KR20170002302A - An anode for lithium-ion secondary battery and secondary battery - Google Patents

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Abstract

Provided is an anode for a lithium-ion secondary battery, in which destruction of a graphite material is suppressed, and orientation is appropriately controlled, thereby satisfying desired energy density and cycle characteristics in practice when the anode for a lithium-ion secondary battery is applied to various types of purposes related to resolution of an energy environment problem. The anode for a lithium-ion secondary battery includes an anode active material layer on a current collector. The anode active material layer includes an anode active material and a binder. The anode active material is made by mixing graphite particles, in which a ratio of particles having an elliptical aspect ratio of 0.5 or more is 60% or more and which has a particle density ranging from 1.90 to 2.16 g/cm^3, and low-crystalline carbon particles, in which a ratio of particles having an elliptical aspect ratio of 0.5 or less is 60% or more, at a mass ratio of 95:5-70:30. The anode for a lithium-ion secondary battery according to the present invention is suitable for a peak-strength ratio (I_110/I_004) of the anode active material layer or a pore surrounding length to satisfy a predetermined range.

Description

리튬이온 이차전지용 부극 및 이차전지{AN ANODE FOR LITHIUM-ION SECONDARY BATTERY AND SECONDARY BATTERY}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a negative electrode and a secondary battery for a lithium ion secondary battery,

본 발명은 고용량으로 내구성이 뛰어나고, 하이브리드 자동차나 태양광발전 등의 에너지 환경 문제 해소에 관련된 각종 용도에 이용할 수 있는 리튬이온 이차전지용 부극 및 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a negative electrode and a secondary battery for a lithium ion secondary battery that are excellent in durability with a high capacity and can be used for various applications related to energy environment problems such as hybrid automobiles and solar power generation.

전기 에너지에 의해 유지되고 있는 현대사회에 있어서, 충방전이 가능하면서, 반복 사용이 가능한 이차전지는 지금은 없으면 안 되는 존재가 되어 있다. 특히, 리튬이온 이차전지는 작동 전위가 높은 것, 전지용량이 큰 것 및 사이클 수명이 긴 등의 뛰어난 특징을 살리면서, 비교적 경량으로 환경오염이 적은 것으로부터, 종래 주류이었던 니켈·카드뮴 전지나 니켈 수소전지를 대신해서 광범위하게 사용되고 있다. BACKGROUND ART [0002] In a modern society, which is maintained by electric energy, a rechargeable battery capable of recharging and discharging can be used nowadays. Particularly, the lithium ion secondary battery is relatively light in weight and low in environmental pollution while taking advantage of excellent characteristics such as a high operating potential, a large battery capacity, and a long cycle life. Therefore, a nickel- It is widely used instead of batteries.

리튬이온 이차전지의 주된 용도는 노트북이나 스마트폰이 대표되는 소형 휴대 전자기기의 전원이지만, 최근에는 에너지문제나 환경문제에 대응하기 위해서, 전기자동차나 모터와 가솔린 엔진을 조합시킨 하이브리드 전기자동차, 플러그인 하이브리드 전기자동차의 대형전지로서도 많이 이용되고 있다. 이에 더하여, 태양광발전이나 풍력발전과 같이 출력이 변동하는 발전기와 병용하여, 변동의 흡수 완화 혹은 출력이 일정하게 되도록 제어할 목적, 혹은 수요측에서의 변동 완화나 피크 시프트의 목적에서의 정치(定置)방향 축전지로서의 이용이 주목받고 있고, 이후 이들 에너지 환경문제에 관련된 각종 용도에서의 수요 증대에 따라, 그 요구 특성은 점점 높아져 가는 것이라고 예상되고 있다.In recent years, in order to cope with energy problems and environmental problems, a lithium ion secondary battery is mainly used as a hybrid electric vehicle in which an electric vehicle, a motor and a gasoline engine are combined, a plug- And is widely used as a large-sized battery of a hybrid electric vehicle. In addition to this, in combination with a generator whose output fluctuates, such as solar power generation or wind power generation, it is possible to control the absorption of the fluctuation or the output to be constant, or to control the fluctuation of the fluctuation or the peak shift on the demand side, Directional storage battery has been attracting attention and it is expected that the demand characteristics will gradually increase as the demand for various uses related to these energy environment problems increases.

리튬이온 이차전지의 부극을 구성하는 부극 활물질은, 흑연을 비롯한 탄소재료나 티탄산 리튬, 실리콘, 주석 등을 들 수 있지만, 안전성 및 수명의 면으로부터 탄소재료가 일반적으로 사용되고 있다. 탄소재료 중에서도 흑연재료는 고(高)에너지 밀도를 가지는 뛰어난 재료인 것으로부터, 소형 휴대 전자기기의 전원뿐만 아니라, 현재는 하이브리드 전기자동차나 플러그인 하이브리드 전기자동차의 전원, 정치용 축전지로서의 리튬이온 이차전지의 부극 활물질로서 채용 및 연구개발이 진행되고 있다. As the negative electrode active material constituting the negative electrode of the lithium ion secondary battery, a carbon material including graphite, lithium titanate, silicon, tin and the like can be mentioned, but a carbon material is generally used from the viewpoints of safety and life span. Since graphite materials among carbon materials are excellent materials having a high energy density, they are currently used not only as power sources for portable electronic devices but also as power sources for hybrid electric vehicles and plug-in hybrid electric vehicles, lithium ion secondary batteries And research and development are underway.

상기와 같은 대형전지에서는, 에너지 밀도가 높은 것이나, 충방전의 반복에 대한 방전 용량의 열화가 적고, 사이클 특성이 뛰어난 것이 요구되고 있다. 특히, 상기의 하이브리드 전기자동차나 플러그인 하이브리드 자동차에서는, 급속충전, 급속방전 성능이 요구되고 있고, 고(高)입출력 특성에 뛰어난 전지가 필요하지만, 리튬이온을 이용한 전지에서는 리튬이온의 확산성이 입출력 특성을 지배하고 있고, 이것을 개량하는 것이 기대되고 있다. In such a large-sized battery, it is demanded that the energy density is high, the deterioration of the discharge capacity is small with respect to repetition of charging and discharging, and the cycle characteristic is excellent. Particularly, in the above-mentioned hybrid electric vehicle and plug-in hybrid vehicle, rapid charging and rapid discharging performance are required, and a battery excellent in high input / output characteristics is required. However, in a battery using lithium ion, And it is expected to improve this.

여기서 부극 활물질로서 사용되는 탄소재료로서는 비정질탄소나 결정성이 높은 흑연 등을 들 수 있다. 특히 고에너지 밀도가 요구되는 용도로는 일반적으로 흑연이 사용된다. 흑연은 천연흑연과 인조흑연으로 크게 분류된다. 일반적으로 천연흑연은 비표면적이 크고, 전해액과의 반응성도 높고, 결정성도 높기 때문에 가압에 의해 변형되어 용이하게 배향하는 경향이 있다. 그래서 천연흑연에서는 전기자동차용 전지에 요구되는 것과 같은 높은 사이클 특성을 얻는 것이 곤란했다. 그래서 입자표면에 저결정 탄소를 피복함으로써 비표면적을 작게하여, 전해액과의 반응성을 저감시키는 시도가 이루어지고 있었다. 또한, 천연흑연을 구형화시킴으로써 배향성을 감소시키는 시도도 이루어지고 있었다. 그러나 배향성을 제어하는 것이 아직 불충분해서, 흑연을 리튬이온 이차전지 부극재료에 사용하는 경우에 있어서 실용상의 난점이 되고 있다. Examples of the carbon material used as the negative electrode active material herein include amorphous carbon and graphite having high crystallinity. Graphite is generally used for applications requiring high energy density. Graphite is largely classified into natural graphite and artificial graphite. In general, natural graphite has a large specific surface area, has high reactivity with an electrolytic solution, and has high crystallinity. Therefore, natural graphite tends to be easily deformed by pressure and easily oriented. Thus, it is difficult to obtain high cycle characteristics as required for electric automobile batteries in natural graphite. Thus, attempts have been made to reduce the specific surface area by coating the surfaces of the particles with low-crystalline carbon to reduce the reactivity with the electrolytic solution. In addition, attempts have been made to reduce the orientation by sphering natural graphite. However, it is still insufficient to control the orientation, which is a practical difficulty when graphite is used for a negative electrode material for a lithium ion secondary battery.

한편, 인조흑연은 천연흑연보다도 전해액과의 반응성이 낮고, 입자의 배향성도 적기 때문에, 사이클 특성이 뛰어나다고 말해지고 있다. 그러나 인조흑연은 그 제조방법에 따라, 결정성, 입자형상, 입자의 단단함 등의 입자성상이 다양해서, 그 입자성상에 적합한 전극 설계를 실시하지 않으면 인조흑연의 성능을 충분히 인출할 수는 없다.On the other hand, artificial graphite is said to be excellent in cycle characteristics because it has lower reactivity with an electrolyte than natural graphite and has less orientation of particles. However, artificial graphite has various particle characteristics such as crystallinity, particle shape, and hardness of particles depending on its production method, and performance of artificial graphite can not be sufficiently drawn out unless an electrode design suitable for the particulate property is carried out.

예를 들면, 특허문헌 1에서는, 가압에 의한 변형 및 배향성이 적은 흑연재료를 사용했을 때에 문제가 되는 전극의 도전성의 저하를 방지함으로써, 사이클 특성이 뛰어난 리튬이온 이차전지를 제공하는 기술이 개시되어 있다. 그러나 특허문헌 1의 흑연재료에서는, 전극을 압밀(壓密)했을 때에 전극밀도를 충분히 높일 수 없고, 체적 당 용량밀도가 저하해버린다는 문제가 있었다. 높은 압력으로 무리하게 전극의 밀도를 높이려고 하면, 압밀 시에 흑연이 평면상에 배향하기 위해서 단면 부분에 균열, 파괴가 생겨버려서, 새롭게 생긴 흑연 단면에서 전기화학적 부반응이 발생하기 때문에 충방전 효율이 저하해버린다는 문제가 있었다. For example, Patent Document 1 discloses a technique for providing a lithium ion secondary battery having excellent cycle characteristics by preventing deterioration of conductivity of an electrode, which is a problem when a graphite material having a small deformation and orientation is used by pressure have. However, in the graphite material of Patent Document 1, there is a problem that when the electrode is compressed, the electrode density can not be sufficiently increased, and the capacity density per volume is lowered. If the density of the electrode is intentionally increased at a high pressure, cracks or breakage occurs at the cross-sectional area in the graphite plane orientation at the time of consolidation, and electrochemical side reaction occurs in the newly formed graphite cross section. There was a problem that it was deteriorated.

특허문헌 2에서는, 특정한 층간 거리를 가지는 흑연으로 이루어지는 심재(芯材)와, 라만 산란 분광법으로부터 얻어지는 R값이 특정 값 이상의 저결정성 탄소인 표층으로 이루어지는 복합 흑연입자를 사용함으로써, 부극의 제조에서의 압밀 시의 흑연입자의 결정 배향이 억제된 충방전 사이클 특성이 뛰어난 리튬이온 이차전지의 부극용 활물질이 개시되어 있다. 그러나 특허문헌 2의 복합 흑연입자에 대해서는, 저결정 탄소재료를 흑연 표면에 피복해서 흑연입자의 압축 강도를 향상시킴으로써, 입자를 변형하기 어렵게 하여, 흑연결정의 배향을 억제하고 있지만, 표면 피막에 의한 입자의 보강 효과만으로는 불충분한 것으로부터, 전극밀도를 보다 향상시키려고 하면, 프레스압에 의해 피막이 파손되어버려서, 결과로서 새롭게 생긴 흑연 단면에서 전기화학적 부반응이 발생하기 때문에 충방전 효율이 저하해버린다는 문제가 있었다. Patent Document 2 discloses that by using composite graphite particles composed of a core material made of graphite having a specific interlayer distance and a surface layer having a low crystalline carbon having an R value of at least a specific value obtained from Raman scattering spectroscopy, Discloses an anode active material of a lithium ion secondary cell having excellent charge / discharge cycle characteristics in which crystalline orientation of graphite particles is suppressed at the time of consolidation. However, with respect to the composite graphite particles of Patent Document 2, since the low-crystalline carbon material is coated on the graphite surface to improve the compressive strength of the graphite particles, the particles are hardly deformed and the orientation of the graphite crystals is suppressed. However, It is insufficient only by the effect of reinforcing the particles. Therefore, when the electrode density is to be further improved, the coating pressure is broken by the press pressure, resulting in electrochemical side reaction in the newly formed graphite cross section, .

특허문헌 3에서는, 부극 활물질 입자 내부의 공극률과 전극 중의 부극 활물질 외의 공극률의 양쪽을 제어하는 것이 제안되고 있다. 그리고 부극 활물질 입자의 내부에 소정량의 공극을 마련함으로써, 공극의 내부에 대해서도 이온의 확산에 이용하는 것이 가능해지고, 출력 특성이 향상된다고 한다. 특허문헌 4에서는, 다른 부극 활물질을 사용하여, 부극 활물질층을 2층으로 함으로써 각각 공극률을 제어하는 것이 제안되고 있다. 그리고 전극 집전체상에 부극 활물질의 압연 밀도 및 평균 입자의 크기가 다른 2종류의 부극 활물질을 포함하는 다층 활물질층을 포함함으로써, 압연 공정 후도 전극표면의 공극률을 향상시켜서, 전극 내부에 대한 이온 이동성을 향상시킬 수 있으므로, 리튬 이차전지의 충전 특성 및 수명 특성을 향상시킬 수 있다고 한다. In Patent Document 3, it has been proposed to control both the porosity inside the negative electrode active material particle and the porosity outside the negative electrode active material in the electrode. By providing a predetermined amount of voids in the inside of the negative electrode active material particles, it is possible to use ions for the diffusion of the inside of the void, and the output characteristics are improved. In Patent Document 4, it has been proposed to use different negative electrode active materials to control the porosity of each of the negative electrode active material layers. Layered active material layer containing two kinds of negative electrode active materials different in rolling density and average particle size of the negative electrode active material on the electrode current collector, it is possible to improve the porosity of the electrode surface even after the rolling process, The chargeability and lifetime characteristics of the lithium secondary battery can be improved.

그러나 특허문헌 3에 기재와 같은 가압에 의해 변형이나 배향성이 적은 흑연재료를 사용하면, 전극을 압밀했을 때에 전극밀도를 충분히 높일 수 없고, 체적 당 용량밀도가 저하해버려서, 출력특성과 전극밀도의 양립을 할 수 없다는 문제가 있었다. 또한, 특허문헌 4와 같이, 2층의 부극 활물질층을 형성하는 방법으로는 생산성이 크게 저하한다는 문제가 있었다. However, when a graphite material having a small degree of deformation or orientation due to the pressurization as described in Patent Document 3 is used, the electrode density can not be sufficiently increased when the electrode is compacted, and the capacity density per volume is lowered. There was a problem in that it could not be compatible. In addition, as in Patent Document 4, there is a problem that the productivity is significantly lowered by the method of forming the two-layer negative electrode active material layer.

WO2011-115247호WO2011-115247 WO2007-072858호WO2007-072858 일본 공개특허공보 2014-53154호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2014-53154 WO2014/116029호WO2014 / 116029

본 발명은 에너지 환경 문제 해소에 관련된 각종 용도에 적용하는 경우에 요구되는 에너지 밀도 및 사이클 특성을 실용상 만족할 수 있는 리튬 이차전지 부극을 제공하는 것을 목적으로 한다. It is an object of the present invention to provide a lithium secondary battery anode which can be practically satisfactory in energy density and cycle characteristics required when it is applied to various applications related to energy environment problem resolution.

