KR20190075859A - Electrode assembly for lithium battery and method of making the same - Google Patents

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Abstract

The present invention provides an electrode assembly for a lithium secondary battery including a negative electrode, a separator, and a positive electrode. A lithium metal layer is coated on the entire upper surface of the negative electrode, and the lithium metal layer is to be pre-lithiated in an amount of 65-100% of the negative electrode charging capacity. The positive electrode does not include a lithium source, and the lithium metal layer is located between the negative electrode and the separator. The positive electrode does not include a lithium source, and the lithium metal layer acts as a lithium source, wherein the lithium metal layer is in contact with an electrolyte to generate lithium ions to supply lithium to the negative electrode.

Description

리튬이차전지 전극조립체 및 그의 제조방법 {Electrode assembly for lithium battery and method of making the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode assembly for a lithium secondary battery,

본 발명은 리튬이차전지 전극조립체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium secondary battery electrode assembly and a manufacturing method thereof.

리튬이차전지 중 하나인 리튬이온 이차전지는 양극에 포함된 양극 활물질로부터 탈리(deintercalation)된 리튬이온이 음극에 삽입(intercalation)되어 작용하는 것이다. 이러한 리튬이온 이차전지의 구조를, 도 1을 참조하여 살펴보면, 음극 집전체(110) 및 음극 집전체의 적어도 일면에 형성된 음극 활물질층(120)을 포함하는 음극(100); 분리막(200); 및 양극 집전체(310) 및 양극 집전체의 적어도 일면에 형성된 양극 활물질층(320)을 포함하는 양극(300);이 적층되어 형성되어 있다. A lithium ion secondary battery, which is one of the lithium secondary batteries, is one in which lithium ions deintercalated from a cathode active material included in the cathode are intercalated into the cathode. 1, the lithium ion secondary battery includes a cathode 100 including an anode current collector 110 and a cathode active material layer 120 formed on at least one surface of the anode current collector; A separation membrane 200; And a positive electrode 300 including a positive electrode collector 310 and a positive electrode active material layer 320 formed on at least one surface of the positive electrode collector.

리튬이온 이차전지에서는 특히 음극으로 리튬 금속 시트를 사용하는 경우에 덴드라이트 생성으로 인해 내부 단락이 발생하는 안전성 취약 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 음극 활물질로 흑연과 같은 탄소계 물질을 사용하고 있으나, 탄소계 음극 활물질은 용량이 작을 뿐만 아니라 덴드라이트 문제점도 완전히 해결되지 않는 문제점이 있다. In the lithium ion secondary battery, in particular, when a lithium metal sheet is used as a negative electrode, an internal short circuit occurs due to generation of a dendrite. In order to solve such a problem, a carbonaceous material such as graphite is used as an anode active material, but the carbonaceous anode active material has a small capacity and a problem of dendrite is not completely solved.

한편, 종래 리튬이온 이차전지에서는 양극 활물질의 소재 선택에 한계가 있었으며, 일부 양극 활물질은 소재 고갈의 문제를 갖고 있을 뿐만 아니라 고가인 문제도 갖고 있었다. 뿐만 아니라, LiCoO2와 같은 양극 활물질은 이론 용량이 낮은 문제점이 있다. On the other hand, in the conventional lithium ion secondary battery, selection of the material of the cathode active material is limited, and some cathode active materials have problems of material depletion and high cost. In addition, the cathode active material such as LiCoO 2 has a low theoretical capacity.

이에, 본 발명에서는 양극 활물질에 리튬을 포함하지 않는 화합물을 사용하는 리튬전지 시스템을 제공하여 양극 활물질 소재 선택의 한계를 극복하고자 한다.Accordingly, the present invention provides a lithium battery system using a compound that does not contain lithium in the positive electrode active material, thereby overcoming the limitation of selection of the positive electrode active material.

또한, 본 발명에서는 리튬 공급원으로 리튬 금속을 사용하면서도 덴드라이트 생성 문제점이 발생하지 않는 리튬전지 시스템을 제공하고자 한다. Also, the present invention provides a lithium battery system in which lithium metal is used as a lithium source but no dendrite generation problem occurs.

또한, 본 발명에서는 고용량을 나타내는 리튬전지 시스템을 제공하고자 한다.Further, the present invention provides a lithium battery system showing a high capacity.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 음극, 분리막 및 양극을 포함하는 리튬이차전지용 전극조립체로서, 상기 음극의 상부면에 상기 음극을 전리튬화시키는 리튬 금속층이 도포되어 있고, 상기 리튬 금속층은 14 ㎛ 내지 235 ㎛ 범위의 두께를 가지며, 상기 리튬 금속층에 포함되고, 상기 음극을 전리튬화시키는 리튬이온의 양은 상기 음극 충전용량의 65% 내지 100% 이고, 상기 양극은 리튬 공급원을 포함하지 않으며, 상기 리튬 금속층은 음극과 분리막 사이에 위치하는 것인 리튬이차전지용 전극조립체가 제공된다.According to a first aspect of the present invention, there is provided an electrode assembly for a lithium secondary battery comprising a negative electrode, a separator and a positive electrode, wherein a lithium metal layer for pre-lithizing the negative electrode is coated on the upper surface of the negative electrode, Wherein the lithium metal layer has a thickness in the range of about 235 to about 235 mu m and the amount of lithium ion that is included in the lithium metal layer and pre-lithized the negative electrode is 65% to 100% of the negative electrode charging capacity, the positive electrode does not include a lithium source, Is located between the cathode and the separator.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 상기 제1 양태에서 상기 리튬 금속층은 음극 충전용량의 80% 내지 100%의 양으로 전리튬화시키도록 하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체가 제공된다.According to a second aspect of the present invention, there is provided an electrode assembly for a lithium secondary battery, wherein the lithium metal layer in the first aspect is preliminarily lithiated in an amount of 80% to 100% of the capacity of the negative electrode.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 상기 제1 양태 또는 제2 양태에서 리튬 금속층은 음극과 동일하거나 음극보다 큰 크기를 갖는 리튬 금속 시트인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체가 제공된다.According to a third aspect of the present invention, there is provided an electrode assembly for a lithium secondary battery, wherein the lithium metal layer in the first or second aspect is a lithium metal sheet having the same size as the cathode or larger than the cathode.

본 발명의 제4 양태에 따르면, 상기 제1 양태 내지 제3 양태 중 어느 하나의 양태에서 리튬 금속층은 18 ㎛ 내지 20 ㎛ 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체가 제공된다.According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an electrode assembly for a lithium secondary battery, wherein the lithium metal layer in any one of the first to third aspects has a thickness in the range of 18 탆 to 20 탆.

본 발명의 제5 양태에 따르면, 상기 제1 양태 내지 제4 양태 중 어느 하나의 양태에서 상기 양극 활물질층을 구성하는 양극 활물질이 CoO2; NiO2; MnO2; Mn2O4; (NiaCobMnc)O2 (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1); Ni1 - yCoyO2(0<y<1); Co1 - yMnyO2(0=y<1); Ni1-yMnyO2(O=y<1); (NiaCobMnc)O4(0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2); Mn2 - zNizO4(0<z<2); Mn2-zCozO4(0<z<2); CoPO4; FePO4; 실리콘(Si), 주석(Sn), 게르마늄(Ge), 납(Pb), 카드뮴(Cd), 아연(Zn), 비스무트(Bi), 알루미늄(Al), 안티몬(Sb), 마그네슘(Mg), 몰리브덴(Mo), 갈륨(Ga), 철(Fe), 니켈(Ni), 바나듐(V), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 코발트(Co), 누비듐(Nb) 및 인듐(In)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속 또는 합금, 또는 이들의 산화물;로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체가 제공된다.According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the positive electrode active material constituting the positive electrode active material layer is CoO 2 ; NiO 2 ; MnO 2 ; Mn 2 O 4 ; (Ni a Co b Mn c ) O 2 (0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, a + b + c = 1); Ni 1 - y Co y O 2 (0 <y <1); Co 1 - y Mn y O 2 (0 = y <1); Ni 1-y Mn y O 2 (O = y <1); (Ni a Co b Mn c ) O 4 (0 <a <2, 0 <b <2, 0 <c <2, a + b + c = 2); Mn 2 - z Ni z O 4 (0 < z &lt;2); Mn 2-z Co z O 4 (0 < z &lt;2); CoPO 4; FePO 4; (Si), Sn, Ge, Pb, Cd, Zn, Bi, Al, Sb, Mg, The metal layer may include at least one selected from the group consisting of molybdenum (Mo), gallium (Ga), iron (Fe), nickel (Ni), vanadium (V), chromium (Cr), calcium (Ca), titanium (Ti), zirconium (Zr), cobalt At least one metal or alloy selected from the group consisting of niobium (Nb) and indium (In), or an oxide thereof; and a mixture of at least one selected from the group consisting of An electrode assembly is provided.

