KR20160144340A - Dual battery pack and operating method thereof - Google Patents

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구재승
송의환
임지홍
우석균
유운선
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Abstract

The present invention relates to an automobile battery system having a multi-battery pack and a method for operating the same. According to an embodiment of the present invention, provided is an automobile battery system having a multi-battery pack, the automobile battery system comprising: an AC power generator which generates power; a first battery pack which is connected in parallel to the AC power generator, and which includes a plurality of first battery cells connected in series; and a second battery pack which is connected in parallel to the AC power generator and the first battery pack, and which has a capacity higher than that of the first battery pack; wherein a negative electrode of the first battery cells includes a negative electrode active material, and the negative electrode active material includes a carbon material in which an interlayer spacing d_(002) of a (002) surface ranges from 0.34 to 0.50 nm during X-ray diffraction measurement using CuKa.

Description

멀티 전지 팩을 구비한 자동차 전지 시스템 및 자동차 전지 시스템의 동작 방법{DUAL BATTERY PACK AND OPERATING METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an automobile battery system having multiple battery packs and a method of operating the same.

본 발명의 실시 예는 멀티 전지 팩을 구비한 자동차 전지 시스템 및 자동차 전지 시스템의 동작 방법에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to an automobile battery system having a multiple battery pack and a method of operating the automobile battery system.

종래 듀얼 팩을 포함하는 차량은 회생 제동시 스위칭 소자를 포함하는 전력변화 장치를 이용하여 리튬-이온 배터리 팩으로 전력을 공급한다. 듀얼 팩 중 하나는 리튬-이온 전지 팩이고, 다른 하나는 납 전지 팩일 수 있다. A vehicle including a conventional dual pack supplies electric power to a lithium-ion battery pack using a power-changing device including a switching device upon regenerative braking. One of the dual packs may be a lithium-ion battery pack and the other may be a lead battery pack.

회생 제동 시뿐만 아니라 교류 발전기(alternator)가 생성하는 전력 중 일부를 듀얼 팩 중 어느 하나에 저장할 수도 있다. 이 때 역시 차량은 스위칭 소자를 포함하는 전력 변환 장치 이용하여 리튬-이온 전지 팩 또는 납 전지 팩에 전력을 공급한다. Some of the power generated by the alternator as well as during regenerative braking may be stored in any of the dual packs. At this time, the vehicle also supplies power to the lithium-ion battery pack or the lead battery pack using a power conversion device including a switching device.

리튬-이온 전지 팩이 충전되고, 리튬-이온 전지 팩의 SOC(state of charge)가 소정 레벨 이상이 되면, 전력 변환 장치의 스위칭 소자가 턴 오프 되고, 리튬-이온 전지 팩은 차량에 포함된 전기 부하에 연결되어 전력을 공급한다. When the lithium-ion battery pack is charged and the SOC (state of charge) of the lithium-ion battery pack becomes a predetermined level or more, the switching element of the power converter is turned off, and the lithium- It connects to the load and supplies power.

이와 같이 전력 공급에 있어 스위칭 소자를 이용하는 경우, 스위칭 손실(loss)가 발생되고, 차량의 연비 향상 효과를 감소시킨다. In the case of using the switching element in the power supply as described above, a switching loss is generated and the effect of improving fuel economy of the vehicle is reduced.

또한, 종래 리튬-이온 전지 팩의 동작 전압 범위가 제한적이고, 이 동작 전압 범위의 제안에 의해 회생 충전이 차단될 수 있다. 즉, 스위칭 소자를 강제로 턴 오프 시킨다. 이는 스위칭 소자 파손의 원인이 될 수 있으며, 이론 인한 전력 손실 및 열이 발생하는 문제점도 있다.Further, the operating voltage range of the conventional lithium-ion battery pack is limited, and the regenerative charging can be interrupted by the proposal of this operating voltage range. That is, the switching element is forcibly turned off. This may cause breakage of the switching element, and there is also a problem that power loss and heat are generated theoretically.

아울러, 차량 주차 중 스위칭 소자의 동작을 제어할 수 없으므로, 리튬-이온 전지 팩에 저장된 에너지를 사용하지 못하는 문제점도 있다. In addition, since the operation of the switching device can not be controlled during parking of the vehicle, energy stored in the lithium-ion battery pack can not be used.

스위칭 소자를 포함하는 전력 변환 장치 없이 병렬 연결된 적어도 두 개의 전지 팩을 포함하는 멀티 전지 팩을 구비한 자동차 전지 시스템 및 자동차 전지 시스템의 동작 방법을 제공하고자 한다.An automobile battery system having a multiple battery pack including at least two battery packs connected in parallel without a power conversion device including a switching device, and an operation method of the automobile battery system.

본 발명의 한 특징에 따른 멀티 전지 팩을 구비한 자동차 전지 시스템은 전력을 생성하는 교류 발전기, 상기 교류 발전기에 병렬 연결되어 있고, 직렬 연결된 복수의 제1 전지 셀을 포함하는 제1 전지 팩, 및 상기 교류 발전기 및 상기 제1 전지 팩과 병렬로 연결되어 있고, 상기 제1 전지 팩의 용량보다 더 큰 용량을 가진 제2 전지 팩을 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an automotive battery system having a multiple battery pack, including: an alternator for generating electric power; a first battery pack connected in parallel to the alternator and including a plurality of first battery cells connected in series; And a second battery pack connected in parallel to the AC generator and the first battery pack, the second battery pack having a capacity larger than that of the first battery pack.

상기 제1 전지 셀의 음극은 음극 활물질을 포함하고, 상기 음극 활물질은 CuKα를 이용한 X-선 회절 측정시 (002)면의 층간 거리(interlayer spacing, d002)가 0.34nm 내지 0.50nm인 탄소계 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the anode of the first battery cell comprises a negative active material and the negative active material is a carbonaceous material having an interlayer spacing (d 002 ) of 0.34 nm to 0.50 nm on a (002) plane during X- And the like.

상기 탄소계 물질은 비정질 탄소일 수 있다.The carbon-based material may be amorphous carbon.

상기 탄소계 물질은 소프트 카본, 하드 카본, 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스, 또는 이들의 조합일 수 있다.The carbonaceous material may be soft carbon, hard carbon, mesophase pitch carbide, calcined coke, or a combination thereof.

상기 탄소계 물질의 평균 입경은 1㎛ 내지 50㎛일 수 있다.The average particle diameter of the carbon-based material may be 1 탆 to 50 탆.

상기 제1 전지 셀은 양극을 포함하고, 상기 양극은 양극 활물질을 포함하며, 상기 양극 활물질은 리튬니켈계 산화물, 리튬코발트계 산화물, 리튬니켈망간계 산화물, 리튬니켈코발트망간계 산화물, 리튬니켈코발트알루미늄계 산화물, 리튬인산철계 산화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.Wherein the first battery cell includes a positive electrode, and the positive electrode includes a positive electrode active material, wherein the positive electrode active material is selected from the group consisting of lithium nickel oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel manganese oxide, lithium nickel cobalt manganese oxide, lithium nickel cobalt Aluminum-based oxide, lithium iron phosphate-based oxide, or a combination thereof.

상기 양극 활물질은 표면적이 500m2/g내지 2500m2/g인 탄소 재료를 더 포함할 수 있다.The cathode active material may further include a carbon material having a surface area of 500 m 2 / g to 2500 m 2 / g.

상기 제1 전지 셀은 리튬-이온 전지 셀이고, 상기 제1 전지 셀의 양극은 니켈계 양극 활물질을 포함하는 것일 수 있다.The first battery cell may be a lithium-ion battery cell, and the anode of the first battery cell may include a nickel-based cathode active material.

이 경우 상기 제1 전지 셀의 작동 전압 범위는, 1.5V~2V를 포함하는 제1 확장 범위, 2.0V~4.2V를 포함하는 제1 정상 범위, 및 4.2V~4.5V를 포함하는 제1 과충전 범위를 포함할 수 있다. In this case, the operating voltage range of the first battery cell may be a first extended range including 1.5V to 2V, a first normal range including 2.0V to 4.2V, and a first overcharge Range. ≪ / RTI >

상기 제1 전지 셀은 리튬-이온 전지 셀이고, 상기 제1 전지 셀의 양극은 리튬인산철계 양극 활물질을 포함하는 것일 수 있다.The first battery cell may be a lithium-ion battery cell, and the positive electrode of the first battery cell may include a lithium-phosphate-based positive electrode active material.

이 경우 상기 제1 전지 셀의 작동 전압 범위는, 1.75V~3.8V를 포함하는 제2 정상 범위, 및 3.8V~4.5V를 포함하는 제2 과충전 범위를 포함할 수 있다. In this case, the operating voltage range of the first battery cell may include a second normal range including 1.75V to 3.8V, and a second overcharge range including 3.8V to 4.5V.

상기 제2 전지 팩은 납전지 팩일 수 있다. The second battery pack may be a lead battery pack.

상기 제1 전지 팩과 상기 교류 발전기 간의 전류 경로는 상기 제2 전지 팩과 상기 교류 발전기 간의 전류 경로보다 짧을 수 있다. 상기 제1 전지 팩의 내부 저항은 상기 제2 전지 팩의 내부 저항 보다 작을 수 있다. The current path between the first battery pack and the alternator may be shorter than the current path between the second battery pack and the alternator. The internal resistance of the first battery pack may be smaller than the internal resistance of the second battery pack.

본 발명의 다른 특징에 따른 멀티 전지 팩을 구비한 자동차 전지 시스템의 동작 방법은 차량의 교류 발전기, 스타터 및 부하에 병렬 연결되어 있는 멀티 전지 팩에 적용될 수 있다. 상기 멀티 전지 팩의 동작 방법은, 상기 차량의 크랭킹 동작시, 상기 멀티 전지 팩으로부터 상기 스타터로 전력이 공급되는 단계, 상기 차량의 운행시 상기 교류 발전기 및 상기 멀티 전지 팩 중 하나로부터 상기 부하에 전력이 공급되는 단계, 및 상기 교류 발전기가 동작하지 않은 주차시, 상기 차량에 필요한 전력이 상기 멀티 전지 팩으로부터 공급되는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, a method of operating an automotive battery system having a multiple battery pack may be applied to an alternator, a starter, and a multiple battery pack connected in parallel to a load of the vehicle. The method of operating the multi-battery pack according to claim 1, further comprising the steps of: supplying power from the multi-cell pack to the starter during cranking operation of the vehicle; supplying power from one of the alternator and the multi- And supplying power required for the vehicle from the multi-cell battery pack when the alternator is not operated.

상기 멀티 전지 팩은 제1 전지 팩 및 제2 전지 팩을 포함하고, 상기 제1 전지 팩은 직렬 연결된 복수의 제1 전지 셀을 포함하며, 상기 제1 전지 셀의 음극은 음극 활물질을 포함하고, 상기 음극 활물질은 CuKα를 이용한 X-선 회절 측정시 (002)면의 층간 거리(interlayer spacing, d002)이 0.34nm 내지 0.50nm인 탄소계 물질을 포함한다. The battery pack of claim 1, wherein the battery pack includes a first battery pack and a second battery pack, wherein the first battery pack includes a plurality of first battery cells connected in series, the negative electrode of the first battery cell including a negative electrode active material, The negative electrode active material includes a carbon-based material having an interlayer spacing (d 002 ) of (002) plane of 0.34 nm to 0.50 nm in X-ray diffraction measurement using CuKα.

상기 차량의 운행시 상기 부하에 전력이 공급되는 단계는, 상기 교류 발전기의 출력 전력이 기준 전력 이상일 때, 상기 교류 발전기의 출력 전력이 상기 부하에 공급되는 단계, 및 상기 교류 발전기의 출력 전력이 기준 전력보다 작을 때, 상기 멀티 전지 팩으로부터 상기 부하에 필요한 전력이 공급되는 단계를 포함할 수 있다. Wherein the step of supplying power to the load when the vehicle is running includes the steps of: supplying the output power of the alternator to the load when the output power of the alternator is equal to or greater than a reference power; Power is supplied from the multiple battery pack to the load.

