KR20190047203A - Positive electrode active material for lithium secondary battery, preparing method of the same, positive electrode and lithium secondary battery including the same - Google Patents

Positive electrode active material for lithium secondary battery, preparing method of the same, positive electrode and lithium secondary battery including the same Download PDF

Info

Publication number
KR20190047203A
KR20190047203A KR1020170140779A KR20170140779A KR20190047203A KR 20190047203 A KR20190047203 A KR 20190047203A KR 1020170140779 A KR1020170140779 A KR 1020170140779A KR 20170140779 A KR20170140779 A KR 20170140779A KR 20190047203 A KR20190047203 A KR 20190047203A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lithium secondary
positive electrode
secondary battery
active material
electrode active
Prior art date
Application number
KR1020170140779A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102345309B1 (en
Inventor
전혜림
이동훈
이상욱
노은솔
정왕모
강민석
백소라
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020170140779A priority Critical patent/KR102345309B1/en
Publication of KR20190047203A publication Critical patent/KR20190047203A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102345309B1 publication Critical patent/KR102345309B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

The present invention relates to an anode for a lithium secondary battery, a manufacturing method for the anode for a lithium secondary battery, and a lithium secondary battery including the same. The anode for a lithium secondary battery comprises: an anode collector; and an overcharge prevention layer which is formed on the anode collector and includes at least one between compounds represented by formula 1, Li_2MnO_3, and formula 2, Li_x1Ni_aCo_bMn_cO_2; and an anode active material layer which is formed on the overcharge prevention layer. In formula 2, 1.10 <= x1 <= 1.30, 0.45 <= a <= 0.55, 0.05 <= b <= 0.2, and 0.30 <= c <= 0.50. The anode for a lithium secondary battery of the present invention can secure stability of a battery.

Description

리튬 이차전지용 양극 활물질, 이의 제조방법, 이를 포함하는 리튬 이차전지용 양극 및 리튬 이차전지{POSITIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, PREPARING METHOD OF THE SAME, POSITIVE ELECTRODE AND LITHIUM SECONDARY BATTERY INCLUDING THE SAME}FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a positive electrode active material for a lithium secondary battery, a method for producing the same, a positive electrode for a lithium secondary battery, and a lithium secondary battery including the same. BACKGROUND ART [0002]

본 발명은 리튬 이차전지용 양극 활물질, 상기 양극 활물질의 제조 방법, 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지용 양극 및 리튬 이차전지에 관한 것이다. The present invention relates to a positive electrode active material for a lithium secondary battery, a method for producing the positive electrode active material, a positive electrode for a lithium secondary battery including the positive electrode active material, and a lithium secondary battery.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 가지며, 사이클 수명이 길고, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries having high energy density and operating potential, long cycle life and low self discharge rate are commercialized and widely used.

최근에는 전기 자동차와 같은 중대형 디바이스의 전원으로서 리튬 이차전지가 이용됨에 따라 리튬 이차전지의 고용량, 고에너지 밀도, 및 저비용화가 더욱 요구되고 있으며, 이에 따라 고가의 Co를 대체하여 저가의 Ni, Mn, Fe 등을 사용하기 위한 연구들이 활발히 진행되고 있다.In recent years, lithium secondary batteries have been used as power sources for medium- and large-sized devices such as electric vehicles. Therefore, a high capacity, high energy density, and low cost of lithium secondary batteries have been demanded. Fe and the like are being actively studied.

이러한 리튬 이차전지의 주요 연구 과제 중의 하나는 고용량, 고출력의 전극 활물질을 구현하면서도 이를 이용한 전지의 안전성을 향상시키는데 있다. One of the major research tasks of such a lithium secondary battery is to improve the safety of a battery using the same while realizing a high capacity and high output electrode active material.

현재 리튬 이차전지는 내구성과 안전성을 확보하기 위해, 특정 전압 영역(일반적으로, 4.4 V 이하)에서 사용하도록 설계되어 있다. 하지만, 의도치 않게 셀 전위가 그 이상(~12V까지)으로 올라갈 수 있는데, 이처럼 허용된 전류 또는 전압을 초과한 과충전 상태가 지속되면 리튬 이차전지가 폭발 또는 발화하는 등 안전상 심각한 문제를 야기할 수 있다. 특히, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 전원으로 중대형 전지팩에 사용되는 리튬 이차전지는 장기간의 수명이 요구됨과 동시에 다수의 전지 셀들이 밀집되는 특성상 안전성의 확보가 더욱 중요한 실정이다.Currently, lithium secondary batteries are designed for use in specific voltage ranges (typically 4.4 V or less) to ensure durability and safety. However, unexpectedly, the cell potential may rise above that (up to ~ 12V). If the overcharged state exceeds the allowable current or voltage, it may cause serious safety problems such as explosion or ignition of the lithium secondary battery. have. Particularly, a lithium secondary battery used in a middle- or large-sized battery pack using an electric power source such as an electric vehicle or a hybrid vehicle requires a long service life, and at the same time, it is more important to ensure safety because of the density of a plurality of battery cells.

따라서, 상기 리튬 이차전지의 과충전 현상을 미연에 방지하여, 발화 또는 폭발의 위험에서 벗어나 안전성이 향상된 전지의 개발이 요구되고 있다.Therefore, there is a demand for development of a battery in which the overcharging phenomenon of the lithium secondary battery is prevented in advance, and the safety is improved from the risk of ignition or explosion.

대한민국 공개특허 제2006-0062005호Korea Patent Publication No. 2006-0062005

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 기술적 과제는 과충전 시 저항을 증가시켜 충전 전류를 차단함으로써 전지의 안전성을 확보할 수 있는 리튬 이차전지용 양극을 제공하는 것이다. In order to solve the above-mentioned problems, a first technical object of the present invention is to provide a positive electrode for a lithium secondary battery capable of securing the safety of a battery by blocking a charging current by increasing resistance during overcharging.

본 발명의 제2 기술적 과제는 상기 리튬 이차전지용 양극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.A second aspect of the present invention is to provide a lithium secondary battery including the positive electrode for the lithium secondary battery.

본 발명은 양극 집전체; 상기 양극 집전체 상에 형성되고, 하기 화학식 1 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중 적어도 하나 이상을 포함하는 과충전 방지층; 및, 상기 과충전 방지층 상에 형성된 양극 활물질층;을 포함하는, 리튬 이차전지용 양극을 제공한다:The present invention relates to a positive electrode collector, An overcharge preventing layer formed on the positive electrode current collector and containing at least one of the following compounds represented by the following Chemical Formulas 1 and 2; And a positive electrode active material layer formed on the over-charge preventing layer,

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Li2MnO3 Li 2 MnO 3

[화학식 2] (2)

Lix1NiaCobMncO2 Li x 1 Ni a Co b Mn c O 2

상기 화학식 2에서, 1.10≤x1≤1.30, 0.45≤a≤0.55, 0.05≤b≤0.2, 0.30≤c≤0.50임).1.10? X1? 1.30, 0.45? A? 0.55, 0.05? B? 0.2, 0.30? C? 0.50).

또한, 본 발명에 따른 양극; 음극; 및 상기 양극 및 음극 사이에 개재되는 분리막; 및 전해질을 포함하는, 리튬 이차전지를 제공한다.Also, the anode according to the present invention; cathode; And a separator interposed between the anode and the cathode; And an electrolyte. &Lt; IMAGE &gt;

본 발명에 따른 양극은, 양극 집전체 상에 Li2MnO3 및 Lix1NiaCobMncO2로 표시되는 화합물 중 적어도 하나 이상을 포함하는 과충전 방지층을 형성함으로써 4.4V 이상의 고전압에서 가스가 발생하여 충전 전류를 차단함으로써 과충전이 종료되므로, 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.The positive electrode according to the present invention is characterized in that an overcharge preventing layer containing at least one of Li 2 MnO 3 and Li x 1 Ni a Co b Mn c O 2 is formed on the positive electrode collector, And overcharging is terminated by shutting off the charging current, so that the safety of the battery can be improved.