본 발명의 제6 양태에 따르면, 상기 제1 양태 내지 제5 양태 중 어느 하나의 양태에서 상기 음극활물질층에 있는 공극에 리튬금속의 용융물이 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체가 제공된다.According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an electrode assembly for a lithium secondary battery, wherein the gap in the negative electrode active material layer in any one of the first to fifth aspects is coated with a molten lithium metal do.

본 발명의 제7 양태에 따르면, 제1 양태에 기재된 리튬이차전지용 전극조립체 및 전해액을 포함하는 리튬이차전지가 제공된다.According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an electrode assembly for a lithium secondary battery according to the first aspect and a lithium secondary battery including the electrolyte solution.

본 발명의 제8 양태에 따르면, 리튬이차전지의 제조방법에 있어서, 음극 상부면에 리튬 금속층을 대면 접촉시켜서 음극을 제조하는 단계; 상기 음극과 리튬 공급원을 포함하지 않는 양극 사이에 분리막을 개재시킨 후 전지 케이스에 수납하는 단계; 및 전해액을 주입하는 단계;를 포함하는 제1양태 내지 제6양태 중 어느 한 양태에 기재된 리튬이차전지용 전극조립체의 제조방법이 제공된다.According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a lithium secondary battery, comprising: preparing a negative electrode by bringing a lithium metal layer into contact with a top surface of the negative electrode; Inserting a separator between the negative electrode and a positive electrode not including a lithium source, and storing the separator in a battery case; And injecting an electrolytic solution into the electrode assembly. The method for manufacturing an electrode assembly for a lithium secondary battery according to any one of the first to sixth aspects is provided.

본 발명의 제9 양태에 따르면, 제8 양태에서, 음극 상부면에 리튬 금속층을 대면 접촉시킨 후에 20 ℃ 내지 60 ℃ 범위의 온도에서 리튬 금속층 1.5 cm2 당 1 kgf 내지 20 kgf 범위의 압력으로 가압하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체의 제조방법이 제공된다.According to a ninth aspect of the invention, in the eighth aspect, a negative pressure at the top surface 20 ℃ to a temperature of 60 ℃ range after face-to-face contact with a lithium metal to a pressure of lithium metal 1.5 cm 1 kgf to about 20 kgf range per second The method of manufacturing an electrode assembly for a lithium secondary battery according to claim 1, further comprising the steps of:

본 발명의 제10 양태에 따르면, 제8 양태 또는 제9 양태에서, 음극 상부면에 리튬 금속층을 대면 접촉시킨 후에 리튬 금속층을 용융하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체의 제조방법이 제공된다.According to a tenth aspect of the present invention, in the eighth or ninth aspect, the method further comprises melting the lithium metal layer after bringing the lithium metal layer into contact with the upper surface of the negative electrode, Method is provided.

본 발명에서는 양극 활물질에 대한 소재 제한이 없어짐에 따라 양극 활물질 소재 자체가 갖는 한계, 예컨대, 낮은 용량, 고 비용, 자원고갈과 같은 한계를 극복할 수 있는 이점을 갖는다. 특히, 음극 활물질로 사용되는 물질을 양극에도 사용할 수 있게 됨에 따라 종래와는 완전히 상이한 메카니즘으로 구동하는 리튬전지 시스템이 제공된다.The present invention has the advantage of overcoming limitations such as low capacity, high cost, resource depletion, and the like of the cathode active material itself due to the absence of restrictions on the cathode active material. Particularly, since a material used as a negative electrode active material can be used for a positive electrode, a lithium battery system is provided which is driven by a completely different mechanism from the conventional one.

또한, 본 발명에서는 리튬금속을 음극으로 사용시 덴드라이트가 생성되는 문제점이 해결되므로, 덴드라이트 생성으로 인한 안전성 이슈(safety issue)가 해소될 수 있는 이점을 갖는다.In addition, since the present invention solves the problem that dendrite is generated when lithium metal is used as a cathode, it has an advantage that a safety issue due to dendrite formation can be solved.

또한, 리튬 금속층으로 음극 활물질을 전리튬화시킴으로써 전지가 제작되기 전에 음극이 가지고 있는 초기 비가역 용량을 미리 반응시켜 초기 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 리튬 금속층의 양을 조절하여 N/P ratio를 쉽게 조정할 수 있어 셀 설계에 많은 유동성을 줄 수 있게 된다.In addition, by initializing the negative electrode active material with a lithium metal layer, the initial irreversible capacity of the negative electrode can be reacted in advance before the battery is manufactured, thereby improving the initial efficiency. In addition, the N / P ratio can be easily adjusted by adjusting the amount of the lithium metal layer, thereby giving a great deal of fluidity to the cell design.

도 1은 종래 리튬이온전지의 전극조립체 단면을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따라 조립된 직후의 전극조립체 단면을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따라 조립된 전극조립체에서 전해액 주액후 리튬금속층이 사라진 전극조립체 단면을 개략적으로 나타낸 것이다.
1 is a schematic cross-sectional view of an electrode assembly of a conventional lithium ion battery.
2 schematically illustrates a cross-section of an electrode assembly immediately after being assembled according to the present invention.
3 is a schematic cross-sectional view of an electrode assembly in which a lithium metal layer is removed after electrolyte injection in an electrode assembly assembled according to the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments and examples described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.As used herein, the terms "about," " substantially, "and the like are used herein to refer to or approximate the numerical value of manufacturing and material tolerances inherent in the stated sense, Accurate or absolute numbers are used to prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the mentioned disclosure. Also, throughout the present specification, the phrase " step "or" step "does not mean" step for.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination thereof" included in the expression of the machine form means one or more combinations or combinations selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the machine form, And the like.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는, A 및 B"를 의미한다. Throughout this specification, the description of "A and / or B" means "A or B, or A and B".

본 발명의 일 양태에 따르면, 음극 집전체 및 상기 음극 집전체의 적어도 일면에 형성되어 있는 음극 활물질층을 포함하는 음극; 음극 상부면에 형성되어 있는 리튬 금속층; 분리막; 양극 집전체 및 상기 양극 집전체의 적어도 일면에 형성되어 있는 양극 활물질층을 포함하는 양극;이 적층되어 포함되어 있고 상기 양극은 리튬 공급원을 포함하지 않는 것인 전극조립체가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a negative electrode comprising: a negative electrode including a negative electrode collector and a negative electrode active material layer formed on at least one surface of the negative electrode collector; A lithium metal layer formed on the upper surface of the cathode; Separation membrane; A positive electrode including a positive electrode collector and a positive electrode active material layer formed on at least one surface of the positive electrode collector; and the positive electrode contains no lithium source.

본 발명에서 음극 상부면에 형성되어 있는 리튬 금속층은 리튬 금속 시트(제1 실시양태), 리튬 금속 분말(제2 실시양태) 또는 리튬 금속 증착층(제3 실시양태)의 형태로 음극 상부면에 로딩되어 형성될 수 있다. In the present invention, the lithium metal layer formed on the upper surface of the negative electrode is formed on the upper surface of the negative electrode in the form of a lithium metal sheet (first embodiment), a lithium metal powder (second embodiment) or a lithium metal deposition layer (third embodiment) May be loaded and formed.

본 발명의 제1 실시양태를 도 2를 참조하여 살펴보면, 음극 집전체(110) 및 상기 음극 집전체의 적어도 일면에 형성되어 있는 음극 활물질층(120)을 포함하는 음극(100); 리튬 금속 시트(400); 분리막(200); 양극 집전체(310) 및 상기 양극 집전체의 적어도 일면에 형성되어 있는 양극 활물질층(320')을 포함하는 양극(300);이 적층되어 포함되어 있는 전극조립체가 제공된다. 상기 전극조립체는 전해액과 접하기 전의 구조일 수 있다. 또한, 상기 양극 활물질층(320')은, 도 1의 양극 활물질층(320)과 달리, 리튬 공급원을 포함하지 않는다.2, the cathode 100 includes an anode current collector 110 and an anode active material layer 120 formed on at least one surface of the anode current collector 110. The cathode 100 may be formed of, for example, A lithium metal sheet 400; A separation membrane 200; There is provided an electrode assembly including a positive electrode current collector 310 and a positive electrode 300 including a positive electrode active material layer 320 'formed on at least one surface of the positive electrode current collector. The electrode assembly may have a structure before being brought into contact with the electrolytic solution. Unlike the cathode active material layer 320 of FIG. 1, the cathode active material layer 320 'does not include a lithium source.