본 발명자는 예의 연구를 진척시킨 결과, 흑연에 특정한 저결정 탄소를 혼합함으로써, 압밀 시의 흑연의 배향을 억제하여 변형·파괴를 방지함으로써 용량밀도, 충방전 효율을 높이면서, 사이클 특성도 높이는 것을 찾아내서 본 발명을 완성함에 이르렀다. 또한, 본 발명자는 출력 특성을 향상시키기 위해서는 단지 전극 내의 공극 체적을 제어하는 것이 중요한 것이 아닌, 전극 내의 반응 표면적을 제어하는 것이 중요하다는 것을 찾아냈다. 그리고 특정한 형상의 입자를 일정 이상 포함하는 흑연에, 흑연과는 다른 특정한 형상의 입자를 일정 이상 포함하는 저결정 탄소를 소정 비율로 혼합함으로써, 동일한 전극밀도, 공극률이어도 보다 효율적인 리튬이온의 확산을 실현할 수 있고, 이에 의해 용량밀도, 입출력 특성뿐만 아니라, 생산성도 높일 수 있는 것을 찾아내서, 본 발명을 완성함에 이르렀다. As a result of advanced studies, the inventors of the present invention have found that, by mixing graphite with specific low-crystallization carbon, orientation of graphite during consolidation is suppressed to prevent deformation and breakage, thereby increasing the cycle density while increasing the capacity density and charge- And have accomplished the present invention. Further, the present inventors have found that it is important not only to control the pore volume in the electrode but also to control the reaction surface area in the electrode, in order to improve the output characteristics. By mixing low-crystalline carbon containing a certain amount of particles of a specific shape other than graphite at a predetermined ratio into graphite containing a certain number of particles of a specific shape, it is possible to realize more efficient diffusion of lithium ions even at the same electrode density and porosity Thus, the inventors have found that not only the capacitance density and the input / output characteristics but also the productivity can be increased, thereby completing the present invention.

즉, 본 발명은 집전체상에 부극 활물질층을 가지는 리튬이온 이차전지용 부극으로서, 부극 활물질층이 부극 활물질과 바인더를 포함하고, 부극 활물질이 타원상 당 장단비 0.5 이상의 입자의 비율이 60% 이상의 흑연입자와, 진비중 1.90~2.16g/㎤, 타원상 당 장단비 0.5 미만의 입자의 비율이 60% 이상의 저결정 탄소입자가 95:5~70:30의 질량비로 배합되어서 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지용 부극이다.That is, the present invention is a negative electrode for a lithium ion secondary battery having a negative electrode active material layer on a current collector, wherein the negative electrode active material layer includes a negative electrode active material and a binder and the negative electrode active material has a ratio of particles having an? Graphite particles are mixed with low-crystalline carbon particles having a true specific gravity of 1.90 to 2.16 g / cm 3 and a ratio of particles having an aspect ratio of less than 0.5 of 60% or more at a mass ratio of 95: 5 to 70:30. It is a negative electrode for a lithium ion secondary battery.

상기 리튬이온 이차전지의 부극 활물질층의 XRD측정에 의한 흑연입자결정의 (110)면의 피크 강도(I110)와 (004)면의 피크 강도(I004)와의 비(I110/I004)가 0.70~1.10인 것이 바람직하고, 부극 활물질층 단면의 전자현미경에서 관찰되는 단위면적 당 공극 주위장이 1.30~2.00㎛/㎛2인 것이 바람직하다. 이들 피크 강도비 및 공극 주위장을 모두 만족하는 것이 보다 바람직하다. The lithium ion peak intensity of (110) of the graphite particles determined by XRD measurement of the negative electrode active material layer side of the secondary battery (I 110) and the ratio (I 110 / I 004) between the peak intensity (I 004) of face (004) Is preferably from 0.70 to 1.10, and the pore circumference per unit area observed in an electron microscope of the end face of the negative electrode active material layer is preferably 1.30 to 2.00 mu m / mu m < 2 & gt ;. It is more preferable to satisfy both of these peak intensity ratios and the pore circumference field.

상기 리튬이온 이차전지용 부극의 부극 활물질은, 진비중 2.13~2.23g/㎤, 탭 밀도가 0.5g/㎤ 이상이며, 평균 입자경 D50=5~20㎛인 것이 바람직하다. The negative electrode active material of the negative electrode for a lithium ion secondary battery preferably has a true specific gravity of 2.13 to 2.23 g / cm3, a tap density of 0.5 g / cm3 or more, and an average particle diameter D50 of 5 to 20 mu m.

상기 리튬이온 이차전지용 부극은, 부극 활물질 중의 흑연입자가 진비중 2.23~2.24g/㎤, 평균 입자경 D50이 5~20㎛인 것이 바람직하고, 부극 활물질 중의 저결정 탄소입자가, 평균 입자경 D50=5~20㎛인 것이 바람직하고, 이들의 흑연입자 및 저결정성 탄소입자를 필수 성분으로 하는 것이 바람직하다. The negative electrode for a lithium ion secondary battery preferably has a true specific gravity of 2.23 to 2.24 g / cm3 and an average particle size D50 of 5 to 20 占 퐉 in graphite particles in the negative electrode active material and the low-crystalline carbon particles in the negative electrode active material have an average particle size D50 of 5 To 20 mu m, and it is preferable that these graphite particles and low-crystalline carbon particles are used as essential components.

상기 리튬이온 이차전지용 부극의 부극 활물질에 사용되는 저결정 탄소입자는, 석탄 또는 석유계의 생코크스를 900~1500℃로 소성처리한 코크스, 석탄 또는 석유계의 하소코크스 또는 상기 하소코크스를 900~1500℃로 소성처리한 코크스로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다. The low-crystalline carbon particles used in the negative electrode active material of the negative electrode for a lithium ion secondary battery are obtained by calcining cokes, coal or petroleum-based calcined cokes, or calcined cokes obtained by calcining coal or petroleum raw cokes at 900 to 1500 ° C, And at least one selected from coke treated at 1,500 ° C.

게다가 본 발명의 다른 태양(態樣)은, 상기 부극전극을 사용한 리튬이온 이차전지이다. 특히, 상기 리튬이온 이차전지 부극 활물질과 바인더를 혼합해서 이루어지는 부극 활물질층을 형성해서 구성되는 부극이 세퍼레이터를 통해서 정극과 대향하여 이루어지는 리튬이온 이차전지이며, 상기 부극이 상기 부극의 초기 용량 N(mAh/㎠)과, 상기 정극의 초기 용량 P(mAh/㎠)와의 초기 용량비(N/P)가 1.0~1.5이 되도록 구성되어 있는 리튬이온 이차전지이다. In addition, another aspect of the present invention is a lithium ion secondary battery using the negative electrode. In particular, a lithium ion secondary battery in which a negative electrode composed of a negative electrode active material layer formed by mixing the lithium ion secondary battery negative electrode active material and a binder is opposed to a positive electrode through a separator, wherein the negative electrode has an initial capacity N (mAh / Cm < 2 >) and the initial capacity P (mAh / cm2) of the positive electrode is 1.0 to 1.5.

이하에, 본 발명의 다른 바람직한 태양을 나타낸다. Hereinafter, another preferred embodiment of the present invention will be described.

흑연입자와 진비중 1.90~2.16g/㎤의 저결정 탄소입자를 95:5~70:30의 질량비로 배합된 부극 활물질을 사용하고, 집전체상에 상기 부극 활물질과 바인더를 혼합하여 이루어지는 부극 활물질층을 형성해서 구성되어 있는 리튬이온 이차전지용 부극으로서, 상기 부극 활물질층의 밀도가 압밀 후 1.10~1.40g/㎤이면서, XRD측정에 의한 부극 활물질 중의 흑연입자결정의 (110)면의 피크 강도(I110)와 (004)면의 피크 강도(I004)의 비(I110/I004)가 0.70~1.10의 사이인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지용 부극. A negative electrode active material obtained by mixing graphite particles and low-crystalline carbon particles having a true specific gravity of 1.90 to 2.16 g / cm 3 in a mass ratio of 95: 5 to 70:30 and mixing the negative active material and the binder on the current collector, Wherein the negative electrode active material layer has a density of 1.10 to 1.40 g / cm3 after the compacting, and the peak intensity of the (110) plane of the graphite particle crystal in the negative electrode active material by XRD measurement I 110) and (004) peak intensity of the face (004 I) ratio (I 110 / I 004) the lithium ion secondary battery negative electrode, characterized in that between 0.70 ~ 1.10 in.

상기 리튬이온 이차전지용 부극은, 부극 활물질 중의 저결정 탄소입자가, 평균 입자경 D50=5~20㎛이면서, 타원상 당 장단비(타원상 당 단축 길이/타원상 당 장축 길이) 0.50 미만의 입자비율이 70% 이상인 것이 바람직하고, 부극 활물질 중의 흑연입자가, 진비중 2.23~2.24g/㎤, 평균 입자경 D50이 5~20㎛이면서, 타원상 당 장단비 0.50 이상의 입자비율이 70% 이상인 것이 바람직하다. The negative electrode for a lithium ion secondary battery is characterized in that the low-crystalline carbon particles in the negative electrode active material have an average particle size D50 of 5 to 20 占 퐉 and a particle ratio of less than 0.50 (ratio of short axis per one strand to long axis per stride) Is preferably 70% or more, and the graphite particles in the negative electrode active material preferably have a true specific gravity of 2.23 to 2.24 g / cm3, an average particle size D50 of 5 to 20 占 퐉, and a particle ratio of not less than 0.50 of the void ratio per 70% .

타원상 당 장단비가 0.5 이상의 입자의 비율이 70% 이상의 흑연입자와, 타원상 당 장단비가 0.5 미만의 입자의 비율이 70% 이상의 저결정 탄소입자를, 95:5~70:30의 질량비로 배합한 부극 활물질을 사용하고, 집전체상에 상기 부극 활물질과 바인더를 혼합해서 이루어지는 부극 활물질층을 형성해서 구성되어 있는 리튬이온 이차전지용 부극으로서, 상기 부극 활물질층의 압밀 후의 밀도가 1.10~1.40g/㎤이며, 부극 단면의 전자현미경에서 관찰되는 단위면적 당 공극 주위장이 1.30~2.00㎛/㎛2인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지용 부극. Low-carbon graphite particles having a ratio of particles having a steric length per unit length ratio of 0.5 or more to graphite particles having a ratio of 70% or more to particles having an aspect ratio per unit length of less than 0.5 of 70% or more are mixed in a mass ratio of 95: 5 to 70:30 A negative electrode for a lithium ion secondary battery comprising a negative electrode active material and a negative electrode active material layer formed by mixing the negative electrode active material and a binder on the current collector, wherein the negative electrode active material layer has a density of 1.10 to 1.40 g / Lt; 3 > / cm < 3 >, and the periapical length per unit area observed in an electron microscope of the negative electrode cross section is 1.30 to 2.00 mu m / mu m < 2 >.

상기 리튬이온 이차전지용 부극은, 저결정 탄소입자의 진비중이 1.90~2.16g/㎤이며, 평균 입자경(D50)이 5~20㎛인 것이 바람직하고, 흑연입자의 피크노미터법으로 측정된 진비중이 2.23~2.24g/㎤이며, 평균 입자경(D50)이 5~20㎛인 것이 바람직하다. It is preferable that the negative electrode for a lithium ion secondary battery has a true specific gravity of 1.90 to 2.16 g / cm 3 and an average particle size (D50) of 5 to 20 占 퐉. The true specific gravity of the graphite particles measured by a peak- Is in the range of 2.23 to 2.24 g / cm3, and the average particle diameter (D50) is preferably 5 to 20 占 퐉.

본 발명에 의하면, 흑연입자에 특정한 저결정 탄소입자를 첨가함으로써, 흑연입자의 파괴 억제에 의해, 충방전 효율을 높인 리튬이온 이차전지를 제공할 수 있다. 또한, 동시에 흑연입자의 배향을 제어함으로써 사이클 특성이 뛰어난 리튬이온 이차전지를 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a lithium ion secondary battery in which charging and discharging efficiency is enhanced by suppressing breakdown of graphite particles by adding low-crystalline carbon particles specific to graphite particles. Further, at the same time, by controlling the orientation of the graphite particles, a lithium ion secondary battery having excellent cycle characteristics can be provided.

흑연입자 단독으로는 압밀 시에 입자의 변형이 일어나버리는 것에 대하여, 보다 타원(판 형상)인 입자 형상을 가지는 저결정 탄소입자를 어느 정도 첨가하면, 외력에 대하여 보다 배향하기 쉬운 저결정성 탄소입자의 배향에 유발되는 형태로 흑연입자의 배향이 일어나기 때문에, 흑연입자가 변형되는 것 없이 압밀되어, 흑연입자의 파괴가 억제됨과 함께, 배향이 적정하게 제어된다고 추정된다. When graphite particles are used alone, deformation of the particles occurs during consolidation. When the low-crystalline carbon particles having a more elliptical (plate-like) particle shape are added to some extent, low-crystalline carbon particles It is presumed that the graphite particles are prevented from being deformed and thus the graphite particles are prevented from being broken and the orientation is appropriately controlled.

또한, 본 발명에 의하면, 특정한 형상의 입자를 일정 이상 포함하는 흑연에, 흑연과는 다른 특정한 형상의 입자를 일정 이상 포함하는 저결정 탄소를 소정량 혼합한 부극 활물질을 사용함으로써, 압밀 시의 전극 내의 반응 면적 저감을 억제할 수 있다. 이에 의해 전극밀도, 공극률이 동등한 흑연형의 전극과 비교해서 보다 효율적인 리튬이온의 확산을 실현할 수 있고, 고입출력 특성이 뛰어난 리튬이온 이차전지용 부극 및 리튬이온 이차전지를 제공할 수 있다. 이 리튬이온 이차전지는 하이브리드 자동차나 플러그인 하이브리드 자동차, 전동공구 등의 폭넓은 용도에 적합한 것이 된다. Further, according to the present invention, by using a negative electrode active material obtained by mixing a predetermined amount of low-crystalline carbon containing a certain amount or more of particles having a specific shape other than graphite in a graphite containing a certain number of particles of a specific shape, It is possible to suppress the reduction of the reaction area within the reaction zone. As a result, it is possible to provide a negative electrode and a lithium ion secondary battery for a lithium ion secondary battery which can realize more efficient diffusion of lithium ions as compared with a graphite electrode having the same electrode density and porosity, and excellent in high input / output characteristics. This lithium ion secondary battery is suitable for a wide range of applications such as a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, and a power tool.

본 발명의 리튬이온 이차전지용 부극은 타원상 당 장단비가 0.5 이상의 입자를 60% 이상 포함하는 흑연입자에, 타원상 당 장단비가 0.5 미만의 입자를 60% 이상 포함하는 저결정 탄소입자가 배합된 재료를 부극 활물질로서 포함하는 것이 바람직하다. 부극 활물질의 흑연입자로서는, 타원상 당 장단비 0.5 이상의 입자비율이 70% 이상인 것이 보다 바람직하고, 저결정 탄소입자로서는, 타원상 당 장단비 0.5 미만의 입자비율이 70% 이상인 것이 보다 바람직하다. The negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention is a negative electrode for a lithium ion secondary battery comprising a graphite particle containing 60% or more of grains having an aspect ratio of 0.5 or more and a low-crystalline carbon particle containing 60% or more grains having an aspect ratio As a negative electrode active material. As the graphite particles of the negative electrode active material, particles having an aspect ratio of 0.5 or more and an aspect ratio of 0.5 or more are more preferably 70% or more, and as the low-crystalline carbon particles, particles having an aspect ratio less than 0.5 of 70% or more are more preferable.

여기서 타원상 당 장단비는 타원상 당 단축 길이/타원상 당 장축 길이를 의미한다. Here, the ratio of strand length to strand length means the short axis length per strand / long strand length per strand.

