KR20160014461A - Method for preparing positive-electrode comprising a step of drying by adding organic acid and positive-electrode prepared thereby - Google Patents

Method for preparing positive-electrode comprising a step of drying by adding organic acid and positive-electrode prepared thereby Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a method for preparing a positive electrode of a rechargeable lithium battery and the rechargeable lithium battery prepared by using the method. The method includes the steps of: mixing a positive electrode active material including moisture on the surface of particles, a binder, a conductive material, and an organic acid in a solvent to prepare a positive electrode mixture in a slurry form; rolling a positive electrode mixture coating layer after coating the positive electrode mixture on a positive electrode current collector and drying the coated positive electrode mixture (first drying step); and drying an electrode (second drying step) after rolling the coated positive electrode mixture. The method can completely remove the moisture chemically coupled to the surface of the positive electrode active material particles included in the positive electrode in order to prevent the generation of hydrogen fluoride (HF) in the rechargeable lithium battery including the positive electrode. The present invention can also prevent the damage of the positive electrode or an electrode (Al-foil) due to the generated HF, generation of organic substances due to decomposed LiPF_6 salt, an increase in battery resistance, and reduction of the charging and discharging capacity thereof.

Description

유기산을 첨가하여 수분을 제거하는 단계를 포함하는 양극 제조방법 및 이에 의해 제조되는 양극{Method for preparing positive-electrode comprising a step of drying by adding organic acid and positive-electrode prepared thereby}A method for preparing a positive electrode comprising the step of adding an organic acid to remove moisture and a positive electrode prepared by the method.

본 발명은 유기산을 첨가하여 수분을 제거하는 단계를 포함하는 양극 제조방법 및 이에 의해 제조되는 양극에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing a positive electrode including a step of removing moisture by adding an organic acid and a positive electrode produced thereby.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지며, 사이클 수명이 길고, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries having a high energy density and voltage, a long cycle life, and a low self-discharge rate are commercially available and widely used.

종래의 리튬 이차전지는 양극 활물질의 주성분으로 리튬 함유 코발트 산화물(LiCoO2)을 사용하였는데, 상기 리튬 함유 코발트 산화물은 안정성이 낮고 고가이기 때문에, 리튬 이차전지를 대량 생산하기 어려운 문제점이 있었다. The conventional lithium secondary battery uses lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ) as a main component of the cathode active material. However, since the lithium-containing cobalt oxide has low stability and high cost, it has been difficult to mass-produce a lithium secondary battery.

최근에는 리튬 대비 ~3.5 V 전압, 3.6 g/cm3의 높은 용적 밀도, 170 mAh/g의 이론 용량을 가지되, 코발트에 비해 고온 안정성이 우수할 뿐만 아니라, 가격 또한 저렴한 리튬 인산철(LiFePO4, 이하 LFP) 화합물이 리튬 이차전지의 양극 활물질로서 조명되고 있다. 다만, 리튬 인산철 화합물은 전자 전도율이 상대적으로 낮아 이를 양극 활물질로 사용하는 경우 전지 내부 저항이 증대되는 문제점이 있으므로, 도전성의 향상을 위하여 카본(C)과 같은 도전성 물질을 상기 리튬 인산철 화합물 입자 표면 상에 얇게 코팅한다.In recent years, lithium iron phosphate (LiFePO 4) , which has a ~ 3.5 V voltage versus lithium, a high bulk density of 3.6 g / cm 3 , a theoretical capacity of 170 mAh / g, , Hereinafter referred to as LFP) compound is illuminated as a cathode active material of a lithium secondary battery. However, when the lithium iron phosphate compound has a relatively low electronic conductivity, it has a problem of increasing the internal resistance of the battery when used as a cathode active material. Therefore, in order to improve the conductivity, a conductive material such as carbon (C) Thinly coat on the surface.

카본이 코팅된 리튬 인산철 화합물(이하, LFP/C)의 경우 전도성은 향상되나, 비표면적(BET)의 증가로 인하여 수분 흡착량이 많아지는 문제점이 있으며, 상기 LFP/C를 양극 활물질로 포함하여 전지를 제조하는 경우, 상기 흡착된 수분으로 인하여 전해액의 염인 육불화인산리튬(Lithium Hexafluorophosphate, 이하 LiPF6)이 분해되어 불화수소(이하, HF)가 생성된다. 상기 생성된 HF는 양극 또는 전극(Al-foil)을 공격하거나, 또 다른 LiPF6 염을 공격하여 유기물을 생성하게 되고, 이는 음극에 주로 침적되어 저항 증가와 충방전 용량 감소를 일으키는 문제점이 있다.
In the case of the carbon-coated lithium iron phosphate compound (hereinafter referred to as LFP / C), the conductivity is improved but the amount of water adsorption is increased due to the increase of the specific surface area (BET) Lithium hexafluorophosphate (hereinafter referred to as LiPF 6 ), which is a salt of the electrolyte due to the adsorbed moisture, is decomposed to produce hydrogen fluoride (HF). The generated HF attacks an anode or an electrode (Al-foil) or attack another LiPF 6 salt to produce an organic material, which is mainly deposited on a cathode, thereby causing a problem of resistance increase and reduction in charge / discharge capacity.