도 1은 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에서 제조한 과충전 방지층의 전압에 따른 산소 가스 함량을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 리튬 이차전지의 과충전 시 용량에 따른 전압 거동을 확인한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 비교예 2에서 제조한 리튬 이차전지의 과충전 시 시간에따른 전압 거동을 확인한 그래프이다.
1 is a graph showing the oxygen gas content according to the voltage of the overcharge preventing layer prepared in Example 1 and Example 2 of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing voltage behavior of lithium secondary batteries according to Example 1 and Comparative Example 1 according to capacity during overcharging. FIG.
3 is a graph showing voltage behavior of lithium secondary batteries manufactured in Comparative Example 2 of the present invention over time in overcharging.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차전지용 양극은, 양극 집전체; 상기 양극 집전체 상에 형성되고, 하기 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 화합물 중 적어도 하나 이상을 포함하는 과충전 방지층; 및, 상기 과충전 방지층 상에 형성된 양극 활물질층;을 포함한다:A positive electrode for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a positive electrode collector; An overcharge preventing layer formed on the positive electrode current collector and comprising at least one or more compounds represented by the following general formulas (1) and (2); And a positive electrode active material layer formed on the overcharge preventing layer:

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Li2MnO3 Li 2 MnO 3

[화학식 2] (2)

Lix1NiaCobMncO2 Li x 1 Ni a Co b Mn c O 2

상기 화학식 2에서, 1.10≤x1≤1.30, 0.45≤a≤0.55, 0.05≤b≤0.2, 0.30≤c≤0.50임).1.10? X1? 1.30, 0.45? A? 0.55, 0.05? B? 0.2, 0.30? C? 0.50).

이하, 본 발명에 따른 리튬 이차전지용 양극을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, a cathode for a lithium secondary battery according to the present invention will be described in more detail.

먼저, 상기 양극은 양극 집전체 상에 형성된 과충전 방지층 및 상기 과충전 방지층 상에 형성된 양극 활물질층을 포함한다.First, the positive electrode includes an overcharge preventing layer formed on the positive electrode collector and a positive electrode active material layer formed on the overcharge preventing layer.

본 발명에 따른 양극은 상기와 같이 양극 집전체 상에 과충전 방지층 및 양극 활물질층을 포함하는 2층 구조를 형성함으로써, 에너지 밀도의 저하 없이 양극의 안정성을 향상시킬 수 있다. The positive electrode according to the present invention can improve the stability of the positive electrode without lowering the energy density by forming the two-layer structure including the overcharge preventing layer and the positive active material layer on the positive electrode current collector as described above.

구체적으로는, 본원발명은 양극 집전체 상에 상기 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 화합물 중 적어도 하나 이상을 포함하는 과충전 방지층을 형성하고, 상기 과충전 방지층 상에 양극 활물질층을 형성한 2층 구조를 사용함으로써 4.4V 이상의 고전압에서 가스가 발생하여 충전 전류를 차단하여 과충전을 종료시킴으로써 에너지 밀도의 저하를 최소화하면서도 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.Specifically, the present invention provides a two-layer structure in which an overcharge preventing layer is formed on a positive electrode collector and at least one of the compounds represented by the general formulas (1) and (2) is formed and a positive electrode active material layer is formed on the overcharge preventing layer By using this, gas is generated at a high voltage of 4.4 V or higher and the charging current is interrupted to terminate the overcharging, so that the safety of the battery can be improved while minimizing the decrease in the energy density.

상기 양극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인레스 스틸 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 또, 상기 양극 집전체는 통상적으로 3 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상기 집전체 표면 상에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있다. 예를 들어 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical changes in the battery. For example, carbon, nickel, titanium, , Silver or the like may be used. In addition, the cathode current collector may have a thickness of 3 to 500 탆, and fine unevenness may be formed on the surface of the current collector to increase the adhesive force of the cathode active material. For example, it can be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.

한편, 상기 과충전 방지층은 상기 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 화합물 중 적어도 하나 이상을 포함하며, 4.4V 이상의 고전압에서 상기 화합물이 해리되어 가스가 발생되는 것이다. 이때, 상기 고전압은, 예를 들면, 4.4V 이상, 바람직하게는 4.4V 내지 12V일 수 있다.Meanwhile, the overcharge prevention layer includes at least one of the compounds represented by Chemical Formulas 1 and 2, and dissociates the compound at a high voltage of 4.4 V or higher to generate a gas. At this time, the high voltage may be, for example, 4.4V or more, preferably 4.4V to 12V.

상기 과충전 방지층이 상기 화학식 1로 표시되는 Li2MnO3를 포함할 경우, 4.4V 이상의 고전압에서 상기 Li2MnO3가 하기 반응식에 기재된 반응을 거쳐 분해되면서, O2 가스가 발생하고, 상기 O2 가스에 의해 양극 집전체 및 양극 활물질층 사이에 공극이 발생한다.With the above overcharge prevention decomposition when comprise Li 2 MnO 3 represented by the formula (1), at least the high voltage 4.4V through the reaction described in Scheme to which the Li 2 MnO 3, O 2 gas is generated, and the O 2 A gap is generated between the positive electrode current collector and the positive electrode active material layer by the gas.

Li(Li1/3Mn2/3)O2 → (Li1/3Mn2/3)O3/2 + 1/4 O2 Li (Li 1/3 Mn 2/3 ) O 2 → (Li 1/3 Mn 2/3 ) O 3/2 + 1/4 O 2

한편, 상기 화학식 2로 표시되는 Lix1NiaCobMncO2 화합물은, Li/금속(Ni, Co, Mn 포함)의 몰비, 즉 x1/(a+b+c)가 1.10 이상이고, 동시에 Ni:Mn 몰비, 즉 a:c가 1:(0.9~1.9)인 화합물이다. 이와 같이, Li, Mn 및 Ni가 특정 몰비를 만족하도록 포함하는 화학식 2의 화합물은 그 일부가 Li2MnO3로 전환되며, 상기 전환에 의해 생성된 Li2MnO3가 상기한 반응식의 매커니즘에 따라 해리되면서 산소 가스가 발생하게 된다.On the other hand, the Li x Ni a Co b Mn c O 2 compound represented by the formula (2) has a molar ratio of Li / metal (including Ni, Co and Mn), that is, x1 / (a + b + c) At the same time, the molar ratio of Ni: Mn, that is, a: c is 1: (0.9-1.9). Thus, the compound of Formula 2, which contains Li, Mn and Ni so as to satisfy a specific molar ratio, is partially converted to Li 2 MnO 3 , and Li 2 MnO 3 produced by the conversion is converted into a Oxygen gas is generated when dissociated.

상기 화합물에서 해리된 산소 가스에 의해 상기 양극 집전체 및 양극 활물질층 사이에 공극이 발생하고, 이에 의해 상기 양극 집전체와 상기 양극 활물질층 사이의 접착력이 저하되어 양극의 저항이 크게 증가하게 되고, 도전 패스(path) 또한 차단되어 전류 흐름이 방해된다. 이에 따라 이를 적용한 이차전지의 전압이 급격하게 상승하여 종료 전압에 도달하는 것일 수 있으며, 과충전을 신속하게 종료시킴으로써 전지의 발화 또는 폭발 등을 미연에 방지할 수 있다.A gap is generated between the cathode current collector and the cathode active material layer due to dissociated oxygen gas in the compound, thereby reducing the adhesive force between the cathode current collector and the cathode active material layer, The conductive path is also blocked and current flow is interrupted. Accordingly, the voltage of the secondary battery can be rapidly increased to reach the end voltage, and the overcharge can be quickly terminated, thereby preventing ignition or explosion of the battery.

