KR20170039976A - 음극 및 이를 포함하는 이차 전지 - Google Patents

음극 및 이를 포함하는 이차 전지 Download PDF

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이솔닢
이혁무
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Abstract

본 발명은 음극 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것으로, 구체적으로는 50 내지 90 %의 기공도, 0.5 ㎛ 내지 2 ㎛의 평균 기공 직경 및 15 ㎛ 내지 20 ㎛의 평균 직경을 갖는 제1 흑연 입자 및 8 ㎛ 내지 15 ㎛의 평균 직경을 갖는 제2 흑연 입자를 포함하며, 상기 제1 흑연 입자 및 제2 흑연 입자의 중량비는 2:8 내지 3:7인 음극을 제공한다.
본 발명은 제2 흑연 입자 및 상기 제2 흑연 입자보다 큰 직경 및 큰 기공을 갖는 제1 흑연 입자를 혼재시키거나, 상기 제1 흑연 입자가 포함된 제1 활물질 층 및 상기 제2 흑연 입자를 포함하는 제2 활물질 층을 층층이 포함함으로써 음극 내 리튬 이온이 포함된 전해액의 이동이 용이하므로, 상기 기공을 통하여 리튬 이온이 확산될 수 있다. 따라서, 고로딩의 음극에서도 우수한 급속 충전 특성을 나타낼 수 있다.

Description

음극 및 이를 포함하는 이차 전지{NEGATIVE ELECTRODE AND SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}
본 발명은 음극 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.
화석연료 사용의 급격한 증가로 인하여 대체 에너지나 청정에너지의 사용에 대한 요구가 증가하고 있으며, 그 일환으로 가장 활발하게 연구되고 있는 분야가 전기화학 반응을 이용한 발전, 축전 분야이다.
현재 이러한 전기화학적 에너지를 이용하는 전기화학 소자의 대표적인 예로 이차 전지를 들 수 있으며, 점점 더 그 사용 영역이 확대되고 있는 추세이다. 최근에는 휴대용 컴퓨터, 휴대용 전화기, 카메라 등의 휴대용 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차 전지 중 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고 사이클 수명이 길며 자기 방전율이 낮은 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해져 왔고, 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
일반적으로 이차 전지는 양극, 음극, 전해질로 구성되며, 첫 번째 충전에 의해 양극 활물질로부터 나온 리튬 이온이 카본 입자와 같은 음극 활물질 내에 삽입되고 방전시 다시 탈리되는 등의 양 전극을 왕복하면서 에너지를 전달하는 역할을 하기 때문에 충방전이 가능하게 된다.
예를 들어, 리튬 이차전지는 전극 활물질로서 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 양극과, 카본계 활물질을 포함하는 음극 및 다공성 분리막으로 이루어진 전극 조립체에 리튬 전해질이 함침되어 있는 구조로 이루어져 있다. 양극은 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 양극 합제를 알루미늄 호일에 코팅하여 제조되며, 음극은 카본계 활물질을 포함하는 음극 합제를 구리 호일에 코팅하여 제조된다.
한편, 최근 이차전지의 고용량, 급속 충전 특성에 대한 요구가 증대됨에 따라, 리튬 도금 현상(Li-plating)의 발생 억제 및 확산 특성의 개선을 위한 연구의 필요성이 증가하고 있다.
급속 충전 시에는 음극의 표면에 리튬 도금 현상이 발생할 수 있으며, 석출된 리튬은 셀 퇴화의 원인이 될 수 있다. 특히, 전극의 로딩이 증가하게 되면, 동일한 C-rate로 전류 인가 시 전극의 공극을 통해 전극 내부로 확산되는 리튬 이온의 양보다 표면에 쌓이는 리튬 도금 현상의 발생을 더욱 심화시킨다.
이에, 고로딩의 전극 내에서도 급속 충전 특성을 향상시킬 수 있는 음극의 개발이 요구된다.
