KR20180046204A - Protected anode and Lithium battery comprising protected anode, and Preparation method of protected andoe - Google Patents

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KR20180046204A KR1020160141173A KR20160141173A KR20180046204A KR 20180046204 A KR20180046204 A KR 20180046204A KR 1020160141173 A KR1020160141173 A KR 1020160141173A KR 20160141173 A KR20160141173 A KR 20160141173A KR 20180046204 A KR20180046204 A KR 20180046204A
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Abstract

Provided are a protective negative electrode, a lithium battery including the same, and a method for producing the protective negative electrode. To this end, the protective negative electrode comprises: a negative electrode including lithium metal; and a protective layer disposed on one side of the negative electrode. The protective layer comprises a polymer having an anionic functional group and lithium ion, and content of lithium ions in the protective layer is 0.5 to 0.99 in terms of an equivalent ratio to the anionic functional group. According to the present invention, it is possible to improve charge/discharge properties of lithium batteries.

Description

보호 음극, 이를 포함하는 리튬전지, 및 보호 음극 제조 방법{Protected anode and Lithium battery comprising protected anode, and Preparation method of protected andoe}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a protective anode, a lithium battery including the same,

보호 음극, 이를 포함하는 리튬전지 및 보호 음극 제조방법에 관한 것이다.A lithium battery including the same, and a method of manufacturing a protective cathode.

스마트폰, 노트북, 카메라와 같은 휴대용 전자 기기 시장뿐만 아니라 전기자동차 (Electric vehicle; EV) 및 에너지 저장 장치(Energy storage system; ESS)의 시장이 증가함에 따라 친환경 대용량 에너지 저장 기술 개발이 필요성이 증가하고 있다.As the markets for electric vehicles (EVs) and energy storage systems (ESS) increase as well as the portable electronic devices market such as smart phones, notebooks and cameras, there is an increasing need to develop eco-friendly large-capacity energy storage technologies have.

리튬 이차 전지는 1992년 일본 소니(Sony)사에 의해 상용화되었으며, 이는 충방전 효율 및 용량이 우수하고, 기억 효과가 없으며, 사용하지 않을 때에도 자연방전이 일어나는 정도가 적어 상용화 이후, 휴대용 전자기기의 핵심부품으로 사용되고 있다. 최근 리튬 이차 전지는 그 용도가 청소기, 전동공구와 같은 중소형 전지가 사용되는 분야에서 전기자동차, 에너지 저장 장치 및 각종 로봇과 같은 중대형 전지가 사용되는 분야까지 확장되고 있다.The lithium secondary battery was commercialized by Sony Corporation in 1992. It has excellent charge / discharge efficiency and capacity, has no memory effect, and has a low degree of natural discharge even when not in use. Thus, after commercialization, It is used as a core component. BACKGROUND ART [0002] Recently, lithium secondary batteries have been expanded to the fields where mid- to large-sized batteries such as electric vehicles, energy storage devices, and various robots are used in the field where the use of small secondary batteries such as cleaners and power tools is used.

종래의 탄소계 음극 재료를 사용하는 리튬 이차 전지는 에너지 밀도 및 방전 용량이 낮다. 따라서, 향상된 에너지 밀도 및 용량을 제공하는 리튬 이차 전지용 음극이 시도되어 왔다.A lithium secondary battery using a conventional carbon-based anode material has a low energy density and a low discharge capacity. Thus, cathodes for lithium secondary batteries, which provide improved energy density and capacity, have been attempted.

리튬 이차 전지에서 음극으로서 리튬 금속을 사용하는 경우 리튬의 낮은 밀도와 낮은 산화, 환원 전위(-3.045V vs. SHE)로 인해 리튬 이차 전지의 단위 중량 당 에너지 밀도 및 단위 부피당 에너지 밀도가 현 수준보다 3배 정도 증가될 수 있다.When the lithium metal is used as the cathode in the lithium secondary battery, the energy density per unit weight and the energy density per unit volume of the lithium secondary battery are lower than the current level due to the low density of lithium and the low oxidation and reduction potential (-3.045 V vs. SHE) Can be increased by about 3 times.

리튬 금속의 전기화학적 도금(deposition)/용출(stripping) 과정에서의 수지상 리튬의 성장에 의하여 음극의 비표면적이 증가하고, 리튬 금속과 전해액 및/또는 전해액 음이온 간의 부반응으로 인해 리튬 금속 음극의 충방전 특성이 부진하다.The specific surface area of the negative electrode is increased by the growth of the dendritic lithium in the electrochemical plating / stripping process of the lithium metal and the charge / discharge of the lithium metal negative electrode due to the side reaction between the lithium metal and the electrolyte and / Characteristics are poor.

따라서, 충방전 특성이 향상된 리튬 음극이 요구된다.Therefore, a lithium anode having improved charge / discharge characteristics is required.

한 측면은 향상된 충방전 특성을 제공할 수 있는 보호 음극을 제공하는 것이다.One aspect is to provide a protective cathode that can provide improved charge and discharge characteristics.

다른 한 측면은 상기 보호 음극을 포함하는 리튬 전지를 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a lithium battery including the protective cathode.

또 다른 한 측면은 상기 보호 음극의 제조방법을 제공하는 것이다.Another aspect provides a method for manufacturing the protective cathode.

한 측면에 따라,According to one aspect,

리튬 금속을 포함하는 음극; 및A negative electrode comprising a lithium metal; And

상기 음극의 일면 상에 배치되는 보호층;을 포함하며,And a protective layer disposed on one surface of the cathode,

상기 보호층이 음이온성 작용기 및 리튬 이온을 가지는 고분자를 포함하며,Wherein the protective layer comprises a polymer having an anionic functional group and lithium ion,

상기 보호층에서 리튬 이온 함량이 음이온성 작용기에 대한 당량비로 0.5 내지 0.99인 보호 음극이 제공된다.A protective negative electrode is provided in which the lithium ion content in the protective layer is 0.5 to 0.99 in terms of an equivalent ratio to the anionic functional group.

다른 한 측면에 따라,According to another aspect,

양극; 제1 항 내지 제 항 중 어느 한 항에 따른 보호 음극; 및anode; A protective cathode according to any one of the preceding claims; And

상기 양극과 음극 사이에 배치되는 전해질을 포함하는 리튬 전지가 제공된다.There is provided a lithium battery including an electrolyte disposed between the anode and the cathode.

또 다른 한 측면에 따라,According to another aspect,

음이온성 작용기 및 리튬 이온을 가지는 제2 고분자 분말을 준비하는 단계;Preparing a second polymer powder having an anionic functional group and lithium ion;

음이온성 작용기 및 소듐, 칼륨 및 수소 이온 중에서 선택되는 하나 이상을 가지는 제3 고분자를 준비하는 단계;Preparing an anionic functional group and a third polymer having at least one selected from the group consisting of sodium, potassium and hydrogen ions;

유기 용매에서 제2 고분자 분말 및 제3 고분자를 첨가하여 고분자 조성물을 준비하는 단계;Preparing a polymer composition by adding a second polymer powder and a third polymer in an organic solvent;

상기 고분자 조성물을 리튬 음극의 일면 상에 도포 및 건조시켜 보호층을 배치하는 단계;를 포함하는 보호 음극 제조방법이 제공된다.And coating and drying the polymer composition on one side of the lithium negative electrode to dispose a protective layer.

한 측면에 따르면 보호층이 포함하는 고분자에서 리튬 이온 함량이 대응하는 음이온성 작용기에 대하여 당량비로 1 미만인 보호 음극을 채용함에 의하여 리튬 전지의 충방전 특성이 향상될 수 있다.According to one aspect, the charge / discharge characteristics of the lithium battery can be improved by adopting a protective negative electrode having an equivalent ratio of the lithium ion content to the corresponding anionic functional group in the polymer included in the protective layer.

도 1은 실시예 1에서 제조된 보호 음극 단면의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 2는 실시예 1에서 제조된 보호 음극 표면의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 3은 비교예 4에서 제조된 대칭셀의 충방전 실험 결과이다.
도 4는 비교예 5에서 제조된 대칭셀의 충방전 실험 결과이다.
도 5는 실시예 6에서 제조된 대칭셀의 충방전 실험 결과이다.
도 6는 실시예 7에서 제조된 대칭셀의 충방전 실험 결과이다.
도 7는 실시예 8에서 제조된 대칭셀의 충방전 실험 결과이다.
도 8는 실시예 9에서 제조된 대칭셀의 충방전 실험 결과이다.
도 9는 실시예 10에서 제조된 대칭셀의 충방전 실험 결과이다.
도 10은 실시예 11 및 비교예 7에서 제조된 리튬 전지의 충방전 사이클에 따른 충방전 효율을 도시한 그래프이다.
도 11은 실시예 11서 제조된 리튬 전지의 충방전 실험 후 음극 표면의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 12는 비교예 7에서 제조된 리튬 전지의 충방전 실험 후 음극 표면의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 13은 일구현예에 따른 리튬전지의 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 리튬전지 2: 음극
3: 양극 4: 세퍼레이터
5: 전지케이스 6: 캡 어셈블리
1 is a scanning electron microscope (SEM) image of the protective cathode section prepared in Example 1. Fig.
2 is a scanning electron microscope (SEM) image of the protective cathode surface prepared in Example 1. Fig.
Fig. 3 shows the results of charge and discharge tests of the symmetric cell manufactured in Comparative Example 4. Fig.
4 is a graph showing the charge / discharge test results of the symmetric cell manufactured in Comparative Example 5. FIG.
FIG. 5 is a graph showing a charge / discharge test result of the symmetric cell fabricated in Example 6. FIG.
6 is a graph showing a charge / discharge test result of the symmetric cell manufactured in Example 7. FIG.
7 is a graph showing the results of charging / discharging experiments of the symmetric cell fabricated in Example 8. Fig.
8 is a graph showing a charge / discharge test result of the symmetric cell fabricated in Example 9. FIG.
9 is a graph showing the charge / discharge test results of the symmetric cell fabricated in Example 10. Fig.
10 is a graph showing the charging / discharging efficiency of the lithium battery manufactured in Example 11 and Comparative Example 7 according to charge / discharge cycles.
11 is a scanning electron microscope (SEM) image of a surface of a negative electrode after a charge and discharge test of a lithium battery manufactured in Example 11. FIG.
12 is a scanning electron microscope (SEM) image of the surface of the negative electrode after the charge and discharge test of the lithium battery manufactured in Comparative Example 7. [
13 is a schematic view of a lithium battery according to one embodiment.
Description of the Related Art
1: Lithium battery 2: cathode
3: anode 4: separator
5: Battery case 6: Cap assembly

이하에서 예시적인 구현예들에 따른 보호 음극, 이를 포함하는 리튬전지, 및 상기 보호 음극의 제조방법에 관하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, a protective cathode according to exemplary embodiments, a lithium battery including the same, and a method for manufacturing the protective cathode will be described in more detail.

일구현예에 따른 보호 음극은 리튬 금속을 포함하는 음극; 및 상기 음극의 일면 상에 배치되는 보호층;을 포함하며, 상기 보호층이 음이온성 작용기 및 리튬 이온을 가지는 고분자를 포함하며, 상기 보호층에서 리튬 이온 함량이 음이온성 작용기에 대한 당량비로 0.5 내지 0.99이다. The protective cathode according to one embodiment comprises a cathode comprising a lithium metal; And a protective layer disposed on one side of the cathode, wherein the protective layer comprises an anionic functional group and a polymer having lithium ion, wherein the lithium ion content in the protective layer is in the range of 0.5 to 5 equivalents relative to the anionic functional group, 0.99.

보호 음극에서 보호층이 포함하는 전체 음이온성 작용기 중에서 일부, 예를 들어, 0.5 내지 0.99 당량의 음이온성 작용기의 상대 이온이 리튬 이온으로 치환됨에 의하여 보호 음극이 우수한 이온전도성과 탄성 계수 기계적 물성을 동시에 제공하며, 이에 의하여 보호 음극을 포함하는 리튬 전지의 충방전 특성이 향상될 수 있다.By replacing some of the total anionic functional groups contained in the protective layer in the protective electrode, for example, 0.5 to 0.99 equivalents of the counter ion of the anionic functional group with lithium ions, the protective negative electrode has excellent ionic conductivity and elastic modulus mechanical properties at the same time Thus, the charge / discharge characteristics of the lithium battery including the protective cathode can be improved.

또한, 보호 음극에서 보호층이 상술한 당량비 범위의 음이온성 작용기와 도핑된 리튬 이온을 포함하는 고분자를 포함함에 의하여 리튬 전지가 포함하는 전해질의 음이온이 리튬 금속에 직접 전달되는 것을 방지하여 리튬 금속과 음이온 사이의 부반응을 방지할 수 있다. 그리고, 보호층 내에 상술한 당량비 범위로 균일하게 분포되는 음이온성 작용기와 리튬 이온이 리튬 음극 표면에 균일한 전류 분포를 유도하여 리튬 전지의 충방전 특성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상술한 당량비 범위의 음이온성 작용기와 도핑된 리튬 이온을 가지는 고분자를 포함하는 보호층이 리튬 음극 표면에서의 국부적인 리튬 이온의 고갈을 방지하여 리튬 음극 표면에서 리튬 덴드라이트 및/또는 수지상 리튬의 성장을 억제할 수 있다.In addition, since the protective layer in the protective cathode includes the polymer including the anionic functional group and the doped lithium ion in the above-mentioned equivalent ratio range, the anion of the electrolyte included in the lithium battery is prevented from being directly transferred to the lithium metal, Side reactions between anions can be prevented. Anionically functional groups and lithium ions uniformly distributed in the above-described equivalent ratio range in the protective layer induce a uniform current distribution on the surface of the lithium negative electrode, thereby improving the charge / discharge characteristics of the lithium battery. For example, a protective layer comprising an anionic functional group having the above-described equivalence ratio range and a polymer having a doped lithium ion prevents the depletion of local lithium ions on the surface of the lithium negative electrode, so that lithium dendrites and / The growth of dendritic lithium can be suppressed.

상대 이온으로서 리튬 이온을 포함하지 않은 이온성 고분자로 이루어진 보호층을 포함하는 보호 음극에서는 초기 충방전시에 전해액의 리튬 이온이 보호층의 이온성 고분자로 초기에 치환됨에 의하여 초기 과전압이 발생할 수 있다. 또한, 상대 이온으로서 리튬 이온만을 포함하는 이온성 고분자는 유연성이 부족하여 부서지기 쉬워(brittle), 리튬 음극의 충방전시에 수반되는 부피 변화를 견디지 못하고 균열이 발생하므로 리튬 음극을 전해액으로부터 효과적으로 보호하기 어렵다. 반면, 상대 이온으로서 리튬 이온을 포함하지 않는 이온성 고분자는 상대적으로 리튬 이온만을 포함하는 이온성 고분자에 비해 높은 유연성 및 인장 강도를 가지고 있어, 리튬의 부피 변화에도 쉽게 균열이 생기지 않는다. 다만, 두 경우 모두 리튬 금속의 수지상 성장을 기계적으로 막기에는 그 기계적 물성이 부족하다.In a protective cathode comprising a protective layer made of an ionic polymer containing no lithium ion as a counter ion, an initial overvoltage may occur due to the initial substitution of the lithium ion of the electrolyte as an ionic polymer in the protective layer at the time of initial charge / discharge . In addition, the ionic polymer containing only lithium ion as the counter ion has a problem in that it is brittle due to the lack of flexibility and can not withstand the volume change accompanied by charging / discharging of the lithium negative electrode, It is difficult to do. On the other hand, an ionic polymer that does not contain lithium ion as a counter ion has relatively high flexibility and tensile strength as compared with an ionic polymer containing only lithium ion, so that cracks do not readily occur even when the volume of lithium is changed. In both cases, however, the mechanical properties of the lithium metal are insufficient to mechanically prevent dendritic growth.