JPJP 2013-0261492013-026149 AA

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 양극 제조 시, 슬러리 형태의 양극 합제 제조단계에서 유기산(organic acid)을 함께 첨가함으로써, 제조되는 양극에 포함된 양극 활물질 입자 상에 화학적으로 결합된 수분을 완전히 제거할 수 있는 양극 제조방법 및 이에 의해 제조되는 양극을 제공하고자 한다.
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a method for producing a positive electrode, which comprises adding an organic acid together in a slurry-type positive electrode mixture preparation step, And a cathode made by the method.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예에서, 입자 표면에 수분을 포함하는 양극 활물질, 바인더, 도전재 및 유기산을 용매 내에서 혼합하여 슬러리 형태의 양극 합제를 제조하는 단계; 상기 양극 합제를 양극 집전체 상에 코팅 및 건조(제 1 건조)한 후, 상기 양극 합제 코팅층을 압연하는 단계; 및 상기 압연 후 전극을 건조(제 2 건조)하는 단계를 포함하는 리튬 이차전지의 양극 제조방법을 제공한다.In one embodiment to achieve the object of the present invention, there is provided a method for producing a cathode active material, comprising the steps of: mixing a cathode active material containing moisture, a binder, a conductive material and an organic acid in a solvent; Coating the positive electrode mixture on the positive electrode collector, drying the first mixture (first drying), and then rolling the positive electrode mixture coating layer; And drying the electrode after the rolling (second drying). The present invention also provides a method of manufacturing a positive electrode of a lithium secondary battery.

본 발명의 또 다른 일 실시예에서, 상기 방법으로 제조된 양극 내 양극 활물질의 수분 함량이 10 ppm 미만인 리튬 이차전지의 양극을 제공한다.In another embodiment of the present invention, a cathode of a lithium secondary battery having a water content of less than 10 ppm of the cathode active material in the anode produced by the above method is provided.

본 발명의 또 다른 일 실시예에서, 상기 방법에 따라 제조된 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터 및 리튬염 함유 비수 전해액을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.
In still another embodiment of the present invention, there is provided a lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a nonaqueous electrolyte solution containing a lithium salt,

본 발명에 따르면, 양극에 포함되는 양극 활물질 입자 표면에 화학적으로 결합된 수분을 완전히 제거할 수 있어, 상기 양극을 포함하는 리튬 이차전지 내에서 불화수소(HF)가 생성되는 것을 방지한다.According to the present invention, it is possible to completely remove moisture chemically bound to the surface of the cathode active material particles contained in the anode, thereby preventing the generation of hydrogen fluoride (HF) in the lithium secondary battery including the anode.

상기 HF의 생성이 방지됨으로써, 전지 내 HF로 인한 양극 또는 전극(Al-foil)의 손상, LiPF6 염 분해에 의한 유기물 생성, 이에 따른 전지 저항 증가 또는 충방전 용량의 감소 등 제반 문제점을 사전에 방지할 수 있다.
By preventing the generation of HF, it is possible to prevent various problems such as damage to the anode or the electrode (Al-foil) due to HF in the battery, generation of organic matter by decomposition of LiPF 6 salt, .

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 의해 첨가되는 일반적인 유기산이 양극에 포함된 양극 활물질 입자 표면에 결합된 수분을 제거하는 반응을 나타낸 것이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 의해 첨가되는 말레산이 양극에 포함된 양극 활물질 입자 표면에 결합된 수분을 제거하는 반응을 나타낸 것이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 의한 리튬 이차전지의 대기 중 수분 증가율을 나타낸 그래프이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 의한 리튬 이차전지의 과충전에 따른 가스 발생 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 의한 리튬 이차전지의 SOC 영역에 따른 HPPC법을 이용한 출력 특성(저항 발생)의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
FIG. 1 shows a reaction in which a common organic acid added according to an embodiment of the present invention removes moisture bound to the surface of a cathode active material particle contained in a cathode.
FIG. 2 shows the reaction of removing maleic acid added to the surface of the positive electrode active material particles contained in the positive electrode according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing moisture increase rate in the atmosphere of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph illustrating a result of analysis of gas generation according to overcharging of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the measurement results of output characteristics (resistance generation) using the HPPC method according to the SOC region of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일실시예에서, 입자 표면에 수분을 포함하는 양극 활물질, 바인더, 도전재 및 유기산을 용매 내에서 혼합하여 슬러리 형태의 양극 합제를 제조하는 단계; 상기 양극 합제를 양극 집전체 상에 코팅 및 건조(제 1 건조)한 후, 상기 양극 합제 코팅층을 압연하는 단계; 및 상기 압연 후 전극을 건조(제 2 건조)하는 단계를 포함하는 리튬 이차전지의 양극 제조방법을 제공한다. 상기 용어 "제 1 건조" 및 "제 2 건조"는 단계 구분을 위해서 임의로 순서를 부여한 것이다.
In one embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a positive electrode active material, comprising the steps of: mixing a positive electrode active material, a binder, a conductive material, and an organic acid, Coating the positive electrode mixture on the positive electrode collector, drying the first mixture (first drying), and then rolling the positive electrode mixture coating layer; And drying the electrode after the rolling (second drying). The present invention also provides a method of manufacturing a positive electrode of a lithium secondary battery. The terms "first drying" and "second drying"

상기 양극 활물질은 리튬 이차전지에 일반적으로 사용되는 양극 활물질일 수 있으며, 예를 들어 리튬 인산철 화합물 (LFP) 또는 탄소가 코팅된 리튬 인산철 화합물(LFP/C)일 수 있다. 한편, 상기 양극 활물질은 입자 표면에 수분을 포함할 수 있다.The cathode active material may be a cathode active material generally used for a lithium secondary battery, for example, a lithium iron phosphate compound (LFP) or a carbon-coated lithium iron phosphate compound (LFP / C). On the other hand, the cathode active material may contain moisture on the particle surface.