이러한 흑연입자와 저결정 탄소입자의 배합에 의해, 압밀 전에서의 부극 활물질층의 흑연입자의 배향성을 촉진해서 충전할 수 있고, 전극 압밀 시의 변형/파괴를 억제하는 것이 가능해진다. 한편, 흑연입자의 타원상 당 장단비가 0.5 이상의 입자비율이 지나치게 적을 경우에는, 흑연입자 바로 그것의 내변형성이 저하해버려서, 전극 압밀 시에 파괴가 생겨버릴 우려가 있다. 또한, 저결정 탄소입자의 타원상 당 장단비 0.5 미만의 입자비율이 지나치게 적을 경우에는, 압밀 전에서의 부극 활물질층의 흑연입자의 충전에 있어서 배향성이 촉진되지 않고, 전극 압밀 시에 흑연입자에 과도한 스트레스가 걸리고, 변형/파괴가 생겨서, 전지로 했을 때에 부반응을 야기하는 원인이 되는 것이나, 흑연입자 내 공극이 폐쇄하고, 반응 면적이 저하해버리는 것에 의한 파워 성능의 저하와 같은 현상이 보인다. By combining such graphite particles and low-crystalline carbon particles, the orientation of the graphite particles in the negative-electrode active material layer before the compaction can be promoted and filled, and deformation / fracture during electrode compaction can be suppressed. On the other hand, when the ratio of the graphite particles to the graphite particles having an aspect ratio of 0.5 or more is excessively small, the graphite particles may have low resistance to deformation, and breakage may occur at the time of consolidation of the electrodes. When the proportion of the particles having an aspect ratio of less than 0.5 of the void fraction of the low-crystalline carbon particles is excessively small, the orientation property is not promoted in charging the graphite particles of the negative-electrode active material layer before the compaction, Excessive stress is applied and deformation / breakage occurs, which causes a side reaction when the battery is used, and a phenomenon such as a decrease in power performance due to a reduction in the reaction area due to the clogging of voids in the graphite particles.

본 명세서에 있어서, 타원상 당 장단비는 타원상 당 단축 길이/타원상 당 장축 길이로 계산된다. 흑연입자나 저결정 탄소입자의 타원형상을 나타내는 지표이며, 타원상 당 장단비가 0.5 이상이면, 보다 구(球)형상의 입자인 것을 나타내고, 반대로, 타원상 당 장단비가 0.5 미만이면, 보다 타원형상(판 형상)의 입자인 것을 나타낸다. 타원상 당 장단비는 SEM 등의 방법으로 관찰한 입자화상에 대해서, 화상 해석 소프트(WinROOF: 미타니 쇼지 가부시키가이샤 제품) 등을 사용해서 해석할 수 있다. 입자화상은 입자와 수지를 포함하는 층 또는 성형체 등으로 하여, 이것을 연마해서 나타나는 입자의 화상인 것을 할 수 있다. In the present specification, the strand length ratio of the strand is calculated as the short axis length per strand / the length of the long strand per strand. Graphite particles or low-crystalline carbon particles, and when the ratio of the long axis to the oval phase is 0.5 or more, it is a spherical particle. On the other hand, if the ratio of the long axis to the oval phase is less than 0.5, (Plate shape). The surface roughness ratio of the strand can be analyzed by using an image analysis software (WinROOF: manufactured by Mitani Shoji Co., Ltd.) or the like for the particle image observed by the SEM method or the like. The particle image can be a layer or a molded body containing particles and a resin, and can be an image of particles appearing by polishing.

일정 수 이상의 입자에 대해서, 타원상 당 장단비를 구하고, 그 비가 0.5 이상의 입자의 개수 a와, 0.5 미만의 입자의 개수 b를 집계한다. 그리고 a/(a+b) 또는 b/(a+b)를 계산하고, 그 수치를 %로 표시한다. 타원상 당 장단비는 입자 단면과 등면적이면서, 1차 및 2차 모멘트가 동등한 타원의 장축과 그것에 직교하는 단축의 비라고 이해된다. The number of particles a having a ratio of 0.5 or more and the number b of particles having a ratio of 0.5 or less of 0.5 or more are counted. Then, a / (a + b) or b / (a + b) is calculated and the value is expressed in%. It is understood that the ratio of the length of the ellipsoid is the ratio of the major axis of the ellipse having the same first and second moments and the minor axis perpendicular to the first and second moments.

본 발명의 리튬이온 이차전지용 부극의 부극 활물질에 사용되는 흑연입자는, 진비중이 2.23g/㎤~2.24g/㎤인 높은 결정성을 가지는 흑연입자인 것이 바람직하다. 진비중은 탄소재료의 결정 구조의 발달을 나타내고, 일반적으로 결정 구조가 발달하면 할수록, 중량 당 전기용량밀도가 향상한다. 그래서 2.23g/㎤ 이상인 것이 바람직하다. 상기 진비중을 주는 흑연으로서는, 인조흑연, 천연흑연을 들 수 있지만, 저비용과 전극제작을 하기 쉬운 점으로부터, 천연흑연이 보다 바람직하다. The graphite particles used in the negative electrode active material of the negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention are preferably graphite particles having a high specific gravity of 2.23 g / cm3 to 2.24 g / cm3. The true specific gravity indicates the development of the crystal structure of the carbon material, and generally, as the crystal structure develops, the capacitance density per weight improves. Therefore, it is preferably 2.23 g / cm 3 or more. Artificial graphite and natural graphite can be mentioned as the graphite giving the true specific gravity, but natural graphite is more preferable because of low cost and easiness of electrode production.

여기서 상기 진비중은 흑연입자가, 구상화 처리, 표면 처리 등이 된 것일 경우는, 처리 후의 입자에 대해서, 피크노미터법으로 측정된 것이며, 액체가 침입할 수 없는 공극이 있을 경우는, 그 공극은 체적에 포함된다. 또한, 본 명세서에서 말하는 진비중은 특별히 거절이 없는 한, 실시예에 기재된 조건으로 측정한 값이라고 이해된다. Herein, the true specific gravity is measured by a pycnometer method with respect to the particles after the treatment when the graphite particles are subjected to spheroidizing treatment, surface treatment, etc., and if there is a void in which the liquid can not penetrate, It is included in volume. The true specific gravity referred to in the present specification is understood to be a value measured under the conditions described in the examples, unless otherwise specified.

흑연은 부반응의 억제의 면으로부터 불순물이 적은 것이 바람직하고, 필요에 따라 다양한 정제 처리를 실시해서 사용한다. 천연흑연으로서는, 인상흑연, 인편상흑연, 토양흑연 등을 들 수 있지만, 이들의 천연흑연 중에서, 토양흑연은 일반적으로 입경이 작은데, 순도가 낮다. 이에 대하여, 인편상 흑연이나 인상흑연은 흑연화도가 높고, 불순물량이 낮은 등의 장점이 있기 때문에, 본 발명에 있어서 바람직하게 사용할 수 있다. The graphite preferably has a small amount of impurities from the viewpoint of suppressing side reactions, and is subjected to various purification treatments if necessary. Examples of the natural graphite include impression graphite, scaly graphite, and soil graphite. Of these natural graphite, the graphite in the ground is generally small in particle size, and has low purity. On the other hand, flaky graphite or impression graphite has advantages such as high graphitization degree and low impurity amount, and therefore can be preferably used in the present invention.

인조흑연으로서는, 예를 들면, 콜타르 피치, 석탄계 중질유(重質油), 상압잔유, 석유계 중질유, 방향족 탄화수소, 질소함유 환상 화합물, 유황함유 환상 화합물, 폴리페닐렌, 폴리염화비닐, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐부티랄, 천연 고분자, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페니렌옥사이드, 푸르푸릴알코올 수지, 페놀-포름알데히드 수지, 이미드 수지 등의 유기물을 소성하고, 2500℃~3200℃의 온도로 흑연화한 것을 들 수 있다. 한편, 소성 시, 규소 함유 화합물이나 붕소 함유 화합물 등을 흑연화 촉매로서 사용하거나, 인 또는 인 화합물을 첨가해도 된다. Examples of the artificial graphite include graphite pitch, coal heavy oil, atmospheric residue, petroleum heavy oil, aromatic hydrocarbon, nitrogen-containing cyclic compound, sulfur-containing cyclic compound, polyphenylene, polyvinyl alcohol Organic materials such as polyacrylonitrile, polyvinyl butyral, natural polymers, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, furfuryl alcohol resin, phenol-formaldehyde resin and imide resin are baked and heated at a temperature of 2500 ° C. to 3200 ° C. Lt; 0 > C. On the other hand, when firing, a silicon-containing compound, a boron-containing compound, or the like may be used as a graphitization catalyst, or phosphorus or phosphorus compounds may be added.

본 발명의 리튬이온 이차전지용 부극의 활물질에 사용하는 흑연은, 박편상, 섬유상, 부정형 입자 등으로부터 적절히 선택해서 사용할 수 있지만, 구상화(球狀化)되어 있는 것이 바람직하다. 흑연입자는 일반적으로 평판상이기 때문에 비표면적이 높고, 고(高)충전화가 어려운 것 이외에, 리튬이온의 흡탈착이 에지면에서 밖에 일어나지 않는 것이 과제이었다. 이 때문에, 비표면적의 저감과, 등방적인 결정 구조를 취하게 하는 것을 목적으로 구상화 처리가 실시된다. 이 구상화 처리를 실시함으로써, 흑연입자의 타원상 당 장단비를 제어할 수도 있다. 단, 진구상(眞球狀)보다 약간 타원인 것이 압밀 시에 배향하기 쉬운 이점이 있다. The graphite to be used in the active material of the negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention can be appropriately selected from flaky, fibrous, amorphous particles and the like, but is preferably spherical. Since graphite particles are generally flat, they have a high specific surface area and are difficult to charge at high temperatures. In addition, there has been a problem that lithium ion adsorption / desorption occurs only on the edge surface. For this reason, spheroidizing treatment is carried out for the purpose of reducing the specific surface area and obtaining an isotropic crystal structure. By carrying out this spheroidizing treatment, it is possible to control the stiffness ratio of the graphite particles. However, there is an advantage that a slightly elliptical shape than a true spherical shape is easy to be oriented at the time of consolidation.

구상화 처리는 기계적인 처리이어도 되고, 피치 등을 사용하여 조립(造粒)을 실시하는 방법 중 어느 것에 의해도 좋지만, 구상화 처리 후의 흑연입자의 형상이, 타원상 당 장단비(타원상 당 단축 길이/타원상 당 장축 길이) 0.50 이상의 입자비율이 70% 이상인 것이 좋다. 타원상 당 장단비가 0.50을 밑돌면, 흑연입자 내의 결정 구조의 이방성이 커져서, 부극 활물질층을 압밀해서 형성할 때에 면내 배향성이 지나치게 커져버린다. 그 결과, 리튬이온의 흡장·방출 시에 면방향에서의 팽창 수축이 커져서 사이클 특성이 현저하게 저하한다. The spheroidizing treatment may be a mechanical treatment or a method of performing granulation using a pitch or the like. However, the shape of the graphite particles after the spheroidizing treatment is not particularly limited, / Long axis length per strand) 0.50 or more is preferably 70% or more. If the ratio of the long axis to the tangential phase is less than 0.50, the anisotropy of the crystal structure in the graphite particles becomes large, and the in-plane orientation becomes too large when the negative active material layer is formed by consolidation. As a result, the expansion and contraction in the planar direction during storage and release of lithium ions increases, and the cycle characteristics remarkably deteriorate.

흑연입자는 BET 비표면적이 3.0~8.0㎡/g인 것이 바람직하다. 이 BET 비표면적은 흑연입자의 형상 및 표면 코트층의 성상으로 의해 결정된다. BET 비표면적이 지나치게 작으면 리튬이온의 충방전 속도가 늦어지고, 지나치게 크면 탭 밀도가 오르지 않아서 전극밀도가 충분히 오르기 어렵다. BET 비표면적은 리튬이온이 탄소 구조에 출입할 때의 표면 반응의 속도에 영향을 주기 때문에, 적절한 값으로 제어하는 것이 좋다. The graphite particles preferably have a BET specific surface area of 3.0 to 8.0 m2 / g. This BET specific surface area is determined by the shape of the graphite particles and the properties of the surface coat layer. If the BET specific surface area is too small, the charging / discharging rate of the lithium ion is delayed. If the BET specific surface area is excessively large, the tap density is not increased and the electrode density is not sufficiently increased. Since the BET specific surface area affects the rate of surface reaction when lithium ions enter and exit the carbon structure, it is preferable to control the BET specific surface area to an appropriate value.

본 발명의 리튬이온 이차전지용 부극의 부극 활물질로서 흑연입자에 배합되는 저결정 탄소입자는 상술한대로, 타원상 당 장단비 0.5 미만의 입자의 비율이 소정 범위인 것이 바람직하지만, 진비중이 1.90~2.16g/㎤의 범위에 있는 탄소재료인 것이 바람직하다. 저결정 탄소입자의 진비중이 너무 낮으면 리튬이온 이차전지에 적용한 경우, 충방전 시에 부반응이 발생하여, 효율을 저하시킬 우려가 있고, 지나치게 높으면 방전 용량을 저하시킬 우려가 있다. 또한, 진비중이 너무 낮으면 탄소입자의 결정 성장이 진행되기 때문에, 입자 내부에서 적층한 흑연결정이 외압에 의해 층간에서 미끄러지기 쉬워져서, 압밀 시의 내입자변형성이 저하하고, 입자가 변형(파괴)되기 쉬워진다. 본 발명에서는, 변형하기 쉬운 흑연입자 중에 흑연보다도 파괴되기 어려운 저결정성 탄소입자를 첨가함으로써, 압밀 시의 흑연입자의 내부 공극의 폐쇄의 억제를 가능하게 하고, 압밀 시의 흑연입자의 파괴를 억제하고 있다. 이 때문에, 흑연입자에 첨가하는 저결정 탄소입자의 내입자변형성이 낮으면 압밀 시에 부극 활물질의 입자 파괴를 일으켜서, 결과로서 충방전 효율을 저하시킬 우려가 있다. As the negative electrode active material of the negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention, the low-crystalline carbon particles to be blended in the graphite particles preferably have a ratio of particles having an aspect ratio less than 0.5 of the steric phase of less than 0.5, but have a true specific gravity of 1.90 to 2.16 g / cm < 3 >. If the true specific gravity of the low-crystalline carbon particles is too low, a side reaction may occur at the time of charging / discharging when applied to a lithium ion secondary battery, which may lower the efficiency, and if too high, the discharge capacity may decrease. If the true specific gravity is too low, the crystal growth of the carbon particles proceeds, so that the graphite crystals laminated inside the particles are liable to slip between the layers due to the external pressure, so that the deformability of the internal particles at the time of compaction is lowered, Destruction). In the present invention, it is possible to suppress the closure of the internal pores of the graphite particles during consolidation by adding the low-crystalline carbon particles which are less likely to be broken than graphite in the deformable graphite particles, and to suppress the breakage of the graphite particles during consolidation . Therefore, if the deformability of the low-crystalline carbon particles added to the graphite particles is low, the particles of the negative-electrode active material may be broken during consolidation, resulting in a decrease in charge-discharge efficiency.