상기 화학식 1 및/또는 화학식 2로 표시되는 화합물은 상기 과충전 방지층 100 중량부에 대하여, 80 중량부 내지 100 중량부로 포함될 수 있다. 상기 과충전 방지층 100 중량부에 대하여, 상기 화합물이 80 중량부 미만으로 포함될 경우, 과충전 방지층의 형성에 따른 4.4V 이상의 고전압에서의 가스 발생 효과가 미미하여, 과충전 시 신속하게 과충전 종료 전압에 도달할 수 없다.The compound represented by Formula 1 and / or Formula 2 may be contained in an amount of 80 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the overcharge preventing layer. If the amount of the compound is less than 80 parts by weight based on 100 parts by weight of the overcharge preventing layer, the effect of generating gas at a high voltage of 4.4 V or higher due to the formation of the overcharge preventing layer is insignificant, .

한편, 상기 과충전 방지층은 필요에 따라 선택적으로 도전재 또는 바인더를 더 포함할 수 있다. On the other hand, the over-discharge preventing layer may further include a conductive material or a binder optionally.

상기 과충전 방지층이 도전재를 더 포함할 경우, 상기 도전재는 예를 들면, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 전도성 고분자 등을 들 수 있으며, 이들 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.When the over-current protection layer further includes a conductive material, the conductive material may be, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon-based materials such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, summer black and carbon fiber; Metal powder or metal fibers such as copper, nickel, aluminum and silver; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; And conductive polymers such as polyphenylene derivatives, and the like, and may include at least one of these.

상기 도전재는 상기 과충전 방지층 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부, 바람직하게는 5 내지 10 중량부로 더 포함될 수 있다.The conductive material may further include 0.1 to 10 parts by weight, preferably 5 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the overcharge preventing layer.

상기 과충전 방지층이 바인더를 더 포함할 경우, 상기 바인더는 예를 들면, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 또는 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있으며, 이들 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 바인더는 과충전 방지층 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부, 바람직하게는 5 내지 10 중량부로 더 포함될 수 있다.If the over-charge protection layer further comprises a binder, the binder may be, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinyl alcohol, Polyacrylonitrile, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene - diene polymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluorine rubber, or various copolymers thereof, and may include at least one of these. The binder may further comprise 0.1 to 10 parts by weight, preferably 5 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the overcharge preventing layer.

상기 과충전 방지층의 두께는 0.1㎛ 내지 10㎛, 바람직하게는 0.1㎛ 내지 3㎛일 수 있다. 예를 들어, 상기 과충전 방지층의 두께가 상기 범위를 만족할 경우, 전극의 에너지 밀도의 손실을 최소화하면서 과충전 방지층을 균일하게 형성할 수 있다.The thickness of the overcharge preventing layer may be 0.1 탆 to 10 탆, preferably 0.1 탆 to 3 탆. For example, when the thickness of the overcharge preventing layer satisfies the above range, it is possible to uniformly form the overcharge preventing layer while minimizing loss of the energy density of the electrode.

또한, 본 발명에 따른 양극은 상기 과충전 방지층 상에 형성된 양극 활물질층을 포함한다. 상기 양극 활물질층은 양극 활물질과 함께 필요에 따라 선택적으로 도전재 및 바인더를 더 포함할 수 있다.Further, the positive electrode according to the present invention includes a positive electrode active material layer formed on the overcharge preventing layer. The cathode active material layer may further include a conductive material and a binder optionally together with the cathode active material.

상기 양극 활물질은 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물이 사용될 수 있다. 상기 양극 활물질은, 예를 들면, 리튬 코발트 산화물[Lix1CoO2(0.5<x1<1.3)], 리튬 니켈 산화물[Lix2NiO2(0.5<x2<1.3)] 등의 층상 화합물 또는 추가적인 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1 + x3Mn2 - x3O4(여기서, 0≤x3≤0.33임), LiMnO3, LiMn2O3, 또는 [Lix4MnO2(0.5<x4<1.3)] 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 구리 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, V2O5, 또는 Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-x5M1 x5O2(여기서, M1는 Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 및 Ga로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상이고, 0.01≤x5≤0.5임)로 표현되는 리튬 니켈 복합 산화물; 화학식 LiMn2 - x6M2 x6O2(여기서, M2는 Co, Ni, Fe, Cr, Zn 및 Ta로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상이고, 0.01≤x6≤0.1임) 또는 Li2Mn3M3O8(여기서, M3는 Fe, Co, Ni, Cu 및 Zn로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식 LiFe1 - x7M4 x7PO4(여기서, M4은 Al, Mg, Ni, Co, Mn, Ti, Ga, Cu, V, Nb, Zr, Ce, In, Zn 및 Y 로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상이고, 0≤x7≤0.5임)로 표시되는 리튬 철 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리 토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 양극 활물질은 바람직하게는 리튬 니켈 복합 산화물을 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 리튬 니켈코발트망간 산화물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 리튬 니켈코발트망간 산화물을 사용할 경우, 고용량 특성을 가지는 양극을 제조할 수 있다.As the cathode active material, compounds capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium may be used. The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide [Li x 1 CoO 2 (0.5 <x 1 <1.3)], lithium nickel oxide [Li x 2 NiO 2 (0.5 <x 2 <1.3)] or an additional transition metal &Lt; / RTI &gt; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x 3 Mn 2 - x 3 O 4 (where 0? X 3? 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , or Li x 4 MnO 2 (0.5 <x4 <1.3); Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , V 2 O 5 , or Cu 2 V 2 O 7 ; In formula LiNi 1-x5 M 1 x5 O 2 ( where, M 1 is being Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B and is at least one or more selected from the group consisting of Ga, 0.01≤x5≤0.5) A lithium nickel complex oxide represented by; Formula 2 LiMn - x6 x6 M 2 O 2 (wherein, M 2 is Co, Ni, and Fe, Cr, at least one or more selected from the group consisting of Zn and Ta, 0.01≤x6≤0.1 Im) or Li 2 Mn 3 M 3 O 8 (wherein M 3 is at least one selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Cu and Zn); Formula LiFe 1 - x7 M 4 x7 PO 4 ( where, M 4 is selected from the group consisting of Al, Mg, Ni, Co, Mn, Ti, Ga, Cu, V, Nb, Zr, Ce, In, Zn , and Y And 0? X7? 0.5); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 . The cathode active material may preferably be a lithium nickel complex oxide, more preferably lithium nickel cobalt manganese oxide. For example, when a lithium nickel cobalt manganese oxide is used, a positive electrode having a high capacity characteristic can be produced.

예를 들면, 상기 양극 활물질은 상기 양극 활물질층 100 중량부에 대하여 40 중량부 내지 99.9 중량부, 바람직하게는 60 중량부 내지 99.8 중량부로 포함되는 것일 수 있다.For example, the positive electrode active material may be contained in an amount of 40 to 99.9 parts by weight, preferably 60 to 99.8 parts by weight based on 100 parts by weight of the positive electrode active material layer.

상기 양극 활물질층에 포함되는 상기 도전재는 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성을 갖는 것이면 특별한 제한 없이 사용 가능하다. 예를 들면, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 전도성 고분자 등을 들 수 있으며, 이들 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.The conductive material contained in the positive electrode active material layer can be used without particular limitation as far as it does not cause chemical change and has electronic conductivity. For example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon-based materials such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, summer black and carbon fiber; Metal powder or metal fibers such as copper, nickel, aluminum and silver; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; And conductive polymers such as polyphenylene derivatives, and the like, and may include at least one of these.

상기 도전재는 상기 양극 활물질층 100 중량부에 대하여 0.1 내지 30중량부, 바람직하게는 1 내지 20 중량부, 더 바람직하게는 1 내지 10 중량부로 포함할 수 있다. 상기 도전재가 상기 양극 활물질층에 0.1 내지 30 중량부로 포함될 경우, 이를 포함하는 이차전지의 저항 감소 효과를 달성할 수 있다.The conductive material may be added in an amount of 0.1 to 30 parts by weight, preferably 1 to 20 parts by weight, more preferably 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the cathode active material layer. When the conductive material is included in the positive electrode active material layer in an amount of 0.1 to 30 parts by weight, the resistance reduction effect of the secondary battery including the conductive material can be achieved.

