 90 중량% 내지 97 중량%일 수 있다.
The lithium-manganese oxide active material of the spinel structure of the present invention may be 60 wt% to 97 wt%, preferably 90 wt% to 97 wt%, based on the total amount of the second cathode active material composition.

본 발명의 상기 제조방법은 단계 2 이후에 상기 단계 2 이후에 상온에서 1차 건조한 후, 70℃ 내지 120℃의 온도 범위에서 2차 건조하는 이종 건조 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 건조시간은 특별히 한정하는 것은 아니나, 예컨대 상온에서 10분 내지 60분 동안 1차 건조한 후, 상기의 온도 범위에서 10분 내지 60분 동안 2차 건조하여 수행할 수 있다. 이때, 상기 상온 건조인 1차 건조를 수행하지 않고 2차 건조를 수행할 경우에는 제1 양극 활물질층과의 결합성이 저하될 수 있다.
Preferably, the method of the present invention further comprises a different drying step of performing a primary drying at a room temperature after the step 2, the secondary drying after the step 2, and a secondary drying at a temperature range of 70 ° C to 120 ° C. The drying time is not particularly limited, but may be, for example, primary drying for 10 minutes to 60 minutes at room temperature, and secondary drying for 10 minutes to 60 minutes at the temperature range described above. At this time, when the secondary drying is performed without performing the primary drying at room temperature, the bonding property with the first cathode active material layer may be deteriorated.

아울러, 본 발명은 상기의 이종 양극 활물질층을 포함하는 양극과 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 및 전해질을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.
In addition, the present invention provides a lithium secondary battery comprising a cathode and an anode including the above-mentioned different kind of cathode active material layer, a separator interposed between the cathode and the anode, and an electrolyte.

본 발명의 상기 리튬 이차전지는 고용량 특성을 가지는 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질을 포함하는 제1 양극 활물질층 및 열 안정성이 우수한 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질을 포함하는 제2 양극 활물질층이 순차적으로 적층된 이종 양극 활물질층으로 구성되는 양극과 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 및 전해질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
The lithium secondary battery of the present invention comprises a first anode active material layer including a layered lithium-nickel composite oxide active material having a high capacity and a second anode including a lithium-manganese oxide active material having a spinel structure excellent in thermal stability A separator interposed between the anode and the cathode, and an electrolyte. The anode and the cathode are made of a heterogeneous cathode active material layer in which an active material layer is sequentially stacked.

상기 음극에 있어서, 음극 활물질은 통상적으로 리튬 이온이 흡장 및 방출될 수 있는 탄소재, 리튬 금속, 규소 또는 주석 등을 사용할 수 있다. 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)를 들 수 있으며, 고결정성 탄소로는 천연 흑연, 키시흑연 (Kish graphite), 열분해 탄소 (pyrolytic carbon), 액정피치계 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 소성탄소를 들 수 있다.In the negative electrode, the negative electrode active material is typically a carbonaceous material, lithium metal, silicon or tin capable of intercalating and deintercalating lithium ions. 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 include soft carbon and hard carbon. Examples of highly crystalline carbon include natural graphite, Kish graphite, pyrolytic carbon, liquid crystal pitch carbon High temperature calcined carbon such as mesophase pitch based carbon fiber, meso-carbon microbeads, mesophase pitches and petroleum or coal tar pitch derived cokes.

상기 음극에 사용되는 바인더는 양극과 마찬가지로 당 분야에 통상적으로 사용될 수 있는 것을 사용할 수 있다. 음극은 음극 활물질 및 상기 첨가제들을 혼합 및 교반하여 음극 활물질 조성물을 제조한 후, 이를 집전체에 도포하고 압축하여 음극을 제조할 수 있다.
As the binder used for the cathode, those which can be commonly used in the art can be used as the anode. The negative electrode may be prepared by preparing a negative electrode active material composition by mixing and stirring the negative electrode active material and the additives, applying the negative electrode active material composition to the current collector, and compressing the negative electrode active material composition to produce a negative electrode.

상기 분리막으로는 종래에 분리막으로 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, such as a polyolefin-based polymer such as an ethylene homopolymer, a propylene homopolymer, an ethylene / butene copolymer, an ethylene / hexene copolymer, and an ethylene / methacrylate copolymer The porous polymer film made of a polymer may be used alone or in a laminated form, or a nonwoven fabric made of a conventional porous nonwoven fabric such as a glass fiber having a high melting point, polyethylene terephthalate fiber or the like may be used. no.