대한민국 공개특허 제1995-0010155호
본 발명의 해결하고자 하는 제1 기술적 과제는, 큰 기공을 갖는 물질을 전극 내에 포함시킴으로써, 리튬 이온의 확산 특성이 우수한 음극을 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 제2 기술적 과제는, 상기 음극을 포함하는 이차 전지, 전지 모듈 및 전지 팩을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 50 내지 90 %의 기공도, 0.5 ㎛ 내지 2 ㎛의 평균 기공 직경 및 15 ㎛ 내지 20 ㎛의 평균 직경을 갖는 제1 흑연 입자 및 8 ㎛ 내지 15 ㎛의 평균 직경을 갖는 제2 흑연 입자를 포함하며, 상기 제1 흑연 입자 및 제2 흑연 입자의 중량비는 2:8 내지 3:7인 음극을 제공한다.
또한, 본 발명은 50 % 내지 90 %의 기공도를 갖는 제1 흑연 입자를 포함하는 제1 활물질 층; 및 제2 흑연 입자를 포함하는 제2 활물질 층;을 포함하는 음극을 제공한다.
나아가, 본 발명은 양극, 상기 음극, 상기 양극 및 음극 사이에 개재된 분리막 및 전해액을 포함하는 이차 전지를 제공한다.
본 발명은 제2 흑연 입자 및 상기 제2 흑연 입자보다 큰 직경 및 큰 기공을 갖는 제1 흑연 입자를 혼재시키거나, 상기 제1 흑연 입자가 포함된 제1 활물질 층 및 상기 제2 흑연 입자를 포함하는 제2 활물질 층을 층층이 포함함으로써 음극 내 리튬 이온이 포함된 전해액의 이동이 용이하므로, 상기 기공을 통하여 리튬 이온이 확산될 수 있다. 따라서, 고로딩의 음극에서도 우수한 급속 충전 특성을 나타낼 수 있다.
도 1(a) 종래의 음극, (b)는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 제1 흑연 입자 및 제2 흑연 입자가 혼재된 음극, (c)는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 제1 흑연 입자를 포함하는 제1 활물질 층, 제2 흑연 입자를 포함하는 제2 활물질 층을 순차적으로 포함하는 음극에 따른 리튬 이온의 이동 경로를 각각 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 음극은, 50 내지 90 %의 기공도, 0.5 ㎛ 내지 2 ㎛의 평균 기공 직경 및 15 ㎛ 내지 20 ㎛의 평균 직경을 갖는 제1 흑연 입자 및 8 ㎛ 내지 15 ㎛의 평균 직경을 갖는 제2 흑연 입자를 포함하며, 상기 제1 흑연 입자 및 제2 흑연 입자의 중량비는 2:8 내지 3:7인 음극일 수 있다.
도 1a)를 참조하면, 종래에는 전극 내부로 전해액의 확산이 잘 이루어지지 않아 표면에 석출되는 리튬의 양이 많았다.
그러나, 본 발명에서는 도 1b)에 나타낸 바와 같이, 입자 크기에 비해 크게는 13 %에 달하는 큰 기공을 가지며, 기공도도 50 내지 90 %로 커서 입자 내에 기공으로 인한 공간이 넓은 제1 흑연 입자를 다소 크기가 작은 제2 흑연 입자와 함께 혼합하여 제공함으로써, 상기 제1 흑연 입자 내부로 전해액의 확산이 용이하여 리튬 이온이 제1 흑연 입자의 기공을 통해 보다 빠르게 확산할 수 있다. 따라서, 4 내지 5.5 mAh/cm2의 고로딩의 전극에서, 1.5 C 내지 5 C의 C-rate로 급속 충전을 수행하더라도 리튬 도금 현상이 억제된 우수한 충전 특성을 나타낼 수 있다.
상기 제1 흑연 입자는, 전해액의 통로로 작용할 뿐만 아니라, 리튬 이온의 삽입 탈리를 수행하는 음극 활물질로서의 역할을 할 수 있다.
만약, 상기 제1 흑연 입자의 기공도가 50 % 미만이거나 평균 기공 직경이 0.5 ㎛ 미만인 경우에는 리튬 이온 확산의 통로가 작아지므로, 확산 속도가 미미한 문제점이 있고, 90 % 초과이거나 평균 기공 직경이 2 ㎛인 경우에는 활물질 층의 강도가 저하하는 문제점이 발생할 수 있다.