상기 바인더는 양극 활물질 입자들 간의 부착 및 과충전 방지층과 양극 활물질층의 접착력을 향상시키는 역할을 한다. 구체적인 예로는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 또는 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있으며, 이들 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 바인더는 양극 활물질층 총 중량에 대하여 1 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.The binder serves to improve adhesion between the positive electrode active material particles and adhesion of the overcharge preventing layer and the positive electrode active material layer. Specific examples include polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, carboxymethylcellulose ), Starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated-EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluororubber, or various copolymers thereof, and the like, and may include at least one of these. The binder may be included in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the cathode active material layer.

상기 양극 활물질층의 두께는 50㎛ 내지 150㎛, 바람직하게는 100㎛ 내지 125㎛일 수 있다. 예를 들어, 상기 양극 활물질층의 두께가 상기 범위를 만족할 경우, 전극의 충진 밀도(packing density)를 확보할 수 있으며, 이를 통해 에너지 밀도의 손실 없이 양극 활물질층을 형성할 수 있다. The thickness of the cathode active material layer may be 50 탆 to 150 탆, preferably 100 탆 to 125 탆. For example, when the thickness of the cathode active material layer satisfies the above range, the packing density of the electrode can be ensured and the cathode active material layer can be formed without loss of energy density.

상기 양극은 상기한 양극 활물질을 이용하는 것을 제외하고는 통상의 양극 제조방법에 따라 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기한 양극 활물질 및 선택적으로, 바인더 및 도전재를 용매 중에 용해 또는 분산시켜 제조한 양극 활물질층 형성용 조성물을 양극집전체 상에 도포한 후, 건조 및 압연함으로써 제조할 수 있다. The positive electrode may be manufactured according to a conventional positive electrode manufacturing method, except that the positive electrode active material described above is used. Specifically, the cathode active material and optionally the binder and the conductive material may be dissolved or dispersed in a solvent to prepare a composition for forming a cathode active material layer, which is then applied onto the cathode current collector, followed by drying and rolling.

상기 용매로는 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 용매일 수 있으며, 디메틸셀폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤(acetone) 또는 물 등을 들 수 있으며, 이들 중 적어도 1종 이상이 사용될 수 있다. 상기 용매의 사용량은 슬러리의 도포 두께, 제조 수율을 고려하여 상기 양극 활물질, 도전재 및 바인더를 용해 또는 분산시키고, 이후 양극제조를 위한 도포시 우수한 두께 균일도를 나타낼 수 있는 점도를 갖도록 하는 정도면 충분하다.Examples of the solvent include dimethyl sulfoxide (DMSO), isopropyl alcohol, N-methylpyrrolidone (NMP), acetone, and the like. Water and the like, and at least one or more of them may be used. The amount of the solvent to be used is sufficient to dissolve or disperse the cathode active material, the conductive material and the binder in consideration of the coating thickness of the slurry and the yield of the slurry, and then to have a viscosity capable of exhibiting excellent thickness uniformity Do.

또한, 다른 방법으로, 상기 양극은 상기 양극 활물질층 형성용 조성물을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 양극 집전체 상에 라미네이션함으로써 제조될 수도 있다.Alternatively, the positive electrode may be produced by casting the composition for forming the positive electrode active material layer on a separate support, and then laminating a film obtained by peeling from the support onto the positive electrode collector.

또한, 본 발명은 상기 양극을 포함하는 전기화학소자를 제조할 수 있다. 상기 전기화학소자는 구체적으로 전지, 커패시터 등일 수 있으며, 보다 구체적으로는 리튬 이차전지일 수 있다.In addition, the present invention can produce an electrochemical device including the positive electrode. The electrochemical device may be specifically a battery, a capacitor, or the like, and more specifically, it may be a lithium secondary battery.

상기 리튬 이차전지는 구체적으로, 양극, 상기 양극과 대향하여 위치하는 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막 및 전해질을 포함하고, 상기 양극은 앞서 설명한 바와 동일하므로, 구체적인 설명을 생략하고, 이하 나머지 구성에 대해서만 구체적으로 설명한다. Specifically, the lithium secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode disposed opposite to the positive electrode, and a separation membrane and an electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode. The positive electrode is the same as that described above, Only the remaining configuration will be described in detail below.

또한, 상기 리튬 이차전지는 상기 양극, 음극, 분리막의 전극 조립체를 수납하는 전지용기, 및 상기 전지용기를 밀봉하는 밀봉 부재를 선택적으로 더 포함할 수 있다.The lithium secondary battery may further include a battery container for housing the electrode assembly of the anode, the cathode, and the separator, and a sealing member for sealing the battery container.

상기 리튬 이차전지에 있어서, 상기 음극은 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 상에 위치하는 음극 활물질층을 포함한다.In the lithium secondary battery, the negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer disposed on the negative electrode current collector.

상기 음극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또, 상기 음극 집전체는 통상적으로 3㎛ 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있으며, 양극 집전체와 마찬가지로, 상기 집전체 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있다. 예를 들어, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. For example, the negative electrode current collector may be formed on the surface of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, Carbon, nickel, titanium, silver or the like, aluminum-cadmium alloy, or the like may be used. In addition, the negative electrode collector may have a thickness of 3 to 500 탆, and similarly to the positive electrode collector, fine unevenness may be formed on the surface of the collector to enhance the binding force of the negative electrode active material. For example, it can be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.

상기 음극 활물질층은 음극 활물질과 함께 선택적으로 바인더 및 도전재를 포함한다.The anode active material layer optionally includes a binder and a conductive material together with the anode active material.

상기 음극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물이 사용될 수 있다. 구체적인 예로는 인조흑연, 천연흑연, 흑연화 탄소섬유, 비정질탄소 등의 탄소질 재료; Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si합금, Sn합금 또는 Al합금 등 리튬과 합금화가 가능한 금속질 화합물; SiOβ(0 < β < 2), SnO2, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물과 같이 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 금속산화물; 또는 Si-C 복합체 또는 Sn-C 복합체과 같이 상기 금속질 화합물과 탄소질 재료를 포함하는 복합물 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 또한, 상기 음극활물질로서 금속 리튬 박막이 사용될 수도 있다. 또, 탄소재료는 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소 (soft carbon) 및 경화탄소 (hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 무정형, 판상, 인편상, 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연, 키시흑연 (Kish graphite), 열분해 탄소 (pyrolytic carbon), 액정피치계 탄소섬유 (mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체 (meso-carbon microbeads), 액정피치 (Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스 (petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소가 대표적이다.As the negative electrode active material, a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium may be used. Specific examples thereof include carbonaceous materials such as artificial graphite, natural graphite, graphitized carbon fiber and amorphous carbon; Metal compounds capable of alloying with lithium such as Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si alloys, Sn alloys or Al alloys; Metal oxides capable of doping and dedoping lithium such as SiO? (0 <? <2), SnO 2 , vanadium oxide, and lithium vanadium oxide; Or a composite containing the metallic compound and the carbonaceous material such as Si-C composite or Sn-C composite, and any one or a mixture of two or more thereof may be used. Also, a metal lithium thin film may be used as the negative electrode active material. The carbon material may be both low-crystalline carbon and high-crystallinity carbon. Examples of the low-crystalline carbon include soft carbon and hard carbon. Examples of the highly crystalline carbon include natural graphite, artificial graphite, artificial graphite or artificial graphite, Kish graphite graphite, pyrolytic carbon, mesophase pitch based carbon fiber, meso-carbon microbeads, mesophase pitches and petroleum or coal tar coke derived cokes).

상기 음극활물질은 음극 활물질층의 전체 중량을 기준으로 80 중량% 내지 99중량%로 포함될 수 있다.The negative electrode active material may include 80% by weight to 99% by weight based on the total weight of the negative electrode active material layer.

상기 바인더는 도전재, 활물질 및 집전체 간의 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 음극 활물질층의 전체 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 10 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 니트릴-부타디엔 고무, 불소 고무, 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component for assisting the bonding between the conductive material, the active material and the current collector, and is usually added in an amount of 0.1% by weight to 10% by weight based on the total weight of the negative electrode active material layer. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene Examples thereof include ethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated-EPDM, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, fluorine rubber and various copolymers thereof.