제2 실시양태에서 리튬 금속 분말은 에멀젼 액적 기술(droplet emulsion technique; DET)로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 에멀젼 액적 공정은 실리콘 오일을 수용하는 용기에 리튬 금속 시트를 디핑한 후 고온에서 리튬 금속 시트를 용해시킨다. 이후, 상기 용기를 회전시켜 상기 리튬 금속 분말을 분산시킨다. 이어서, 상기 용매를 제거하고 헥산을 이용하여 층분리 공정을 통하여 리튬 금속 분말을 얻을 수 있다.In a second embodiment, the lithium metal powder may be formed by a droplet emulsion technique (DET), but is not limited thereto. The emulsion droplet process dies the lithium metal sheet into the vessel containing the silicone oil and then dissolves the lithium metal sheet at high temperature. Thereafter, the vessel is rotated to disperse the lithium metal powder. Then, the solvent is removed and lithium metal powder can be obtained through a layer separation process using hexane.

상기 리튬 금속 분말은 바인더와 함께 슬러리를 구성하여, 슬러리 형태로 음극 활물질층에 도포될 수 있으며, 바인더에 의해 활물질층에 접착이 유지될 수 있다. The lithium metal powder may be applied to the negative electrode active material layer in the form of a slurry by forming a slurry together with the binder, and adhesion to the active material layer may be maintained by the binder.

상기 바인더로는 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinyliden fluoride), 폴리테트라플루오로 에틸렌(polytetrafluoro ethylene), 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber), 이소프렌 고무(isoprene rubber), 폴리이미드 수지 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 리튬 금속 분말은 상기 바인더 100 중량부를 기준으로 800 내지 1,200 중량부를 갖도록 조절될 수 있다.Examples of the binder include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, styrene-butadiene rubber, isoprene rubber, polyimide resin, and the like. , But is not limited thereto. The lithium metal powder may be adjusted to have 800 to 1,200 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder.

상기 용매는 리튬 금속 분말을 용해시키지 않아야 하며, 상기 용매의 비제한적인 예로 트리에틸 포스페이트(tri-ethyl phosphate) 등을 들 수 있다. 리튬 금속 분말 슬러리를 당업계에서 통상적인 방식으로 코팅한 후에 건조함으로써 리튬 금속 분말층이 음극 상에 형성된다.The solvent should not dissolve the lithium metal powder, and examples of the solvent include, but not limited to, triethyl phosphate. The lithium metal powder slurry is coated and dried in a conventional manner in the art, and then a lithium metal powder layer is formed on the cathode by drying.

제3 실시양태에서 리튬 금속은 음극 상에 기상 증착된 것일 수 있다. 상기 증착층은 리튬 금속 표면에 질소, 산소, 염소, 일산화탄소, 이산화탄소 및 이산화유황으로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나의 반응 가스 분위기 하에서 또는 여기에 실란가스 및/또는 유기 알루미늄 가스(예를 들면 트리메틸 알루미늄 등)를 더한 분위기 하에서 리튬을 기상 증착하여 형성할 수 있다. 리튬 금속은 수지 필름 기재 또는 금속 증착된 수지 필름 기재(예: 구리 증착된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름)에 증착된 리튬이나 리튬 포일을 이용할 수 있으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 리튬 증착 시에 이용되는 리튬 증착원으로는 일반적으로 리튬 금속 포일을 이용할 수 있다. 리튬 증착은 2~3×10-6 Torr의 진공 분위기에서 열 증착하는 것이 바람직하다. 상기 반응 가스의 성분 및 함량을 조절해 다양한 물질을 포함한 보호막을 형성할 수 있다. 반응 가스와 함께 아르곤 가스를 이용해 이온화 효율을 향상시킬 수 있다. 예를 들면 Li3N 증착층을 제조하기 위해서는 질소 가스와 아르곤 가스를 5:1 내지 9:1의 체적비로 혼합해 이용할 수 있다. 상기 증착 공정은 리튬이온 전도성 물질을 리튬 금속상에 기상 증착할 수 있는 방법이 바람직하고, 그 대표적인 예로는 화학 기상 증착법, 열 증발, 플라스마 화학 기상 증착법, 레이저 화학 기상 증착법 및 제트 기상 증착법 등이 있다. In the third embodiment, the lithium metal may be vapor-deposited on the cathode. The deposition layer is formed on the surface of the lithium metal in the atmosphere of at least one reaction gas selected from the group consisting of nitrogen, oxygen, chlorine, carbon monoxide, carbon dioxide, and sulfur dioxide, or a silane gas and / Aluminum, or the like) is added. The lithium metal may be lithium or lithium foil deposited on a resin film base or a metal-deposited resin film base (e.g., a copper-deposited polyethylene terephthalate film), but is not limited thereto. A lithium metal foil can be generally used as a lithium evaporation source used for lithium deposition. Lithium deposition is preferably performed by thermal deposition in a vacuum atmosphere of 2 to 3 x 10 -6 Torr. The protective film containing various materials can be formed by adjusting the content and the content of the reaction gas. The ionization efficiency can be improved by using argon gas together with the reaction gas. For example, a nitrogen gas and an argon gas may be mixed at a volume ratio of 5: 1 to 9: 1 in order to produce a Li3N vapor deposition layer. The deposition process is preferably a method capable of vapor-depositing a lithium ion conductive material on a lithium metal, and typical examples thereof include chemical vapor deposition, thermal evaporation, plasma chemical vapor deposition, laser chemical vapor deposition, and jet vapor deposition .

상기 리튬 금속층을 음극 활물질층 상부에 로딩한 후에 리튬 금속층을 하방 가압함으로써 전리튬화를 촉진할 수 있다. After the lithium metal layer is loaded on the upper portion of the negative electrode active material layer, the lithium metal layer may be pressed downward to promote total lithization.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 음극 활물질층 상부에 리튬 금속층을 대면 접촉시키는 단계; 및 리튬 금속층을 용융시켜서 리튬 금속 용융물이 음극 활물질 공극내로 스며들어가도록 하는 단계;를 포함하는 리튬이차전지의 제조방법이 제공된다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a lithium secondary battery, comprising: contacting a lithium metal layer on an upper surface of a negative electrode active material layer; And melting the lithium metal layer to allow the lithium metal melt to permeate into the negative electrode active material pores.

상기에서 리튬 금속층이 용융되도록 음극을 180 ℃ 이상의 온도 또는 180 ℃ 내지 220 ℃의 온도로 열처리할 수 있으며, 이로써 전리튬화가 촉진될 수 있다. 상기 음극의 열처리는 1 내지 5 시간 또는 2 내지 3 시간동안 수행될 수 있다. 이러한 열처리에 의해 리튬 금속층이 음극 활물질층 공극 사이에 침투하게 되어 음극 활물질 입자와의 접촉이 개선될 수 있으며, 후속 공정에서 셀을 구성하고 전해액을 주액하는 경우에 리튬이온화가 용이하게 이루어지게 된다. 특히, 이러한 열처리에 의할 경우, 리튬 금속층이 완전하게 혹은 실질적으로 완전하게 이온화되어, 미반응 산물이 발생하지 않게 된다. 미반응된 상태로 있는 리튬 금속은 셀의 사이클 충방전 과정에서의 부반응의 원인으로 작용하여 셀의 퇴화를 가속화시키는 요인이 될 수 있다. 열처리 온도가 상기 상한치보다 높으면 음극 활물질의 열화가 발생하게 되고, 열처리 온도가 180 ℃ 미만이게 되면 리튬 금속층이 용융되는 현상이 발생할 수 없다. 열처리 시간이 상기 상한치보다 길어지면 음극 활물질의 열화가 발생하게 되고, 열처리 시간이 상기 하한치보다 짧으면 리튬 금속층이 용융되는 현상이 발생할 수 없다. The cathode may be heat treated at a temperature of 180 ° C or higher or 180 ° C to 220 ° C so that the lithium metal layer is melted, thereby promoting total lithium ionization. The heat treatment of the negative electrode may be performed for 1 to 5 hours or for 2 to 3 hours. This heat treatment causes the lithium metal layer to penetrate between the pores of the anode active material layer, so that the contact with the anode active material particles can be improved, and lithium ionization can be easily performed when cells are constituted and an electrolyte is injected in a subsequent process. Particularly, in the case of this heat treatment, the lithium metal layer is completely or substantially completely ionized, and unreacted products are not generated. The unreacted lithium metal acts as a cause of the side reaction in the cycle charge / discharge cycle of the cell, which may accelerate cell degeneration. If the heat treatment temperature is higher than the upper limit value, deterioration of the negative electrode active material occurs. If the heat treatment temperature is less than 180 ° C, the lithium metal layer may not be melted. If the heat treatment time is longer than the upper limit value, deterioration of the negative electrode active material occurs. If the heat treatment time is shorter than the lower limit value, the lithium metal layer is not melted.