상기 멀티 전지 팩의 동작 방법은 상기 교류 발전기의 출력 전력이 기준 전력 이상일 때, 상기 교류 발전기의 출력 전력 중 상기 부하에 필요한 전력을 제외한 나머지 전력에 의해 상기 멀티 전지 팩이 충전되는 단계를 더 포함할 수 있다. The method of operating the multiple battery pack may further include the step of charging the multiple battery pack by the remaining power of the output power of the alternator other than the power required for the load when the output power of the alternator is higher than the reference power .

상기 나머지 전력에 의한 상기 멀티 전지 팩의 충전 단계에서, 상기 제1 전지 팩의 충전 속도가 상기 제2 전지 팩의 충전 속도보다 빠를 수 있다.The charging speed of the first battery pack may be faster than the charging speed of the second battery pack in the charging step of the multiple battery pack by the remaining power.

상기 주차시 상기 차량에 필요한 전력이 상기 멀티 전지 팩으로부터 공급되는 단계에서, 상기 제1 전지 팩의 방전 속도가 상기 제2 전지 팩의 방전 속도보다 빠를 수 있다. The discharge speed of the first battery pack may be faster than the discharge speed of the second battery pack in the step of supplying power required for the vehicle at the time of parking to the multi battery pack.

상기 탄소계 물질은 비정질 탄소일 수 있다. The carbon-based material may be amorphous carbon.

상기 탄소계 물질은 소프트 카본, 하드 카본, 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스, 또는 이들의 조합일 수 있다. The carbonaceous material may be soft carbon, hard carbon, mesophase pitch carbide, calcined coke, or a combination thereof.

상기 탄소계 물질의 평균 입경은 1㎛ 내지 50㎛일 수 있다. The average particle diameter of the carbon-based material may be 1 탆 to 50 탆.

상기 제1 전지 셀은 양극을 포함하고, 상기 양극은 양극 활물질을 포함하며, 상기 양극 활물질은 리튬니켈계 산화물, 리튬코발트계 산화물, 리튬니켈망간계 산화물, 리튬니켈코발트망간계 산화물, 리튬니켈코발트알루미늄계 산화물, 리튬인산철계 산화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. Wherein the first battery cell includes a positive electrode, and the positive electrode includes a positive electrode active material, wherein the positive electrode active material is selected from the group consisting of lithium nickel oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel manganese oxide, lithium nickel cobalt manganese oxide, lithium nickel cobalt Aluminum-based oxide, lithium iron phosphate-based oxide, or a combination thereof.

상기 양극 활물질은 표면적이 500m2/g내지 2500m2/g인 탄소 재료를 더 포함할 수 있다. The cathode active material may further include a carbon material having a surface area of 500 m 2 / g to 2500 m 2 / g.

기타 본 발명의 실시 예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.Other details of the embodiments of the present invention are included in the following detailed description.

본 발명의 실시 예에 따른 멀티 전지 팩은 별다른 전력 변환 수단 또는 전력 제어 수단을 구비하지 않고, 교류 발전기에 의해 충전되고, 부하에 전력을 공급할 수 있다. The multiple battery pack according to the embodiment of the present invention does not have any power conversion means or power control means but can be charged by the alternator and supply power to the load.

본 발명의 실시 예에 따른 리튬-이온 전지 셀의 작동 전압 범위는 차량에서 발생하는 전압 범위 전체를 커버할 수 있다The operating voltage range of the lithium-ion battery cell according to the embodiment of the present invention can cover the entire voltage range generated in the vehicle

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 멀티 전지 팩을 구비한 자동차 전지 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 리튬-이온 전지 셀의 작동 전압 범위와 차량에서 발생하는 전압 범위를 함께 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 리튬-이온 전지 셀의 작동 전압 범위와 차량에서 발생하는 전압 범위를 함께 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리튬 이차 전지의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 리튬-이온 전지 팩의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 차량의 크랭킹 동작시 멀티 전지 팩의 전류 흐름이다.
도 7은 차량의 운행 중 교류 발전기의 출력 전력의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 리튬-이온 전지 팩과 납전지 팩의 충전 특성을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 리튬-이온 전지 팩과 납전지 팩의 방전 특성을 나타낸 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view illustrating an automotive battery system having a multiple battery pack according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing an operating voltage range of a lithium-ion battery cell and a voltage range generated in a vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an operating voltage range of a lithium-ion battery cell and a voltage range generated in a vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is an exploded perspective view of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a configuration of a lithium-ion battery pack according to an embodiment of the present invention.
6 is a current flow of the multi-cell pack in the cranking operation of the vehicle.
7 is a diagram showing an example of the output power of the alternator during operation of the vehicle.
8 is a graph showing charging characteristics of a lithium-ion battery pack and a lead battery pack according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph showing discharge characteristics of a lithium-ion battery pack and a lead-acid battery pack according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 멀티 전지 팩을 설명한다.Hereinafter, a multiple battery pack according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 멀티 전지 팩을 구비한 자동차 전지 시스템을 나타낸 도면이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view illustrating an automotive battery system having a multiple battery pack according to an embodiment of the present invention.

도 1에서 멀티 전지 팩(10)은 리튬-이온 전지 팩(100) 및 납 전지 팩(200)을 포함한다. 리튜-이온 전지 팩(100) 및 납 전지 팩(200)은 부하(400) 및 교류 발전기(300) 각각에 병렬 연결되어 있고, 서로 병렬 연결되어 있다. 도 1에는 하나의 리튬-이온 전지 팩(100)과 하나의 납 전지 팩(200)이 도시되어 있으나, 본 발명의 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니고, 멀티 전지 팩(10)은 적어도 하나의 리튬-이온 전지 팩과 적어도 하나의 납전지 팩을 포함할 수 있다. 1, the multiple battery pack 10 includes a lithium-ion battery pack 100 and a lead battery pack 200. The lithium-ion battery pack 100 and the lead battery pack 200 are connected in parallel to the load 400 and the alternator 300, respectively, and are connected in parallel with each other. 1, one lithium-ion battery pack 100 and one lead battery pack 200 are shown, but the present invention is not limited thereto. The multiple battery pack 10 may include at least one lithium- An ion battery pack and at least one lead battery pack.

교류 발전기(300)는 전력을 생성하여 부하(400)에 공급하거나, 멀티 전지 팩(10)을 충전시킨다. The alternator 300 generates electric power and supplies it to the load 400 or charges the multiple battery pack 10.

부하(400)는 차량(도시하지 않음)에 구비된 다양한 종류의 부하를 포함한다. 부하(400)는 전기적인 부하로서, 교류 발전기(300) 및 멀티 전지 팩(10) 중 적어도 어느 하나로부터 전력을 공급받는다. The load 400 includes various kinds of loads provided in a vehicle (not shown). The load 400 receives electric power from at least one of the alternator 300 and the multi-cell pack 10 as an electric load.

예를 들어, 납전지 팩(200)의 용량은 60~100Ah이고, 리튬-이온 전지 팩(100)의 용량은 4~20Ah일 수 있다. 리튬-이온 전지 팩(100)의 내부 저항이 납전지 팩(200)에 비해 현저히 낮기 때문에, 부하(400)에 필요한 초기 전력은 리튬-이온 전지 팩(100)으로부터 공급된다. 다만, 부하(400)가 지속적으로 전력을 소비하는 경우 납전지 팩(200)으로부터 전력이 공급될 수 있다.For example, the capacity of the lead-acid battery pack 200 may be 60 to 100 Ah, and the capacity of the lithium-ion battery pack 100 may be 4 to 20 Ah. Since the internal resistance of the lithium-ion battery pack 100 is significantly lower than that of the lead-acid battery pack 200, the initial power required for the load 400 is supplied from the lithium-ion battery pack 100. However, when the load 400 continuously consumes power, power can be supplied from the lead battery pack 200.

도 1에 도시된 바와 같이, 멀티 전지 팩(10)과 교류 발전기(300) 및 부하(400)는 출력노드(OUTN)와 그라운드 사이에 병렬 연결되어 있다. As shown in FIG. 1, the multiple battery pack 10, the alternator 300, and the load 400 are connected in parallel between the output node OUTN and the ground.

리튬-이온 전지 팩(100)은 복수의 직렬 연결된 리튬-이온 전지 셀을 포함하고 있고, 리튬-이온 전지 셀은 비정질 탄소(Amorphous carbon)로 구성된 음극과 니켈(Ni)계 또는 리튬인산철(LFP, Lithium iron phosphate)계로 구성된 양극을 포함한다. The lithium-ion battery pack 100 includes a plurality of series-connected lithium-ion battery cells, and the lithium-ion battery cell includes an anode made of amorphous carbon, a nickel-based or lithium phosphate (LFP) , Lithium iron phosphate) system.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 리튬-이온 전지 셀의 작동 전압 범위와 차량에서 발생하는 전압 범위를 함께 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a view showing an operating voltage range of a lithium-ion battery cell and a voltage range generated in a vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 작동 전압 범위는 비정질 탄소로 구현된 음극과 니켈계 양극을 사용한 리튬-이온 전지 셀의 작동 전압 범위이다. 이하, 차량에서 발생하는 전압 범위를 VA1이라 하고, 니켈계 양극을 사용한 리튬-이온 전지 셀의 작동 전압 범위를 VA2라 한다.The operating voltage range shown in FIG. 2 is an operating voltage range of a lithium-ion battery cell using a negative electrode made of amorphous carbon and a nickel-based positive electrode. Hereinafter, the voltage range generated in the vehicle is VA1, and the operating voltage range of the lithium-ion battery cell using the nickel-based anode is VA2.

구체적으로, VA1은 5 개의 상태를 포함하고, 전체 7.2V~18V 범위는 5개의 상태에 따라 구분된다. Specifically, VA1 includes five states, and the entire 7.2V to 18V range is divided into five states.

먼저, 콜드 크랭킹(Cold Cranking) 범위(M0)는 7.2V~8.5V이고, 저온에서 엔진 시동시 발생하는 전압 범위이다. 크랭킹(Cranking) 범위(M1)는 8.5V~12V이고, 엔진 시동시 발생하는 전압 범위이다. First, the cold cranking range (M0) is from 7.2V to 8.5V, which is the voltage range that occurs at engine startup at low temperatures. The cranking range (M1) is from 8.5V to 12V and is the voltage range that occurs when starting the engine.

정상 전압 범위(M2)는 12V~14V이고, 별도의 충전이 없는 상태에서 발생하는 전압 범위이다. 예를 들어, 별도의 충전이 없는 상태는 교류 발전기에 의해 멀티 전지 팩(10)이 충전되지 않는 상태이다.The steady-state voltage range (M2) is 12V to 14V, which is the voltage range that occurs in the absence of a separate charge. For example, in a state in which there is no separate charging, the multiple battery pack 10 is not charged by the alternator.

충전 전압 범위(M3)는 14V~15.2V이고, 충전 상태 중 발생하는 전압 범위이다. 예를 들어, 교류 발전기(300)의 충전 동작이 수행될 때의 전압 범위이다.The charging voltage range (M3) is from 14V to 15.2V and is the voltage range that occurs during the charging state. For example, the voltage range when the charging operation of the alternator 300 is performed.

그리고 과전압 범위(M4)는 15.2V~18V이고, 비정상 상태에서 발생하는 전압 범위이다. 예를 들어, 비정상 상태는 교류 발전기(300) 또는 레귤레이터(도시하지 않음)에 이상이 발생했을 때를 포함한다.And the overvoltage range (M4) is 15.2V to 18V, which is the voltage range that occurs in the abnormal state. For example, the abnormal state includes when an abnormality occurs in the alternator 300 or a regulator (not shown).