제1 흑연 입자는, 15 ㎛ 내지 20 ㎛의 평균 직경을 나타낼 수 있다. 만약, 상기 제1 흑연 입자의 직경이 15 ㎛ 미만인 경우에는 내부 기공이 작아서, 기공 내에 존재하는 리튬 이온의 양이 적으므로, 확산이 원활하지 못한 문제점이 발생할 수 있고, 20 ㎛ 초과인 경우에는 전극의 용량이 저하하는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 제1 흑연 입자 및 제2 흑연 입자는 천연흑연, 인조흑연, 흑연화탄소 섬유, 흑연화 메조카본마이크로비드 및 비정질 탄소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
이때, 상기 제1 흑연 입자 및 제2 흑연 입자의 긴 축 방향의 길이를 A, 짧은 축 방향의 길이를 B로 하면, A／B로 나타내지는 어스펙트비(aspect ratio)는 1 내지 1.5일 수 있다.
제2 흑연 입자는, 8 ㎛ 내지 15 ㎛의 평균 직경을 나타낼 수 있다. 제1 흑연 입자에 비하여 작은 평균 직경을 가짐으로써, 보다 우수한 전극 밀도를 나타낼 수 있는 효과가 있다. 만약, 8 ㎛ 미만의 평균 직경을 갖는 제2 흑연 입자를 사용하는 경우, 제1 흑연 입자의 기공 크기 보다 작기 때문에, 기공 내로 침투하여 전해액의 통로를 막게 되어 리튬 이온의 확산을 방해하는 문제점이 발생할 수 있다.
이때, 상기 기공도 및 평균 기공 직경은 주사전자 현미경(SEM) 사진 또는 수은 포로시미터(Mercury porosimeter)로 측정할 수 있다. 입자의 평균 직경은 입자의 직경 분포의 50% 기준에서의 입경으로 정의할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 입자의 평균 직경(D50)은 예를 들어, 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있다. 상기 레이저 회절법은 일반적으로 서브미크론(submicron) 영역에서부터 수 mm 정도의 입경의 측정이 가능하며, 고 재현성 및 고 분해성의 결과를 얻을 수 있다.
한편, 상기 제1 흑연 입자 및 제2 흑연 입자의 중량비는 2:8 내지 3:7일 수 있다. 상기 제1 흑연 입자가 상기 중량비 미만으로 첨가되는 경우에는 리튬 이온이 확산할 수 있는 공간이 줄어들게 되어 급속 충전 특성이 미미한 문제점이 있을 수 있고, 제1 흑연 입자가 상기 범위 초과로 첨가되는 경우에는 용량이 저하하는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 제1 흑연 입자 및 또 다른 제1 흑연 입자 사이에는 적어도 하나 이상의 제2 흑연 입자가 존재할 수 있다. 상기 제1 흑연 입자는 제2 흑연 입자의 사이 사이에 분포함으로써, 리튬 이온이 보다 고르게 확산할 수 있도록 도와주는 역할을 할 수 있다. 상기 제1 흑연 입자의 사이에 적어도 하나 이상의 제2 흑연 입자가 존재하도록 하기 위해, 음극의 제조 시 고점도 믹싱 방법을 사용할 수 있다.
일례로, 상기 음극은 상기 제1 흑연 입자, 제2 흑연 입자, 도전재 및 바인더를 포함하는 음극 합제를 유기 용매에 혼합하여 만들어진 슬러리를 음극 집전체 상에 도포한 후 건조 및 압연하여 제조될 수 있다.
상기 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더로는 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 폴리 아크릴산 (poly acrylic acid) 및 이들의 수소를 Li, Na 또는 Ca 등으로 치환된 고분자, 또는 다양한 공중합체 등의 다양한 종류의 바인더 고분자가 사용될 수 있다.
상기 도전제는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 파네스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 탄소 나노 튜브 등의 도전성 튜브; 플루오로카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 음극은, 50 % 내지 90 %의 기공도를 갖는 제1 흑연 입자를 포함하는 제1 활물질 층; 및 제2 흑연 입자를 포함하는 제2 활물질 층;을 포함하는 음극일 수 있다.
도 1c)에 나타낸 바와 같이, 상기 음극은 이온을 확산 시킬 수 있는 큰 기공도를 가지는 제1 활물질 층을 포함한다. 상기 기공을 통해 음극 내부로 전해액이 확산되고, 상기 전해액 내의 리튬 이온은 활물질 층으로 용이하게 전달될 수 있다. 따라서, 고로딩의 전극에서도 우수한 급속 충전 특성을 나타낼 수 있다.