또한, 상기 전해질은 전해질에 통상적으로 사용되는 유기용매 및 리튬염을 포함할 수 있으며, 특별히 제한하는 것은 아니다.
In addition, the electrolyte may include an organic solvent and a lithium salt which are conventionally used in an electrolyte, and is not particularly limited.

상기 리튬염의 음이온으로는 F-, Cl-, 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 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
With the lithium salt of the anion is F -, Cl -, 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 - be at least one selected from the group consisting of have.

상기 유기용매로는 대표적으로 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 디에틸카보네이트, 디메틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 디프로필카보네이트, 디메틸술폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 비닐렌카보네이트, 술포란, 감마-부티로락톤, 프로필렌설파이트 및 테트라하이드로퓨란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
Examples of the organic solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, dipropyl carbonate, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, vinylene carbonate , Sulfolane, gamma-butyrolactone, propylene sulfite, and tetrahydrofuran.

특히, 상기 카보네이트계 유기용매 중 고리형 카보네이트인 에틸렌카보네이트 및 프로필렌카보네이트는 고점도의 유기용매로서 유전율이 높아 전해질 내의 리튬염을 잘 해리시키므로 바람직하게 사용될 수 있으며, 이러한 고리형 카보네이트에 디메틸카보네이트 및 디에틸카보네이트와 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. To such a cyclic carbonate, dimethyl carbonate and diethyl When a low viscosity, low dielectric constant linear carbonate such as carbonate is mixed in an appropriate ratio, an electrolyte having a high electric conductivity can be prepared, and thus it can be more preferably used.

또한, 본 발명의 전해질은 필요에 따라 통상적으로 전해질에 포함되는 과충전 방지제 등과 같은 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
In addition, the electrolyte of the present invention may further include an additive such as an overcharge inhibitor or the like, which is usually included in the electrolyte, if necessary.

본 발명의 리튬 이차전지는 양극과 음극 사이에 분리막을 배치하여 전극 조립체를 형성하고, 상기 전극 조립체를 원통형 전지 케이스 또는 각형 전지 케이스에 넣은 다음 전해질을 주입하여 제조할 수 있다. 또는, 상기 전극 조립체를 적층한 후, 이를 전해질에 함침시키고 얻어진 결과물을 전지 케이스에 넣어 밀봉하여 제조할 수도 있다.
The lithium secondary battery of the present invention can be manufactured by disposing a separator between an anode and a cathode to form an electrode assembly, inserting the electrode assembly into a cylindrical battery case or a prismatic battery case, and injecting an electrolyte. Alternatively, the electrode assembly may be laminated, impregnated with the electrolyte, and the resultant may be sealed in a battery case.

본 발명에서 사용되는 전지 케이스는 당분야에서 통상적으로 사용되는 것이 채택될 수 있고, 전지의 용도에 따른 외형에 제한이 없으며, 예를 들면, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등이 될 수 있다.
The battery case used in the present invention may be of any type that is commonly used in the art, and is not limited in its external shape depending on the use of the battery. For example, a cylindrical case, a square type, a pouch type, (coin) type or the like.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지모듈에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 중대형 디바이스의 바람직한 예로는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전력 저장용 시스템 등을 들 수 있지만, 이들 만으로 한정되는 것은 아니다.
The lithium secondary battery according to the present invention can be used not only in a battery cell used as a power source of a small device but also as a unit cell in a middle- or large-sized battery module including a plurality of battery cells. Preferable examples of the above medium and large-sized devices include, but are not limited to, electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, electric power storage systems, and the like.

