KR20190083304A - A method of pre-lithiating anode and Anode manufactured therefrom - Google Patents

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KR20190083304A
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채오병
강윤아
김제영
송준혁
우상욱
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주식회사 엘지화학
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Abstract

The present invention provides a pre-lithiation method of a negative electrode. The method comprises the steps of: (S1) preparing a negative electrode including a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer formed on at least one surface of the negative electrode current collector, wherein uncoated portions are formed at both ends of the negative electrode current collector; and (S2) depositing a lithium metal sheet on the negative electrode active material layer in a first electrolyte solution and fixing both ends of the metal sheet and the negative electrode current collector uncoated portion to be in contact with each other. The pre-lithiation can occur simultaneously not only in an upper portion of the electrode but also in a lower portion of the electrode, and thus can be uniformly performed in a thickness direction.

Description

음극의 전리튬화 방법 및 이로부터 제조된 음극{A method of pre-lithiating anode and Anode manufactured therefrom}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method of pre-lithiating a cathode and a cathode made therefrom,

본 발명은 음극의 전리튬화 방법 및 이로부터 제조된 음극에 관한 것이다.The present invention relates to a method for total lithization of a cathode and a cathode made therefrom.

고용량 실리콘 음극은 현재 리튬이차전지(LIB)의 에너지밀도를 증가시키는 데 있어 주요한 요소로 인정되고 있다. 특히 전기자동차에 리튬이차전지를 적용하는데 있어, 높은 에너지 밀도는 보다 먼 거리의 주행을 확보하게 하므로 특히 중요하다.High capacity silicon cathodes are now recognized as a key factor in increasing the energy density of lithium secondary batteries (LIBs). Particularly in applying lithium secondary batteries to electric vehicles, high energy densities are particularly important because they ensure greater distance travel.

하지만, 이러한 장점에도 불구하고 충방전시 고용량 실리콘 음극이 가지는 큰 부피변화는 활물질의 미분화, 전극의 박리 및 불안정한 고체전해질 계면 피막(SEI) 형성을 초래하여 전지의 사이클 특성을 열화시킨다.However, despite this advantage, a large volume change of a high capacity silicon anode during charging and discharging leads to undifferentiation of the active material, detachment of the electrode and formation of an unstable solid electrolyte interface coating (SEI), deteriorating the cycle characteristics of the battery.

또한, 고용량 실리콘 음극은 초기 쿨롱 효율(initial Coulombic efficiency (ICE))에서 열화된 특성을 나타내는 문제점도 갖는다. In addition, high capacity silicon cathodes also have problems exhibiting degraded properties at initial Coulombic efficiency (ICE).

이러한 문제점의 일 원인으로는 첫번째 충전시에 순수 실리콘의 표면 산화 피막 또는 실리콘 산화물(SiOx, 0 < x < 2) 기재와 SEI 층 내부에 리튬 이온이 갇혀 버리는 트래핑(trapping) 현상을 들 수 있다.One of the causes of this problem is the trapping phenomenon that the surface oxide film of pure silicon or silicon oxide (SiOx, 0 <x <2) base material and lithium ion trapped inside the SEI layer during the first charge.

전술한 초기 쿨롱 효율 및 사이클 문제점을 동시에 개선하기 위한 시도 중 하나로 전리튬화(pre-lithiation) 기술이 알려져 있다.One of the attempts to simultaneously improve the initial coulombic efficiency and cycle problems described above is known as pre-lithiation.

전리튬화는 일반적으로 리튬 이차전지 음극에서 초기 충전 시, SEI 및 다양한 비가역상을 형성하는데 리튬이 소모되어 낮은 초기 효율을 보이는 문제를 해결하기 위한 것으로, 셀을 조립하기 전, 전극에 미리 소모되는 리튬 만큼을 넣어주어 비가역 상(SEI layer, Li2O, LixSiOy)을 형성하여 초기효율을 크게 증대시키는 기술이다.Pre-lithization is generally used to solve the problem of low initial efficiency due to the consumption of lithium to form SEI and various irreversible phases during initial charging at a lithium secondary battery cathode, (SEI layer, Li 2 O, Li x SiO y ) by injecting Li as much as possible to increase the initial efficiency.

이러한 전리튬화의 종래 기술의 일 양태가 도 1에 도시되어 있으며, 도 1에 따르면, 음극집전체(300) 상에 형성된 음극활물질층 위에 리튬 금속 호일이 적층되어 전리튬화가 실시될 수 있다.1, a lithium metal foil may be laminated on a negative electrode active material layer formed on an anode current collector 300 to perform preliminary lithium ionization.

만약 전리튬화가 불충분한 경우, 여전히 리튬의 갇힘현상(트래핑, trapping)을 초래하여 초기 쿨롱 효율(ICE)의 열화가 발생한다. 반대로 과도한 전리튬화는 실제 충전시 용량 구현에 기여하는 부분까지도 리튬이 미리 들어가 초기 용량 구현에 불리하다. 이러한 관점에서 적절한 수준의 전리튬화 정도를 제어하는 것은 안정된 완전 전지(full cell) 작동에 있어 매우 중요하다.If the pre-lithiation is insufficient, it still causes trapping of lithium, resulting in deterioration of the initial coulombic efficiency (ICE). Conversely, excessive pre-lithization can lead to the introduction of lithium in advance to the extent that it contributes to capacity implementation during actual charging, which is disadvantageous to initial capacity implementation. From this point of view, controlling the level of pre-lithization at an appropriate level is critical for stable full-cell operation.

한편, 실리콘 입자 혹은 실리콘 산화물 입자를 전리튬화(prelithiation)시키는 기술이 알려져 있으나, 이러한 기술에서는 입자 자체를 목적하는 정도로 전리튬화하기가 용이하지 못할 뿐만 아니라 실리콘 입자 혹은 실리콘 산화물 입자 자체의 응집성으로 인해 이러한 음극을 채용한 리튬이차전지로부터 신뢰할만한 성능을 기대하기가 곤란한 문제점이 있다.On the other hand, there is known a technique of prelithiation of silicon particles or silicon oxide particles. However, in this technique, it is not easy to pre-lithize the particles to a desired extent, and the cohesion of silicon particles or silicon oxide particles themselves There is a problem that it is difficult to expect reliable performance from a lithium secondary battery employing such a cathode.

본 발명자들은 리튬 금속 시트와 음극을 직접 접촉시켜서 전리튬화시키는 기술에 있어서 리튬 금속 시트에 직접 접촉하는 음극 부분에서 과도하게 전리튬화가 이루어지는 반면 리튬 금속 시트에 접촉하지 않는 음극 부분, 예컨대, 리튬 금속 시트와 접촉하는 부분에 대하여 반대 방향(집전체쪽)의 음극 부분에서는 전리튬화가 잘 이루어지지 않는 불균일성을 발견하고, 이를 개선하기 위해 본 발명에 이르게 되었다. The present inventors have found that in a technique of directly bringing a lithium metal sheet and a negative electrode into direct contact with each other to form a pre-lithiated lithium metal sheet, the lithium metal sheet is excessively pre-lithiated at the portion of the negative electrode directly contacting the lithium metal sheet, And the non-uniformity of the lithium ionization in the negative electrode portion in the opposite direction (toward the collector) with respect to the portion in contact with the lithium ion secondary battery.

즉, 본 발명에서 해결하고자 하는 일 과제는 음극 전체, 특히, 음극 두께 방향으로 균일하게 전리튬화가 이루어지도록 하는 방법을 제공하는 것이다.That is, a problem to be solved by the present invention is to provide a method for uniformly performing pre-lithization in the entire negative electrode, particularly in the negative electrode thickness direction.

