KR20170057220A - 리튬이온 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 양극 집전체, 및 양극 집전체 상에서 도포, 건조, 압축, 배치되고 양극 활물질, 양극 도전재, 양극 바인더를 함유하는 양극 박막을 포함하는 양극 극판; 음극 집전체, 및 음극 집전체 상에서 도포, 건조, 압축, 배치되고 음극 활물질, 음극 도전재, 음극 바인더를 함유하는 음극 박막을 포함하는 음극 극판; 분리막; 전해액; 및 포장막을 포함하는 리튬이온 전지를 제공한다. 양극 박막의 압축 밀도가 3.9g/cm3~4.4g/cm3이고; 음극 박막의 압축 밀도가 1.55g/cm3~1.8g/cm3이며; 음극 활물질의 용량과 양극 활물질의 용량의 비율(CB)이 1~1.4이다. 본 발명의 리튬이온 전지는 고율에서 쾌속 충전할 수 있고, 안전성능이 우수하며, 동시에 순환성능이 우수하다.

Description

리튬이온 전지{LITHIUM-ION BATTERY}
본 발명은 전지 기술분야에 관한 것으로, 특히 리튬이온 전지에 관한 것이다.
리튬이온 전지는 에너지 밀도가 높고, 작업 전압이 높으며, 사용수명이 길고, 기억효과가 없으며, 환경 보호 등의 장점이 있기 때문에, 현재 이미 이동장비의 이상적인 전원이 되어 전통적인 전원을 대체하였다. 이동장비의 지능화 및 다기능화에 따라 그 전력소모가 급격하게 증가하였고, 리튬이온 전지의 에너지 밀도에 대해 더 높은 요구가 표출되었다.
1991년 소니 회사가 흑연 계통의 리튬이온 전지를 개발한 이후, 20여년간의 발전을 거치면서 그 에너지 밀도는 이미 한계에 근접했다. 하지만 새로운 화학 계통의 개발에 있어서 여전히 몇몇 중요한 문제를 해결해야 하는데, 예를 들어, 실리콘계 음극 활물질이 순환 후에 팽창하면서 수반하는 자체 분말화, 고전압하에서 양극 활물질의 고온 순환성능 저하, 전해액의 고전압 시스템에서의 안정성 저하, 양극 활물질 및 전해액의 반응에 의한 기체 생성 등이 있다.
에너지 밀도의 향상은 정체에 이르렀는데, 사용자 체험을 제고하기 위하여, 고율의 쾌속 충전 리튬이온 전지의 개발은 에너지 밀도의 부족을 적절히 보완할 수 있다. 그러나 리튬이온 전지가 고율에서 쾌속으로 충전되면, 리튬이온 전지의 분극화가 심해지고, 단위면적 전류가 커지며, 음극이 곧 리튬 석출 전위에 도달하게 되어, 양극으로부터 음극으로 확산되는 대량의 리튬이온이 제때에 음극에 접수되지 못해, 리튬 덴드라이트가 음극 표면에서 석출되며, 리튬이온 전지의 용량이 급속도로 감소하고, 리튬 덴드라이트가 용이하게 분리막을 뚫어 심각한 안전 위험을 야기한다.
배경기술 중에 존재하는 문제를 감안하여, 본 발명의 목적은 고율에서 쾌속으로 충전할 수 있고, 안전성능이 우수하며, 동시에 순환성능이 우수한 리튬이온 전지를 제공하는 것이다.
상기 목적을 실현하기 위하여, 본 발명은, 양극 집전체, 및 양극 집전체 상에서 도포, 건조, 압축, 배치되고 양극 활물질, 양극 도전재, 양극 바인더를 함유하는 양극 박막을 포함하는 양극 극판; 음극 집전체, 및 음극 집전체 상에서 도포, 건조, 압축, 배치되고 음극 활물질, 음극 도전재, 음극 바인더를 함유하는 음극 박막을 포함하는 음극 극판; 분리막; 전해액; 및 포장막을 포함하는 리튬이온 전지를 제공한다. 양극 박막의 압축 밀도가 3.9g/cm3~4.4g/cm3이고; 음극 박막의 압축 밀도가 1.55g/cm3~1.8g/cm3이며; 음극 활물질의 용량과 양극 활물질의 용량의 비율(CB)이 1~1.4이다.