한편, 부극 활물질 입자의 파괴에 의해 부극의 충방전 효율이 저하하는 이유에 대해서는, 부극에서 충전에 소비된 전기용량 중 일부가, 파괴에 의해 새롭게 생긴 활물질 표면에서의 부반응 및 경쟁 반응에 소비되고, 리튬이 흡장되는 반응으로 소비되지 않았기 때문이지만, 이들의 부반응 및 경쟁 반응은 주로, 흑연재료의 입자표면에 노출하는 육각망 평면 적층체 에지면에서의 전해액의 분해반응에 의한 것이다. 일반적으로, 육각망 평면 적층체 에지면에는 다수의 단글링 본드, 즉, 가(價)전자결합이 포화하지 않고, 결합의 상대 없음에 존재하는 국재(局在)전자가 많이 존재한다. 충전 과정에서의 부극 흑연재료의 표면, 즉, 전해액과 흑연재료가 접촉하고 있는 계면에서는, 리튬이 육각망 평면의 층간에 삽입하는 본래의 충전 반응의 이외에, 이 국재전자가 촉매적으로 작용하고, 전해액이 환원 분해되는 것에 기인한 부반응·경쟁 반응이 생김으로써, 부극의 충방전 효율이 저하한다고 생각된다. On the other hand, the reason why the charging / discharging efficiency of the negative electrode is lowered due to the destruction of the negative electrode active material particles is that some of the electric capacity consumed in the charging in the negative electrode is consumed in side reactions and competitive reactions on the surface of the active material newly generated by the destruction, These side reactions and competing reactions are primarily due to the decomposition of the electrolyte solution at the edge of the hexagonal planar laminate exposed to the surface of the graphite material, although lithium is not consumed in the occlusion reaction. In general, a number of short-circuited bonds, that is, valence electron bonds, do not saturate in the edge plane of a hexagonal plane-plane stack, and there are many local electrons present in the non-opposing bond. In addition to the original charging reaction that lithium intercalates between the layers of the hexagonal mesh plane at the interface of the surface of the negative electrode graphite material in the charging process, that is, the interface between the electrolyte and the graphite material, It is considered that the charge / discharge efficiency of the negative electrode is lowered due to the side reaction and the competitive reaction caused by the reduction and decomposition of the electrolytic solution.

저결정 탄소입자로서는, 석탄 또는 석유계의 생코크스를 900~1500℃로 소성처리해서 얻어지는 코크스, 석탄 또는 석유계 하소코크스 또는 상기 하소코크스를 더욱 900~1500℃로 소성처리해서 얻어지는 코크스가 적합하다. 이들은 단독으로 혹은 혼합되어서 사용된다. 한편, 석탄계, 석유계는, 석탄계유와 석유계유의 혼합물로부터 얻어지는 것을 포함한다. As the low-crystalline carbon particles, coke, coal or petroleum calcined coke obtained by calcining coal or petroleum raw coke at 900 to 1500 ° C or coke obtained by further calcining the calcined coke at 900 to 1500 ° C is suitable . These are used alone or in combination. On the other hand, coal-based and petroleum-based ones include those obtained from a mixture of coal-based oil and petroleum-derived oil.

본 발명에 적합한 저결정 탄소입자를 얻는 방법에 대해서 상술하면, 처음으로 석유계, 석탄계 등의 중질유를, 예를 들면, 딜레이드 코커 등의 코크스화 설비를 사용하여, 최고 도달 온도가 400℃~700℃ 정도의 온도에서 24시간 정도, 열분해·중축합 반응을 진행시킴으로써 석탄계 등의 생코크스를 얻는다. The method for obtaining the low-crystalline carbon particles suitable for the present invention will be described in detail below. First, using a coking plant such as a petroleum-based or coal-based heavy oil, for example, a delayed coker, A raw coke such as a coal system is obtained by conducting pyrolysis / polycondensation reaction at a temperature of about 700 ° C for about 24 hours.

여기서 사용되는 중질유는 석유계 중질유이어도 석탄계 중질유이어도 되지만, 석탄계 중질유 쪽이 방향(芳香) 속성(屬性)이 풍부하고, 유황, 바나듐, 철 등의 불순물이 적고, 휘발분도 적기 때문에, 석탄계 중질유가 바람직하다. 석탄계유와 석유계유의 혼합물도 바람직하다. 따라서 이들로부터 얻어지는 석탄계의 코크스가 바람직하다. The heavy oil used herein may be either petroleum heavy oil or coal-based heavy oil, but the coal-based heavy oil is rich in aromatics, less impurities such as sulfur, vanadium and iron, and less volatile, Do. Mixtures of coal-based and petroleum-based oils are also desirable. Therefore, coal-based coke obtained therefrom is preferable.

얻어진 석탄계 등의 생코크스는 필요에 따라서 소정의 크기, 예를 들면, 5㎛~20㎛로 분쇄된다. 분쇄에는 공업적으로 사용되는 분쇄기를 사용할 수 있다. The obtained raw coke of coal or the like is ground to a predetermined size, for example, 5 to 20 占 퐉, if necessary. A grinder used industrially can be used for grinding.

다음으로, 상기 석탄계 등의 생코크스를 저산소 분위기에서 최고 도달 온도 800℃~1500℃에서 하소하고, 석탄계 등의 하소코크스를 제조한다. 하소온도는 바람직하게는 900℃~1500℃, 보다 바람직하게는 1000℃~1400℃의 범위이다. 하소처리는 생코크스 중의 수분, 휘발분을 제거함과 함께, 고분자 성분으로서 잔존하는 탄화수소를 코크스로 전화(轉化)하여 결정의 성장을 촉진한다. 석탄계 등 생코크스의 가열처리에는, 대량 열처리가 가능한 리드 해머로, 셔틀로, 터널로, 로타리 킬른, 롤러 허스 킬른 혹은 마이크로 웨이브 등의 설비를 사용할 수 있지만, 특별히 이들에 한정되는 것이 아니다. 또한, 이들의 가열처리 설비는 연속식 및 배치식 어느 쪽이라도 좋다. 다음으로, 얻어진 석탄계 등 하소코크스의 덩어리를, 상기 동일하게, 공업적으로 사용되는 애터마이저 등의 분쇄기를 사용해서 소정의 크기, 예를 들면, 5~15㎛로 분쇄한다. 또한, 분쇄한 코크스 가루는 분급에 의해 미분을 컷트하거나, 조분(粗紛)을 체 등으로 제거하는 등 소정의 입도로 정립하는 것이 좋다. 하소처리로 탄소의 결정 성장이 진행하고, 면방향과 두께방향에서 이방성을 가지게 되고, 이 이방성 코크스를 분쇄함으로써, 타원상 당 장단비 0.50 미만의 입자비율이 70% 이상인 저결정 탄소입자를 얻을 수 있다. Next, the raw coke such as the coal-based coal is calcined in a low-oxygen atmosphere at a maximum reaching temperature of 800 ° C to 1500 ° C to produce a calcined coke such as coal system. The calcination temperature is preferably in the range of 900 占 폚 to 1500 占 폚, more preferably 1000 占 폚 to 1400 占 폚. The calcination treatment removes moisture and volatile components from the raw coke and catalyses the growth of crystals by converting the remaining hydrocarbons as a polymer component into coke. As the heat treatment of raw coke of coal or the like, a lead hammer capable of mass heat treatment can be used, such as a shuttle, a tunnel, a rotary kiln, a roller hearth kiln or a microwave, but is not limited thereto. These heat treatment facilities may be either continuous type or batch type. Next, a mass of the obtained calcined calcined coke is pulverized to a predetermined size, for example, 5 to 15 탆, by using a grinder such as an attritor or the like which is industrially used in the same manner. It is also preferable that the pulverized coke powder is cut to a predetermined particle size, for example, by cutting the fine powder by classification or by removing the coarse powder with a sieve or the like. Crystalline growth of carbon progresses by calcining treatment, and anisotropy is obtained in the plane direction and the thickness direction. By crushing the anisotropic coke, a low-crystalline carbon particle having a particle ratio of less than 0.50 in the aspect ratio of an oval phase of 70% or more is obtained have.

본 발명에서 사용하는 저결정 탄소입자는, 상기 석탄계 등 하소코크스이어도 되지만, 상기 석탄계 등의 생코크스 또는, 석탄계 등의 하소코크스를 단독으로 혹은 혼합하여 소성해서 얻어진 소성코크스이어도 된다. 소성처리는 생코크스나 하소코크스에 대하여, 더 결정 상태를 조정하거나, 표면제어나 표면개질 등을 위해서 실시한다. 그 소성과정에 있어서, 인 화합물이나 붕소 화합물을 탄소재료의 결정화를 조제하기 위해서 첨가하거나, 복수회 소성처리를 해도 좋다. 또한, 소성과정에 있어서, 조분 등의 형상 제어 공정, 표면을 다른 유기, 무기성분으로 개질, 코트하는 공정, 또는 다른 금속성분을 표면에 균일 또는 분산하여 형성하는 공정 등의 공정을 1 이상 부가해도 좋다. The low-crystalline carbon particles used in the present invention may be the above-mentioned coal-based calcined coke, but may be a calcined coke obtained by calcining raw calcined cokes such as the coal-based calcined cokes or coal calcined alone or in combination. The firing process is performed for raw coke or calcined coke to further adjust the crystal state, or for surface control or surface modification. In the firing process, a phosphorus compound or a boron compound may be added to prepare the crystallization of the carbon material, or the firing may be performed a plurality of times. In addition, in the firing process, even if one or more processes such as a shape control process such as a coarse powder, a process of modifying the surface with other organic or inorganic components, a coating process, or a process of uniformly or dispersing other metal components on the surface good.

한편, 소성처리는 최고 도달 온도로 900℃ 이상 1500℃ 이하로 하는 것이 좋다. 바람직하게는 950℃~1450℃, 보다 바람직하게는 1000~1400℃이다. 소성온도가 지나치게 높으면, 코크스 재료의 결정 성장이 과잉하게 촉진되어, 진비중이 지나치게 높아져서 코크스의 결정 구조가 흑연과 같이 배향해 가고, 내변형성이 저하해버린다. 그 결과, 흑연과 저결정 탄소를 혼합한 전극에 있어서, 압밀 시에 흑연의 배향을 제어할 수 없게 될 우려가 있다. 또한, 소성온도가 너무 낮으면, 결정 구조가 미발달이 되어, 진비중이 낮아질뿐만 아니라, 원료 유래의 관능기(OH기나 COOH기 등)이 코크스 표면에 잔존하고, 전지로서 충방전했을 때에 부반응이 발생되어 버려서, 초회 효율이 저하할 우려가 있다. 또한, 이 부반응에 의해 표면 피막이 형성되어, 입출력 특성이 저하하는 것이나 금속 리튬 석출 내성이 저하할 우려도 있다. 한편, 소성처리의 최고 도달 온도에서의 유지시간은 특별히 제한되지 않지만, 30분 이상이 바람직하고, 소성 분위기에 대해서는, 아르곤 혹은 질소 등의 불활성 가스 분위기인 것이 좋다. 또한, 하소처리의 조건에 따라서는, 소성처리와 동일한 처리가 이루어지는 것이 가능하므로, 이 경우는 하소처리만이라도 좋다. On the other hand, the firing treatment is preferably carried out at a maximum temperature of 900 ° C or higher and 1500 ° C or lower. Preferably 950 ° C to 1450 ° C, and more preferably 1000 to 1400 ° C. If the sintering temperature is too high, the crystal growth of the coke material is excessively promoted and the true specific gravity becomes excessively high, so that the crystal structure of the coke is oriented like graphite and the deformability is deteriorated. As a result, there is a fear that the orientation of graphite can not be controlled at the time of consolidation in an electrode in which graphite and low crystalline carbon are mixed. If the firing temperature is too low, the crystal structure becomes undeveloped and the true specific gravity is lowered. In addition, a functional group (OH group or COOH group) derived from the raw material remains on the surface of the coke, And the initial efficiency may be lowered. In addition, this side reaction may cause a surface coating to be formed, which may deteriorate the input / output characteristics, and the metal lithium precipitation resistance may decrease. On the other hand, the holding time at the maximum attained temperature of the firing treatment is not particularly limited, but is preferably 30 minutes or more, and the firing atmosphere is preferably an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen. Further, depending on the conditions of the calcination treatment, it is possible to carry out the same treatment as the calcination treatment, and in this case, only the calcination treatment may be performed.

저결정 탄소입자는 BET 비표면적이 1.0~10.0㎡/g인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 2.0~10.0㎡/g이다. 이 BET 비표면적은 탄소재료의 결정 상태 기인에 의한 분쇄 시의 형상 및 분쇄 후의 입도 분포에 의해 결정된다. BET 비표면적이 지나치게 작으면 리튬이온의 충방전 속도가 늦어지고, 지나치게 크면 탭 밀도가 오르지 않고 전극밀도가 오르지 않는다. BET 비표면적은 리튬이온이 탄소 구조에 출입할 때의 표면반응의 속도에 영향을 주기 때문에, 적절한 값으로 제어하는 것이 좋다. The low-crystalline carbon particles preferably have a BET specific surface area of 1.0 to 10.0 m 2 / g. And more preferably 2.0 to 10.0 m < 2 > / g. This BET specific surface area is determined by the shape at the time of pulverization due to the crystal state of the carbon material and the particle size distribution after pulverization. If the BET specific surface area is too small, the charging / discharging rate of the lithium ion is delayed. If the BET specific surface area is excessively large, the tap density is not increased and the electrode density is not increased. Since the BET specific surface area affects the rate of surface reaction when lithium ions enter and exit the carbon structure, it is preferable to control the BET specific surface area to an appropriate value.

본 발명의 리튬이온 이차전지용 부극에 사용되는 부극 활물질에서의 흑연입자(A)와 저결정 탄소입자(B)의 배합량은, 흑연입자(A)를 95~70질량%, 저결정 탄소입자(B)를 5~30질량%의 범위로 한다. 즉, (A):(B)의 질량비로 70:30~95:5, 바람직하게는 80:20~90:10이다. 저결정 탄소입자의 배합량이 과소하면, 저결정 탄소입자를 배합하는 것에 의한 흑연입자의 변형 억제 효과가 불충분해지고, 흑연의 변형에 의한 반응 표면적 저하에 의해 충방전 효율의 저하를 초래하는 것 이외에, 흑연이 평면으로 배향해버리는 것으로부터, 충방전에 따른 전극팽창을 야기하고, 사이클 특성의 저하를 초래해버린다. 한편, 저결정 탄소입자가 과잉할 경우는 오히려 흑연입자의 변형·파괴를 일으키고, 사이클 특성의 저하를 초래하는 것 이외에, 부극 활물질의 중량 당 전기 용량밀도가 저하하는 것이나, 저결정 탄소입자 그것이 흑연입자와 비교해서 충방전 효율이 낮기 때문에, 혼합물로서의 충방전 효율도 저하한다. The amount of the graphite particles (A) and the low-crystalline carbon particles (B) in the negative electrode active material used for the negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention is preferably from 95 to 70 mass% ) Is set in the range of 5 to 30 mass%. That is, the mass ratio of (A) :( B) is 70:30 to 95: 5, preferably 80:20 to 90:10. When the amount of the low-crystalline carbon particles is too small, the effect of suppressing the deformation of the graphite particles due to the incorporation of the low-crystalline carbon particles becomes insufficient and the charge / discharge efficiency is lowered due to the lowered surface area of the reaction due to deformation of the graphite. Since the graphite is folded in a plane, it causes electrode expansion due to charging and discharging, resulting in deterioration of cycle characteristics. On the other hand, when the amount of the low-crystalline carbon particles is excessive, the graphite particles are deformed and fractured rather than causing degradation of the cycle characteristics. In addition to this, the capacity density per weight of the negative electrode active material decreases. Charge / discharge efficiency as a mixture is lowered because the charging / discharging efficiency is lower than that of particles.