본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 방법에 의해 균일하게 전리튬화된 음극 및 이를 포함하는 리튬이차전지를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a cathode that is uniformly pre-lithiated by the above method and a lithium secondary battery including the same.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 음극 집전체; 및 음극 집전체의 적어도 일면에 형성되어 있는 음극 활물질층;을 포함하는 음극의 전리튬화 방법으로, (S1) 음극 집전체의 적어도 일 단부에 무지부가 구비되도록 음극 집전체의 적어도 일부분에만 음극 활물질층을 도포하여 음극을 형성하는 단계; 및 (S2) 상기 음극을 전해액('제1 전해액') 조성물에 담근 상태에서 상기 음극 활물질층 및 상기 무지부에 리튬 금속 시트가 접하도록 리튬 금속 시트를 적층시키는 단계;를 포함하는 음극의 전리튬화 방법이 제공된다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a negative electrode collector comprising: a negative electrode collector; And a negative electrode active material layer formed on at least one surface of the negative electrode current collector, wherein (S1) the negative electrode active material layer is formed on at least a portion of the negative electrode current collector such that the uncoated portion is provided on at least one end of the negative electrode current collector, Applying a layer to form a cathode; And (S2) laminating a lithium metal sheet so that the lithium metal sheet is in contact with the negative active material layer and the uncoated portion in a state of immersing the negative electrode in an electrolyte ('first electrolyte') composition. A method of painting is provided.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 상기 제1 양태에서 (S1) 단계와 (S2) 단계 사이에, 상기 음극을 제1 전해액에 웨팅시키는 단계를 더 포함할 수 있다.According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, between the step (S1) and the step (S2), the step of wetting the cathode with the first electrolyte may be further included.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 상기 제1 양태에서 상기 접촉은 음극 집전체 무지부의 일 단부에서만 이루어질 수 있다. According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the contact may be made only at one end of the negative electrode collector uncoated portion.

본 발명의 제4 양태에 따르면, 상기 제1 양태에서 상기 접촉은 음극 집전체 무지부의 양 단부에서 이루어질 수 있다. According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the contact may be made at both ends of the negative electrode collector uncoated portion.

본 발명의 제5 양태에 따르면, 상기 제1 내지 제4 양태중 어느 하나의 양태에서 상기 음극 활물질층이 SiOx (0 < x < 2)로 표시되는 규소 산화물; SiOx (0 < x < 2)에 Al, Mg와 같은 금속이 도핑 또는 화학결합된 규소 산화물계 복합체; 또는 이들의 혼합물을 음극 활물질로 포함할 수 있다. According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the anode active material layer is a silicon oxide represented by SiO x (0 <x <2); A silicon oxide-based composite in which a metal such as Al and Mg is doped or chemically bonded to SiO x (0 <x <2); Or a mixture thereof may be included as a negative electrode active material.

본 발명의 제6 양태에 따르면, 상기 제1 내지 제5 양태중 어느 하나의 양태에서 상기 리튬 금속 시트와 음극 집전체 무지부의 사이에 구리 메쉬 박판이 개재될 수 있다.According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, a copper mesh thin plate may be interposed between the lithium metal sheet and the negative electrode collector uncoated portion.

본 발명의 제7 양태에 따르면, 상기 제6 양태에서 상기 구리 메쉬 박판이 음극 집전체 무지부에 용접된 형태로 있을 수 있다.According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the copper mesh thin plate may be welded to the negative electrode collector uncoated portion.

본 발명의 제8 양태에 따르면, 상기 제6 또는 제7 양태에서 상기 구리 메쉬 박판은 3 내지 500 ㎛ 두께를 가질 수 있다.According to an eighth aspect of the present invention, in the sixth or seventh aspect, the copper mesh thin plate may have a thickness of 3 to 500 탆.

본 발명의 제9 양태에 따르면, 상기 제1 내지 제8 양태중 어느 하나의 양태에서 상기 구리 메쉬 박판이 10 메쉬 내지 200 메쉬를 가질 수 있다.According to a ninth aspect of the present invention, in any one of the first to eighth aspects, the copper mesh thin plate may have 10 mesh to 200 mesh.

본 발명의 제10 양태에 따르면, 상기 제1 내지 제9 양태중 어느 하나의 양태에서 제조된 전리튬화 음극이 제공된다.According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a pre-lithiated anode produced in any one of the first to ninth aspects.

본 발명의 일 양태에 따르면 음극 전체, 특히 음극 두께 방향으로 균일하게 전리튬화된 음극이 수득된다.According to one aspect of the present invention, a cathode that is uniformly pre-lithiated in the entire cathode, particularly in the direction of the cathode thickness, is obtained.

그 결과, 종래 음극 일부에서만 과도하게 전리튬화되어 활물질간 접촉이 불량해지는 문제점이 해소되어, 본 발명에 따른 음극을 채용한 리튬이차전지는 사이클 충방전시에 우수한 용량 유지율을 나타낸다.As a result, the problem that the lithium ion secondary battery according to the present invention exhibits excellent capacity retention at the time of cycle charge / discharge is solved.

도 1은 전극집전체(100)와 음극 활물질층(200)으로 이루어진 음극에 리튬 금속 시트(300)를 직접 접촉시켜서 음극을 전리튬화시키는 종래 일 양태를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 2는 음극 집전체(200')에 음극 활물질층(100')이 형성되어 있는 본 발명의 일 양태의 상면도이다.
도 3a는 음극 활물질층(200')이 형성되어 있는 음극 집전체(100')와, 리튬 금속 시트(300')를 분해하여 나타낸 측면도이고, 도 3b와 도 3c는 음극 활물질층(200')이 형성된 음극 집전체(100') 무지부와 리튬 금속 시트(300')가 직접 접촉되어 있는 양태를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 양태에 따라 전해액(500) 중에서 음극 집전체의 일 단부만이 리튬 금속 시트와 직접 접촉되어 전리튬화되는 공정을 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 양태에 따라 전해액(500) 중에서 음극 집전체의 양 단부가 리튬 금속 시트와 직접 접촉되어 전리튬화되는 공정을 개략적으로 나타낸 측면도이다.
1 is a side view schematically showing a prior art embodiment in which a lithium metal sheet 300 is directly brought into contact with a negative electrode made of an electrode current collector 100 and a negative electrode active material layer 200 to pre-lithize the negative electrode.
2 is a top view of an embodiment of the present invention in which a negative electrode active material layer 100 'is formed on a negative electrode current collector 200'.
3A is a side view showing an anode current collector 100 'and a lithium metal sheet 300' in which the anode active material layer 200 'is formed. FIG. 3B and FIG. 3C are side views showing the anode active material layer 200' And the lithium metal sheet 300 'is in direct contact with the non-coated portion of the negative electrode current collector 100' formed thereon.
FIG. 4 is a side view schematically illustrating a process in which only one end of an anode current collector is directly contacted with a lithium metal sheet in the electrolyte solution 500 according to an embodiment of the present invention, thereby forming a pre-lithium electrode.
5 is a side view schematically illustrating a process in which both ends of an anode current collector are directly contacted with a lithium metal sheet in an electrolytic solution 500 according to an embodiment of 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.

본원 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.The terms "about "," substantially ", etc. used to the extent that they are used herein are intended to be taken to indicate a manufacturing and material tolerance 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 음극 집전체의 적어도 일면에 형성되어 있는 음극 활물질층;을 포함하는 음극을 전리튬화시키는 방법으로, (S1) 음극 집전체의 적어도 일 단부에 무지부가 구비되도록 음극 집전체의 적어도 일부분에만 음극 활물질층을 도포하여 음극을 형성하는 단계; 및 (S2) 상기 음극을 전해액('제1 전해액') 조성물에 담근 상태에서 상기 음극 활물질층 및 상기 음극 집전체 무지부의 적어도 일 단부에 리튬 금속 시트가 접하도록 리튬 금속 시트를 적층시키는 단계;를 포함하는 음극의 전리튬화 방법이 제공된다. According to one aspect of the present invention, there is provided a negative electrode collector comprising: an anode current collector; And a negative electrode active material layer formed on at least one surface of the negative electrode current collector, wherein (S1) the negative electrode active material layer is formed on at least a portion of the negative electrode current collector such that the uncoated portion is provided on at least one end of the negative electrode current collector, Applying a layer to form a cathode; And (S2) laminating a lithium metal sheet such that the lithium metal sheet is in contact with at least one end of the negative electrode active material layer and the negative electrode collector uncoated portion in a state where the negative electrode is immersed in the electrolyte ('first electrolyte') composition There is provided a method for full lithification of a cathode comprising

상기 (S1)와 (S2) 단계 사이에 음극을 제1 전해액에 웨팅(wetting)시키는 단계가 더 포함될 수 있다. The step of wetting the cathode with the first electrolyte may be further included between the steps (S1) and (S2).

본 발명에서 사용가능한 음극 집전체는 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 usable in the present invention is not particularly limited as long as it is commonly used in the art and includes, but not limited to, copper foil, nickel foil, stainless steel foil, titanium foil, nickel foil, copper foil, Coated polymer base, or a combination thereof.