종래기술과 비교했을 때, 본 발명의 유익한 효과는 다음과 같다:
본 발명의 리튬이온 전지는 고율에서 쾌속 충전할 수 있다.
본 발명의 리튬이온 전지는 안전성능이 우수하며, 동시에 순환성능이 우수하다.
이하에서는 본 발명에 따른 리튬이온 전지와, 실시예, 비교예 및 측정결과에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 리튬이온 전지를 설명하면, 상기 리튬이온 전지는, 양극 집전체, 및 양극 집전체 상에서 도포, 건조, 압축, 배치되고 양극 활물질, 양극 도전재, 양극 바인더를 함유하는 양극 박막을 포함하는 양극 극판; 음극 집전체, 및 음극 집전체 상에서 도포, 건조, 압축, 배치되고 음극 활물질, 음극 도전재, 음극 바인더를 함유하는 음극 박막을 포함하는 음극 극판; 분리막; 전해액; 및 포장막을 포함한다. 양극 박막의 압축 밀도가 3.9g/cm3~4.4g/cm3이고; 음극 박막의 압축 밀도가 1.55g/cm3~1.8g/cm3이며; 음극 활물질의 용량과 양극 활물질의 용량의 비율(CB)이 1~1.4이다.
본 발명에 따른 상기 리튬이온 전지는, 한편으로는 음극 분극화를 감소시킴으로써 리튬이온이 음극에서 확산하는 것을 가속하고, 다른 한편으로는 양극 분극화를 증가시킴으로써 리튬이온의 양극에서의 확산속도를 완화시켜, 충전과정을 정전류 충전에서 정전압 충전으로 신속하게 전환시키고, 나아가 점차적으로 전류를 감소시켜 단위시간 내에 양극으로부터 음극으로 확산되는 리튬이온 양을 감소시키며, 이에 따라 음극 표면의 리튬 덴드라이트 석출을 효과적으로 방지하고, 나아가 리튬이온 전지가 우수한 안전성능을 가지는 동시에 우수한 순환성능을 갖게 된다.
음극 분극화를 감소시키기 위하여, (1) 도포 공정 단계에서, 음극 활물질의 용량과 양극 활물질의 용량의 비율(CB)을 최대한 크게 제어하는데, 전체 전지가 동일한 SOC에 있을 때, CB가 작을수록 음극의 리튬 인터칼레이션이 더 충분해지고, 음극 전위가 더 낮으며, 충전과정에서 음극이 매우 빨리 리튬 석출 전위에 도달하여, 음극 표면이 더 용이하게 리튬을 석출하게 되지만, CB가 커질 때, 음극 전위가 높아져서 음극 표면의 리튬 석출을 효과적으로 방지하고, 리튬이온 전지의 고율에서의 쾌속 충전 성능을 향상시킬 수 있기 때문이다. 그러나 CB가 너무 크면 리튬이온 전지의 에너지 밀도가 비교적 낮게 되도록 유도하기 쉽기 때문에, 본 발명의 CB는 1~1.4이다. (2) 냉압 공정 단계에서, 음극 극판의 압축 밀도를 감소시키면 음극 극판의 공극율이 증가하고, 이에 따라 음극 표면 분극화를 감소시켜, 그 두께 방향에서의 전류 분포를 더 균일하게 함으로써, 고율 쾌속 충전시에 더 많은 음극 활물질이 동시에 Li+의 수용에 참여하여, 음극 표면의 리튬 석출을 효과적으로 방지하게 된다. 그러나 음극 극판의 압축 밀도가 너무 작으면, 음극 극판의 공극률이 너무 크게 되고, 이에 따라 리튬이온 전지의 에너지 밀도가 비교적 낮게 되기 때문에, 본 발명의 음극 극판의 압축 밀도는 1.55g/cm3~1.8g/cm3이다.