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 : 이종 양극 : Heterogeneous anode 활물질층으로As the active material layer 구성된 양극을 포함하는 리튬 이차전지의 제조 Preparation of Lithium Secondary Battery Containing Constituted Positive Electrode

1) 이종 양극 활물질층을 포함하는 양극의 제조1) Preparation of a positive electrode comprising a heterogeneous positive electrode active material layer

층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질로 LiNi0 .6Mn0 .2Co0 .2O2 96 중량%, 도전재로 super-p 2 중량% 및 바인더로 폴리비닐리덴플루오라이드 2 중량%를 혼합하여 제1 양극 활물질 조성물을 제조하였다. 상기 제1 양극 활물질 조성물을 두께 20 ㎛ 정도의 알루미늄(Al) 양극 집전체 박막에 도포하고, 약 80℃에서 20분 동안 건조하여 제1 양극 활물질층을 얻었다.
A layered structure of lithium - LiNi 0 .6 Mn 0 .2 to nickel-based complex oxide active material, Co 0 .2 O 2 96% by weight, polyvinylidene fluoride, 2% by weight super-p 2 wt% and a binder of a conductive material Were mixed to prepare a first cathode active material composition. The first cathode active material composition was applied to an aluminum (Al) current collector thin film having a thickness of about 20 탆 and dried at about 80 캜 for 20 minutes to obtain a first cathode active material layer.

상기 집전체 상에 형성된 제1 양극 활물질층 표면에 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질로 LiMn2O4 96 중량%, 도전재로 super-p 2 중량% 및 바인더로 폴리비닐리덴플루오라이드 2 중량%를 혼합하여 얻은 제2 양극 활물질 조성물을 도포하고 상온에서 20분간 건조한 후, 약 80℃에서 20분 동안 건조하여 제2 양극 활물질층을 형성하였다. 이때, 상기 제1 양극 활물질층과 제2 양극 활물질층의 두께 비율은 99:1이었다. 이 후 롤 프레스(roll press)를 실시하여 이종 양극 활물질층을 포함하는 양극을 제조하였다.
A lithium-manganese-based oxide active material having a spinel structure is coated on the surface of the first cathode active material layer formed on the current collector with LiMn 2 O 4 , 2 wt% of super-p as a conductive material and 2 wt% of polyvinylidene fluoride as a binder, and dried at room temperature for 20 minutes, and then dried at about 80 ° C for 20 minutes And dried to form a second cathode active material layer. At this time, the thickness ratio of the first cathode active material layer and the second cathode active material layer was 99: 1. Thereafter, a roll press was performed to produce a positive electrode including a different kind of positive electrode active material layer.

2) 음극의 제조2) Manufacture of cathode

음극 활물질로 탄소 분말 96.3 중량%, 도전재로 super-p 1.0 중량% 및 바인더로 SBR 및 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)를 1.5 중량%와 1.2 중량%를 혼합하여 용매인 NMP에 첨가하여 음극재 조성물을 제조하였다. 상기 음극재 조성물을 두께가 10㎛의 음극 집전체인 구리(Cu) 박막에 도포하고, 건조하여 음극을 제조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하여 음극을 제조하였다.
As negative active material, 96.3 wt% of carbon powder, 1.0 wt% of super-p as a conductive material, 1.5 wt% and 1.2 wt% of SBR and carboxymethyl cellulose (CMC) as a binder were added to NMP as a solvent to prepare an anode material composition . The negative electrode material composition was coated on a copper (Cu) thin film as an anode current collector having a thickness of 10 mu m and dried to produce a negative electrode, followed by roll pressing to produce a negative electrode.

3) 리튬 이차전지의 제조3) Preparation of lithium secondary battery

에틸렌 카보네이트(EC): 프로필렌카보네이트(PC) : 디에틸 카보네이트(DEC) =3:2:5 (부피비)의 조성을 갖는 유기 용매 및 1.0M의 LiPF6를 첨가하여 비수성 전해액을 제조하였다. Aqueous electrolyte was prepared by adding an organic solvent having a composition of ethylene carbonate (EC): propylene carbonate (PC): diethyl carbonate (DEC) = 3: 2: 5 (volume ratio) and 1.0M of LiPF 6 .

또한, 상기 양극과 음극 사이에 폴리올레핀 분리막를 개재시킨 후, 상기 전해액을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하였다.
After the polyolefin separator was interposed between the positive electrode and the negative electrode, the electrolyte solution was injected to prepare a lithium secondary battery.

비교예Comparative Example : 단일 층으로 구성된 양극을 포함하는 리튬 이차전지의 제조: Preparation of Lithium Secondary Battery Containing a Positive Electrode Consisting of a Single Layer

알루미늄(Al) 박막 상에 양극 활물질로 LiNi0 .6Mn0 .2Co0 .2O2과 LiMn2O4의 혼합물을 사용하여 단일 코팅한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 코인형의 리튬 이차전지를 제조하였다.
As a cathode active material on an aluminum (Al) thin film LiNi 0 .6 Mn 0 .2 Co 0 .2 O , and is of a coin type in the same manner as in Example 2 except that a single coating and using a mixture of LiMn 2 O 4 Thereby preparing a lithium secondary battery.