보호 음극에서 보호층이 음이온성 작용기 및 리튬 이온을 가지는 제1 고분자를 포함하며, 제1 고분자에서 도핑된 리튬 이온 함량이 음이온성 작용기에 대한 당량비로 0.55 내지 0.95일 수 있다. 보호층이 리튬 이온으로 부분적으로 치환된 음이온성 작용기 함유 제1 고분자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 고분자에서 치환된 리튬 이온의 함량은 음이온성 작용기에 대한 단량비로 0.6 내지 0.95일 수 있다. 제1 고분자가 포함하는 전체 음이온성 작용기 중에서 0.6 내지 0.9 당량의 음이온성 작용기의 상대 이온이 리튬 이온일 수 있다. 예를 들어, 제1 고분자에서 치환된 리튬 이온의 함량은 음이온성 작용기에 대한 단량비로 0.65 내지 0.9일 수 있다. 예를 들어, 제1 고분자에서 치환된 리튬 이온의 함량은 음이온성 작용기에 대한 단량비로 0.65 내지 0.85일 수 있다. 예를 들어, 제1 고분자에서 치환된 리튬 이온의 함량은 음이온성 작용기에 대한 단량비로 0.65 내지 0.85일 수 있다. 예를 들어, 제1 고분자에서 치환된 리튬 이온의 함량은 음이온성 작용기에 대한 단량비로 0.7 내지 0.85일 수 있다. 예를 들어, 제1 고분자에서 치환된 리튬 이온의 함량은 음이온성 작용기에 대한 단량비로 0.7 내지 0.8일 수 있다. 이러한 치환된 리튬 금속 함량 범위를 가지는 제1 고분자를 포함하는 보호층을 가짐에 의하여 보호 음극이 우수한 이온전도성과 기계적 물성을 동시에 제공할 수 있다.In the protective cathode, the protective layer includes a first polymer having an anionic functional group and lithium ion, and the lithium ion content of the first polymer may be 0.55 to 0.95 in terms of an equivalent ratio to the anionic functional group. And the protective layer may include an anionic functional group-containing first polymer partially substituted with lithium ions. For example, the content of the lithium ion substituted in the first polymer may be 0.6 to 0.95 in terms of the monomer ratio to the anionic functional group. Of the total anionic functional groups included in the first polymer, the counter ion of the anionic functional group of 0.6 to 0.9 equivalents may be a lithium ion. For example, the content of lithium ion substituted in the first polymer may be from 0.65 to 0.9 in terms of the monomer ratio to the anionic functional group. For example, the content of lithium ions substituted in the first polymer may be from 0.65 to 0.85 in terms of monomer ratio to the anionic functional group. For example, the content of lithium ions substituted in the first polymer may be from 0.65 to 0.85 in terms of monomer ratio to the anionic functional group. For example, the content of the lithium ion substituted in the first polymer may be 0.7 to 0.85 in terms of the monomer ratio to the anionic functional group. For example, the content of lithium ions substituted in the first polymer may be 0.7 to 0.8 in terms of the monomer ratio to the anionic functional group. By having the protective layer containing the first polymer having such a substituted lithium metal content range, the protective cathode can simultaneously provide excellent ion conductivity and mechanical properties.

다르게는, 보호 음극에서 보호층이 제2 고분자 및 제3 고분자를 포함하며, 제2 고분자가 음이온성 작용기 및 리튬 이온을 가지며, 제3 고분자가 음이온성 작용기 및 소듐이온, 칼륨이온 및 수소이온 중에서 선택되는 하나 이상을 가질 수 있다. 즉, 보호층이 리튬 이온으로 치환된 음이온성 작용기 함유 제2 고분자 및 리튬 이온으로 치환되지 않은 음이온성 작용기 함유 제3 고분자의 혼합물을 포함할 수 있다. 제2 고분자는 모든 음이온성 작용기의 상대 이온이 리튬 이온으로 치환된다. 따라서, 제2 고분자에서 치환된 리튬 이온의 함량은 음이온성 작용기에 대한 당량비로 1 이다. 제3 고분자는 리튬이온 이외의 소듐이온, 포타슘이온 및 수소이온 중에서 선택된 하나 이상으로 치환된 음이온성 작용기를 포함하며, 리튬 이온을 포함하지 않는다. Alternatively, in the protective cathode, the protective layer comprises a second polymer and a third polymer, the second polymer has an anionic functional group and lithium ion, and the third polymer has an anionic functional group and a sodium ion, a potassium ion and a hydrogen ion And may have more than one selected. That is, it may include a mixture of an anionic functional group-containing second polymer in which the protective layer is substituted with lithium ion and an anionic functional group-containing third polymer not substituted in lithium ion. In the second polymer, the counter ions of all the anionic functional groups are replaced with lithium ions. Therefore, the content of lithium ions substituted in the second polymer is 1 in terms of an equivalent ratio to anionic functional groups. The third polymer includes an anionic functional group substituted with at least one selected from the group consisting of sodium ion, potassium ion and hydrogen ion other than lithium ion, and does not contain lithium ion.

보호 음극에서 보호층이 포함하는 제2 고분자와 제3 고분자의 함량이 중량비로 55:45 내지 95:5일 수 있다. 예를 들어, 보호 음극에서 보호층이 포함하는 제2 고분자와 제3 고분자의 함량이 중량비로 60:40 내지 95:5일 수 있다. 예를 들어, 보호 음극에서 보호층이 포함하는 제2 고분자와 제3 고분자의 함량이 중량비로 60:40 내지 90:10일 수 있다. 예를 들어, 보호 음극에서 보호층이 포함하는 제2 고분자와 제3 고분자의 함량이 중량비로 65:35 내지 95:5일 수 있다. 예를 들어, 보호 음극에서 보호층이 포함하는 제2 고분자와 제3 고분자의 함량이 중량비로 65:35 내지 85:15일 수 있다. 예를 들어, 보호 음극에서 보호층이 포함하는 제2 고분자와 제3 고분자의 함량이 중량비로 70:30 내지 85:15일 수 있다. 예를 들어, 보호 음극에서 보호층이 포함하는 제2 고분자와 제3 고분자의 함량이 중량비로 70:30 내지 80:20일 수 있다. 이러한 중량비로 혼합된 제2 고분자와 제3 고분자를 포함하는 보호층을 가짐에 의하여 보호 음극이 우수한 이온전도성과 기계적 물성을 동시에 제공할 수 있다.In the protective cathode, the content of the second polymer and the third polymer included in the protective layer may be 55:45 to 95: 5 by weight. For example, the content of the second polymer and the third polymer included in the protective layer in the protective cathode may be 60:40 to 95: 5 by weight. For example, the content of the second polymer and the third polymer included in the protective layer in the protective cathode may be 60:40 to 90:10 by weight. For example, the content of the second polymer and the third polymer included in the protective layer in the protective cathode may be 65:35 to 95: 5 by weight. For example, the content of the second polymer and the third polymer included in the protective layer in the protective cathode may be 65:35 to 85:15 by weight. For example, the content of the second polymer and the third polymer included in the protective layer in the protective cathode may be 70:30 to 85:15 by weight. For example, the content of the second polymer and the third polymer included in the protective layer in the protective cathode may be 70:30 to 80:20 by weight. By having the protective layer containing the second polymer and the third polymer mixed in such a weight ratio, the protective cathode can provide both excellent ion conductivity and mechanical properties.

보호 음극에서 음이온성 작용기를 가지는 고분자가 포함하는 음이온성 작용기가 술포네이트기(-SO3 -), 포스페이트기(-PO4 2-), 및 카르복실레이트기(-COO-) 중에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 음이온성 작용기를 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다.The anionic functional group contained in the polymer having the anionic functional group in the protective cathode is preferably one selected from a sulfonate group (-SO 3 - ), a phosphate group (-PO 4 2- ), and a carboxylate group (-COO - ) But it is not necessarily limited to these, and it is possible to use any of the anionic functional groups in the art.

보호 음극에서 음이온성 작용기를 가지는 고분자의 분자량이 10,000 내지 1,000,000 Dalton일 수 있다. 예를 들어, 음이온성 작용기를 가지는 고분자의 분자량이 10,000 내지 500,000 Dalton일 수 있다. 예를 들어, 음이온성 작용기를 가지는 고분자의 분자량이 10,000 내지 400,000 Dalton일 수 있다. 예를 들어, 음이온성 작용기를 가지는 고분자의 분자량이 10,000 내지 300,000 Dalton일 수 있다. 예를 들어, 음이온성 작용기를 가지는 고분자의 분자량이 10,000 내지 200,000 Dalton일 수 있다. 예를 들어, 음이온성 작용기를 가지는 고분자의 분자량이 20,000 내지 150,000 Dalton일 수 있다. 예를 들어, 음이온성 작용기를 가지는 고분자의 분자량이 25,000 내지 140,000 Dalton일 수 있다. 예를 들어, 음이온성 작용기를 가지는 고분자의 분자량이 30,000 내지 100,000 Dalton일 수 있다. 이러한 범위의 분자량을 가지는 음이온성 작용기 함유 고분자를 포함하는 보호 음극에서 충방전 특성이 더욱 향상될 수 있다.The molecular weight of the polymer having anionic functional groups in the protective cathode may be 10,000 to 1,000,000 Dalton. For example, the molecular weight of the polymer having anionic functional groups may be 10,000 to 500,000 Dalton. For example, the molecular weight of the polymer having anionic functional groups may be 10,000 to 400,000 Dalton. For example, the molecular weight of the polymer having anionic functional groups may be 10,000 to 300,000 Dalton. For example, the molecular weight of an anionic functional group-containing polymer may be 10,000 to 200,000 Dalton. For example, the molecular weight of the polymer having anionic functional groups may be from 20,000 to 150,000 Dalton. For example, the molecular weight of the polymer having anionic functional groups may be from 25,000 to 140,000 Dalton. For example, the molecular weight of the polymer having anionic functional groups may be 30,000 to 100,000 Dalton. The charge and discharge characteristics can be further improved in a protective negative electrode comprising an anionic functional group-containing polymer having a molecular weight in this range.

보호 음극에서 음이온성 작용기를 가지는 고분자의 이온 당량(equivalent weight)이 300 내지 1,400 Dalton일 수 있다. 이온 당량은 음이온성 작용기 당 고분자의 중량으로 정의된다. 즉, 이온 당량은 고분자의 분자량을 고분자가 포함하는 음이온성 작용기의 개수로 나눈 값이다. 예를 들어, 보호 음극에서 음이온성 작용기를 가지는 고분자의 이온 당량(equivalent weight)이 400 내지 1,300 Dalton일 수 있다. 예를 들어, 보호 음극에서 음이온성 작용기를 가지는 고분자의 이온 당량(equivalent weight)이 500 내지 1,200 Dalton일 수 있다. 예를 들어, 보호 음극에서 음이온성 작용기를 가지는 고분자의 이온 당량(equivalent weight)이 600 내지 1,200 Dalton일 수 있다. 예를 들어, 보호 음극에서 음이온성 작용기를 가지는 고분자의 이온 당량(equivalent weight)이 700 내지 1,200 Dalton일 수 있다. 예를 들어, 보호 음극에서 음이온성 작용기를 가지는 고분자의 이온 당량(equivalent weight)이 800 내지 1,200 Dalton일 수 있다. 이러한 범위의 이온 당량을 가지는 음이온성 작용기 함유 고분자를 포함하는 보호 음극에서 충방전 특성이 더욱 향상될 수 있다.The equivalent weight of the polymer having anionic functional groups in the protective cathode may be 300 to 1,400 Dalton. The ion equivalent is defined as the weight of the polymer per anionic functional group. That is, the ion equivalent is a value obtained by dividing the molecular weight of the polymer by the number of anionic functional groups containing the polymer. For example, the equivalent weight of the polymer having anionic functional groups in the protective cathode may be 400 to 1,300 Dalton. For example, the equivalent weight of the polymer having anionic functional groups in the protective cathode may be 500 to 1,200 Dalton. For example, the equivalent weight of the polymer having anionic functional groups in the protective cathode may be 600 to 1,200 Dalton. For example, the equivalent weight of the polymer having anionic functional groups in the protective cathode may be 700 to 1,200 Dalton. For example, the equivalent weight of the polymer having anionic functional groups in the protective cathode may be 800 to 1,200 Dalton. The charge and discharge characteristics can be further improved in a protective negative electrode comprising an anionic functional group-containing polymer having an ion equivalent in such a range.

보호 음극에서 음이온성 작용기를 가지는 고분자의 모듈러스(modulus)가 5 내지 400MPa일 수 있다. 예를 들어, 음이온성 작용기를 가지는 고분자의 모듈러스(modulus)가 10 내지 400 MPa 일 수 있다. 예를 들어, 음이온성 작용기를 가지는 고분자의 모듈러스(modulus)가 20 내지 350 MPa 일 수 있다. 예를 들어, 음이온성 작용기를 가지는 고분자의 모듈러스(modulus)가 30 내지 350 MPa 일 수 있다. 예를 들어, 음이온성 작용기를 가지는 고분자의 모듈러스(modulus)가 50 내지 350 MPa 일 수 있다. 상기 모듈러스는 압입 모듈러스(indentation modulus)일 수 있다. 이러한 범위의 모듈러스를 가지는 음이온성 작용기 함유 고분자를 포함하는 보호 음극에서 보호층의 강도가 향상되면서도 보호층의 균열이 억제될 수 있다. 따라서, 보호층이 리튬 음극의 부피 변화를 효과적으로 수용하여 리튬 전지의 충방전 특성이 더욱 향상될 수 있다.The modulus of the polymer having anionic functional groups in the protective cathode may be from 5 to 400 MPa. For example, the modulus of the polymer having anionic functional groups may be from 10 to 400 MPa. For example, the modulus of the polymer having anionic functional groups may be 20 to 350 MPa. For example, the modulus of the polymer having anionic functional groups may be 30 to 350 MPa. For example, the modulus of the polymer having anionic functional groups may be 50 to 350 MPa. The modulus may be an indentation modulus. Cracks in the protective layer can be suppressed while the strength of the protective layer is improved in a protective negative electrode comprising an anionic functional group-containing polymer having such a range of modulus. Therefore, the protective layer effectively accommodates the volume change of the lithium negative electrode, and the charge / discharge characteristics of the lithium battery can be further improved.

보호 음극에서 제2 고분자의 모듈러스(modulus)가 제3 고분자의 모듈러스보다 더 큰 값을 가질 수 있다. 제2 고분자는 제3 고분자에 비하여 모듈러스가 향상되나 유연성이 부족하여 균열이 발생하고 부서지기 쉽다(brittle). 제3 고분자는 제2 고분자에 비하여 유연성이 높아 리튬 음극의 부피 변화를 균열없이 수용할 수 있으나, 모듈러스가 지나치게 낮아 리튬 음극 표면에서 수지상 리튬의 성장을 억제하기 어렵다. 보호층에서 제2 고분자의 모듈러스(modulus)가 제3 고분자의 모듈러스보다 더 큰 값을 가지므로, 제2 고분자와 제1 고분자의 혼합 비율을 조절하여 혼합층의 모듈러스를 조절할 수 있다. 다르게는, 제1 고분자의 리튬 함량을 조절하여 제1 고분자를 포함하는 보호층의 모듈러스를 조절할 수 있다. The modulus of the second polymer in the protective cathode may be greater than the modulus of the third polymer. The second polymer has improved modulus as compared to the third polymer, but lacks flexibility and is cracked and brittle. The third polymer is more flexible than the second polymer and can accommodate the volume change of the lithium anode without cracking. However, since the modulus is too low, it is difficult to suppress the growth of dendritic lithium on the surface of the lithium anode. Since the modulus of the second polymer in the protective layer is greater than the modulus of the third polymer, the modulus of the mixed layer can be controlled by adjusting the mixing ratio of the second polymer and the first polymer. Alternatively, the modulus of the protective layer comprising the first polymer can be controlled by adjusting the lithium content of the first polymer.