양극 분극화를 증가시키기 위하여, 냉압 공정 단계에서, 양극 극판의 압축 밀도를 증가시키고, 리튬이온의 확산 통로를 감소시킴으로써, 충전을 빠르게 정전압 충전으로 전환시키고 전류를 낮추어, 음극 표면의 리튬 석출을 효과적으로 방지하게 된다. 그러나 양극 극판의 압축 밀도가 너무 크면, 쉽게 양극 극판 파열을 야기하여, 리튬이온 전지의 안전성능 및 순환성능에 불리하게 되기 때문에, 본 발명의 양극 극판의 압축 밀도는 3.9g/cm3~4.4g/cm3이다.
본 발명에 따른 상기 리튬이온 전지에 있어서, 상기 양극 박막의 압축 밀도가 3.95g/cm3~4.35g/cm3일 수 있다.
본 발명에 따른 상기 리튬이온 전지에 있어서, 상기 음극 박막의 압축 밀도가 1.55g/cm3~1.75g/cm3일 수 있다.
본 발명에 따른 상기 리튬이온 전지에 있어서, 상기 음극 활물질의 용량과 양극 활물질의 용량의 비율 (CB)이 1.03~1.2일 수 있다.
본 발명에 따른 상기 리튬이온 전지에 있어서, 상기 리튬이온 전지의 충전율이 1.3C~5C이다.
본 발명에 따른 상기 리튬이온 전지에 있어서, 상기 음극 박막 도포시의 도포 중량이 120mg/1540.25mm2 ~ 190mg/1540.25mm2일 수 있고, 상기 양극 박막 도포시의 도포 중량이 230mg/1540.25mm2 ~ 380mg/1540.25mm2일 수 있다. 리튬이온 전지를 설계할 때, 박막의 도포 중량을 감소시킬 수 있는데, 왜냐하면 박막의 도포 중량이 감소하면, 단위면적의 전류가 감소하고, 동시에 극판 두께 방향으로의 농도차 편극이 완화되며, 이에 따라 쾌속 충전시 음극 표면의 리튬 석출을 효과적으로 방지할 수 있기 때문이다.
본 발명에 따른 상기 리튬이온 전지에 있어서, 상기 양극 활물질이 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 망간 산화물(LiMn2O4), 리튬 인산철(LiFePO4) 및 삼원계 물질(NCM) 중의 하나 이상으로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 리튬이온 전지에 있어서, 상기 음극 활물질이 탄소 물질일 수 있고, 상기 탄소 물질이 소프트 카본, 하드 카본, 인조 흑연, 천연 흑연 및 메조카본 마이크로비드 중의 하나 이상으로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 리튬이온 전지에 있어서, 상기 분리막은 폴리에틸렌(PE)막 및 폴리프로필렌(PP)막 중의 하나로부터 선택될 수 있고, 그 두께는 5㎛~30㎛일 수 있다.
본 발명에 따른 상기 리튬이온 전지에 있어서, 상기 전해액이 비수 전해질 용액일 수 있고, 상기 비수 전해질 용액이 비수 유기용매 및 리튬염을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 리튬이온 전지에 있어서, 상기 비수 유기용매가 사슬형 에스테르 및 고리형 에스테르의 조합으로부터 선택될 수 있고; 상기 사슬형 에스테르가 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 에틸 메틸 카보네이트(EMC), 메틸 프로필 카보네이트(MPC), 디프로필 카보네이트(DPC), 및 기타 불소 함유, 황 함유 또는 불포화 결합 함유의 사슬형 에스테르 중의 하나 이상으로부터 선택될 수 있으며; 상기 고리형 에스테르가 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 비닐렌 카보네이트(VC), γ-부티로락톤(γ-BL), 트리메틸렌 설파이트, 및 기타 불소 함유, 황 함유 또는 불포화 결합 함유의 고리형 에스테르 중의 하나 이상 이상으로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 리튬이온 전지에 있어서, 상기 리튬염이 LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiCF3SO3, LiN(SO2CF3)2 및 LiN(SO2C2F5)2 중의 하나 이상으로부터 선택될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 리튬이온 전지 및 그 전해액의 실시예 및 비교예를 설명한다.
실시예 1
(1) 양극 극판의 제조
N-메틸피롤리돈(NMP)을 용매로 하여, 양극 바인더인 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)를 용해시켜 질량 분율이 8%인 바인더 용액으로 조제하였다. 그 후, 교반하면서 양극 활물질인 LiCoO2(그램당 용량이 160mAh/g임) 및 양극 전도재인 카본 블랙을 첨가하였고, 그 후 더욱 교반하여 균일한 양극 슬러리를 형성하였고, LiCoO2, PVDF 및 카본 블랙의 중량비는 97:1.5:1.5이었다. 그 후, 양극 슬러리를 양극 집전체인 알루미늄 호일 상에 균일하게 도포하였는데, 도포 중량은 334mg/1540.25mm2이었다. 이후 120℃에서 건조하여 양극 극판을 수득하였고, 그 후 냉압을 진행하고 양극 극판의 두께를 제어하여, 그 압축 밀도를 3.95g/cm3로 하였고, 끝으로 컷팅하여 72mm×1024mm의 양극 극판을 제조하였다.
(2) 음극 극판의 제조
음극 활물질인 인조 흑연(그램당 용량이 360mAh/g임), 증점제인 나트륨카르복시메틸 셀룰로스 (CMC), 양극 바인더인 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 및 양극 전도재인 카본 블랙을 96:1.5:1.5:1의 중량비로 용매인 탈이온수에 가하여 혼합하고, 그 후 교반하여 균일한 음극 슬러리를 형성하였고, 그 후 음극 슬러리를 음극 집전체인 알루미늄 호일 상에 균일하게 도포하였는데, 도포 중량은 155mg/1540.25mm2이었다. 이후 90℃에서 건조하여 음극 극판을 수득하였고, 그 후 냉압을 진행하고 음극 극판의 두께를 제어하여, 그 압축 밀도를 1.75g/cm3로 하였고, 끝으로 컷팅하여 73.5mm×1036mm의 음극 극판을 제조하였다.
(3) 전해액의 제조
전해액으로서, 농도가 1몰/L인 LiPF6를 리튬염으로, 에틸렌 카보네이트(EC) 및 디메틸 카보네이트(DMC)의 혼합물(질량비는 1:1임)을 비수 유기용매로 하였다.
(4) 리튬이온 전지의 제조
상기 양극 극판, 음극 극판 및 두께가 16㎛인 PE의 분리막을 감아서 하나의 사각형 베어 배터리칩을 형성하였고, 이어서 알루미늄 플라스틱 외부 포장막에 넣고, 전해액을 붓고, 밀봉하고 화성하여 CB가 1.03인 리튬이온 전지를 제조하였다.
여기서, CB = 음극 활물질의 용량 / 양극 활물질의 용량
= (단위면적의 음극 도포 중량 × 음극 활물질 중량비 × 음극 활물질의 그램당 용량) / (단위면적의 양극 도포 중량 × 양극 활물질 중량비 × 양극 활물질의 그램당 용량)이다.
실시예 2
이하의 차이점을 제외하고는, 실시예 1의 방법에 따라 리튬이온 전지를 제조하였다:
(1) 양극 박막 도포시의 도포 중량이 314mg/1540.25mm2이었고,
(4) CB가 1.1이었다.
실시예 3
이하의 차이점을 제외하고는, 실시예 1의 방법에 따라 리튬이온 전지를 제조하였다:
(1) 양극 박막 도포시의 도포 중량이 288mg/1540.25mm2이었고,
(4) CB가 1.2이었다.
실시예 4
이하의 차이점을 제외하고는, 실시예 1의 방법에 따라 리튬이온 전지를 제조하였다:
(1) 양극 박막 도포시의 도포 중량이 265mg/1540.25mm2이었고,
(4) CB가 1.3이었다.
실시예 5
이하의 차이점을 제외하고는, 실시예 1의 방법에 따라 리튬이온 전지를 제조하였다:
(1) 양극 박막 도포시의 도포 중량이 325mg/1540.25mm2이었고, 양극 박막의 압축 밀도가 4g/cm3이었으며,
(4) CB가 1.06이었다.
실시예 6
이하의 차이점을 제외하고는, 실시예 5의 방법에 따라 리튬이온 전지를 제조하였다:
(2) 음극 박막의 압축 밀도가 1.65g/cm3이었다.
실시예 7
이하의 차이점을 제외하고는, 실시예 5의 방법에 따라 리튬이온 전지를 제조하였다:
(2) 음극 박막의 압축 밀도가 1.55g/cm3이었다.
실시예 8
이하의 차이점을 제외하고는, 실시예 1의 방법에 따라 리튬이온 전지를 제조하였다:
(1) 양극 박막 도포시의 도포 중량이 300mg/1540.25mm2이었고, 양극 박막의 압축 밀도가 3.95g/cm3이었으며,
(2) 음극 박막의 압축 밀도가 1.6g/cm3이었고,
(4) CB가 1.15이었다.
실시예 9
이하의 차이점을 제외하고는, 실시예 8의 방법에 따라 리튬이온 전지를 제조하였다:
(1) 양극 박막의 압축 밀도가 4.1g/cm3이었다.
실시예 10
이하의 차이점을 제외하고는, 실시예 8의 방법에 따라 리튬이온 전지를 제조하였다:
(1) 양극 박막의 압축 밀도가 4.25g/cm3이었다.
실시예 11
이하의 차이점을 제외하고는, 실시예 8의 방법에 따라 리튬이온 전지를 제조하였다:
(1) 양극 박막의 압축 밀도가 4.35g/cm3이었다.
실시예 12
이하의 차이점을 제외하고는, 실시예 1의 방법에 따라 리튬이온 전지를 제조하였다:
(1) 양극 박막 도포시의 도포 중량이 380mg/1540.25mm2이었고, 양극 박막의 압축 밀도가 4.1g/cm3이었으며,
(2) 음극 박막 도포시의 도포 중량이 185mg/1540.25mm2이었고, 음극 박막의 압축 밀도가 1.65g/cm3이었으며,
(4) CB가 1.08이었다.
실시예 13
이하의 차이점을 제외하고는, 실시예 12의 방법에 따라 리튬이온 전지를 제조하였다:
(1) 양극 박막 도포시의 도포 중량이 340mg/1540.25mm2이었고,
(2) 음극 박막 도포시의 도포 중량이 165mg/1540.25mm2이었다.
실시예 14
이하의 차이점을 제외하고는, 실시예 12의 방법에 따라 리튬이온 전지를 제조하였다:
(1) 양극 박막 도포시의 도포 중량이 290mg/1540.25mm2이었고,
(2) 음극 박막 도포시의 도포 중량이 141mg/1540.25mm2이었다.
실시예 15
이하의 차이점을 제외하고는, 실시예 12의 방법에 따라 리튬이온 전지를 제조하였다:
(1) 양극 박막 도포시의 도포 중량이 250mg/1540.25mm2이었고,
(2) 음극 박막 도포시의 도포 중량이 121mg/1540.25mm2이었다.
마지막으로 본 발명에 따른 리튬이온 전지의 성능 측정 과정 및 측정 결과를 설명한다.
(1) 리튬이온 전지의 순환성능 측정
25℃에서 5C의 배율로 4.35V까지 정전류 충전하고, 이후 4.35V에서 정전압 충전하고, 차단전류는 0.05C이었다. 그 후 1C의 배율로 정전류 방전하고, 차단전압은 3V이었다. 이를 하나의 충전 방전 순환 과정으로 하여, 상기 충전 방전 순환 과정을 350회 반복하였다.