이때, 상기 제1 활물질 층 및 제2 활물질 층은 번갈아가며 형성된 것일 수 있다. 상기 제1 활물질 층 및 제2 활물질 층을 번갈아가며 형성함으로써, 제1 활물질 층 내의 제1 흑연 입자를 통해 리튬 이온이 활물질 층으로 전달되고, 제2 활물질 층의 제2 흑연 입자에 흡장되지 못한 나머리 리튬 이온이, 또 다른 제1 활물질 층을 통해 확산되면서 상기 과정이 반복됨으로써 리튬 확산 속도가 증대될 수 있다.
특히, 상기 음극은 집전체 상에 제2 활물질 층/ 제1 활물질 층/제2 활물질 층이 순차적으로 형성된 것일 수 있고, 전해액과 맞닿아 있는 상기 제2 활물질 층의 제2 흑연 입자에 흡장되고 남은 리튬 이온들이 제1 활물질 층을 통해 집전체와 맞닿아 있는 제2 활물질 층으로 확산될 수 있다.
상기 음극에 형성된 모든 제1 활물질 층 및 제2 활물질 층의 두께비는 2:8 내지 3:7일 수 있다.
만약, 상기 제1 활물질 층이 상기 두께비 미만으로 첨가되는 경우에는 리튬 이온이 확산할 수 있는 공간이 줄어들게 되어 급속 충전 특성이 미미한 문제점이 있을 수 있고, 상기 제1 활물질 층이 상기 두께비 초과로 첨가되는 경우에는 용량 저하의 문제점이 발생할 수 있다.
상기 제1 흑연 입자는 50 내지 90 %의 기공도, 0.5 ㎛ 내지 2 ㎛의 평균 기공 직경을 가지며, 15 ㎛ 내지 20 ㎛의 평균 직경을 갖는 구형의 흑연 입자일 수 있고, 상기 제2 흑연 입자는 8 ㎛ 내지 15 ㎛의 평균 직경을 가질 수 있으며, 상기 제1 및 제2 흑연 입자는 천연흑연, 인조흑연, 흑연화탄소 섬유, 흑연화 메조카본마이크로비드 및 비정질 탄소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 제1 흑연 입자는, 15 ㎛ 내지 20 ㎛의 평균 직경을 나타낼 수 있다. 만약, 상기 제1 흑연 입자의 직경이 15 ㎛ 미만인 경우에는 내부 기공이 작아서, 기공 내에 존재하는 리튬 이온의 양이 적으므로, 확산이 원활하지 못한 문제점이 발생할 수 있고, 20 ㎛ 초과인 경우에는 전극의 용량이 저하하는 문제점이 발생할 수 있다.
만약, 상기 제1 흑연 입자의 기공도가 50 % 미만이거나 평균 기공 직경이 0.5 ㎛ 미만인 경우에는 리튬 이온 확산의 통로가 작아지므로, 확산 속도가 미미한 문제점이 있고, 90 % 초과이거나 평균 기공 직경이 2 ㎛인 경우에는 제1 활물질 층의 강도가 저하하는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 제1 흑연 입자 및 제2 흑연 입자의 긴 축 방향의 길이를 A, 짧은 축 방향의 길이를 B로 하면, A／B로 나타내지는 어스펙트비(aspect ratio)는 1 내지 1.5일 수 있다.
상기 음극의 공극률은 25 % 내지 36 %일 수 있다. 이때, 상기 음극의 공극률은 음극에 포함되는 제1 흑연 입자, 제2 흑연 입자 및 도전재로 이루어진 군으로부터 선택된 1이상으로 이루어진 공극 및 제1 흑연 입자, 제2 흑연 입자 및 도전재 내의 기공을 포함한 것일 수 있다.
이때, 상기 공극률은 수은 포로시미터(기기명: AutoPore Ⅵ 9500, Micromerities, USA)로 측정한 것일 수 있고, 다음과 같이 공극 부피가 측정될 수 있다. 상기 전극을 모세관(penetrometer)에 넣고 실링(sealing)한 후 진공을 가하고 수은을 채워 넣었다. 모세관에 압력이 가해지면 수은이 전극 내의 공극으로 침투하여 모세관의 수은 높이가 감소하는 데 이 감소를 압력의 함수로써 측정하면 기공에 침투한 수은의 부피를 알 수 있다.
일례로, 상기 음극은 상기 제2 흑연 입자, 도전재 및 바인더를 포함하는 음극 합제를 유기 용매에 혼합하여 만들어진 제2 음극 슬러리를 음극 집전체 상에 도포한 후 건조하여 제2 활물질 층을 형성하고, 상기 제1 흑연 입자, 도전재 및 바인더를 포함하는 음극 합제를 유기 용매에 혼합하여 만들어진 제1 음극 슬러리를 상기 제2 활물질 층 상에 도포한 후 건조하여 제1 활물질 층을 형성한 후, 제2 슬러리를 상기 제1 활물질 층 상에 도포하여 건조 한 후 압연하여 제조될 수 있다.
본 발명은 양극, 상기 음극, 상기 양극 및 음극 사이에 개재된 분리막 및 전해액을 포함하는 이차 전지를 제공한다.
상기 음극은 큰 기공을 갖는 제1 흑연 입자를 포함하므로, 음극 내 리튬 이온이 상기 기공을 통하여 확산을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 상기 음극을 포함하는 이차 전지는 4 내지 5.5 mAh/cm2의 고로딩의 전극에서, 1.5 C 내지 5 C의 C-rate로 급속 충전을 수행하더라도 리튬 도금 현상이 억제된 우수한 충전 특성을 나타낼 수 있다.
상기 분리막으로는 종래에 분리막으로 사용된 통상적인 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있으며, 또는 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전해액은 비수계 유기용매와 금속염을 포함할 수 있다.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 금속염은 리튬염을 사용할 수 있고, 상기 리튬염은 상기 비수 전해액에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 이차 전지를 단위 셀로 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 제공한다. 상기 전지 모듈 및 전지 팩은 고로딩에서 우수한 급속 충전 특성을 나타내는 이차 전지를 포함하므로, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 및 전력 저장용 시스템의 전원으로 사용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 50 내지 90 %의 기공도, 0.5 ㎛ 내지 2 ㎛의 평균 기공 직경 및 15 ㎛ 내지 20 ㎛의 평균 직경을 갖는 제1 흑연 입자 및 8 ㎛ 내지 15 ㎛의 평균 직경을 갖는 제2 흑연 입자를 포함하며, 상기 제1 흑연 입자 및 제2 흑연 입자의 중량비는 2:8 내지 3:7인 음극.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 흑연 입자 및 또 다른 제1 흑연 입자 사이에는 적어도 하나 이상의 제2 흑연 입자가 존재하는 것을 특징으로 하는 음극.
  3. 50 % 내지 90 %의 기공도를 갖는 제1 흑연 입자를 포함하는 제1 활물질 층; 및
    제2 흑연 입자를 포함하는 제2 활물질 층;을 포함하는 음극.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 활물질 층 및 제2 활물질 층은 번갈아가며 형성된 것을 특징으로 하는 음극.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 음극은 집전체 상에 제2 활물질 층/제1 활물질 층/제2 활물질 층이 순차적으로 형성된 것을 특징으로 하는 음극.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 음극에 형성된 모든 제1 활물질 층 및 제2 활물질 층의 두께비는 2:8 내지 3:7인 음극.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1 흑연 입자는 0.5 ㎛ 내지 2 ㎛의 평균 기공 직경 및 15 ㎛ 내지 20 ㎛의 평균 직경을 갖는 구형의 흑연 입자이며, 제2 흑연 입자는 8 ㎛ 내지 15 ㎛의 평균 직경을 갖는 구형의 흑연 입자인 것을 특징으로 하는 음극.
  8. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 흑연 입자 및 제2 흑연 입자는 천연흑연, 인조흑연, 흑연화탄소 섬유, 흑연화 메조카본마이크로비드 및 비정질 탄소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 음극.
  9. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 음극의 공극률은 25 % 내지 36 %인 것을 특징으로 하는 음극.
  10. 양극, 제1항 또는 제3항의 음극, 상기 양극 및 음극 사이에 개재된 분리막 및 전해액을 포함하는 이차 전지.
  11. 제10항의 이차 전지를 단위 셀로 포함하는 전지 모듈.
  12. 제11항의 전지 모듈을 포함하며, 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 중대형 디바이스가 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 및 전력 저장용 시스템으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 전지 팩.
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