본 발명의 리튬 이차전지용 부극의 부극 활물질 입자는, 흑연입자(A)와 저결정 탄소입자(B)를 포함하는 혼합물로 이루어지지만, 그 혼합물이 전체로서, 진비중 2.13~2.23g/㎤, BET 비표면적이 3~6㎡/g, 평균 입자경 D50=5~20㎛의 범위가 적합하다. 평균 입자경(D50)은 메디안 지름이다. 부극 활물질 입자의 진비중이 너무 낮으면 충방전의 시에 부반응이 발생해서 효율의 저하로 이어지고, 반대로 지나치게 높으면 흑연입자의 비율이 지나치게 많아지고 있는 것을 나타내고 있고, 저결정 탄소입자를 첨가한 효과가 충분히 얻어지지 않는다. BET 비표면적이 지나치게 작으면 부극 활물질로서의 반응 면적을 확보하는 것이 어려워져서, 저온에서의 입출력 특성 등이 저하할 우려가 있고, 반대로 지나치게 크면 초회 충전 시에 생기는 부극 활물질 표면에서의 리튬이온 소비를 수반한 전해액의 환원 분해가 생기고, 정극용량을 줄여버릴 우려가 있다. 또한, BET 비표면적이 큼으로써, 슬러리 제작 시에 필요한 필요 바인더가 늘어나 버려서, 부극전극 중에 포함되는 활물질 비율이 저하해버리는 것이 우려된다. 평균 입자경 D50이 지나치게 작으면 탭 밀도가 저하해버리고, 반대로 지나치게 크면 BET 비표면적이 작아져서 바람직한 범위에서 벗어나 버린다. The negative electrode active material particle of the negative electrode for a lithium secondary battery of the present invention is composed of a mixture containing graphite particles (A) and low-crystalline carbon particles (B), but the mixture as a whole has a true specific gravity of 2.13 to 2.23 g / A specific surface area of 3 to 6 m < 2 > / g, and an average particle diameter D50 of 5 to 20 mu m. The average particle size (D50) is the median diameter. When the true specific gravity of the negative electrode active material particles is too low, a side reaction occurs at the time of charging and discharging, leading to a decrease in efficiency. On the contrary, when the negative active material particle content is excessively high, the ratio of graphite particles is excessively increased. It is not sufficiently obtained. If the BET specific surface area is too small, it is difficult to secure a reaction area as the negative electrode active material, and the input / output characteristics at low temperatures may be lowered. On the other hand, if the BET specific surface area is excessively large, lithium ion consumption at the surface of the negative electrode active material There is a fear that reduction decomposition of one electrolytic solution occurs and the positive electrode capacity is reduced. Further, since the BET specific surface area is large, necessary binders necessary for preparing the slurry are increased, and the active material content in the negative electrode is likely to decrease. If the average particle diameter D50 is too small, the tap density is lowered. On the contrary, if the average particle diameter is too large, the BET specific surface area becomes small and the desired range is deviated.

본 발명의 리튬 이차전지용 부극 활물질은, 흑연입자(A)와 저결정 탄소입자(B)의 평균 입자경 D50이 각각 5~20㎛의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 이 입도 범위를 벗어난 경우, 슬러리화 했을 때에 저결정성 탄소입자가 흑연입자의 입자 간에 잘 배합되지 않고, 부극 활물질층으로 편재해버려, 노린 것 같은 흑연의 배향억제 효과가 얻어지지 않기 때문에, 적절한 입도로 조정하는 것이 바람직하다. The negative electrode active material for a lithium secondary battery according to the present invention preferably has an average particle diameter D50 of the graphite particles (A) and the low-crystalline carbon particles (B) within a range of 5 to 20 mu m, respectively. If the particle size is outside this range, the low-crystalline carbon particles are not well mixed with the particles of the graphite particles when slurried, and are entangled with the negative-electrode active material layer, It is preferable to adjust the particle size.

본 발명의 리튬 이차전지용 부극의 부극 활물질은, 흑연입자와 저결정 탄소입자를 소정의 비율로 혼합한 경우, 그 혼합물이 전체로서, 탭 밀도를 0.5g/㎤ 이상, 바람직하게는 0.5~1.2g/㎤의 범위로 하는 것이 좋다. 여기서 탭 밀도는 바인더를 혼합하기 전의 상태의 혼합물로서 측정된다. 탭 밀도가 낮으면, 전극 제작 시의 입자끼리의 접촉이 불충분해져서 도통 패스의 감소가 되기 때문에, 전지성능이 저하하고, 또한, 밀도를 올리기 위해서 프레스 압력을 증가시키면 변형량이 커지기 때문에 입자가 깨지거나 하여, 표면적의 증가, 전극의 밀착성의 저하에 의해, 한층 더 도통 패스의 감소에 의한 전지성능 저하로 이어진다. 그래서 프레스 전의 충전 밀도를 올리기 위해서 탭 밀도를 지표로서 0.5g/㎤로 해 두는 것이 바람직하다. When the graphite particles and the low-crystalline carbon particles are mixed at a predetermined ratio in the negative electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention, the mixture has a tap density of 0.5 g / cm 3 or more, preferably 0.5 to 1.2 g / Cm < 3 >. Wherein the tap density is measured as a mixture of the binders before mixing. When the tap density is low, contact between the particles at the time of electrode production becomes insufficient and the conduction path is reduced. Therefore, battery performance is deteriorated. When the press pressure is increased to increase the density, As a result, the surface area is increased and the adhesion of the electrode is lowered, leading to further deterioration of the cell performance due to reduction of the conduction pass. Therefore, it is preferable to set the tap density to 0.5 g / cm < 3 > as an index in order to increase the packing density before pressing.

또한, 탭 밀도를 보다 올리기 위해서는, 예를 들면, D10이 1㎛ 미만의 미분의 비율을 늘리거나, D90 부근의 조대(粗大)입자의 비율을 늘리거나 할 필요가 있고, 그 결과분체의 표면적이 커지거나, 조대입자의 영향으로 전극의 균일성이나 성능이 흐트러지거나 하여, 전지성능의 저하로 이어지기 때문에, 탭 밀도를 1.2g/㎤ 넘게 할 필요는 없다. 한편, 분체의 탭 밀도는 탭덴서 KYT-400(세이신 키교사 제품)의 장치를 사용하고, 실린더 체적 100cc, 태핑(tapping) 거리 38㎜, 탭 횟수 300회에서의 측정값을 사용할 수 있다. In order to further increase the tap density, for example, it is necessary to increase the proportion of the fine powder having D10 of less than 1 mu m or to increase the ratio of coarse grains around D90, and as a result, It is not necessary to increase the tap density to 1.2 g / cm 3 because the uniformity or performance of the electrode is disturbed by the influence of the large particles or the coarse particles, leading to deterioration of the battery performance. On the other hand, the tap density of the powder can be measured by using a device of a tap capacitor KYT-400 (manufactured by Seishin Kogyo Co., Ltd.), a cylinder volume of 100 cc, a tapping distance of 38 mm, and a tap count of 300 times.

본 발명의 리튬이온 이차전지용 부극에 사용하는 부극 활물질층은, 흑연입자에 특정한 저결정 탄소입자를 첨가함으로써, 흑연입자의 파괴가 억제되어 배향이 제어되지만, 더욱더 이러한 부극 활물질층의 표면에, 저결정성 탄소에 의한 피막을 마련해도 된다. 부극 활물질층 표면을 저결정 탄소피막에 의해 피복함으로써, 리튬이온의 흡탈착 성능의 향상을 도모할 수 있는 것 이외에, 부극 활물질 입자의 압밀 시의 내입자 변형성을 향상시키는 효과를 기대할 수 있다. 한편, 저결정 탄소 피막의 형성은 흑연입자 및 저결정성 탄소입자의 양쪽에 실시하는 것이 바람직하고, CVD에 의한 기상법이나 피치 등을 이용한 액상법과 같은 종래 공지의 방법에 의해 양자 동시에 처리해도 되고, 또는, 따로따로 처리한 뒤에 배합을 실시할 수도 있다. The negative electrode active material layer used in the negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention can suppress the breakdown of the graphite particles and thereby control the orientation by adding the specific low crystalline carbon particles to the graphite particles. A film of crystalline carbon may be provided. The surface of the negative electrode active material layer is coated with a low crystalline carbon film to improve the adsorption / desorption performance of lithium ions, and the effect of improving the deformability of the negative electrode active material particles during consolidation can be expected. On the other hand, the formation of the low-crystalline carbon film is preferably carried out both on the graphite particles and the low-crystalline carbon particles, and may be carried out both at the same time by a conventionally known method such as vapor phase method by CVD or liquid phase method by pitch, Alternatively, the compounding may be carried out after separately treating.

본 발명의 리튬이온 이차전지용 부극은, 구리박 등의 집전체상에, 상기 리튬 이차전지용 부극 활물질과 바인더를 혼합해서 이루어지는 부극 활물질층을 형성해서 얻어진다. The negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention is obtained by forming a negative electrode active material layer formed by mixing a negative electrode active material for a lithium secondary battery and a binder on a collector such as a copper foil.

집전체상에 대한 부극 활물질층의 형성은, 부극 활물질과 바인더를 용매를 사용하여 슬러리를 제작하고, 집전체상에 도포, 건조하여, 그 후, 임의의 조건으로 압밀함으로써 이루어진다. 부극 활물질층은 부극 활물질과 바인더의 이외에 증점제 등의 첨가제를 포함할 수 있다. The negative electrode active material layer is formed on the current collector by forming a slurry by using a negative electrode active material and a binder as a solvent, coating on the current collector, drying and then consolidating under an arbitrary condition. The negative electrode active material layer may include an additive such as a thickener in addition to the negative electrode active material and the binder.

보다 구체적으로는, 예를 들면, 부극 활물질과 바인더를 중량비로 93:7~99:1(부극 활물질:바인더)로 혼련하고, 이 슬러리를 소정 두께의 구리박상에 도포하여, 60~150℃의 건조 조건으로 용매를 건조하고, 그 후, 압밀함으로써, 소정의 부극 활물질층을 가지는 전극(부극)으로 할 수 있다. 부극 활물질의 밀도는 압밀 후에 1.10~1.40g/㎤의 범위로 조정하면 좋다. 전극밀도를 충분히 상승시키지 않으면, 활물질끼리의 도통이 취해지지 않고, 충방전 시의 전자의 수수가 잘되지 않으며, 급속 충방전 특성이 저하한다. 또한, 너무 압밀하면 전극의 체적밀도는 높아지지만, 흑연이 배향, 파괴되어, 충방전 효율이 저하하거나, 사이클 특성이 저하해버린다. 또한, 입자 내의 공극이 감소하기 때문에, 전극 중에 보액되는 전해액 양이 감소하고, 이것도 또한, 급속 충전 성능이 저하하는 요인이 된다. 급속 충전 성능의 향상에는 전극 중에 존재하는 전해액 양이 일정 이상인 것이 필요하고, 또한, 전해액 중에 존재하는 리튬이온과 반응하기 위한 반응 면적의 양면이 필요하다. 그래서 상기의 전극밀도가 되는 프레스 조건을 설정하는 것이 바람직하다. More specifically, for example, the negative electrode active material and the binder are kneaded in a weight ratio of 93: 7 to 99: 1 (negative electrode active material: binder), and the slurry is coated on a copper foil of a predetermined thickness to form The solvent may be dried under the drying conditions, and thereafter, the electrode may be consolidated to obtain an electrode (negative electrode) having a predetermined negative electrode active material layer. The density of the negative electrode active material may be adjusted in the range of 1.10 to 1.40 g / cm 3 after consolidation. If the electrode density is not sufficiently raised, conduction between the active materials is not achieved, electrons are not easily transferred during charging and discharging, and the rapid charge / discharge characteristics are deteriorated. If the electrode is too compacted, the volume density of the electrode is increased, but the graphite is oriented and broken to lower the charging / discharging efficiency and the cycle characteristics. Further, since the voids in the particles decrease, the amount of the electrolytic solution retained in the electrode decreases, which also causes the rapid charging performance to deteriorate. In order to improve the rapid charging performance, it is necessary that the amount of the electrolytic solution present in the electrode is equal to or more than a certain level, and both surfaces of the reaction area for reacting with lithium ions present in the electrolytic solution are required. Therefore, it is preferable to set the pressing condition to give the above electrode density.

리튬이온 이차전지용 부극에는, 부극 활물질로서 흑연입자의 사용이 일반적이다. 흑연입자는 평판상의 결정이 다수 적층된 구조이기 때문에, 외력에 의해 층간에서 미끄러짐이 생기고, 용이하게 변형해버린다. 부극의 용량밀도를 올리기 위해서, 상술한 바와 같이 집전체상에 도포한 활물질을 프레스함으로써 압밀화를 실시하지만, 이때 프레스 압에 의해 흑연입자가 변형되어 평면방향으로 흑연 결정층이 배향한다. The negative electrode for a lithium ion secondary battery generally uses graphite particles as a negative electrode active material. Since graphite particles have a structure in which a large number of flat plate-like crystals are laminated, slip occurs between layers due to external force, and they are easily deformed. In order to increase the capacity density of the negative electrode, compaction is performed by pressing the active material coated on the current collector as described above. At this time, the graphite particles are deformed by the press pressure and the graphite crystal layer is oriented in the planar direction.

프레스 압력은 소정의 전극밀도가 되도록 적절히 조정되지만, 최대선압이 예를 들면, 600kg/㎝ 정도이다. 한편, 배향은 부극 활물질층의 XRD(X선 회절)측정으로부터 얻어지는 흑연결정의 (110)면의 피크 강도(I110)와 (004)면의 피크 강도(I004)의 비(I110/I004)에 의해 평가되고, 피크 강도비(I110/I004)가 작을 경우에는, 흑연결정층이 그다지 배향하지 않고 있는 상태이며, 크면 전극에 대하여 평면방향으로 흑연결정층이 배향하고 있는 것을 나타낸다. The press pressure is appropriately adjusted to a predetermined electrode density, but the maximum line pressure is, for example, about 600 kg / cm. On the other hand, orientation ratio (I 110 / I of the graphite peak intensity of the (110) plane of the crystal (I 110) and (004) peak intensity of the face (I 004) is obtained from XRD (X-ray diffraction) analysis of the negative electrode active material layer 004 ), and when the peak intensity ratio (I 110 / I 004 ) is small, the graphite crystal layer is not oriented so much, and when it is large, the graphite crystal layer is oriented in the plane direction with respect to the electrode .

본 발명의 리튬이온 이차전지용 부극은, 부극전극의 XRD측정으로부터 얻어지는 흑연결정의 (110)면의 피크 강도(I110)와 (004)면의 피크 강도(I004)와의 비(I110/I004)가 0.70~1.10이다. 이 피크 강도비는 부극 활물질층의 밀도를 1.10~1.40에 압밀 후에 XRD측정한다. 피크 강도비가 지나치게 높으면, 부극 활물질중의 흑연이 압밀에 의해 평면방향에 대한 배향이 지나치게 커지고, 반복 충방전 시에 두께 방향에 대한 팽창 수축이 커지고, 부극으로부터 제작되는 리튬이온 이차전지의 사이클 특성은 악화해버린다. 또한, 전극밀도를 조정하고 있는 것에도 관계없이 피크 강도비가 지나치게 낮을 경우에는 전극 내에서 흑연이 파괴되어 있는 것을 나타내고, 결과로서 충방전 효율을 저하시킨다. 바람직한 피크 강도비(I110/I004)는 0.80~1.05이다. Lithium-ion secondary battery negative electrode of the present invention, ratio of the graphite (110) of crystal peak intensity of the face (I 110) and (004) peak intensity of the face (I 004) obtained from the XRD measurement of the negative electrode (I 110 / I 004 ) is 0.70 to 1.10. This peak intensity ratio is measured by XRD after consolidation of the negative electrode active material layer to a density of 1.10 to 1.40. If the peak intensity ratio is excessively high, the orientation of the graphite in the negative electrode active material in the plane direction becomes too large due to consolidation of the negative electrode active material, the expansion and shrinkage in the thickness direction during repetitive charging and discharging becomes large, and the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery produced from the negative electrode It worsens. Also, when the peak intensity ratio is too low regardless of whether the electrode density is adjusted, it means that graphite is broken in the electrode, and as a result, charge / discharge efficiency is lowered. The preferred peak intensity ratio (I 110 / I 004 ) is 0.80 to 1.05.