본 발명의 일 양태에 따르면, 집전체 표면을 산성 용액(acidic solution)으로 닦아주는 전처리를 통해 집전체 표면의 산화막을 제거함으로써 집전체의 전기전도도를 향상시킬 수 있다.According to an aspect of the present invention, the oxide film on the surface of the collector may be removed by pre-treating the surface of the collector with an acidic solution to improve the electrical conductivity of the collector.

도 2를 참조하여 음극 집전체를 살펴보면, 음극 집전체는 목적하는 음극 활물질층(200')보다 크게, 즉, 양쪽 단부에 마진(100a, 100b)이 발생하도록 설계되며, 상기 마진에는 음극 활물질층이 형성되어 있지 않으므로 '무지부'라고 지칭한다. 상기 마진의 크기는 리튬 금속 시트와 직접 접촉이 가능하게 할 정도라면 특별히 제한되지 않으나, 비제한적인 예로 0.1 ㎝ 내지 2 ㎝ 또는 0.5 ㎝ 내지 1.5 ㎝ 또는 0.7 ㎝ 내지 1 ㎝ 의 크기를 갖도록 설계될 수 있다. Referring to FIG. 2, the negative electrode collector is designed to be larger than the desired negative electrode active material layer 200 ', that is, to generate margins 100a and 100b at both ends, It is referred to as a &quot; plain portion &quot;. The size of the margin is not particularly limited as long as it can make direct contact with the lithium metal sheet, but can be designed to have a size of from 0.1 cm to 2 cm or from 0.5 cm to 1.5 cm or from 0.7 cm to 1 cm, have.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 리튬 금속 시트와 음극 집전체의 접촉성을 향상시키기 위해 리튬 금속 시트와 음극 집전체 무지부 사이에 구리 메쉬 박판이 개재되어 있을 수 있다. 일례에서 상기 구리 메쉬 박판은 음극 집전체 무지부에 용접된 형태로 있을 수 있다. 상기 용접은 초음파 용접일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a copper mesh thin plate may be interposed between the lithium metal sheet and the negative electrode collector nonwoven fabric so as to improve the contact property between the lithium metal sheet and the negative electrode collector. In one example, the copper mesh foil may be welded to the negative electrode current collector. The welding may be ultrasonic welding.

상기 구리 메쉬 박판은 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께 또는 10 ㎛ 내지 200 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 구리 메쉬 박판이 3 ㎛ 이상의 두께를 가질 경우, 상기 구리 메쉬 박판에 의한 음극 집전체와 리튬 금속 시트의 접촉성이 향상될 수 있으며, 상기 구리 메쉬 박판이 500 ㎛ 이하의 두께를 가질 경우, 구리 메쉬 박판의 저항 값이 지나치게 증가하는 것을 방지할 수 있다.The copper mesh thin plate may have a thickness of 3 [mu] m to 500 [mu] m or a thickness of 10 [mu] m to 200 [mu] m. When the copper mesh thin plate has a thickness of 3 μm or more, the contactability between the anode current collector and the lithium metal sheet by the copper mesh thin plate can be improved. When the copper mesh thin plate has a thickness of 500 μm or less, The resistance value of the mesh thin plate can be prevented from increasing excessively.

상기 구리 메쉬 박판을 평면상으로 놓고 봤을 때, 구리 메쉬 박판의 메쉬는 구리 메쉬 박판에 타공되어 있는 구멍 형태일 수 있으며, 상기 메쉬는 구리 메쉬 박판의 적어도 일부, 바람직하게는 전체에 형성될 수 있다.When the copper mesh thin plate is placed in a plane, the mesh of the copper mesh thin plate may be in the form of a hole formed in the copper mesh thin plate, and the mesh may be formed on at least a part of the copper mesh thin plate, .

상기 구리 메쉬 박판은 10 메쉬 내지 200 메쉬 또는 30 메쉬 내지 100 메쉬를 갖는 것일 수 있다. 이러한 범위로 메쉬 사이즈가 형성되어 있는 경우에 적절한 리튬 이온의 전도도를 제공하면서 리튬 금속 시트와 집전체 무지부의 접촉성을 증가시킬 수 있다. The copper mesh sheet may have 10 mesh to 200 mesh or 30 mesh to 100 mesh. When the mesh size is formed in such a range, it is possible to increase the contact property between the lithium metal sheet and the non-collector portion of the current collector while providing appropriate lithium ion conductivity.

상기 메쉬 금속 박판에서 전체 메쉬가 차지하는 비율은 메쉬 금속 박판 면적 100%를 기준으로 개구율이 20 내지 80%인 것이 바람직하다. 개구율이 상기 범위로 있는 경우에 적절한 리튬 이온의 전도도를 제공하면서 리튬 금속 시트와 집전체 무지부의 접촉성을 증가시킬 수 있다.The ratio of the total mesh in the mesh metal thin plate is preferably 20 to 80% based on 100% of the mesh metal thin plate area. When the opening ratio is in the above range, the contactability between the lithium metal sheet and the collector uncoated portion can be increased while providing appropriate lithium ion conductivity.

리튬 금속 시트는 일반적으로 무른(soft) 물성을 갖는데, 상기 메쉬 금속 박판을 리튬 금속 시트와 집전체 무지부 사이에 설치되는 경우, 메쉬 금속 박판의 메쉬 사이로 리튬 금속이 끼어들어가기 때문에 메쉬 금속 박판은 입체적으로(D3 형태로) 리튬 금속 시트와 접촉하게 된다. 이에 반해, 포일 형태의 집전체는 평면 형태로(2D 형태로) 리튬 금속 시트와 접촉하게 된다. 따라서, 궁극적으로, 리튬 금속 시트와 집전체 무지부 사이에 메쉬 금속 박판이 개재되는 경우에 리튬 금속 시트와 집전체 무지부 간의 접촉성이 향상될 수 있다. The lithium metal sheet generally has a soft physical property. When the thin metal mesh plate is provided between the lithium metal sheet and the non-collecting portion of the collector, lithium metal is interposed between the meshes of the thin metal mesh plate, (In D3 form) with the lithium metal sheet. In contrast, the collector in the form of a foil is brought into contact with the lithium metal sheet in planar form (in 2D form). Thus, ultimately, the contact between the lithium metal sheet and the current collector portion can be improved when the mesh metal thin plate is interposed between the lithium metal sheet and the current collector non-current portion.

한편, 리튬 금속 시트를 요철 형태 혹은 메쉬 형태로 제조하는 경우, 리튬 금속 시트의 무른 물성으로 인해 요철 혹은 메쉬 형상이 편평해지게 되어, 리튬 금속 시트와 집전체 무지부의 접촉성이 유의미하게 향상되기가 곤란하다.On the other hand, when the lithium metal sheet is manufactured in a concavo-convex shape or a mesh shape, irregularities or mesh shapes are flattened due to soft physical properties of the lithium metal sheet, and the contactability between the lithium metal sheet and the non- It is difficult.

또한, 집전체 무지부 자체를 요철 형태로 제조하는 경우, 활물질이 로딩되는 집전체까지 요철 형태로 제조되는 경우에는 활물질 로딩량 측면에서의 불리함 또는 충방전시 활물질의 불균일한 충전이 발생할 우려가 있다. 따라서, 활물질이 로딩되는 집전체 부분에는 요철이 없고 집전체 무지부에 해당하는 부분에만 요철이 형성되는 구성이 바람직하지만, 이 경우 제조방법이 복잡하게 되고 제조비용을 증가시키는 원인이 된다. In addition, when the current collectors are manufactured in a concavo-convex shape, when the current collector is loaded in a concavo-convex shape, there is a fear of unfavorable in terms of the amount of loading of the active material or uneven charging of the active material during charging and discharging have. Therefore, it is preferable that the current collector portion where the active material is loaded does not have concavity and convexity and only concave and convex portions are formed in the portion corresponding to the current collector blank portion. However, in this case, the manufacturing method becomes complicated and increases the manufacturing cost.