상기 열처리는 리튬금속층을 음극 활물질층 상에 도포한 이후의 단계에서 수행될 수 있다. The heat treatment may be performed after the lithium metal layer is coated on the negative electrode active material layer.

본 발명의 일 실시양태에서, 상기 열처리에 의해 음극 활물질층에 형성된 공극의 적어도 일부에 리튬 용융물이 피복된 음극이 제공된다. In one embodiment of the present invention, at least a part of the air gap formed in the negative electrode active material layer by the heat treatment is provided with a cathode coated with a lithium melt.

상기 전극조립체의 리튬 금속 시트는 전해액과 접하면서 리튬 금속 시트에서 리튬이온을 발생시키므로, 상기 전극조립체는 전해액과 접하고 일정 시간이 경과되면, 예컨대 수시간 내에, 예컨대, 약 5시간 후에 상기 리튬 금속층이 완전히 사라진다. 따라서, 이후 전극조립체는 도 3에 도시된 바와 같이, 음극 집전체(110) 및 상기 음극 집전체의 적어도 일면에 형성되어 있는 음극 활물질층(120')을 포함하는 음극(100); 분리막(200); 양극 집전체(310) 및 상기 양극 집전체의 적어도 일면에 형성되어 있는 양극 활물질층(320”)을 포함하는 양극(300);이 적층되어 포함되어 있는 구조를 가질 수 있다. The lithium metal sheet of the electrode assembly contacts the electrolyte solution and generates lithium ions in the lithium metal sheet. Therefore, when the electrode assembly is in contact with the electrolyte solution and after a predetermined time has elapsed, It completely disappears. 3, the electrode assembly includes a cathode 100 including a cathode current collector 110 and a cathode active material layer 120 'formed on at least one surface of the cathode current collector; A separation membrane 200; And a positive electrode 300 including a positive electrode current collector 310 and a positive electrode active material layer 320 &quot; formed on at least one surface of the positive electrode current collector.

도 3의 음극 활물질층(120')은 도 2의 음극 활물질층(120)과 비교할 때 리튬화된 것을 특징으로 한다. 또한, 도 2의 양극 활물질층(320')에 포함된 양극 활물질이 리튬을 포함하지 않아 양극 활물질층(320')에 리튬이온이 존재하지 않는 것과 달리, 도 3의 양극 활물질층(320”)에는 음극(100)으로부터 이동된 리튬이온이 존재한다.The anode active material layer 120 'of FIG. 3 is characterized in that it is lithiated as compared with the anode active material layer 120 of FIG. The positive electrode active material layer 320 '' of FIG. 3 differs from the positive electrode active material layer 320 'of FIG. 3 in that lithium ions are not present in the positive electrode active material layer 320' because the positive electrode active material included in the positive active material layer 320 ' Lithium ions migrated from the cathode 100 are present.

본 발명에서 음극은 음극 활물질, 도전재, 바인더 고분자 및, 경우에 따라 첨가제를 용매에 분산시켜 음극 활물질 슬러리를 형성하고, 이들을 음극 집전체의 적어도 일면에 코팅시켜 형성될 수 있다.In the present invention, the negative electrode may be formed by dispersing a negative electrode active material, a conductive material, a binder polymer and, if necessary, additives in a solvent to form an anode active material slurry and coating the slurry on at least one surface of the negative electrode current collector.

상기 음극 활물질은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it is commonly used in the art.

상기 음극 활물질은 비제한적인 예로 탄소계 화합물일 수 있다. 구체적으로 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소(soft carbon), 경화탄소(hard carbon), 고결정성 탄소로는 천연흑연(natural graphite), 키시흑연(Kish graphite), 열분해 탄소(pyrolytic carbon), 액정 피치계 탄소섬유(mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체(mesocarbon microbeads), 액정피치(Mesophase pitches) 및 석탄계 코크스(petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 소성 탄소를 사용할 수 있으며, 구체적으로는, 천연흑연이 구조적, 전기적 성질을 유지하면서 가역적인 리튬이온의 삽입 및 탈리가 가능한 점에서 보다 바람직하다. 상기 탄소계 화합물은 음극 활물질로서 구조적, 전기적 성질을 유지하면서 가역적인 리튬이온의 삽입 및 탈리가 가능하나, 용량이 작아 고에너지 밀도를 갖는 전지를 제조할 수 없는 단점이 있다. The negative electrode active material may be a carbon-based compound as a non-limiting example. Concretely, low-crystalline carbon and high-crystalline carbon may be used. Examples of the low-crystalline carbon include soft carbon and hard carbon, and highly crystalline carbon includes natural graphite, Kish graphite, pyrolytic carbon, liquid crystal pitch carbon Fired carbon such as mesophase pitch based carbon fiber, mesocarbon microbeads, mesophase pitches and petroleum or coal tar pitch derived cokes can be used. Specifically, natural graphite Is preferable in that reversible insertion and removal of lithium ions are possible while maintaining the structural and electrical properties. The carbon-based compound is a negative electrode active material, which permits reversible insertion and removal of lithium ions while maintaining structural and electrical properties, but has a disadvantage in that a battery having a small capacity and high energy density can not be manufactured.

상기 음극 활물질은 비제한적인 예로 금속 또는 합금, 또는 이들의 산화물일 수 있다. 구체적으로, 음극 활물질은 실리콘(Si), 주석(Sn), 게르마늄(Ge), 납(Pb), 카드뮴(Cd), 아연(Zn), 비스무트(Bi), 알루미늄(Al), 안티몬(Sb), 마그네슘(Mg), 몰리브덴(Mo), 갈륨(Ga), 철(Fe), 니켈(Ni), 바나듐(V), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 코발트(Co), 누비듐(Nb) 및 인듐(In)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속 또는 합금, 또는 이들의 산화물을 사용할 수 있다. The negative electrode active material may be, without limitation, a metal or an alloy, or an oxide thereof. Specifically, the negative electrode active material may be selected from the group consisting of Si, Sn, Ge, Pb, Cd, Zn, Bi, Al, Magnesium, magnesium, gallium, iron, nickel, vanadium, chromium, calcium, titanium, zirconium, At least one metal or alloy selected from the group consisting of cobalt (Co), noble metal (Nb) and indium (In), or an oxide thereof may be used.

상기 바인더 고분자는 활물질과 도전재 등의 결합 및 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다. 음극에 사용하기에는 스티렌-부타디엔 고무, 카르복시메틸셀룰로우즈와 같은 수계 바인더가 바람직하다.The binder polymer is not particularly limited as long as it is a component that assists in bonding between the active material and the conductive material and bonding to the current collector. Examples of the binder polymer include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC) Polypropylene, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene-butadiene rubber, fluorine rubber, polyvinyl chloride, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, Various copolymers and the like. An aqueous binder such as styrene-butadiene rubber or carboxymethylcellulose is preferably used for the negative electrode.

상기 바인더 고분자는 통상적으로 음극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.The binder polymer may ordinarily be contained in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the negative electrode active material.

도전재는 당업계에서 일반적으로 사용될 수 있는 것이라면 특별하게 제한되지 않으나, 예를 들면, 인조 흑연, 천연 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 덴카 블랙, 써멀 블랙, 채널 블랙, 탄소 섬유, 금속 섬유, 알루미늄, 주석, 비스무트, 실리콘, 안티몬, 니켈, 구리, 티타늄, 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 아연, 몰리브덴, 텅스텐, 은, 금, 란타늄, 루테늄, 백금, 이리듐, 산화티탄, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리피롤 또는 이들의 조합 등이 적용될 수 있으며, 일반적으로는 카본 블랙계 도전재가 자주 사용될 수 있다.The conductive material is not particularly limited as long as it can be generally used in the art, and examples thereof include synthetic graphite, natural graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, denka black, thermal black, channel black, carbon fiber, , Aluminum, tin, bismuth, silicon, antimony, nickel, copper, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, zinc, molybdenum, tungsten, silver, gold, lanthanum, ruthenium, platinum, iridium, Polythiophene, polyacetylene, polypyrrole, or a combination thereof. In general, a carbon black-based conductive material may be used.

상기 도전재는 통상적으로 음극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 0 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.The conductive material may be typically contained in an amount of 0 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the anode active material.