상기 도전재는 음극활물질의 도전성을 더욱 향상시키기 위한 성분으로서, 음극 활물질층의 전체 중량을 기준으로 10 중량% 이하, 바람직하게는 5 중량% 이하로 첨가될 수 있다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material may be added in an amount of 10 wt% or less, preferably 5 wt% or less, based on the total weight of the negative electrode active material layer, as a component for further improving the conductivity of the negative electrode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

예를 들면, 상기 음극 활물질층은 음극 집전체 상에 음극 활물질, 및 선택적으로 바인더 및 도전재를 용매 중에 용해 또는 분산시켜 제조한 음극 활물질층 형성용 조성물을 도포하고 건조함으로써 제조되거나, 또는 상기 음극 활물질층 형성용 조성물을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 음극 집전체 상에 라미네이션함으로써 제조될 수 있다.For example, the negative electrode active material layer is prepared by applying and drying a composition for forming a negative electrode active material layer, which is prepared by dissolving or dispersing a negative electrode active material on a negative electrode current collector, and optionally a binder and a conductive material in a solvent, Casting a composition for forming an active material layer on a separate support, and then laminating a film obtained by peeling from the support onto a negative electrode current collector.

상기 음극 활물질층은 일례로서 음극 집전체 상에 음극 활물질, 및 선택적으로 바인더 및 도전재를 용매 중에 용해 또는 분산시켜 제조한 음극 활물질층 형성용 조성물을 도포하고 건조하거나, 또는 상기 음극 활물질층 형성용 조성물을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 음극 집전체 상에 라미네이션함으로써 제조될 수도 있다.The negative electrode active material layer may be formed by applying and drying a composition for forming a negative electrode active material layer prepared by dissolving or dispersing a negative electrode active material on a negative electrode collector and optionally a binder and a conductive material in a solvent, Casting the composition on a separate support, and then peeling the support from the support to laminate a film on the negative electrode current collector.

한편, 상기 리튬 이차전지에 있어서, 분리막은 음극과 양극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로, 통상 리튬 이차전지에서 분리막으로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용 가능하며, 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. 구체적으로는 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름 또는 이들의 2층 이상의 적층 구조체가 사용될 수 있다. 또 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포가 사용될 수도 있다. 또, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 코팅된 분리막이 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.Meanwhile, in the lithium secondary battery, the separation membrane separates the cathode and the anode and provides a passage for lithium ion. The separation membrane can be used without any particular limitation as long as it is used as a separation membrane in a lithium secondary battery. Particularly, It is preferable to have a low resistance and an excellent ability to impregnate the electrolyte. Specifically, porous polymer films such as porous polymer films made of polyolefin-based polymers such as ethylene homopolymers, propylene homopolymers, ethylene / butene copolymers, ethylene / hexene copolymers and ethylene / methacrylate copolymers, May be used. Further, a nonwoven fabric made of a conventional porous nonwoven fabric, for example, glass fiber of high melting point, polyethylene terephthalate fiber, or the like may be used. In order to secure heat resistance or mechanical strength, a coated separator containing a ceramic component or a polymer material may be used, and the separator may be selectively used as a single layer or a multilayer structure.

또한, 본 발명에서 사용되는 전해질로는 리튬 이차전지 제조시 사용 가능한 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 고체 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질, 고체 무기 전해질, 용융형 무기 전해질 등을 들 수 있으며, 이들로 한정되는 것은 아니다. Examples of the electrolyte used in the present invention include an organic liquid electrolyte, an inorganic liquid electrolyte, a solid polymer electrolyte, a gel-type polymer electrolyte, a solid inorganic electrolyte, and a molten inorganic electrolyte that can be used in the production of a lithium secondary battery. It is not.

구체적으로, 상기 전해질은 유기 용매 및 리튬염을 포함할 수 있다. Specifically, the electrolyte may include an organic solvent and a lithium salt.

상기 유기 용매로는 전지의 전기 화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 할 수 있는 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 유기 용매로는, 메틸 아세테이트(methyl acetate), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), ε-카프로락톤(ε-caprolactone) 등의 에스테르계 용매; 디부틸 에테르(dibutyl ether) 또는 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran) 등의 에테르계 용매; 시클로헥사논(cyclohexanone) 등의 케톤계 용매; 벤젠(benzene), 플루오로벤젠(fluorobenzene) 등의 방향족 탄화수소계 용매; 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate, DMC), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate, DEC), 메틸에틸카보네이트(methylethylcarbonate, MEC), 에틸메틸카보네이트(ethylmethylcarbonate, EMC), 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate, PC) 등의 카보네이트계 용매; 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등의 알코올계 용매; R-CN(R은 탄소수 2 내지 20의 직쇄상, 분지상 또는 환 구조의 탄화수소기이며, 이중결합 방향 환 또는 에테르 결합을 포함할 수 있다) 등의 니트릴류; 디메틸포름아미드 등의 아미드류; 1,3-디옥솔란 등의 디옥솔란류; 또는 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다. 이중에서도 카보네이트계 용매가 바람직하고, 전지의 충방전 성능을 높일 수 있는 높은 이온전도도 및 고유전율을 갖는 환형 카보네이트(예를 들면, 에틸렌카보네이트 또는 프로필렌카보네이트 등)와, 저점도의 선형 카보네이트계 화합물(예를 들면, 에틸메틸카보네이트, 디메틸카보네이트 또는 디에틸카보네이트 등)의 혼합물이 보다 바람직하다. 이 경우 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트는 약 1:1 내지 약 1:9의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 전해액의 성능이 우수하게 나타날 수 있다. The organic solvent may be used without limitation as long as it can act as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move. Specifically, examples of the organic solvent include ester solvents such as methyl acetate, ethyl acetate,? -Butyrolactone and? -Caprolactone; Ether solvents such as dibutyl ether or tetrahydrofuran; Ketone solvents such as cyclohexanone; Aromatic hydrocarbon solvents such as benzene and fluorobenzene; Dimethyl carbonate (DMC), diethylcarbonate (DEC), methylethylcarbonate (MEC), ethylmethylcarbonate (EMC), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate PC) and the like; Alcohol solvents such as ethyl alcohol and isopropyl alcohol; R-CN (R is a linear, branched or cyclic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms, which may contain a double bond aromatic ring or an ether bond); Amides such as dimethylformamide; Dioxolanes such as 1,3-dioxolane; Or sulfolane may be used. Among these, a carbonate-based solvent is preferable, and a cyclic carbonate (for example, ethylene carbonate or propylene carbonate) having a high ionic conductivity and a high dielectric constant, for example, such as ethylene carbonate or propylene carbonate, For example, ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate or diethyl carbonate) is more preferable. In this case, when the cyclic carbonate and the chain carbonate are mixed in a volume ratio of about 1: 1 to about 1: 9, the performance of the electrolytic solution may be excellent.

상기 리튬염은 리튬 이차전지에서 사용되는 리튬 이온을 제공할 수 있는 화합물이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 리튬염은, LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAl04, LiAlCl4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(C2F5SO3)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2 . LiCl, LiI, 또는 LiB(C2O4)2 등이 사용될 수 있다. 상기 리튬염의 농도는 0.1 내지 2.0M 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 리튬염의 농도가 상기 범위에 포함되면, 전해질이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해질 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다.The lithium salt can be used without particular limitation as long as it is a compound capable of providing lithium ions used in a lithium secondary battery. Specifically, the lithium salt, LiPF 6, LiClO 4, LiAsF 6, LiBF 4, LiSbF 6, LiAl0 4, LiAlCl 4, LiCF 3 SO 3, LiC 4 F 9 SO 3, LiN (C 2 F 5 SO 3) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, LiN (CF 3 SO 2) 2. LiCl, LiI, or LiB (C 2 O 4 ) 2 may be used. The concentration of the lithium salt is preferably in the range of 0.1 to 2.0 M. When the concentration of the lithium salt is within the above range, the electrolyte has an appropriate conductivity and viscosity, so that it can exhibit excellent electrolyte performance and the lithium ion can effectively move.