예를 들어, 보호 음극에서 제1 고분자가 하기 화학식 1 내지 2로 표시될 수 있다:For example, in a protective cathode, a first polymer may be represented by the following formulas (1) and (2):

<화학식 1>&Lt; Formula 1 >

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 식에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, 및 R16은 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10의 사이클로 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의아릴기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이며, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, 및 R16 중 적어도 하나 이상이 불소를 포함하며, A는 Li, H, Na, 또는 K 이며, 단 A 중에서 Li 함량이 0.5 내지 0.99이며, x는 1 내지 10, y는 1 내지 10, 및 z는 1 내지 1000의 정수이고,Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , and R 16 is independently selected from the group consisting of hydrogen, halogen, alkyl of 1 to 10 carbon atoms, unsubstituted or substituted with halogen, alkenyl of 2 to 10 carbon atoms, unsubstituted or substituted with halogen, A cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms which is substituted or unsubstituted with halogen, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms which is substituted or unsubstituted with halogen, or a heteroaryl group having 2 to 20 carbon atoms, and, R 1, R 2, R 3, R 4, R 5, R 6, R 7, R 8, R 9, R 10, R 11, R 12, R 13, R 14, R 15, and R 16 Wherein A is Li, H, Na, or K, wherein the Li content in A is from 0.5 to 0.99, x is from 1 to 10, y is from 1 to 10, and z is from 1 to 10, An integer of 1000 ,

<화학식 2>(2)

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 식에서, R18, R19, R20, R21, R22, R23, R24, R25, R26, R27, R28, R29, R30, R31, R32, R33, R34, R35, R36, R37, R38, R39, 및 R40은 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10의 사이클로 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의아릴기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이며, A는 Li, H, Na, 또는 K 이며, 단 A 중에서 Li 함량이 0.5 내지 0.99이며, a+b=1이며, 0<a≤1, 0≤b<1이다.Wherein R 18 , R 19 , R 20 , R 21 , R 22 , R 23 , R 24 , R 25 , R 26 , R 27 , R 28 , R 29 , R 30 , R 31 , R 32 , R 33 , R 34, R 35, R 36, R 37, R 38, R 39, and R 40 independently represent hydrogen, a halogen, a halogen substituted or unsubstituted carbon alkyl group of hydrogen from 1 to 10, a halogen substituted or unsubstituted A substituted or unsubstituted C2-C10 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C2-C10 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6-C10 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6- A is Li, H, Na, or K, and the Li content in A is 0.5 to 0.99, and a + b = 1, 0 < a < 1, 0 b &lt; 1.

예를 들어, 보호 음극에서 제1 고분자가 하기 화학식 3 내지 4로 표시될 수 있다:For example, in a protective cathode, a first polymer may be represented by the following formulas 3 to 4:

<화학식 3>(3)

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 식에서, A는 Li, H, Na, 또는 K 이며, x는 1 내지 10, y는 1 내지 10, 및 z는 1 내지 1000의 정수이고,Wherein A is Li, H, Na, or K, x is an integer from 1 to 10, y is an integer from 1 to 10, and z is an integer from 1 to 1000,

<화학식 4>&Lt; Formula 4 >

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 식에서, A는 Li, H, Na, 또는 K 이며, a+b=1이며, 0<a≤1, 0≤b<1이다.Wherein A is Li, H, Na, or K, a + b = 1, and 0 < a 1, 0 b 1.

예를 들어, 보호 음극에서 제2 고분자가 하기 화학식 5 내지 6으로 표시될 수 있다:For example, in a protective cathode, a second polymer may be represented by the following formulas 5 to 6:

<화학식 5>&Lt; Formula 5 >

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 식에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, 및 R16은 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10의 사이클로 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의아릴기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이며, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, 및 R16 중 적어도 하나 이상이 불소를 포함하며, x는 1 내지 10, y는 1 내지 10, 및 z는 1 내지 1000의 정수이고,Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , and R 16 is independently selected from the group consisting of hydrogen, halogen, alkyl of 1 to 10 carbon atoms, unsubstituted or substituted with halogen, alkenyl of 2 to 10 carbon atoms, unsubstituted or substituted with halogen, A cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms which is substituted or unsubstituted with halogen, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms which is substituted or unsubstituted with halogen, or a heteroaryl group having 2 to 20 carbon atoms, and, R 1, R 2, R 3, R 4, R 5, R 6, R 7, R 8, R 9, R 10, R 11, R 12, R 13, R 14, R 15, and R 16 At least one of them contains fluorine, x is 1 to 10, y is 1 to 10, and z is an integer of 1 to 1000,

<화학식 6>(6)

Figure pat00006
Figure pat00006

상기 식에서, R18, R19, R20, R21, R22, R23, R24, R25, R26, R27, R28, R29, R30, R31, R32, R33, R34, R35, R36, R37, R38, R39, 및 R40은 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10의 사이클로 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의아릴기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이며, a+b=1이며, 0<a≤1, 0≤b<1이다.Wherein R 18 , R 19 , R 20 , R 21 , R 22 , R 23 , R 24 , R 25 , R 26 , R 27 , R 28 , R 29 , R 30 , R 31 , R 32 , R 33 , R 34, R 35, R 36, R 37, R 38, R 39, and R 40 independently represent hydrogen, a halogen, a halogen substituted or unsubstituted carbon alkyl group of hydrogen from 1 to 10, a halogen substituted or unsubstituted A substituted or unsubstituted C2-C10 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C2-C10 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6-C10 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6- An aryl group having 1 to 20 carbon atoms or a heteroaryl group having 2 to 20 carbon atoms which is substituted or unsubstituted with halogen, a + b = 1, and 0 < a?

예를 들어, 보호 음극에서 제3 고분자가 하기 화학식 7 내지 8로 표시될 수 있다:For example, in a protective cathode, a third polymer may be represented by the following formulas (7) to (8):

<화학식 7>&Lt; Formula 7 >

Figure pat00007
Figure pat00007

상기 식에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, 및 R16은 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10의 사이클로 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의아릴기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이며, M은 H, Na, 또는 K 이며, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, 및 R16 중 적어도 하나 이상이 불소를 포함하며, x는 1 내지 10, y는 1 내지 10, 및 z는 1 내지 1000의 정수이고,Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , and R 16 is independently selected from the group consisting of hydrogen, halogen, alkyl of 1 to 10 carbon atoms, unsubstituted or substituted with halogen, alkenyl of 2 to 10 carbon atoms, unsubstituted or substituted with halogen, A cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms which is substituted or unsubstituted with halogen, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms which is substituted or unsubstituted with halogen, or a heteroaryl group having 2 to 20 carbon atoms, and, M is H, Na, or K, R 1, R 2, R 3, R 4, R 5, R 6, R 7, R 8, R 9, R 10, R 11, R 12, R 13 At least one of R 14 , R 15 and R 16 contains fluorine, x is 1 to 10, y is 1 to 10, and z is an integer of 1 to 1000,

<화학식 8>(8)

Figure pat00008
Figure pat00008

상기 식에서, R18, R19, R20, R21, R22, R23, R24, R25, R26, R27, R28, R29, R30, R31, R32, R33, R34, R35, R36, R37, R38, R39, 및 R40은 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10의 사이클로 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의아릴기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이며, M은 H, Na, 또는 K 이며, a+b=1이며, 0<a≤1, 0≤b<1이다.Wherein R 18 , R 19 , R 20 , R 21 , R 22 , R 23 , R 24 , R 25 , R 26 , R 27 , R 28 , R 29 , R 30 , R 31 , R 32 , R 33 , R 34, R 35, R 36, R 37, R 38, R 39, and R 40 independently represent hydrogen, a halogen, a halogen substituted or unsubstituted carbon alkyl group of hydrogen from 1 to 10, a halogen substituted or unsubstituted A substituted or unsubstituted C2-C10 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C2-C10 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6-C10 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6- Or a heteroaryl group having 2 to 20 carbon atoms which is substituted or unsubstituted with halogen and M is H, Na or K, a + b = 1, 0 < a 1, 1.

예를 들어, 보호 음극에서 제2 고분자가 하기 화학식 9 내지 10으로 표시될 수 있다:For example, in the protective cathode, the second polymer may be represented by the following formulas (9) to (10):

<화학식 9>&Lt; Formula 9 >

Figure pat00009
Figure pat00009

상기 식에서, x는 1 내지 10, y는 1 내지 10, 및 z는 1 내지 1000의 정수이고,Wherein x is from 1 to 10, y is from 1 to 10, and z is an integer from 1 to 1000,

<화학식 10>&Lt; Formula 10 >

Figure pat00010
Figure pat00010

상기 식에서, a+b=1이며, 0<a≤1, 0≤b<1이다.In the above formula, a + b = 1, 0 < a? 1, 0 b <1.

예를 들어, 보호 음극에서 제3 고분자가 하기 화학식 11 내지 12로 표시될 수 있다:For example, in a protective cathode, a third polymer may be represented by the following formulas (11) to (12):

<화학식 11>&Lt; Formula 11 >

Figure pat00011
Figure pat00011

상기 식에서, M은 H, Na, 또는 K 이며, x는 1 내지 10, y는 1 내지 10, 및 z는 1 내지 1000의 정수이고,Wherein M is H, Na, or K, x is an integer from 1 to 10, y is an integer from 1 to 10, and z is an integer from 1 to 1000,

<화학식 12>&Lt; Formula 12 >

Figure pat00012
Figure pat00012

상기 식에서, M은 H, Na, 또는 K 이며, a+b=1이며, 0<a≤1, 0≤b<1이다.Wherein M is H, Na, or K, a + b = 1, and 0 < a 1, 0 b 1.

보호 음극에서 보호층의 두께가 20㎛ 이하일 수 있다. 예를 들어, 보호 음극에서 보호층의 두께가 0.1 내지 20㎛ 일 수 있다. 예를 들어, 보호 음극에서 보호층의 두께가 0.5 내지 20㎛ 일 수 있다. 예를 들어, 보호 음극에서 보호층의 두께가 1 내지 20㎛ 일 수 있다. 예를 들어, 보호 음극에서 보호층의 두께가 1 내지 15㎛ 일 수 있다. 예를 들어, 보호 음극에서 보호층의 두께가 1 내지 10㎛ 일 수 있다. 예를 들어, 보호 음극에서 보호층의 두께가 1 내지 8㎛ 일 수 있다. 예를 들어, 보호 음극에서 보호층의 두께가 1 내지 5㎛ 일 수 있다. 이러한 두께 범위의 보호층을 포함함에 의하여 보호 음극이 향상된 충방전 특성을 제공할 수 있다. 보호층의 두께가 지나치게 얇으면 전해액으로부터 리튬 음극을 효과적으로 보호하기 어려울 수 있다. 보호층의 두께가 지나치게 두꺼우면 보호 음극의 내부 저항이 증가하여 리튬 전지의 충방전 특성이 저하될 수 있다.In the protective cathode, the thickness of the protective layer may be 20 占 퐉 or less. For example, the thickness of the protective layer in the protective cathode may be 0.1 to 20 占 퐉. For example, the thickness of the protective layer in the protective cathode may be 0.5 to 20 占 퐉. For example, the thickness of the protective layer in the protective cathode may be 1 to 20 占 퐉. For example, the thickness of the protective layer in the protective cathode may be between 1 and 15 mu m. For example, the thickness of the protective layer in the protective cathode may be 1 to 10 mu m. For example, the thickness of the protective layer in the protective cathode may be between 1 and 8 mu m. For example, the thickness of the protective layer in the protective cathode may be between 1 and 5 mu m. By including the protective layer in this thickness range, the protective cathode can provide improved charge-discharge characteristics. If the thickness of the protective layer is too thin, it may be difficult to effectively protect the lithium negative electrode from the electrolytic solution. If the thickness of the protective layer is too thick, the internal resistance of the protective cathode may increase and the charge / discharge characteristics of the lithium battery may be deteriorated.

보호 음극에서 보호층이 무기 입자 및 바인더 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 보호층이 무기 입자 및 바인더 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함함에 의하여 기계적 강도, 전도도, 접착력 등이 향상될 수 있다.In the protective cathode, the protective layer may further include at least one selected from inorganic particles and a binder. By including at least one selected from the inorganic particles and the binder, the mechanical strength, conductivity, adhesion and the like can be improved.

무기 입자는 금속산화물, 탄소산화물, 탄소계 재료 및 유무기복합체 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 전해질의 이온전도도를 향상시키고 기계적 강도를 증가시킬 수 있는 것이라면 모두 가능하다. 예를 들어, 무기입자는 Al2O3, SiO2, TiO2, BaTiO3, MOF(Metal Organic Framework), 흑연산화물(graphite oxide), 그래핀산화물(graphene oxide), POSS(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes), Li2CO3, Li3PO4, Li3N, Li3S4, Li2O, 몬트모릴로나이트(montmorillonite) 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다.The inorganic particles may include at least one selected from the group consisting of metal oxides, carbon oxides, carbon-based materials and organic-inorganic composites. However, the inorganic particles are not necessarily limited to them, and if they are capable of improving ionic conductivity and mechanical strength of the electrolyte in the art Everything is possible. For example, the inorganic particles can be selected from the group consisting of Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , BaTiO 3 , MOF (Metal Organic Framework), graphite oxide, graphene oxide, POSS (Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes) And may be at least one selected from Li 2 CO 3 , Li 3 PO 4 , Li 3 N, Li 3 S 4 , Li 2 O, and montmorillonite.

무기 입자의 입경은 500nm 미만일 수 있다. 예를 들어, 무기입자의 입경은 1nm 내지 500nm일 수 있다. 예를 들어, 무기입자의 입경은 5nm 내지 500nm일 수 있다. 예를 들어, 무기입자의 입경은 5nm 내지 400nm일 수 있다. 예를 들어, 무기입자의 입경은 5nm 내지 200nm일 수 있다. 예를 들어, 무기입자의 입경은 5nm 내지 100nm일 수 있다. 예를 들어, 무기입자의 입경은 50nm 내지 500nm일 수 있다. 예를 들어, 무기입자의 입경은 100nm 내지 500nm일 수 있다. 예를 들어, 무기입자의 입경은 200nm 내지 500nm일 수 있다. 예를 들어, 무기입자의 입경은 300nm 내지 500nm일 수 있다. 예를 들어, 무기입자의 입경은 400nm 내지 500nm일 수 있다.The particle size of the inorganic particles may be less than 500 nm. For example, the particle size of the inorganic particles may be between 1 nm and 500 nm. For example, the particle size of the inorganic particles may be from 5 nm to 500 nm. For example, the particle size of the inorganic particles may be from 5 nm to 400 nm. For example, the particle size of the inorganic particles may be from 5 nm to 200 nm. For example, the particle size of the inorganic particles may be from 5 nm to 100 nm. For example, the particle size of the inorganic particles may be 50 nm to 500 nm. For example, the particle size of the inorganic particles may be 100 nm to 500 nm. For example, the particle size of the inorganic particles may be 200 nm to 500 nm. For example, the particle size of the inorganic particles may be 300 nm to 500 nm. For example, the particle size of the inorganic particles may be 400 nm to 500 nm.