첨가제로서 전극의 팽창을 억제하는 충진제가 사용될 수 있으며, 충진제는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.As the additive, a filler that suppresses the expansion of the electrode may be used. The filler is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing chemical change in the battery, and examples thereof include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께인 것을 사용할 수 있으며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 비제한적인 예로 구리 박, 니켈 박, 스테인레스강 박, 티타늄 박, 니켈 발포체(foam), 구리 발포체, 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재, 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. The negative electrode current collector generally has a thickness of 3 to 500 탆, and is not particularly limited as long as it is commonly used in the art, and examples thereof include copper foil, nickel foil, stainless steel foil, titanium foil, Nickel foams, copper foams, polymeric substrates coated with conductive metals, or combinations thereof.

본 발명에서는 음극 활물질층과 분리막 사이에 리튬 공급원이 개재되며, 상기 리튬 공급원은 리튬 금속 시트, 리튬 금속 분말 또는 리튬 금속 증착층일 수 있다. 리튬 금속 시트가 가격 경쟁력 측면 및 산화 안정성 측면에서 리튬 금속 분말보다 바람직하다. In the present invention, a lithium source is interposed between the anode active material layer and the separator, and the lithium source may be a lithium metal sheet, a lithium metal powder, or a lithium metal deposition layer. Lithium metal sheet is preferable to lithium metal powder in terms of cost competitiveness and oxidation stability.

리튬 금속층은 음극보다 큰 크기를 가지며, 15 ㎛ 내지 300 ㎛ 범위의 두께 또는 20 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 리튬 금속층이 상기 하한치보다 얇으면 너무 얇아 다루기 힘들게 되고, 상기 상한치보다 두꺼우면 확산 거리가 멀어져 리튬 금속층에서 나오는 리튬이온이 음극 활물질 안으로 충분히 들어가지 못하게 된다. The lithium metal layer has a larger size than the negative electrode, and can have a thickness in the range of 15 mu m to 300 mu m or a thickness in the range of 20 mu m to 100 mu m. If the lithium metal layer is thinner than the lower limit, it is too thin to be handled. If the lithium metal layer is thicker than the upper limit, the diffusion distance becomes far away, and lithium ions generated from the lithium metal layer can not sufficiently enter into the negative electrode active material.

본 발명에 따른 상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 다공성 얇은 박막이 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 분리막은 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀; 폴리올레핀과 같은 다공성 고분자 기재의 적어도 일면에 세라믹층이 형성된 복합 분리막; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용될 수 있으며, 이러한 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 내지 10㎛이고, 두께는 일반적으로 5 내지 300㎛일 수 있다.The separator according to the present invention may be an insulating porous thin film interposed between an anode and a cathode and having high ion permeability and mechanical strength. Specifically, the separation membrane may be formed of a polyolefin such as polypropylene, which is chemically resistant and hydrophobic; A composite separator in which a ceramic layer is formed on at least one surface of a porous polymer substrate such as polyolefin; A sheet or a nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like can be used. The pore diameter of such a separation membrane is generally 0.01 to 10 mu m, and the thickness may be generally 5 to 300 mu m.

본 발명의 양극은, 음극과 마찬가지로, 양극 활물질, 도전재, 바인더 고분자 및, 경우에 따라 첨가제를 용매에 분산시켜 양극 활물질 슬러리를 형성하고, 이들을 양극 집전체의 적어도 일면에 코팅시켜 형성될 수 있다. The positive electrode of the present invention may be formed by forming a positive electrode active material slurry by dispersing a positive electrode active material, a conductive material, a binder polymer and, if necessary, an additive in a solvent, and coating the positive electrode active material slurry on at least one surface of the positive electrode current collector .

양극 활물질은 전이금속 산화물이 사용될 수 있으며, 리튬을 포함하지 않는 것을 특징으로 한다. 비제한적인 예로, CoO2, NiO2, MnO2, Mn2O4, (NiaCobMnc)O2 (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), Ni1 - yCoyO2(0<y<1), Co1 - yMnyO2(0=y<1), Ni1 - yMnyO2(O=y<1), (NiaCobMnc)O4(0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), Mn2 - zNizO4(0<z<2), Mn2 - zCozO4(0<z<2), CoPO4 및 FePO4로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합물일 수 있다.The cathode active material is characterized in that a transition metal oxide can be used and does not contain lithium. Non-limiting examples, CoO 2, NiO 2, MnO 2, Mn 2 O 4, (Ni a Co b Mn c) O 2 (0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, a + b + c = 1), Ni 1 - y Co y O 2 (0 <y <1), Co 1 - y Mn y O 2 (0 = y <1), Ni 1 - y Mn y O 2 (O = y <1), (Ni a Co b Mn c) O 4 (0 <a <2, 0 <b <2, 0 <c <2, a + b + c = 2), Mn 2 - z Ni z O may be a z Co z O 4 (0 < z <2), CoPO 4 FePO 4 and at least one mixture selected from the group consisting of - 4 (0 <z <2 ), Mn 2.

또한, 양극 활물질로는, 음극 활물질로도 사용가능한 화합물, 즉, 연화탄소(soft carbon), 경화탄소(hard carbon), 천연흑연(natural graphite), 키시흑연(Kish graphite), 열분해 탄소(pyrolytic carbon), 액정 피치계 탄소섬유(mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체(mesocarbon microbeads), 액정피치(Mesophase pitches), 석탄계 코크스(petroleum or coal tar pitch derived cokes); 또는 실리콘(Si), 주석(Sn), 게르마늄(Ge), 납(Pb), 카드뮴(Cd), 아연(Zn), 비스무트(Bi), 알루미늄(Al), 안티몬(Sb), 마그네슘(Mg), 몰리브덴(Mo), 갈륨(Ga), 철(Fe), 니켈(Ni), 바나듐(V), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 지루코늄(Zr), 코발트(Co), 누비듐(Nb) 및 인듐(In)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속 또는 합금, 또는 이들의 산화물이 사용될 수 있다.As the cathode active material, compounds usable as an anode active material, that is, soft carbon, hard carbon, natural graphite, Kish graphite, pyrolytic carbon Mesophase pitch based carbon fibers, mesocarbon microbeads, mesophase pitches, petroleum or coal tar pitch derived cokes; (Si), Sn, Ge, Pb, Cd, Zn, Bi, Al, Sb, Mg, (Mo), Ga, Fe, Ni, V, Cr, Ca, Ti, Zr, Co, ), Noble metal (Nb), and indium (In), or an oxide thereof may be used.

양극에 사용되는 바인더 고분자는 활물질과 도전재 등의 결합 및 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder polymer used for the anode is not particularly limited as long as it is a component that assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector. Examples of the binder polymer include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC) , Starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene-butadiene rubber, Fluorine rubber, various copolymers, and the like.

양극에 사용되는 도전재로는, 음극과 마찬가지로, 당업계에서 일반적으로 사용될 수 있는 것이라면 특별하게 제한되지 않으나, 예를 들면, 인조 흑연, 천연 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 덴카 블랙, 써멀 블랙, 채널 블랙, 탄소 섬유, 금속 섬유, 알루미늄, 주석, 비스무트, 실리콘, 안티몬, 니켈, 구리, 티타늄, 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 아연, 몰리브덴, 텅스텐, 은, 금, 란타늄, 루테늄, 백금, 이리듐, 산화티탄, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리피롤 또는 이들의 조합 등이 적용될 수 있으며, 일반적으로는 카본 블랙계 도전재가 자주 사용될 수 있다.The conductive material used for the anode is not particularly limited as long as it can be generally used in the art as well as the cathode. For example, artificial graphite, natural graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, denka black, A metal such as aluminum, tin, bismuth, silicon, antimony, nickel, copper, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, zinc, molybdenum, tungsten, silver, gold, lanthanum, Ruthenium, platinum, iridium, titanium oxide, polyaniline, polythiophene, polyacetylene, polypyrrole, or a combination thereof may be used. In general, carbon black-based conductive materials are often used.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께인 것을 사용할 수 있으며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄 또는 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다.The cathode current collector generally has a thickness of 3 탆 to 500 탆, and is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. For example, surfaces of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon or aluminum or stainless steel surface-treated with carbon, nickel, titanium or silver may be used.

본 발명에서 음극 리튬화는 별도 공정을 필요로 하지 않는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따르면 리튬 금속을 사용하는 전리튬화 공정시 음극 상부면에 리튬 금속층을 대면 접촉시킨 후에 가압하는 과정에서, 라미네이션시에 가해지는 온도 및 압력, 예컨대, 20 ℃ 내지 60 ℃ 범위의 온도에서 리튬 금속층 1.5 cm2 당 1 kgf 내지 20 kgf 범위의 압력으로 가압함으로써 리튬 금속층이 음극 활물질층에 충분히 대면 접촉할 수 있다. In the present invention, cathode lithium ionization does not require a separate step. According to the present invention, the lithium metal layer is brought into contact with the upper surface of the anode in a total lithiating process using a lithium metal, and then the temperature and pressure applied during lamination, for example, At a temperature in the range of 1 kgf to 20 kgf per 1.5 cm &lt; 2 &gt; of the lithium metal layer, the lithium metal layer can sufficiently come into contact with the negative electrode active material layer.