또한, 상술한 압밀화에서의 프레스압에 의해, 흑연입자가 변형해 평면방향으로 흑연결정층이 배향할 뿐만 아니라, 흑연입자가 변형해 내부 공극이 폐쇄한다. 전극 내의 반응 면적은 전극 단면의 전자현미경으로 관찰되는 단위면적 당의 부극 활물질층의 공극 주장(周長)과 흑연입자내부의 공극 주위장의 합에 관계한다. Further, by the press pressure in the above-mentioned compaction, the graphite particles are deformed and not only the graphite crystal layer is oriented in the plane direction, but also the graphite particles are deformed and the internal voids are closed. The reaction area in the electrode is related to the sum of the porosity of the negative electrode active material layer per unit area observed by an electron microscope of the electrode cross section and the porosity of the graphite particles.

따라서 본 발명의 리튬 이차전지용 부극은, 상기 부극 활물질층 단면을 전자현미경으로 관찰했을 때, 단위면적 당의 부극 활물질층의 공극 주위장을 1.30~2.00㎛/㎛2으로 한다. 부극 활물질층에는, 입자간의 공극으로서, 바인더가 충전되지 않고 있는 부분의 공극과, 입자의 내부에 있는 공극이 있으므로, 단위면적 당 공극의 주위장은 이들의 총 합이 된다. Therefore, when the end face of the negative electrode active material layer of the present invention is observed by an electron microscope, the void perimeter field of the negative electrode active material layer per unit area is 1.30 to 2.00 mu m / mu m < 2 > The negative electrode active material layer has the voids in the portions where the binder is not filled and the voids in the particles as the voids between the particles, so that the perimeter of the void per unit area becomes the total sum of these.

공극 주위장은 활물질층의 두께가 50㎛ 이상의 전극을 제작하고, 기계연마법, 마이크로 톰(microtome)법, CP(Cross-section Polisher)법, 집속 이온빔(FIB)법 등의 방법에 의해 전극 단면을 제작하고, SEM 등의 방법으로 관찰한다. 이때, 입자의 공극이 가공법에 의해 변화되지 않는 것을 선택하는 것이 바람직하다. 관찰한 전극화상에 대해서, 입자와 공극을 가로막도록 2값화하고, 구멍을 포함하는 주위장을 계측한다. 관찰 단면에 있어서 입자 분포의 편차 등이 있기 때문에 20시야 이상의 관찰이 바람직하다. 주위장의 측정에 대해서는 화상 해석 소프트(WinROOF: 미타니 쇼지 가부시키가이샤 제품) 등을 사용해서 해석하는 것이 좋다. 상세한 측정 조건은 실시예에 나타내는 조건에 따른다. The electrode perimeter is prepared by forming an electrode having a thickness of 50 mu m or more in the active material layer and by means of a mechanical spun magic, a microtome method, a cross-section polisher (CP) method, a focused ion beam (FIB) And observed by a method such as SEM. At this time, it is preferable to select one in which the pores of the particles are not changed by the processing method. The observed electrode image is binarized so as to block the particles and the gap, and the surrounding field including the hole is measured. It is preferable to observe the observation at 20 or more because there are variations in particle distribution in the observation section. For the measurement of the surrounding field, it is preferable to use an image analysis software (WinROOF: manufactured by Mitani Shoji Co., Ltd.) or the like. The detailed measurement conditions are as shown in the examples.

상기 공극 주위장이 지나치게 짧으면, 부극 활물질 중의 흑연이 압밀에 의해 변형되고, 내부 공극이 지나치게 폐쇄하고 있는 것을 나타내고, 앞으로 제작되는 리튬이온 이차전지의 급속 충전성은 악화되어 버린다. 한편, 공극 주위장이 지나치게 길면, 부극밀도가 저하하고, 사이클 성능이나 DCR 성능이 악화되어 버린다. 바람직한 공극 주위장은 1.30~1.40㎛/㎛2이다. If the void perimeter is too short, it means that the graphite in the negative electrode active material is deformed by consolidation and the internal void is excessively closed, and the rapid charging property of the lithium ion secondary battery produced in the future is deteriorated. On the other hand, if the void perimeter is excessively long, the negative electrode density is lowered and the cycle performance and the DCR performance are deteriorated. The preferred pore circumference is 1.30 to 1.40 占 퐉 / 占 퐉 2 .

본 발명의 리튬이온 이차전지용 부극은, 부극 활물질층이 피크 강도비 (I110/I004)가 소정범위를 만족하면서, 공극 주위장도 소정 범위를 만족하는 것이 적합하다.In the negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention, it is preferable that the negative electrode active material layer satisfies a predetermined range while the peak strength ratio (I 110 / I 004 ) satisfies a predetermined range.

한편, 흑연입자, 저결정 탄소입자 및 부극 활물질의 비중, 밀도, 평균 입자경, 타원상 당 장단비 등의 특성은, 부극으로 하기 전의 원료 또는 혼합물의 상태에서의 값이며, 피크 강도비(배향도)과 공극 주위장은 부극으로 한 후의 상태에서의 값이다. On the other hand, the characteristics such as specific gravity, density, average particle size, and aspect ratio of the graphite particles, the low-crystalline carbon particles and the negative electrode active material are values in the state of the raw material or the mixture before the negative electrode, And the void perimeter are the values in the state after the negative electrode.

본 발명의 리튬이온 이차전지로 사용되는 정극전극으로서는, 통상의 이차전지와 동일하게 정극 활물질, 결착제, 도전재 등을 유기용매 또는 물로 슬러리화한 것을 집전체에 도포하고, 건조해서 시트 형상으로 한 것이 사용된다. 정극 활물질은 천이금속과 리튬을 함유하는 것이며, 1종의 천이금속과 리튬을 함유하는 물질이 바람직하고, 예를 들면, 리튬 천이금속 복합 산화물, 리튬 함유 천이금속 인산 화합물 등을 들 수 있고, 이들을 혼합해서 사용해도 좋다. 상기 리튬 천이금속 복합 산화물의 천이금속으로서는 바나듐, 티탄, 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리 등이 바람직하다. 리튬 천이금속 복합 산화물의 구체예로서는, LiCoO2 등의 리튬 코발트 복합 산화물, LiNiO2 등의 리튬 니켈 복합 산화물, LiMnO2, LiMn2O4, Li2MnO3 등의 리튬 망간 복합 산화물, 이들의 리튬 천이금속 복합 산화물의 주체가 되는 천이금속 원자의 일부를 알루미늄, 티탄, 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 마그네슘, 갈륨, 지르코늄 등의 다른 금속으로 치환한 것 등을 들 수 있다. 치환되었지만 구체예로서는, 예를 들면, LiNi0 . 5Mn0 . 5O2, LiNi0 . 80Co0 . 17Al0 . 03O2, LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2, LiMn1 . 8Al0 . 2O4, LiMn1 . 5Ni0 . 5O4 등을 들 수 있다. 또한, 상기 리튬 함유 천이금속 인산 화합물의 천이금속으로서는, 바나듐, 티탄, 망간, 철, 코발트, 니켈 등이 바람직하고, 구체예로서는, 예를 들면, LiFePO4 등의 인산철류, LiCoPO4 등의 인산 코발트류, 이들의 리튬 천이금속 인산 화합물의 주체가 되는 천이금속 원자의 일부를 알루미늄, 티탄, 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 마그네슘, 갈륨, 지르코늄, 니오브 등의 다른 금속으로 치환한 것 등을 들 수 있다. As the positive electrode used in the lithium ion secondary battery of the present invention, a positive electrode active material, a binder, a conductive material or the like, which is made into a slurry with an organic solvent or water, is applied to a current collector and dried to form a sheet Is used. The positive electrode active material contains a transition metal and lithium, and is preferably a material containing one kind of transition metal and lithium, and examples thereof include a lithium transition metal composite oxide and a lithium-containing transition metal phosphate compound. They may be mixed and used. The transition metal of the lithium transition metal composite oxide is preferably vanadium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper and the like. Specific examples of the lithium transition metal composite oxide include lithium cobalt complex oxides such as LiCoO 2 , lithium nickel complex oxides such as LiNiO 2 , lithium manganese composite oxides such as LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 and Li 2 MnO 3 , Those obtained by substituting a part of the transition metal atoms which are the main components of the metal composite oxide with other metals such as aluminum, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, magnesium, gallium and zirconium have. Substituted but a concrete example, for example, LiNi 0. 5 Mn 0 . 5 O 2 , LiNi 0 . 80 Co 0 . 17 Al 0 . 03 O 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiMn 1 . 8 Al 0 . 2 O 4 , LiMn 1 . 5 Ni 0 . 5 O 4 , and the like. As the transition metal of the lithium-containing transition metal phosphate compound, vanadium, titanium, manganese, iron, cobalt and nickel are preferable. Specific examples thereof include iron phosphate such as LiFePO 4 , cobalt phosphate such as LiCoPO 4 A part of the transition metal atoms which are the main components of the lithium transition metal phosphate compound may be replaced with another metal such as aluminum, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, magnesium, gallium, zirconium, , And the like.

정극전극의 결착제 및 슬러리화하는 용매로서는, 부극전극으로 사용되는 것과 동일해도 된다. 정극전극의 결착제(바인더)의 사용량은 정극 활물질 100질량부에 대하여, 0.001~20질량부가 바람직하고, 0.01~10질량부가 더욱 바람직하고, 0.02~8질량부가 가장 바람직하다. 정극전극의 용매의 사용량은 정극 활물질 100질량부에 대하여, 30~300질량부가 바람직하고, 50~200질량부가 더욱 바람직하다. The binder for the positive electrode and the solvent for slurrying may be the same as those used for the negative electrode. The amount of the binder (binder) used for the positive electrode is preferably 0.001 to 20 parts by mass, more preferably 0.01 to 10 parts by mass, and most preferably 0.02 to 8 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. The amount of the solvent of the positive electrode is preferably 30 to 300 parts by mass, more preferably 50 to 200 parts by mass, per 100 parts by mass of the positive electrode active material.

정극전극의 도전재로서는, 그라파이트의 미립자, 아세틸렌 블랙, 케천 블랙 등의 카본 블랙, 니들 코크스 등의 무정형탄소의 미립자 등, 카본나노파이버 등이 사용되지만, 이들에 한정되지 않는다. 정극전극의 도전재의 사용량은, 정극 활물질 100질량부에 대하여, 0.01~20질량부가 바람직하고, 0.1~10질량부가 더욱 바람직하다. As the conductive material of the positive electrode, carbon nanofibers and the like such as graphite fine particles, carbon black such as acetylene black and Kechenblack, fine particles of amorphous carbon such as needle coke, and the like are used, but not limited thereto. The amount of the conductive material used for the positive electrode is preferably 0.01 to 20 parts by mass, more preferably 0.1 to 10 parts by mass, per 100 parts by mass of the positive electrode active material.

정극전극의 집전체로서는 통상, 알루미늄, 스테인리스 강철, 니켈 도금 강철 등이 사용된다. As the collector of the positive electrode, aluminum, stainless steel, nickel-plated steel or the like is generally used.

이렇게하여 제조된 부극 및 정극을 사용해서 본 발명의 리튬이온 이차전지로 할 수 있다. 본 발명의 리튬이온 이차전지는, 상기한 부극과 정극간에 분리막이 존재하도록 배치되어 있다. The negative electrode and the positive electrode thus prepared can be used as the lithium ion secondary battery of the present invention. The lithium ion secondary battery of the present invention is disposed so that a separation membrane exists between the above-described negative electrode and positive electrode.

부극의 초기 용량 N(mAh/㎠)과, 정극의 초기 용량 P(mAh/㎠)와의 초기 용량비(N/P)가 1.0~1.5가 바람직하고, 1.0~1.2가 보다 바람직하다. 통상, 리튬이온 이차전지는 리튬을 보유하는 정극전극에 대하여, 리튬을 받아들이는 부극전극이 많게 탑재된다. 즉, 정극에 비해 부극 활물질량을 많게 한 부극전극을 사용한다. 이것은 부극전극이 저온충전 시에 리튬이온이 받아들여지지 않고, 전극상에 리튬금속이 석출해버리는 것을 방지하기 위한 조치이다. 그러나 N/P가 1.5를 넘어서 부극전극을 지나치게 탑재하면, 부극의 두께가 늘어나버려서, 전극 자체의 출력 및 입력 특성이 저하해버리는 문제나, 부극을 과잉하게 탑재하는 것에 의한 코스트 업이나 전체적인 체적 용량밀도의 저하라는 문제가 있다. 한편, 부극전극의 과잉 탑재분이 지나치게 작으면, 부극이 다양한 환경에서 열화했을 때에 실효용량으로서 정극을 밑돌고, 충전 시에 부극상에 금속 리튬이 석출해버릴 가능성이 있기 때문에, N/P가 1.2 이상인 것이 바람직하다. The initial capacity ratio N / P between the initial capacity N (mAh / cm2) of the negative electrode and the initial capacity P (mAh / cm2) of the positive electrode is preferably 1.0 to 1.5 and more preferably 1.0 to 1.2. Generally, in the lithium ion secondary battery, a large number of negative electrode receiving lithium is mounted on the positive electrode having lithium. That is, a negative electrode having a larger negative electrode active material than the positive electrode is used. This is a measure to prevent lithium ions from being taken in when the negative electrode is charged at low temperature and to prevent lithium metal from precipitating on the electrode. However, if the N / P is over 1.5 and the negative electrode is mounted excessively, the thickness of the negative electrode is increased and the output and input characteristics of the electrode itself are lowered. Also, There is a problem that the density is lowered. On the other hand, if the excess amount of the negative electrode is too small, there is a possibility that metal lithium is precipitated on the negative electrode at the time of filling under the positive electrode as the effective capacity when the negative electrode deteriorates under various circumstances. .

또한, 정극과 부극과의 사이에는, 통상 전해질과 비수계 전해액을 포함하는 전해액이 채워진다. 전해질로서는, 종래 공지한 것을 사용할 수 있고, 예를 들면 LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiN(CF3SO2)2, LiC(CF3SO2)3, LiB(CF3SO3)4, LiB(C2O4)2, LiBF2(C2O4), LiSbF6, LiSiF5, LiAlF4, LiSCN, LiClO4, LiCl, LiF, LiBr, LiI, LiAlF4, LiAlCl4 및 이들의 유도체 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiAsF6, LiCF3SO3, LiC(CF3SO2)3 및 LiCF3SO3의 유도체 및 LiC(CF3SO2)3의 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 전기 특성에 뛰어나므로 바람직하다. Between the positive electrode and the negative electrode, an electrolytic solution containing an electrolyte and a non-aqueous electrolytic solution is usually filled. Examples of the electrolyte include conventionally known electrolytes such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiB (CF 3 SO 3 ) 4 , LiB (C 2 O 4 ) 2 , LiBF 2 (C 2 O 4 ), LiSbF 6 , LiSiF 5 , LiAlF 4 , LiSCN, LiClO 4 , LiCl, LiF, LiBr, LiI, LiAlF 4 , LiAlCl 4, and derivatives thereof. Among these, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4 , LiAsF 6, LiCF 3 SO 3, LiC (CF 3 SO 2) derivatives and LiC 3 and LiCF 3 SO 3 (CF 3 SO 2) selected from the group consisting of 3 derivative Is preferable because it is excellent in electric characteristics.