보호 음극에서 무기 입자의 함량은 무기 입자와 음이온성 작용기 함유 고분자 총 중량에 대하여 1 내지 95중량%일 수 있다. 예를 들어, 무기 입자의 함량은 무기 입자와 음이온성 작용기 함유 고분자 총 중량에 대하여 5중량% 내지 90중량%일 수 있다. 예를 들어, 무기 입자의 함량은 무기 입자와 음이온성 작용기 함유 고분자 총 중량에 대하여 10중량% 내지 90중량%일 수 있다. 예를 들어, 무기 입자의 함량은 무기입자와 음이온성 작용기 함유 고분자 총 중량에 대하여 30중량% 내지 90중량%일 수 있다. 예를 들어, 무기 입자의 함량은 무기 입자와 음이온성 작용기 함유 고분자 총 중량에 대하여 30중량% 초과 내지 90중량%일 수 있다. 예를 들어, 무기 입자의 함량은 무기 입자와 음이온성 작용기 함유 고분자 총 중량에 대하여 35중량% 내지 90중량%일 수 있다. 예를 들어, 무기 입자의 함량은 무기 입자와 음이온성 작용기 함유 고분자 총 중량에 대하여 40중량% 내지 90중량%일 수 있다. 예를 들어, 무기 입자의 함량은 무기 입자와 음이온성 작용기 함유 고분자 총 중량에 대하여 45중량% 내지 90중량%일 수 있다. 예를 들어, 무기 입자의 함량은 무기 입자와 음이온성 작용기 함유 고분자 총 중량에 대하여 50중량% 내지 90중량%일 수 있다. 예를 들어, 무기 입자의 함량은 무기 입자와 음이온성 작용기 함유 고분자 총 중량에 대하여 55중량% 내지 90중량%일 수 있다. 예를 들어, 무기 입자의 함량은 무기 입자와 음이온성 작용기 함유 고분자 총 중량에 대하여 60중량% 내지 90중량%일 수 있다. 이러한 무기 입자 함량 범위에서 보호층의 기계적 물성이 추가적으로 향상될 수 있다. 보호층이 포함하는 음이온성 작용기 함유 고분자는 무기 입자 표면에 부착될 수 있다.The content of the inorganic particles in the protective cathode may be 1 to 95% by weight based on the total weight of the inorganic particles and the anionic functional group-containing polymer. For example, the content of the inorganic particles may be 5% by weight to 90% by weight based on the total weight of the inorganic particles and the anionic functional group-containing polymer. For example, the content of the inorganic particles may be 10% by weight to 90% by weight based on the total weight of the inorganic particles and the anionic functional group-containing polymer. For example, the content of the inorganic particles may be 30% by weight to 90% by weight based on the total weight of the inorganic particles and the anionic functional group-containing polymer. For example, the content of the inorganic particles may be more than 30% by weight to 90% by weight based on the total weight of the inorganic particles and the anionic functional group-containing polymer. For example, the content of the inorganic particles may be 35% by weight to 90% by weight based on the total weight of the inorganic particles and the anionic functional group-containing polymer. For example, the content of the inorganic particles may be 40% by weight to 90% by weight based on the total weight of the inorganic particles and the anionic functional group-containing polymer. For example, the content of the inorganic particles may be 45% by weight to 90% by weight based on the total weight of the inorganic particles and the anionic functional group-containing polymer. For example, the content of the inorganic particles may be 50% by weight to 90% by weight based on the total weight of the inorganic particles and the anionic functional group-containing polymer. For example, the content of the inorganic particles may be 55% by weight to 90% by weight based on the total weight of the inorganic particles and the anionic functional group-containing polymer. For example, the content of the inorganic particles may be 60% by weight to 90% by weight based on the total weight of the inorganic particles and the anionic functional group-containing polymer. The mechanical properties of the protective layer can be further improved in such an inorganic particle content range. The anionic functional group-containing polymer contained in the protective layer can be attached to the surface of the inorganic particles.

무기 입자는 다공성일 수 있다. 예를 들어, 상기 무기 입자는 메조다공성 입자일 수 있다. 예를 들어, 상기 무기입자는 상술한 Al2O3, SiO2 등의 구체적인 무기입자들이 다공성인 형태를 포함할 수 있다.The inorganic particles may be porous. For example, the inorganic particles may be mesoporous particles. For example, the inorganic particles may include a shape in which specific inorganic particles such as Al 2 O 3 and SiO 2 described above are porous.

바인더는 하기에서 설명하는 리튬 전지의 전극 제조에 사용되는 바인더와 동일한 바인더가 사용될 수 있다.As the binder, the same binder as that used in the production of the electrode of the lithium battery described below may be used.

보호층이 리튬염을 추가적으로 포함할 수 있다. 보호층이 리튬염을 추가적으로 포함함에 의하여 보호층의 이온 전도도가 추가적으로 향상될 수 있다. 보호층이 추가적으로 포함하는 리튬염은 후술하는 리튬 전지의 유기 전해액이 포함하는 리튬염과 동일한 것이 사용될 수 있다. 보호층이 추가적으로 포함하는 리튬염의 함량은 음이온성 작용기를 포함하는 고분자 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부일 수 있다. 보호층에 단순히 첨가되는 리튬염의 리튬은 고분자에 음이온성 작용기의 상대 이온으로 도핑된 리튬과 구분된다.The protective layer may additionally comprise a lithium salt. By further including the lithium salt in the protective layer, the ion conductivity of the protective layer can be further improved. The lithium salt further including the protective layer may be the same as the lithium salt contained in the organic electrolyte of the lithium battery described later. The content of the lithium salt in addition to the protective layer may be 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer containing the anionic functional group. Lithium in the lithium salt, which is simply added to the protective layer, is distinguished from lithium doped with counter ions of anionic functional groups in the polymer.

다른 일구현예에 따른 리튬 전지는 양극; 상술한 보호 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 배치되는 전해질을 포함한다.A lithium battery according to another embodiment includes a positive electrode; The protective cathode described above; And an electrolyte disposed between the anode and the cathode.

보호 음극을 포함하는 리튬 전지는 다음과 같이 만들어질 수 있다. A lithium battery including a protective cathode can be made as follows.

먼저, 리튬 금속을 포함하는 음극 및 보호층을 포함하는 보호 음극이 준비된다.First, a protective cathode comprising a cathode containing a lithium metal and a protective layer is prepared.

리튬 금속을 포함하는 음극으로서 리튬 금속 박막이 그대로 사용될 수 있다. 다르게는, 리튬 금속을 포함하는 음극은 집전체 및 상기 집전체 상에 배치되는 음극활물질층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 리튬 금속을 포함하는 음극은 리튬 금속 박막이 집전체인 전도성 기판 상에 배치된 상대로 사용될 수 있다. 리튬 금속 박막이 집전체와 일체를 형성할 수 있다.The lithium metal thin film can be used as the negative electrode containing lithium metal as it is. Alternatively, the negative electrode containing lithium metal may include a current collector and a negative electrode active material layer disposed on the current collector. For example, a negative electrode containing a lithium metal may be used as a counter electrode disposed on a conductive substrate where a lithium metal thin film is a current collector. The lithium metal thin film can form an integrated body with the current collector.

리튬 금속을 포함하는 음극에서 집전체는 스테인레스 스틸, 구리, 니켈, 철 및 코발트로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 반드시 이들로 한정되지 않으며, 당해 기술분야에서 사용될 수 있는 전도성이 우수한 금속성 기판이라면 모두 가능하다. 예를 들어, 집전체는 전도성 산화물 기판, 전도성 고분자 기판 등일 수 있다. 또한, 집전체는 기판 전체가 전도성 재료로 이루어진 구조 외에 절연성 기판의 일 표면 상에 전도성 금속, 전도성 금속산화물, 전도성 고분자가 코팅된 형태 등 다양한 구조를 가질 수 있다. 상기 집전체는 유연성 기판일 수 있다. 따라서, 집전체는 쉽게 굽혀질 수 있다. 또한, 굽혀진 후에, 집전체는 원래 형태로 복원이 용이할 수 있다.In the negative electrode containing lithium metal, the current collector may be any one selected from the group consisting of stainless steel, copper, nickel, iron and cobalt, but is not limited thereto. If the metallic substrate is a conductive material which can be used in the art Everything is possible. For example, the current collector may be a conductive oxide substrate, a conductive polymer substrate, or the like. The current collector may have various structures such as a structure in which the entire substrate is made of a conductive material, a form in which a conductive metal, a conductive metal oxide, and a conductive polymer are coated on one surface of an insulating substrate. The current collector may be a flexible substrate. Therefore, the current collector can be easily bent. Further, after bending, the current collector may be easily restored to its original shape.

또한, 리튬 금속을 포함하는 음극은 리튬 금속 외에 다른 음극활물질을 추가적으로 포함할 수 있다. 리튬 금속을 포함하는 음극은 리튬 금속과 다른 음극활물질의 합금, 리튬 금속과 다른 음극활물질의 복합체 또는 리튬 금속과 다른 음극활물질의 혼합물일 수 있다.Further, the negative electrode containing lithium metal may further include a negative electrode active material in addition to lithium metal. The negative electrode containing lithium metal may be an alloy of a lithium metal and another negative active material, a composite of a lithium metal and another negative active material, or a mixture of a lithium metal and another negative active material.

리튬 금속을 포함하는 음극에 추가될 수 있는 다른 음극활물질로는 예를 들어, 리튬과 합금 가능한 금속, 전이금속 산화물, 비전이금속산화물 및 탄소계 재료로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.Other negative electrode active materials that can be added to the negative electrode containing lithium metal include, for example, at least one selected from the group consisting of lithium-alloyable metals, transition metal oxides, non-transition metal oxides, and carbon-based materials .

예를 들어, 리튬과 합금가능한 금속은 Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb Si-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Si는 아님), Sn-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Sn은 아님) 등일 수 있다. 상기 원소 Y로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, 또는 이들의 조합일 수 있다.For example, the metal that can be alloyed with lithium is at least one selected from the group consisting of Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, and Sb Si-Y alloys (Y is at least one element selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, Group 13 elements, Group 14 elements, Or a combination thereof and not Si), Sn-Y alloy (Y is an alkali metal, an alkaline earth metal, a Group 13 element, a Group 14 element, a transition metal, a rare earth element or a combination element thereof, And so on. The element Y may be at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Se, Te, Po, or a combination thereof.

예를 들어, 전이금속 산화물은 리튬 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 등일 수 있다.For example, the transition metal oxide may be lithium titanium oxide, vanadium oxide, lithium vanadium oxide, and the like.

예를 들어, 비전이금속 산화물은 SnO2, SiOx(0<x<2) 등일 수 있다. For example, the non-transition metal oxide may be SnO 2 , SiO x (0 <x <2), or the like.

예를 들어, 탄소계 재료로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 결정질 탄소는 무정형, 판상, 린편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연일 수 있으며, 비정질 탄소는 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치(mesophase pitch) 탄화물, 소성된 코크스 등일 수 있다.For example, the carbon-based material may be crystalline carbon, amorphous carbon, or a mixture thereof. The crystalline carbon may be graphite such as natural graphite or artificial graphite in amorphous form, plate form, flake form, spherical form or fiber form, and the amorphous carbon may be soft carbon or hard carbon, Mesophase pitch carbide, calcined coke, and the like.

리튬 금속을 포함하는 음극 상에 보호층이 배치된다.A protective layer is disposed on a negative electrode containing lithium metal.

보호층은 음이온성 작용기를 가지는 고분자를 포함하는 조성물을 사용하여 제조될 수 있다.The protective layer may be prepared using a composition comprising a polymer having an anionic functional group.

예를 들어, 음이온성 작용기를 가지는 고분자를 포함하는 조성물이 제조된 후, 리튬 금속을 포함하는 음극 위에 직접 코팅되어 보호 음극이 얻어지거나, 별도의 지지체 상에 캐스팅되고 상기 지지체로부터 박리시킨 음이온성 작용기 함유 고분자 필름이 리튬 금속을 포함하는 음극에 라미네이션되어 보호 음극이 얻어질 수 있다. 보호 음극은 상기에서 열거한 형태에 한정되지 않고 당해 기술분야에서 사용될 수 있는 모든 다른 형태일 수 있다. 예를 들어, 보호 음극은 리튬 금속을 포함하는 음극 상에 음이온성 작용기 함유 고분자 조성물 잉크가 잉크젯 방식 등으로 인쇄되어 제조될 수 있다.For example, after a composition comprising a polymer having an anionic functional group is prepared, a protective negative electrode is obtained by coating directly on a negative electrode containing lithium metal, or an anionic functional group cast on a separate support and peeled off from the support Containing polymer film is laminated on a negative electrode containing lithium metal to obtain a protective negative electrode. The protective cathode is not limited to those listed above and may be any other form that can be used in the art. For example, the protective cathode can be produced by printing an anionic functional group-containing polymer composition ink on a negative electrode containing a lithium metal by an ink jet method or the like.

음이온성 작용기를 가지는 고분자를 포함하는 조성물은 음이온성 작용기 및 리튬 금속을 가지는 제2 고분자 분말과 음이온성 작용기 및 소듐이온, 칼륨이온 및 수소이온 중에서 선택되는 하나 이상을 가지는 제3 고분자을 별도로 준비한 후, 이들을 유기 용매에서 혼합하여 준비할 수 있다. 다르게는, 음이온성 작용기를 가지는 고분자를 포함하는 조성물은 음이온성 작용기 및 리튬 이온을 가지며, 리튬 이온 함량이 음이온성 작용기에 대한 당량비로 0.55 내지 0.95인 제1 고분자 분말을 유기 용매에 용해시켜 준비할 수 있다. 음이온성 작용기 함유 고분자를 포함하는 조성물에 사용되는 유기 용매의 종류는 특별히 한정되지 않으며 디메틸아세트아미드, 디메틸술폭사이드 등이 사용될 수 있다.A composition comprising an anionic functional group may be prepared by separately preparing a second polymer powder having an anionic functional group and a lithium metal, a third polymer having an anionic functional group and at least one selected from sodium ion, potassium ion and hydrogen ion, These can be prepared by mixing in an organic solvent. Alternatively, a composition comprising a polymer having an anionic functional group is prepared by dissolving a first polymer powder having an anionic functional group and a lithium ion, wherein the lithium ion content is 0.55 to 0.95 in terms of an equivalent ratio to an anionic functional group, in an organic solvent . The type of the organic solvent used in the composition containing the anionic functional group-containing polymer is not particularly limited and dimethylacetamide, dimethylsulfoxide and the like can be used.

보호 음극의 제조방법에 대한 보다 구체적인 내용은 후술하는 보호 음극 제조방법 부분에서 설명한다.A more detailed description of the manufacturing method of the protective cathode will be given in the protective cathode manufacturing method section which will be described later.

다음으로, 양극이 준비된다.Next, an anode is prepared.

양극활물질, 도전재, 바인더 및 용매를 혼합하여 양극활물질 조성물을 준비한다. 양극활물질 조성물을 알루미늄 집전체상에 직접 코팅 및 건조하여 양극활물질층이 형성된 양극 극판을 제조할 수 있다. 다르게는, 양극활물질 조성물을 별도의 지지체상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 상기 알루미늄 집전체 상에 라미네이션하여 양극활물질층이 형성된 양극 극판을 제조할 수 있다.A cathode active material composition, a conductive material, a binder and a solvent are mixed to prepare a cathode active material composition. The positive electrode active material composition is directly coated on the aluminum current collector and dried to produce a positive electrode plate in which the positive electrode active material layer is formed. Alternatively, the cathode active material composition may be cast on a separate support, and then a film obtained by peeling from the support may be laminated on the aluminum current collector to produce a cathode plate having a cathode active material layer.