음극 활물질층은 음극 활물질, 바인더 고분자, 도전재 및 필요에 따라 첨가제를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 음극 활물질, 바인더 고분자, 도전재 및 기타 첨가제가 용매에 첨가되어 음극 활물질 슬러리를 형성하게 되며, 음극 집전체의 적어도 일면에 상기 음극 활물질 슬러리를 코팅하고 건조한 후에 압연하여 음극으로 형성될 수 있다.The negative electrode active material layer may be composed of a negative electrode active material, a binder polymer, a conductive material and, if necessary, an additive. The negative electrode active material, the binder polymer, the conductive material, and other additives are added to the solvent to form a negative electrode active material slurry. The negative electrode active material slurry may be coated on at least one surface of the negative electrode collector, followed by drying and rolling.

음극 활물질에 사용되는 활물질 소재는 특별히 제한되지 않으나, 전리튬화시키는 본 발명의 취지를 고려할 때 규소 산화물 또는 규소 산화물계 복합체를 포함할 수 있다. The active material used for the negative electrode active material is not particularly limited, but it may include a silicon oxide or a silicon oxide based composite in consideration of the object of the present invention that lithium is converted to lithium.

규소 산화물 또는 규소 산화물계 복합체는 SiOx (0 < x < 2)로 표시되는 규소 산화물 및/또는 SiOx (0 < x < 2)에 Al, Mg와 같은 금속이 도핑 또는 화학결합된 규소 산화물계 복합체일 수 있으나, SiOx (0 < x < 2)에 Li 금속이 도핑 또는 화학결합된 화합물은 본 발명에 해당하지 않는다. SiOx (0 < x < 2)에 Li 금속이 도핑 또는 화학결합된 화합물을 음극 활물질로 사용하는 경우에는 수분 및 산소를 통한 산화에 취약하기 때문에 공정상 산화가 많이 발생하는 문제점이 발생할 수 있다.The silicon oxide or silicon oxide-based composite is a silicon oxide-based material in which silicon oxides represented by SiO x (0 <x <2) and / or SiO x (0 <x <2) are doped or chemically bonded to metals such as Al and Mg Compound, but a compound in which Li metal is doped or chemically bonded to SiO x (0 < x < 2) does not correspond to the present invention. When a compound in which Li metal is doped or chemically bonded to SiO x (0 < x < 2) is used as a negative electrode active material, it is vulnerable to oxidation through moisture and oxygen.

상기 규소 산화물 또는 규소 산화물계 복합체는 결정질, 비정질 또는 이들이 혼합된 형태일 수 있다. The silicon oxide or silicon oxide-based composite may be crystalline, amorphous or a mixture thereof.

상기 규소 산화물 또는 규소 산화물계 복합체는 7 ㎛ 이하의 평균 입경 (D50) 또는 200 내지 500 nm의 평균 입경(D50)을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 본원 명세서에서 '평균 입경(D50)'이라 함은 레이저 광회절법에 의한 입도 분포 측정에 있어서의 중량 평균치 D50(누적 중량이 전 중량의 50%가 될 때의 입자 직경 또는 메디안 직경)으로 측정한 값일 수 있다. The silicon oxide or silicon oxide based composite may have an average particle size (D50) of 7 mu m or less or an average particle size (D50) of 200 to 500 nm, but is not limited thereto. The term "average particle diameter (D50)" used herein means a value obtained by measuring the weight average value D50 (particle diameter or median diameter when the cumulative weight becomes 50% of the total weight) in the particle size distribution measurement by laser light diffraction Lt; / RTI &gt;

상기 규소 산화물 또는 규소 산화물계 복합체는 탄소로 피복된 표면을 가질 수 있다. 상기 규소 산화물 또는 규소 산화물계 복합체의 표면이 탄소로 코팅됨으로써, 전해액과의 반응을 억제할 수 있고, 도전성 향상 및 활물질 입자 팽창이 억제되는 효과를 얻을 수 있다. 예컨대 탄소 코팅층은 코팅층을 포함한 규소 산화물 또는 규소 산화물계 복합체 중량 기준으로 1 내지 20 중량% 또는 5 내지 17 중량% 내지 10 내지 15 중량%의 양으로 형성될 수 있다.The silicon oxide or silicon oxide-based composite may have a surface coated with carbon. The surface of the silicon oxide or silicon oxide-based composite is coated with carbon, whereby the reaction with the electrolyte can be suppressed, and the effect of improving the conductivity and suppressing expansion of the active material particle can be obtained. For example, the carbon coating layer may be formed in an amount of 1 to 20 wt% or 5 to 17 wt% to 10 to 15 wt% based on the weight of the silicon oxide or silicon oxide based composite including the coating layer.

음극 활물질로 탄소계 물질을 더 포함할 수 있으며, 탄소계 물질은 예컨대 천연 흑연, 인조 흑연, 소프트 카본, 하드 카본, 또는 이들의 조합일 수 있다. 음극 활물질 중에서 상기 탄소계 물질은 80 내지 95 중량%로 포함될 수 있다. 탄소계 물질과 규소 산화물 또는 규소 산화물계 복합체를 블렌딩함으로써, 중량 당 용량을 조절할 수 있다.The negative electrode active material may further include a carbonaceous material, and the carbonaceous material may be, for example, natural graphite, artificial graphite, soft carbon, hard carbon, or a combination thereof. The negative electrode active material may include 80 to 95% by weight of the carbon-based material. By blending the carbon-based material and the silicon oxide or silicon oxide based composite, the capacity per weight can be controlled.

상기 바인더 고분자는 활물질 입자들을 결착시켜 성형체를 유지하기 위하여 사용될 수 있으며, 전극 제조 시 사용되는 통상의 바인더 고분자라면 특별히 제한되지는 않으나, 예컨대 비수계 바인더인 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필렌셀룰로즈, 디아세틸렌셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등을 사용할 수 있고, 또한 비수계 바인더에 비해 경제적, 친환경적인 수계바인더를 사용할 수 있다. 수계 바인더의 예로는 예컨대 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 아크릴계 수지, 히드록시에틸셀룰로오스, 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다. 음극에 사용되는 바인더 고분자로 수계 바인더 고분자가 바람직하다. 상기 수계 바인더는 상기 음극 활물질층 조성물의 총량에 대하여 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 1 내지 2 중량%로 포함될 수 있다.The binder polymer may be used to bind the active material particles to maintain the formed body. The binder polymer is not particularly limited as long as it is a common binder polymer used in the production of electrodes. For example, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, Cellulose, diacetylene cellulose, polyvinyl chloride, polyvinyl pyrrolidone, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene or polypropylene, Economical and eco-friendly water-based binders can be used. Examples of the aqueous binder include styrene-butadiene rubber (SBR), carboxymethylcellulose (CMC), acrylonitrile-butadiene rubber, acrylic resin, hydroxyethylcellulose, or a combination thereof. The binder polymer used for the negative electrode is preferably an aqueous binder polymer. The aqueous binder may be included in an amount of 1 to 30% by weight, preferably 1 to 2% by weight based on the total amount of the negative electrode active material layer composition.

상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 전기 전도성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 상기 도전재의 예로는 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본 블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말 등의 도전성 소재 등을 들 수 있다.The conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing a chemical change in the battery, and examples of the conductive material include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon black such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum and nickel powder, and the like.

도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 리튬 금속 시트(300')는 음극 활물질층(200')보다 커서 음극 활물질층을 모두 커버할 수 있으며, 음극 집전체(100') 단부와 접촉할 수 있도록 하는 크기를 갖는 것이 바람직하다. As shown in FIGS. 3A to 3C, the lithium metal sheet 300 'is larger than the negative electrode active material layer 200' so that it can cover the entire negative electrode active material layer and can contact the end of the negative electrode current collector 100 ' It is preferable to have a size of

리튬 금속 시트는 15 내지 300 ㎛ 또는 20 내지 100 ㎛ 범위의 두께를 갖는 것일 수 있다. 음극 집전체의 무지부와 리튬 금속 시트는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 음극 집전체(100')의 무지부 단부와 리튬 금속 시트(200')의 단부가 각각 서로를 향해 구부러져서 접촉될 수 있다. 또는, 음극 집전체의 무지부와 리튬 금속 시트는, 도 3c에 도시된 바와 같이, 음극 집전체(100')는 편평하게 놓여있으면서 리튬 금속 시트(200')의 단부가 음극 집전체 무지부 단부와 접촉하도록 구부러져서 접촉될 수 있다. The lithium metal sheet may have a thickness in the range of 15 to 300 占 퐉 or 20 to 100 占 퐉. As shown in Fig. 3B, the non-coated portion and the lithium metal sheet of the negative electrode current collector are bent so that the ends of the non-coated portion of the negative electrode current collector 100 'and the ends of the lithium metal sheet 200' . Alternatively, as shown in FIG. 3C, the non-coated portion and the lithium metal sheet of the negative electrode current collector may be formed such that the negative electrode current collector 100 'is flat and the end portion of the lithium metal sheet 200' As shown in Fig.

리튬 금속 시트를 음극 활물질층에 적층시키고 이들을 평판 지그로 가압 고정하여 리튬 금속 시트의 양 단부가 음극 집전체 무지부와 접촉하도록 할 수 있다. 또한, 상기 평판 지그 이외에, 집전체 무지부와 리튬 금속 시트가 접촉하는 부분의 접촉성을 높이기 위해 별도의 지그('단부 지그')를 추가 설치할 수 있다. 이때 리튬 금속 시트와 집전체 무지부의 접촉면은 활물질이 코팅되어 있는 유지부와 리튬 금속 시트의 접촉면 대비 5% 내지 20% 일 수 있고, 바람직하게는 7% 내지 13%에 해당할 수 있다.A lithium metal sheet is laminated on the negative electrode active material layer and these are pressed and fixed with a flat jig so that both end portions of the lithium metal sheet come into contact with the uncoated portions of the negative electrode collector. Further, in addition to the flat jig, a separate jig ('end jig') may be additionally provided to enhance the contact of the portion where the collector blank and the lithium metal sheet are in contact with each other. In this case, the contact surface between the lithium metal sheet and the current collector may be between 5% and 20%, and preferably between 7% and 13% of the contact area between the lithium metal sheet and the holding part coated with the active material.

리튬 금속 시트와 음극 집전체 무지부와 접촉하는 실시양태가 도 4와 도 5에 도시되어 있다.An embodiment in contact with the lithium metal sheet and the negative electrode current collector uncoated portion is shown in Figs.

도 4와 도 5에 따르면, 전리튬화가 전해액(500) 중에서 수행되며, 이를 위해, 음극 집전체(100')의 일면에 음극 활물질층(200')이 형성되어 있고, 상기 음극 활물질층(200') 위에 리튬 금속 시트(300')가 순차적으로 적층되어 있으며, 이러한 음극 및 리튬 금속 시트의 위, 아래에 평판 지그(400a)가 위치하며, 이러한 평판 지그(400a)에 일정한 압력(P)이 가해짐으로써 리튬 금속 시트(300')가 음극에 가압하에 접촉된다. 상기 지그에 의해 리튬 금속 시트를 1.5 cm2 당 0.1 내지 30 kgf의 힘으로 음극 활물질층을 향해 가압한다. 가압되는 힘이 상기 하한치보다 작은 경우에는 전리튬화가 원활하게 이루어지지 않게 되고 가압되는 힘이 상기 상한치보다 큰 경우에는 전극이 물리적으로 손상이 되게 된다. 4 and 5, total lithization is performed in the electrolyte 500. To this end, a negative electrode active material layer 200 'is formed on one surface of the negative electrode current collector 100', and the negative active material layer 200 ' The flat plate jig 400a is positioned above and below the cathode and the lithium metal sheet and a constant pressure P is applied to the flat plate jig 400a The lithium metal sheet 300 'is brought into contact with the negative electrode under pressure. And the lithium metal sheet is pressed toward the negative electrode active material layer with a force of 0.1 to 30 kgf per 1.5 cm 2 by the jig. If the pressing force is smaller than the lower limit value, the entire lithium ionization is not smoothly performed. If the pressing force is larger than the upper limit value, the electrode is physically damaged.

또한, 음극 집전체(100') 무지부와 리튬 금속 시트(300') 단부의 접촉을 위한 단부 지그(400b)가 적용될 수 있다. 상기 음극 집전체 무지부와 리튬 금속 시트 단부의 접촉은 도 4에 도시된 바와 같이 음극 집전체 무지부 한쪽에서만 이루어지거나 또는 도 5에 도시된 바와 같이 음극 집전체 무지부 양쪽에서 이루어질 수 있다. 음극 집전체(100') 무지부와 리튬 금속 시트(300') 단부의 접촉을 위한 단부 지그(400b)는 1.0 cm2당 0.1 내지 5 kgf의 힘으로 가압하여 접촉이 이루어지도록 한다. 가압되는 힘이 상기 하한치보다 작은 경우에는 전리튬화가 원활하게 이루어지지 않게 되고 가압되는 힘이 상기 상한치보다 큰 경우에는 음극집전체 단부 및/또는 리튬 금속 시트 단부가 물리적으로 손상될 수 있다. Also, an end jig 400b for contacting the end portion of the negative electrode current collector 100 'with the end portion of the lithium metal sheet 300' may be applied. The contact between the negative electrode collector uncoated portion and the lithium metal sheet end portion may be made only on one side of the negative electrode collector uncoated portion as shown in FIG. 4 or on both sides of the negative electrode collector uncoated portion as shown in FIG. The end jig 400b for contact between the non-coated portion of the negative electrode current collector 100 'and the end of the lithium metal sheet 300' is pressed with a force of 0.1 to 5 kgf per 1.0 cm 2 to make contact. If the pressing force is smaller than the lower limit value, the entire lithization is not smoothly performed. If the pressing force is larger than the upper limit value, the cathode collector end and / or the lithium metal sheet end portion may be physically damaged.

상기 압력을 적용하는 방법을 당업계에 일반적으로 알려진 방법이라면 특별한 제한없이 이용될 수 있다. 예컨대, 장비를 이용하여 한쌍의 평판 지그 및/또는 단부 지그를 구성하는 지그간의 거리를 변경시키는 방법이 있다.The method of applying the pressure can be used without any particular limitation as long as it is a method generally known in the art. For example, there is a method of changing the distance between jigs constituting a pair of flat jigs and / or end jigs using equipment.

상기 편팡 지그(400a) 및/또는 단부 지그(400b)는 유기 전해액에 반응성이 없는 재질로부터 제조될 수 있으며, 예컨대, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 재질로부터 제조될 수 있다.The knife jig 400a and / or the end jig 400b may be made of a material that is not reactive with the organic electrolyte, and may be made of, for example, polyetheretherketone (PEEK).

이로써, 음극 활물질층에 크랙 혹은 균열이 발생하지 않고 음극 집전체 단부와 리튬 금속 시트가 파열됨없이 접촉되면서, 리튬 금속 시트와 음극 집전체 단부 간에 전기전도 채널이 추가로 발생된다.As a result, cracks or cracks do not occur in the negative electrode active material layer, and the ends of the negative electrode collector and the lithium metal sheet are contacted without rupture, thereby further generating an electrically conductive channel between the lithium metal sheet and the end of the negative electrode collector.

이어서, 지그에 의해 가압 고정된 음극과 리튬 금속 시트를 전해액('제1 전해액')에 웨팅시키고 침지하여 전리튬화시킨다. Next, the negative electrode and the lithium metal sheet press-fixed by the jig are wetted and dipped into an electrolytic solution ('first electrolyte') to be pre-lithiated.

본 발명에서 전리튬화에 사용되는 제1 전해액은 제1 유기용매 및 제1 전해질 염을 포함하여 이루어질 수 있다.In the present invention, the first electrolyte used for the preliminary lithium ionization may include a first organic solvent and a first electrolyte salt.

상기 제1 유기용매는 당업계에서 통상적으로 사용되는 유기용매라면 특별한 제한없이 사용될 수 있으나, 전리튬화시 증발에 의한 전해액 소모가 최소화되도록 고비점 유기용매가 바람직하게 사용될 수 있다. 제1 유기 용매의 구체적인 예로 에틸렌 카보네이트(EC)와 에틸메틸 카보네이트를 포함할 수 있고, 바람직하게는 에틸렌 카보네이트와 에틸메틸 카보네이트만으로 이루어질 수 있으며, 보다 바람직하게는 에틸렌 카보네이트와 에틸메틸 카보네이트 50:50의 부피비로 이루어진 유기용매를 들 수 있다.The first organic solvent may be any organic solvent conventionally used in the art without any particular limitation, but a high boiling organic solvent may be preferably used to minimize electrolyte consumption due to evaporation during pre-lithization. Specific examples of the first organic solvent may include ethylene carbonate (EC) and ethylmethyl carbonate, preferably ethylene carbonate and ethylmethyl carbonate alone, and more preferably ethylene carbonate and ethylmethyl carbonate 50:50 And an organic solvent having a volume ratio.

추가적인 양태에서 상기 제1 전해액은 본 발명의 목적에 부합하는 한도에서, 1,2-디메톡시에탄 (DME), γ-부티로락톤 (GBL), 테트라하이드로푸란(THF), 1,3-디옥솔란(DOXL), 디메틸에테르 (DEE), 메틸 프로피오네이트(MP), 설포란(sulfolane, S), 디메틸설폭사이드 (DMSO), 아세토니트릴 (AN), 및 테트라에틸렌글라이콜 디메틸에테르 (TEGDME)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.In a further embodiment, the first electrolyte may be selected from the group consisting of 1,2-dimethoxyethane (DME), gamma -butyrolactone (GBL), tetrahydrofuran (THF) (DOXL), dimethyl ether (DEE), methyl propionate (MP), sulfolane (S), dimethylsulfoxide (DMSO), acetonitrile (AN), and tetraethylene glycol dimethyl ether ) May be further included.

상기 전해질 염은 LiBF4, LiClO4, LiPF6, LiAsF6, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, Li(CF3SO2)3C, 및 LiBPh4 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. 상기 전해질 염은 제1 유기 용매에 1 내지 2 M 농도로 포함될 수 있다.The electrolyte salt is LiBF 4, LiClO 4, LiPF 6 , LiAsF 6, LiCF 3 SO 3, Li (CF 3 SO 2) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3, Li (CF 3 SO 2) 3 C, and LiBPh 4. & Lt; / RTI &gt; The electrolyte salt may be contained in the first organic solvent at a concentration of 1 to 2 M.

본 발명의 음극을 제1 전해액에 1 시간 내지 30 시간동안 침지시켜 음극이 제1 전해액에 웨팅되도록 한다. 상기 침지 시간이 1 시간보다 짧은 경우에는 음극 활물질이 전해액에 의해 충분히 웨팅되지 않아 후속 공정인 전리튬화가 원활하게 이루어지지 않는 단점이 있고, 침지 시간이 30 시간보다 오랫동안 수행되는 경우에는 전극의 내구성이 약해져 공정시 활물질이 집전체에서 쉽게 떨어지게 된다. 웨팅을 통해 전극에 균일하게 전해액이 침투되면 리튬 금속 시트와 직접접촉시 리튬이온이 전극에 균일하게 확산되어 전극 전체에 균일한 리튬이온 농도로 전리튬화를 시켜줄 수 있다.The negative electrode of the present invention is immersed in the first electrolyte solution for 1 hour to 30 hours so that the negative electrode is wetted with the first electrolyte solution. If the immersion time is shorter than 1 hour, the negative active material is not sufficiently wetted by the electrolyte, and the subsequent lithium ionization is not smoothly performed. If the immersion time is longer than 30 hours, the durability of the electrode The active material easily falls off from the collector during the process. When the electrolyte is uniformly penetrated into the electrode through the wetting, the lithium ion is uniformly diffused to the electrode when it is in direct contact with the lithium metal sheet, so that the lithium ion can be uniformly distributed throughout the electrode.

웨팅이 보다 잘 이루어지도록 하기 위해 웨팅이 이루어지는 반응기를 760 mmHg 미만으로 진공화할 수 있다. 이 때, 웨팅이 이루어지는 제1 전해액 온도는 30 내지 60 ℃ 범위일 수 있다.To make the wetting better, the reactor in which the wetting occurs can be evacuated to less than 760 mmHg. In this case, the first electrolytic solution temperature at which wetting is performed may be in the range of 30 to 60 占 폚.

이어서, 제1 전해액에 리튬 금속 시트를 담그고 양극 활물질층과 대면 접촉하고 리튬 금속 시트의 양 단부와 음극 집전체 양 단부가 접촉되도록 평판 지그 및 단부 지그로 고정 및 가압하여 10 분 내지 1시간 또는 15 분 내지 45분 또는 20분 내지 30분동안 전리튬화시킨다. Subsequently, the lithium metal sheet is immersed in the first electrolyte solution, and is held in contact with both surfaces of the lithium metal sheet and both end portions of the negative electrode current collector by a flat jig and end jig for 10 minutes to 1 hour or 15 Min to 45 min or 20 to 30 min.

또한, 전리튬화가 상기보다 짧게 수행되는 경우에는 전지의 초기 효율 및 사이클 성능이 개선되는 효과가 미미하게 되고 전리튬화가 상기보다 길게 수행되는 경우에는 리튬 전착이 발생하여 안전성 측면에서 불리하게 된다. In addition, when the former lithium ionization is performed shorter than the above, the effect of improving the initial efficiency and cycle performance of the battery becomes insignificant. When the former lithium ionization is performed longer than the above, lithium electrodeposition occurs, which is disadvantageous from a safety standpoint.

이어서, 제1 전해액으로부터 음극을 꺼내고 디메틸 카보네이트를 이용하여 세척하고 건조시킨다. 세척액으로 디메틸 카보네이트를 이용시 음극을 손상시키지 않으면서 리튬염이 충분히 녹아 세척될 수 있다. 건조는 당업계에서 통상적으로 이루어지는 방식으로 이루어질 수 있으며, 비제한적인 예로 20 ℃ 내지 40 ℃의 드라이 룸에서 1시간 내지 5시간동안 건조될 수 있다.Subsequently, the negative electrode is taken out from the first electrolyte, washed with dimethyl carbonate and dried. When dimethyl carbonate is used as a washing solution, the lithium salt can sufficiently be dissolved and washed without damaging the cathode. The drying can be carried out in a manner customary in the art and can be carried out in a dry room at 20 ° C to 40 ° C for 1 hour to 5 hours, as a non-limiting example.

상기 음극은 양극 활물질을 포함하는 양극, 분리막과 함께 전극조립체를 구성하고, 상기 전극조립체와 전해질이 외장재 케이스에 수납되어 리튬 이차전지를 구성할 수 있다. The negative electrode constitutes an electrode assembly together with a positive electrode and a separator including a positive electrode active material, and the electrode assembly and the electrolyte are housed in a casing of a lithium secondary battery.

양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1 + yMn2 - yO4 (여기서, y 는 0 ~ 0.33임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1 -yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, y = 0.01 - 0.3임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2 - yMyO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, y = 0.01 - 0.1임) 또는 Li2Mn3MO8(여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn임)으로 표현되는 삼성분계 리튬 망간복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3, Li(NiaCobMnc)O2(0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1)인 삼성분계 리튬 전이금속 복합산화물 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. The positive electrode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + y Mn 2 - y O 4 (where y is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 and LiMnO 2 ; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; Formula LiNi 1 -y M y O 2 (where, the M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, y = 0.01 - 0.3 Im) Ni site type lithium nickel oxide which is represented by; Formula LiMn 2 - y M y O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, y = 0.01 - 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); a ternary lithium manganese composite oxide; LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Ternary lithium (Fe 2 (MoO 4 ) 3 , Li (Ni a Co b Mn c ) O 2 (0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, a + b + Transition metal complex oxides, and the like, but the present invention is not limited to these.

상기 양극 활물질은 바인더 고분자, 도전재 및 기타 첨가제와 함께 용매에 분산되어 양극합제 슬러리를 형성할 수 있으며, 양극 집전체의 적어도 일면에 코팅된 후에 건조 및 압연되어 양극으로 형성될 수 있다. The cathode active material may be dispersed in a solvent together with a binder polymer, a conductive material and other additives to form a cathode mixture slurry. The cathode active material may be coated on at least one surface of the cathode current collector, followed by drying and rolling to form an anode.

양극 집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있으며, 음극 집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.Non-limiting examples of the positive electrode current collector include aluminum, nickel, or a foil produced by a combination of these. Non-limiting examples of the negative electrode current collector include copper, gold, nickel, or a copper alloy or a combination thereof Foil and so on.

양극에 사용되는 바인더 고분자, 도전재 및 기타 첨가제는 음극에서 사용된 것과 동일하거나 상이할 수 있다. 바인더 고분자 및 도전재에 대해서는 음극 관련하여 기재된 사항을 참조한다.The binder polymer, conductive material and other additives used in the anode may be the same as or different from those used in the cathode. For binder polymers and conductive materials, refer to the matters related to the negative electrode.

제2 전해액은 통상적인 전해질 성분, 예를 들면 제2 유기용매 및 제2 전해질 염을 포함한다. 사용 가능한 제2 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 second electrolyte comprises conventional electrolyte components such as a second organic solvent and a second electrolyte salt. A second electrolyte salt that can be used, A + B - A salt of the structure, such as, A + is Li +, Na +,, and comprising an alkali metal cation or an ion composed of a combination thereof, such as K + B - is 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.

제2 전해액에 사용되는 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 used for the second electrolyte 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 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 양태에 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 (흑연:SiO=7:3) 92 중량%, Denka black(도전제) 3 중량% 및 SBR(결합제) 3.5 중량%, 및 CMC(증점제) 1.5 중량%를 물에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조하였다.92 weight% of negative electrode active material (graphite: SiO = 7: 3), 3 weight% of Denka black (conductive agent) and 3.5 weight% of SBR (binder) and 1.5 weight% of CMC (thickener) .

음극 집전체로 사용된 구리 집전체의 일면에 상기 제조된 음극 혼합물 슬러리를 코팅하고, 이를 건조 및 압연하여 음극 활물질층을 형성한다. 이때 음극 활물질층이 5cm 너비에 걸쳐 형성되도록 구리 집전체에 코팅하며 음극 활물질층의 양 옆에 무지부를 1cm 폭으로 만들어 준다. 이렇게 만들어진 음극을 너비 7cm, 세로길이 5cm로 잘라준다.The prepared negative electrode mixture slurry is coated on one surface of a copper current collector used as a negative electrode collector, dried and rolled to form a negative electrode active material layer. At this time, the negative active material layer is coated on the copper current collector so that the active material layer is formed over a width of 5 cm, and the uncoated portion is made 1 cm wide on both sides of the negative active material layer. The negative electrode thus cut is cut to a width of 7 cm and a length of 5 cm.

<고압 직접접촉 전리튬화><Lithiumization before high voltage direct contact>

상기에서 제작한 음극을, 에틸렌 카보네이트(EC), 에틸메틸 카보네이트를 50:50의 부피비로 혼합한 용매에 1M LiPF6가 용해된 전해액 조성물(제1 전해액)에 10시간동안 웨팅시킨 후 상기 전해액 조성물에 담근 상태에서, 상기 음극 활물질층 및 상기 무지부에 너비 7cm, 세로길이 6cm의 리튬 금속 시트가 접하도록 리튬 금속 시트를 적층시키고 지그를 체결하여 30kgf/1.5cm2의 힘으로 압착시켰다. 이렇게 30분 동안 유지하고 리튬 금속 시트를 떼어준 후 디메틸 카보네이트(DMC)로 세척하고 수분노출을 최소화하여 건조해 준다.The negative electrode prepared above was wetted for 10 hours in an electrolyte composition (first electrolyte solution) in which 1 M LiPF 6 was dissolved in a solvent in which ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate were mixed in a volume ratio of 50:50, , A lithium metal sheet was laminated on the negative electrode active material layer and the non-coated portion such that a lithium metal sheet having a width of 7 cm and a length of 6 cm was in contact with the jig. The jig was tightened and pressed with a force of 30 kgf / 1.5 cm 2 . It is kept for 30 minutes, and the lithium metal sheet is removed, followed by washing with dimethyl carbonate (DMC) and drying with minimal water exposure.

<리튬 이차전지의 제조>&Lt; Production of lithium secondary battery >

상기에서 제작한 음극과 LiCoO2 양극을 코인셀 크기로 타발 후 사이에 폴리올레핀 세퍼레이터를 개재시킨 후, 에틸렌 카보네이트(EC), 에틸메틸카보네이트를 50:50의 부피비로 혼합한 용매에 1M LiPF6가 용해된 전해액을 주입하여 코인형 풀셀을 제조하였다.A polyolefin separator was interposed between the negative electrode and the LiCoO 2 positive electrode prepared in the above manner to form a coin cell size, followed by dissolving 1 M LiPF 6 in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate at a volume ratio of 50:50 Was injected to prepare a coin-type full cell.

실시예Example 2 2

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

음극 활물질로서 (흑연:SiO=7:3) 92 중량%, Denka black(도전제) 3 중량% 및 SBR(결합제) 3.5 중량%, 및 CMC(증점제) 1.5 중량%를 물에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조하였다.92 weight% of negative electrode active material (graphite: SiO = 7: 3), 3 weight% of Denka black (conductive agent) and 3.5 weight% of SBR (binder) and 1.5 weight% of CMC (thickener) .

구리 집전체의 일면에 상기 제조된 음극 혼합물 슬러리를 코팅하고, 이를 건조 및 압연해 준다. 이때 음극 활물질층이 5cm 너비에 걸쳐 형성되도록 구리 집전체에 코팅하며 음극 활물질층의 옆 한쪽에만 무지부를 1cm 폭으로 만들어 준다. 이렇게 만들어진 음극을 너비 6cm, 세로길이 5cm로 잘라준다.The prepared anode mixture slurry is coated on one side of the copper collector, dried and rolled. At this time, the negative electrode active material layer is coated on the copper collector such that the active material layer is formed over a width of 5 cm, and the uncoated portion is made 1 cm wide only on one side of the negative electrode active material layer. The negative electrode thus cut is cut into a width of 6 cm and a length of 5 cm.

<고압 직접접촉 전리튬화><Lithiumization before high voltage direct contact>

상기에서 제작한 음극을 10시간 전해액(에틸렌 카보네이트(EC), 에틸메틸 카보네이트를 50:50의 부피비로 혼합한 용매에 1M LiPF6가 용해된 전해액)에 wetting 시켜준 이후 전해액이 있는 상태에서 너비 7cm, 세로 길이 6cm의 리튬 금속 시트를 음극 위에 올리고 지그를 체결하여 30kgf의 힘으로 압착시켰다. 이때, 음극활물질층 옆 한쪽 무지부와 음극활물질층이 리튬 금속 시트와 접하게 된다. 이렇게 30분동안 유지하고 리튬 금속 시트를 떼어내준 후 디메틸 카보네이트(DMC)로 세척하고 수분 노출을 최소화하여 건조한다. The negative electrode prepared above was wetted with an electrolytic solution (1 M LiPF 6 dissolved in a solvent mixture of ethylene carbonate (EC) and ethylmethyl carbonate in a volume ratio of 50:50) for 10 hours. Thereafter, , A lithium metal sheet having a length of 6 cm was placed on the negative electrode and the jig was tightened and pressed with a force of 30 kgf. At this time, the uncoated portion and the negative electrode active material layer adjacent to the negative electrode active material layer are brought into contact with the lithium metal sheet. This is held for 30 minutes and the lithium metal sheet is removed, washed with dimethyl carbonate (DMC) and dried with minimal water exposure.

<리튬 이차전지의 제조>&Lt; Production of lithium secondary battery >

상기 실시예 1과 동일하게 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 above.

실시예Example 3 3

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

상기 실시예 1에서 제조된 음극의 무지부 양쪽에 구리 메쉬 박판(Sigma-aldrich, 두께 50 ㎛, 60 메쉬) (0.5 cm x 5 cm)을 용접하여 붙인 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 음극을 제조하였다.Except that a copper mesh thin plate (Sigma-aldrich, thickness 50 m, 60 mesh) (0.5 cm x 5 cm) was welded to both of the non-coated portions of the negative electrode prepared in Example 1, .

실시예Example 4 4

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

상기 실시예 2에서 제조된 음극의 무지부 한쪽에 구리 메쉬 박판 (Sigma-aldrich, 두께 50 ㎛, 60 메쉬) (0.5 cm x 5 cm)를 용접하여 붙인 것을 제외하고 나머지는 동일하게 음극을 제조하였다.Except that a copper mesh thin plate (Sigma-aldrich, thickness 50 m, 60 mesh) (0.5 cm x 5 cm) was welded to one of the non-coated portions of the negative electrode prepared in Example 2, .

비교예Comparative Example 1 One

상기 실시예 1에서 음극 제조시 전극 양옆에 무지부를 만들어 주지 않은 것을 제외하고 다른 공정은 동일하게 실시하여 리튬 이차전지를 제조하였다.Other steps were carried out in the same manner as in Example 1 except that no uncoated portions were formed on both sides of the electrode during the manufacture of the negative electrode, thereby manufacturing a lithium secondary battery.

비교예Comparative Example 2 2

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

상기 실시예 1과 동일하게 음극을 제작하였다.A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1 above.

<고압 직접접촉 전리튬화><Lithiumization before high voltage direct contact>

에틸렌 카보네이트(EC), 에틸메틸 카보네이트를 50:50 부피비로 혼합한 용매에 1M LiPF6가 용해된 전해액을 준비하였다. 상기에서 제작한 음극을 10시간동안 상기 전해액에 웨팅시킨 후에 전해액에 있는 상태에서 너비 7 cm, 세로 길이 6 cm의 리튬 금속 시트를 음극 위에 올리고, 지그를 체결하여 30 kgf의 힘으로 압착시켰다. 이 때, 음극활물질층 옆 양쪽 무지부 상에 테프론판 (두께 0.1 mm)을 덧대어 전극 집전체 무지부와 리튬 금속 시트가 직접 접촉되지 않게 하고, 음극 활물질층과 리튬 금속 시트만이 접촉하게 하였다. 이렇게 30분동안 유지하고 리튬 금속 시트를 떼어준 후에 디메틸 카보네이트(DMC)로 세척하고 수분노출을 최소화하여 건조하였다.An electrolytic solution in which 1 M LiPF 6 was dissolved in a solvent in which ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate were mixed in a 50:50 volume ratio was prepared. The negative electrode prepared above was wetted with the electrolyte solution for 10 hours. Then, a lithium metal sheet having a width of 7 cm and a length of 6 cm was placed on the negative electrode in the state of the electrolyte solution, and the jig was tightened and pressed with a force of 30 kgf. At this time, a Teflon plate (thickness: 0.1 mm) was attached to both uncoated portions on the sides of the negative electrode active material layer so that the electrode collector uncoated portion and the lithium metal sheet were not in direct contact with each other and only the negative electrode active material layer and the lithium metal sheet were in contact with each other . This was held for 30 minutes and the lithium metal sheet was removed, followed by washing with dimethyl carbonate (DMC) and drying with minimal water exposure.

평가실험Evaluation experiment

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

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 코인형 풀셀을 전기화학 충방전기를 이용하여 충방전 가역성 테스트를 하였다. 충전시 4.2 V (vs. Li/Li+) 의 전압까지 0.1C-rate의 전류밀도로 전류를 가하여 충전해 주었고, 방전시 같은 전류밀도로 2.5 V의 전압까지 방전을 실시해 주었다. 이때 100 사이클 용량 유지율을 표 1에 나타내었다.The coin-type full-cell prepared in Example 1 and Comparative Example 1 was subjected to charge-discharge reversibility test using an electrochemical charging / discharging device. The battery was charged at a current density of 0.1 C-rate up to a voltage of 4.2 V (vs. Li / Li + ) at the time of charging, and discharged to a voltage of 2.5 V at the same current density at the time of discharging. At this time, the 100-cycle capacity retention rate is shown in Table 1.

100 사이클 용량 유지율 (%)100 cycle capacity retention rate (%) 실시예 1Example 1 8888 실시예 2Example 2 8787 실시예 3Example 3 9292 실시예 4Example 4 9191 비교예 1Comparative Example 1 7979 비교예 2Comparative Example 2 7979

실시예 1과 비교예 1에서 용량 유지율이 차이나는 이유는 전리튬화시 비교예 1의 경우 전자와 이온이 전극의 상부에 집중되어 리튬화가 일어나 전극 활물질간 컨텍(contact)이 많이 떨어지게 되는 데미지가 발생하고, 실시예 1의 경우 무지부를 통해 전자가 이동할 수 있는 채널이 추가로 확보됨에 따라 전극이 상부 하부 고르게 리튬화가 되어 전극의 손상이 많이 줄어들었기 때문일 것이다.The reason why the capacity retention ratios are different in Example 1 and Comparative Example 1 is that in the case of Comparative Example 1 in the case of lithium ionization, the electrons and ions are concentrated on the upper portions of the electrodes to cause lithization and the contact damage between the electrode active materials In the case of Example 1, a channel through which the electrons can move through the non-coated portion is further secured, so that the electrode is uniformly lithium-ized in the upper portion and the damage of the electrode is greatly reduced.

또한, 실시예 3과 실시예 4에서 우수한 용량유지율을 갖는 이유는 집전체 무지부와 리튬 금속 시트 사이에 구리 메쉬 박판이 개재되어 집전체 무지부와 리튬 금속 시트 사이의 접촉이 좋아져서, 전자가 집전체 무지부 쪽으로 더 잘 이동하게 되고, 그 결과 전극이 더 고르게 전리튬화되어 전극 손상이 감소하기 때문이다.The reason why the capacity retention ratio is excellent in Examples 3 and 4 is that the copper mesh thin plate is interposed between the collector uncoated portion and the lithium metal sheet to improve the contact between the collector uncoated portion and the lithium metal sheet, This is because it moves more toward the igniter part of the current collector, resulting in more uniform pre-lithization of the electrode, thereby reducing electrode damage.

Claims (10)

음극 집전체; 및 음극 집전체의 적어도 일면에 형성되어 있는 음극 활물질층;을 포함하는 음극의 전리튬화 방법으로,
(S1) 음극 집전체의 적어도 일 단부에 무지부가 구비되도록 음극 집전체의 적어도 일부분에 음극 활물질층을 도포하여 음극을 형성하는 단계; 및
(S2) 상기 음극을 전해액 조성물에 담근 상태에서 상기 음극 활물질층 및 상기 무지부에 리튬 금속 시트가 접하도록 리튬 금속 시트를 적층시키는 단계;를 포함하는
음극의 전리튬화 방법.
Cathode collector; And a negative electrode active material layer formed on at least one surface of the negative electrode current collector,
(S1) forming a negative electrode by coating a negative electrode active material layer on at least a part of the negative electrode current collector such that the uncoated portion is provided at least at one end of the negative electrode current collector; And
(S2) stacking the lithium metal sheet so that the lithium metal sheet is in contact with the negative active material layer and the non-coated portion in a state where the negative electrode is immersed in the electrolyte composition
A method for full lithification of a cathode.
제1항에 있어서,
(S1) 단계와 (S2) 단계 사이에, 상기 음극을 상기 전해액 조성물에 웨팅시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음극의 전리튬화 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step of wetting the cathode with the electrolyte composition between steps (S1) and (S2).
제1항에 있어서,
상기 접촉은 음극 집전체 무지부의 일 단부에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 음극의 전리튬화 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the contact is made at one end of the negative electrode current collector uncoated portion.
제1항에 있어서,
상기 접촉은 음극 집전체 무지부의 양 단부에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 음극의 전리튬화 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the contact is made at both ends of the uncoated portion of the negative electrode collector.
제1항에 있어서,
상기 음극 활물질층이 SiOx (0 < x < 2)로 표시되는 규소 산화물; SiOx (0 < x < 2)에 Al, Mg와 같은 금속이 도핑 또는 화학결합된 규소 산화물계 복합체; 또는 이들의 혼합물을 음극 활물질로 포함하는 것을 특징으로 하는 음극의 전리튬화 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the anode active material layer is represented by SiO x (0 < x &lt;2); A silicon oxide-based composite in which a metal such as Al and Mg is doped or chemically bonded to SiO x (0 <x <2); Or a mixture thereof is used as a negative electrode active material.
제1항에 있어서,
상기 리튬 금속 시트와 음극 집전체 무지부의 사이에 구리 메쉬 박판이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 음극의 전리튬화 방법.
The method according to claim 1,
Wherein a copper mesh thin plate is interposed between the lithium metal sheet and the negative electrode collector non-coated portion.
제6항에 있어서,
상기 구리 메쉬 박판이 음극 집전체 무지부에 용접된 형태로 있는 것을 특징으로 하는 음극의 전리튬화 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the copper mesh thin plate is welded to the uncoated portion of the negative electrode current collector.
제6항에 있어서,
상기 구리 메쉬 박판이 3 내지 500 ㎛ 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 음극의 전리튬화 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the copper mesh thin plate has a thickness of 3 to 500 占 퐉.
제6항에 있어서,
상기 구리 메쉬 박판이 10 메쉬 내지 200 메쉬를 가지는 것을 특징으로 하는 음극의 전리튬화 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the copper mesh thin plate has 10 mesh to 200 mesh.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조된 전리튬화된 음극.A pre-lithiated cathode produced by the method of any one of claims 1 to 9.
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