상기 양극 활물질은 개별 입자(이하, 1차 입자) 및 상기 1차 입자가 둘 이상 응집되어 형성된 2차 입자로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. 즉, 상기 양극 활물질은 그 제조방법에 따라, 1차 입자로 이루어지거나, 2차 입자 혹은 상기 1차 입자와 2차 입자가 혼재된 상태로 이루어질 수 있다. 상기 2차 입자는 다공질의 입자상 형태를 가질 수 있다. The cathode active material may include at least one selected from the group consisting of individual particles (hereinafter referred to as primary particles) and secondary particles formed by aggregating two or more of the primary particles. That is, the cathode active material may be composed of primary particles, or secondary particles or a mixture of primary particles and secondary particles, depending on the production method. The secondary particles may have a porous particulate form.

한편, 상기 양극 활물질은 입자 표면에 탄소 또는 전도성 물질이 코팅된 것일 수 있다. Meanwhile, the cathode active material may be coated with carbon or a conductive material on the surface of the particles.

상기 1차 입자의 평균 입경(D50)은 특별히 제한되지 않으나 예를 들어 50 ㎚ 내지 500 ㎚일 수 있고, 상기 2차 입자의 평균 입경(D50)은 특별히 제한되지 않으나 예를 들어 5 ㎛ 내지 15 ㎛일 수 있다. The average particle diameter (D 50 ) of the primary particles is not particularly limited, but may be, for example, 50 nm to 500 nm. The average particle diameter (D 50 ) of the secondary particles is not particularly limited, 15 mu m.

상기 평균 입경(D50)은 입경 분포의 50% 기준에서의 입경을 의미하는 것이며, 본 발명의 일실시예에 따른 입자의 평균 입경(D50)은 예를 들어 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있다. 상기 레이저 회절법은 일반적으로 서브미크론(submicron)영역에서의 수 mm정도의 입경 측정이 가능하며, 고 재현성 및 고 분해성의 결과를 얻을 수 있다. The average particle diameter (D 50) is intended to means the particle size at 50% based on the particle size distribution, average particle diameter of the particles in accordance with one embodiment of the present invention (D 50), for example, laser diffraction method (laser diffraction method) . ≪ / RTI > The laser diffraction method generally enables measurement of a particle diameter of several millimeters in a submicron region, resulting in high reproducibility and high degradability.

상기 양극 활물질은 입자 표면에 수분을 포함하는데, 상기 수분(물 분자(H2O))은 양극 활물질 제조 과정에서 완전히 제거되지 못한 것이거나, 또는 공기로부터 흡수한 것일 수도 있다. 상기 물 분자는 입자 표면에 반데르발스 힘, 정전기적 인력, 표면 장력 또는 기타 여러 가지 힘에 의해 부착되어있을 수 있다. 상기 양극 활물질에 탄소 또는 전도성 물질이 코팅되는 경우, 전도성은 향상되나 비표면적(BET)의 증가로 인하여 수분 흡착량이 많아진다.
The cathode active material contains moisture on the surface of the particles, and the water (water molecule (H 2 O)) may not be completely removed during the production of the cathode active material, or may be absorbed from the air. The water molecules may be attached to the particle surface by Van der Waals forces, electrostatic attraction, surface tension or other forces. When the cathode active material is coated with carbon or a conductive material, the conductivity is improved but the amount of water adsorption is increased due to an increase in specific surface area (BET).

상기 양극 활물질이 리튬 인산철 화합물인 경우, 상기 리튬 인산철 화합물은 고상법 또는 수열 합성법 및 초임계법 등의 액상법에 의해 제조된 것일 수 있다. 상기 액상법의 경우 물을 이용하기 때문에, 제조과정에서 건조 및 소성 과정을 거치더라도 리튬 인산철 화합물 입자에 수분이 남아있을 수 있다. 이에, 본 발명의 양극 활물질은 예를 들어, 상기 수열 합성법 또는 초임계법 등에 의해 제조되는 리튬 인산철 화합물일 수 있다.
When the cathode active material is a lithium iron phosphate compound, the lithium iron phosphate compound may be one prepared by a solid phase method or a liquid phase method such as a hydrothermal synthesis method and a supercritical system method. Since water is used in the liquid phase method, moisture may remain in the lithium iron phosphate compound particles even if it is subjected to drying and calcination in the manufacturing process. Thus, the cathode active material of the present invention may be, for example, a lithium iron phosphate compound produced by the hydrothermal synthesis method or the supercritical system.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합 및 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol), 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 및 불소 고무로 이루어지는 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 혼합물일 수 있다. The binder is not particularly limited as long as it is a component that assists in bonding between the active material and the conductive material and bonding to the current collector. Examples of the binder include vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP) Polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, polyvinylalcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinyl (S) selected from the group consisting of ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR) Lt; / RTI >

상기 바인더는 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 중량% 내지 30중량%로 포함될 수 있다.
The binder may typically comprise from 1% to 30% by weight, based on the total weight of the mixture comprising the cathode active material.

상기 도전재는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace 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 whiskey 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.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 중량% 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.
The conductive material may typically comprise from 1% to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material.