양극활물질은 리튬함유 금속산화물로서, 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이면 제한 없이 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 코발트, 망간, 니켈, 및 이들의 조합에서 선택되는 금속과 리튬과의 복합 산화물 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있으며, 그 구체적인 예로는, LiaA1-bBbD2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 및 0 ≤ b ≤ 0.5이다); LiaE1-bBbO2-cDc(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiE2-bBbO4-cDc(상기 식에서, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiaNi1-b-cCobBcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1-b-cCobBcO2-αFα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cCobBcO2-αF2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cMnbBcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1-b-cMnbBcO2-αFα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cMnbBcO2-αF2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNibEcGdO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1이다.); LiaNibCocMndGeO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1이다.); LiaNiGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaCoGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMnGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMn2GbO4(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiIO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); LiFePO4의 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다:The cathode active material is a lithium-containing metal oxide, and any of those conventionally used in the art can be used without limitation. For example, at least one of complex oxides of metal and lithium selected from cobalt, manganese, nickel, and combinations thereof may be used. Specific examples thereof include Li a A 1-b B b D 2 In the formula, 0.90? A? 1.8, and 0? B? 0.5); Li a E 1-b B b O 2 -c D c wherein, in the formula, 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05; LiE (in the above formula, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05) 2-b B b O 4-c D c; Li a Ni 1 -bc Co b B c D ? Wherein, in the formula, 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, 0 <? Li a Ni 1- b c Co b B c O 2 -? F ? Wherein? 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, 0 <? Li a Ni 1- b c Co b B c O 2-α F 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2; Li a Ni 1-bc Mn b B c D ? Wherein, in the formula, 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, 0 <? Li a Ni 1-bc Mn b B c O 2-α F α wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2; Li a Ni 1-bc Mn b B c O 2-α F 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2; Li a Ni b E c G d O 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, and 0.001 ≤ d ≤ 0.1; Li a Ni b Co c Mn d GeO 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤ 0.5, and 0.001 ≤ e ≤ 0.1; Li a NiG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1.8, and 0.001? B? 0.1); Li a CoG b O 2 wherein, in the above formula, 0.90? A? 1.8, and 0.001? B? 0.1; Li a MnG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1.8, 0.001? B? 0.1); Li a Mn 2 G b O 4 wherein, in the above formula, 0.90? A? 1.8, and 0.001? B? 0.1; QO 2; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 5 ; LiIO 2 ; LiNiVO 4; Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0? F? 2); Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0? F? 2); In the formula of LiFePO 4 may be used a compound represented by any one:

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

예를 들어, 양극활물질로서 LiCoO2, LiMnxO2x(x=1, 2), LiNi1-xMnxO2x(0<x<1), Ni1-x-yCoxMnyO2 (0≤x≤0.5, 0≤y≤0.5), LiFePO4 등이 사용될 수 있다.For example, LiCoO 2 , LiMn x O 2 x (x = 1, 2), LiNi 1-x Mn x O 2x (0 <x <1), Ni 1-xy Co x Mn y O 2 ? 0.5, 0? Y? 0.5), LiFePO 4, or the like can be used.

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

도전재로는 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말, 금속 섬유, 등을 사용할 수 있고, 또한 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 재료를 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으나, 이들로 한정되지 않으며, 당해 기술분야에서 도전재로 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다.As the conductive material, metal powders such as acetylene black, ketjen black, natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber, copper, nickel, aluminum and silver, metal fibers and the like can be used. Polyphenylene derivatives, and the like can be used alone or in admixture of one or more. Any conductive material can be used as long as it can be used as a conductive material in the technical field of the present invention.

바인더로는 비닐리덴 플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 그 혼합물 또는 스티렌 부타디엔 고무계 폴리머 등이 추가적으로 사용될 수 있으나, 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 바인더로 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다.Examples of the binder include vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polytetrafluoroethylene and mixtures thereof, and styrene butadiene rubber-based polymers. But are not limited to, and may be used as long as they can be used as binders in the art.

용매로는 N-메틸피롤리돈, 아세톤 또는 물 등이 사용될 수 있으나, 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다.As the solvent, N-methylpyrrolidone, acetone, water, or the like may be used, but not limited thereto, and any solvent that can be used in the technical field can be used.

양극활물질, 도전재, 바인더 및 용매의 함량은 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 수준이다. 리튬 전지의 용도 및 구성에 따라 도전재, 바인더 및 용매 중 하나 이상이 생략될 수 있다.The content of the cathode active material, the conductive material, the binder and the solvent is a level commonly used in a lithium battery. Depending on the use and configuration of the lithium battery, one or more of the conductive material, the binder, and the solvent may be omitted.

다음으로, 양극과 음극 사이에 배치될 세퍼레이터가 준비된다.Next, a separator to be disposed between the positive electrode and the negative electrode is prepared.

세퍼레이터는 리튬전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용될 수 있다. 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 사용될 수 있다. 예를 들어, 유리 섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 이들의 조합물 중에서 선택된 것으로서, 부직포 또는 직포 형태일 수 있다. 예를 들어, 리튬 이온 전지에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 권취 가능한 세퍼레이터가 사용될 수 있다. 예를 들어, 리튬 이온 폴리머 전지에는 유기전해액 함침 능력이 우수한 세퍼레이터가 사용될 수 있다. 유기전해액 함침 능력이 우수한 세퍼레이터는 하기 방법에 따라 제조될 수 있다.The separator can be used as long as it is conventionally used in a lithium battery. A material having low resistance against the ion movement of the electrolyte and excellent in the ability to impregnate the electrolyte may be used. For example, selected from glass fibers, polyester, Teflon, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE) or a combination thereof, in the form of a nonwoven fabric or a woven fabric. For example, a rewindable separator such as polyethylene, polypropylene or the like may be used for the lithium ion battery. For example, a separator having excellent ability to impregnate an organic electrolyte can be used for a lithium ion polymer battery. A separator having an excellent ability to impregnate an organic electrolyte can be produced by the following method.

고분자 수지, 충진제 및 용매를 혼합하여 세퍼레이터 조성물이 준비된다. 세퍼레이터 조성물이 전극 상부에 직접 코팅 및 건조되어 세퍼레이터가 형성될 수 있다. 또는, 세퍼레이터 조성물이 지지체상에 캐스팅 및 건조된 후, 상기 지지체로부터 박리시킨 세퍼레이터 필름이 전극 상부에 라미네이션되어 세퍼레이터가 형성될 수 있다.A polymer resin, a filler and a solvent are mixed to prepare a separator composition. The separator composition may be coated directly on the electrode and dried to form a separator. Alternatively, after the separator composition is cast and dried on a support, a separator film peeled from the support may be laminated on the electrode to form a separator.

세퍼레이터 제조에 사용될 수 있는 고분자 수지는 특별히 한정되지 않으며, 전극판의 결합재에 사용되는 물질들이 모두 사용될 수 있다. 예를 들어 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다.The polymer resin that can be used in the production of the separator is not particularly limited, and all the materials used for the binder of the electrode plate can be used. For example, vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, or a mixture thereof may be used.

다음으로, 액체전해질이 준비된다.Next, a liquid electrolyte is prepared.

예를 들어, 유기 전해액이 준비된다. 유기 전해액은 유기 용매에 리튬염이 용해되어 제조될 수 있다.For example, an organic electrolytic solution is prepared. The organic electrolytic solution can be prepared by dissolving a lithium salt in an organic solvent.

유기 용매는 당해 기술분야에서 유기 용매로 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 플루오로에틸렌 카보네이트, 비닐에틸렌 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 메틸에틸 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 벤조니트릴, 아세토니트릴, 테트라히드로퓨란, 2-메틸테트라히드로퓨란, γ-부티로락톤, 디옥소란, 4-메틸디옥소란, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 디옥산, 1,2-디메톡시에탄, 설포란, 디클로로에탄, 클로로벤젠, 니트로벤젠, 디메틸카보네이트, 메틸이소프로필카보네이트, 숙시노나이트릴, 디에틸글리콜 디메틸에테르, 테트라에틸렌글리콜 디메틸에테르, 트리에틸글리콜 디메틸에테르, 폴리에틸글리콜 디메틸에테르, 에틸프로필카보네이트, 디프로필카보네이트, 디부틸카보네이트, 디에틸렌글리콜, 디메틸에테르 또는 이들의 혼합물 등이다.The organic solvent may be any organic solvent that can be used in the art. Examples of the solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, vinylethylene carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate, butylene carbonate, benzonitrile, acetonitrile, tetrahydrofuran, But are not limited to, furan, gamma -butyrolactone, dioxolane, 4-methyldioxolane, N, N-dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, dioxane, 1,2-dimethoxyethane, Examples of the solvent include ethane, chlorobenzene, nitrobenzene, dimethyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, succinonitrile, diethyl glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, triethyl glycol dimethyl ether, polyethyl glycol dimethyl ether, ethyl propyl carbonate, Propyl carbonate, dibutyl carbonate, diethylene glycol, dimethyl ether or the like A mixture thereof.

리튬염도 당해 기술분야에서 리튬염으로 사용될 수 있는 것이라면 모두사용될 수 있다. 예를 들어, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(단 x,y는 자연수), LiCl, LiI 또는 이들의 혼합물 등이다.Lithium salts may also be used as long as they can be used in the art as lithium salts. For example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiAlO 2 , LiAlCl 4 , x F 2x + 1 SO 2) (C y F 2y + 1 SO 2 ) (where x and y are natural numbers), LiCl, LiI, or a mixture thereof.

예를 들어, 도 13에서 보여지는 바와 같이, 리튬전지(1)는 양극(3), 음극(2) 및 세퍼레이터(4)를 포함한다. 상술한 양극(3), 음극(2) 및 세퍼레이터(4)가 와인딩되거나 접혀서 전지케이스(5)에 수용된다. 이어서, 상기 전지케이스(5)에 유기전해액이 주입되고 캡(cap) 어셈블리(6)로 밀봉되어 리튬전지(1)가 완성된다. 도면에는 도시되지 않으나, 상기 음극(2) 상에 복합전해질을 포함하는 전해질층이 형성되어 있다. 상기 전지케이스는 원통형, 각형, 박막형 등일 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬전지는 박막형전지일 수 있다. 상기 리튬전지는 리튬이온전지일 수 있다.For example, as shown in FIG. 13, the lithium battery 1 includes an anode 3, a cathode 2, and a separator 4. The anode 3, the cathode 2 and the separator 4 described above are wound or folded and housed in the battery case 5. Then, an organic electrolytic solution is injected into the battery case 5 and is sealed with a cap assembly 6 to complete the lithium battery 1. Although not shown in the drawing, an electrolyte layer including a composite electrolyte is formed on the cathode 2. The battery case may have a cylindrical shape, a rectangular shape, a thin film shape, or the like. For example, the lithium battery may be a thin film battery. The lithium battery may be a lithium ion battery.

다르게는, 양극 및 음극 사이에 세퍼레이터가 배치되어 전지구조체가 형성되고, 전지구조체가 바이셀 구조로 적층된 다음, 유기 전해액에 함침되고, 얻어진 결과물이 파우치에 수용되어 밀봉되면 리튬이온폴리머전지가 완성된다.Alternatively, a separator is disposed between the positive electrode and the negative electrode to form a battery structure, the battery structure is laminated in a bi-cell structure, the battery is impregnated with the organic electrolyte, and the resulting product is received in the pouch and sealed. do.

전지구조체는 복수개 적층되어 전지팩을 형성하고, 이러한 전지팩이 고용량 및 고출력이 요구되는 모든 기기에 사용될 수 있다. 예를 들어, 노트북, 스마트폰, 전기차량(EV) 등에 사용될 수 있다.A plurality of battery structures are stacked to form a battery pack, and such a battery pack can be used for all devices requiring high capacity and high output. For example, a notebook, a smart phone, an electric vehicle (EV), and the like.

리튬 전지는 반드시 리튬 이온 전지 또는 리튬 폴리머 전지로 한정되지 않으며, 리튬 공기 전지, 리튬 전고체 전지 등을 포함할 수 있다.The lithium battery is not limited to a lithium ion battery or a lithium polymer battery, and may include a lithium air battery, a lithium total solid battery, and the like.

다른 일 구현예에 따른 보호 음극 제조방법은 음이온성 작용기 및 리튬 이온을 가지는 제2 고분자 분말을 준비하는 단계; 음이온성 작용기 및 소듐이온, 칼륨이온 및 수소이온 중에서 선택되는 하나 이상을 가지는 제3 고분자를 준비하는 단계; 유기 용매에서 제2 고분자 분말 및 제3 고분자를 첨가하여 고분자 조성물을 준비하는 단계; 상기 고분자 조성물을 리튬 음극의 일면 상에 도포 및 건조시켜 보호층을 배치하는 단계;를 포함한다.According to another embodiment, there is provided a method of manufacturing a protective cathode, comprising: preparing a second polymer powder having an anionic functional group and lithium ion; Preparing an anionic functional group and a third polymer having at least one selected from the group consisting of sodium ions, potassium ions and hydrogen ions; Preparing a polymer composition by adding a second polymer powder and a third polymer in an organic solvent; And coating and drying the polymer composition on one side of the lithium negative electrode to dispose the protective layer.

먼저, 음이온성 작용기 및 리튬 이온을 가지는 제2 고분자 분말을 준비하는 단계에서 음이온성 작용기를 포함하는 제3 고분자를 포함하는 알코올을 선택적으로 포함하는 수용액에 수산화리튬(LiOH) 등을 첨가하여 제3 고분자의 양성자 등을 리튬 금속 이온으로 치환하여 제2 고분자를 포함하는 용액을 준비할 수 있다. 제2 고분자를 포함하는 용액에서 용매를 제거하여 제2 고분자 분말을 준비할 수 있다.First, in preparing the second polymer powder having an anionic functional group and lithium ion, lithium hydroxide (LiOH) or the like is added to an aqueous solution selectively containing an alcohol including a third polymer containing an anionic functional group, A solution containing a second polymer can be prepared by replacing a proton of a polymer with a lithium metal ion. The solvent may be removed from the solution containing the second polymer to prepare the second polymer powder.

음이온성 작용기 및 소듐이온, 칼륨이온 및 수소이온 중에서 선택되는 하나 이상을 가지는 제3 고분자를 준비하는 단계에서 음이온성 작용기의 상대이온으로 수소이온, 소듐이온, 포타슘이온 등을 포함하는 제3 고분자를 상업적으로 입수하여 그대로 사용하거나 별도로 제조하여 준비할 수 있다.A third polymer including a hydrogen ion, a sodium ion, and a potassium ion as a counter ion of an anionic functional group in the step of preparing an anionic functional group and a third polymer having at least one selected from sodium ion, potassium ion and hydrogen ion They may be obtained commercially or used as they are or may be prepared separately.

유기 용매에 제2 고분자 분말 및 제3 고분자를 첨가하여 고분자 조성물을 준비하는 단계에서 유기 용매에서 제2, 3 고분자를 투입하여 고분자 조성물을 준비할 수 있다. 고분자 조성물에서 고분자의 함량은 10wt% 이하일 수 있다.In the step of preparing the polymer composition by adding the second polymer powder and the third polymer to the organic solvent, the second and third polymers may be added in the organic solvent to prepare the polymer composition. The content of the polymer in the polymer composition may be 10 wt% or less.

고분자 조성물을 리튬 음극의 일면 상에 도포 및 건조시켜 보호층을 배치하는 단계에서 고분자 조성물이 유기 용매를 포함함에 의하여 리튬 금속과의 부반응이 억제될 수 있다. 수용액을 포함하는 고분자 조성물은 리튬 금속에 적용할 수 없다.In the step of coating and drying the polymer composition on one side of the lithium anode and arranging the protective layer, side reactions with the lithium metal can be suppressed by including the organic solvent in the polymer composition. The polymer composition containing an aqueous solution can not be applied to a lithium metal.

한편, 고분자 조성물을 별도의 지지체 상에 도포 및 건조시켜 고분자 필름을 제조한 후, 제조된 고분자 필름을 리튬 음극 상에 배치하여 보호 음극을 제조할 수 있다.On the other hand, a protective film can be prepared by coating a polymer composition on a separate support and drying the polymer film to prepare a polymer film, and then disposing the polymer film on the lithium cathode.

또한, 음극의 일면 상에 보호층을 배치한 후에, 보호층과 음극을 압연하여 결착시키는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 압연은 열 및 압력을 가하여 수행될 수 있다.Further, after the protective layer is disposed on one surface of the negative electrode, a step of rolling and bonding the protective layer and the negative electrode may be further included. Rolling may be performed by applying heat and pressure.

다르게는, 보호 음극 제조방법은 음이온성 작용기 및 리튬 금속을 가지며, 리튬 금속 함량이 음이온성 작용기에 대한 당량비로 0.55 내지 0.95인 제1 고분자 분말을 준비하는 단계; 유기 용매에 제1 고분자 분말을 첨가하여 고분자 조성물을 준비하는 단계; 및 고분자 조성물을 리튬 음극의 일면 상에 도포 및 건조시켜 보호층을 배치하는 단계;를 포함할 수 있다. 또한, 음극의 일면 상에 보호층을 배치한 후에, 보호층과 음극을 압연하여 결착시키는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. Alternatively, the method for preparing a protective cathode comprises preparing a first polymer powder having an anionic functional group and a lithium metal, wherein the lithium metal content is in the range of 0.55 to 0.95 in terms of an equivalent ratio to the anionic functional group; Preparing a polymer composition by adding a first polymer powder to an organic solvent; And disposing the polymer composition on one surface of the lithium negative electrode and drying to form a protective layer. Further, after the protective layer is disposed on one surface of the negative electrode, a step of rolling and bonding the protective layer and the negative electrode may be further included.