상기 전해질에는 상기 전해질 구성 성분들 외에도 전지의 수명특성 향상, 전지 용량 감소 억제, 전지의 방전 용량 향상 등을 목적으로 예를 들어, 디플루오로 에틸렌카보네이트 등과 같은 할로알킬렌카보네이트계 화합물, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사인산 트리아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올 또는 삼염화 알루미늄 등의 첨가제가 1종 이상 더 포함될 수도 있다. 이때 상기 첨가제는 전해질 총 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.In addition to the electrolyte components, the electrolyte may contain, for example, a haloalkylene carbonate-based compound such as difluoroethylene carbonate or the like, pyridine, triethanolamine, or the like for the purpose of improving lifetime characteristics of the battery, Ethyl phosphite, triethanol amine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, hexametriamide, nitrobenzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, At least one additive such as benzyl alcohol, benzyl alcohol, benzyl alcohol, benzyl alcohol, benzyl alcohol, benzyl alcohol, benzyl alcohol, benzyl alcohol, benzyl alcohol, The additive may be included in an amount of 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the electrolyte.

상기와 같이 본 발명에 따른 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지는 우수한 방전 용량, 출력 특성 및 수명 특성을 안정적으로 나타내기 때문에, 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 등의 휴대용 기기, 및 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle, HEV) 등의 전기 자동차 분야 등에 유용하다.As described above, since the lithium secondary battery including the cathode active material according to the present invention stably exhibits excellent discharge capacity, output characteristics and life characteristics, it can be used in portable devices such as mobile phones, notebook computers, digital cameras, and hybrid electric vehicles hybrid electric vehicle (HEV)).

이에 따라, 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 리튬 이차전지를 단위 셀로 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩이 제공된다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a battery module including the lithium secondary battery as a unit cell and a battery pack including the same.

상기 전지모듈 또는 전지팩은 파워 툴(Power Tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차, 및 플러그인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용될 수 있다.The battery module or the battery pack may include a power tool; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle, and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV); Or a power storage system, as shown in FIG.

본 발명의 리튬 이차전지의 외형은 특별한 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등이 될 수 있다.The external shape of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, but may be a cylindrical shape, a square shape, a pouch shape, a coin shape, or the like using a can.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지 셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 전지 셀들을 포함하는 중대형 전지모듈에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다. The lithium secondary battery according to the present invention can be used not only in a battery cell used as a power source of a small device but also as a unit cell in a middle- or large-sized battery module including a plurality of battery cells.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples with reference to the following examples. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.

실시예Example

실시예 1Example 1

Li2MnO3, 덴카 블랙 도전재, 및 PVdF 바인더 8:1:1의 중량비로 N-메틸피롤리돈(NMP) 용매 중에서 혼합하여 과충전 방지층용 슬러리를 제조하였다.Li 2 MnO 3 , a Denka Black conductive material, and a PVdF binder in a weight ratio of 8: 1: 1 in N-methyl pyrrolidone (NMP) solvent to prepare a slurry for an overcharge preventing layer.

이와 별도로, LiNi0 . 6Mn0 . 2Co0 . 2O2 양극 활물질, 덴카 블랙 도전재, 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF) 바인더를 92.5:3.5:4의 중량비로 NMP 용매 중에서 혼합하여 양극 활물질 슬러리를 제조하였다.Separately, LiNi 0 . 6 Mn 0 . 2 Co 0 . 2 O 2 cathode active material, Denka Black conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVdF) binder were mixed in a NMP solvent at a weight ratio of 92.5: 3.5: 4 to prepare a cathode active material slurry.

두께가 20㎛인 알루미늄 호일 상에 상기에서 제조한 과충전 방지층용 슬러리를 도포한 후, 건조하여 3㎛ 두께의 양극 과충전 방지층을 형성하였다. 이어서, 상기 과충전 방지층 상에 상기에서 제조한 양극 활물질 슬러리를 도포하고 건조한 후, 롤 프레스를 실시하여 과충전 방지층 상에 125㎛ 두께의 양극 활물질층이 형성된 양극을 제조하였다.The slurry for anti-overcharge protection layer prepared above was coated on an aluminum foil having a thickness of 20 mu m and dried to form a 3 mu m-thick positive electrode overcharge preventing layer. Next, the above-prepared slurry of the positive electrode active material was coated on the over-charge preventing layer, dried, and rolled to produce a positive electrode having a positive electrode active material layer having a thickness of 125 mu m on the over-charge preventing layer.

한편, 흑연 음극 활물질, 아세틸렌 블랙 도전재, 및 폴리비닐리덴플루오라이드 바인더를 96.5:0.5:3의 중량비로 혼합하여 용매인 증류수에 첨가하여 음극 슬러리를 제조하였다. 상기 음극 슬러리를 두께가 8㎛인 구리 호일에 도포하고, 건조한 후 롤 프레스를 실시하여 음극을 제조하였다.On the other hand, a graphite negative electrode active material, an acetylene black conductive material, and a polyvinylidene fluoride binder were mixed at a weight ratio of 96.5: 0.5: 3 and added to distilled water as a solvent to prepare an anode slurry. The negative electrode slurry was applied to a copper foil having a thickness of 8 占 퐉, dried and then rolled to produce a negative electrode.

상기에서 제조한 양극과 음극을 폴리에틸렌 분리막과 함께 적층하여 전극 조립체를 제조한 다음, 이를 전지 케이스에 넣고 에틸렌카보네이트:에틸메틸카보네이트:디메틸카보네이트를 3:3:4의 중량비로 혼합한 혼합 용매에 1M의 LiPF6를 용해시킨 전해액을 주입하여, 리튬 이차전지를 제조하였다. The prepared positive electrode and negative electrode were laminated together with a polyethylene separator to prepare an electrode assembly. The electrode assembly was placed in a battery case, and a mixed solvent of ethylene carbonate: ethyl methyl carbonate: dimethyl carbonate in a weight ratio of 3: 3: of injecting a liquid electrolyte was LiPF 6 was dissolved, to thereby prepare a lithium secondary battery.

실시예 2Example 2

실시예 1에서 사용한 Li2MnO3 대신 Li1 . 1Ni0 . 45Co0 . 20Mn0 . 35O2을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지를 제조하였다. Instead of Li 2 MnO 3 used in Example 1 . 1 Ni 0 . 45 Co 0 . 20 Mn 0 . 35 O 2 was used as a positive electrode, and a lithium secondary battery including the positive electrode was prepared in the same manner as in Example 1 above.

비교예 1Comparative Example 1

두께가 20㎛인 알루미늄 호일 상에 상기 실시예 1에서 제조한 양극 활물질 슬러리를 도포하고 건조한 후, 롤 프레스를 실시하여 양극을 제조하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 리튬 이차전지를 제조하였다. A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that the anode active material slurry prepared in Example 1 was applied on an aluminum foil having a thickness of 20 탆, dried, and then rolled to produce a positive electrode. .

비교예 2Comparative Example 2

LiNi0 . 6Mn0 . 2Co0 . 2O2 양극 활물질, 아세틸렌 블랙 도전재, 폴리비닐플루오라이드 바인더, 및 Li2MnO3를 90:3.5:4:2.5의 중량비로 N-메틸피롤리돈 용매 중에서 혼합하여 양극 활물질 슬러리를 제조하였다.LiNi 0 . 6 Mn 0 . 2 Co 0 . 2 O 2 cathode active material, an acetylene black conductive material, a polyvinyl fluoride binder, and Li 2 MnO 3 in a weight ratio of 90: 3.5: 4: 2.5 in N-methylpyrrolidone solvent to prepare a cathode active material slurry.