또한, 비수계 전해액으로서는, 예를 들면, 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 클로로에틸렌카보네이트, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트, 1,1-디메톡시에탄, 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, γ-부티로락탄, 테트라하이드로푸란, 2-메틸테트라하이드로푸란, 1,3-디옥소란, 4-메틸-1,3-디옥소란, 아니솔, 디에틸에테르, 술포란, 메틸술포란, 아세토니트릴, 클로로니트릴, 프로피오니트릴, 붕산트리메틸, 규산테트라메틸, 니트로메탄, 디메틸포름아미드, N-메틸피롤리돈, 아세트산에틸, 트리리메틸오르토포르메이트, 니트로벤젠, 염화벤조일, 브롬화벤조일, 테트라하이드로티오펜, 디메틸술폭시드, 3-메틸-2-옥사졸리돈, 에틸렌글리콜, 설파이트, 디메틸설파이트 등의 단독 용매 또는 2종류 이상의 혼합 용매를 사용할 수 있다. Examples of the nonaqueous electrolytic solution include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, chloroethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, 1,1-dimethoxyethane, Ethane, 1,2-diethoxyethane, gamma -butyrolactane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, The organic solvent is preferably selected from the group consisting of diethyl ether, sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, chloronitrile, propionitrile, trimethyl borate, tetramethyl silicate, nitromethane, dimethyl formamide, N- methyl pyrrolidone, Methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, isobutyl, isobutyl, isobutyl, isobutyl, isobutyl, It can be used.

본 발명의 리튬이온 이차전지에서는, 정극전극과 부극전극과의 사이에 분리 막을 사용하는 것이 바람직하고, 분리막으로서는, 통상 사용되는 고분자의 미다공(微多孔) 필름을 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있다. In the lithium ion secondary battery of the present invention, it is preferable to use a separation membrane between the positive electrode and the negative electrode. As the separation membrane, a commonly used microporous film of a polymer can be used without particular limitation.

예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리염화비닐리덴, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴아미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에틸렌옥사이드나 폴리프로필렌옥사이드 등의 폴리에테르류, 카르복시메틸셀룰로오스나 하이록시프로필셀룰로오스 등이 다양한 셀룰로오스류, 폴리(메타)아크릴산 및 그 다양한 에스테르류 등을 주체로 하는 고분자 화합물이나 그 유도체, 이들의 공중합체나 혼합물로 이루어지는 필름 등을 들 수 있다. 이들의 필름은 단독으로 사용해도 되고, 이들의 필름을 포개서 복층 필름으로서 사용해도 된다. 또한, 이들의 필름에는 다양한 첨가제를 사용해도 되고, 그 종류나 함유량은 특별히 제한되지 않는다. 이들의 필름 중에서도, 본 발명의 리튬이온 이차전지에는 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리술폰으로부터 이루어지는 필름이 바람직하게 사용된다. Examples of the polymer include polyolefins such as polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, polyacrylamide, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyethersulfone, polycarbonate, polyamide, polyimide, Polyether compounds such as polyethylene oxide and polypropylene oxide, polymer compounds or derivatives thereof mainly containing various cellulose derivatives such as carboxymethylcellulose and hydroxypropylcellulose, poly (meth) acrylic acid and various esters thereof, A film composed of a combination or a mixture, and the like. These films may be used singly or as a multilayer film by superimposing these films. In addition, various additives may be used for these films, and the kind and content thereof are not particularly limited. Of these films, a film made of polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride or polysulfone is preferably used for the lithium ion secondary battery of the present invention.

이들의 필름은 전해액이 스며들어서 이온이 투과하기 쉽도록, 미다공화(微多孔化)가 이루어지고 있다. 이 미다공화의 방법으로서는, 고분자 화합물과 용제의 용액을 미크로 상분리시키면서 제막하고, 용제를 추출 제거해서 다공화하는 상분리법과, 용융한 고분자 화합물을 고(高)드래프트로 압출 제막한 후에 열처리하고, 결정을 한 방향으로 배열시켜, 더욱 연신에 의해 결정간에 간격을 형성해서 다공화를 도모하는 연신법 등을 들 수 있고, 사용되는 필름에 의해 적절히 선택된다. In these films, micropores are formed so that the electrolytic solution seeps in and the ions easily permeate. As the method of imidaclopentesis, there are a phase separation method in which a solution is formed by subjecting a solution of a polymer compound and a solvent to micro-phase separation, a solvent is extracted and removed, and a molten polymer compound is extruded and extruded in a high- And a stretching method in which a gap is formed between the crystals by further stretching to obtain a multi-grain structure, and the like are suitably selected depending on the film to be used.

본 발명의 리튬이온 이차전지는 그 형상에는 특별히 제한을 받지 않고, 코인형, 원통형, 각형 등, 다양한 형상으로 할 수 있다. The shape of the lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited, and may be various shapes such as a coin shape, a cylindrical shape, and a prism shape.

[실시예][Example]

이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들의 실시예에 의해 하등 한정되는 것이 아니다. Hereinafter, the present invention will be described concretely with reference to Examples, but the present invention is not limited by these Examples.

실시예 1~5 및 비교예 1~6 Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 6

흑연입자(A)로서 진비중 2.24g/㎤, 평균 입자경(D50)=8.5㎛, 타원상 당 장단비 0.5 이상의 입자의 비율이 74%인 구상화 천연흑연을 사용하고, 저결정 탄소입자(B)로서 석탄계 생코크스를 최고 도달 온도 800℃, 1300℃, 1600℃로 각각 질소 가스 분위기하에서 소성해서 얻어진 표 1에 나타내는 저결정 탄소입자(B1~5)을 사용하고, 표 2에 나타내는 배합비로 배합하고, 부극 활물질(C1~10)을 조제했다. 부극 활물질의 진비중, 평균 입자경(D50), 배합비 및 저결정 탄소입자의 종류를 표 2에 나타낸다. Spherical natural graphite having a true specific gravity of 2.24 g / cm3, an average particle size (D50) of 8.5 占 퐉 and a ratio of particles having an aspect ratio of 0.5 or more of an oval phase of not less than 0.5 was used as the graphite particles (A) (B1 to 5) shown in Table 1 obtained by firing coal-based raw coke at a maximum attainable temperature of 800 ° C, 1300 ° C, and 1600 ° C, respectively, in a nitrogen gas atmosphere were compounded at the blending ratios shown in Table 2 , And negative electrode active materials (C1 to 10) were prepared. Table 2 shows the true specific gravity, average particle size (D50), compounding ratio and kinds of low-crystalline carbon particles of the negative electrode active material.

소성온도
Firing temperature
진비중
g/㎤
True weight
g / cm3
D50
D50
타원상 당 장단비
0.5 미만의 비율%
Abstraction
% To less than 0.5%
B1B1 13001300 2.142.14 10.210.2 7575 B2B2 13001300 2.142.14 8.08.0 8282 B3B3 13001300 2.142.14 10.010.0 5454 B4B4 800800 1.741.74 10.310.3 8080 B5B5 16001600 2.202.20 10.110.1 8383

진비중
g/㎤
True weight
g / cm3
D50
D50
탭 밀도
g/㎤
Tap density
g / cm3
배합비
(A/B)
Mixing ratio
(A / B)
저결정 탄소 입자Low-crystalline carbon particles
C1C1 2.232.23 8.68.6 0.650.65 95/595/5 B1B1 C2 C2 2.232.23 8.78.7 0.650.65 90/1090/10 B1B1 C3C3 2.232.23 8.48.4 0.650.65 90/1090/10 B2B2 C4C4 2.232.23 8.48.4 0.650.65 90/1090/10 B3B3 C5C5 2.222.22 8.88.8 0.620.62 80/2080/20 B1B1 C6C6 2.212.21 9.19.1 0.600.60 70/3070/30 B1B1 C7C7 2.202.20 9.29.2 0.600.60 60/4060/40 B1B1 C8C8 2.242.24 8.58.5 0.650.65 100/0100/0 -- C9C9 2.192.19 8.78.7 0.650.65 90/1090/10 B4B4 C10C10 2.242.24 8.78.7 0.650.65 90/1090/10 B5B5

부극 활물질(C1~9)의 각각 94.5질량부에, 도전재로서 아세틸렌 블랙 1.0중량부 및 바인더로서 스티렌부타디엔고무 2.0질량부, 증점제로서 카르복시메틸셀룰로오스 1.5질량부를 혼합하고, 물 50질량부에 분산시켜 슬러리 형상으로 했다. 이 슬러리를 구리제의 부극 집전체에 도포하고, 건조 후, 양면 롤을 사용해서 부극 활물질층을 압밀(프레스)했다. 그 후, 이 부극전극을 소정의 크기로 컷트하고, 부극전극을 제작했다. 1.0 part by weight of acetylene black as a conductive material, 2.0 parts by weight of styrene butadiene rubber as a binder and 1.5 parts by weight of carboxymethyl cellulose as a thickener were mixed in 94.5 parts by weight of each of the negative electrode active materials C1 to 9 and dispersed in 50 parts by weight of water Thereby obtaining a slurry. This slurry was applied to a negative electrode current collector made of copper, and after drying, the negative electrode active material layer was pressed (pressed) using a double-sided roll. Thereafter, the negative electrode was cut into a predetermined size to produce a negative electrode.

정극 활물질로서 Li(NiMnCo)O2 88질량부, 도전재로서 아세틸렌 블랙 5질량부 및 바인더로서 폴리불화비닐리덴 7질량부를 혼합한 후, N-메틸피롤리돈 50질량부로 분산되게 하여 슬러리 형상으로 했다. 이 슬러리를 알루미늄제의 집전체에 도포하고, 건조 후, 프레스 성형했다. 그 후, 이 정극전극을 소정의 크기로 컷트하여 정극전극을 제작했다. As the positive electrode active material, Li (NiMnCo) O 2 , 5 parts by mass of acetylene black as a conductive material and 7 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed and dispersed in 50 parts by mass of N-methylpyrrolidone to obtain a slurry. This slurry was applied to a current collector made of aluminum, dried, and press molded. Thereafter, the positive electrode was cut into a predetermined size to produce a positive electrode.

에틸렌카보네이트 30체적%, 에틸메틸카보네이트 40체적% 및 디메틸카보네이트 30체적%로 이루어지는 혼합 용매에, LiPF6을 1㏖/L의 농도로 용해하여 전해질용액을 조제했다. LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent of 30 vol% of ethylene carbonate, 40 vol% of ethylmethyl carbonate and 30 vol% of dimethyl carbonate to prepare an electrolytic solution.

얻어진 부극전극과 정극전극을 두께 25㎛의 폴리프로필렌제의 미다공 필름(분리막)을 끼워서 알루미늄 팩 내에 유지했다. 그 후, 상기에서 조정한 비수전해액을 알루미늄 팩 내에 주입하고, 팩을 밀폐, 봉지하여, 실시예 1~5 및 비교예 1~6의 리튬이온 이차전지를 제작했다. The negative electrode and the positive electrode thus obtained were held in an aluminum pack with a microporous film (separator) made of polypropylene having a thickness of 25 mu m interposed therebetween. Thereafter, the nonaqueous electrolyte solution adjusted as described above was poured into the aluminum pack, and the pack was sealed and sealed to fabricate the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 6.

한편, 특히 사절이 없는 한, 각종 측정, 평가는 하기에 의한 것이다. On the other hand, various measurements and evaluations are made as follows, unless there is an emblem.

평균 입경 D50은 LA-920(HORIBA사 제품)의 장치를 사용하고, 분산매는 물 및 활성제를 사용해서 측정을 실시했다. 입자의 존재 비율의 기준으로서는, 레이저 회절산란법을 사용해서 체적분포를 측정했다. The average particle size D50 was measured using an apparatus of LA-920 (manufactured by HORIBA), and the dispersion medium was measured by using water and an activator. As a criterion of the existence ratio of the particles, the volume distribution was measured using the laser diffraction scattering method.

타원상 당 장단비는 CP(Cross-section Polisher)법에 의해 전극 단면을 제작하고, 주사형 전자현미경(FE-SEM S4700:히타치 하이테크사 제품)을 사용해서 500배의 배율로 관찰했다. 관찰한 입자는 100개 이상으로 했다. 입자의 타원상 당 장단비의 측정에 대해서는 화상해석 소프트(WinROOF: 미타니 쇼지 가부시키가이샤 제품) 사용해서 해석했다. An electrode cross section was prepared by a cross-section polisher (CP) method and observed at a magnification of 500 times using a scanning electron microscope (FE-SEM S4700: manufactured by Hitachi Hi-tech Co., Ltd.). The number of observed particles was 100 or more. The measurement of the stratum corneum ratio of the particles was carried out by using image analysis software (WinROOF: manufactured by Mitani Shoji Co., Ltd.).

진비중은 액상치환법(피크노미터법)에 의해 측정했다. 구체적으로는 피크노미터에 부극 활물질의 분체를 넣고, 증류수 등의 용매액을 더해, 진공탈기 등의 방법에 의해 분체 표면의 공기와 용매액을 치환하고, 정확한 분체 중량과 체적을 구함으로써 진비중값을 산출했다. True specific gravity was measured by the liquid phase substitution method (pycnometer method). Specifically, the powder of the negative electrode active material is placed in a pycnometer, a solvent such as distilled water is added, and the air and the solvent liquid on the surface of the powder are substituted by a method such as vacuum degassing and the accurate powder weight and volume are determined. Value.

부극 활물질층의 밀도(압밀 후)는 활물질층의 두께와 단위면적 당의 활물질층의 중량으로부터 산출했다. 구체적으로는 얻어진 부극전극을 소정의 크기에 컷트하고, 정밀천평으로 중량측정, 마이크로 게이지로 두께 측정을 실시했다. 또한, 부극전극의 도공기재에 사용된 집전체에 대해서도 동일한 면적으로 측정을 실시하고, 다음 식으로 산출했다. The density (after consolidation) of the negative electrode active material layer was calculated from the thickness of the active material layer and the weight of the active material layer per unit area. Specifically, the obtained negative electrode was cut into a predetermined size, and the weight was measured with a precision flat pile and the thickness was measured with a micro gauge. The current collector used for the coated substrate of the negative electrode was also measured in the same area and calculated by the following formula.

부극 활물질층의 밀도=(부극 전극 중량-집전체 중량)/활물질층의 체적 Density of negative electrode active material layer = (negative electrode weight - current collector weight) / volume of active material layer

흑연입자의 결정 배향도는 XRD측정에 의해 실시했다. 리가쿠사 제품 X선 회절 장치 기종 RINT-TTRⅢ, X선 관공: CuKα, 관전류: 300㎃, 관전압: 50㎸를 사용했다. 백그라운드 제거 후의 흑연입자결정의 (110)면에 상당하는 77.2°부근의 피크 강도와, (004)면에 상당하는 54.0°부근의 피크 강도의 비로부터 구했다. 백그라운드의 제거는 선형 근사에 의해 베이스라인을 긋고, 그 피크에서의 베이스라인의 값을 빼서 실시했다. XRD 스펙트럼에는 집전체(Cu)의 스펙트럼도 관측되지만, 피크 강도비에는 영향은 주지 않는다. The crystal orientation degree of the graphite particles was measured by XRD measurement. X-ray diffractometer Model RINT-TTR III, X-ray tube: CuK alpha, tube current: 300 mA, tube voltage: 50 kV were used. Was obtained from the ratio of the peak intensity near 77.2 ° corresponding to the (110) plane of the graphite particle crystal after the background removal and the peak intensity near 54.0 ° corresponding to the (004) plane. Removal of the background was done by drawing the baseline by linear approximation and subtracting the baseline value at that peak. The spectrum of the current collector (Cu) is observed in the XRD spectrum, but the peak intensity ratio is not affected.