한편, 본 발명의 일실시예에서, 상기 양극 활물질, 바인더 및 도전재와 함께 첨가되는 유기산은 슬러리 형태로 제조되는 양극 합제 내에서 계속 유기산으로 존재하되, 압연 후 진행되는 제 2 건조 단계에서 무수물이 되어 양극 내 포함되는 양극 활물질 입자 표면에 포함되는 물 분자를 제거할 수 있는 것이다. Meanwhile, in one embodiment of the present invention, the organic acid to be added together with the cathode active material, the binder and the conductive material is continuously present as an organic acid in a cathode mix prepared in the form of a slurry, and in the second drying step after rolling, So that water molecules contained in the surface of the positive electrode active material particles contained in the positive electrode can be removed.

본 발명의 일실시예에서, 상기 유기산은 말레산(maleic acid), 글리콜산(glycol acid), 아세트산 무수물(acetic anhydride) 또는 프탈릭산(pthalic acid)일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the organic acid may be maleic acid, glycolic acid, acetic anhydride or phthalic acid.

상기 첨가되는 유기산의 양을 조절함으로써, 슬러리의 점도를 제어할 수 있다. 예컨대, 점도가 낮을 경우 상기 아세트산 무수물과 같은 무수물 형태의 유기산을 소량 첨가함으로써 점도를 낮출 수 있으며, 이와 반대로 점도가 낮을 경우에는 상기 말레산, 글리콜산과 같은 산 형태의 유기산을 소량 첨가함으로써 점도를 높일 수 있다.
By controlling the amount of the added organic acid, the viscosity of the slurry can be controlled. For example, when the viscosity is low, the viscosity can be lowered by adding a small amount of an anhydride-form organic acid such as acetic anhydride. On the contrary, when the viscosity is low, a small amount of an organic acid such as maleic acid or glycolic acid is added to increase viscosity .

상기 제조된 양극 합제를 양극 집전체 상에 코팅 및 건조(제 1 건조)한 다음, 상기 양극 활물질 코팅층을 압연하는 단계를 진행한다. The prepared positive electrode mixture is coated on the positive electrode current collector, dried (first dried), and then the positive electrode active material coating layer is rolled.

상기 코팅 및 건조(제 1 건조) 과정, 코팅층의 압연 단계 등에서 사용되는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 방법에 의해 진행될 수 있다.
The method used in the coating and drying (first drying) process, the coating layer rolling step and the like is not particularly limited and can be carried out by a method commonly used in the art.

상기 양극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인레스 스틸 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. The positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical changes in the battery. For example, carbon, nickel, titanium, , Silver or the like may be used.

한편, 상기 집전체는 통상적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상기 집전체 표면 상에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있다. 예를 들어 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
On the other hand, the current collector may have a thickness of 3 to 500 탆, and fine unevenness may be formed on the surface of the current collector to increase the adhesion of the positive electrode active material. For example, it can be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.

상기 압연 단계를 거친 전극은 다시 건조(제 2 건조)하는 단계를 거친다. 상기 제 2 건조 단계는 예를 들어, 200℃ 내지 300℃ 온도 범위 내에서 3 ~ 4 시간 동안 진공 건조하는 것일 수 있다. 상기 제 2 건조 단계에서는 상기 유기산으로부터 수분(H2O)이 제거된다. The electrode subjected to the rolling step is dried again (second drying). The second drying step may be, for example, vacuum drying for 3 to 4 hours at a temperature in the range of 200 ° C to 300 ° C. In the second drying step, moisture (H 2 O) is removed from the organic acid.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제 2 건조 단계를 통하여 유기산의 수분이 제거되어 무수물이 된다. 상기 무수물은 양극 내의 양극 활물질 입자 표면에 포함되는 물 분자와 도 1과 같이 반응할 수 있다(도 1 참조). In one embodiment of the present invention, the moisture of the organic acid is removed through the second drying step to become an anhydride. The anhydride can react with water molecules contained in the surface of the cathode active material particles in the anode as shown in FIG. 1 (see FIG. 1).

도 1을 참조하면 양극 합제 제조단계에서 첨가된 2몰의 유기산이 상기 제 2 건조 단계에서 수분이 제거되어 무수물로 되고, 상기 무수물은 양극 내의 양극 활물질 입자 표면에 포함되는 1몰의 물 분자와 반응하여 2몰의 유기산을 형성함으로써, 양극 활물질 입자 표면의 수분을 제거한다(도 1 참조).
Referring to FIG. 1, in the second drying step, 2 moles of the organic acid added in the step of preparing the cathode mixture is removed from water to become an anhydride. The anhydride is reacted with 1 mole of water molecules contained in the cathode active material particle surface To form two moles of organic acid, thereby removing water on the surface of the positive electrode active material particles (see Fig. 1).

한편, 본 발명의 일실시예에서, 상기 유기산으로서 말레산을 사용한 경우 상기 제 2 건조 단계를 통하여 말레산의 수분이 제거된 말레산 무수물로 되고, 상기 말레산 무수물은 양극 내의 양극 활물질 입자 표면에 포함되는 물 분자와 반응하여 다시 말레산 무수물이 됨으로써 양극 활물질 입자 표면의 수분을 제거한다(도 2 참조).
Meanwhile, in an embodiment of the present invention, when maleic acid is used as the organic acid, the maleic anhydride is converted into maleic anhydride in which maleic anhydride is removed through the second drying step, and the maleic anhydride is added to the surface of the cathode active material particle And reacts with water molecules contained therein to become maleic anhydride again, thereby removing water on the surface of the cathode active material particles (see FIG. 2).

본 발명의 일실시예에서, 상기와 같이 제 2 건조단계를 거쳐 제조되는 양극 내에 포함되는 양극 활물질의 수분 함량은 10 ppm 미만일 수 있다. 이때, 상기 수분 함량은 칼-피셔 방법에 의해 측정할 수 있으며, WDS(Water desorption Spectroscopy)를 이용하여 측정할 수도 있다.
In one embodiment of the present invention, the moisture content of the cathode active material contained in the anode produced through the second drying step as described above may be less than 10 ppm. At this time, the water content can be measured by the Karl Fischer method or may be measured by using WDS (Water Desorption Spectroscopy).

한편, 본 발명의 일실시예에서, 상기와 같이 제조된 양극과, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성된 리튬 이차전지를 제공할 수 있다.
Meanwhile, in one embodiment of the present invention, a lithium secondary battery comprising the positive electrode and the negative electrode, the separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and the nonaqueous electrolyte solution containing a lithium salt may be provided.

상기 음극은, 예를 들어 음극 집전체 상에 음극 활물질을 포함하고 있는 음극 합제를 도포한 후 건조하여 제조되며, 상기 음극 합제에는, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등의 성분들이 포함될 수 있다.The negative electrode is prepared, for example, by coating a negative electrode mixture containing a negative electrode active material on a negative electrode collector and then drying the mixture. The negative electrode mixture may contain a conductive material, a binder, a filler ≪ / RTI >

상기 음극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. For example, the negative electrode current collector may be formed on the surface of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, Carbon, nickel, titanium, silver or the like, aluminum-cadmium alloy, or the like may be used.

한편, 상기 집전체는 통상적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수 있으며, 양극 집전체와 마찬가지로, 상기 집전체 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있다. 예를 들어, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
On the other hand, the current collector may have a thickness of 3 to 500 탆, and fine unevenness may be formed on the surface of the current collector to enhance the binding force of the negative active material, as in the case of the positive electrode current collector. For example, it can be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.

상기 세퍼레이터는 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용될 수 있다.The separator is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength can be used.

세퍼레이터의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ㎛ 내지 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ㎛ 내지 300 ㎛일 수 있다.The pore diameter of the separator is generally 0.01 탆 to 10 탆, and the thickness may be generally 5 탆 to 300 탆.

상기 세퍼레이터는 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용될 수 있다. The separator may be, for example, an olefin-based polymer such as polypropylene, which is chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene, or the like can be used.

전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 세퍼레이터를 겸할 수도 있다.
When a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separator.

상기 리튬염 함유 비수계 전해액은 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 상기 전해액으로는 비수계 유기용매 또는 유기 고체 전해질 등이 사용된다.The lithium salt-containing nonaqueous electrolyte solution is composed of an electrolyte solution and a lithium salt. As the electrolyte solution, a nonaqueous organic solvent or an organic solid electrolyte may be used.

상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부티로락톤, 1,2-디메톡시에탄, 테트라히드록시푸란, 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile , Nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivatives, Tetrahydrofuran derivatives, ether, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, A polymer containing an ionic dissociation group and the like may be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10C10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4-페닐붕산리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 C 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, 4-phenyl lithium borate, and imide .

또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.For the purpose of improving the charge / discharge characteristics and the flame retardancy, the electrolytic solution is preferably mixed with an organic solvent such as pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, Benzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrrole, 2-methoxyethanol, . In some cases, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability, or a carbon dioxide gas may be further added to improve high-temperature storage characteristics.

한편, 본 발명에 따라 제조되는 리튬 이차전지의 외형은 특별히 제한되지 않으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등일 수 있다.
Meanwhile, the external shape of the lithium secondary battery manufactured according to the present invention is not particularly limited, but may be cylindrical, square, pouch type, coin type, or the like using a can.

상기 설명한 바와 같이 본 발명의 양극 제조방법 및 이에 따라 제조된 양극은 양극 활물질 표면에 결합된 수분을 제거할 수 있어, 전지 내에서 HF가 생성되는 것을 억제할 수 있고, 이에 따라 전지 내 HF로 인한 양극 또는 전극(Al-foil)의 손상, LiPF6 염 분해에 의한 유기물 생성, 이에 따른 전지 저항 증가 또는 충방전 용량의 감소 등 제반 문제점을 사전에 방지할 수 있다.As described above, the method for producing the positive electrode of the present invention and the positive electrode thus produced can remove the moisture bound to the surface of the positive electrode active material, thereby suppressing the generation of HF in the battery. As a result, It is possible to prevent various problems such as damage of the anode or the electrode (Al-foil), generation of organic matter by decomposition of LiPF 6 salt, increase of the battery resistance or reduction of the charge / discharge capacity.

한편, 상기 방법에 따라 제조된 양극을 포함하는 리튬 이차전지는 2.0C 기준으로 0.1C 대비 90% 이상의 용량 유지율을 가질 수 있다. 이때, 상기 용량 유지율은 양극 활물질:도전재:바인더를 90:5:5의 중량비율 혼합한 양극 합제를 양극 집전체(예컨대, Al-foil)에 코팅하고 기공도를 35~45%로 조절하여 압연하여 양극을 제조하고, 이를 코인 셀(Toyo 2032)로 제조한 후, 24시간 waiting과 formation(0.1C)를 거쳐 전해액을 함침 시킨 후, 각 loading에 맞는 전류를 인가하여 평가하였다.
On the other hand, the lithium secondary battery including the positive electrode manufactured according to the above method can have a capacity retention ratio of 90% or more as compared to 0.1C based on 2.0C. At this time, the capacity retention rate is obtained by coating a positive electrode mixture prepared by mixing a positive electrode active material: conductive material: binder in a weight ratio of 90: 5: 5 to a positive electrode current collector (for example, Al foil) and adjusting porosity to 35 to 45% Rolled to prepare an anode. The anode was made into a coin cell (Toyo 2032), impregnated with an electrolyte through waiting and formation (0.1 C) for 24 hours, and then applied with a current suitable for each loading.

실시예Example

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명한다. 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.
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples with reference to the following 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 1 One

황산철(FeSO4·H2O) 0.5 몰, 인산(P2O5) 0.55 몰과 산화 방지제를 포함한 황산철 수용액 및 리튬 수용액(LiOH·H2O) 1.5 몰의 혼합물에 암모니아수를 첨가하여 pH가 5.5 내지 7인 혼합 용액을 제조하였다. Ammonia water was added to a mixture of 0.5 mol of iron sulfate (FeSO 4 .H 2 O), 0.55 mol of phosphoric acid (P 2 O 5 ) and 1.5 mol of an aqueous iron sulfate solution containing an antioxidant and a lithium aqueous solution (LiOH.H 2 O) Of 5.5 to 7 was prepared.

상기 혼합 용액을 연속 공정 초임계 반응기에 일정한 속도로 투입하여, 수초 동안 반응시켜 리튬 인산철 화합물인 LiFePO4 용액을 제조하였다. 이때, 반응은 383℃~385℃의 온도와 250 bar~252 bar의 압력 조건에서 수행하였다.
The mixed solution was charged into a continuous process supercritical reactor at a constant rate and reacted for several seconds to prepare a LiFePO 4 solution, which is a lithium iron phosphate compound. At this time, the reaction was carried out at a temperature of 383 ° C to 385 ° C and a pressure of 250 bar to 252 bar.

제조된 리튬 인산철 화합물 용액을 여과하여 250 nm의 평균 입경을 갖는 리튬 인산철 화합물 1차 입자를 얻었다. 이때, 상기 평균 입경은 얻어진 리튬 인산철 화합물 1차 입자의 SEM(scanning eletron microscope) 분석을 통하여 측정하였다.
The prepared lithium iron phosphate compound solution was filtered to obtain primary lithium iron phosphate compound particles having an average particle diameter of 250 nm. At this time, the average particle diameter was measured by SEM (scanning electron microscope) analysis of the obtained primary particles of lithium iron phosphate compound.

상기 리튬 인산철 화합물 1차 입자를 증류수에 첨가하여 리슬러리(reslurry)를 실시한 후, 카르복시메텔실룰로오스(CMC)를 통해 선 분산된 슈퍼 P(Super P) 및 수크로스와 함께 혼합하여 분무액을 제조하고, 이를 분무 건조기를 이용하여 건조한 후 체질하고 질소(0.1 l/min) 분위기 하에서 약 725℃로 소성하여 도전재 및 리튬 인산철 화합물 2차 입자가 혼합되어 있는 양극 활물질을 수득하였다. 이때, 상기 분무 건조기를 이용한 건조는 110℃의 온도, -20 mbar, 40 kg/hr의 분무액 공급속도의 조건으로 수행하였다. 수득한 양극 활물질 내에 리튬 인산철 화합물 2차 입자는 평균 입경(D50)이 250 nm인 둘 이상의 일차 입자가 응집된 것으로, 평균 입경(D50)이 15 ㎛이고, 직경이 10 ㎛인 코어부를 포함하였으며, 고형분 함량(TSC)은 15% 였다.
The primary particles of the lithium iron phosphate compound were added to distilled water to perform reslurry and then mixed with Super P and Super C which were line dispersed through carboxymethylsilulose (CMC) Dried by using a spray drier, sieved, and sintered at about 725 ° C in an atmosphere of nitrogen (0.1 l / min) to obtain a cathode active material mixed with a conductive material and lithium secondary phosphate compound secondary particles. At this time, the drying using the spray dryer was carried out at a temperature of 110 ° C, a spraying speed of -20 mbar, and a spraying rate of 40 kg / hr. The lithium iron phosphate compound secondary particles in the obtained cathode active material were obtained by aggregating two or more primary particles having an average particle diameter (D 50 ) of 250 nm and having a mean particle diameter (D 50 ) of 15 μm and a core portion having a diameter of 10 μm , And the solids content (TSC) was 15%.

상기 제조된 양극 활물질에 바인더인 폴리비닐리덴 플루오라이드(PDVF)와 도전재인 슈퍼-P를 90:5:5의 중량비로 비율로 혼합하고, 이를 용매인 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 고형분 50%로 첨가하여 양극 합제를 제조하였다. 이때, 수분 제거를 위하여 유기산인 말레산을 소량 첨가하였다. Polyvinylidene fluoride (PDVF) as a binder and Super-P as a conductive material were mixed in a weight ratio of 90: 5: 5 to the prepared positive electrode active material, and this was mixed with N-methyl-2-pyrrolidone ) At a solid content of 50% to prepare a positive electrode mixture. At this time, a small amount of maleic acid, which is an organic acid, was added to remove water.

제조된 양극 합제를 10 mg/cm2으로 20 ㎛ 두께의 알루미늄 박막에 코팅하고 130℃의 온도로 건조시킨 후, 기공도 35~40%가 되도록 조절하여 압연을 하고 적용할 전지의 모양에 맞게 타발한 후, 250℃에서 3시간 동안 진공 건조하여 양극을 제조하였다.
The prepared cathode mix was coated on a 20 μm thick aluminum film at 10 mg / cm 2 , dried at a temperature of 130 ° C., adjusted to have a porosity of 35 to 40%, rolled, and rinsed according to the shape of the battery to be applied. After sweating, it was vacuum-dried at 250 DEG C for 3 hours to prepare a positive electrode.

실시예Example 2 2

상기 실시예 1에서 제조한 양극을 준비하였다. The positive electrode prepared in Example 1 was prepared.

음극은 음극 활물질인 탄소 분말 95.8 중량%, 도전재인 super-p 1.0중량% 및 바인더인 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 및 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 각각 2.2 중량% 및 1.0중량%로 혼합하고 용매인 NMP에 첨가하여 음극 합제를 제조하였다. 상기 음극 합제를 두께가 20 ㎛인 음극 집전체인 구리(Cu) 박막에 도포하고, 건조하여 음극을 제조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하여 음극을 제조하였다.The negative electrode was prepared by mixing 95.8 wt% of carbon powder as the negative electrode active material, 1.0 wt% of super-p as a conductive material, 2.2 wt% and 1.0 wt% of styrene butadiene rubber (SBR) and carboxymethyl cellulose (CMC) To prepare a negative electrode mixture. The negative electrode mixture was coated on a copper (Cu) thin film as an anode current collector having a thickness of 20 탆 and dried to prepare a negative electrode, followed by a roll press to produce a negative electrode.

다음으로, 전해질로서, 에틸렌카보네이트 및 디에틸카보네이트를 30:70의 부피비로 혼합하여 제조된 비수전해액 용매에 LiPF6를 첨가하여 1M 의 LiPF6 비수성 전해액을 제조하였다. Next, LiPF 6 was added to a nonaqueous electrolyte solvent prepared by mixing ethylene carbonate and diethyl carbonate as electrolytes in a volume ratio of 30:70, to prepare a 1M LiPF 6 nonaqueous electrolyte solution.

상기와 같이 제조된 양극과 음극에 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 혼합 세퍼레이터를 개재시킨 후 통상적인 방법으로 폴리머형 전지를 제작하고, 제조된 상기 비수성 전해액을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하였다.
A polymer type battery was fabricated by a conventional method after interposing a mixed separator of polyethylene and polypropylene on the positive and negative electrodes prepared as described above, and the produced non-aqueous electrolyte was injected to prepare a lithium secondary battery.

비교예Comparative Example 1 One

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 양극을 제조하되, 양극 합제 제조단계에서 유기산인 말레산은 첨가하지 않았다(양극활물질, 바인더 및 도전재의 중량비는 90:5:5 였다).
The positive electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that maleic acid, which is an organic acid, was not added in the preparation of the positive electrode mixture (the weight ratio of the positive electrode active material, the binder and the conductive material was 90: 5: 5).

비교예Comparative Example 2 2

상기 실시예 2와 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하되, 사용한 양극은 비교예 1에 따른 것이었다.
A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 2, except that the positive electrode used in Comparative Example 1 was used.

실험 1(양극 활물질의 수분 함량 측정)Experiment 1 (Measurement of water content of cathode active material)

상기 실시예 1 및 비교예 1에 따른 양극 내의 양극 활물질인 리튬 인산철 화합물의 수분 함량을 측정하기 위하여 칼-피셔 방법에 의하여 수분 함량을 측정하였으며, 결과를 도 3에 나타내었다.The water content of the lithium iron phosphate compound as a cathode active material in the anode according to Example 1 and Comparative Example 1 was measured by the Karl-Fischer method. The results are shown in FIG.

칼 피셔 방법으로 수분 함량을 측정하였더니, 상기 실시예 1에 따른 리튬 인산철 화합물의 수분 함량은 230 ppm에 해당하였다.
The water content was measured by the Karl Fischer method. The water content of the lithium iron phosphate compound according to Example 1 was 230 ppm.

또한, 도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명과 같이 양극 제조 시, 양극 합제 제조단계에서 말레산을 첨가하는 경우(실시예 1), 제조되는 양극 내에 포함된 양극 활물질인 리튬 인산철 화합물의 수분 함량 증가율이 감소하는 것을 확인할 수 있었다.Further, as shown in FIG. 3, in the case of adding maleic acid (Example 1) in the production of the positive electrode and in the production of the positive electrode mixture as in the present invention, the moisture content of the lithium iron phosphate, which is the positive electrode active material contained in the produced positive electrode And the increase rate was decreased.

실험 2(리튬 이차전지 Experiment 2 (lithium secondary battery 충방전Charging and discharging 시 전기적 저항 측정) Electrical resistance measurement)

상기 실시예 2 및 비교예 2에 따라 제조된 리튬 이차전지를 충방전 시키는 경우 발생하는 가스량을 측정하였으며, 결과를 도 4에 나타내었다. 이때, 가스량은 고온 상태에서 상기 이차전지를 충방전 시키는 동안 실린지(syringe)를 이용하여 부풀어 오른 상기 이차전지로부터 가스를 채취하여, Gas chromatography를 이용하여 측정하였다.
The amount of gas generated when the lithium secondary battery manufactured according to Example 2 and Comparative Example 2 was charged and discharged was measured. The results are shown in FIG. At this time, gas was collected from the secondary battery bulged by using a syringe while charging and discharging the secondary battery at a high temperature, and measured by gas chromatography.