실험예Experimental Example : 충격시험: Impact test

상기 실시예의 이종 양극 활물질층으로 구성된 양극을 포함하는 리튬 이차전지와 비교예의 단일층으로 구성된 양극을 포함하는 리튬 이차전지의 전지 안정성 비교 분석을 위하여 충격시험을 실시하였다. Impact tests were carried out for comparative analysis of the lithium secondary batteries comprising a lithium secondary battery comprising a positive electrode active material layer of the above embodiment and a positive electrode composed of a single layer of a comparative example.

충격시험은 4.2 V로 충전된 전지를 기준으로 610±25 mm의 높이에서 직경 15.8 mm, 무게 9.1 kg인 봉 형상의 물체를 떨어뜨려 발화 또는 폭발의 발생 여부를 확인하는 과정으로 수행하였다.The impact test was carried out by measuring the volume of the battery charged at 4.2 V and measuring the diameter of 15.8 mm and the weight of 9.1 kg at a height of 610 ± 25 mm.

그 결과, 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질을 양극 집전체에 도포·건조하여 제1 양극 활물질층을 형성한 후, 제1 양극 활물질층 상에 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질을 도포·건조하여 제2 양극 활물질층을 형성시킨 양극(실시예)의 경우에는 충격시 발화와 폭발이 발생하지 않는 것을 확인하였다. As a result, a lithium-nickel composite oxide active material having a layered structure is coated on the positive electrode current collector to form a first positive electrode active material layer, and then a lithium-manganese oxide active material having a spinel structure is coated on the first positive electrode active material layer It was confirmed that the anode (Example) in which the second cathode active material layer was formed by drying did not cause ignition and explosion upon impact.

반면, 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질과 리튬-망간계 산화물 활물질을 혼합하여 동시에 양극 집전체 상에 도포·건조하여 단일 양극 활물질층을 형성시킨 양극(비교예)의 경우에는 충격시 발화과 폭발이 일어났을 정도로 전지의 안전성에 저하가 발생하였다.
On the other hand, in the case of a positive electrode (comparative example) in which a lithium-nickel composite oxide active material and a lithium-manganese oxide active material are mixed and simultaneously coated and dried on a positive electrode current collector to form a single positive electrode active material layer, ignition and explosion The safety of the battery deteriorated.

이는, 비교예의 양극의 경우에는 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질과 리튬-망간계 산화물 활물질의 혼합물을 양극 집전체에 도포하여 단일 양극 활물질층을 형성하고 롤 프레스(roll press) 공정을 수행함에 따라 각진 다각형 형상의 요철이 형성된 표면을 갖는 리튬-망간계 산화물 활물질에 의해 양극 집전체가 찢어지는 등의 손상이 발생하여 전지 안전성이 저하된 것으로 생각된다.
This is because, in the case of the positive electrode of the comparative example, a mixture of the lithium-nickel composite oxide active material and the lithium-manganese oxide active material is applied to the positive electrode collector to form a single positive electrode active material layer and a roll press process is performed, It is considered that the lithium-manganese oxide active material having a polygonal concavo-convex surface has damage such as tearing of the positive electrode collector, resulting in degraded battery safety.

이에 반해, 실시예의 양극의 경우에는 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질을 포함하는 제1 양극 활물질층을 양극 집전체 상에 형성시킨 후 리튬-망간계 산화물 활물질을 포함하는 제2 양극 활물질층을 형성시키고 롤 프레스(roll press) 공정을 수행함으로써 각진 다각형 형상의 요철이 형성된 표면을 갖는 리튬-망간계 산화물 활물질이 양극 집전체에 직접적으로 닿지 않아 양극 집전체의 손상을 방지하여 전지 안전성이 크게 개선된 것으로 생각된다.
On the other hand, in the case of the positive electrode of the embodiment, the first positive electrode active material layer containing the lithium-nickel composite oxide active material is formed on the positive electrode current collector, and then the second positive electrode active material layer including the lithium-manganese oxide active material is formed The lithium-manganese oxide active material having a surface formed with angled polygonal irregularities by performing a roll press process does not directly contact the positive electrode collector, thereby preventing damage to the positive electrode collector, thereby greatly improving battery safety. I think.