상기 전극조립체는 전해액과 함께 외장재 케이스에 수납되어 리튬 이차전지를 구성할 수 있다. The electrode assembly may be housed in an outer case together with an electrolyte to form a lithium secondary battery.

전해액은 통상적인 전해질 성분, 예를 들면 유기용매 및 전해질 염을 포함한다. The electrolytic solution includes conventional electrolytic components such as an organic solvent and an electrolyte salt.

전해질 염은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고, B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이다. 특히, 리튬염이 바람직하다. 예를 들면, LiClO4, LiCF3SO3, LiPF6, LiAsF6, LiN(CF3SO2)2 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.The electrolyte salt is a salt having the same structure as A + B - , wherein A + includes an alkali metal cation such as Li + , Na + , K + , or a combination thereof and B - includes PF 6 - , BF 4 -, Cl -, Br -, I -, ClO 4 -, AsF 6 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 SO 3 -, N (CF 3 SO 2) 2 -, C (CF 2 SO 2) 3 - Or an ion consisting of a combination of these. In particular, a lithium salt is preferable. For example, LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2, or a mixture thereof can be used.

유기용매는 당업계에 통상적으로 알려진 용매, 예컨대 할로겐 치환체를 포함하거나 또는 포함하지 않는 환형 카보네이트계; 선형 카보네이트계; 에스테르계, 니트릴계, 인산염계 용매 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 예를 들면 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마 부티로락톤(GBL), 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC), 포름산 메틸, 포름산 에틸, 포름산 프로필, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 아세트산 프로필, 아세트산 펜틸, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸, 프로피온산 에틸 및 프로피온산 부틸 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.The organic solvent may be a solvent commonly known in the art, for example, a cyclic carbonate system with or without a halogen substituent; Linear carbonate system; Ester-based, nitrile-based, phosphate-based solvents, or mixtures thereof. For example, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC), dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, (NMP), ethylmethyl carbonate (EMC), gamma butyrolactone (GBL), fluoroethylene carbonate (FEC), methyl formate, ethyl formate, propyl formate, acetic acid Methyl, ethyl acetate, propyl acetate, pentyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, ethyl propionate and butyl propionate or mixtures thereof.

본 발명의 전리튬화는 별도 공정을 필요로 하지 않음을 특징으로 한다. 본 발명의 전극조립체가 전지케이스에 수납되고 전해액이 주액되면 상기 전해액으로 인해 리튬 금속층으로부터 리튬이온이 배출되어 음극으로 삽입(intercalation)된다. 리튬 금속층은 음극 용량의 50 내지 110 % 또는 65 내지 100% 또는 80 내지 100% 에 해당하는 양의 리튬이온을 발생시킬 수 있고, 이와 같이 발생된 리튬이온이 음극으로 삽입될 수 있다. 리튬 금속층이 전리튬화되는 양이 상기 하한치보다 작은 경우에는 양극 활물질에 리튬 공급원이 없기 때문에 리튬이차전지 자체의 용량이 작아지게 되고 상기 상한치보다 큰 경우에는 모든 리튬이 이온화되어 음극에 들어가지 못하고 일부 리튬은 금속 상태로 남아있어 부반응을 계속 일으키며 전지(셀)에 좋지 않은 영향을 끼쳐 사이클 퇴화를 가속시키게 된다. The pre-lithization of the present invention is characterized in that no further processing is required. When the electrode assembly of the present invention is housed in a battery case and an electrolyte is injected, lithium ions are discharged from the lithium metal layer due to the electrolytic solution and intercalated into the cathode. The lithium metal layer can generate lithium ions in an amount corresponding to 50 to 110% or 65 to 100% or 80 to 100% of the negative electrode capacity, and thus generated lithium ions can be inserted into the negative electrode. When the lithium metal layer is less than the lower limit value, the capacity of the lithium secondary battery itself decreases because there is no lithium source in the cathode active material. When the lithium metal layer is larger than the upper limit value, all lithium ions are not ionized, Lithium remains in the metal state, causing side reactions and adversely affecting the cell (cell), accelerating cycle degeneration.

본 발명의 일 양태에 따른 리튬 이차전지는 그 외형 또는 케이스에 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등이 될 수 있다.The lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention is not limited to the outer shape or the case, but may be a cylindrical shape, a square shape, a pouch shape, a coin shape, or the like using a can.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지는 리튬금속 이차전지, 리튬이온 이차전지, 리튬폴리머 이차전지 또는 리튬이온폴리머 이차전지 등, 통상적인 리튬 이차전지들을 모두 포함할 수 있다.In addition, the lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention may include all conventional lithium secondary batteries such as a lithium metal secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery, or a lithium ion polymer secondary battery.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 실험예를 들어 더욱 상세하게 설명하나, 본 발명이 이들 실시예 및 실험예에 의해 제한되는 것은 아니다. 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 more detail with reference to Examples and Experimental Examples, but the present invention is not limited by these Examples and Experimental Examples. 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 1 One

<음극의 제조>&Lt; Preparation of negative electrode &

음극 활물질로서 천연흑연(BTR사) 92 중량%, 덴카 블랙(Denka black) 3 중량% 및 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 3.5 중량%, 및 카복시 메틸 셀룰로오즈(CMC) 1.5 중량%를 물에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 구리 집전체의 일면에 상기 제조된 음극 혼합물 슬러리를 코팅하고, 이를 건조 및 압연하여 충전용량 4.2 mAh/㎠ 및 방전용량 3.9 mAh/㎠인 리튬이차전지용 음극을 수득하였다.A negative electrode was prepared by adding 92 wt% of natural graphite (BTR), 3 wt% of Denka black, 3.5 wt% of styrene-butadiene rubber (SBR) and 1.5 wt% of carboxymethyl cellulose (CMC) A mixture slurry was prepared. The prepared negative electrode mixture slurry was coated on one surface of the copper collector, dried and rolled to obtain a negative electrode for a lithium secondary battery having a charge capacity of 4.2 mAh / cm 2 and a discharge capacity of 3.9 mAh / cm 2.

<음극 상부에 리튬 도포>&Lt; Application of lithium on the cathode &

상기에서 제작한 음극의 상부면 전체 면에, 음극과 동일한 크기를 가지며 20㎛ 두께를 갖는 리튬 금속 시트를 리튬 금속층으로 도포하고, 음극 상부면에 수평으로 위치한 평판을 하방 이동시켜 500 kPa (7.65 kgf/1.5 cm2) 압력으로 가압하였다. A lithium metal sheet having the same size as the cathode and having a thickness of 20 탆 was coated on the entire upper surface of the above-prepared negative electrode with a lithium metal layer, and a flat plate horizontally positioned on the upper surface of the negative electrode was moved downward to produce 500 kPa / 1.5 cm 2 ).

<양쪽전지의 제조>&Lt; Production of both batteries >

양극으로 리튬 공급원을 포함하지 않는 MnO2 (Sigma Aldrich)를 준비하였다.MnO 2 (Sigma Aldrich) not containing a lithium source was prepared as an anode.

상기에서 제작한 음극과, 상기 리튬 공급원을 포함하지 않는 MnO2 (Sigma Aldrich)를 대극(양극)으로 하고, 그 사이에 폴리올레핀 분리막을 개재시킨 후 전지 케이스에 수납하고, 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC)를 50:50의 부피비로 혼합한 용매에 1M LiPF6가 용해된 전해액을 주입하여 코인형 양쪽전지를 제조하였다. 이때 전해액이 주입되는 시점부터 음극 상부면에 도포된 리튬 금속 시트가 음극으로 이온화되어 들어가게 되며 음극 용량의 98.5%까지 들어가게 되며, 이 수치는 하기 수식으로 계산되었다:The negative electrode prepared above and MnO 2 (Sigma Aldrich) not containing the lithium source were used as a counter electrode (anode), a polyolefin separator was interposed therebetween, and the resultant was housed in a battery case, and ethylene carbonate (EC) Ethyl carbonate (DEC) in a volume ratio of 50:50 was injected into a solvent containing 1 M LiPF 6 dissolved therein to prepare coin-like batteries. At this time, from the point of time when the electrolyte is injected, the lithium metal sheet applied to the upper surface of the negative electrode is ionized into the negative electrode, and the negative electrode is filled up to 98.5% of the capacity of the negative electrode.