두께가 20㎛인 알루미늄 호일상에 상기에서 제조한 양극 활물질 슬러리를 도포하고 건조한 후, 롤 프레스를 실시하여 양극을 제조하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 리튬 이차전지를 제조하였다. A lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that the cathode active material slurry prepared above was coated on an aluminum foil having a thickness of 20 탆, dried, and roll-pressed to prepare a positive electrode.

실험예 1: 과충전 방지층의 분해 실험Experimental Example 1: Disintegration test of the overcharge preventing layer

실시예 1 및 2에서 제조한 리튬 이차전지를 이용하여 고전압에서의 과충전 방지층의 분해 여부를 확인하였다. 구체적으로, 상기 실시예 1 및 2 제조한 리튬 이차전지를 각각 0.1C, 0.05C cut off 조건으로 4.25V 및 4.45V까지 충전한 후, XRD 분석 및 가스 크로마토그래프 질량 분석계(gas chromatograph-mass spectrometer, GC-MS)를 이용하여 4.25V 및 4.45V로 충전된 리튬 이차전지의 과충전 방지층의 산소 함량을 각각 계산하였다.Using the lithium secondary batteries prepared in Examples 1 and 2, it was confirmed whether or not the overcharge preventing layer was decomposed at a high voltage. Specifically, the lithium secondary batteries prepared in Examples 1 and 2 were charged to 4.25 V and 4.45 V under 0.1 C and 0.05 C cut off conditions, respectively, and then subjected to XRD analysis and gas chromatograph-mass spectrometer GC-MS) were used to calculate the oxygen content of the overcharge preventing layer of the lithium secondary battery charged at 4.25 V and 4.45 V, respectively.

이와 관련하여, 도 1에는 4.25V로 충전죈 리튬 이차전지의 과충전 방지층의 산소 함량을 100%로 하였을 때, 4.45V로 충전된 리튬 이차전지의 과충전 방지층의 삼소 함량 비율이 도시되어 있다.In this connection, FIG. 1 shows the ratio of the three-component content of the overcharge preventing layer of the lithium secondary battery packed at 4.45 V when the oxygen content of the overcharge preventing layer of the rechargeable lithium secondary battery is set to 100% at 4.25 V.

도 1에 나타난 바와 같이, 4.25V로 충전된 리튬 이차전지에 비해 4.45V로 충전된 리튬 이차전지에서 과충전 방지층의 산소 함량이 감소하였으며, 이는 고전압 충전 시에 과충전 방지층 내의 화합물이 분해되어 산소 가스가 발생하였음을 보여주는 것이다.As shown in FIG. 1, the oxygen content of the overcharge preventing layer in the lithium secondary battery charged at 4.45 V was lower than that of the lithium secondary battery charged at 4.25 V, And that it has occurred.

실험예 2: 과충전 실험Experimental Example 2: Overcharge Test

실시예 1 및 비교예 1~2에서 제조한 리튬 이차전지를 이용하여 과충전 실험을 수행하였다. An overcharging test was conducted using the lithium secondary batteries prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2.

구체적으로는, 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 리튬 이차전지를 0.1C로 4.25V까지 0.05C cut off로 충방전을 1회 실시한 후, 0.5시간 휴지 기간을 주어 전압을 안정화시켰다. 셀 전압이 안정화된 후, 1C로 5V까지 과충전을 실시하면서, 용량(capacity)에 따른 전압 변화를 측정하였다. 측정 결과는 도 2에 나타내었다.Specifically, the lithium secondary battery manufactured in Example 1 and Comparative Example 1 was charged and discharged once with 0.1 C to 4.25 V at 0.05 C cut off, and then allowed to stand for 0.5 hour to stabilize the voltage. After the cell voltage was stabilized, the voltage change according to capacity was measured while overcharging to 5V at 1C. The measurement results are shown in Fig.

도 2를 통해, 리튬 이차전지의 충전 전압이 4.4V 이상이 되면, 전압이 급격하게 상승함을 확인할 수 있으며, 이는 저항이 급격하게 증가하였음을 나타낸다. 실시예 1의 리튬 이차전지와 비교예 1의 리튬 이차전지 모두 4.4V 이상 전압에서 전압 상승이 발생하였으나, 실시예 1의 리튬 이차전지의 전압 상승이 비교예 1의 리튬 이차전지에 비해 더 가파르게 이루어짐을 확인할 수 있으며, 이에 따라, 실시예 1의 리튬 이차전지가 비교예 1의 리튬 이차전지보다 더 빠르게 과충전 종료 전압에 도달함을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, when the charging voltage of the lithium secondary battery is 4.4 V or more, it can be seen that the voltage rises sharply, indicating that the resistance has increased sharply. The voltage rise of the lithium secondary battery of Example 1 and the lithium secondary battery of Comparative Example 1 occurred at a voltage of 4.4 V or more, but the voltage rise of the lithium secondary battery of Example 1 was steeper than that of the lithium secondary battery of Comparative Example 1 It can be seen that the lithium secondary battery of Example 1 reaches the overcharge end voltage more quickly than the lithium secondary battery of Comparative Example 1. [

한편, 비교예 2에서 제조한 리튬 이차전지를 0.1C로 4.25V까지 0.05C cut off로 충방전을 1회 실시한 후, 0.5시간 휴지 기간을 주어 전압을 안정화시켰다. 셀 전압이 안정화된 후, 1C로 5V까지 과충전을 실시하면서, 시간에 따른 전압 변화를 측정하였다. 측정 결과는 도 3에 나타내었다. On the other hand, the lithium secondary battery manufactured in Comparative Example 2 was charged and discharged once at 0.1 C to 4.25 V at 0.05 C cut off, and then allowed to stand for 0.5 hour to stabilize the voltage. After the cell voltage was stabilized, the voltage change over time was measured while overcharging to 5V at 1C. The measurement results are shown in Fig.

도 3에 도시된 바와 같이, 비교예 2에서 제조한 리튬 이차전지는 4.4V 이상의 고전압에서 전압이 급격하게 상승하다가 5V에 근접할 경우 전압 상승 정도가 완만해지는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 상기 비교예 2에서 제조한 리튬 이차전지의 경우 과충전 종료 전압에 도달하지 않은 것으로 확인되며, 5V 부근에서 추가적으로 충방전이 일어날 가능성이 있다.As shown in FIG. 3, the lithium secondary battery manufactured in Comparative Example 2 showed a sharp rise in voltage at a high voltage of 4.4 V or higher, and a gradual increase in voltage when it was close to 5 V. As a result, it was confirmed that the lithium secondary battery manufactured in Comparative Example 2 did not reach the overcharge end voltage, and there is a possibility that the charge / discharge is additionally performed in the vicinity of 5V.

Claims (8)