350회 순환 후의 용량 유지율(%) = 제350회 순환의 방전 용량 / 제1회 순환의 방전 용량 × 100%
(2) 음극 극판의 리튬 석출 상태 측정
25℃에서 5C의 배율로 4.35V까지 정전류 충전하고, 이후 4.35V에서 정전압 충전하고, 차단전류는 0.05C이었다. 그 후 1C의 배율로 정전류 방전하고, 차단전압은 3V이었다. 이를 하나의 충전 방전 순환 과정으로 하여, 상기 충전 방전 순환 과정을 10회 반복하였다. 완료한 후 리튬이온 전지는 완충하였고, 그 후 해체하여 음극 극판 표면의 리튬 석출 상태를 관찰하였다. 여기서 리튬 석출 정도는 리튬 미석출, 경미한 리튬 석출, 중간 정도 리튬 석출 및 심각한 리튬 석출로 구분하였는데, 리튬 미석출은 음극 극판 표면의 리튬 석출 구역이 0%인 것, 경미한 리튬 석출은 음극 극판 표면의 리튬 석출 구역이 전체 구역의 20%보다 작은 것, 중간 정도 리튬 석출은 음극 극판 표면의 리튬 석출 구역이 전체 구역의 20% ~ 70%인 것, 심각한 리튬 석출은 음극 극판 표면의 리튬 석출 구역이 전체 구역의 70%를 초과한 것을 의미한다.
표 1은 실시예 1-15의 파라미터 및 성능 측정 결과를 보여준다.
실시예 1-15의 파라미터 및 성능 측정 결과
　 CB 양극 극판 음극 극판 음극 극판의 리튬 석출 상태 350회 순환 후의 용량 유지율
압축 밀도 g/cm3 도포 중량 mg/1540.25mm2 압축 밀도 g/cm3 도포 중량mg/1540.25mm2
실시예 1 1.03 3.95 334 1.75 155 심각한 리튬 석출 50%
실시예 2 1.1 3.95 314 1.75 155 중간 정도 리튬 석출 70%
실시예 3 1.2 3.95 288 1.75 155 경미한 리튬 석출 82%
실시예 4 1.3 3.95 265 1.75 155 리튬 미석출 93%
실시예 5 1.06 4 325 1.75 155 심각한 리튬 석출 56%
실시예 6 1.06 4 325 1.65 155 중간 정도 리튬 석출 72%
실시예 7 1.06 4 325 1.55 155 경미한 리튬 석출 83%
실시예 8 1.15 3.95 300 1.6 155 중간 정도 리튬 석출 73%
실시예 9 1.15 4.1 300 1.6 155 경미한 리튬 석출 84%
실시예 10 1.15 4.25 300 1.6 155 리튬 미석출 93%
실시예 11 1.15 4.35 300 1.6 155 리튬 미석출 96%
실시예 12 1.08 4.1 380 1.65 185 심각한 리튬 석출 55%
실시예 13 1.08 4.1 340 1.65 165 중간 정도 리튬 석출 71%
실시예 14 1.08 4.1 290 1.65 141 경미한 리튬 석출 84%
실시예 15 1.08 4.1 250 1.65 121 리튬 미석출 95%
실시예 1-4의 대비로부터 알 수 있듯이, 양극 박막 도포시의 도포 중량이 감소함에 따라, CB가 증가하고, 음극 박막 표면의 리튬 석출 상태가 뚜렷하게 개선되며, 리튬이온 전지의 350회 순환 이후의 용량 유지율이 증가하였다. 하지만 CB가 너무 작으면, 리튬이온 전지의 350회 순환 이후의 용량 유지율이 낮은 쪽으로 치우쳤다.
실시예 5-7의 대비로부터 알 수 있듯이, 음극 박막의 압축 밀도가 낮아짐에 따라, 음극 박막 표면의 리튬 석출 상태가 뚜렷하게 개선되고, 리튬이온 전지의 350회 순환 이후의 용량 유지율이 증가하였다. 하지만 음극 박막의 압축 밀도가 너무 크면, 리튬이온 전지의 350회 순환 이후의 용량 유지율이 낮은 쪽으로 치우쳤다.
실시예 8-11의 대비로부터 알 수 있듯이, 양극 박막의 압축 밀도가 증가함에 따라, 음극 박막 표면의 리튬 석출 상태가 뚜렷하게 개선되고, 리튬이온 전지의 350회 순환 이후의 용량 유지율이 증가하였다. 하지만 양극 박막의 압축 밀도가 너무 작으면, 리튬이온 전지의 350회 순환 이후의 용량 유지율이 낮은 쪽으로 치우쳤다.