- 음극 충전용량 = 4.2 mAh/cm2 - Cathode charging capacity = 4.2 mAh / cm 2

- 리튬 금속 시트의 이론용량 = 2068 mAh/cm3 - Theoretical capacity of lithium metal sheet = 2068 mAh / cm 3

- 리튬 금속 시트의 용량 = 리튬 금속 시트의 이론용량 x 두께 = 2068(mAh/cm3) x 0.002cm = 4.136 mAh/cm2 - Capacity of lithium metal sheet = Theoretical capacity of lithium metal sheet x Thickness = 2068 (mAh / cm 3 ) x 0.002 cm = 4.136 mAh / cm 2

- 음극 충전용량 기준으로 전리튬화된 리튬이온 양 = 리튬 금속 시트의 용량/ 음극 충전용량 x 100 = 4.136 mAh/cm2 /4.2 mAh/cm2x 100 = 98.5%- amount of total lithium ionized lithium ion based on anode charge capacity = capacity of lithium metal sheet / anode charge capacity x 100 = 4.136 mAh / cm 2 /4.2 mAh / cm 2 x 100 = 98.5%

전해액이 주입된지 5 시간후에 음극과 분리막 사이에 리튬 금속은 더 이상 존재하지 않았다.No lithium metal was present between the cathode and the separator after 5 hours of the injection of the electrolyte.

실시예Example 2 2

상기 실시예 1에서 음극 위에 도포해준 리튬 금속 시트를 18 ㎛ 두께로 변경하여 리튬 금속층을 형성한 것을 제외하고 나머지 제작 과정을 동일하게 실시하여 실시예 2로 하였다. 이 때 전해액이 주입되는 시점부터 음극 상부면에 도포된 리튬 금속 시트가 음극으로 이온화되어 들어가게 되며, 음극 충전 용량의 88.6%까지 들어가게 된다. 전해액이 주입된지 5 시간후에 음극과 분리막 사이에 리튬 금속은 더 이상 존재하지 않았다.Except that the lithium metal sheet coated on the cathode in Example 1 was changed to a thickness of 18 탆 to form a lithium metal layer. At this time, the lithium metal sheet applied to the upper surface of the negative electrode is ionized into the negative electrode from the point of time when the electrolyte is injected, and the negative electrode is filled up to 88.6% of the capacity of the negative electrode. No lithium metal was present between the cathode and the separator after 5 hours of the injection of the electrolyte.

즉, 상기 리튬 금속층에 포함되고, 상기 음극을 전리튬화시키는 리튬이온의 양은 상기 음극 충전용량의 88.6%이었다. 이는 실시예 1의 수식으로 계산되었다.That is, the amount of lithium ion included in the lithium metal layer and pre-lithizing the negative electrode was 88.6% of the negative electrode charging capacity. This was calculated by the formula of Example 1.

비교예Comparative Example 1 One

상기 실시예 1에서 음극 위에 도포해준 리튬 금속 시트를 10㎛ 두께로 변경하여 리튬 금속층을 형성한 것을 제외하고 나머지 제작과정은 동일하게 실시하여 비교예 1로 하였다. 이 때 전해액이 주입되는 시점부터 음극 상부면에 도포된 리튬 금속 시트가 음극으로 이온화되어 들어가게 되며, 음극 충전 용량의 49 %까지 들어가게 된다. Except that the lithium metal sheet coated on the cathode in Example 1 was changed to a thickness of 10 mu m to form a lithium metal layer. At this time, from the point of time when the electrolyte is injected, the lithium metal sheet applied to the upper surface of the negative electrode is ionized into the negative electrode, and it is filled up to 49% of the negative electrode charging capacity.

전해액이 주입된지 5 시간후에 음극과 분리막 사이에 리튬 금속은 더 이상 존재하지 않았다.No lithium metal was present between the cathode and the separator after 5 hours of the injection of the electrolyte.

즉, 상기 리튬 금속층에 포함되고, 상기 음극을 전리튬화시키는 리튬이온의 양은 상기 음극 충전용량의 49%이었다. 이는 실시예 1의 수식으로 계산되었다.That is, the amount of lithium ion included in the lithium metal layer and pre-lithizing the negative electrode was 49% of the negative electrode charging capacity. This was calculated by the formula of Example 1.

비교예Comparative Example 2 2

상기 실시예 1에서 음극 위에 도포해준 리튬 금속 시트를 350㎛ 두께로 변경하여 리튬 금속층을 형성한 것을 제외하고 나머지 제작과정은 동일하게 실시하여 비교예 2로 하였다. 이 때 전해액이 주입되는 시점부터 음극 상부면에 도포된 리튬 금속 시트가 음극으로 이온화되어 들어가게 되며, 음극 충전용량의 100%까지 들어가고 여분의 리튬이 금속 형태로 존재하게 된다. 즉, 상기 리튬 금속층에 포함되고, 상기 음극을 전리튬화시키는 리튬이온의 양은 상기 음극 충전용량의 1600%이었다. 이는 실시예 1의 수식으로 계산되었다.Except that the lithium metal sheet coated on the cathode in Example 1 was changed to a thickness of 350 mu m to form a lithium metal layer. At this time, the lithium metal sheet applied to the upper surface of the negative electrode is ionized into the negative electrode from the point of time when the electrolyte is injected into the negative electrode, and 100% of the capacity of the negative electrode is charged and excess lithium is present in the form of metal. That is, the amount of lithium ions included in the lithium metal layer and pre-lithizing the negative electrode was 1600% of the negative electrode charging capacity. This was calculated by the formula of Example 1.

<사이클 충방전 실험><Cycle charge / discharge test>

상기 실시예 1과 2 및 비교예 1과 2에서 제조한 코인형 양쪽전지를 전기화학 충방전기를 이용하여 충방전 사이클 테스트를 하였다. 방전시 0.3 V의 전압까지 0.5C-rate의 전류밀도로 전류를 가하여 방전해 주었고, 충전시 같은 전류밀도로 3.0 V의 전압까지 충전을 실시해 주었다. 첫번째 사이클 방전용량과, 50번째 사이클 방전용량을 측정하여 표 1에 나타내었다.The charge and discharge cycle tests were performed on both the coin-type batteries manufactured in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 by using an electrochemical charging / discharging device. During discharging, current was applied at a current density of 0.5 C-rate up to a voltage of 0.3 V, and the battery was charged to a voltage of 3.0 V at the same current density upon charging. The first cycle discharge capacity and the 50th cycle discharge capacity were measured and are shown in Table 1.

첫번째 사이클 방전용량(mAh)The first cycle discharge capacity (mAh) 50번째 사이클 방전용량 (mAh)The 50th cycle discharge capacity (mAh) 용량유지율(%)Capacity retention rate (%) 실시예 1Example 1 3.73.7 3.33.3 89.189.1 실시예 2Example 2 3.53.5 3.13.1 88.588.5 비교예 1Comparative Example 1 1.61.6 1.11.1 68.868.8 비교예 2Comparative Example 2 3.93.9 2.72.7 69.269.2

표 1로부터, 실시예 1과 실시예 2 각각에서는 첫번째 사이클 방전용량이 3.7 mAh 및 3.5 mAh 이고 50번째 사이클 방전용량도 3.3 mAh 및 3.1 mAh 로 높게 유지되었다. 이는, 실시예 1 내지 실시예 2의 양극 활물질에 리튬이 포함되어 있지 않음에도 불구하고, 실시예 1 내지 실시예 2의 리튬 금속 시트가 전해액 주액과 동시에 전리튬화되어 음극에 들어가고 이때 들어간 리튬이 가역용량으로 많이 사용되어, 그 결과 우수한 사이클 성능을 나타낼 수 있음을 증명한다. From Table 1, the first cycle discharge capacity was 3.7 mAh and the third cycle discharge capacity was 3.3 mAh and 3.1 mAh, respectively, in Example 1 and Example 2, respectively. This is because although the lithium metal sheets of Examples 1 and 2 did not include lithium in the cathode active materials of Examples 1 and 2, lithium metal sheets were preliminarily lithium-added to the electrolyte solution and entered the cathode, It is proved that it is widely used as a reversible capacity, and as a result, excellent cycle performance can be exhibited.

반면, 비교예 1의 경우 실시예 1, 2의 경우보다 용량이 많이 낮은 것으로 나타났다. 이는 리튬 금속 시트가 얇아 음극에 전리튬화되어 들어간 리튬이 부족하여 가역용량이 낮아졌기 때문이다. On the other hand, the capacity of Comparative Example 1 was lower than that of Examples 1 and 2. This is because the lithium metal sheet is thin and the lithium is converted into lithium by the lithium ion in the cathode, and the reversible capacity is lowered.