양극 집전체;
상기 양극 집전체 상에 형성되고, 하기 화학식 1 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중 적어도 하나 이상을 포함하는 과충전 방지층; 및,
상기 과충전 방지층 상에 형성된 양극 활물질층;을 포함하는, 리튬 이차전지용 양극:
[화학식 1]
Li2MnO3
[화학식 2]
Lix1NiaCobMncO2
상기 화학식 2에서, 1.10≤x1≤1.30, 0.45≤a≤0.55, 0.05≤b≤0.2, 0.30≤c≤0.50임).
Anode collector;
An overcharge preventing layer formed on the positive electrode current collector and containing at least one of the following compounds represented by the following Chemical Formulas 1 and 2; And
And a positive electrode active material layer formed on the overcharge preventing layer,
[Chemical Formula 1]
Li 2 MnO 3
(2)
Li x 1 Ni a Co b Mn c O 2
1.10? X1? 1.30, 0.45? A? 0.55, 0.05? B? 0.2, 0.30? C? 0.50).
제1항에 있어서,
상기 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 화합물은 4.4V 이상의 고전압에서 해리되어 가스를 발생하는 것인, 리튬 이차전지용 양극.
The method according to claim 1,
Wherein the compound represented by Chemical Formula 1 and Chemical Formula 2 is dissociated at a high voltage of 4.4 V or higher to generate a gas.
제2항에 있어서,
상기 고전압은 4.4V 내지 12V인, 리튬 이차전지용 양극.
3. The method of claim 2,
Wherein the high voltage is 4.4V to 12V.
제1항에 있어서,
상기 화학식 2에서, x1/(a+b+c)≥1.1이고, a:c가 1:(0.9~1.9)인, 리튬 이차전지용 양극.
The method according to claim 1,
Wherein in the formula (2), x1 / (a + b + c) ≥1.1 and a: c is 1: (0.9-1.9).
제1항에 있어서,
상기 과충전 방지층은 도전재 또는 바인더를 더 포함하는, 리튬 이차전지용 양극.
The method according to claim 1,
Wherein the overcharge preventing layer further comprises a conductive material or a binder.
제1항에 있어서,
상기 과충전 방지층의 두께는 0.1㎛ 내지 10㎛인, 리튬 이차전지용 양극.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the overcharge preventing layer is 0.1 占 퐉 to 10 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 양극 활물질층의 두께는 50㎛ 내지 150㎛인, 리튬 이차전지용 양극.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the cathode active material layer is 50 占 퐉 to 150 占 퐉.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 양극; 음극; 및 상기 양극 및 음극 사이에 개재되는 분리막; 및 전해질을 포함하는, 리튬 이차전지.A cathode according to any one of claims 1 to 7; cathode; And a separator interposed between the anode and the cathode; And an electrolyte.
KR1020170140779A 2017-10-27 2017-10-27 Positive electrode and lithium secondary battery including the same KR102345309B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170140779A KR102345309B1 (en) 2017-10-27 2017-10-27 Positive electrode and lithium secondary battery including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170140779A KR102345309B1 (en) 2017-10-27 2017-10-27 Positive electrode and lithium secondary battery including the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190047203A true KR20190047203A (en) 2019-05-08
KR102345309B1 KR102345309B1 (en) 2021-12-31

Family

ID=66580400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170140779A KR102345309B1 (en) 2017-10-27 2017-10-27 Positive electrode and lithium secondary battery including the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102345309B1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022080910A1 (en) * 2020-10-14 2022-04-21 주식회사 엘지에너지솔루션 Negative electrode for secondary battery, and secondary battery comprising same
WO2022103094A1 (en) 2020-11-16 2022-05-19 주식회사 엘지에너지솔루션 Positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
WO2022103104A1 (en) 2020-11-16 2022-05-19 주식회사 엘지에너지솔루션 Positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
KR20220124837A (en) 2021-03-03 2022-09-14 주식회사 엘지에너지솔루션 Positive electrode and lithium secondary battery
WO2022203149A1 (en) 2021-03-26 2022-09-29 주식회사 엘지에너지솔루션 Cathode for lithium secondary battery and lithium secondary battery
WO2022211215A1 (en) 2021-04-02 2022-10-06 주식회사 엘지에너지솔루션 Cathode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
KR20220136602A (en) 2021-04-01 2022-10-11 주식회사 엘지에너지솔루션 Positive electrode and lithium secondary battery

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060062005A (en) 2004-12-02 2006-06-09 주식회사 엘지화학 Positive current collector coated with metal stable on positive voltage and lithium secondary battery
WO2012147507A1 (en) * 2011-04-27 2012-11-01 三洋電機株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR20140032833A (en) * 2012-09-07 2014-03-17 주식회사 엘지화학 Positive electrode material for improved safety, and lithium secondary battery comprising the same
KR20140058800A (en) * 2012-11-06 2014-05-15 삼성정밀화학 주식회사 Cathode active material, method for preparing the same, and lithium secondary batteries comprising the same
JP2015153720A (en) * 2014-02-19 2015-08-24 凸版印刷株式会社 Laminate for positive electrode, positive electrode, and nonaqueous electrolyte secondary battery

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060062005A (en) 2004-12-02 2006-06-09 주식회사 엘지화학 Positive current collector coated with metal stable on positive voltage and lithium secondary battery
WO2012147507A1 (en) * 2011-04-27 2012-11-01 三洋電機株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR20140032833A (en) * 2012-09-07 2014-03-17 주식회사 엘지화학 Positive electrode material for improved safety, and lithium secondary battery comprising the same
KR20140058800A (en) * 2012-11-06 2014-05-15 삼성정밀화학 주식회사 Cathode active material, method for preparing the same, and lithium secondary batteries comprising the same
JP2015153720A (en) * 2014-02-19 2015-08-24 凸版印刷株式会社 Laminate for positive electrode, positive electrode, and nonaqueous electrolyte secondary battery

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022080910A1 (en) * 2020-10-14 2022-04-21 주식회사 엘지에너지솔루션 Negative electrode for secondary battery, and secondary battery comprising same
WO2022103094A1 (en) 2020-11-16 2022-05-19 주식회사 엘지에너지솔루션 Positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
WO2022103104A1 (en) 2020-11-16 2022-05-19 주식회사 엘지에너지솔루션 Positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
KR20220124837A (en) 2021-03-03 2022-09-14 주식회사 엘지에너지솔루션 Positive electrode and lithium secondary battery
WO2022203149A1 (en) 2021-03-26 2022-09-29 주식회사 엘지에너지솔루션 Cathode for lithium secondary battery and lithium secondary battery
KR20220134103A (en) 2021-03-26 2022-10-05 주식회사 엘지에너지솔루션 Positive electrode and lithium secondary battery
KR20220136602A (en) 2021-04-01 2022-10-11 주식회사 엘지에너지솔루션 Positive electrode and lithium secondary battery
WO2022211215A1 (en) 2021-04-02 2022-10-06 주식회사 엘지에너지솔루션 Cathode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
KR20220137256A (en) 2021-04-02 2022-10-12 주식회사 엘지에너지솔루션 Positive electrode and lithium secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
KR102345309B1 (en) 2021-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6612996B2 (en) Positive electrode for secondary battery and lithium secondary battery including the same
JP7066223B2 (en) Positive electrode material for lithium secondary batteries, positive electrodes including this, and lithium secondary batteries
KR102237952B1 (en) Positive electorde for secondary battery and lithium secondary battery including the same
KR102345309B1 (en) Positive electrode and lithium secondary battery including the same
KR20180058197A (en) Positive electrode for secondary battery, method for preparing the same, and secondary battery comprising the same
KR20190058360A (en) Positive electrode material for secondary battery and lithium secondary battery comprising the same
KR20190041420A (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery, preparing method of the same, positive electrode and lithium secondary battery including the same
EP3872905B1 (en) Cathode for lithium secondary battery and lithium secondary battery including same
JP7048850B2 (en) Positive electrode for secondary battery and lithium secondary battery containing it
KR20180129184A (en) Method for preparing positive electrode, positive electrode for secondary battery prepared by the same and lithium secondary battery comprising the same
KR20190032248A (en) Positive electrode active material for secondary battery and lithium secondary battery comprising the same
KR20180013512A (en) Positive electrode active material compositiom for secondary battery and secondary battery comprising the same
KR20180134615A (en) Positive electrode for secondary battery, method for preparing the same, and lithium secondary battery comprising the same
KR20180122238A (en) Method for preparing positive electrode for secondary battery
KR20210136877A (en) Positive electrode for secondary battery, method for preparing thereof and lithium secondary battery comprising the same
KR20190057950A (en) Electrode assembly and lithium secondary battery comprising the same
KR20190044443A (en) Preparing method of positive electrode active material for lithium secondary battery, positive electrode active material thereby, positive electrode and lithium secondary battery including the same
KR102465819B1 (en) Positive electrode for secondary battery and secondary battery comprising the same
KR20200065625A (en) Lithium secondary battery, and method for preparing the same
KR20190054829A (en) Positive electrode for secondary battery, and secondary battery comprising the same
KR20200118768A (en) Positive electrode for secondary battery and lithium secondary battery comprising the same
US20230101947A1 (en) Positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
US20230155125A1 (en) Positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
KR20190090545A (en) Positive electrode for lithium secondary battery, method for preparing the same and lithium secondary battery comprising the same
KR102643520B1 (en) Positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant