KR20190057950A - Electrode assembly and lithium secondary battery comprising the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an electrode assembly and a lithium secondary battery comprising the same. The electrode assembly comprises a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode. The positive electrode comprises a positive electrode active material of a lithium composite transition metal oxide comprising at least one selected from a group consisting of nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), and aluminum (Al). In the lithium composite transition metal oxide, the content of nickel (Ni) in the total element is 80 mol% or more. The positive electrode active material has a particle size distribution of a unimodal distribution. The separator comprises an aramid coating layer on at least one surface of a porous polymer membrane. According to the present invention, the lithium secondary battery can exhibit excellent stability while satisfying high capacity and high output.

Description

전극 조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지{ELECTRODE ASSEMBLY AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode assembly and a lithium secondary battery including the electrode assembly.

본 발명은 전극 조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly and a lithium secondary battery including the electrode assembly.

최근 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 전기 자동차 등 전지를 사용하는 전자기구의 급속한 보급에 수반하여 소형 경량이면서도 상대적으로 고용량인 이차전지의 수요가 급속히 증대되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 경량이고 고에너지 밀도를 가지고 있어 휴대 기기의 구동 전원으로서 각광을 받고 있다. 이에 따라, 리튬 이차전지의 성능 향상을 위한 연구개발 노력이 활발하게 진행되고 있다. 2. Description of the Related Art In recent years, with the rapid spread of electronic devices using batteries such as mobile phones, notebook computers, electric vehicles, and the like, the demand for secondary batteries of small size and light weight and relatively high capacity has been rapidly increasing. Particularly, the lithium secondary battery is light in weight and has a high energy density, and is attracting attention as a driving power source for portable devices. Accordingly, research and development efforts for improving the performance of the lithium secondary battery have been actively conducted.

리튬 이차전지는 리튬 이온의 삽입(intercalations) 및 탈리(deintercalation)가 가능한 활물질로 이루어진 양극과 음극 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시킨 상태에서 리튬 이온이 양극 및 음극에서 삽입/탈리 될 때의 산화와 환원 반응에 의해 전기 에너지가 생산된다.The lithium secondary battery has a structure in which an organic electrolyte or a polymer electrolyte is filled between a positive electrode and a negative electrode, which are made of an active material capable of intercalating and deintercalating lithium ions, and oxidized when lithium ions are inserted / And electrical energy is produced by the reduction reaction.

리튬 이차전지의 양극 활물질로는 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2), 리튬 망간 산화물(LiMnO2 또는 LiMn2O4 등), 리튬 인산철 화합물(LiFePO4) 등이 사용되었다. 또한, LiNiO2의 우수한 가역 용량은 유지하면서도 낮은 열 안정성을 개선하기 위한 방법으로서, 니켈(Ni)의 일부를 코발트(Co)나 망간(Mn)/알루미늄(Al)으로 치환한 리튬 복합금속 산화물(이하 간단히 'NCM계 리튬 복합 전이금속 산화물' 또는 'NCA계 리튬 복합 전이금속 산화물'이라 함)이 개발되었다. 음극 활물질로는 탄소재 혹은 평균 전위가 낮은 금속 혹은 비금속 산화물이 사용되며, 분리막으로는 폴리올레핀계 고분자(PE, PP 등)를 이용하여 제조된 다공성 막이 주로 사용되고 있다.Lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), lithium manganese oxide (LiMnO 2 or LiMn 2 O 4, etc.) and lithium iron phosphate compound (LiFePO 4 ) were used as the cathode active material of the lithium secondary battery . As a method for improving the low thermal stability while maintaining the excellent reversible capacity of LiNiO 2 , there has been proposed a lithium composite metal oxide (Li) in which a part of nickel is replaced with cobalt (Co), manganese (Mn) Hereinafter, simply referred to as "NCM-based lithium complex transition metal oxide" or "NCA-based lithium complex transition metal oxide"). As the anode active material, a carbonaceous material or a metal or non-metal oxide having a low average potential is used. As the separation membrane, a porous membrane produced by using a polyolefin-based polymer (PE, PP, etc.) is mainly used.

그러나, 종래에 양극 활물질로서 개발된 NCM계/NCA계 리튬 복합 전이금속 산화물은 용량 특성이 충분하지 않아 고용량 및 고전압 전지의 적용에 한계가 있었다. 이와 같은 문제점을 개선하기 위해, 최근에는 NCM계/NCA계 리튬 복합 전이금속 산화물에서 Ni의 함량을 증가시키려는 연구가 이루어지고 있다. 그러나, 니켈 함량이 높은 고농도 니켈 양극 활물질을 사용하는 경우, 양극 활물질의 구조적 안정성과 화학적 안정성이 떨어지고, 전해액과의 부반응이 증가하며, 열적 안정성이 급격히 저하된다는 문제점이 있다. 이에, 고용량, 고출력이면서도 우수한 안정성을 동시에 만족하는 리튬 이차전지의 개발이 여전히 필요한 실정이다.However, NCM-based / NCA-based lithium composite transition metal oxide, which has been conventionally developed as a cathode active material, has insufficient capacitance characteristics and thus has a limitation in application of a high capacity and high voltage battery. In order to overcome such a problem, studies for increasing the content of Ni in NCM-based / NCA-based lithium composite transition metal oxides have been conducted. However, when a high-nickel nickel cathode active material having a high nickel content is used, the structural stability and chemical stability of the cathode active material are deteriorated, side reactions with the electrolyte are increased, and thermal stability is rapidly deteriorated. Therefore, there is still a need to develop a lithium secondary battery that satisfies both high capacity and high output and excellent stability.

한국공개특허 제2016-0032311호Korean Patent Publication No. 2016-0032311

본 발명은 고용량 및 고출력을 만족하면서도 우수한 안정성을 나타내며, 특히, 4.5V 이상의 고전압 영역에서도 우수한 열적 안정성을 나타내고, 전해액 부반응을 억제할 수 있는 전극 조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지를 제공하고자 하는 것이다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention provides an electrode assembly and a lithium secondary battery including the electrode assembly, which exhibit excellent stability while satisfying high capacity and high output, and exhibit excellent thermal stability even in a high voltage range of 4.5 V or higher, and can suppress electrolyte side reactions.

본 발명은 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하고, 상기 양극은 니켈(Ni), 코발트(Co)를 포함하고, 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 리튬 복합 전이금속 산화물의 양극 활물질을 포함하고, 상기 리튬 복합 전이금속 산화물은 전체 전이금속 원소 중 니켈(Ni)의 함량이 80몰% 이상이며, 상기 양극 활물질은 단봉분포(unimodal distribution)의 입도 분포를 가지며, 상기 세퍼레이터는 다공성 고분자 막의 적어도 일면에 형성된 아라미드(aramid) 코팅층을 포함하는 전극 조립체를 제공한다.The present invention relates to a positive electrode, a negative electrode and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, wherein the positive electrode contains nickel (Ni) and cobalt (Co), and is selected from the group consisting of manganese (Mn) Wherein the lithium complex transition metal oxide has a nickel content of at least 80 mol% in the total transition metal element, and the cathode active material has a single-rod distribution unimodal distribution, wherein the separator comprises an aramid coating layer formed on at least one surface of the porous polymer membrane.

또한, 본 발명은 상기 전극 조립체를 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.The present invention also provides a lithium secondary battery including the electrode assembly.

본 발명에 따르면, 니켈(Ni)의 함량이 80몰% 이상인 고함량 니켈(High-Ni)의 리튬 복합 전이금속 산화물이며, 입도 분포 곡선이 단봉분포(unimodal distribution)를 나타내는 양극 활물질을 사용하고, 아라미드(aramid) 코팅층이 형성된 세퍼레이터를 사용함으로써, 고용량 및 고출력을 만족하면서도 우수한 안정성을 나타낼 수 있다. According to the present invention, a lithium-transition metal composite oxide having a high content of nickel (High-Ni) having a nickel (Ni) content of 80 mol% or more and a cathode active material exhibiting a unimodal distribution of particle size distribution curves, By using a separator having an aramid coating layer formed thereon, it is possible to exhibit excellent stability while satisfying high capacity and high output.

특히, 4.5V 이상의 고전압 영역에서도 우수한 열적 안정성을 나타내고, 전해액 부반응을 억제할 수 있으며, 수명 특성이 개선되고, 과충전 시 안전성을 확보할 수 있다.In particular, it exhibits excellent thermal stability even in a high voltage range of 4.5 V or higher, suppresses side reaction of electrolyte, improves lifetime characteristics, and secures safety in overcharging.

도 1은 실시예 1의 양극 활물질의 입도 분포 곡선을 나타낸 것이다.
도 2는 실시예 2의 양극 활물질의 입도 분포 곡선을 나타낸 것이다.
도 3은 비교예 3의 양극 활물질의 입도 분포 곡선을 나타낸 것이다.
도 4는 비교예 4의 양극 활물질의 입도 분포 곡선을 나타낸 것이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1의 리튬 이차전지를 과충전 실험한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6A 및 도 6B는 비교예 1(도 6A) 및 실시예 2(도 6B)의 고전압에서의 가스 발생량 및 누설 전류(leak current)를 측정한 그래프이다.
Fig. 1 shows a particle size distribution curve of the positive electrode active material of Example 1. Fig.
Fig. 2 shows the particle size distribution curve of the cathode active material of Example 2. Fig.
3 shows the particle size distribution curve of the cathode active material of Comparative Example 3. Fig.
4 shows the particle size distribution curve of the cathode active material of Comparative Example 4. Fig.
5 is a graph showing the results of an overcharge test of the lithium secondary batteries of Example 1 and Comparative Example 1. Fig.
FIGS. 6A and 6B are graphs showing gas production amount and leakage current at high voltage in Comparative Example 1 (FIG. 6A) and Example 2 (FIG. 6B).

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이때, 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.Hereinafter, the present invention will be described in detail in order to facilitate understanding of the present invention. Herein, terms and words used in the present specification and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of the term to describe its own invention in the best way. It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명의 전극 조립체는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하고, 상기 양극은 니켈(Ni), 코발트(Co)를 포함하고, 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 리튬 복합 전이금속 산화물의 양극 활물질을 포함하고, 상기 리튬 복합 전이금속 산화물은 전체 전이금속 원소 중 니켈(Ni)의 함량이 80몰% 이상이며, 상기 양극 활물질은 단봉분포(unimodal distribution)의 입도 분포를 가지며, 상기 세퍼레이터는 다공성 고분자 막의 적어도 일면에 형성된 아라미드(aramid) 코팅층을 포함한다.The electrode assembly of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, wherein the positive electrode includes nickel (Ni) and cobalt (Co) Wherein the content of nickel (Ni) in the total transition metal element is at least 80 mol%, and the cathode active material is at least one selected from the group consisting of The separator having a particle size distribution of a unimodal distribution, wherein the separator comprises an aramid coating layer formed on at least one surface of the porous polymer membrane.

본 발명은 고용량 확보를 위해, 양극 활물질로서 전체 전이금속 원소 중 니켈(Ni)의 함량이 80몰% 이상인 고함량 니켈(High-Ni)계 리튬 복합 전이금속 산화물을 포함한다. 그러나, 니켈(Ni)의 함량이 80몰% 이상인 고함량 니켈(High-Ni)계 리튬 복합 전이금속 산화물의 경우 구조적 안정성 및 화학적 안정성이 떨어지고, 전해액과의 부반응이 증가하며, 열적 안정성이 급격히 저하되는 문제점이 있다. 이와 같은 문제를 극복하게 위해, 니켈(Ni)의 함량이 80몰% 이상인 고함량 니켈(High-Ni)계 리튬 복합 전이금속 산화물을 사용함과 동시에, 다공성 고분자 막의 적어도 일면에 아라미드(aramid) 코팅층을 형성한 세퍼레이터를 사용함으로써 안정성을 향상시켰다. The present invention includes a high-content nickel-based lithium transition metal oxide having a nickel (Ni) content of 80 mol% or more in the total transition metal element as a cathode active material in order to secure a high capacity. However, a high-Ni-based lithium complex transition metal oxide having a nickel (Ni) content of 80 mol% or more is inferior in structural stability and chemical stability, has an increased side reaction with an electrolyte, . In order to overcome such a problem, a high-Ni-based lithium composite transition metal oxide having a nickel (Ni) content of 80 mol% or more is used and an aramid coating layer is formed on at least one surface of the porous polymer film. The stability was improved by using the formed separator.

그러나, 다공성 고분자 막의 적어도 일면에 아라미드(aramid) 코팅층을 형성한 세퍼레이터를 사용하게 되면, 아라미드(aramid) 코팅층에 의해 셀 저항이 증가하여 용량 및 출력 특성이 저하되는 문제가 발생하였다. 이에 본 발명에서는 아라미드(aramid) 코팅층을 형성한 세퍼레이터를 사용시, 입도 분포 곡선이 1개의 피크를 갖는 단봉분포(unimodal distribution)의 고함량 니켈(High-Ni)계 양극 활물질을 사용함으로써, 셀 저항 증가를 억제하고 고용량 및 고출력을 구현할 수 있도록 하였다. 일반적으로는 대립자인 양극 활물질과 소립자인 양극 활물질을 혼합하여 사용하는 경우에 양극의 충진 밀도가 향상되어 용량이 향상되지만, 니켈(Ni)의 함량이 80몰% 이상인 고함량 니켈(High-Ni)계 리튬 복합 전이금속 산화물을 사용하면서 동시에 아라미드(aramid) 코팅층을 형성한 세퍼레이터를 사용하는 경우에는, 입도 분포 곡선이 1개의 피크를 갖는 단봉분포(unimodal distribution)의 양극 활물질을 사용할 때 셀 저항이 감소되어 오히려 향상된 고용량 및 고출력을 확보할 수 있었다. 나아가, 본 발명은 아라미드(aramid) 코팅층을 형성한 세퍼레이터를 사용하면서 동시에 입도 분포 곡선이 1개의 피크를 갖는 단봉분포(unimodal distribution)의 양극 활물질을 사용함으로써 양극 활물질의 BET 비표면적을 감소시키고, 전해액과의 부반응을 감소시켜 우수한 안정성을 확보할 수 있었으며, 4.5V 이상의 고전압 영역에서의 안정성 문제도 해결하였다. However, if a separator having an aramid coating layer formed on at least one surface of the porous polymer membrane is used, there arises a problem that capacity and output characteristics are deteriorated due to an increase in cell resistance due to the aramid coating layer. In the present invention, when a separator having an aramid coating layer is used, by using a high-Ni-based positive electrode active material having an unimodal distribution with a single particle size distribution curve, So that high capacity and high power can be realized. In general, when the cathode active material and the cathode active material are mixed, the filling density of the anode is improved and the capacity is improved. However, when a high-Ni (Ni-Ni) When using a lithium-composite transition metal oxide and a separator having an aramid coating layer formed thereon, the cell resistance is reduced when a cathode active material having a unimodal distribution having a peak particle size distribution curve is used And thus it was possible to secure an improved high capacity and high output. Further, the present invention reduces the BET specific surface area of the cathode active material by using a separator having an aramid coating layer formed thereon, and simultaneously using a unimodal distribution cathode active material having a peak of the particle size distribution curve, And the stability problem in a high voltage region of 4.5 V or more is solved.

본 발명의 전극 조립체를 구성하는 양극, 음극 및 세퍼레이터에 대해 구성 별로 구체적으로 설명한다.The positive electrode, the negative electrode and the separator constituting the electrode assembly of the present invention will be described concretely by structure.

<양극><Anode>

상기 양극은 양극 집전체, 및 상기 양극 집전체 위에 형성되며 양극 활물질을 포함하는 양극 활물질 층을 포함한다.The positive electrode includes a positive electrode collector, and a positive electrode active material layer formed on the positive electrode collector and including a positive electrode active material.

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 양극 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 cathode 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.

상기 양극 활물질 층에 양극 활물질을 포함할 수 있다. 상기 양극 활물질은 통상적으로 양극 활물질 층 총 중량에 대하여 70 내지 98중량%로 포함될 수 있다.The positive electrode active material layer may include a positive electrode active material. The positive electrode active material may be typically contained in an amount of 70 to 98% by weight based on the total weight of the positive electrode active material layer.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 양극 활물질은 니켈(Ni), 코발트(Co)를 포함하고, 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 리튬 복합 전이금속 산화물이다. 예를 들어, 상기 양극 활물질은 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 망간(Mn)을 포함하는 NCM계 리튬 복합 전이금속 산화물일 수 있고, 또는 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 알루미늄(Al)을 포함하는 NCA계 리튬 복합 전이금속 산화물일 수 있다. 또한, 상기 양극 활물질은 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)의 4성분을 필수로 포함하는 4성분계 리튬 복합 전이금속 산화물일 수 있다. 상기 양극 활물질이 니켈(Ni) 및 코발트(Co)와 함께 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)의 4성분을 포함함으로써 구조적 안정성을 매우 향상시키고, 4.5V 이상의 고전압 영역에서도 안정성을 충분히 확보할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)의 4성분을 포함하는 양극 활물질을 사용하고, 아라미드(aramid) 코팅층을 형성한 세퍼레이터를 사용함으로써, 고전압 하에서도 안정성을 충분히 확보할 수 있고, 과충전 시 안정성도 현저히 향상시킬 수 있다.The cathode active material according to an embodiment of the present invention includes at least one selected from the group consisting of nickel (Ni) and cobalt (Co), manganese (Mn), and aluminum (Al) to be. For example, the cathode active material may be an NCM-based lithium composite transition metal oxide including nickel (Ni), cobalt (Co), and manganese (Mn), or nickel (Ni), cobalt Based transition metal oxide. In addition, the cathode active material may be a four-component lithium composite transition metal oxide including four components of nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), and aluminum (Al). The positive electrode active material includes four components of manganese (Mn) and aluminum (Al) together with nickel (Ni) and cobalt (Co), thereby greatly improving the structural stability and ensuring sufficient stability even in a high voltage region of 4.5 V or more . Particularly, according to an embodiment of the present invention, a cathode active material containing four components of nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), and aluminum (Al) is used and an aramid coating layer is formed By using a separator, stability can be sufficiently ensured even under a high voltage, and stability in overcharging can be remarkably improved.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 양극 활물질은 리튬 복합 전이금속 산화물에 함유된 전체 전이금속 원소 중 니켈(Ni)의 함량이 80몰% 이상이다. 보다 더 바람직하게는 상기 양극 활물질은 리튬 복합 전이금속 산화물에 함유된 전체 전이금속 원소 중 니켈(Ni)의 함량이 88몰% 이상일 수 있다. 이와 같이 니켈(Ni)의 함량이 80몰% 이상인 고함량 니켈(High-Ni)계 리튬 복합 전이금속 산화물을 사용함으로써 고용량 확보가 가능할 수 있다.In the cathode active material according to an embodiment of the present invention, the content of nickel (Ni) in the total transition metal elements contained in the lithium composite transition metal oxide is 80 mol% or more. More preferably, in the cathode active material, the content of nickel (Ni) in the total transition metal elements contained in the lithium composite transition metal oxide may be 88 mol% or more. As described above, by using a high-content nickel-based lithium composite transition metal oxide having a nickel (Ni) content of 80 mol% or more, a high capacity can be secured.

구체적으로, 상기 양극 활물질은 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 복합 전이금속 산화물일 수 있다.Specifically, the cathode active material may be a lithium complex transition metal oxide represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

LipNi1 -(x1+y1+z1)Cox1Ma y1Mb z1Mc q1O2 Li p Ni 1 - (x 1 + y 1 + z 1 ) Co x 1 M a y 1 M b z 1 M c q 1 O 2

상기 식에서, Ma은 Mn 및 Al로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소이고, Mb는 Zr, W, Mg, Al, Ce, Hf, Ta, La, Ti, Sr, Ba, Nb, Mo, 및 Cr로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소이며, Mc는 Al, Zr, Ti, Mg, Ta, Nb, Mo 및 Cr로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 원소이며, 0.9≤p≤1.5, 0<x1≤0.2, 0<y1≤0.2, 0≤z1≤0.1, 0≤q1≤0.1 이고, 0<x1+y1+z1≤0.2이다.Wherein M a is at least one element selected from the group consisting of Mn and Al and M b is at least one element selected from the group consisting of Zr, W, Mg, Al, Ce, Hf, Ta, La, Ti, Sr, Ba, and at least one or more elements selected from the group consisting of Cr, c M is Al, Zr, Ti, Mg, Ta, Nb, and at least one element selected from the group consisting of Mo and Cr, 0.9≤p≤1.5, 0 < x1? 0.2, 0 <y1? 0.2, 0? z1? 0.1, 0? q1? 0.1, and 0 <x1 + y1 + z1? 0.2.

상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물에 있어서, Li은 p에 해당하는 함량, 즉 0.9≤p≤1.5로 포함될 수 있다. p가 0.9 미만이면 용량이 저하될 우려가 있고, 1.5를 초과하면 소성 공정에서 입자가 소결되어 버려, 양극 활물질 제조가 어려울 수 있다. Li 함량 제어에 따른 양극 활물질의 용량 특성 개선 효과의 현저함 및 활물질 제조시의 소결성이 발란스를 고려할 때, 상기 Li는 보다 바람직하게는 1.0≤p≤1.15의 함량으로 포함될 수 있다.In the lithium complex transition metal oxide of Formula 1, Li may be contained in an amount corresponding to p, that is, 0.9? P? 1.5. If p is less than 0.9, there is a possibility that the capacity is lowered. If p is more than 1.5, particles are sintered in the firing step, and thus the production of the cathode active material may be difficult. Considering the remarkable effect of improving the capacity characteristics of the cathode active material according to the Li content control and the sintering property at the time of manufacturing the active material, Li is more preferably in the range of 1.0? P? 1.15.

상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물에 있어서, Ni은 1-(x1+y1+z1)에 해당하는 함량, 예를 들어, 0.8≤1-(x1+y1+z1)<1로 포함될 수 있다. 상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물 내 Ni의 함량이 0.8 이상의 조성이 되면 충방전에 기여하기에 충분한 Ni량이 확보되어 고용량화를 도모할 수 있다. 보다 바람직하게는 Ni은 0.88≤1-(x1+y1+z1)≤0.99로 포함될 수 있다. In the lithium composite transition metal oxide of Formula 1, Ni may be included in an amount corresponding to 1- (x1 + y1 + z1), for example, 0.8? 1- (x1 + y1 + z1) <1. When the content of Ni in the lithium composite transition metal oxide of Formula 1 is 0.8 or more, sufficient amount of Ni is sufficient to contribute to charge and discharge, and high capacity can be achieved. More preferably, Ni can be included in the range of 0.88? 1- (x1 + y1 + z1)? 0.99.

상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물에 있어서, Co는 x1에 해당하는 함량, 즉 0<x1≤0.2으로 포함될 수 있다. 상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물 내 Co의 함량이 0.2를 초과할 경우 비용 증가의 우려가 있다. Co 포함에 따른 용량 특성 개선 효과의 현저함을 고려할 때, 상기 Co는 보다 구체적으로 0.05≤x1≤0.2의 함량으로 포함될 수 있다.In the lithium complex transition metal oxide of Formula 1, Co may be included in an amount corresponding to x1, that is, 0 < x1 0.2. If the content of Co in the lithium complex transition metal oxide of Formula 1 exceeds 0.2, there is a fear of an increase in cost. Considering the remarkable effect of improving the capacity characteristics according to the presence of Co, the Co may be more specifically included in an amount of 0.05? X1? 0.2.

상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물에 있어서, Ma은 Mn 또는 Al이거나, Mn 및 Al일 수 있고, 이러한 금속 원소는 활물질의 안정성을 향상시키고, 결과로서 전지의 안정성을 개선시킬 수 있다. 수명 특성 개선 효과를 고려할 때, 상기 Ma은 y1에 해당하는 함량, 즉 0<y1≤0.2의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물 내 y1가 0.2를 초과하면 오히려 전지의 출력 특성 및 용량 특성이 저하될 우려가 있으며, 상기 Ma은 보다 구체적으로 0.05≤y1≤0.2의 함량으로 포함될 수 있다.In the lithium composite transition metal oxide of Formula 1, M a may be Mn or Al, or Mn and Al. Such a metal element may improve the stability of the active material and, as a result, improve the stability of the battery. Considering the effect of improving lifetime characteristics, the M a may be included in the content corresponding to y 1, that is, 0 <y 1? 0.2. If y1 in the lithium complex transition metal oxide of Formula 1 is more than 0.2, the output characteristics and the capacity characteristics of the battery may be deteriorated. The M a may be more specifically contained in an amount of 0.05? Y1? 0.2.

상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물에 있어서, Mb는 리튬 복합 전이금속 산화물의 결정 구조 내 포함된 도핑원소일 수 있으며, Mb는 z1에 해당하는 함량, 즉 0≤z1≤0.1로 포함될 수 있다.In the lithium complex transition metal oxide represented by Formula 1, M b may be a doping element contained in the crystal structure of the lithium complex transition metal oxide, and M b may be included in the content corresponding to z 1, that is, 0? Z 1? have.

상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물에 있어서, Mc의 금속 원소는 리튬 복합 전이금속 산화물 구조 내에 포함되지 않을 수 있고, 전구체와 리튬 소스를 혼합하고 소성할 때 Mc 소스를 함께 혼합하여 소성하거나, 리튬 복합 전이금속 산화물을 형성한 후 별도로 Mc 소스를 투입하고 소성하는 방법을 통해 상기 Mc가 리튬 복합 전이금속 산화물의 표면에 도핑된 리튬 복합 전이금속 산화물을 제조할 수 있다. 상기 Mc는 q1에 해당하는 함량, 즉 0≤q1≤0.1의 범위 내에서 양극 활물질의 특성을 저하하지 않는 함량으로 포함될 수 있다.In the lithium complex transition metal oxide of Formula 1, the metal element of M c may not be contained in the lithium complex transition metal oxide structure, and when the precursor and the lithium source are mixed and fired, M c sources are mixed together and fired , A lithium complex transition metal oxide may be prepared by doping the M c on the surface of the lithium composite transition metal oxide through a method of adding an M c source separately after forming a lithium complex transition metal oxide and firing the mixture. The M c may be included in a content corresponding to q 1, that is, a content not lowering the characteristics of the cathode active material within a range of 0? Q 1? 0.1.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 양극 활물질은 입도 분포 곡선이 1개의 피크를 갖는 단봉분포(unimodal distribution)의 입도 분포를 가진다.The cathode active material according to an embodiment of the present invention has a particle size distribution of a unimodal distribution in which the particle size distribution curve has one peak.

일반적으로는 대립자인 양극 활물질과 소립자인 양극 활물질을 혼합하여 사용하는 경우에 양극의 충진 밀도가 향상되어 용량이 향상되지만, 본 발명과 같이 니켈(Ni)의 함량이 80몰% 이상인 고함량 니켈(High-Ni)계 리튬 복합 전이금속 산화물을 사용하면서 동시에 아라미드(aramid) 코팅층을 형성한 세퍼레이터를 사용하는 경우에는, 단봉분포(unimodal distribution)의 입도 분포를 가진 양극 활물질을 사용함으로써 셀 저항이 감소되어 오히려 용량 및 출력 특성을 향상시킬 수 있다.In general, when the cathode active material and the cathode active material, which are major particles, are mixed, the filling density of the anode is improved and the capacity is improved. However, as in the present invention, a high nickel content of 80 mol% When a separator having a high-Ni-based lithium composite transition metal oxide and an aramid coating layer formed thereon is used, the cell resistance is reduced by using a cathode active material having a particle size distribution of unimodal distribution Rather, capacity and output characteristics can be improved.

상기 양극 활물질은 평균 입경(D50)이 9 내지 15㎛인 단봉분포(unimodal distribution)의 입도 분포를 가질 수 있다. 보다 더 바람직하게는 상기 양극 활물질은 평균 입경(D50)이 9 내지 13㎛일 수 있고, 더욱 바람직하게는 평균 입경(D50)이 10 내지 12㎛일 수 있다. 상기 범위 내의 평균 입경(D50)을 갖는 양극 활물질을 사용함으로써 셀 저항을 감소시키고, 고용량 및 고출력을 확보할 수 있으며, 전해액과의 부반응을 감소시켜 안정성을 확보할 수 있다.The cathode active material may have a particle size distribution of a unimodal distribution having an average particle diameter (D 50 ) of 9 to 15 μm. More preferably, the cathode active material may have an average particle diameter (D 50 ) of 9 to 13 μm, and more preferably an average particle diameter (D 50 ) of 10 to 12 μm. By using the cathode active material having the average particle diameter (D 50 ) within the above range, the cell resistance can be reduced, a high capacity and high output can be secured, and side reactions with the electrolyte can be reduced and stability can be ensured.

또한, 보다 구체적으로 상기 양극 활물질은 D10/D90의 입경 비가 0.3 이상인 단봉분포(unimodal distribution)의 입도 분포를 가질 수 있다. 보다 더 바람직하게는 상기 양극 활물질은 D10/D90의 입경 비가 0.3 내지 0.6일 수 있고, 더욱 바람직하게는 D10/D90의 입경 비가 0.3 내지 0.4일 수 있다. 상기 범위 내의 D10/D90 입경 비를 갖는 양극 활물질을 사용함으로써 셀 저항을 감소시키고, 단봉분포(unimodal distribution)의 입도 분포임에도 고용량 및 고출력을 확보할 수 있으며, 양극 활물질의 BET 비표면적을 감소시켜 전해액과의 부반응을 줄이고 우수한 안정성을 확보할 수 있다.More specifically, the cathode active material may have a particle size distribution of a unimodal distribution having a particle diameter ratio of D 10 / D 90 of not less than 0.3. More preferably, the positive active material than may be a D 10 / D 90 particle size ratio of 0.3 to 0.6, more preferably the D 10 / D 90 particle size ratio of 0.3 to 0.4. By using the cathode active material having the D 10 / D 90 particle size ratio within the above range, it is possible to reduce the cell resistance, secure a high capacity and high output even though the particle size distribution of the unimodal distribution can be secured, and reduce the BET specific surface area of the cathode active material Thereby reducing the side reaction with the electrolytic solution and securing excellent stability.

상기 양극 활물질은 BET 비표면적이 1.0m2/g 이하일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 BET 비표면적이 0.3 내지 0.9m2/g, 더욱 바람직하게는 BET 비표면적이 0.7 내지 0.9m2/g일 수 있다. 상기 범위 내의 BET 비표면적을 갖는 양극 활물질을 사용함으로써 전해액과의 부반응을 줄이고 안정성을 향상시킬 수 있으며, 특히, 4.5V 이상의 고전압 영역에서도 우수한 안정성을 확보할 수 있다. The cathode active material may have a BET specific surface area of 1.0 m 2 / g or less, more preferably a BET specific surface area of 0.3 to 0.9 m 2 / g, and more preferably a BET specific surface area of 0.7 to 0.9 m 2 / g . By using a cathode active material having a BET specific surface area within the above range, side reactions with the electrolyte can be reduced and stability can be improved. In particular, excellent stability can be ensured even in a high voltage range of 4.5 V or more.

본 발명에 있어서 평균 입경(D50), D10, D90은 입경 분포 곡선에서 체적 누적량의 각각 50%, 10%, 90%에 해당하는 입경으로 정의할 수 있다. 상기 평균 입경(D50), D10, D90은 예를 들어, 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 양극 활물질의 평균 입경(D50)의 측정 방법은, 양극 활물질의 입자를 분산매 중에 분산시킨 후, 시판되는 레이저 회절 입도 측정 장치(예를 들어 Microtrac MT 3000)에 도입하여 약 28kHz의 초음파를 출력 60W로 조사한 후, 측정 장치에 있어서의 체적 누적량의 50%에 해당하는 평균 입경(D50)을 산출할 수 있다.In the present invention, the average particle diameter (D 50 ), D 10 , and D 90 can be defined as particle diameters corresponding to 50%, 10%, and 90% of the volume accumulation amount in the particle diameter distribution curve, respectively. The average particle diameter (D 50 ), D 10 , and D 90 can be measured using, for example, a laser diffraction method. For example, the average particle size (D 50 ) of the cathode active material is measured by dispersing the particles of the cathode active material in a dispersion medium and introducing the particles into a commercially available laser diffraction particle size analyzer (for example, Microtrac MT 3000) (D 50 ) corresponding to 50% of the volume accumulation amount in the measuring apparatus can be calculated.

상기 양극 활물질 층은 양극 활물질과 함께, 선택적으로 도전재 및 바인더를 포함할 수 있다.The cathode active material layer may optionally include a conductive material and a binder together with the cathode active material.

상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학 변화를 야기하지 않고 전자 전도성을 갖는 것이면 특별한 제한 없이 사용 가능하다. 구체적인 예로는 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 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질 층 총 중량에 대하여 1 내지 30중량%로 포함될 수 있다.The conductive material is used for imparting conductivity to the electrode. The conductive material is not particularly limited as long as it has electron conductivity without causing chemical change. Specific examples thereof include graphite such as natural graphite and 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 polyphenylene derivatives. These may be used alone or in admixture of two or more. The conductive material may be typically contained in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the cathode active material layer.

또, 상기 바인더는 양극 활물질 입자들 간의 부착 및 양극 활물질과 양극 집전체와의 접착력을 향상시키는 역할을 한다. 구체적인 예로는 폴리비닐리덴플로라이드(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 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 바인더는 양극 활물질 층 총 중량에 대하여 1 내지 30중량%로 포함될 수 있다.In addition, the binder serves to improve adhesion between the positive electrode active material particles and adhesion between the positive electrode active material and the positive electrode collector. 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, and various copolymers thereof. One kind or a mixture of two or more kinds of them may be used. 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 양극은 상기한 양극 활물질을 이용하는 것을 제외하고는 통상의 양극 제조방법에 따라 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기한 양극 활물질 및 선택적으로, 바인더 및 도전재를 용매에 혼합하여 형성한 양극 활물질 층 형성용 조성물을 양극 집전체 상에 도포한 후, 건조 및 압연함으로써 제조될 수 있다. 이때 상기 양극 활물질, 바인더, 도전재의 종류 및 함량은 앞서 설명한 바와 같다.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 may be prepared by coating the cathode active material and a composition for forming a cathode active material layer formed by mixing a binder and a conductive material in a solvent, onto the cathode current collector, followed by drying and rolling. At this time, the types and contents of the cathode active material, the binder, and the conductive material are as described above.

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 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 용매의 사용량은 슬러리의 도포 두께, 제조 수율을 고려하여 상기 양극 활물질, 도전재 및 바인더를 용해 또는 분산시키고, 이후 양극 제조를 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 one kind or a mixture of two or more kinds can 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.

또, 다른 방법으로, 상기 양극은 상기 양극 활물질 층 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, then peeling off the support from the support, and laminating the obtained film on the positive electrode current collector.

<< 세퍼레이터Separator >>

상기 세퍼레이터는 다공성 고분자 막의 적어도 일면에 형성된 아라미드(aramid) 코팅층을 포함한다.The separator includes an aramid coating layer formed on at least one surface of the porous polymer membrane.

본 발명은 니켈(Ni)의 함량이 80몰% 이상인 고함량 니켈(High-Ni)계 리튬 복합 전이금속 산화물을 사용함과 동시에, 다공성 고분자 막의 적어도 일면에 아라미드(aramid) 코팅층을 형성한 세퍼레이터를 사용함으로써 안정성을 향상시켰다. 그러나, 아라미드(aramid) 코팅층을 형성한 세퍼레이터를 사용하게 되면, 아라미드(aramid) 코팅층에 의해 셀 저항이 증가하여 용량 및 출력 특성이 저하되는 문제가 발생한다. 이에, 본 발명에서는 아라미드(aramid) 코팅층을 형성한 세퍼레이터를 사용함과 동시에 상기한 양극 활물질을 사용함으로써, 아라미드(aramid) 코팅층을 형성한 세퍼레이터 사용으로 인한 셀 저항 증가를 억제하고, 고용량 및 고출력을 구현할 수 있도록 하였다. The present invention uses a high-content nickel-lithium composite transition metal oxide having a nickel content of 80 mol% or more and uses a separator having an aramid coating layer formed on at least one surface of the porous polymer membrane Thereby improving stability. However, if a separator having an aramid coating layer is used, there arises a problem that the capacity and output characteristics are deteriorated due to an increase in cell resistance due to the aramid coating layer. Accordingly, in the present invention, by using the separator having an aramid coating layer and using the above-mentioned positive electrode active material, it is possible to suppress an increase in cell resistance due to the use of a separator having an aramid coating layer and to realize a high capacity and high output .

상기 세퍼레이터는 음극과 양극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 세퍼레이터의 다공성 고분자 막은 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이라면 특별히 제한 없이 사용 가능하며, 바람직하게는 폴리올레핀계 고분자, 폴리비닐리덴플루오라이드계 고분자, 폴리염화비닐계 고분자, 폴리아크릴로나이트릴, 셀룰로오스 및 나일론으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 다공성 고분자 막의 두께는 9 내지 22㎛일 수 있다.The separator separates the negative electrode and the positive electrode and provides a passage for lithium ions. The separator according to an embodiment of the present invention is not particularly limited as long as the porous polymer membrane of the separator has a low resistance to ion movement of the electrolyte, And preferably at least one selected from the group consisting of a polyolefin-based polymer, a polyvinylidene fluoride-based polymer, a polyvinyl chloride-based polymer, polyacrylonitrile, cellulose and nylon. The thickness of the porous polymer membrane may be 9 to 22 탆.

상기 다공성 고분자 막의 적어도 일면에 아라미드(aramid) 코팅층이 형성된다. 상기 아라미드(aramid) 코팅층은 파라-아라미드(예를 들면, poly(para-phenylene terephthalamide)) 및 메타-아라미드(예를 들면, poly(meta-phenylene isophtalamide))로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나, 특별히 이에 제한되지는 않는다. 상기 아라미드(aramid) 코팅층의 두께는 1.0 내지 3.0㎛, 보다 더 바람직하게는 1.5 내지 2.0㎛일 수 있다. 아라미드(aramid) 코팅층의 두께가 1.0㎛ 미만이면 코팅의 균일성을 확보하기 어려우며, 세퍼레이터의 열 변형을 억제하는데 어려움이 있어 안정성을 확보하기 어려울 수 있고, 3.0㎛를 초과하면 전체 분리막의 두께가 증가하게 되므로 셀의 두께 증가로 인한 에너지 밀도 저하를 초래할 수 있다.An aramid coating layer is formed on at least one surface of the porous polymer membrane. The aramid coating layer comprises at least one selected from the group consisting of para-aramid (e.g., poly (para-phenylene terephthalamide)) and meta-aramid (e.g., poly (meta-phenylene isophtalamide) But is not limited thereto. The thickness of the aramid coating layer may be 1.0 to 3.0 탆, and more preferably 1.5 to 2.0 탆. If the thickness of the aramid coating layer is less than 1.0 占 퐉, it is difficult to ensure uniformity of the coating, and it is difficult to suppress the thermal deformation of the separator, so that it may be difficult to ensure stability. When the thickness exceeds 3.0 占 퐉, So that the energy density may be lowered due to an increase in the thickness of the cell.

상기 다공성 고분자 막의 적어도 일면에 아라미드(aramid) 코팅층이 형성된 세퍼레이터의 전체 두께는 12 내지 25㎛일 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 13 내지 22㎛일 수 있다.The total thickness of the separator having the aramid coating layer formed on at least one surface of the porous polymer membrane may be 12 to 25 탆, and more preferably 13 to 22 탆.

상기 아라미드(aramid) 코팅층이 형성된 세퍼레이터는 아라미드(aramid) 코팅층이 형성되지 않은 다공성 고분자 막으로만 이루어진 세퍼레이터에 비하여 통기도가 감소하기는 하지만, 일정 수준 이상으로 감소하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 아라미드(aramid) 코팅층이 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 세퍼레이터는 통기도가 150 내지 350sec/100ml를 만족할 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 160 내지 300sec/100ml일 수 있다. 상기 범위 내의 통기도를 갖는 아라미드(aramid) 코팅층이 형성된 세퍼레이터를 사용함으로써, 안정성을 개선하면서도 전지 성능을 저하시키지 않고 고출력을 구현할 수 있다.It is preferable that the separator having the aramid coating layer formed therein has a reduced air permeability as compared with a separator composed of a porous polymer membrane having no aramid coating layer but is not reduced to a certain level or more. Accordingly, the separator according to an embodiment of the present invention in which the aramid coating layer is formed may have an air permeability of 150 to 350 sec / 100 ml, and more preferably 160 to 300 sec / 100 ml. By using a separator in which an aramid coating layer having air permeability within the above range is formed, high output can be realized without deteriorating battery performance while improving stability.

한편, 상기 아라미드(aramid) 코팅층이 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 세퍼레이터는 150℃, 1시간 보관 후의 종축 수축률이 15% 이하이고, 횡축 수축률이 15% 이하를 만족할 수 있다, 이에 따라, 고온에서의 안전성을 확보할 수 있고, 과충전 시 안전성도 확보할 수 있다.On the other hand, the separator according to one embodiment of the present invention in which the aramid coating layer is formed can satisfy 15% or less of longitudinal shrinkage after storage at 150 ° C for 1 hour, and 15% or less of shrinkage percentage of transverse shrinkage. It is possible to secure the safety in overcharging.

<음극><Cathode>

상기 음극은 음극 집전체, 및 상기 음극 집전체 위에 형성되며 음극 활물질을 포함하는 음극 활물질 층을 포함한다.The negative electrode includes a negative electrode collector, and a negative electrode active material layer formed on the negative electrode collector and including a negative electrode active material.

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 표면처리한 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 활물질 층은 음극 활물질과 함께 선택적으로 바인더 및 도전재를 포함할 수 있다. 상기 음극 활물질 층은 일례로서 음극 집전체 상에 음극 활물질, 및 선택적으로 바인더 및 도전재를 포함하는 음극 형성용 조성물을 도포하고 건조하거나, 또는 상기 음극 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 optionally include a binder and a conductive material together with the negative electrode active material. The negative electrode active material layer may be formed by applying and drying a composition for forming a negative electrode including a negative electrode active material on the negative electrode collector and, optionally, a binder and a conductive material, or by casting the composition for forming a negative electrode on a separate support , And a film obtained by peeling from the support may be laminated on the negative electrode collector.

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 음극 활물질로서 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; SiO β (0 <β <2 ), SnO 2, vanadium oxide, which can dope and de-dope a lithium metal oxide such as 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).

또, 상기 바인더 및 도전재는 앞서 양극에서 설명한 바와 동일한 것일 수 있다.In addition, the binder and the conductive material may be the same as those described above for the anode.

<리튬 이차전지><Lithium secondary battery>

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 전극 조립체를 포함하는 전기화학소자가 제공된다. 상기 전기화학소자는 구체적으로 리튬 이차전지일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided an electrochemical device including the electrode assembly. The electrochemical device may be specifically a lithium secondary battery.

상기 리튬 이차전지는 구체적으로 상기 양극, 음극, 세퍼레이터의 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 that houses the positive electrode, the negative electrode, and the electrode assembly of the separator, and a sealing member that seals the battery container.

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-based 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. no.

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 제한없이 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 C2 내지 C20의 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 straight, branched or cyclic hydrocarbon group of C2 to C20, 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 may be LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN (C2F5SO3) 2, LiN (C2F5SO2) 2, LiN (CF3SO2) 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 용량 유지율을 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 capacity retention rate, 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.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

실시예Example 1 One

양극 활물질로서 LiNi0 . 83Co0 . 11Mn0 . 06O2의 입자(D50= 11.23㎛, D10/D90=0.325, BET 비표면적=0.8m2/g)을 사용하였다. 상기 양극 활물질, 카본 블랙 도전재 및 PVdF 바인더를 N-메틸피롤리돈 용매 중에서 중량비로 95:2.5:2.5의 비율로 혼합하여 양극 활물질 층 형성용 조성물을 제조하고, 이를 알루미늄 집전체의 일면에 도포하고, 130℃에서 건조 후, 압연하여 양극을 제조하였다.As a cathode active material, LiNi 0 . 83 Co 0 . 11 Mn 0 . 06 O 2 particles (D 50 = 11.23 μm, D 10 / D 90 = 0.325, BET specific surface area = 0.8 m 2 / g) were used. The cathode active material, the carbon black conductive material, and the PVdF binder were mixed in a N-methylpyrrolidone solvent in a weight ratio of 95: 2.5: 2.5 to prepare a composition for forming a cathode active material layer, Dried at 130 캜, and rolled to prepare a positive electrode.

음극 활물질로서 천연 흑연, 카본블랙 도전재 및 PVdF 바인더를 N-메틸피롤리돈 용매 중에서 중량비로 85:10:5의 비율로 혼합하여 음극 활물질 층 형성용 조성물을 제조하고, 이를 구리 집전체의 일면에 도포하여 음극을 제조하였다.A composition for forming an anode active material layer was prepared by mixing natural graphite, a carbon black conductive material and a PVdF binder in a N-methylpyrrolidone solvent in a weight ratio of 85: 10: 5 as a negative electrode active material, To prepare a negative electrode.

메타-아라미드(Meta-aramid)를 포함하는 아라미드(aramid) 코팅층 형성용 조성물을 제조하고, 이를 폴리에틸렌 다공성 고분자 막(두께 9㎛)의 양면에 2㎛ 두께로 코팅하여 전체 두께가 13㎛인 세퍼레이터를 제조하였다. A composition for forming an aramid coating layer containing meta-aramid was prepared and coated on both surfaces of a polyethylene porous polymer membrane (thickness: 9 mu m) to a thickness of 2 mu m to prepare a separator having a total thickness of 13 mu m .

상기와 같이 제조된 양극과 음극 사이에 아라미드(aramid) 코팅층이 형성된 세퍼레이터를 개재하여 전극 조립체를 제조하고, 상기 전극 조립체를 케이스 내부에 위치시킨 후, 케이스 내부로 전해액을 주입하여 리튬 이차 전지를 제조하였다. 이때 전해액은 에틸렌카보네이트/디메틸카보네이트/에틸메틸카보네이트(EC/DMC/EMC의 혼합 부피비=3/4/3)로 이루어진 유기 용매에 1.0M 농도의 리튬헥사플루오로포스페이트(LiPF6)를 용해시켜 제조하였다.The electrode assembly was manufactured through a separator having an aramid coating layer formed between the positive electrode and the negative electrode prepared as described above. After the electrode assembly was positioned inside the case, an electrolyte was injected into the case to manufacture a lithium secondary battery Respectively. The electrolyte solution was prepared by dissolving 1.0 M lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) in an organic solvent composed of ethylene carbonate / dimethyl carbonate / ethyl methyl carbonate (mixed volume ratio of EC / DMC / EMC = 3/4/3) Respectively.

실시예Example 2 2

양극 활물질로서 LiNi0 . 86Co0 . 1Mn0 . 02Al0 . 02O2의 입자(D50= 10.58㎛, D10/D90=0.38, BET 비표면적=0.85m2/g)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 리튬 이차전지를 제조하였다.As a cathode active material, LiNi 0 . 86 Co 0 . 1 Mn 0 . 02 A1 0 . A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that particles of 02 O 2 (D 50 = 10.58 μm, D 10 / D 90 = 0.38, BET specific surface area = 0.85 m 2 / g) .

비교예Comparative Example 1 One

세퍼레이터로서 아라미드(aramid) 코팅층을 형성하지 않은 폴리에틸렌 다공성 고분자 막(두께 9㎛)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that a polyethylene porous polymer membrane (thickness: 9 mu m) having no aramid coating layer was used as a separator.

비교예Comparative Example 2 2

양극 활물질로서 LiNi0 . 5Co0 . 2Mn0 . 3O2의 입자(D50= 6.94㎛)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 리튬 이차전지를 제조하였다.As a cathode active material, LiNi 0 . 5 Co 0 . 2 Mn 0 . 3 O 2 particles (D 50 = 6.94 탆) was used as a negative electrode active material, thereby preparing a lithium secondary battery.

비교예Comparative Example 3 3

양극 활물질로서 대립자의 LiNi0 . 83Co0 . 11Mn0 . 06O2의 입자(D50= 18㎛) 및 소립자의 LiNi0 . 83Co0 . 11Mn0 . 06O2의 입자(D50= 5㎛)을 8:2의 중량비로 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 리튬 이차전지를 제조하였다.As a cathode active material, LiNi 0 . 83 Co 0 . 11 Mn 0 . Particles of 06 O 2 (D 50 = 18 μm) and LiNi 0 of the fine particles . 83 Co 0 . 11 Mn 0 . 6 O 2 particles (D 50 = 5 μm) were mixed at a weight ratio of 8: 2, to prepare a lithium secondary battery.

비교예Comparative Example 4 4

양극 활물질로서 대립자의 LiNi0 . 83Co0 . 11Mn0 . 06O2의 입자(D50= 20㎛) 및 소립자의 LiNi0 . 8Co0 . 1Mn0 . 1O2의 입자(D50= 5㎛)을 8:2의 중량비로 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 리튬 이차전지를 제조하였다.As a cathode active material, LiNi 0 . 83 Co 0 . 11 Mn 0 . Particles of 06 O 2 (D 50 = 20 μm) and LiNi 0 of the fine particles . 8 Co 0 . 1 Mn 0 . 1 O 2 particles (D 50 = 5 μm) were mixed at a weight ratio of 8: 2, to prepare a lithium secondary battery.

[[ 실험예Experimental Example 1: 양극 활물질의 입도 분포 및 BET  1: Particle size distribution of cathode active material and BET 비표면적Specific surface area 측정] Measure]

상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1 내지 비교예 4에서의 양극 활물질을 레이저 회절 입도 측정 장치(Microtrac MT 3000)를 이용하여 약 28kHz의 초음파를 출력 60W로 조사하여 입도 분포를 측정하였으며, 그 결과를 표 1 및 도 1 내지 도 4에 나타내었다.The cathode active materials in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4 were irradiated with an ultrasound of about 28 kHz at an output of 60 W using a laser diffraction particle size analyzer (Microtrac MT 3000) to measure the particle size distribution. The results are shown in Table 1 and Figs.

또한, BELSORP-mini를 이용하여 BET 표면적을 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.In addition, the BET surface area was measured using a BELSORP-mini, and the results are shown in Table 1.

평균입경(D50)(㎛)Average particle diameter (D 50 ) (탆) D10(㎛)D 10 (占 퐉) D90(㎛)D 90 (占 퐉) D10/D90 D 10 / D 90 BET 비표면적(m2/g)BET specific surface area (m 2 / g) 실시예1Example 1 11.2311.23 7.157.15 2222 0.3250.325 0.80.8 실시예2 Example 2 10.5810.58 6.576.57 16.9916.99 0.380.38 0.850.85 비교예1Comparative Example 1 11.2311.23 7.157.15 2222 0.3250.325 0.80.8 비교예2Comparative Example 2 6.946.94 3.523.52 12.6412.64 0.2780.278 0.510.51 비교예3Comparative Example 3 대립자 18/
소립자 5
Majority 18 /
Particle 5
4.534.53 21.721.7 0.2090.209 1.121.12
비교예4Comparative Example 4 대립자 20/
소립자 5
Majority 20 /
Particle 5
3.63.6 29.129.1 0.1240.124 1.1361.136

상기 표 1 및 도 1 내지 도 4를 참조하면, 실시예 1(도1) 및 실시예 2(도2)는 양극 활물질의 입도 분포가 1개의 피크를 갖는 단봉분포(unimodal distribution)를 나타냈으며, D10/D90의 입경 비가 0.3 이상이었으며, BET 비표면적이 1.0m2/g 이하로 감소되었다.Referring to Table 1 and FIGS. 1 to 4, Example 1 (FIG. 1) and Example 2 (FIG. 2) showed a unimodal distribution in which the particle size distribution of the cathode active material had one peak, The particle size ratio of D 10 / D 90 was 0.3 or more, and the BET specific surface area was reduced to 1.0 m 2 / g or less.

반면에, 비교예 3(도3) 및 비교예 4(도4)는 양극 활물질의 입도 분포가 2개의 피크를 갖는 이봉분포(Bimodal distribution)를 나타냈고, D10/D90의 입경 비가 0.3 미만이었으며, BET 비표면적이 약 1.0m2/g 이상으로 증가되었다.On the other hand, Comparative Example 3 (Fig. 3) and Comparative Example 4 (Fig. 4) showed a bimodal distribution (Bimodal distribution) The particle size distribution of the cathode active material having two peaks, D 10 / D less than 90 particle size ratio of 0.3 And the BET specific surface area was increased to about 1.0 m 2 / g or more.

[[ 실험예Experimental Example 2:  2: 세퍼레이터의Separator  Ten 수축율Contraction ratio 및 통기도 평가] And air permeability evaluation]

상기 실시예 1 및 비교예 1에서의 세퍼레이터를 각각 120℃, 1시간 보관, 150℃, 1시간 보관한 후 열 수축율을 평가하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.The separators in Example 1 and Comparative Example 1 were stored at 120 ° C for 1 hour and at 150 ° C for 1 hour, respectively, and then the heat shrinkage was evaluated. The results are shown in Table 2.

또한, 실시예 1 및 비교예 1에서의 세퍼레이터의 통기도를 측정하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.The air permeability of the separator in Example 1 and Comparative Example 1 was measured, and the results are shown in Table 2.

실시예 1Example 1 비교예 1Comparative Example 1 120℃, 1Hr
120 C, 1H
종축 수축율(%)Longitudinal axis contraction ratio (%) 44 99
횡축 수축율(%)Abaxial shrinkage (%) 00 44 150℃, 1Hr
150 ° C, 1 Hr
종축 수축율(%)Longitudinal axis contraction ratio (%) 1212 7373
횡축 수축율(%)Abaxial shrinkage (%) 1010 7373 통기도 (sec/100ml)Air permeability (sec / 100ml) 281281 165165

상기 표 2를 참조하면, 아라미드(aramid) 코팅층을 형성한 실시예 1의 세퍼레이터는 아라미드(aramid) 코팅층을 형성하지 않은 비교예 1의 세퍼레이터에 비하여 120℃ 및 150℃에서 보관 후의 열 수축율이 크게 감소하였다. 특히, 150℃에서의 경우 비교예 1과의 열 수축율 차이가 현저히 크게 나타났다.Referring to Table 2, the separator of Example 1 in which an aramid coating layer was formed had a significantly reduced heat shrinkage after storage at 120 ° C and 150 ° C, as compared with the separator of Comparative Example 1 in which no aramid coating layer was formed Respectively. In particular, the difference in heat shrinkage between Comparative Example 1 and Comparative Example 1 was remarkably large at 150 ° C.

또한, 아라미드(aramid) 코팅층을 형성한 실시예 1의 세퍼레이터는 통기도가 281sec/ml로 아라미드(aramid) 코팅층을 형성하지 않은 비교예 1의 세퍼레이터에 비하여 통기도가 다소 증가하였지만, 실시예 1의 통기도도 350sec/ml 이하를 만족하였다.In addition, the air permeability of the separator of Example 1 in which the aramid coating layer was formed was slightly higher than that of the separator of Comparative Example 1 in which the aramid coating layer was not formed at the air permeability of 281 sec / ml, 350 sec / ml or less.

[[ 실험예Experimental Example 3: 리튬 이차전지 성능 평가] 3: Performance evaluation of lithium secondary battery]

실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1 내지 비교예 4에서 제조된 리튬 이차전지에 대해 충전 종지 전압 4.55V, 방전 종지 전압 2.5V, 0.3C/0.3C 조건으로 충방전 실험을 진행하여 초기 용량, 출력 및 셀 저항을 측정하였으며, 그 결과를 표 3에 나타내었다.Charging and discharging tests were carried out on the lithium secondary batteries manufactured in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4 under the conditions of a charging end voltage of 4.55 V and a discharge end voltage of 2.5 V and a discharge end voltage of 0.3 C / , Output and cell resistance were measured. The results are shown in Table 3.

셀 저항(ohm)Cell Resistance (ohm) 충전용량(mAh/g)Charging capacity (mAh / g) 방전용량(mAh/g)Discharge capacity (mAh / g) 실시예1Example 1 21.321.3 225.5225.5 207.7207.7 실시예2Example 2 23.223.2 229.1229.1 208.2208.2 비교예1Comparative Example 1 20.820.8 225.4225.4 207.9207.9 비교예2Comparative Example 2 22.522.5 201.1201.1 171.4171.4 비교예3Comparative Example 3 2828 224224 204204 비교예4Comparative Example 4 3232 224224 203203

상기 표 3을 참조하면, 실시예 1 및 실시예 2는 셀 저항이 낮게 나타났으며, 우수한 용량 및 출력 특성을 보였다. 구체적으로, 니켈(Ni) 함량이 80몰% 미만인 양극 활물질을 사용한 비교예 2에 비하여 실시예 1 및 실시예 2의 용량이 현저히 증가하였다. 또한, 대립자 및 소립자를 혼합한 양극 활물질을 사용한 비교예 3 및 비교예 4에 비하여 실시예 1 및 실시예 2는 셀 저항이 현저히 감소되었으며, 용량 및 출력 특성이 향상되었음을 확인할 수 있다.Referring to Table 3, in Example 1 and Example 2, cell resistance was low, and excellent capacity and output characteristics were shown. Specifically, the capacities of Examples 1 and 2 were significantly increased as compared with Comparative Example 2 using a cathode active material having a nickel (Ni) content of less than 80 mol%. Compared with Comparative Example 3 and Comparative Example 4 using a cathode active material mixed with an opposite particle and a small particle, the cell resistance was significantly reduced in Example 1 and Example 2, and capacity and output characteristics were improved.

[[ 실험예Experimental Example 4: 안정성 평가] 4: Stability evaluation]

실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 리튬 이차전지의 과충전 시 안정성 평가를 위해 25℃에서 1.0C의 전류를 인가하여 최대 10V까지 충전 실험을 진행하였고, 시간에 따른 전압(실선) 및 온도(점선) 변화를 측정하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다.In order to evaluate the stability of the lithium secondary battery produced in Example 1 and Comparative Example 1, a charging test was performed at a maximum of 10 V by applying a current of 1.0 C at 25 캜. The voltage (solid line) and the temperature ). The results are shown in Fig.

또한, 실시예 2 및 비교예 1에서와 같이 제조하되, 음극으로서 리튬 메탈을 사용하여 제조된 리튬 이차전지 코인 하프 셀(Coin Half Cell)에 대해 CC 모드로 0.1C, 5.0V까지 충전하면서 충전 과정에서 발생하는 가스 발생량을 측정하였으며, 그 결과를 도 6A(비교예 1) 및 도 6B(실시예 2)에 나타내었다.A lithium secondary battery coin half cell manufactured by using lithium metal as a negative electrode was fabricated as in Example 2 and Comparative Example 1, The results are shown in FIG. 6A (Comparative Example 1) and FIG. 6B (Example 2).

또한, 실시예 2 및 비교예 1에서와 같이 제조하되, 음극으로서 리튬 메탈을 사용하여 제조된 리튬 이차전지 코인 하프 셀(Coin Half Cell)에 대해 양극 활물질 질량에 비례하는 0.2C의 전류로 4.25V까지 충전 후, 2.5V까지 동일한 0.2C의 전류로 방전시켜 formation을 진행하였다. 그 후, 0.1C의 일정 전류로 4.7V까지 충전한 후 4.7V에서 120시간 동안 전압을 유지하였을 때 일정 전류를 유지하지 못하고 발생하는 전류의 양을 측정하는 방법으로, 누설 전류(leak current)를 측정하였으며, 그 결과를 도 6A(비교예 1) 및 도 6B(실시예 2)에 나타내었다.The lithium secondary battery Coin Half Cell, which was produced as in Example 2 and Comparative Example 1 using lithium metal as the negative electrode, was subjected to a current of 0.25 C proportional to the mass of the cathode active material, And then discharged at the same current of 0.2 C up to 2.5 V for formation. Thereafter, when the voltage is maintained at 4.7V at a constant current of 0.1C and then maintained at 4.7V for 120 hours, a method of measuring the amount of current generated without maintaining a constant current, The results are shown in FIG. 6A (Comparative Example 1) and FIG. 6B (Example 2).

도 5를 참조하면, 비교예 1의 경우 900초 이후에 전압이 일시적으로 하락되는 것이 관찰되는데, 이는 vent로 이한 전압 하락인 것으로 생각된다. 그 이후 셀의 온도가 급격히 상승하며 최종적으로 폭발이 일어난다. 반면에, 실시예 1은 전압이 일시적으로 하락하는 vent 시점이 비교예 1에 비하여 빨라졌으며, 뒤이어 셀 온도의 증가가 지속적으로 있지만 상한 전압(10V)에 도달한 이후, 즉, 1,400초 이후에 서서히 온도가 떨어지는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 5, in the case of Comparative Example 1, it is observed that the voltage temporarily drops after 900 seconds, which is considered to be the voltage drop caused by the vent. After that, the temperature of the cell rises sharply and eventually explosion occurs. On the other hand, in Example 1, the vent timing at which the voltage temporarily drops is faster than that in Comparative Example 1, and subsequently the cell temperature is continuously increased, but after reaching the upper limit voltage (10 V), i.e., after 1,400 seconds, It can be confirmed that the temperature drops.

도 6A(비교예 1) 및 도 6B(실시예 2)을 참조하면, 비교예 1의 경우 고전압에서의 가스 발생량이 약 0.108bar인데 반해, 실시예 2의 경우 고전압에서의 가스 발생량이 0.0262bar로 현저히 감소한 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 1의 경우 고전압에서의 누설 전류(leak current)가 많이 발생하는 것을 통해 고전압에서의 side reaction을 확인할 수 있으나, 실시예 2의 경우 누설 전류(leak current)가 현저히 감소한 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)의 4성분계 양극 활물질을 사용한 실시예 2의 경우 고전압 하에서의 안정성이 더욱 향상된 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 6A (Comparative Example 1) and FIG. 6B (Example 2), in Comparative Example 1, the amount of gas generated at a high voltage was about 0.108 bar, whereas in Example 2, the amount of gas generated at a high voltage was 0.0262 bar It can be confirmed that it is remarkably decreased. In addition, in the case of Comparative Example 1, a side reaction at a high voltage can be confirmed through a large leakage current at a high voltage, but it can be confirmed that a leak current is remarkably reduced in Example 2 . As a result, it can be seen that the stability under high voltage was further improved in Example 2 using a four-component cathode active material of nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn) and aluminum (Al).

Claims (12)

양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하고,
상기 양극은 니켈(Ni), 코발트(Co)를 포함하고, 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 리튬 복합 전이금속 산화물의 양극 활물질을 포함하고, 상기 리튬 복합 전이금속 산화물은 전체 전이금속 원소 중 니켈(Ni)의 함량이 80몰% 이상이며,
상기 양극 활물질은 단봉분포(unimodal distribution)의 입도 분포를 가지며,
상기 세퍼레이터는 다공성 고분자 막의 적어도 일면에 형성된 아라미드(aramid) 코팅층을 포함하는 전극 조립체.
A positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode,
Wherein the positive electrode comprises a positive electrode active material of a lithium-transition metal oxide including at least one selected from the group consisting of manganese (Mn) and aluminum (Al) including nickel (Ni) and cobalt (Co) The composite transition metal oxide has a nickel (Ni) content of 80 mol% or more in the total transition metal elements,
The cathode active material has a particle size distribution of a unimodal distribution,
Wherein the separator comprises an aramid coating layer formed on at least one side of the porous polymer membrane.
제1항에 있어서,
상기 양극 활물질은 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)을 포함하는 4성분계 리튬 복합 전이금속 산화물인 전극 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the cathode active material is a four component lithium composite transition metal oxide including nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), and aluminum (Al).
제1항에 있어서,
상기 양극 활물질은 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 복합 전이금속 산화물인 전극 조립체.
[화학식 1]
LipNi1 -(x1+y1+z1)Cox1Ma y1Mb z1Mc q1O2
상기 식에서, Ma은 Mn 및 Al로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소이고, Mb는 Zr, W, Mg, Al, Ce, Hf, Ta, La, Ti, Sr, Ba, Nb, Mo, 및 Cr로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소이며, Mc는 Al, Zr, Ti, Mg, Ta, Nb, Mo 및 Cr로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 원소이며, 0.9≤p≤1.5, 0<x1≤0.2, 0<y1≤0.2, 0≤z1≤0.1, 0≤q1≤0.1 이고, 0<x1+y1+z1≤0.2이다.
The method according to claim 1,
Wherein the cathode active material is a lithium complex transition metal oxide represented by the following formula (1).
[Chemical Formula 1]
Li p Ni 1 - (x 1 + y 1 + z 1 ) Co x 1 M a y 1 M b z 1 M c q 1 O 2
Wherein M a is at least one element selected from the group consisting of Mn and Al and M b is at least one element selected from the group consisting of Zr, W, Mg, Al, Ce, Hf, Ta, La, Ti, Sr, Ba, and at least one or more elements selected from the group consisting of Cr, c M is Al, Zr, Ti, Mg, Ta, Nb, and at least one element selected from the group consisting of Mo and Cr, 0.9≤p≤1.5, 0 < x1? 0.2, 0 <y1? 0.2, 0? z1? 0.1, 0? q1? 0.1, and 0 <x1 + y1 + z1? 0.2.
제1항에 있어서,
상기 양극 활물질은 평균 입경(D50)이 9 내지 15㎛인 전극 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the cathode active material has an average particle diameter (D 50 ) of 9 to 15 μm.
제1항에 있어서,
상기 양극 활물질은 D10/D90의 입경 비가 0.3 이상인 전극 조립체.
The method according to claim 1,
The positive electrode active material is the electrode assembly more than 0.3 diameter ratio of D 10 / D 90.
제1항에 있어서,
상기 양극 활물질은 BET 비표면적이 1.0m2/g 이하인 전극 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the cathode active material has a BET specific surface area of 1.0 m 2 / g or less.
제1항에 있어서,
상기 세퍼레이터는 폴리올레핀계 고분자, 폴리비닐리덴플루오라이드계 고분자, 폴리염화비닐계 고분자, 폴리아크릴로나이트릴, 셀룰로오스 및 나일론으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 다공성 고분자 막을 포함하는 전극 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the separator comprises at least one porous polymer membrane selected from the group consisting of a polyolefin-based polymer, a polyvinylidene fluoride-based polymer, a polyvinyl chloride-based polymer, polyacrylonitrile, cellulose and nylon.
제1항에 있어서,
상기 아라미드 코팅층의 두께는 1.0 내지 3.0㎛인 전극 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the aramid coating layer is 1.0 to 3.0 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 세퍼레이터의 두께는 12 내지 25㎛인 전극 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the separator has a thickness of 12 to 25 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 세퍼레이터의 통기도는 150 내지 350sec/100ml인 전극 조립체.
The method according to claim 1,
And the air permeability of the separator is 150 to 350 sec / 100 ml.
제1항에 있어서,
상기 세퍼레이터는 150℃, 1시간 보관 후의 종축 수축률이 15% 이하이고, 횡축 수축률이 15% 이하인 전극 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the separator has a longitudinal shrinkage after storage at 150 DEG C for one hour of 15% or less and a transverse shrinkage ratio of 15% or less.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 전극 조립체를 포함하는 리튬 이차전지.A lithium secondary battery comprising an electrode assembly according to any one of claims 1 to 11.
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