실시예 12-15의 대비로부터 알 수 있듯이, 양극 박막 및 음극 박막의 도포시의 도포 중량이 모두 감소함에 따라, 음극 박막 표면의 리튬 석출 상태가 뚜렷하게 개선되고, 리튬이온 전지의 350회 순환 이후의 용량 유지율이 증가하였다. 하지만 양극 박막 및 음극 박막의 도포시의 도포 중량이 너무 크면, 리튬이온 전지의 350회 순환 이후의 용량 유지율이 낮은 쪽으로 치우쳤다.

Claims (10)

  1. 양극 집전체, 및 양극 집전체 상에서 양극 활물질, 양극 도전재, 양극 바인더를 함유하는 양극 슬러리를 도포, 건조, 압축, 배치하여 형성된 양극 박막을 포함하는 양극 극판;
    음극 집전체, 및 음극 집전체 상에서 음극 활물질, 음극 도전재, 음극 바인더를 함유하는 음극 슬러리를 도포, 건조, 압축, 배치하여 형성된 음극 박막을 포함하는 음극 극판;
    분리막;
    전해액; 및
    포장막을 포함하고,
    양극 박막의 압축 밀도가 3.9g/cm3~4.4g/cm3이고;
    음극 박막의 압축 밀도가 1.55g/cm3~1.8g/cm3이며;
    양극 활물질의 용량에 대한 음극 활물질의 용량의 비율(CB)이 1~1.4인 것을 특징으로 하는 리튬이온 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양극 박막의 압축 밀도가 3.95g/cm3~4.35g/cm3인 것을 특징으로 하는 리튬이온 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 음극 박막의 압축 밀도가 1.55g/cm3~1.75g/cm3인 것을 특징으로 하는 리튬이온 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 양극 활물질의 용량에 대한 음극 활물질의 용량의 비율(CB)이 1.03~1.2인 것을 특징으로 하는 리튬이온 전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리튬이온 전지의 충전율이 1.3C~5C인 것을 특징으로 하는 리튬이온 전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 음극 박막 형성시, 상기 음극 집전체 상에서의 상기 음극 슬러리의 도포 중량이 120mg/1540.25mm2 ~ 190mg/1540.25mm2이고,
    상기 양극 박막 형성시, 상기 양극 집전체 상에서의 상기 양극 슬러리의 도포 중량이 230mg/1540.25mm2 ~ 380mg/1540.25mm2인 것을 특징으로 하는 리튬이온 전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 양극 활물질이 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 망간 산화물(LiMn2O4), 리튬 인산철(LiFePO4) 및 삼원계 물질(NCM) 중의 하나 이상으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 음극 활물질이 탄소 물질이고, 상기 탄소 물질이 소프트 카본, 하드 카본, 인조 흑연, 천연 흑연 및 메조카본 마이크로비드 중의 하나 이상으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전해액이 비수 전해질 용액이고, 상기 비수 전해질 용액이 비수 유기용매 및 리튬염을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 비수 유기용매가 사슬형 에스테르 및 고리형 에스테르의 조합으로부터 선택되고;
    상기 사슬형 에스테르가 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 에틸 메틸 카보네이트(EMC), 메틸 프로필 카보네이트(MPC), 디프로필 카보네이트(DPC), 및 기타 불소 함유, 황 함유 또는 불포화 결합 함유의 사슬형 에스테르 중의 하나 이상으로부터 선택되며;
    상기 고리형 에스테르가 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 비닐렌 카보네이트(VC), γ-부티로락톤(γ-BL), 트리메틸렌 설파이트, 및 기타 불소 함유, 황 함유 또는 불포화 결합 함유의 고리형 에스테르 중의 하나 이상 이상으로부터 선택되고;
    상기 리튬염이 LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiCF3SO3, LiN(SO2CF3)2 및 LiN(SO2C2F5)2 중의 하나 이상으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 리튬이온 전지.
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