100: 양극
10: 양극 집전체
20: 제1 양극 활물질층
30: 제2 양극 활물질층
100: anode
10: positive collector
20: First cathode active material layer
30: Second cathode active material layer

Claims (19)

양극 집전체;
상기 양극 집전체의 적어도 일면에 형성된 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질을 포함하는 제1 양극 활물질층; 및
상기 제1 양극 활물질층 상에 형성된 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질을 포함하는 제2 양극 활물질층을 포함하는 양극.
Anode collector;
A first cathode active material layer including a layered lithium-nickel composite oxide active material formed on at least one surface of the cathode current collector; And
And a second cathode active material layer comprising a lithium-manganese-based oxide active material having a spinel structure formed on the first cathode active material layer.
제1항에 있어서,
상기 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질은 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 양극:
[화학식 1]
LixNiaMnbCocO2 - yDy
(상기 식에서, 1.0≤x≤1.2, 0.5≤a<1, 0<b≤0.5, 0<c≤0.5, 0≤y≤0.1, D는 S, F 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소임)
The method according to claim 1,
Wherein the layered lithium-nickel composite oxide active material is represented by the following formula (1): < EMI ID =
[Chemical Formula 1]
Li x Ni a Mn b Co c O 2 - y D y
0.5, 0? B? 0.5, 0? C? 0.5, 0? Y? 0.1, D is at least one member selected from the group consisting of S, F and P Sake)
제2항에 있어서,
상기 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질은 LiNiO2, LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 및 LiNi0 .6Mn0 .2Co0 .2O2로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 양극.
3. The method of claim 2,
Wherein the layered lithium-nickel composite oxide active material is at least one selected from the group consisting of LiNiO 2 , LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2, and LiNi 0 .6 Mn 0 .2 Co 0 .2 O 2 anode.
제1항에 있어서,
상기 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질은 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 양극:
[화학식 2]
LixMn(2-y)MyO4
(상기 식에서, 1≤x≤1.2, 0≤y≤0.2, M은 Al, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W, P, Ti 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소임)
The method according to claim 1,
The lithium-manganese oxide active material of the spinel structure is represented by the following formula (2)
(2)
Li x Mn (2-y) M y O 4
Wherein M is at least one element selected from the group consisting of Al, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W, P, Ti and Bi)
제4항에 있어서,
상기 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질은 LiMn2O4 또는 LiCoMnO4인 것을 특징으로 하는 양극.
5. The method of claim 4,
The spinel structure lithium-manganese oxide active material is LiMn 2 O 4 or Lt; RTI ID = 0.0 &gt; LiCoMnO4. &Lt; / RTI &gt;
제1항에 있어서,
상기 제1 양극 활물질층과 상기 제2 양극 활물질층의 두께 비율은 99:1 내지 93:7인 것을 특징으로 하는 양극.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness ratio of the first cathode active material layer to the second cathode active material layer is from 99: 1 to 93: 7.
제1항에 있어서,
상기 제1 양극 활물질층의 두께는 13 ㎛ 내지 990 ㎛이고, 상기 제2 양극 활물질층의 두께는 1 ㎛ 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 양극.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the first cathode active material layer is 13 占 퐉 to 990 占 퐉 and the thickness of the second cathode active material layer is 1 占 퐉 to 10 占 퐉.
1) 양극 집전체 상에 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질, 바인더 및 도전재를 혼합한 제1 양극 활물질 조성물을 코팅하여 제1 양극 활물질층을 형성하는 단계; 및
2) 상기 제1 양극 활물질층 상에 스피넬 구조의 리튬망간 산화물 활물질, 바인더 및 도전재를 혼합한 제2 양극 활물질 조성물을 코팅하여 제2 양극 활물질층을 형성하는 단계를 포함하는 양극의 제조방법.
1) forming a first cathode active material layer by coating a first cathode active material composition obtained by mixing a layered lithium-nickel composite oxide active material, a binder and a conductive material on a cathode current collector; And
2) coating a second cathode active material composition obtained by mixing a lithium manganese oxide active material having a spinel structure, a binder and a conductive material on the first cathode active material layer to form a second cathode active material layer.
제8항에 있어서,
상기 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질은 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 제조방법:
[화학식 1]
LixNiaMnbCocO2-yDy
(상기 식에서, 1.0≤x≤1.2, 0.5≤a<1, 0<b≤0.5, 0<c≤0.5, 0≤y≤0.1, D는 S, F 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소임)
9. The method of claim 8,
Wherein the layered lithium-nickel composite oxide active material is represented by the following formula (1): < EMI ID =
[Chemical Formula 1]
Li x Ni a Mn b Co c O 2-y D y
0.5, 0? B? 0.5, 0? C? 0.5, 0? Y? 0.1, D is at least one member selected from the group consisting of S, F and P Sake)
제9항에 있어서,
상기 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질은 LiNiO2, LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 및 LiNi0 .6Mn0 .2Co0 .2O2로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인것을 특징으로 하는 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the layered lithium-nickel composite oxide active material is at least one selected from the group consisting of LiNiO 2 , LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2, and LiNi 0 .6 Mn 0 .2 Co 0 .2 O 2 Gt;
제8항에 있어서,
상기 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질은 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 제조방법:
[화학식 2]
LixMn(2-y)MyO4
(상기 식에서, 1≤x≤1.2, 0≤y≤0.2, M은 Al, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W, P, Ti 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소임)
9. The method of claim 8,
The lithium-manganese oxide active material having the spinel structure is represented by the following formula (2)
(2)
Li x Mn (2-y) M y O 4
Wherein M is at least one element selected from the group consisting of Al, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W, P, Ti and Bi)
제11항에 있어서,
상기 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질은 LiMn2O4 또는 LiCoMnO4인 것을 특징으로 하는 제조방법.
12. The method of claim 11,
The spinel structure lithium-manganese oxide active material is LiMn 2 O 4 or Lt; RTI ID = 0.0 &gt; LiCoMnO4. &Lt; / RTI &gt;
제8항에 있어서,
상기 층상 구조의 리튬-니켈계 복합 산화물 활물질은 제1 양극 활물질 조성물 총량을 기준으로 60 중량% 내지 97 중량%인 것을 특징으로 하는 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the layered lithium-nickel composite oxide active material is 60 wt% to 97 wt% based on the total amount of the first cathode active material composition.
제8항에 있어서,
상기 스피넬 구조의 리튬-망간계 산화물 활물질은 제2 양극 활물질 조성물 총량을 기준으로 60 중량% 내지 97 중량%인 것을 특징으로 하는 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the lithium-manganese oxide active material of the spinel structure is 60 wt% to 97 wt% based on the total amount of the second cathode active material composition.
제8항에 있어서,
상기 바인더는 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HEP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부티렌 고무(SBR) 및 불소 고무로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 제조방법.
9. The method of claim 8,
The binder may be selected from the group consisting of vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HEP), polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, But are not limited to, alcohols, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, ethylene-propylene-diene monomer EPDM, styrene butylene rubber (SBR) and fluorine rubber, or a mixture of two or more thereof.
제8항에 있어서,
상기 단계 1) 이후에 70℃ 내지 120℃의 온도 범위에서 건조하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
9. The method of claim 8,
Further comprising the step of drying after the step 1) in a temperature range of 70 ° C to 120 ° C.
제8항에 있어서,
상기 단계 2) 이후에 상온에서 1차 건조한 후, 70℃ 내지 120℃의 온도 범위에서 2차 건조하는 이중 건조 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
9. The method of claim 8,
And a second drying step of first drying at room temperature after the step 2), and then secondary drying at a temperature ranging from 70 ° C to 120 ° C.
제8항에 있어서,
상기 방법은 제1 양극 활물질층과 상기 제2 양극 활물질층이 99:1 내지 97: 3의 코팅 두께 비율을 갖도록 코팅하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the first cathode active material layer and the second cathode active material layer are coated to have a coating thickness ratio of 99: 1 to 97: 3.
제1 양극 활물질층 및 제2 양극 활물질층의 이종 양극 활물질층을 포함하는 제1항의 양극과 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 및 전해질을 포함하는 리튬 이차전지.A lithium secondary battery comprising: a positive electrode and a negative electrode of claim 1 comprising a first positive electrode active material layer and a second positive electrode active material layer; and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190088942A (en) * 2019-07-19 2019-07-29 인천대학교 산학협력단 Electrode having multi-layer structure for secondary battery and method for preparing the same
WO2020242138A1 (en) * 2019-05-24 2020-12-03 삼성에스디아이주식회사 Cathode for lithium secondary battery, manufacturing method therefor, and lithium secondary battery comprising same
CN112086676A (en) * 2019-06-12 2020-12-15 Sk新技术株式会社 Secondary battery with improved high-temperature performance
KR20210018632A (en) * 2019-08-07 2021-02-18 한국생산기술연구원 Cathode comprising cathode active material with improved initial capacity and charging-discharging cycle performance by coating, all solid lithium secondary battery comprising the same
US11258056B2 (en) 2017-11-06 2022-02-22 Lg Energy Solution, Ltd. Positive electrode material, positive electrode, and lithium secondary battery which include spinel-structured lithium manganese-based positive electrode active material
KR20220035868A (en) 2019-07-23 2022-03-22 라이온 가부시키가이샤 Compositions for oral use and agents for imparting massage sensation to the gums
CN114388726A (en) * 2020-10-21 2022-04-22 深圳格林德能源集团有限公司 High-rate thick positive electrode and preparation method thereof
WO2022182209A1 (en) * 2021-02-26 2022-09-01 주식회사 엘지에너지솔루션 Positive electrode, and lithium secondary battery comprising same
KR20220150842A (en) * 2019-05-24 2022-11-11 삼성에스디아이 주식회사 Positive electrode for lithium secondary battery, preparing method thereof, and lithium secondary battery comprising the same
KR20220159322A (en) * 2019-06-18 2022-12-02 삼성에스디아이 주식회사 Positive electrode for lithium secondary battery, preparing method thereof, and lithium secondary battery comprising the same
WO2023197719A1 (en) * 2022-12-29 2023-10-19 湖北亿纬动力有限公司 Positive electrode piece, preparation method therefor, and application thereof