본 명세서에서, 치환기는 치환되지 않는 모그룹(mother group)에서 하나 이상의 수소 이온이 다른 원자이온이나 작용기를 교환됨에 의하여 유도된다. 다르게 기재하지 않으면, 어떠한 작용기가 "치환된"것으로 여겨질 때, 그것은 상기 작용기가 탄소수 1 내지 40의 알킬기, 탄소수 2 내지 40의 알케닐기, 탄소수 2 내지 40의 알키닐기, 탄소수 3 내지 40의 시클로알킬기, 탄소수 3 내지 40의 시클로알케닐기, 탄소수 7 내지 40의 아릴기에서 선택된 하나 이상의 치환기로 치횐됨을 의미한다. 작용기가 "선택적으로 치환된다"고 기재되는 경우에, 상기 작용기가 상술한 치환기로 치환될 수 있다는 것을 의미한다.In the present specification, a substituent is derived by replacing one or more hydrogen ions with other atomic ions or functional groups in an unsubstituted mother group. Unless otherwise stated, when a functional group is considered "substituted ", it is meant that the functional group is an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms, An alkyl group, a cycloalkenyl group having 3 to 40 carbon atoms, and an aryl group having 7 to 40 carbon atoms. When a functional group is described as "optionally substituted ", it is meant that the functional group may be substituted with the substituent described above.

본 명세서에서, "탄소수 a 내지 b"의 a 및 b는 특정 작용기(group)의 탄소수를 의미한다. 즉, 상기 작용기는 a 부터 b까지의 탄소원자를 포함할 수 있다. 예를 들어, "탄소수 1 내지 4의 알킬기"는 1 내지 4의 탄소를 가지는 알킬기, 즉, CH3-, CH3CH2-, CH3CH2CH2-, (CH3)2CH-, CH3CH2CH2CH2-, CH3CH2CH(CH3)- and (CH3)3C-를 의미한다.In the present specification, a and b of "carbon number a to b" mean the carbon number of a specific functional group. That is, the functional group may include a carbon atom from a to b. For example, "alkyl group of 1 to 4 carbon atoms" is an alkyl group having from 1 to 4 carbon atoms, i.e., CH 3 -, CH 3 CH 2 -, CH 3 CH 2 CH 2 -, (CH 3) 2 CH-, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 -, CH 3 CH 2 CH (CH 3 ) - and (CH 3 ) 3 C-.

특정 라디칼에 대한 명명법은 문맥에 따라 모노라디칼(mon-radical) 또는 디라디칼(di-radical)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 치환기가 나머지 분자에 대하여 두개의 연결지점을 요구하면, 상기 치환기는 디라디칼로 이해되어야 한다. 예를 들어, 2개의 연결지점을 요구하는 알킬기로 특정된 치환기는 -CH2-, -CH2CH2-, -CH2CH(CH3)CH2-, 등과 같은 디라디칼을 포함한다. "아킬렌"과 같은 다른 라디칼 명명법은 명확하게 상기 라디칼이 디라디칼임을 나타낸다.Nomenclature for a particular radical may include mono-radical or di-radical depending on the context. For example, if a substituent requires two points of attachment to the remaining molecule, the substituent should be understood as a diradical. For example, a particular substituent group requiring two connecting points comprises a di-radical, such as -CH 2-, -CH 2 CH 2-, -CH 2 CH (CH 3) CH 2-,. Other radical nomenclature such as "akylene" clearly indicates that the radical is a di-radical.

본 명세서에서, "알킬기" 또는 "알킬렌기"라는 용어는 분지된 또는 분지되지 않은 지방족 탄화수소기를 의미한다. 일 구현예에서 알킬기는 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 알킬기는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 시클로프로필기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기 등을 포함하나 반드시 이들로 한정되지 않으며, 이들 각각은 선택적으로 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 일 구현예에서 알킬기는 1 내지 6의 탄소원자를 가질 수 있다. 예를 들어, 탄소수 1 내지 6의 알킬기는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소-부틸, sec-부틸, 펜틸, 3-펜틸, 헥실 등일 수 있으나 반드시 이들로 한정되지 않는다.As used herein, the term "alkyl group" or "alkylene group" refers to a branched or unbranched aliphatic hydrocarbon group. In one embodiment, the alkyl group may be substituted or unsubstituted. The alkyl group includes alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, But are not necessarily limited thereto, and each of them may be optionally substituted or unsubstituted. In one embodiment, the alkyl group may have from 1 to 6 carbon atoms. For example, the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms may be methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, iso-butyl, sec-butyl, pentyl, 3-pentyl, hexyl and the like.

본 명세서에서, "알케닐기"라는 용어는 적어도 하나의 탄소-탄소 이중결합을 포함하는 2 내지 20의 탄소원자를 포함하는 탄화수소기로서 에테닐기, 1-프로페닐기, 2-프로페닐기, 2-메틸-1-프로페닐기, 1-부테닐기, 2-부테닐기, 시클로프로페닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기 등을 포함하나 이들로 한정되지 않는다. 일 구현예에서, 알케닐기는 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 일 구현예에서, 알케닐기는 2 내지 40의 탄소원자를 가질 수 있다.As used herein, the term "alkenyl group" refers to a hydrocarbon group containing from 2 to 20 carbon atoms including at least one carbon-carbon double bond and includes an ethenyl group, a 1-propenyl group, Butenyl, 2-butenyl, cyclopropenyl, cyclopentenyl, cyclohexenyl, cycloheptenyl, and the like. In one embodiment, the alkenyl group may be substituted or unsubstituted. In one embodiment, the alkenyl group may have from 2 to 40 carbon atoms.

본 명세서에서, "알키닐기"라는 용어는 적어도 하나의 탄소-탄소 삼중결합을 포함하는 2 내지 20의 탄소원자를 포함하는 탄화수소기로서 에티닐기, 1-프로피닐기, 1-부티닐기, 2-부티닐기 등을 포함하나 이들로 한정되지 않는다. 일 구현예에서, 알키닐기는 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 일 구현예에서, 알키닐기는 2 내지 40의 탄소원자를 가질 수 있다.As used herein, the term "alkynyl group" refers to a hydrocarbon group containing from 2 to 20 carbon atoms including at least one carbon-carbon triple bond and includes an ethynyl group, a 1-propynyl group, a 1-butynyl group, But are not limited to these. In one embodiment, the alkynyl group may be substituted or unsubstituted. In one embodiment, the alkynyl group may have from 2 to 40 carbon atoms.

본 명세서에서, "시클로알킬기"라는 용어는 완전히 포화된 카보사이클 고리 또는 고리시스템을 의미한다. 예를 들어, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실을 의미한다.As used herein, the term "cycloalkyl group" means a fully saturated carbocycle ring or ring system. Means, for example, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl.

본 명세서에서, "방향족"이라는 용어는 공액(conjugated) 파이 전자 시스템을 가지는 고리 또는 고리 시스템을 의미하며, 탄소고리 방향족(예를 들어, 페닐기) 및 헤테로고리 방향족기 (예를 들어, 피리딘)을 포함한다. 상기 용어는 전체 고리 시스템이 방향족이라면, 단일환고리 또는 융화된 다환고리(즉, 인접하는 원자쌍을 공유하는 고리)를 포함한다.As used herein, the term "aromatic" refers to a ring or ring system having a conjugated pi electron system and includes a carbon ring aromatic (e.g., phenyl) and a heterocyclic aromatic (e.g., pyridine) . The term includes monocyclic rings or fused polycyclic rings (i.e., rings that share adjacent pairs of atoms) if the whole ring system is aromatic.

본 명세서에서, "아릴기"라는 용어는 고리 골격이 오직 탄소만을 포함하는 방향족 고리, 고리 시스템(즉, 2개의 인접하는 탄소 원자들을 공유하는 2 이상의 융화된(fused) 고리), 또는 복수의 방향족 고리가 단일결합, -O-, -S-, -C(=O)-, -S(=O)2-, -Si(Ra)(Rb)-(Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기), 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 또는 -C(=O)-NH-에 의하여 서로 연결된 고리를 의미한다. 상기 아릴기가 고리 시스템이면, 상기 시스템에서 각각의 고리는 방향족이다. 예를 들어, 아릴기는 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페날트레닐기(phenanthrenyl), 나프타세닐기(naphthacenyl) 등을 포함하나 이들로 한정되지 않는다. 상기 아릴기는 치환되거나 치환되지 않을 수 있다.As used herein, the term "aryl group" refers to an aromatic ring in which the ring backbone contains only carbon, a ring system (i.e., two or more fused rings sharing two adjacent carbon atoms) Wherein the ring is a single bond, -O-, -S-, -C (= O) -, -S (= O) 2- , -Si (Ra) (Rb) - (Ra and Rb are, C10 alkyl group), an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms which is substituted or unsubstituted with halogen, or -C (= O) -NH-. If the aryl group is a ring system, then each ring in the system is aromatic. For example, the aryl group includes, but is not limited to, a phenyl group, a biphenyl group, a naphthyl group, a phenanthrenyl group, a naphthacenyl group, and the like. The aryl group may be substituted or unsubstituted.

본 명세서에서 "아릴렌기"라는 용어는 2 이상의 연결지점을 요구하는 아릴기이다. 4가 아릴렌기는 4개의 연결지점을 요구하는 아릴기이며, 2가 아릴렌기는 2개의 연결지점을 요구하는 아릴기이다. 예를 들어, -C6H5-O-C6H5- 등이다.The term "arylene group" as used herein is an aryl group requiring two or more connecting points. The tetravalent arylene group is an aryl group requiring four connecting points, and the divalent arylene group is an aryl group requiring two connecting points. For example, -C 6 H 5 -OC 6 H 5 -.

본 명세서에서, "헤테로아릴기"라는 용어는 하나의 고리, 복수의 융화된 고리, 또는 복수의 고리가 단일결합, -O-, -S-, -C(=O)-, -S(=O)2-, -Si(Ra)(Rb)-(Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기), 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 또는 -C(=O)-NH-에 의하여 서로 연결된 고리를 가지며, 하나 이상의 고리 원자가 탄소가 아닌, 즉 헤테로원자인, 방향족 고리 시스템을 의미한다. 융화된 고리 시스템에서, 하나 이상의 헤테로원자는 오직 하나의 고리에 존재할 수 있다. 융화된 고리 시스템에서, 하나 이상의 헤테로원자는 오직 하나의 고리에 존재할 수 있다. 예를 들어, 헤테로원자는 산소, 황 및 질소를 포함하나 반드시 이들로 한정되지 않는다. 예를 들어, 헤테로아릴기는 퓨라닐기(furanyl), 티에닐기(thienyl), 이미다졸릴기(imidazolyl), 퀴나졸리닐기(quinazolinyl), 퀴놀리닐기(quinolinyl), 이소퀴놀리닐기(isoquinolinyl), 퀴녹살리닐기(quinoxalinyl), 피리디닐기(pyridinyl), 피롤릴기(pyrrolyl), 옥사졸릴기(oxazolyl), 인돌릴기(indolyl), 등일 수 있으나 이들로 한정되지 않는다.As used herein, the term "heteroaryl group" refers to a single ring, a plurality of fused rings, or a plurality of rings wherein a single bond is replaced by a single bond, -O-, -S-, -C (= O) O) 2 -, -Si (Ra) (Rb) - (Ra and Rb are independently of each other an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms), an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, O) -NH-, and at least one ring atom is not a carbon, i. E., A heteroatom. In the fused ring system, one or more heteroatoms may be present in only one ring. In the fused ring system, one or more heteroatoms may be present in only one ring. For example, heteroatoms include, but are not necessarily limited to, oxygen, sulfur and nitrogen. For example, heteroaryl groups include furanyl, thienyl, imidazolyl, quinazolinyl, quinolinyl, isoquinolinyl, quinolinyl, quinolinyl, But are not limited to, quinoxalinyl, pyridinyl, pyrrolyl, oxazolyl, indolyl, and the like.

본 명세서에서 "헤테로아릴렌기"라는 용어는 2 이상의 연결지점을 요구하는 헤테로아릴기이다. 4가 헤테로아릴렌기는 4개의 연결지점을 요구하는 헤테로아릴기이며, 2가 헤테로아릴렌기는 2개의 연결지점을 요구하는 헤테로아릴기이다.The term "heteroarylene group" as used herein is a heteroaryl group requiring two or more connecting points. The tetravalent heteroarylene group is a heteroaryl group requiring four connecting points, and the divalent heteroarylene group is a heteroaryl group requiring two connecting points.

본 명세서에서, "아랄킬기", "알킬아릴기"라는 용어는 탄소수 7 내지 14의 아랄킬기 등과 같이, 알킬렌기를 경유하여 치환기로서 연결된 아릴기를 의미하며, 벤질기, 2-페닐에틸기, 3-페닐프로필기, 나프틸알킬기를 포함하나 이들로 한정되지 않는다. 일 구현에에서, 알킬렌기는 저급 알킬렌기(즉, 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기)이다.The term "aralkyl group" and "alkylaryl group" used herein mean an aryl group connected as an substituent group via an alkylene group, such as an aralkyl group having 7 to 14 carbon atoms, Phenylpropyl group, naphthylalkyl group, and the like. In one embodiment, the alkylene group is a lower alkylene group (i.e., an alkylene group having from 1 to 4 carbon atoms).

본 명세서에서, "시클로알케닐기"는 하나 이상의 이중결합을 가지는 카보사이틀 고리 또는 고리시스템으로서, 방향족 고리가 없는 고리 시스템이다. 예를 들어, 시클로헥세닐기이다.As used herein, a "cycloalkenyl group" is a carbocycle ring or ring system having one or more double bonds, which is an aromatic ring-free ring system. For example, a cyclohexenyl group.

본 명세서에서 "헤테로사이클릴기"는 고리 골격에 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 비방향족 고리 또는 고리시스템이다.As used herein, a "heterocyclyl group" is a non-aromatic ring or ring system comprising at least one heteroatom in the ring skeleton.

본 명세서에서 "할로겐"은 원소주기율표의 17족에서 속하는 안정한 원소로서 예를 들어, 불소, 염소, 브롬 또는 요오드이며, 특히 불소 및/또는 염소이다.As used herein, "halogen" is a stable element belonging to Group 17 of the Periodic Table of the Elements, for example, fluorine, chlorine, bromine or iodine, in particular fluorine and / or chlorine.

상기 제1 고분자 내지 제3 고분자의 중량평균분자량은 폴리스티렌 표준시료에 대하여 GPC(Gel Permeation Chromatography)에 의하여 측정된다.The weight average molecular weights of the first to third polymers are measured by GPC (Gel Permeation Chromatography) on a polystyrene standard sample.

이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명이 더욱 상세하게 설명된다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 이들만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.The present invention will be described in more detail by way of the following examples and comparative examples. However, the examples are for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

(보호 음극의 제조)(Preparation of protective cathode)

실시예 1: Li-Nafion:H-Nafion=80:20Example 1: Li-Nafion: H-Nafion = 80: 20

비치환 나피온(Nafion® solution, Aldrich, ~5% 물/알코올 혼합 용액, 이온 당량(equivalent weight) 1000~1100 g/equivalent mol)에 술폰산에 대하여 당량비로 1.0 당량의 LiOH 수용액을 첨가하여, 나피온의 -SO3H 중 1당량의 -SO3H가 -SO3Li로 치환된 리튬 이온 함유 나피온 용액을 준비하였다.1.0 equivalent of LiOH aqueous solution was added to the sulfonic acid in an equivalent ratio to Nafion ® solution (Aldrich, ~ 5% water / alcohol mixed solution, equivalent weight 1000 to 1100 g / Nafion is a -SO 3 H 1 equivalent of -SO 3 H to prepare a lithium ion-containing Nafion solution was replaced with -SO 3 Li.

상기 리튬 이온 함유 나피온 용액에서 용매를 제거하고 리튬 이온 함유 나피온 분말을 수득하였다.The solvent was removed from the lithium ion-containing Nafion solution to obtain a lithium ion-containing Nafion powder.

DMAc(Dimethylacetamide)용매에 리튬 이온 함유 나피온 분말과 비치환 나피온(Nafion® solution, Aldrich, ~5% 물/알코올 혼합 용액)을 첨가하여 나피온 함량 5%의 혼합 용액을 준비하였다.Lithium ion containing Nafion powder and Nafion ® solution (Aldrich, ~ 5% water / alcohol mixed solution) were added to the DMAc (dimethylacetamide) solvent to prepare a mixed solution having a Nafion content of 5%.

혼합 용액에서 비치환 나피온과 리튬 이온 함유 나피온의 중량비는 80:20 이었다.In the mixed solution, the weight ratio of non-supported nafion to lithium ion containing nafion was 80:20.

상기 혼합 용액을 리튬 호일 상에 마이크로미터 블레이더를 사용하여 코팅한 후 진공 건조하여 리튬 금속 상에 두께 약 3㎛ 보호층이 코팅된 보호 음극을 제조하였다.The mixed solution was coated on a lithium foil using a micrometer bladder and vacuum dried to prepare a protective negative electrode coated with a protective layer having a thickness of about 3 mu m on the lithium metal.

도 1 및 도 2 에 보호층이 코팅된 보호 음극의 단면 및 표면에 대한 주사전자현미경(SEM) 이미지가 보여진다.1 and 2 show scanning electron microscope (SEM) images of a cross section and a surface of a protective cathode coated with a protective layer.

실시예 2: Li-Nafion:H-Nafion=60:40Example 2: Li-Nafion: H-Nafion = 60: 40

혼합 용액에서 비치환 나피온과 리튬 이온 함유 나피온의 중량비를 60:40으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 보호 음극을 제조하였다.A protective cathode was prepared in the same manner as in Example 1, except that the weight ratio of non-supported nafion to lithium ion containing nafion was changed to 60:40 in the mixed solution.

실시예 3: Li-Nafion:H-Nafion=40:60Example 3: Li-Nafion: H-Nafion = 40: 60

혼합 용액에서 비치환 나피온과 리튬 이온 함유 나피온의 중량비를 40:60으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 보호 음극을 제조하였다.A protective cathode was prepared in the same manner as in Example 1, except that the weight ratio of non-supported nafion to lithium ion-containing naphion was changed to 40:60 in the mixed solution.

실시예 4: Li-Nafion:H-Nafion=20:80Example 4: Li-Nafion: H-Nafion = 20: 80

혼합 용액에서 비치환 나피온과 리튬 이온 함유 나피온의 중량비를 20:80으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 보호 음극을 제조하였다.A protective negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that the weight ratio of non-supported nafion to lithium ion containing nafion was changed to 20:80 in the mixed solution.

실시예 5: Li-Nafion:H-Nafion=80:20 및 무기 입자 추가Example 5: Addition of Li-Nafion: H-Nafion = 80: 20 and inorganic particles

혼합 용액에서 나피온 100 중량부에 대하여 무기입자인 Al2O3(입경 480nm)를 25 중량부를 추가적으로 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 보호 음극을 제조하였다.A protective cathode was prepared in the same manner as in Example 1, except that 25 parts by weight of Al 2 O 3 (particle diameter: 480 nm) as inorganic particles was further added to 100 parts by weight of Nafion in the mixed solution.

비교예 1: Li foilComparative Example 1: Li foil

리튬 호일을 그대로 음극으로 사용하였다.Lithium foil was used as the negative electrode.

비교예 2: Li-Nafion:H-Nafion= 0 : 100Comparative Example 2: Li-Nafion: H-Nafion = 0: 100

혼합 용액에서 비치환 나피온만을 사용하고, 리튬 이온 함유 나피온을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 보호 음극을 제조하였다.A protective negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that only unsupported nafion was used in the mixed solution and no lithium ion containing nafion was added.

비교예 3: Li-Nafion:H-Nafion= 100 : 0Comparative Example 3: Li-Nafion: H-Nafion = 100: 0

혼합 용액에서 리튬 이온 함유 나피온만을 사용하고 비치환 나피온을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 보호 음극을 제조하였다.A protective negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that only the Nafion containing lithium ion was used in the mixed solution and the non-supported Nafion was not added.

(Li 대칭셀의 제조)(Preparation of Li symmetric cell)

실시예 6Example 6

실시예 1에서 제조된 보호 음극 및 리튬 호일을 각각 제1 전극 및 제2 전극으로 사용하고, 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 폴리프로필렌 격리막(separator, Celgard 3510)을 배치하고, 1.0M LiPF6가 에틸렌카보네이트(EC):디에틸카보네이트(DEC)의 1:1 부피비 혼합 용매에 용해된 액체 전해질을 사용하여 대칭셀을 제조하였다.The protective cathode and the lithium foil prepared in Example 1 were used as a first electrode and a second electrode, respectively. A polypropylene separator (Celgard 3510) was disposed between the first and second electrodes, and 1.0 M LiPF A symmetric cell was prepared using a liquid electrolyte dissolved in a 1: 1 volume ratio mixed solvent of ethylene carbonate (EC): diethyl carbonate (DEC).

실시예 7 내지 10Examples 7 to 10

실시예 2 내지 5에서 제조된 보호 음극을 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 대칭셀을 제조하였다.A symmetric cell was prepared in the same manner as in Example 6 except that the protective negative electrode prepared in Examples 2 to 5 was used.

비교예 4 내지 6Comparative Examples 4 to 6

비교예 1 내지 3에서 제조된 보호 음극을 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 대칭셀을 제조하였다.A symmetric cell was prepared in the same manner as in Example 6, except that the protective negative electrode prepared in Comparative Examples 1 to 3 was used.

(풀셀의 제조)(Preparation of pull cell)

실시예 11Example 11

LiCoO2 분말과 탄소도전재(Super-P; Timcal Ltd.)를 90:5의 무게비로 균일하게 혼합한 후 PVDF(polyvinylidene fluoride) 바인더 용액을 첨가하여 활물질:탄소 도전재:바인더=90:5:5의 무게비가 되도록 양극활물질 슬러리를 제조하였다.A mixture of LiCoO 2 powder and Super-P (Timcal Ltd.) was uniformly mixed at a weight ratio of 90: 5 and then a PVDF (polyvinylidene fluoride) binder solution was added to prepare a mixture of active material: carbon conductive material: Lt; RTI ID = 0.0 &gt; wt / 5 &lt; / RTI &gt;

제조된 슬러리를 알루미늄 기판 (두께: 15㎛) 상에 닥터블래이드를 사용하여 코팅하고 이를 120℃에서 감압 건조한 후, 롤 프레스로 압연하여 시트 형태로 만들어 양극을 제조하였다.The prepared slurry was coated on an aluminum substrate (thickness: 15 mu m) using a doctor blade, dried under reduced pressure at 120 DEG C, rolled by a roll press to form a sheet, and a positive electrode was prepared.

상기에서 제조된 양극과 상기 실시예 1에서 제조된 보호 음극 사이에 유리섬유 분리막(separator, Whatman, CAT No. 1823-047)을 배치하고, 액체 전해질을 주입하여 코인셀을 제조하였다. 상기 보호 음극은 보호층이 양극에 대향하도록 배치되었다.A glass fiber separator (Whatman, CAT No. 1823-047) was disposed between the anode prepared above and the protective cathode prepared in Example 1, and a liquid electrolyte was injected to prepare a coin cell. The protective cathode was disposed such that the protective layer was opposed to the positive electrode.

액체 전해질은 1.0M LiPF6가 에틸렌카보네이트(EC):디에틸카보네이트(DEC)의 1:1 부피비 혼합 용매에 용해된 용액이다.The liquid electrolyte is a solution in which 1.0 M LiPF 6 is dissolved in a 1: 1 volume ratio mixed solvent of ethylene carbonate (EC): diethyl carbonate (DEC).

실시예 12 내지 15Examples 12 to 15

실시예 2 내지 5에서 제조된 보호 음극을 사용한 것을 제외하고는 실시예 11과 동일한 방법으로 풀셀을 제조하였다.Full-cell was prepared in the same manner as in Example 11, except that the protective negative electrode prepared in Examples 2 to 5 was used.

비교예 7 내지 9Comparative Examples 7 to 9

비교예 1 내지 3에서 제조된 보호 음극을 사용한 것을 제외하고는 실시예 11과 동일한 방법으로 풀셀을 제조하였다.Except that the protective negative electrode prepared in Comparative Examples 1 to 3 was used.

평가예 1: 전기화학적 안정성 평가Evaluation Example 1: Evaluation of electrochemical stability

실시예 6 내지 10 및 비교예 4 내지 6에서 제조된 대칭셀에 대하여 1mA/cm2의 전류 밀도를 사용하여 도금/용출(deposition/stripping) 사이클을 반복적으로 수행하여 그 결과의 일부를 도 3 내지 9에 각각 나타내었다A plating / stripping cycle was repeatedly performed using the current density of 1 mA / cm &lt; 2 &gt; for the symmetric cells prepared in Examples 6 to 10 and Comparative Examples 4 to 6, 9 respectively

비교예 4, 비교예 5 및 실시예 6 내지 10에서 제조된 대칭셀에 대하여 1mA/cm2의 전류 밀도를 사용하여 도금/용출(deposition/stripping) 사이클을 반복적으로 수행하는 동안 제1 전극의 전압 변화를 도 3 내지 9에 각각 나타내었다.During the repetitive plating / stripping cycle using the current density of 1 mA / cm &lt; 2 &gt; for the symmetric cells prepared in Comparative Example 4, Comparative Example 5 and Examples 6 to 10, The changes are shown in Figs. 3 to 9, respectively.

1회의 도금/용출 사이클 당 소요 시간은 2시간이었다.The time required per one plating / elution cycle was 2 hours.

도 3에서 보여지는 바와 같이 보호층이 없는 리튬 호일 음극을 포함하는 비교예 4의 대칭셀은 470시간 후 전압이 불안정해졌다.As shown in FIG. 3, the symmetric cell of Comparative Example 4 including a lithium foil anode without a protective layer became unstable after 470 hours.

도 4에서 보여지는 바와 같이 비치환된 나피온으로 이루어진 보호층이 배치된 보호 음극을 포함하는 비교예 5의 대칭셀은 약 250 시간 후 전압이 불안정해졌다. 비교예 5의 대칭셀은 비교예 4의 대칭셀보다 안정성이 저하되었다.As shown in FIG. 4, the symmetric cell of Comparative Example 5 including a protective anode having a protective layer made of unsupported Nafion became unstable after about 250 hours. The stability of the symmetric cell of Comparative Example 5 was lower than that of the symmetric cell of Comparative Example 4. [

도 5 내지 8에서 보여지는 바와 같이 리튬 함유 나피온과 비치환된 나피온을 동시에 포함하는 보호층이 배치된 보호 음극을 포함하는 실시예 6 내지 9의 대칭셀은 비교예 4 및 5에 비해 모두 안정한 전압 거동과 낮은 과전압을 보였다. 특히, 도 5에서 보여지는 바와 같이 실시예 6의 대칭셀은 약 800 시간까지 전압이 안정하였고, 과전압도 낮았다.5 to 8, the symmetric cells of Examples 6 to 9 including the protective cathode in which the protective layer simultaneously containing the lithium-containing Nafion and the unsubstituted Nafion were disposed showed a Stable voltage behavior and low overvoltage. In particular, as shown in FIG. 5, the voltage of the symmetric cell of Example 6 was stable up to about 800 hours, and the overvoltage was also low.

도 9에서 보여지는 바와 같이 리튬 함유 나피온과 비치환된 나피온 및 Al2O3 무기입자를 동시에 포함하는 보호층이 배치된 보호 음극을 포함하는 실시예 10의 대칭셀은 약 800시간 이상 전압이 안정하였고, 과전압도 낮았다.9, the symmetric cell of Example 10 including a protective cathode having a protective layer simultaneously containing lithium-containing Nafion and unsubstituted Nafion and Al 2 O 3 inorganic particles was subjected to a voltage And the overvoltage was also low.

평가예Evaluation example 2:  2: 풀셀Full cell 충방전Charging and discharging 실험 Experiment

실시예 11 내지 15 및 비교예 7 내지 9에서 제조된 리튬전지(full cell)를 상온(25℃)에서 리튬 금속 대비 3.0 ~ 4.2 V의 전압 범위에서 0.65 mA/cm2 의 정전류로 800회 충방전시켰다. 충방전 실험 결과의 일부를 도 10에 나타내었다.The full cells prepared in Examples 11 to 15 and Comparative Examples 7 to 9 were charged and discharged at a constant current of 0.65 mA / cm &lt; 2 &gt; at a voltage of 3.0 to 4.2 V relative to lithium metal at room temperature (25 DEG C) . Some of the results of charge-discharge experiments are shown in Fig.

실시예 11 및 비교예 7에서 리튬전지에 대한 충방전 실험 결과를 도 10에 나타내었다.FIG. 10 shows the charge / discharge test results of the lithium battery in Example 11 and Comparative Example 7. FIG.

도 10에 충방전 사이클에 따른 리튬전지의 쿨롱 효율을 나타내었다. 쿨롱 효율은 하기 수학식 1로부터 계산된다.FIG. 10 shows the Coulomb efficiency of the lithium battery according to charge / discharge cycles. Coulomb efficiency is calculated from the following equation (1).

<수학식 1>&Quot; (1) &quot;

쿨롱 효율(%)= [nth 사이클 방전용량 / nth 사이클 충전용량]×100Coulomb efficiency (%) = [n th cycle discharge capacity / n th cycle charge capacity] × 100

도 10에서 보여지는 바와 같이, 보호 음극을 포함하는 실시예 11의 리튬전지는 800 사이클까지 충방전 효율의 큰 변화가 없었다.As shown in FIG. 10, the lithium battery of Example 11 including a protective negative electrode showed no significant change in charging / discharging efficiency up to 800 cycles.

이에 반해, 보호층이 없는 리튬 호일 음극을 포함하는 비교예 7의 리튬전지는 사이클이 증가함에 따라 지속적으로 충방전효율이 감소하였다.On the contrary, the lithium battery of Comparative Example 7 including the lithium foil anode having no protective layer continuously decreased the charge-discharge efficiency as the cycle was increased.

또한, 도 11에 보여지는 바와 같이 비교예 7의 리튬 전지에서 리튬 금속 표면에 덴드라이드 및/또는 수지상 리튬의 성장을 확인하였다. 이에 반해, 도 12에서 보여지는 바와 같이 실시예 11의 리튬 전지에서는 비교적 균일한 음극 표면이 유지됨을 확인하였다.Further, as shown in Fig. 11, the growth of dendrid and / or dendritic lithium was confirmed on the surface of lithium metal in the lithium battery of Comparative Example 7. On the other hand, as shown in FIG. 12, it was confirmed that the lithium battery of Example 11 maintained a relatively uniform negative electrode surface.

따라서, 실시예 11의 리튬전지에서 보호 음극의 보호층이 리튬 금속 표면에서의 덴드라이트 또는 수지상 리튬의 성장을 억제함에 의하여, 이로 인한 음극 표면에서의 전해액의 분해가 억제되기 때문에 우수한 충방전 효율이 유지되는 것으로 판단된다.Therefore, in the lithium battery of Example 11, the protective layer of the protective cathode suppresses the growth of dendrite or dendritic lithium on the surface of the lithium metal, thereby suppressing the decomposition of the electrolyte on the surface of the negative electrode. .

이에 반해, 비교예 7의 리튬전지에서 리튬 금속 표면에서의 덴드라이트 또는 수지상 리튬이 지속적으로 성장함에 의하여, 이로 인한 음극 표면에서의 전해액의 분해가 촉진되기 때문에 충방전 효율이 지속적으로 저하되는 것으로 판단된다.On the other hand, in the lithium battery of Comparative Example 7, since the dendrite or the dendritic lithium continuously grows on the surface of the lithium metal, the decomposition of the electrolyte solution on the surface of the negative electrode is accelerated, do.

Claims (20)

리튬 금속을 포함하는 음극; 및
상기 음극의 일면 상에 배치되는 보호층;을 포함하며,
상기 보호층이 음이온성 작용기 및 리튬 이온을 가지는 고분자를 포함하며,
상기 보호층에서 리튬 이온 함량이 음이온성 작용기에 대한 당량비로 0.5 내지 0.99인 보호 음극.
A negative electrode comprising a lithium metal; And
And a protective layer disposed on one surface of the cathode,
Wherein the protective layer comprises a polymer having an anionic functional group and lithium ion,
Wherein the lithium ion content in the protective layer is 0.5 to 0.99 in terms of an equivalent ratio to the anionic functional group.
제1 항에 있어서, 상기 보호층이 음이온성 작용기 및 리튬 이온을 가지는 제1 고분자를 포함하며, 상기 제1 고분자에서 리튬 이온 함량이 음이온성 작용기에 대한 당량비로 0.55 내지 0.95인 보호 음극.The protective cathode according to claim 1, wherein the protective layer comprises a first polymer having an anionic functional group and lithium ion, and the lithium ion content in the first polymer is 0.55 to 0.95 in terms of an equivalent ratio to an anionic functional group. 제1 항에 있어서, 상기 보호층이 제2 고분자 및 제3 고분자를 포함하며, 제2 고분자가 음이온성 작용기 및 리튬 이온을 가지며, 제3 고분자가 음이온성 작용기 및 소듐, 칼륨 및 수소 이온 중에서 선택되는 하나 이상을 가지는 보호 음극.The method of claim 1, wherein the protective layer comprises a second polymer and a third polymer, the second polymer has an anionic functional group and lithium ion, and the third polymer is selected from anionic functional groups and sodium, A protective cathode having one or more of the following: 제3 항에 있어서, 상기 제2 고분자와 제3 고분자의 함량이 중량비로 55:45 내지 95:5인 보호 음극.The protective cathode according to claim 3, wherein the second polymer and the third polymer have a weight ratio of 55:45 to 95: 5. 제1 항에 있어서, 상기 음이온성 작용기가 술포네이트기(-SO3 -), 포스페이트기(-PO4 -), 및 카르복실레이트기(-COO-)중에서 선택되는 하나 이상인 보호 음극.The protective cathode according to claim 1, wherein the anionic functional group is at least one selected from a sulfonate group (-SO 3 - ), a phosphate group (-PO 4 - ), and a carboxylate group (-COO - ). 제1 항에 있어서, 상기 고분자의 분자량이 10,000 내지 1,000,000 Dalton인 보호 음극.The protective cathode according to claim 1, wherein the polymer has a molecular weight of 10,000 to 1,000,000 Dalton. 제1 항에 있어서, 상기 고분자의 이온 당량(equivalent weight)이 300 내지 1,400 Dalton인 보호 음극.The protective cathode according to claim 1, wherein an equivalent weight of the polymer is 300 to 1,400 Dalton. 제1 항에 있어서, 상기 고분자의 모듈러스(modulus)가 5 내지 400MPa인 보호 음극.The protective cathode according to claim 1, wherein a modulus of the polymer is 5 to 400 MPa. 제4 항에 있어서, 상기 제2 고분자의 모듈러스가 제3 고분자의 모듈러스보다 더 큰 보호 음극.The protective cathode according to claim 4, wherein the modulus of the second polymer is larger than the modulus of the third polymer. 제2 항에 있어서, 상기 제1 고분자가 하기 화학식 1 내지 2로 표시되는 보호 음극:
<화학식 1>
Figure pat00013

상기 식에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, 및 R16은 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10의 사이클로 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의아릴기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이며, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, 및 R16 중 적어도 하나 이상이 불소를 포함하며, A는 Li, H, Na, 또는 K 이며, 단 A 중에서 Li 함량이 0.5 내지 0.99이며, x는 1 내지 10, y는 1 내지 10, 및 z는 1 내지 1000의 정수이고,
<화학식 2>
Figure pat00014

상기 식에서, R18, R19, R20, R21, R22, R23, R24, R25, R26, R27, R28, R29, R30, R31, R32, R33, R34, R35, R36, R37, R38, R39, 및 R40은 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10의 사이클로 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의아릴기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이며, A는 Li, H, Na, 또는 K 이며, 단 A 중에서 Li 함량이 0.5 내지 0.99이며, a+b=1이며, 0<a≤1, 0≤b<1이다.
The protective cathode according to claim 2, wherein the first polymer is represented by the following general formulas (1) and (2):
&Lt; Formula 1 >
Figure pat00013

Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , and R 16 is independently selected from the group consisting of hydrogen, halogen, alkyl of 1 to 10 carbon atoms, unsubstituted or substituted with halogen, alkenyl of 2 to 10 carbon atoms, unsubstituted or substituted with halogen, A cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms which is substituted or unsubstituted with halogen, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms which is substituted or unsubstituted with halogen, or a heteroaryl group having 2 to 20 carbon atoms, and, R 1, R 2, R 3, R 4, R 5, R 6, R 7, R 8, R 9, R 10, R 11, R 12, R 13, R 14, R 15, and R 16 Wherein A is Li, H, Na, or K, wherein the Li content in A is from 0.5 to 0.99, x is from 1 to 10, y is from 1 to 10, and z is from 1 to 10, An integer of 1000 ,
(2)
Figure pat00014

Wherein R 18 , R 19 , R 20 , R 21 , R 22 , R 23 , R 24 , R 25 , R 26 , R 27 , R 28 , R 29 , R 30 , R 31 , R 32 , R 33 , R 34, R 35, R 36, R 37, R 38, R 39, and R 40 independently represent hydrogen, a halogen, a halogen substituted or unsubstituted carbon alkyl group of hydrogen from 1 to 10, a halogen substituted or unsubstituted A substituted or unsubstituted C2-C10 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C2-C10 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6-C10 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6- A is Li, H, Na, or K, and the Li content in A is 0.5 to 0.99, and a + b = 1, 0 < a &lt; 1, 0 b < 1.
제2 항에 있어서, 상기 제1 고분자가 하기 화학식 3 내지 4로 표시되는 보호 음극:
<화학식 3>
Figure pat00015

상기 식에서, A는 Li, H, Na, 또는 K 이며, x는 1 내지 10, y는 1 내지 10, 및 z는 1 내지 1000의 정수이고,
<화학식 4>
Figure pat00016

상기 식에서, A는 Li, H, Na, 또는 K 이며, a+b=1이며, 0<a≤1, 0≤b<1이다.
The protective cathode according to claim 2, wherein the first polymer is represented by the following general formulas (3) to (4):
(3)
Figure pat00015

Wherein A is Li, H, Na, or K, x is an integer from 1 to 10, y is an integer from 1 to 10, and z is an integer from 1 to 1000,
&Lt; Formula 4 >
Figure pat00016

Wherein A is Li, H, Na, or K, a + b = 1, and 0 < a 1, 0 b 1.
제3 항에 있어서, 상기 제2 고분자가 하기 화학식 5 내지 6으로 표시되는 보호 음극:
<화학식 5>
Figure pat00017

상기 식에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, 및 R16은 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10의 사이클로 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의아릴기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이며, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, 및 R16 중 적어도 하나 이상이 불소를 포함하며, x는 1 내지 10, y는 1 내지 10, 및 z는 1 내지 1000의 정수이고,
<화학식 6>
Figure pat00018

상기 식에서, R18, R19, R20, R21, R22, R23, R24, R25, R26, R27, R28, R29, R30, R31, R32, R33, R34, R35, R36, R37, R38, R39, 및 R40은 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10의 사이클로 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의아릴기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이며, a+b=1이며, 0<a≤1, 0≤b<1이다.
4. The protective cathode according to claim 3, wherein the second polymer is represented by the following general formulas (5) to (6):
&Lt; Formula 5 >
Figure pat00017

Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , and R 16 is independently selected from the group consisting of hydrogen, halogen, alkyl of 1 to 10 carbon atoms, unsubstituted or substituted with halogen, alkenyl of 2 to 10 carbon atoms, unsubstituted or substituted with halogen, A cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms which is substituted or unsubstituted with halogen, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms which is substituted or unsubstituted with halogen, or a heteroaryl group having 2 to 20 carbon atoms, and, R 1, R 2, R 3, R 4, R 5, R 6, R 7, R 8, R 9, R 10, R 11, R 12, R 13, R 14, R 15, and R 16 At least one of them contains fluorine, x is 1 to 10, y is 1 to 10, and z is an integer of 1 to 1000,
(6)
Figure pat00018

Wherein R 18 , R 19 , R 20 , R 21 , R 22 , R 23 , R 24 , R 25 , R 26 , R 27 , R 28 , R 29 , R 30 , R 31 , R 32 , R 33 , R 34, R 35, R 36, R 37, R 38, R 39, and R 40 independently represent hydrogen, a halogen, a halogen substituted or unsubstituted carbon alkyl group of hydrogen from 1 to 10, a halogen substituted or unsubstituted A substituted or unsubstituted C2-C10 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C2-C10 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6-C10 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6- An aryl group having 1 to 20 carbon atoms or a heteroaryl group having 2 to 20 carbon atoms which is substituted or unsubstituted with halogen, a + b = 1, and 0 < a?
제3 항에 있어서, 상기 제3 고분자가 하기 화학식 7 내지 8로 표시되는 보호 음극:
<화학식 7>
Figure pat00019

상기 식에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, 및 R16은 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10의 사이클로 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의아릴기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이며, M은 H, Na, 또는 K 이며, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, 및 R16 중 적어도 하나 이상이 불소를 포함하며, x는 1 내지 10, y는 1 내지 10, 및 z는 1 내지 1000의 정수이고,
<화학식 8>
Figure pat00020

상기 식에서, R18, R19, R20, R21, R22, R23, R24, R25, R26, R27, R28, R29, R30, R31, R32, R33, R34, R35, R36, R37, R38, R39, 및 R40은 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10의 사이클로 알킬기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의아릴기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이며, M은 H, Na, 또는 K 이며, a+b=1이며, 0<a≤1, 0≤b<1이다.
4. The protective cathode according to claim 3, wherein the third polymer is represented by the following general formulas (7) to (8):
&Lt; Formula 7 >
Figure pat00019

Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , and R 16 is independently selected from the group consisting of hydrogen, halogen, alkyl of 1 to 10 carbon atoms, unsubstituted or substituted with halogen, alkenyl of 2 to 10 carbon atoms, unsubstituted or substituted with halogen, A cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms which is substituted or unsubstituted with halogen, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms which is substituted or unsubstituted with halogen, or a heteroaryl group having 2 to 20 carbon atoms, and, M is H, Na, or K, R 1, R 2, R 3, R 4, R 5, R 6, R 7, R 8, R 9, R 10, R 11, R 12, R 13 At least one of R 14 , R 15 and R 16 contains fluorine, x is 1 to 10, y is 1 to 10, and z is an integer of 1 to 1000,
(8)
Figure pat00020

Wherein R 18 , R 19 , R 20 , R 21 , R 22 , R 23 , R 24 , R 25 , R 26 , R 27 , R 28 , R 29 , R 30 , R 31 , R 32 , R 33 , R 34, R 35, R 36, R 37, R 38, R 39, and R 40 independently represent hydrogen, a halogen, a halogen substituted or unsubstituted carbon alkyl group of hydrogen from 1 to 10, a halogen substituted or unsubstituted A substituted or unsubstituted C2-C10 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C2-C10 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6-C10 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6- Or a heteroaryl group having 2 to 20 carbon atoms which is substituted or unsubstituted with halogen and M is H, Na or K, a + b = 1, 0 < a 1, 1.
제3 항에 있어서, 상기 제2 고분자가 하기 화학식 9 내지 10으로 표시되는 보호 음극:
<화학식 9>
Figure pat00021

상기 식에서, x는 1 내지 10, y는 1 내지 10, 및 z는 1 내지 1000의 정수이고,
<화학식 10>
Figure pat00022

상기 식에서, a+b=1이며, 0<a≤1, 0≤b<1이다.
4. The protective cathode according to claim 3, wherein the second polymer is represented by the following general formulas (9) to (10):
&Lt; Formula 9 >
Figure pat00021

Wherein x is from 1 to 10, y is from 1 to 10, and z is an integer from 1 to 1000,
&Lt; Formula 10 >
Figure pat00022

In the above formula, a + b = 1, 0 < a? 1, 0 b <1.
제3 항에 있어서, 상기 제3 고분자가 하기 화학식 11 내지 12로 표시되는 보호 음극:
<화학식 11>
Figure pat00023

상기 식에서, M은 H, Na, 또는 K 이며, x는 1 내지 10, y는 1 내지 10, 및 z는 1 내지 1000의 정수이고,
<화학식 12>
Figure pat00024

상기 식에서, M은 H, Na, 또는 K 이며, a+b=1이며, 0<a≤1, 0≤b<1이다.
The protective cathode according to claim 3, wherein the third polymer is represented by the following general formula (11) to (12):
&Lt; Formula 11 >
Figure pat00023

Wherein M is H, Na, or K, x is an integer from 1 to 10, y is an integer from 1 to 10, and z is an integer from 1 to 1000,
&Lt; Formula 12 >
Figure pat00024

Wherein M is H, Na, or K, a + b = 1, and 0 < a 1, 0 b 1.
제1 항에 있어서, 상기 보호층의 두께가 20㎛ 이하인 보호 음극.The protective cathode according to claim 1, wherein the thickness of the protective layer is 20 占 퐉 or less. 제1 항에 있어서, 상기 보호층이 무기 입자 및 바인더 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함하는 보호 음극.The protective cathode according to claim 1, wherein the protective layer further comprises at least one selected from inorganic particles and a binder. 제17 항에 있어서, 상기 무기 입자가 Al2O3, SiO2, TiO2, BaTiO3, MOF(Metal Organic Framework), 흑연산화물(graphite oxide), 그래핀산화물(graphene oxide), POSS(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes), Li2CO3, Li3PO4, Li3N, Li3S4, Li2O, 몬트모릴로나이트(montmorillonite) 으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 보호 음극.18. The method of claim 17, wherein the inorganic particles are selected from the group consisting of Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , BaTiO 3 , MOF (Metal Organic Framework), graphite oxide, graphene oxide, Wherein the protective cathode comprises at least one selected from the group consisting of silsesquioxanes, Li 2 CO 3 , Li 3 PO 4 , Li 3 N, Li 3 S 4 , Li 2 O, montmorillonite. 양극; 제1 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 따른 보호 음극; 및
상기 양극과 음극 사이에 배치되는 전해질을 포함하는 리튬 전지.
anode; A protective cathode according to any one of claims 1 to 18; And
And an electrolyte disposed between the anode and the cathode.
음이온성 작용기 및 리튬 이온을 가지는 제2 고분자 분말을 준비하는 단계;
음이온성 작용기 및 소듐, 칼륨 및 수소 이온 중에서 선택되는 하나 이상을 가지는 제3 고분자를 준비하는 단계;
유기 용매에서 제2 고분자 분말 및 제3 고분자를 첨가하여 고분자 조성물을 준비하는 단계;
상기 고분자 조성물을 리튬 음극의 일면 상에 도포 및 건조시켜 보호층을 배치하는 단계;를 포함하는 보호 음극 제조방법.
Preparing a second polymer powder having an anionic functional group and lithium ion;
Preparing an anionic functional group and a third polymer having at least one selected from the group consisting of sodium, potassium and hydrogen ions;
Preparing a polymer composition by adding a second polymer powder and a third polymer in an organic solvent;
Applying the polymer composition on one surface of a lithium negative electrode and drying the negative electrode active material to form a protective layer.
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