한편, 리튬 금속 시트를 350㎛ 두께로 사용한 비교예 2의 경우 첫번째 사이클 방전용량은 실시예 1 및 실시예 2보다 크게 나타났지만 50번째 사이클 방전용량은 실시예 1 및 실시예 2보다 낮게 나타났다. 비교예 2의 경우 실시예 1 및 실시예 2보다 두꺼운 리튬 금속 시트를 음극에 도포해줬기 때문에 전리튬화가 더 많이 되어 첫번째 사이클 방전용량이 커졌지만 이때 리튬 금속 시트가 너무 두꺼워 모든 리튬이 이온화되어 음극에 들어가지 못하고 일부 리튬은 금속상태로 남아있어 부반응을 계속 일으키며 전지(셀)에 좋지 않은 영향을 끼쳐 사이클 퇴화를 가속화 시켰기 때문으로 판단된다.On the other hand, in the case of Comparative Example 2 in which the lithium metal sheet was used in a thickness of 350 mu m, the first cycle discharge capacity was larger than that in Examples 1 and 2. However, the 50th cycle discharge capacity was lower than in Examples 1 and 2. In the case of Comparative Example 2, since the lithium metal sheet thicker than those of Examples 1 and 2 was applied to the negative electrode, the total lithium ionization was increased and the first cycle discharge capacity was increased. At this time, the lithium metal sheet was too thick, And some of the lithium remained in the metal state, causing side reactions, which adversely affected the cell (cell) and accelerated cycle degeneration.

Claims (10)

음극, 분리막 및 양극을 포함하는 리튬이차전지용 전극조립체로서,
상기 음극의 상부면에 상기 음극을 전리튬화시키는 리튬 금속층이 도포되어 있고,
상기 리튬 금속층은 14 ㎛ 내지 235 ㎛ 범위의 두께를 가지며,
상기 리튬 금속층에 포함되고, 상기 음극을 전리튬화시키는 리튬이온의 양은 상기 음극 충전용량의 65% 내지 100% 이고,
상기 양극은 리튬 공급원을 포함하지 않으며,
상기 리튬 금속층은 음극과 분리막 사이에 위치하는 것인
리튬이차전지용 전극조립체.
1. An electrode assembly for a lithium secondary battery comprising a cathode, a separator and an anode,
A lithium metal layer for pre-lithizing the cathode is applied to the upper surface of the cathode,
Wherein the lithium metal layer has a thickness in the range of 14 [mu] m to 235 [mu] m,
The amount of lithium ions included in the lithium metal layer and pre-lithizing the negative electrode is 65% to 100% of the negative electrode charging capacity,
The anode does not contain a lithium source,
Wherein the lithium metal layer is located between the cathode and the separator
Electrode assemblies for lithium secondary batteries.
제1항에 있어서,
상기 리튬 금속층에 포함되고, 상기 음극을 전리튬화시키는 리튬이온의 양은 상기 음극 충전용량의 80% 내지 100%인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체.
The method according to claim 1,
Wherein an amount of lithium ions included in the lithium metal layer and pre-lithizing the negative electrode is 80% to 100% of the negative electrode charging capacity.
제1항에 있어서,
상기 리튬 금속층은 음극과 동일하거나 음극보다 큰 크기를 갖는 리튬 금속 시트인 리튬이차전지용 전극조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the lithium metal layer is a lithium metal sheet having a size equal to or larger than that of the negative electrode.
제1항에 있어서
상기 리튬 금속층은 18 ㎛ 내지 20 ㎛ 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체.
The method of claim 1, wherein
Wherein the lithium metal layer has a thickness in the range of 18 占 퐉 to 20 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 양극은 집전체; 및 상기 집전체의 적어도 일면 상에 위치하는 양극활물질층을 구비하고, 상기 양극활물질층은 CoO2; NiO2; MnO2; Mn2O4; (NiaCobMnc)O2 (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1); Ni1 - yCoyO2(0<y<1); Co1 - yMnyO2(0=y<1); Ni1 - yMnyO2(O=y<1); (NiaCobMnc)O4(0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2); Mn2 - zNizO4(0<z<2); Mn2 - zCozO4(0<z<2); CoPO4; FePO4; 실리콘(Si), 주석(Sn), 게르마늄(Ge), 납(Pb), 카드뮴(Cd), 아연(Zn), 비스무트(Bi), 알루미늄(Al), 안티몬(Sb), 마그네슘(Mg), 몰리브덴(Mo), 갈륨(Ga), 철(Fe), 니켈(Ni), 바나듐(V), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 코발트(Co), 누비듐(Nb) 및 인듐(In)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속 또는 합금, 또는 이들의 산화물;로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the positive electrode comprises: a current collector; And a positive electrode active material layer disposed on at least one surface of the current collector, wherein the positive electrode active material layer comprises CoO 2 ; NiO 2 ; MnO 2 ; Mn 2 O 4 ; (Ni a Co b Mn c ) O 2 (0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, a + b + c = 1); Ni 1 - y Co y O 2 (0 <y <1); Co 1 - y Mn y O 2 (0 = y <1); Ni 1 - y Mn y O 2 (O = y <1); (Ni a Co b Mn c ) O 4 (0 <a <2, 0 <b <2, 0 <c <2, a + b + c = 2); Mn 2 - z Ni z O 4 (0 < z &lt;2); Mn 2 - z Co z O 4 (0 < z &lt;2); CoPO 4; FePO 4; (Si), Sn, Ge, Pb, Cd, Zn, Bi, Al, Sb, Mg, The metal layer may include at least one selected from the group consisting of molybdenum (Mo), gallium (Ga), iron (Fe), nickel (Ni), vanadium (V), chromium (Cr), calcium (Ca), titanium (Ti), zirconium (Zr), cobalt At least one metal or alloy selected from the group consisting of niobium (Nb) and indium (In), or an oxide thereof; and a mixture of at least one selected from the group consisting of Electrode assembly.
제1항에 있어서,
상기 음극은 집전체; 및 상기 집전체의 적어도 일면 상에 위치하는 음극활물질층을 구비하고, 상기 음극활물질층에 있는 공극에 리튬금속의 용융물이 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체.
The method according to claim 1,
The negative electrode comprising: a current collector; And a negative electrode active material layer disposed on at least one side of the current collector, wherein the gap in the negative electrode active material layer is covered with a melt of lithium metal.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 리튬이차전지용 전극조립체 및 전해액을 포함하는 리튬이차전지.
7. A lithium secondary battery comprising the electrode assembly for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 6 and an electrolyte solution.
리튬이차전지의 제조방법에 있어서,
음극 상부면에 리튬 금속층을 대면 접촉시켜서 음극을 제조하는 단계;
상기 음극과 리튬 공급원을 포함하지 않는 양극 사이에 분리막을 개재시킨 후 전지 케이스에 수납하는 단계; 및
전해액을 주입하는 단계;
를 포함하는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 리튬이차전지용 전극조립체의 제조방법.
In the method for producing a lithium secondary battery,
Preparing a negative electrode by bringing a lithium metal layer into contact with the upper surface of the negative electrode;
Inserting a separator between the negative electrode and a positive electrode not including a lithium source, and storing the separator in a battery case; And
Injecting an electrolyte;
The method of manufacturing an electrode assembly for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 6,
제8항에 있어서,
음극 상부면에 리튬 금속층을 대면 접촉시킨 후에 20 ℃ 내지 60 ℃ 범위의 온도에서 리튬 금속층 1.5 cm2 당 1 kgf 내지 20 kgf 범위의 압력으로 가압하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Lithium secondary cell electrode to the step of pressing at a pressure of lithium metal 1.5 cm 2 1 kgf to about 20 kgf range sugar at a temperature of after-person contact with the lithium metal layer in contact with the cathode upper surface 20 ℃ to 60 ℃ range, characterized in that it further comprises &Lt; / RTI &gt;
제8항에 있어서,
음극 상부면에 리튬 금속층을 대면 접촉시킨 후에 리튬 금속층을 용융하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체의 제조방법.
9. The method of claim 8,
And melting the lithium metal layer after bringing the lithium metal layer into contact with the upper surface of the cathode in a face-to-face manner.
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CN112820846A (en) * 2019-11-15 2021-05-18 淮阴师范学院 Manufacturing method of molybdenum lithium ion full battery
CN114600290A (en) * 2019-11-22 2022-06-07 株式会社Lg新能源 Flexible secondary battery
WO2023153715A1 (en) * 2022-02-09 2023-08-17 주식회사 엘지에너지솔루션 Pre-lithiation method for lithium secondary battery anode, anode intermediate, and lithium secondary battery comprising anode

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