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11258056B2 (en) 2017-11-06 2022-02-22 Lg Energy Solution, Ltd. Positive electrode material, positive electrode, and lithium secondary battery which include spinel-structured lithium manganese-based positive electrode active material
US11532807B2 (en) 2017-11-06 2022-12-20 Lg Energy Solution, Ltd. Spinel-structured lithium manganese-based positive electrode active material, and positive electrode and lithium secondary battery which include the positive electrode active material
KR20220150842A (en) * 2019-05-24 2022-11-11 삼성에스디아이 주식회사 Positive electrode for lithium secondary battery, preparing method thereof, and lithium secondary battery comprising the same
WO2020242138A1 (en) * 2019-05-24 2020-12-03 삼성에스디아이주식회사 Cathode for lithium secondary battery, manufacturing method therefor, and lithium secondary battery comprising same
CN112086676A (en) * 2019-06-12 2020-12-15 Sk新技术株式会社 Secondary battery with improved high-temperature performance
KR20220159322A (en) * 2019-06-18 2022-12-02 삼성에스디아이 주식회사 Positive electrode for lithium secondary battery, preparing method thereof, and lithium secondary battery comprising the same
KR20190088942A (en) * 2019-07-19 2019-07-29 인천대학교 산학협력단 Electrode having multi-layer structure for secondary battery and method for preparing the same
KR20220035868A (en) 2019-07-23 2022-03-22 라이온 가부시키가이샤 Compositions for oral use and agents for imparting massage sensation to the gums
KR20210018632A (en) * 2019-08-07 2021-02-18 한국생산기술연구원 Cathode comprising cathode active material with improved initial capacity and charging-discharging cycle performance by coating, all solid lithium secondary battery comprising the same
CN114388726A (en) * 2020-10-21 2022-04-22 深圳格林德能源集团有限公司 High-rate thick positive electrode and preparation method thereof
CN114388726B (en) * 2020-10-21 2023-12-29 深圳格林德能源集团有限公司 High-magnification thick positive electrode and preparation method thereof
WO2022182209A1 (en) * 2021-02-26 2022-09-01 주식회사 엘지에너지솔루션 Positive electrode, and lithium secondary battery comprising same
WO2023197719A1 (en) * 2022-12-29 2023-10-19 湖北亿纬动力有限公司 Positive electrode piece, preparation method therefor, and application thereof

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