도 4에 나타난 바와 같이, 수분 함유량이 많은 양극을 포함하는 비교예 2의 리튬 이차전지의 경우 본 발명에 따른 수분 함유량이 적은 양극을 포함하는 실시예 2의 리튬 이차전지에 비하여 수소 발생량이 크게 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이는, 양극 활물질 내에 수분 조절에 의하여 이를 포함하는 리튬 이차전지 내에서 발생하는 수소의 양을 감소시킬 수 있음을 의미한다. As shown in FIG. 4, in the case of the lithium secondary battery of Comparative Example 2 including a positive electrode having a large moisture content, the amount of generated hydrogen was greatly increased as compared with the lithium secondary battery of Example 2 including a positive electrode having a low moisture content according to the present invention . This means that it is possible to reduce the amount of hydrogen generated in a lithium secondary battery including it by moisture control in the cathode active material.

또한, SOC(state-of-charge)에 따른 HPPC(hybrid pulse power characterization)법을 이용한 출력 특성(저항 발생)을 측정하였으며, 결과를 도 5에 나타내었다. In addition, the output characteristics (resistance generation) using a hybrid pulse power characterization (HPPC) method according to state-of-charge (SOC) were measured. The results are shown in FIG.

상기 실시예 2 및 비교예 2의 각 리튬 이차전지를 3.3C 단위셀 HPPC로 상온(25℃)에서, SOC 10부터 SOC 90까지 출력 특성을 측정하였다.Each of the lithium secondary batteries of Example 2 and Comparative Example 2 was subjected to measurement of output characteristics from SOC 10 to SOC 90 at room temperature (25 ° C) using a 3.3 C unit cell HPPC.

도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 2의 리튬 이차전지의 경우 측정을 진행한 SOC 전 영역에 있어 비교예 2의 리튬 이차전지에 비하여 낮은 저항 값을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 구체적으로, 중간 SOC 영역(50%)을 비교한 결과 실시예 2의 리튬 이차전지는 2.09 Ω를 나타내는 반면 비교에 2의 리튬 이차전지는 2.22 Ω를 나타내었으며, 따라서 전기적 저항이 6% 이상 감소하는 것을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 5, the lithium secondary battery of Example 2 according to the present invention exhibits a lower resistance value than the lithium secondary battery of Comparative Example 2 in the entire region of the SOC subjected to the measurement. Specifically, when comparing the middle SOC region (50%), the lithium secondary battery of Example 2 exhibited 2.09?, While the secondary lithium secondary battery of Comparative Example 2 showed 2.22 ?. Thus, the electrical resistance decreased by 6% or more .

Claims (8)

입자 표면에 수분을 포함하는 양극 활물질, 바인더, 도전재 및 유기산을 용매 내에서 혼합하여 슬러리 형태의 양극 합제를 제조하는 단계;
상기 양극 합제를 양극 집전체 상에 코팅 및 건조(제 1 건조)한 후, 상기 양극 활물질 코팅층을 압연하는 단계; 및
상기 압연 후 전극을 건조(제 2 건조)하는 단계를 포함하는 리튬 이차전지의 양극 제조방법.
Mixing a cathode active material, a binder, a conductive material, and an organic acid containing water in a solvent in a solvent to prepare a slurry-type cathode mix;
Coating the positive electrode mixture on the positive electrode collector and drying (first drying) the positive electrode active material coating layer, and then rolling the positive electrode active material coating layer; And
And drying the electrode after the rolling (second drying).
청구항 1에 있어서,
상기 양극 활물질은 탄소가 코팅된 리튬 인산철 화합물(LiFePO4)인 리튬 이차전지의 양극 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the positive electrode active material is a carbon-coated lithium iron phosphate compound (LiFePO 4 ).
청구항 1에 있어서,
상기 양극 합제 제조 시, 첨가되는 유기산의 양을 조절함으로써, 슬러리의 점도를 제어하는 리튬 이차전지의 양극 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the viscosity of the slurry is controlled by controlling the amount of the organic acid to be added when preparing the positive electrode mixture.
청구항 1에 있어서,
상기 유기산은 말레산(maleic acid), 글리콜산(glycol acid), 아세트산 무수물(acetic anhycride) 또는 프탈릭산(pthalic acid)인 리튬 이차전지의 양극 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the organic acid is maleic acid, glycolic acid, acetic anhycride, or phthalic acid.
청구항 1에 있어서,
상기 제 2 건조 단계는 200℃ 내지 300℃ 온도 범위 내에서 3 내지 4 시간 동안 진공 건조하는 리튬 이차전지의 양극 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the second drying step is vacuum drying for 3 to 4 hours within a temperature range of 200 ° C to 300 ° C.
청구항 1 에 따른 방법으로 제조된 양극 내의 양극 활물질은 수분 함량이 10 ppm 미만인 리튬 이차전지의 양극.
The positive electrode active material in a positive electrode prepared by the method according to claim 1 has a moisture content of less than 10 ppm.
양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터 및 리튬염 함유 비수 전해액을 포함하는 리튬 이차전지로서,
상기 양극은 청구항 6에 따른 양극인 리튬 이차전지.
A lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a nonaqueous electrolyte solution containing a lithium salt,
And the positive electrode is a positive electrode according to claim 6.
청구항 7의 리튬 이차전지의 25℃의 0.1C rate 조건 하에서 용량 유지율은 90% 이상인 리튬 이차전지.A lithium secondary battery according to claim 7, wherein the capacity retention ratio of the lithium secondary battery is 90% or more under a condition of 0.1C rate at 25 ° C.
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