이어서, VA2은 3 개의 상태를 포함하고, 전체 1.5V~4.5V 범위는 3개의 상태에 따라 구분된다. Then, VA2 includes three states, and the entire 1.5V to 4.5V range is classified according to three states.

확장(enhanced) 범위(C0)는 1.5V~2V이고, 저온(cold temperature)시 차량 엔진의 크랭킹을 위해 수ms ~ 수sec 동안 제한적으로 사용되는 범위이다.The enhanced range (C0) is 1.5V to 2V and is a limited range for several milliseconds to several seconds for cold engine engine cranking.

정상 범위(C1)는 2.0V~4.2V이고, SOC 0%~SOC 100% 범위이다.The normal range (C1) is 2.0V to 4.2V and ranges from 0% of SOC to 100% of SOC.

과충전 범위(C2)는 4.2V~4.5V이고, SOC 100%를 초과하는 범위이다.The overcharge range (C2) is 4.2V to 4.5V, and the SOC is in a range exceeding 100%.

도 2에서 VA1의 각 범위를 VA2에 대응시키고 있다. 도 2에 도시된 VA1과 VA2의 대응은 리튬-이온 전지 팩(100)이 4개의 리튬-이온 전지 셀의 직렬 연결로 구성된 경우를 조건으로 한다. 리튬-이온 전지 팩(100)은 4개의 셀이 직렬 연결되어 있으므로, VA1의 각 전압을 4로 나눈 값이 리튬-이온 전지 셀 하나에 대응되는 전압이 된다.In Fig. 2, each range of VA1 corresponds to VA2. The correspondence between VA1 and VA2 shown in FIG. 2 is based on the case where the lithium-ion battery pack 100 is configured as a series connection of four lithium-ion battery cells. Since four cells are connected in series in the lithium-ion battery pack 100, a value obtained by dividing each voltage of VA1 by 4 becomes a voltage corresponding to one lithium-ion battery cell.

먼저, 콜드 크랭킹 범위(M0)는 확장 범위(C0)와 정상 범위(C1)의 일부에 해당되고, 크랭킹 범위(M1), 정상 전압 범위(M2), 및 충전 전압 범위(M3)는 정상 범위(C1)에 해당되며, 과전압 범위(M4)는 과충전 범위(C2)에 해당된다.First, the cold cranking range M0 corresponds to the extended range C0 and a part of the normal range C1, and the cranking range M1, the normal voltage range M2, and the charging voltage range M3 are normal Range C1, and the overvoltage range M4 corresponds to the overcharge range C2.

즉, 차량에서 발생하는 전압의 전 범위(M0~M4)가 리튬-이온 전지 셀의 작동 전압 범위(C0-C2)에 의해 커버된다. That is, the entire range (M0 to M4) of the voltage generated in the vehicle is covered by the operating voltage range (C0 to C2) of the lithium-ion battery cell.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 리튬-이온 전지 셀의 작동 전압 범위와 차량에서 발생하는 전압 범위를 함께 나타낸 도면이다. 3 is a diagram illustrating an operating voltage range of a lithium-ion battery cell and a voltage range generated in a vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 작동 전압 범위는 비정질 탄소로 구현된 음극과 리튬인산철계 양극을 사용한 리튬-이온 전지 셀의 작동 전압 범위이다. The operating voltage range shown in FIG. 3 is an operating voltage range of a lithium-ion battery cell using a cathode made of amorphous carbon and a lithium-iron-based anode.

도 3에 도시된 리튬-이온 전지 셀의 작동 전압 범위 역시 리튬-이온 전지 팩이 4개의 리튬-이온 전지 셀의 직렬 연결로 구성된 경우의 전압 범위이다. VA1은 앞선 설명과 동일하므로, 리튬인산철계 음극을 사용한 리튬-이온 전지 셀의 작동 전압 범위(VA3), VA1와 VA3 간의 대응만을 설명한다.The operating voltage range of the lithium-ion battery cell shown in FIG. 3 is also the voltage range when the lithium-ion battery pack is composed of four lithium-ion battery cells connected in series. Since VA1 is the same as the above description, only the correspondence between the operating voltage range (VA3) and VA1 and VA3 of the lithium-ion battery cell using the lithium iron phosphate based cathode will be described.

이어서, VA3은 2 개의 상태를 포함하고, 전체 1.75V~4.5V 범위는 2개의 상태에 따라 구분된다.  Then, VA3 includes two states, and the entire 1.75V to 4.5V range is divided according to two states.

정상 범위(C10)는 1.75V~3.8V이고, SOC 0%~SOC 100% 범위이다.The normal range (C10) is 1.75 V to 3.8 V, and ranges from 0% SOC to 100% SOC.

과충전 범위(C11)는 3.8V~4.5V이고, SOC 100%를 초과하는 범위이다.The overcharge range C11 is 3.8 V to 4.5 V, which is in a range exceeding the SOC 100%.

도 3에서 VA1의 각 범위를 VA3에 대응시키고 있다. 도 3에 도시된 VA1과 VA3의 대응은 리튬-이온 전지 팩(100)이 4개의 리튬-이온 전지 셀의 직렬 연결로 구성된 경우를 조건으로 한다. 리튬-이온 전지 팩(100)은 4개의 셀이 직렬 연결되어 있으므로, VA1의 각 전압을 4로 나눈 값이 리튬-이온 전지 셀 하나에 대응되는 전압이 된다.In Fig. 3, each range of VA1 corresponds to VA3. The correspondence between VA1 and VA3 shown in FIG. 3 is based on the case where the lithium-ion battery pack 100 is configured as a series connection of four lithium-ion battery cells. Since four cells are connected in series in the lithium-ion battery pack 100, a value obtained by dividing each voltage of VA1 by 4 becomes a voltage corresponding to one lithium-ion battery cell.

먼저, 콜드 크랭킹 범위(M0), 크랭킹 범위(M1), 정상 전압 범위(M2), 및 충전 전압 범위(M3)는 정상 범위(C10)에 해당되며, 과전압 범위(M4)는 과충전 범위(C11)에 해당된다.First, the cold cranking range M0, the cranking range M1, the steady voltage range M2 and the charging voltage range M3 correspond to the normal range C10 and the overvoltage range M4 corresponds to the overcharge range C11).

즉, 차량에서 발생하는 전압의 전 범위(M0~M4)가 리튬-이온 전지 셀의 작동 전압 범위(C10-C11)에 의해 커버된다. That is, the entire range (M0 to M4) of the voltage generated in the vehicle is covered by the operating voltage range (C10 to C11) of the lithium-ion battery cell.

도 2 및 3을 참조하여 설명한 차량에 발생하는 전압 범위 및 리튬-이온 전지 셀의 전압 범위는 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 일 예로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 리튬-이온 전지 셀의 음극으로 비정질 탄소를 사용하면, 확장 범위를 2V 이하로 낮출 수 있다. 콜드 크랭킹 범위의 전압은 리튬-이온 전지 셀에 의해 공급된다. 통상의 그라파이트(graphite)를 사용한 음극을 포함한 전지 셀의 확장 범위를 2V 이하로 낮추기 어렵다. 따라서 그라파이트를 사용한 음극을 포함한 전지 셀은 콜드 크랭킹 범위의 전압을 공급할 수 없다. The voltage range generated in the vehicle and the voltage range of the lithium-ion battery cell described with reference to FIGS. 2 and 3 are examples for explaining the embodiment of the present invention, but the present invention is not limited thereto. If amorphous carbon is used as the cathode of a lithium-ion battery cell, the expansion range can be lowered to 2V or less. The voltage in the cold cranking range is supplied by the lithium-ion battery cell. It is difficult to lower the expansion range of the battery cell including the negative electrode using normal graphite to 2 V or less. Therefore, the battery cell including the cathode using the graphite can not supply the voltage in the cold cranking range.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 리튬-이온 전지 셀의 작동 전압 범위는 차량에서 발생하는 전압 범위 전체를 커버할 수 있다. As described above, the operating voltage range of the lithium-ion battery cell according to the embodiment of the present invention can cover the entire voltage range generated in the vehicle.

본 발명의 실시 예에 따른 리튬-이온 전지 셀의 음극을 비정질 탄소로 제조하여, 리튬-이온 전지 셀의 작동 전압 특성을 도 2 및 3을 참조로 하여 설명한 바와 같이 설정할 수 있다.The cathode of the lithium-ion battery cell according to the embodiment of the present invention may be made of amorphous carbon, and the operating voltage characteristic of the lithium-ion battery cell may be set as described with reference to FIGS.

구체적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 리튬-이온 전지 셀의 구성은 다음과 같다.Specifically, the structure of the lithium-ion battery cell according to the embodiment of the present invention is as follows.

도 4는 일 실시 예에 따른 리튬-이온 전지의 분해 사시도이다. 일 실시 예에 따른 리튬-이온 전지는 각형인 것을 예로 설명하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 리튬 폴리머 전지, 원통형 전지 등 다양한 형태의 전지에 적용될 수 있다.4 is an exploded perspective view of a lithium-ion battery according to an embodiment. However, the present invention is not limited thereto, and may be applied to various types of cells such as a lithium polymer battery, a cylindrical battery, and the like.

도 4를 참고하면, 일 실시예에 따른 리튬-이온 전지는 양극(1)과 음극(2) 사이에 세퍼레이터(3)를 개재하여 귄취된 전극 조립체(4)와, 상기 전극 조립체(4)가 내장되는 케이스(5)를 포함할 수 있다. 상기 양극(1), 상기 음극(2) 및 상기 세퍼레이터(3)는 전해액(미도시)에 함침되어 있을 수 있다.4, the lithium-ion battery according to one embodiment includes an electrode assembly 4 wound between a positive electrode 1 and a negative electrode 2 with a separator 3 interposed therebetween, and the electrode assembly 4 And may include a built-in case 5. The anode (1), the cathode (2) and the separator (3) may be impregnated with an electrolytic solution (not shown).

상기 음극(2)은 집전체 및 상기 집전체 위에 형성된 음극 활물질층을 포함하며, 상기 음극 활물질층은 음극 활물질을 포함한다.The negative electrode 2 includes a current collector and a negative active material layer formed on the current collector, and the negative active material layer includes a negative active material.

상기 음극 활물질은 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질을 포함한다.The negative electrode active material includes a material capable of reversibly intercalating / deintercalating lithium ions.

구체적으로, 상기 음극 활물질은 CuKα를 이용한 X-선 회절(X-ray diffraction, XRD) 측정시 (002)면의 층간 거리(interlayer spacing, d002)이 0.34nm 내지 0.50nm인 탄소계 물질을 포함한다.Specifically, the negative electrode active material includes a carbon-based material having interlayer spacing (d 002 ) of 0.34 nm to 0.50 nm on a (002) plane when X-ray diffraction (XRD) do.

상기 층간 거리(d002)는 구체적으로 0.34nm 내지 0.45nm, 0.34nm 내지 0.40nm, 0.34nm 내지 0.37nm, 0.34nm 내지 0.36nm일 수 있다. 상기 층간 거리가 상기 범위를 만족할 경우 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 용이하게 이루어져 우수한 고율 충방전 특성을 구현할 수 있다. 반면 상기 층간 거리(d002)가 약 0.34nm 미만인 흑연(graphite)의 경우, 리튬 이온을 용이하게 삽입 및 탈리하지 못하므로 고율 충방전 특성이 열악하다.The interlayer distance (d 002 ) may be specifically 0.34 nm to 0.45 nm, 0.34 nm to 0.40 nm, 0.34 nm to 0.37 nm, and 0.34 nm to 0.36 nm. When the inter-layer distance satisfies the above range, insertion and disconnection of lithium ions can be easily performed, thereby realizing excellent high rate charge / discharge characteristics. On the other hand, in the case of the graphite having the interlayer distance (d 002 ) of less than about 0.34 nm, the lithium ion can not be easily inserted and removed, so that the high rate charge / discharge characteristic is poor.

상기 탄소계 물질은 비정질(amorphous) 탄소일 수 있다. 상기 비정질 탄소는 결정질 탄소인 흑연(graphite)과 달리 리튬이온의 삽입 및 탈리 경로가 한정되어 있지 않고 전극이 팽창되기 어려운 특징이 있어 고출력 특성을 발휘할 수 있고 수명이 길며 특히 800℃ 이하의 열처리하에서 높은 가역용량을 가질 수 있다.The carbon-based material may be amorphous carbon. Unlike graphite, which is a crystalline carbon, the amorphous carbon is characterized in that the insertion and desorption paths of lithium ions are not limited and the electrode is difficult to expand. Thus, the amorphous carbon exhibits high output characteristics and has a long lifetime. It can have reversible capacity.

상기 비정질 탄소의 예로는 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스 등을 들 수 있다. Examples of the amorphous carbon include soft carbon or hard carbon, mesophase pitch carbide, fired coke, and the like.

일 예로 상기 탄소계 물질은 소프트 카본일 수 있다. 상기 소프트 카본이란 흑연화성 카본으로서 원자배열이 층상 구조를 이루기 쉽도록 배열하고 있어 열처리 온도의 증가에 따라 쉽게 흑연 구조로 변화되는 카본을 의미한다. 상기 소프트 카본은 흑연에 비해 디스오더된 결정(disordered crystal)을 갖고 있으므로 이온의 출입을 도와주는 게이트가 많고, 하드 카본에 비해 결정의 디스오더드한 정도가 낮아서 이온의 확산이 용이하다. 구체적인 예로, 상기 탄소계 물질은 저결정성 소프트 카본일 수 있다.For example, the carbon-based material may be soft carbon. The soft carbon means graphitizable carbon, which is arranged so that the atomic arrangement can easily form a layered structure, and is easily changed to a graphite structure with an increase in the heat treatment temperature. Since the soft carbon has a disordered crystal compared to graphite, there are many gates that assist in ion entry and exit, and diffusion of ions is easy because the degree of crystal disordering is lower than that of hard carbon. As a specific example, the carbon-based material may be low crystalline soft carbon.

상기 탄소계 물질의 평균 입경(D50)은 1㎛ 내지 50㎛일수 있다. 구체적으로 1 내지 40㎛, 1 내지 30㎛, 1 내지 20㎛, 5 내지 50㎛, 10 내지 50㎛, 5 내지 15㎛, 6 내지 12 ㎛일 수 있다. 이 경우, 음극 조성물 내에 적당한 기공이 존재하게 되고 그로 인해 결정질 부분간을 연결하는 리튬 이온의 통로 또는 저장 역할을 하는 활성 부위(activation site)가 다수 생성되어, 접촉저항이 줄어들고 빠른 저장특성 및 저온 고출력이 가능하다.The average particle diameter (D50) of the carbon-based material may be 1 탆 to 50 탆. Specifically 1 to 40 占 퐉, 1 to 30 占 퐉, 1 to 20 占 퐉, 5 to 50 占 퐉, 10 to 50 占 퐉, 5 to 15 占 퐉 and 6 to 12 占 퐉. In this case, suitable pores are present in the negative electrode composition, thereby generating a large number of activation sites that serve as passages or storage sites for lithium ions connecting the crystalline portions, thereby reducing the contact resistance, This is possible.

상기 D50이란 입도 누적 분포 곡선(cumulative size-distribution curve)에서 부피비로 50%에서의 입자 크기를 의미한다.D50 means the particle size at 50% by volume in the cumulative size-distribution curve.

상기 탄소계 물질은 구형, 판상형, 린편상(flake), 섬유형 등 다양한 형태있 수 있으며, 일 예로 바늘(needle) 모양일 수 있다.The carbonaceous material may be in various forms such as a spherical shape, a plate shape, a flake shape, a fiber shape and the like, and may be, for example, a needle shape.

상기 탄소계 물질의 비표면적은 0.1 내지 20 m2/g일 수 있고, 구체적으로는 0.1 내지 10 m2/g,1내지 20 m2/g,1내지 10 m2/g,1내지 5 m2/g일 수 있다. 상기 범위의 비표면적을 가진 탄소계 물질을 음극 활물질로 사용할 경우, 저결정성의 탄소계 물질을 얻을 수 있으며, 이에 따라 우수한 고율 특성 및 고율에서의 수명 특성을 얻을 수 있다.The specific surface area of the carbon-based material may be 0.1 to 20 m 2 / g, specifically 0.1 to 10 m 2 / g, 1 to 20 m 2 / g, 1 to 10 m 2 / g, 2 / g. When a carbonaceous material having a specific surface area in the above range is used as a negative electrode active material, a low-crystalline carbonaceous material can be obtained, thereby obtaining excellent high-rate characteristics and life characteristics at a high rate.

상기 탄소계 물질의 탭밀도(tap density)는 0.30 내지 10.00 g/cm3일 수 있고, 구체적으로는 0.60 내지 10.00 g/cm3,0.30내지 5.00 g/cm3,0.60내지 5.00 g/cm3일 수 있다. 상기 범위의 탭밀도를 가진 탄소계 물질을 음극 활물질로 사용할 경우, 저결정성의 탄소계 물질을 얻을 수 있으며, 이에 따라 우수한 고율 특성 및 고율에서의 수명 특성을 얻을 수 있다.The tap density of the carbon-based material (tap density) is 0.30 to 10.00 g / cm 3 days and may, specifically, 0.60 to 10.00 g / cm 3, 0.30 to 5.00 g / cm 3, 0.60 to 5.00 g / cm 3 il . When a carbonaceous material having a tap density in the above range is used as a negative electrode active material, a low-crystalline carbonaceous material can be obtained, thereby obtaining excellent high-rate characteristics and life characteristics at a high rate.

상기 음극 활물질 층은 바인더를 더 포함할 수 있다.The negative electrode active material layer may further include a binder.

상기 바인더는 음극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 음극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하며, 그 대표적인 예로 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The binder serves to adhere the anode active material particles to each other and to adhere the anode active material to the current collector. Typical examples thereof include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, polyvinyl chloride, Such as polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, polymers comprising ethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, Styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon, and the like may be used, but the present invention is not limited thereto.

또한 상기 음극 활물질 층은 도전재를 더 포함할 수 있다.The negative electrode active material layer may further include a conductive material.

상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머; 또는 이들의 혼합물을 포함하는 도전성 재료를 사용할 수 있다.The conductive material is used for imparting conductivity to the electrode. Any material can be used as long as it does not cause any chemical change in the battery. Examples of the conductive material include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, , Carbon-based materials such as carbon fibers; Metal powders such as copper, nickel, aluminum, and silver, or metal-based materials such as metal fibers; Conductive polymers such as polyphenylene derivatives; Or a mixture thereof may be used.

상기 집전체로는 구리 박, 니켈 박, 스테인레스강 박, 티타늄 박, 니켈 발포체(foam), 구리 발포체, 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재, 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.The current collector may be a copper foil, a nickel foil, a stainless steel foil, a titanium foil, a nickel foil, a copper foil, a polymer substrate coated with a conductive metal, or a combination thereof.

상기 양극(1)은 전류 집전체 및 이 전류 집전체에 형성되는 양극 활물질 층을 포함하고, 상기 양극 활물질층은 양극 활물질을 포함한다.The positive electrode 1 includes a current collector and a positive electrode active material layer formed on the current collector, and the positive electrode active material layer includes a positive electrode active material.

상기 양극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)을 사용할 수 있다. As the cathode active material, a compound capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium (a lithiated intercalation compound) can be used.

구체적으로, 상기 양극 활물질은 리튬니켈계 산화물, 리튬코발트계 산화물, 리튬니켈망간계 산화물, 리튬니켈코발트망간계 산화물, 리튬니켈코발트알루미늄계 산화물, 리튬인산철계 산화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 예로 상기 양극 활물질은 리튬니켈코발트망간계 산화물 또는 리튬인산철계 산화물일 수 있다.Specifically, the cathode active material may include a lithium nickel oxide, a lithium cobalt oxide, a lithium nickel manganese oxide, a lithium nickel cobalt manganese oxide, a lithium nickel cobalt aluminum oxide, a lithium iron phosphate oxide, or a combination thereof have. For example, the cathode active material may be a lithium nickel cobalt manganese oxide or a lithium iron phosphate based oxide.

즉, 상기 양극 활물질은 코발트, 망간, 니켈 또는 이들의 조합의 금속과 리튬과의 복합 산화물 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있으며, 그 구체적인 예로는 하기 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다. That is, the cathode active material may be at least one of cobalt, manganese, nickel, or a composite oxide of lithium and metal of the combination thereof, and specific examples thereof include compounds represented by any one of the following formulas.

LiaA1 - bRbD2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0 ≤ b ≤ 0.5이다); LiaE1 -bRbO2-cDc(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 및 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiE2-bRbO4-cDc(상기 식에서, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiaNi1 -b- cCobRcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1 -b- cCobRcO2 - αZα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cCobRcO2 - αZ2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cMnbRcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1 -b-cMnbRcO2-αZα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cMnbRcO2 - αZ2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNibEcGdO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5 및 0.001 ≤ d ≤ 0.1이다.); LiaNibCocMndGeO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤0.5 및 0.001 ≤ e ≤ 0.1이다.); LiaNiGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaCoGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMnGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMn2GbO4(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); QO2;QS2;LiQS2;V2O5;LiV2O5;LiTO2;LiNiVO4;Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); 및 LiFePO4.Li a A 1 - b R b D 2 wherein, in the formula, 0.90? A? 1.8 and 0? B? 0.5; Li a E 1 - bR b O 2 - c D c where 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, and 0 ≤ c ≤ 0.05; LiE (in the above formula, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05) 2-b R b O 4-c D c; Li a Ni 1 -b- c Co b R c D α where 0.90 ≦ a ≦ 1.8, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α ≦ 2; Li a Ni 1 -b- c Co b R c O 2 - ? Z ? Where 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05 and 0 <? Li a Ni 1 -b- c Co b R c O 2 - ? Z 2 wherein 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, and 0 <? Li a Ni 1 -b- c Mn b R c D ? Wherein, in the formula, 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, and 0 <? Li a Ni 1 -bc Mn b R c O 2-α Z α wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, and 0 <α <2; Li a Ni 1 -b- c Mn b R c O 2 - ? Z 2 wherein 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05 and 0 <? Li a Ni b E c G d O 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, and 0.001 ≤ d ≤ 0.1; Li a Ni b Co c Mn d GeO 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤ 0.5, and 0.001 ≤ e ≤ 0.1; Li a NiG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1.8 and 0.001? B? 0.1); Li a CoG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1.8 and 0.001? B? 0.1); Li a MnG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1.8 and 0.001? B? 0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (in the above formula, 0.90? A? 1.8 and 0.001? B? 0.1); QO 2; QS 2; LiQS 2 ; V 2 O 5; LiV 2 O 5; LiTO 2; LiNiVO 4; Li (3-f) J 2 (PO 4) 3 (0 ≤ f ≤ 2); Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0? F? 2); And LiFePO 4.

상기 화학식에 있어서, A는 Ni, Co, Mn 또는 이들의 조합이고; R은 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 또는 이들의 조합이고; D는 O, F, S, P 또는 이들의 조합이고; E는 Co, Mn 또는 이들의 조합이고; Z는 F, S, P 또는 이들의 조합이고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V 또는 이들의 조합이고; Q는 Ti, Mo, Mn 또는 이들의 조합이고; T는 Cr, V, Fe, Sc, Y 또는 이들의 조합이고; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu 또는 이들의 조합이다.In the above formula, A is Ni, Co, Mn or a combination thereof; R is Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, a rare earth element or a combination thereof; D is O, F, S, P or a combination thereof; E is Co, Mn or a combination thereof; Z is F, S, P or a combination thereof; G is Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V or a combination thereof; Q is Ti, Mo, Mn or a combination thereof; T is Cr, V, Fe, Sc, Y or a combination thereof; J is V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu or a combination thereof.

물론 이 화합물 표면에 코팅층을 갖는 것도 사용할 수 있고, 또는 상기 화합물과 코팅층을 갖는 화합물을 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 코팅층은 코팅 원소 화합물로서, 코팅 원소의 옥사이드, 하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시카보네이트 또는 코팅 원소의 하이드록시카보네이트를 포함할 수 있다. 이들 코팅층을 이루는 화합물은 비정질 또는 결정질일 수 있다. 상기 코팅층에 포함되는 코팅 원소로는 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 코팅층 형성 공정은 상기 화합물에 이러한 원소들을 사용하여 양극 활물질의 물성에 악영향을 주지 않는 방법(예를 들어 스프레이 코팅, 침지법 등)으로 코팅할 수 있으면 어떠한 코팅 방법을 사용하여도 무방하며, 이에 대하여는 당해 분야에 종사하는 사람들에게 잘 이해될 수 있는 내용이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.Of course, a compound having a coating layer on the surface of the compound may be used, or a compound having a coating layer may be mixed with the compound. The coating layer may comprise, as a coating element compound, an oxide, a hydroxide of a coating element, an oxyhydroxide of a coating element, an oxycarbonate of a coating element, or a hydroxycarbonate of a coating element. The compound constituting these coating layers may be amorphous or crystalline. The coating layer may contain Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr or a mixture thereof. The coating layer forming step may be any coating method as long as it can coat the above compound by a method which does not adversely affect the physical properties of the cathode active material (for example, spray coating, dipping, etc.) by using these elements, It will be understood by those skilled in the art that a detailed description will be omitted.

상기 양극 활물질은 탄소 재료를 더 포함할 수 있다. 특히 상기 양극 활물질은 표면적이 500m2/g내지 2500m2/g인 탄소 재료를 더 포함할 수 있다. 이 경우 고용량 리튬 이차 전지의 고입출력 특성을 용이하게 유지할 수 있다.The cathode active material may further include a carbon material. In particular, the cathode active material may further include a carbon material having a surface area of 500 m 2 / g to 2500 m 2 / g. In this case, high input / output characteristics of the high capacity lithium secondary battery can be easily maintained.

상기 탄소 재료의 표면적은 1000 내지 2500 m2/g일 수 있고, 구체적으로 1200 내지 2000 m2/g일 수 있다.상기 탄소 재료의 표면적이 상기 범위 내인 경우, 상기 양극 활물질은 활성화 부위(activation site)가 많아져 고입출력이 용이해지고, 그로 인해 리튬 이차전지의 우수한 고율 수명 특성도 얻을 수 있다.The surface area of the carbon material may be 1000 to 2500 m 2 / g, more specifically 1200 to 2000 m 2 / g. When the surface area of the carbon material is within the above range, the cathode active material has an activation site ) Is increased, so that high input / output becomes easy, and therefore, excellent high lifetime characteristics of the lithium secondary battery can also be obtained.

상기 탄소 재료는 일 예로 활성탄일 수 있다.The carbon material may be, for example, activated carbon.

상기 탄소 재료는 상기 양극 활물질 총량에 대하여 0.1 내지 20 중량%, 구체적으로 0.1 내지 10 중량%, 1 내지 12 중량%, 1 내지 10 중량%, 3 내지 12 중량%, 3 내지 10 중량% 포함될 수 있다. 이 경우 고입출력 특성을 더욱 효과적으로 유지할 수 있다.The carbon material may be included in an amount of 0.1 to 20 wt%, specifically 0.1 to 10 wt%, 1 to 12 wt%, 1 to 10 wt%, 3 to 12 wt%, and 3 to 10 wt% based on the total amount of the cathode active material . In this case, the high input / output characteristics can be maintained more effectively.

상기 탄소 재료의 벤젠 흡착량은 38 내지 85 중량%일 수 있고, 구체적으로, 40 내지 75 중량%일 수 있다. 상기 탄소 재료의내부기공의구조및분포에따라흡착량에있어큰차이가날수있으며, 상기 범위의 벤젠 흡착량을 가진 탄소 재료가 양극 활물질에 포함될 경우, 리튬 이온의 통로 또는 저장 역할을 할 수 있는 기공을 최적의 부피로 가지게 되므로 고율 수명 특성, 우수한 율 특성 및 용량 유지 특성을 얻을 수 있다. The benzene adsorption amount of the carbon material may be 38 to 85% by weight, and specifically 40 to 75% by weight. The amount of adsorbed carbon material may vary depending on the structure and distribution of the internal pores of the carbon material. When the carbon material having the benzene adsorption amount in the above range is included in the cathode active material, It is possible to obtain high purity life characteristics, excellent rate characteristics, and capacity retention characteristics.

상기 양극 활물질 층은 또한 바인더 및/또는 도전재를 더 포함할 수 있다. The cathode active material layer may further include a binder and / or a conductive material.

*상기 바인더는 양극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 양극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 한다. 상기 바인더의 예로는 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 디아세틸셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The binder serves to adhere the positive electrode active materials to each other and to adhere the positive electrode active material to the current collector. Examples of the binder include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, carboxylated polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, polymer containing ethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone But are not limited to, polyurethane, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, acrylated styrene-butadiene rubber, epoxy resin and nylon.

상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말, 금속 섬유 등을 사용할 수 있고, 또한 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 재료를 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The conductive material is used for imparting conductivity to the electrode. Any conductive material can be used without causing any chemical change in the battery. Examples of the conductive material include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, Metal powders such as black, carbon fiber, copper, nickel, aluminum, and silver, metal fibers, and the like, and conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used alone or in combination.

상기 전류 집전체로는 Al을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.As the current collector, Al may be used, but the present invention is not limited thereto.

상기 음극과 상기 양극은 각각 활물질, 바인더, 및 도전재를 용매 중에서 혼합하여 활물질 조성물을 제조하고, 이 조성물을 전류 집전체에 도포하여 제조한다. 이와 같은 전극 제조 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서 상세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 용매로는 N-메틸피롤리돈 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The negative electrode and the positive electrode are prepared by mixing an active material, a binder and a conductive material in a solvent to prepare an active material composition, and applying the composition to a current collector. The method of manufacturing the electrode is well known in the art, and therefore, a detailed description thereof will be omitted herein. As the solvent, N-methylpyrrolidone or the like can be used, but it is not limited thereto.

상기 전해질은 비수성 유기 용매와 리튬염을 포함한다. The electrolyte includes a non-aqueous organic solvent and a lithium salt.

상기 비수성 유기 용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다. The non-aqueous organic solvent serves as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move.

상기 비수성 유기용매로는 카보네이트계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계, 알코올계 또는 비양성자성 용매를 사용할 수 있다. 상기 카보네이트계 용매로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 에틸프로필 카보네이트(EPC), 메틸에틸 카보네이트(MEC), 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 등이 사용될 수 있으며, 상기 에스테르계 용매로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 1,1-디메틸에틸 아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, γ-부티로락톤, 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤, 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone) 등이 사용될 수 있다. 상기 에테르계 용매로는 디부틸 에테르, 테트라글라임, 디글라임, 디메톡시에탄, 2-메틸테트라히드로퓨란, 테트라히드로퓨란 등이 사용될 수 있으며, 상기 케톤계 용매로는 시클로헥사논 등이 사용될 수 있다. 또한 상기 알코올계 용매로는 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등이 사용될 수 있으며, 상기 비양성자성 용매로는 R-CN(R은 C2 내지 C20의 직쇄상, 분지상 또는 환 구조의 탄화수소기이며, 이중결합 방향 환 또는 에테르 결합을 포함할 수 있다) 등의 니트릴류 디메틸포름아미드 등의 아미드류, 1,3-디옥솔란 등의 디옥솔란류, 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다. As the non-aqueous organic solvent, a carbonate-based, ester-based, ether-based, ketone-based, alcohol-based or aprotic solvent may be used. Examples of the carbonate solvent include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), methyl propyl carbonate (MPC), ethyl propyl carbonate (EPC), methyl ethyl carbonate (MEC) EC), propylene carbonate (PC), and butylene carbonate (BC) may be used. As the ester solvent, methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, 1,1-dimethyl ethyl acetate, methyl propionate , Ethyl propionate,? -Butyrolactone, decanolide, valerolactone, mevalonolactone, caprolactone and the like can be used. Examples of the ether solvent include dibutyl ether, tetraglyme, diglyme, dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, and tetrahydrofuran. As the ketone solvent, cyclohexanone may be used have. As the alcoholic solvent, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and the like can be used. As the aprotic solvent, R-CN (R is a C2 to C20 linear, branched or cyclic hydrocarbon group, An amide such as dimethylformamide in which nitriles such as methylene chloride or dimethylformamide may be used, and dioxolanes such as 1,3-dioxolane, sulfolane, and the like can be used.

상기 비수성 유기 용매는 단독으로 또는 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 하나 이상 혼합하여 사용하는 경우의 혼합 비율은 목적하는 전지 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있고, 이는 당해 분야에 종사하는 사람들에게는 널리 이해될 수 있다.The non-aqueous organic solvent may be used alone or in admixture of one or more. If the non-aqueous organic solvent is used in combination, the mixing ratio may be appropriately adjusted according to the performance of the desired cell. .

또한, 상기 카보네이트계 용매의 경우 환형(cyclic) 카보네이트와 사슬형(chain) 카보네이트를 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 이 경우 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트는 약 1:1 내지 약 1:9의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 전해액의 성능이 우수하게 나타날 수 있다. In the case of the carbonate-based solvent, it is preferable to use a mixture of a cyclic carbonate and a chain carbonate. In this case, when the cyclic carbonate and the chain carbonate are mixed in a volume ratio of about 1: 1 to about 1: 9, the performance of the electrolytic solution may be excellent.

상기 비수성 유기용매는 상기 카보네이트계 용매에 상기 방향족 탄화수소계 유기용매를 더 포함할 수도 있다. 이때 상기 카보네이트계 용매와 상기 방향족 탄화수소계 유기용매는 약 1:1 내지 약 30:1의 부피비로 혼합될 수 있다.The non-aqueous organic solvent may further include the aromatic hydrocarbon-based organic solvent in the carbonate-based solvent. In this case, the carbonate-based solvent and the aromatic hydrocarbon-based organic solvent may be mixed in a volume ratio of about 1: 1 to about 30: 1.

상기 방향족 탄화수소계 유기용매는 벤젠, 플루오로벤젠, 1,2-디플루오로벤젠, 1,3-디플루오로벤젠, 1,4-디플루오로벤젠, 1,2,3-트리플루오로벤젠, 1,2,4-트리플루오로벤젠, 클로로벤젠, 1,2-디클로로벤젠, 1,3-디클로로벤젠, 1,4-디클로로벤젠, 1,2,3-트리클로로벤젠, 1,2,4-트리클로로벤젠, 아이오도벤젠, 1,2-디아이오도벤젠, 1,3-디아이오도벤젠, 1,4-디아이오도벤젠, 1,2,3-트리아이오도벤젠, 1,2,4-트리아이오도벤젠, 톨루엔, 플루오로톨루엔, 1,2-디플루오로톨루엔, 1,3-디플루오로톨루엔, 1,4-디플루오로톨루엔, 1,2,3-트리플루오로톨루엔, 1,2,4-트리플루오로톨루엔, 클로로톨루엔, 1,2-디클로로톨루엔, 1,3-디클로로톨루엔, 1,4-디클로로톨루엔, 1,2,3-트리클로로톨루엔, 1,2,4-트리클로로톨루엔, 아이오도톨루엔, 1,2-디아이오도톨루엔, 1,3-디아이오도톨루엔, 1,4-디아이오도톨루엔, 1,2,3-트리아이오도톨루엔, 1,2,4-트리아이오도톨루엔, 자일렌 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.The aromatic hydrocarbon-based organic solvent is selected from the group consisting of benzene, fluorobenzene, 1,2-difluorobenzene, 1,3-difluorobenzene, 1,4-difluorobenzene, 1,2,3- , 1,2,4-trifluorobenzene, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,3-dichlorobenzene, 1,4-dichlorobenzene, 1,2,3-trichlorobenzene, 4-trichlorobenzene, iodobenzene, 1,2-diiodobenzene, 1,3-diiodobenzene, 1,4-diiodobenzene, 1,2,3-triiodobenzene, 1,2,4 - triiodobenzene, toluene, fluorotoluene, 1,2-difluorotoluene, 1,3-difluorotoluene, 1,4-difluorotoluene, 1,2,3-trifluorotoluene, 1,2,4-trifluorotoluene, chlorotoluene, 1,2-dichlorotoluene, 1,3-dichlorotoluene, 1,4-dichlorotoluene, 1,2,3-trichlorotoluene, 1,2,4 - trichlorotoluene, iodotoluene, 1,2-diiodotoluene, 1,3-diiodotoluene, 1,4-diiodotol Ene, 1,2,3-tree-iodo toluene, 1,2,4-iodo toluene, xylene, or may be a combination thereof.

상기 비수성 전해질은 전지 수명을 향상시키기 위하여 비닐렌 카보네이트 또는 에틸렌 카보네이트계 화합물을 더욱 포함할 수도 있다.The non-aqueous electrolyte may further include a vinylene carbonate or an ethylene carbonate-based compound to improve battery life.

상기 에틸렌 카보네이트계 화합물의 대표적인 예로는 디플루오로 에틸렌카보네이트, 클로로에틸렌 카보네이트, 디클로로에틸렌 카보네이트, 브로모에틸렌 카보네이트, 디브로모에틸렌 카보네이트, 니트로에틸렌 카보네이트, 시아노에틸렌 카보네이트, 플루오로에틸렌 카보네이트, 비닐렌 에틸렌 카보네이트 등을 들 수 있다. 상기 비닐렌 카보네이트 또는 상기 에틸렌 카보네이트계 화합물을 더욱 사용하는 경우 그 사용량을 적절하게 조절하여 수명을 향상시킬 수 있다.Representative examples of the ethylene carbonate-based compound include, for example, difluoroethylene carbonate, chloroethylene carbonate, dichloroethylene carbonate, bromoethylene carbonate, dibromoethylene carbonate, nitroethylene carbonate, cyanoethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, vinylene Ethylene carbonate, and the like. When the vinylene carbonate or the ethylene carbonate compound is further used, the amount of the vinylene carbonate or the ethylene carbonate compound can be appropriately controlled to improve the life.

상기 리튬염은 상기 비수성 유기 용매에 용해되어, 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 이차 전지의 작동을 가능하게 하고, 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 촉진하는 역할을 하는 물질이다. 상기 리튬염의 대표적인 예로는 LiPF6,LiBF4,LiSbF6,LiAsF6,LiC4F9SO3,LiClO4,LiAlO2,LiAlCl4,LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, LiI, LiB(C2O4)2(리튬 비스옥살레이토 보레이트(lithium bis(oxalato) borate; LiBOB) 또는 이들의 조합을 들 수 있으며, 이들을 지지(supporting) 전해염으로 포함한다. 상기 리튬염의 농도는 0.1 내지 2.0M 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 리튬염의 농도가 상기 범위에 포함되면, 전해질이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해질 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다.The lithium salt is dissolved in the non-aqueous organic solvent to act as a source of lithium ions in the battery to enable operation of a basic lithium secondary battery, and a material capable of promoting the movement of lithium ions between the positive electrode and the negative electrode to be. The lithium salt Representative examples are LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6 , LiAsF 6, LiC 4 F 9 SO 3, LiClO 4, LiAlO 2, LiAlCl 4, LiN (C x F 2x + 1 SO 2) (C y F 2y +1 SO 2) (where, x and y are natural numbers), LiCl, LiI, LiB ( C 2 O 4) 2 ( lithium bis oxalate reyito borate (lithium bis (oxalato) borate; LiBOB) , or in a combination thereof The concentration of the lithium salt is preferably within the range of 0.1 to 2.0 M. When the concentration of the lithium salt is within the above range, the electrolyte has appropriate conductivity and viscosity Can exhibit excellent electrolyte performance, and lithium ions can effectively migrate.

상기 세퍼레이터는 음극과 양극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용가능하다. 즉, 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 사용될 수 있다. 예를 들어, 유리 섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 이들의 조합물 중에서 선택된 것으로서, 부직포 또는 직포 형태이어도 무방하다. 예를 들어, 리튬이온전지에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 폴리올레핀계 고분자 세퍼레이터가 주로 사용되고, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 코팅된 세퍼레이터가 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.The separator separates the negative electrode and the positive electrode and provides a passage for lithium ion, and any separator can be used as long as it is commonly used in a lithium battery. That is, it is possible to use an electrolyte having a low resistance to ion movement and an excellent ability to impregnate an electrolyte. For example, selected from glass fiber, polyester, Teflon, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), or a combination thereof, and may be nonwoven fabric or woven fabric. For example, a polyolefin-based polymer separator such as polyethylene, polypropylene and the like is mainly used for a lithium ion battery, and a coated separator containing a ceramic component or a polymer substance may be used for heat resistance or mechanical strength, Structure.

이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 리튬-이온 전지 팩의 구성을 간단히 설명한다.Hereinafter, a configuration of a lithium-ion battery pack according to an embodiment of the present invention will be briefly described with reference to FIG.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 리튬-이온 전지 팩의 구성을 나타낸 도면이다.5 is a view showing a configuration of a lithium-ion battery pack according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 리튬-이온 전지 팩(100)은 리튬-이온 전지(110), 전지 관리 시스템(120), 릴레이(130), 및 전류 센서(140)를 포함한다.5, the lithium-ion battery pack 100 includes a lithium-ion battery 110, a battery management system 120, a relay 130, and a current sensor 140.

리튬-이온 전지(110)는 직렬 연결된 4개의 리튬-이온 전지 셀(CELL1-CELL4)을 포함한다. 리튬-이온 전지 셀의 개수는 차량에서 발생하는 전압 범위에 따라 적절히 선택될 수 있다. The lithium-ion battery 110 includes four lithium-ion battery cells CELL1-CELL4 connected in series. The number of lithium-ion battery cells can be appropriately selected according to the voltage range generated in the vehicle.

전류 센서(140)는 리튬-이온 전지(110)으로부터 공급되는 방전 전류(IDH1) 또는 리튬-이온 전지(110)로 흐르는 충전 전류(ICH1)를 측정한다. 전류 센서(140)는 측정한 전류에 관한 전류 정보(IS)를 생성하여 전지 관리 시스템(120)으로 전송한다.The current sensor 140 measures a discharge current IDH1 supplied from the lithium-ion battery 110 or a charge current ICH1 flowing into the lithium-ion battery 110. [ The current sensor 140 generates current information IS related to the measured current and transmits it to the battery management system 120.

전지 관리 시스템(120)는 리튬-이온 전지 셀(CELL1-CELL4) 각각의 양극 및 음극에 연결되어 복수의 셀전압(VC1-VC4) 및 팩전압(VPACK)을 측정하고, 전류 정보(IS)를 수신하며, 복수의 리튬-이온 전지 셀(CELL) 각각의 셀온도(CT1-CT4)를 측정한다. The battery management system 120 is connected to the positive and negative electrodes of each of the lithium-ion battery cells CELL1 to CELL4 to measure a plurality of cell voltages VC1 to VC4 and pack voltage VPACK, And measures cell temperatures (CT1-CT4) of each of the plurality of lithium-ion battery cells (CELL).

전지 관리 시스템(120)은 측정된 복수의 셀전압(VC1-VC4)을 기초로 셀 밸런싱 동작을 제어한다. 전지 관리 시스템(120)은 측정된 팩전압(VPACK)을 기초로 과전압 여부를 판단한다. 아울러, 전지 관리 시스템(120), 팩전압(VPACK) 및 전류 정보(IS)를 이용하여 리튬-이온 전지(110)의 SOC를 산출할 수 있다. 전지 관리 시스템(120)은 SOC 산출을 위해 복수의 셀온도(CT1-CT4) 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. The cell management system 120 controls the cell balancing operation based on the measured plurality of cell voltages VC1-VC4. The battery management system 120 determines whether an overvoltage is present based on the measured pack voltage VPACK. In addition, the SOC of the lithium-ion battery 110 can be calculated using the battery management system 120, the pack voltage VPACK, and the current information IS. The battery management system 120 may utilize at least one of a plurality of cell temperatures (CT1 - CT4) for SOC calculation.

릴레이(130)는 출력 노드(OUTN)와 리튬-이온 전지(110) 사이에 연결되어 있다. 릴레이(130)는 정상 상태에서는 턴 온 상태이고, 비정상 상태가 전지 관리 시스템(120)에 의해 감지될 때 턴 오프 된다.The relay 130 is connected between the output node OUTN and the lithium-ion battery 110. The relay 130 is turned on in a normal state and turned off when an abnormal state is detected by the battery management system 120.

예를 들어, 비정상 상태는 팩전압(VPACK)이 과전압이 이거나 복수의 셀전압(VC1-VC4) 중 특정 셀전압이 과전압 또는 저전압이거나, 복수의 셀온도(CT1-CT4) 중 적어도 하나가 소정의 임계치를 벗어나는 등이 감지된 상태를 포함한다.For example, in an abnormal state, when the pack voltage VPACK is an overvoltage or a specific cell voltage among the plurality of cell voltages VC1-VC4 is an overvoltage or a low voltage, or at least one of a plurality of cell temperatures CT1- And a state in which a threshold value is exceeded is detected.

전지 관리 시스템(120)은 비정상 상태가 감지될 때 리셋 신호(RS)를 릴레이(130)에 전달하여 릴레이(130)를 턴 오프 시킨다.The battery management system 120 transmits a reset signal RS to the relay 130 to turn off the relay 130 when an abnormal state is detected.

이하, 도 6-9을 참조하여 차량 운행 상태에 따른 멀티 전지 팩의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the multiple battery pack according to the driving state of the vehicle will be described with reference to FIGS.

도 6은 차량의 크랭킹 동작시 멀티 전지 팩의 전류 흐름이다.6 is a current flow of the multi-cell pack in the cranking operation of the vehicle.

도 6에 도시된 바와 같이, 크랭킹 동작에 필요한 전류는 멀티 전지 팩(10)으로부터 공급된다. 구체적으로 리튬-이온 전지 팩(100)으로부터 방전 전류(IDH1) 및 납전지 팩(200)으로부터 방전 전류(IDH2)가 스타터(500)으로 공급된다. 스타터(500)는 크랭킹 동작에 전력을 리튬-이온 전지 팩(100)과 납전지 팩(200)으로부터 공급받는다. As shown in Fig. 6, the current required for the cranking operation is supplied from the multi-cell pack 10. Specifically, the discharge current IDH1 from the lithium-ion battery pack 100 and the discharge current IDH2 from the lead-acid battery pack 200 are supplied to the starter 500. [ The starter 500 receives power from the lithium-ion battery pack 100 and the lead battery pack 200 in the cranking operation.

도 7은 차량의 운행 중 교류 발전기의 출력 전력의 일 예를 나타낸 도면이다.7 is a diagram showing an example of the output power of the alternator during operation of the vehicle.

도 7에 도시된 바와 같이, 교류 발전기(300)의 출력 파형은 소정의 기준 전력을 기준으로 변동한다(fluctuate).As shown in FIG. 7, the output waveform of alternator 300 fluctuates based on a predetermined reference power.

도 7에 도시된 (+) 영역은 기준 전력보다 교류 발전기(300)의 출력 전력(APW)이 높은 영역이고, (-) 영역은 기준 전력보다 교류 발전기(300)의 출력 전력(APW)이 낮은 영역이다.7, the output power APW of the alternator 300 is higher than the reference power and the output power APW of the alternator 300 is lower than the reference power Area.

(+) 영역일 때, 교류 발전기(300)의 출력 전력(APW)은 부하(400)에 공급된다. 교류발전기(300)의 출력 전력(APW) 중 부하(400)에 필요한 전력을 제외한 나머지는 멀티 전지 팩(10)에 공급되어, 멀티 전지 팩(10)이 충전된다.(+) Region, the output power (APW) of the alternator 300 is supplied to the load 400. The rest of the output power APW of the alternator 300 excluding the power required for the load 400 is supplied to the multiple battery pack 10 so that the multiple battery pack 10 is charged.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 리튬-이온 전지 팩과 납전지 팩의 충전 특성을 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing charging characteristics of a lithium-ion battery pack and a lead battery pack according to an embodiment of the present invention.

도 8에는 동일한 충전 조건에서 충전 시간의 경과에 따른 리튬-이온 전지 팩(100)의 충전 곡선(SOC1)과 납전지 팩(200)의 충전 곡선(SOC2)가 도시되어 있다. 도 8에 도시된 리튬-이온 전지 팩(100)은 LFP 계 리튬-이온 전지 팩이다. FIG. 8 shows the charging curve SOC1 of the lithium-ion battery pack 100 and the charging curve SOC2 of the lead-acid battery pack 200 with the elapse of the charging time under the same charging condition. The lithium-ion battery pack 100 shown in FIG. 8 is an LFP-based lithium-ion battery pack.

리튬-이온 전지 팩(100)은 납전지 팩(200)에 비해 작은 용량을 가지고 있어, 납전지 팩(200)에 비해 충전 속도가 빠르다. 아울러, 리튬-이온 전지 팩(100)과 교류 발전기(300) 간의 배선 길이가 납전지 팩(200)과 교류 발전기(300) 간의 배선 길이보다 짧다. 그러면 배선 저항의 차이로 리튬-이온 전지 팩(100)이 납전지 팩(200)에 비해 충전 속도가 빠르다. 도 8에 도시된 바와같이, 충전 곡선(SOC1)은 충전 곡선(SOC2)에 비해 그 상승 기울기가 가파르다. The lithium-ion battery pack 100 has a smaller capacity than the lead-acid battery pack 200, and thus has a higher charging speed than the lead-acid battery pack 200. The wiring length between the lithium ion battery pack 100 and the alternator 300 is shorter than the wiring length between the lead battery pack 200 and the alternator 300. The lithium-ion battery pack 100 has a higher charging speed than the lead-acid battery pack 200 due to the difference in wiring resistance. As shown in Fig. 8, the charging curve SOC1 has a steep slope in comparison with the charging curve SOC2.

다시 도 7을 참조하면, 교류 발전기(300)의 출력 전력(APW)에 의해 멀티 전지 팩(10)이 충전될 때, 리튬-이온 전지 팩(100)이 납전지 팩(200)보다 먼저 충전된다. 리튬-이온 전지 팩(100)이 만충전 된 이후에도, 출력 전력(APW)에 의한 충전이 유지된다면, 납전지 팩(200)의 충전 동작이 지속될 수 있다.7, when the multiple battery pack 10 is charged by the output power APW of the alternator 300, the lithium ion battery pack 100 is charged before the lead battery pack 200 . If the charging by the output power APW is maintained even after the lithium-ion battery pack 100 is fully charged, the charging operation of the lead battery pack 200 can be continued.

(-) 영역에서는, 부하(400)에 필요한 전력이 멀티 전지 팩(10)으로부터 공급된다. 멀티 전지 팩(10) 중 리튬-이온 전지 팩(100)으로부터 부하(400)에 전력이 공급된다. (-) region, the power required for the load 400 is supplied from the multiple battery pack 10. Electric power is supplied from the lithium-ion battery pack 100 to the load 400 among the multiple battery packs 10.

차량의 운행이 정지한 주차시와 같이 교류 발전기(300)의 동작이 없을 때에도 소비 전력이 발생한다. 예를 들어, 암전류(parasitic current)에 의한 소비 전력, 주차중에도 동작하는 차량에 장착된 전자 장비에 의한 소비 전력등이 있다.Power consumption occurs even when there is no operation of the alternator 300, such as when parking of the vehicle is stopped. For example, there are power consumption by the parasitic current and power consumption by the electronic equipment installed in the vehicle which operates even during parking.

차량의 주차시에는 멀티 전지 팩(10)이 차량에 전력을 공급한다.When the vehicle is parked, the multiple battery pack 10 supplies electric power to the vehicle.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 리튬-이온 전지 팩과 납전지 팩의 방전 특성을 나타낸 그래프이다.9 is a graph showing discharge characteristics of a lithium-ion battery pack and a lead-acid battery pack according to an embodiment of the present invention.

도 9에서는 주차 시작 시점에 리튬-이온 전지 팩(100)과 납전지 팩(200)이 만충전되어 있는 것으로 가정한다.9, it is assumed that the lithium-ion battery pack 100 and the lead-acid battery pack 200 are fully charged at the start of parking.

도 9에 도시된 바와 같이, 주차 시작 시점부터 리튬-이온 전지 팩(100)의 방전 곡선(SOC3)의 하강 기울기가 납전지 팩(200)의 방전 곡선(SOC4)의 하강 기울기보다 가파르다. 주차 시작 시점부터 방전 곡선(SOC3)이 SOC 20%까지 감소하는 시점 T1까지의 기간 동안 방전 곡선(SOC4)은 서서히 감소한다. 시점 T1 이후에는 방전 곡선(SOC4)의 하강 기울기가 가파르다. 9, the falling slope of the discharge curve SOC3 of the lithium-ion battery pack 100 is steeper than the falling slope of the discharge curve SOC4 of the lead-acid battery pack 200 from the start of the parking operation. The discharge curve SOC4 gradually decreases during a period from the start of parking to a time point T1 when the discharge curve SOC3 decreases to SOC 20%. After the point in time T1, the falling slope of the discharge curve SOC4 is steep.

즉, 주차 시작 시점부터 시점 T1까지의 기간 동안 차량에 필요한 전력은 리튬-이온 전지 팩(100)으로부터 공급되고, 시점 T1 이후에 차량에 필요한 전력은 납전지 팩(200)으로부터 공급된다.That is, the electric power required for the vehicle is supplied from the lithium-ion battery pack 100 during the period from the start of parking to the time point T1, and the electric power required for the vehicle after the time point T1 is supplied from the lead battery pack 200.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 멀티 전지 팩(10)은 별다른 전력 변환 수단 또는 전력 제어 수단을 구비하지 않고, 교류 발전기(300)에 의해 충전되고, 부하(400)에 전력을 공급할 수 있다.As described above, the multiple battery pack 10 according to the embodiment of the present invention can be charged by the alternator 300 and supply electric power to the load 400 without any special power conversion means or power control means .

이는 리튬-이온 전지 팩(100)의 용량이 납전지 팩(200)의 용량보다 상대적으로 작고, 리튬-이온 전지 팩(100)과 교류 발전기(300) 간의 전류 경로가 납전지 팩(200)과 교류 발전기(300) 간의 전류 경로보다 작기 때문일 수 있다.This is because the capacity of the lithium ion battery pack 100 is relatively smaller than the capacity of the lead battery pack 200 and the current path between the lithium ion battery pack 100 and the alternator 300 is smaller than the capacity of the lead battery pack 200, The current path between the alternator 300 may be less than the current path between the alternator 300.

이에 더해서 앞서 언급한 리튬-이온 전지 셀을 구성하는 양극 및 음극의 재료적 특성으로부터 위와 같은 효과가 제공될 수 있다.In addition, the above-mentioned effects can be provided from the material characteristics of the positive electrode and the negative electrode constituting the above-mentioned lithium-ion battery cell.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

1: 양극
2: 음극
3: 세퍼레이터
4: 전극 조립체
10: 멀티 전지 팩
100: 리튬-이온 전지 팩
200: 납전지 팩
300: 교류 발전기
400: 부하
500: 스타터
CELL1~CELL5: 리튬-이온 전지 셀
110: 리튬-이온 전지
120: 전지 관리 시스템
130: 릴레이
140: 전류 센서1: anode
2: cathode
3: Separator
4: electrode assembly
10: Multi Battery Pack
100: Lithium-ion battery pack
200: Lead battery pack
300: alternator
400: Load
500: Starter
CELL1 to CELL5: Lithium-ion battery cell
110: Lithium-ion battery
120: Battery management system
130: Relay
140: Current sensor

Claims (23)

전력을 생성하는 교류 발전기에 연결된 멀티 전지 팩을 구비한 자동차 전지 시스템에 있어서,
제1 배선을 통해, 상기 교류 발전기에 병렬 연결되어 있고, 직렬 연결된 복수의 제1 전지 셀을 포함하는 제1 전지 팩,
상기 제1 배선보다 짧은 제2 배선을 통해, 상기 교류 발전기 및 상기 제1 전지 팩과 병렬로 연결되어 있고, 상기 제1 전지 팩의 용량보다 더 큰 용량을 가진 제2 전지 팩, 및
상기 교류 발전기, 상기 제1 전지팩, 및 상기 제2 전지 팩에 연결된 부하
를 포함하고,
상기 제1 전지 셀의 음극은 음극 활물질을 포함하고, 상기 음극 활물질은 CuKα를 이용한 X-선 회절 측정시 (002)면의 층간 거리(interlayer spacing, d002)가 0.34nm 내지 0.50nm인 탄소계 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 전지 팩을 구비하며, 상기 부하에 필요한 전력 중, 초기에 상기 제1 전지팩으로부터 상기 전력이 공급되고, 상기 초기 이후에 상기 제2 전지팩으로부터 상기 전력이 공급되며, 상기 제1 전지 셀의 작동 전압 범위는 저온시 상기 자동차 엔진의 크랭킹을 위해, 2V 이하인 확장 전압 범위를 포함하는, 자동차 전지 시스템.1. An automotive battery system having a multiple battery pack connected to an alternator for generating electric power,
A first battery pack including a plurality of first battery cells connected in parallel to the alternator via a first wiring and connected in series,
A second battery pack connected in parallel with the alternator and the first battery pack through a second wiring line shorter than the first wiring line and having a capacity greater than that of the first battery pack,
The load connected to the alternator, the first battery pack, and the second battery pack,
Lt; / RTI &gt;
Wherein the anode of the first battery cell comprises a negative active material and the negative active material is a carbonaceous material having an interlayer spacing (d 002 ) of 0.34 nm to 0.50 nm on a (002) plane during X- Wherein the power is initially supplied from the first battery pack to the load and the power is supplied from the second battery pack after the initial period, Wherein the operating voltage range of the first battery cell includes an extended voltage range of 2V or less for cranking of the automobile engine at low temperatures. 제1항에 있어서,
상기 탄소계 물질은 비정질 탄소인 멀티 전지 팩을 구비한 자동차 전지 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the carbon-based material is an amorphous carbon. 제1항에 있어서,
상기 탄소계 물질은 소프트 카본, 하드 카본, 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스, 또는 이들의 조합인 멀티 전지 팩을 구비한 자동차 전지 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the carbon-based material is a soft carbon, hard carbon, mesophase pitch carbide, fired coke, or a combination thereof. 제1항에 있어서,
상기 탄소계 물질의 평균 입경은 1㎛ 내지 50㎛인 멀티 전지 팩을 구비한 자동차 전지 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the carbon-based material has an average particle diameter of 1 占 퐉 to 50 占 퐉. 제1항에 있어서,
상기 제1 전지 셀은 양극을 포함하고,
상기 양극은 양극 활물질을 포함하며, 상기 양극 활물질은 리튬니켈계 산화물, 리튬코발트계 산화물, 리튬니켈망간계 산화물, 리튬니켈코발트망간계 산화물, 리튬니켈코발트알루미늄계 산화물, 리튬인산철계 산화물, 또는 이들의 조합을 포함하는 멀티 전지 팩을 구비한 자동차 전지 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the first battery cell includes a positive electrode,
Wherein the positive electrode includes a positive electrode active material, and the positive electrode active material is at least one selected from the group consisting of lithium nickel oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel manganese oxide, lithium nickel cobalt manganese oxide, lithium nickel cobalt aluminum oxide, lithium iron phosphate oxide, And a plurality of battery packs. 제5항에 있어서,
상기 양극 활물질은 표면적이 500m2/g내지 2500m2/g인 탄소 재료를 더 포함하는 것인 멀티 전지 팩을 구비한 자동차 전지 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the positive electrode active material further comprises a carbon material having a surface area of 500 m 2 / g to 2500 m 2 / g. 제1항에 있어서,
상기 제1 전지 셀은 리튬-이온 전지 셀이고, 상기 제1 전지 셀의 양극은 니켈계 양극 활물질을 포함하는 것인 멀티 전지 팩을 구비한 자동차 전지 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the first battery cell is a lithium-ion battery cell, and the anode of the first battery cell comprises a nickel-based cathode active material. 제7항에 있어서,
상기 제1 전지 셀의 작동 전압 범위는,
1.5V~2V를 포함하는 제1 확장 범위,
2.0V~4.2V를 포함하는 제1 정상 범위, 및
4.2V~4.5V를 포함하는 제1 과충전 범위를 포함하는 멀티 전지 팩을 구비한 자동차 전지 시스템.8. The method of claim 7,
Wherein the operating voltage range of the first battery cell
A first extension range including 1.5V to 2V,
A first nominal range including 2.0V to 4.2V, and
A multi-cell battery system comprising a multi-cell pack including a first overcharge range including 4.2V to 4.5V. 제1항에 있어서,
상기 제1 전지 셀은 리튬-이온 전지 셀이고, 상기 제1 전지 셀의 양극은 리튬인산철계 양극 활물질을 포함하는 것인 멀티 전지 팩을 구비한 자동차 전지 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the first battery cell is a lithium-ion battery cell, and the positive electrode of the first battery cell comprises a lithium-phosphate-based positive electrode active material. 제9항에 있어서,
상기 제1 전지 셀의 작동 전압 범위는,
1.75V~3.8V를 포함하는 제2 정상 범위, 및
3.8V~4.5V를 포함하는 제2 과충전 범위를 포함하는 멀티 전지 팩을 구비한 자동차 전지 시스템.10. The method of claim 9,
Wherein the operating voltage range of the first battery cell
A second normal range including 1.75 V to 3.8 V, and
And a second overcharge range including 3.8V to 4.5V. 제1항에 있어서,
상기 제2 전지 팩은 납전지 팩인 멀티 전지 팩을 구비한 자동차 전지 시스템.The method according to claim 1,
And the second battery pack is a lead battery pack. 제1항에 있어서,
상기 제1 전지 팩과 상기 교류 발전기 간의 전류 경로는 상기 제2 전지 팩과 상기 교류 발전기 간의 전류 경로보다 짧은 것을 특징으로 하는 멀티 전지 팩을 구비한 자동차 전지 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the current path between the first battery pack and the alternator is shorter than the current path between the second battery pack and the alternator. 제1항에 있어서,
상기 제1 전지 팩의 내부 저항은 상기 제2 전지 팩의 내부 저항 보다 작은 것을 특징으로 하는 멀티 전지 팩을 구비한 자동차 전지 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the internal resistance of the first battery pack is smaller than the internal resistance of the second battery pack. 차량의 교류 발전기, 스타터 및 부하에 병렬 연결되어 있는 멀티 전지 팩을 구비한 자동차 전지 시스템의 동작 방법에 있어서,
상기 차량의 크랭킹 동작시, 상기 멀티 전지 팩으로부터 상기 스타터로 전력이 공급되는 단계,
상기 차량의 운행시 상기 교류 발전기 및 상기 멀티 전지 팩 중 하나로부터 상기 부하에 전력이 공급되는 단계, 및
상기 교류 발전기가 동작하지 않은 주차시, 상기 차량에 필요한 전력이 상기 멀티 전지 팩으로부터 공급되는 단계를 포함하고,
상기 멀티 전지 팩은,
제1 배선을 통해, 상기 교류 발전기에 병렬 연결되어 있고, 직렬 연결된 복수의 제1 전지 셀을 포함하는 제1 전지 팩, 및
상기 제1 배선보다 짧은 제2 배선을 통해, 상기 교류 발전기 및 상기 제1 전지 팩과 병렬로 연결되어 있고, 상기 제1 전지 팩의 용량보다 더 큰 용량을 가진 제2 전지 팩을 포함하며,
상기 부하에 전력이 공급되는 단계는,
상기 부하에 필요한 전력 중, 초기에 상기 제1 전지 팩으로부터 상기 전력이 공급되는 단계; 및
상기 부하에 필요한 전력 중, 상기 초기 이후에 상기 제2 전지 팩으로부터 상기 전력이 공급되는 단계
를 포함하고,
상기 제1 전지 팩은 직렬 연결된 복수의 제1 전지 셀을 포함하며, 상기 제1 전지 셀의 음극은 음극 활물질을 포함하고, 상기 음극 활물질은 CuKα를 이용한 X-선 회절 측정시 (002)면의 층간 거리(interlayer spacing, d002)가 0.34nm 내지 0.50nm인 탄소계 물질을 포함하며, 제1 전지 셀의 작동 전압 범위는 저온시 상기 자동차 엔진의 크랭킹을 위해, 2V 이하인 확장 전압 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 전지 시스템의 동작 방법.A method of operating an automotive battery system having an alternator, a starter, and a multiple battery pack connected in parallel to a load of the vehicle,
Wherein power is supplied from the multiple battery pack to the starter during a cranking operation of the vehicle,
Power is supplied to the load from one of the alternator and the multi-cell pack when the vehicle is running, and
When the alternator is not operated, power required for the vehicle is supplied from the multi-battery pack,
The multi-
A first battery pack including a plurality of first battery cells connected in parallel to the alternator via a first wiring and connected in series,
And a second battery pack connected in parallel with the alternator and the first battery pack through a second wiring line shorter than the first wiring line and having a larger capacity than the capacity of the first battery pack,
Wherein the power is supplied to the load,
Supplying power from the first battery pack at an initial stage of power required for the load; And
A step of supplying power from the second battery pack to the battery pack,
Lt; / RTI &gt;
The first battery pack includes a plurality of first battery cells connected in series. The negative electrode of the first battery cell includes a negative electrode active material. The negative electrode active material has a (002) plane in the X-ray diffraction measurement using CuK? the distance between layers (interlayer spacing, d 002) is 0.34nm to 0.50nm which comprises a carbon-based material, the operating voltage range of the first battery cell is for cranking the engine of the motor vehicle at low temperature, comprising a 2V or less extended voltage range Wherein the battery cell is a battery. 제14항에 있어서,
상기 차량의 운행시 상기 부하에 전력이 공급되는 단계는,
상기 교류 발전기의 출력 전력이 기준 전력 이상일 때, 상기 교류 발전기의 출력 전력이 상기 부하에 공급되는 단계, 및
상기 교류 발전기의 출력 전력이 기준 전력보다 작을 때, 상기 멀티 전지 팩으로부터 상기 부하에 필요한 전력이 공급되는 단계를 포함하는 자동차 전지 시스템의 동작 방법.15. The method of claim 14,
Wherein power is supplied to the load at the time of driving the vehicle,
Wherein the output power of the alternator is supplied to the load when the output power of the alternator is greater than or equal to a reference power,
And supplying power required for the load from the multiple battery pack when the output power of the alternator is less than the reference power. 제14항에 있어서,
상기 교류 발전기의 출력 전력이 기준 전력 이상일 때, 상기 교류 발전기의 출력 전력 중 상기 부하에 필요한 전력을 제외한 나머지 전력에 의해 상기 멀티 전지 팩이 충전되는 단계를 더 포함하는 자동차 전지 시스템의 동작 방법.15. The method of claim 14,
Further comprising the step of charging the multi-cell pack with the remaining power of the output power of the alternator other than the power required for the load when the output power of the alternator is higher than a reference power. 제16항에 있어서,
상기 나머지 전력에 의한 상기 멀티 전지 팩의 충전 단계에서, 상기 제1 전지 팩의 충전 속도가 상기 제2 전지 팩의 충전 속도보다 빠른 자동차 전지 시스템의 동작 방법.17. The method of claim 16,
And the charging speed of the first battery pack is higher than the charging speed of the second battery pack in the charging step of the multiple battery pack by the remaining power. 제14항에 있어서,
상기 주차시 상기 차량에 필요한 전력이 상기 멀티 전지 팩으로부터 공급되는 단계에서, 상기 제1 전지 팩의 방전 속도가 상기 제2 전지 팩의 방전 속도보다 빠른 자동차 전지 시스템의 동작 방법.15. The method of claim 14,
Wherein the discharging speed of the first battery pack is higher than the discharging speed of the second battery pack when the power required for the vehicle is supplied from the multi battery pack at the time of parking. 제14항에 있어서,
상기 탄소계 물질은 비정질 탄소인 자동차 전지 시스템의 동작 방법.15. The method of claim 14,
Wherein the carbon-based material is amorphous carbon. 제14항에 있어서,
상기 탄소계 물질은 소프트 카본, 하드 카본, 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스, 또는 이들의 조합인 자동차 전지 시스템의 동작 방법.15. The method of claim 14,
Wherein the carbonaceous material is soft carbon, hard carbon, mesophase pitch carbide, calcined coke, or a combination thereof. 제14항에 있어서,
상기 탄소계 물질의 평균 입경은 1㎛ 내지 50㎛인 자동차 전지 시스템의 동작 방법.15. The method of claim 14,
Wherein the carbon-based material has an average particle diameter of 1 to 50 mu m. 제14항에 있어서,
상기 제1 전지 셀은 양극을 포함하고,
상기 양극은 양극 활물질을 포함하며, 상기 양극 활물질은 리튬니켈계 산화물, 리튬코발트계 산화물, 리튬니켈망간계 산화물, 리튬니켈코발트망간계 산화물, 리튬니켈코발트알루미늄계 산화물, 리튬인산철계 산화물, 또는 이들의 조합을 포함하는 자동차 전지 시스템의 동작 방법.15. The method of claim 14,
Wherein the first battery cell includes a positive electrode,
Wherein the positive electrode includes a positive electrode active material, and the positive electrode active material is at least one selected from the group consisting of lithium nickel oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel manganese oxide, lithium nickel cobalt manganese oxide, lithium nickel cobalt aluminum oxide, lithium iron phosphate oxide, &Lt; / RTI &gt; 제22항에 있어서,
상기 양극 활물질은 표면적이 500m2/g내지 2500m2/g인 탄소 재료를 더 포함하는 것인 자동차 전지 시스템의 동작 방법.23. The method of claim 22,
Wherein the cathode active material further comprises a carbon material having a surface area of 500 m 2 / g to 2500 m 2 / g.
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