배향도=(110)면의 피크 강도/(004)면의 피크 강도 Orientation degree = peak intensity of (110) plane / peak intensity of (004) plane

= 피크 강도비(I110/I004) = Peak intensity ratio (I 110 / I 004 )

공극 주위장은 CP(Cross-section Polisher)법에 의해 전극 단면을 제작하고, 주사형 전자현미경(FE-SEM S4700 히타치 하이테크사 제품)을 사용해서 전극의 상부부터 하부까지 전체가 들어가게 500배의 배율로 전자현미경으로 관찰했다. The electrode perimeter was fabricated by cross-section polisher (CP) method, and the electrode cross-section was fabricated using a scanning electron microscope (FE-SEM S4700 Hitachi Hi-Tech Co., Ltd.) And observed with an electron microscope.

관찰한 전극화상에 대해서, 입자 및 바인더와 공극을 가로막도록 2값화하고, 구멍을 포함하는 주위장을 계측한다. 관찰 단면에 있어서 입자의 분포의 편차 등이 있기 때문에 20시야 이상의 관찰을 실시했다. 공극 주위장의 측정에 대해서는 화상해석 소프트(WinROOF)를 사용해서 해석했다. The observed electrode image is binarized so as to block the particles and the binder and the void, and the surrounding field including the hole is measured. Observation at 20 or more viewing angles was performed because there was a variation in the distribution of particles in the observation section. The measurement of the perforation field was analyzed using image analysis software (WinROOF).

초기 용량비 N/P는 정극 및 부극에 대해서 각각 단독으로 충전 용량을 측정하고, 부극의 충전 용량 N(mAh)을 정극의 충전 용량 P(mAh)로 나눈 값이다. 구체적으로는, 상기 정극의 충전 용량 P(mAh) 및 부극의 충전 용량 N(mAh)은 다음과 같이 하여 산출했다. 우선, 정극 활물질의 충전 용량 p(mAh/g) 및 부극 활물질의 충전 용량 n(mAh/g)을 측정한다. 정극 활물질의 충전 용량 p(mAh/g)은 대극을 리튬 금속으로 하여, 전류밀도 30㎃/㎠의 정전류로 2.5V부터 4.2V까지 충전했을 때의 활물질(리튬 금속산화물) 1g 당의 충전 용량이다. 부극 활물질의 충전 용량 n(mAh/g)은 대극을 리튬 금속으로 하고, 전류밀도 30㎃/㎠의 정전류로 1.5V부터 0V까지 충전하고, 90분간 정전압 충전했을 때의 활물질 1g 당의 충전 용량이다. The initial capacity ratio N / P is a value obtained by separately measuring the charge capacity with respect to the positive electrode and the negative electrode, and dividing the charge capacity N (mAh) of the negative electrode by the charge capacity P (mAh) of the positive electrode. Specifically, the charging capacity P (mAh) of the positive electrode and the charging capacity N (mAh) of the negative electrode were calculated as follows. First, the charging capacity p (mAh / g) of the positive electrode active material and the charging capacity n (mAh / g) of the negative electrode active material are measured. The charging capacity p (mAh / g) of the positive electrode active material is the charging capacity per 1 g of the active material (lithium metal oxide) when the counter electrode is lithium metal and charged from 2.5 V to 4.2 V at a constant current of 30 mA / cm 2. The charging capacity n (mAh / g) of the negative electrode active material is the charging capacity per 1 g of the active material when the counter electrode is made of lithium metal and charged at 1.5 V to 0 V at a constant current of 30 mA / cm 2 and at a constant voltage for 90 minutes.

초기 용량비 N/P=n(mAh/g)/p(mAh/g) Initial capacity ratio N / P = n (mAh / g) / p (mAh / g)

충방전 효율의 측정은 대극을 리튬 금속으로 하여, 전류밀도 30㎃/㎠의 정전류로 1.5V부터 0V까지 충전하고, 그 후 90분간 정전압 충전한다. 30분간 중지한 후에 전류밀도 30㎃/㎠의 정전류로 0V부터 1.5V까지 방전을 실시하고, 초회 충전 용량에 대한 초회 방전 용량의 비율이며, 다음 식으로 표시된다. 한편, 충방전 효율은, 88.0%을 역치로 했다. The charging / discharging efficiency was measured by charging the counter electrode with lithium metal from 1.5 V to 0 V at a constant current of 30 mA / cm 2 and then charging it for 90 minutes under constant voltage. Discharge rate from 0 V to 1.5 V at a constant current of 30 mA / cm 2 after stopping for 30 minutes, and the ratio of the initial discharge capacity to the initial charge capacity. On the other hand, the charging / discharging efficiency was set at a threshold of 88.0%.

충방전 효율=100×초회 방전 용량/초회 충전 용량 Charging / discharging efficiency = 100 × initial discharging capacity / initial charging capacity

실시예 및 비교예의 리튬이온 이차전지를 사용하고, 사이클 성능의 시험을 실시했다. 45℃의 항온조에서 시험을 실시했다. 우선, 1C레이트에서 충전 종시 전압을 4.2V로 하고, 그 후 1C레이트에서 2.5V까지 방전을 반복했다. 1회째의 방전 용량을 100%라고 하고, 200회째의 방전 용량이 80%을 밑돌 경우에 ×, 웃돌 경우에 ○라고 했다. Using the lithium ion secondary batteries of Examples and Comparative Examples, a test of cycle performance was carried out. The test was carried out in a constant temperature bath at 45 ° C. First, at the 1C rate, the charge termination voltage was set to 4.2 V, and then the discharge was repeated up to 2.5 V at the 1 C rate. The first discharge capacity was 100%, and the 200th discharge capacity was 80% or less.

실시예 및 비교예의 리튬이온 이차전지를 사용하고, 충전 시의 직류 저항(DCR)측정을 실시했다. DCR측정은 23℃에서 방전 레이트가 1C레이트에서 충전을 실시했을 때의 충전율 60%의 전압에 90분간 정전압 충전을 실시하여 조정한 후, 소정의 온도(23℃ 및 -20℃)로 설정한 항온조 내에서 방전 레이트가 1C레이트 또는 5C레이트 각각의 정전류로 10초간 충전시키고, 그들의 경우의 전지전압의 변화를 측정했다. 얻어진 결과로부터, 다음 식으로부터 DCR값을 구했다. The DC resistance (DCR) at the time of charging was measured using the lithium ion secondary batteries of Examples and Comparative Examples. The DCR measurement was carried out by constant-voltage charging at a charging rate of 60% at a discharging rate of 1 C rate at 23 DEG C for 90 minutes, and thereafter, a constant-temperature- The discharge rate was charged at a constant current of 1 C rate or 5 C rate for 10 seconds, and the change in the battery voltage in these cases was measured. From the obtained results, the DCR value was obtained from the following equation.

DCR=Δ전압/Δ전류 DCR =? Voltage /? Current

= (1C 10초 후 전압-5C 10초 후 전압)/(1C레이트-5C레이트) = (1C after 10 seconds voltage-5C voltage after 10 seconds) / (1C rate-5C rate)

충전 시의 직류 저항비(DCR비)=(DCR-20℃/DCR23℃) DC resistance ratio at charging (DCR ratio) = (DCR -20 ° C / DCR 23 ° C )

이 직류 저항비가 6.0 이하일 경우를 ○이라 하고, 6.0을 넘을 경우를 ×라고 했다. The case where the DC resistance ratio is 6.0 or less is indicated by?, And the case where the DC resistance ratio exceeds 6.0 is indicated by?.

실시예 및 비교예에 대해서, 부극 활물질의 종류, 부극밀도, 피크 강도비, 공극 주위장, N/P 및 전지성능을 정리하여 표 3에 나타낸다. Table 3 shows the types of the negative electrode active material, the density of the negative electrode, the peak intensity ratio, the pore surrounding length, the N / P, and the battery performance.

부극
활물질
Negative
Active material
부극
밀도
Negative
density
피크
강도비
peak
Intensity ratio
공극
주위장
air gap
Circumference
N/PN / P 충방전 효율%Charge / discharge efficiency% 사이클 성능Cycle Performance DCR
성능
DCR
Performance
실시예 1Example 1 C1C1 1.301.30 0.900.90 1.311.31 1.21.2 89.789.7 실시예 2Example 2 C2C2 1.351.35 1.051.05 1.331.33 1.21.2 89.489.4 비교예 1Comparative Example 1 C2C2 1.601.60 1.201.20 1.251.25 1.21.2 88.088.0 ×× ×× 비교예 2Comparative Example 2 C2C2 1.001.00 0.500.50 1.501.50 1.21.2 89.789.7 ×× ×× 실시예 3Example 3 C3C3 1.301.30 1.001.00 1.341.34 1.21.2 88.388.3 비교예 3Comparative Example 3 C4C4 1.301.30 0.520.52 1.121.12 1.21.2 87.787.7 실시예 4Example 4 C5C5 1.321.32 0.940.94 1.321.32 1.21.2 89.089.0 실시예 5Example 5 C6C6 1.311.31 0.820.82 1.301.30 1.21.2 88.288.2 비교예 4Comparative Example 4 C7C7 1.351.35 0.650.65 1.151.15 1.21.2 87.687.6 ×× 비교예 5Comparative Example 5 C8C8 1.301.30 1.151.15 1.201.20 1.21.2 88.088.0 ×× ×× 비교예 6Comparative Example 6 C9C9 1.281.28 1.001.00 1.201.20 1.21.2 88.088.0 ×× ×× 비교예 7Comparative Example 7 C10C10 1.391.39 1.251.25 1.201.20 1.21.2 89.689.6 ×× ××

본 발명은 각종 용도에 적용할 경우에 요구되는 에너지 밀도 및 사이클 특성을 실용상 만족할 수 있는 리튬 이차전지 부극을 제공할 수 있는 것부터, 노트북이나 스마트폰이 대표되는 소형 휴대 전자기기의 전원뿐만 아니라, 전기자동차나 모터와 가솔린 엔진을 조합시킨 하이브리드 전기자동차, 플러그인 하이브리드 전기자동차의 대형전지, 또한, 태양광발전이나 풍력발전 등의 발전기와 병용하는 정치(定置)방향 축전지 등, 에너지 환경 문제에 관련된 각종 용도로 이용할 수 있다. The present invention can provide a lithium secondary battery anode that can be practically satisfactory in terms of energy density and cycle characteristics required for various applications. Therefore, the present invention can be applied not only to power sources for portable electronic devices represented by notebooks or smart phones, A hybrid electric vehicle in which an electric vehicle or a motor and a gasoline engine are combined, a large battery of a plug-in hybrid electric vehicle, and a battery in a stationary direction that is used in combination with a generator such as a solar power generator or a wind power generator. It can be used for applications.

Claims (9)

집전체상에 부극 활물질층을 가지는 리튬이온 이차전지용 부극으로서, 부극 활물질층이 부극 활물질과 바인더를 포함하고, 부극 활물질이 타원상 당 장단비 0.5 이상의 입자의 비율이 60% 이상의 흑연입자와, 진비중 1.90~2.16g/㎤, 타원상 당 장단비 0.5 미만의 입자의 비율이 60% 이상의 저결정 탄소입자가 95:5~70:30의 질량비로 배합되어서 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지용 부극. A negative electrode for a lithium ion secondary battery having a negative electrode active material layer on a current collector, wherein the negative electrode active material layer comprises a negative electrode active material and a binder, the negative electrode active material comprises graphite particles having a ratio of particles having an elongation percentage of 0.5 or more, Characterized in that low-crystalline carbon particles having a specific gravity of 1.90 to 2.16 g / cm 3 and a ratio of particles having an aspect ratio of less than 0.5 of the steric phase ratio of 60% or more are mixed in a mass ratio of 95: 5 to 70:30. . 제1항에 있어서,
상기 부극 활물질층의 XRD측정에 의한 흑연입자결정의 (110)면의 피크 강도(I110)와 (004)면의 피크 강도(I004)와의 비(I110/I004)가 0.70~1.10인 리튬이온 이차전지용 부극.
The method according to claim 1,
The negative electrode active material is a peak intensity of 110 of the graphite particles determined by the XRD measurement surface of the layer (I 110) and the ratio (I 110 / I 004) between the peak intensity (I 004) of face (004) is 0.70 ~ 1.10 Negative electrode for lithium ion secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 부극 활물질층 단면의 전자현미경으로 관찰되는 단위면적 당 공극 주위장이 1.30~2.00㎛/㎛2인 리튬이온 이차전지용 부극.
The method according to claim 1,
Wherein the negative electrode perimeter area per unit area observed by an electron microscope of the end face of the negative electrode active material layer is 1.30 to 2.00 mu m / mu m < 2 >.
제1항에 있어서,
상기 부극 활물질층의 XRD측정에 의한 흑연입자결정의 (110)면의 피크 강도(I110)와 (004)면의 피크 강도(I004)와의 비(I110/I004)가 0.70~1.10이면서, 상기 부극 활물질층 단면의 전자현미경으로 관찰되는 단위면적 당 공극 주위장이 1.30~2.00㎛/㎛2인 리튬이온 이차전지용 부극.
The method according to claim 1,
The ratio (I 110 / I 004) between the peak intensity (I 004) of the negative electrode active material and the peak intensity of the (110) plane of the graphite particles crystal (I 110) (004) by XRD measurement of the floor surface while 0.70 ~ 1.10 , And the periperal space per unit area observed by an electron microscope of the end face of the negative electrode active material layer is 1.30 to 2.00 mu m / mu m < 2 >.
제1항에 있어서,
상기 부극 활물질이 진비중 2.13~2.23g/㎤, 탭 밀도가 0.5g/㎤ 이상이며, 평균 입자경 D50=5~20㎛인 리튬이온 이차전지용 부극.
The method according to claim 1,
Wherein the negative electrode active material has a true specific gravity of 2.13 to 2.23 g / cm3, a tap density of 0.5 g / cm3 or more, and an average particle diameter D50 of 5 to 20 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 부극 활물질 중의 저결정 탄소입자가 평균 입자경 D50=5~20㎛인 리튬이온 이차전지용 부극.
The method according to claim 1,
Wherein the low-crystalline carbon particles in the negative electrode active material have an average particle diameter D50 of 5 to 20 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 부극 활물질 중의 흑연입자가 진비중 2.23~2.24g/㎤, 평균 입자경 D50이 5~20㎛인 리튬이온 이차전지용 부극.
The method according to claim 1,
Wherein the graphite particles in the negative electrode active material have a true specific gravity of 2.23 to 2.24 g / cm3 and an average particle size D50 of 5 to 20 占 퐉.
제3항에 있어서,
상기 부극 활물질 중의 저결정 탄소입자가, 석탄 또는 석유계의 생코크스를 900~1500℃로 소성처리한 코크스, 석탄 또는 석유계의 하소코크스, 또는 상기 하소코크스를 900~1500℃로 소성처리한 코크스 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지용 부극.
The method of claim 3,
Wherein the low-crystalline carbon particles in the negative electrode active material are coke, coal or petroleum calcined coke obtained by calcining coal or petroleum raw coke at 900 to 1500 占 폚, or calcined coke calcined at 900 to 1500 占 폚 And a negative electrode for a lithium ion secondary battery.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 리튬이온 이차전지용 부극이 세퍼레이터를 통해서 정극과 대향해서 이루어지는 리튬이온 이차전지로서, 부극의 초기 용량 N(mAh/㎠)과, 정극의 초기 용량 P(mAh/㎠)의 초기 용량비(N/P)가 1.0~1.5가 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지. The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 8, wherein the negative electrode for a lithium ion secondary battery is opposed to the positive electrode through a separator, wherein the initial capacity N (mAh / cm2) of the negative electrode and the initial capacity P (mA / cm < 2 >) of the lithium ion secondary battery is in the range of 1.0 to 1.5.
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