KR20200135060A - Positive electrode for lithium secondary battery, preparing method thereof, and lithium secondary battery comprising the same - Google Patents

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KR20200135060A
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손동호
강기석
김기준
박지원
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Abstract

The present invention relates to a positive electrode for a secondary battery, comprising: a positive electrode current collector; a first layer disposed on at least one surface of the positive electrode current collector and including a first positive electrode active material; and a second layer disposed on the first layer and including a second positive electrode active material, wherein the first positive electrode active material and the second positive electrode active material are each independently represented by chemical formula 1, Li_xNi_yM_1-yO_2, and the first positive electrode active material and the second positive electrode active material are different from each other, to a production method thereof, and to a lithium secondary battery comprising the same, capable of improving service life characteristics. In the chemical formula 1, the definitions for x, y, and M refer to the detailed description of the present invention.

Description

리튬 이차전지용 양극, 이의 제조방법 및 이를 포함한 리튬 이차전지 {Positive electrode for lithium secondary battery, preparing method thereof, and lithium secondary battery comprising the same}A positive electrode for a lithium secondary battery, a method for manufacturing the same, and a lithium secondary battery including the same {Positive electrode for lithium secondary battery, preparing method thereof, and lithium secondary battery comprising the same}

리튬 이차전지용 양극, 이의 제조방법 및 이를 포함한 리튬 이차전지에 관한 것이다.It relates to a positive electrode for a lithium secondary battery, a method of manufacturing the same, and a lithium secondary battery including the same.

리튬 이차전지는 비디오 카메라, 휴대폰, 노트북 컴퓨터 등 휴대용 전자기기의 구동 전원으로 사용된다. 재충전이 가능한 리튬 이차전지는 기존의 납축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈수소 전지, 니켈아연 전지 등과 비교하여 단위 중량당 에너지 밀도가 3배 이상 높고 고속 충전이 가능하다.Lithium secondary batteries are used as power sources for portable electronic devices such as video cameras, mobile phones, and notebook computers. Rechargeable lithium secondary batteries have an energy density of more than three times per unit weight compared to conventional lead acid batteries, nickel-cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, and nickel zinc batteries and can be charged at a high speed.

리튬 이차전지는 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 활물질을 포함한 양극과 음극 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시킨 상태에서 리튬 이온이 양극 및 음극에서 삽입/탈리 될 때의 산화, 환원 반응에 의해 전기 에너지를 생산한다.Lithium secondary batteries are electrically charged by oxidation and reduction reactions when lithium ions are inserted/desorbed from the positive and negative electrodes in a state in which an organic electrolyte or polymer electrolyte is charged between a positive electrode and a negative electrode containing an active material capable of intercalating and desorbing lithium ions. Produce energy.

특히 고용량의 이차전지 구현을 위해 후막 극판에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 후막 극판은 기재/세퍼레이터 등의 두께 감소를 통해 고용량 전지 구현이 가능하고, 전지의 단가 비용이 절감되는 등의 장점이 있으나, 극판의 후막화에 따른 전자 또는 리튬의 이동거리 증가로 인한 전지 성능 저하의 문제점이 있다. In particular, research on a thick film electrode plate is actively being conducted to realize a high-capacity secondary battery. The thick-film electrode plate has advantages such as a high-capacity battery can be realized by reducing the thickness of the substrate/separator, and the unit cost of the battery is reduced, but the battery performance decreases due to an increase in the moving distance of electrons or lithium due to the thickening of the electrode plate. There is a problem.

특히, 이러한 후막 극판의 성능 열화는 극판의 두께 방향으로 불균일한 충방전 특성에서 두드러진다. 구체적으로, 후막화에 의한 극판의 막 두꼐 증가는 충방전시 분극 현상의 증가를 야기하는데, 이러한 분극 현상은 극판 두께 방향으로의 전위차에 기인하며, 이러한 분극 현상은 일 부분은 높은 전위를 갖고, 다른 일 부분은 낮은 전위를 갖게 하여, 충방전시 활물질의 충방전 심도차를 유발한다. 결국, 분극 현상이 심화될수록 높은 전위를 유지하는 부분은 열화가 심화되어, 전체적인 전지 성능의 열화를 야기한다.In particular, the deterioration of the performance of the thick electrode plate is remarkable in the non-uniform charge and discharge characteristics in the thickness direction of the electrode plate. Specifically, an increase in the thickness of the electrode plate due to thickening causes an increase in polarization during charge and discharge. This polarization phenomenon is due to a potential difference in the thickness direction of the electrode plate, and this polarization phenomenon has a high potential in one part, The other part has a low potential, causing a difference in charge/discharge depth of the active material during charge and discharge. As a result, as the polarization becomes deeper, the deterioration of the portion that maintains a high potential is intensified, resulting in deterioration of overall battery performance.

이를 해결하기 위한 방안으로, 도전성 물질을 증가시키고, 극판의 공극률을 높이는 방안이 제안되었으나, 이 경우 고용량화에 한계가 있다는 문제점이 있었다.As a solution to this problem, a method of increasing the conductive material and increasing the porosity of the electrode plate has been proposed, but in this case, there is a problem that there is a limitation in increasing the capacity.

따라서, 후막 극판을 사용하면서도 전극의 성능 열화를 최소화하는 방안이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a method of minimizing deterioration of electrode performance while using a thick electrode plate.

본 발명의 일 측면은 집전체 상의 일정한 순서로 배치된 복층의 상이한 양극 활물질 층을 포함한 신규한 구성의 이차전지용 양극을 제공하는 것이다. One aspect of the present invention is to provide a positive electrode for a secondary battery having a novel configuration including a plurality of different positive electrode active material layers arranged in a certain order on a current collector.

본 발명의 다른 측면은 상기 이차전지용 양극의 제조 방법을 제공하는 것이다. Another aspect of the present invention is to provide a method of manufacturing the positive electrode for a secondary battery.

본 발명의 또 다른 측면은 상기 이차전지용 양극을 채용한 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a lithium secondary battery employing the positive electrode for a secondary battery.

본 발명의 일 측면에서는, 양극 집전체;In one aspect of the present invention, a positive electrode current collector;

상기 양극 집전체의 적어도 일면 상에 배치되고, 제1 양극 활물질을 포함하는 제1층; 및 A first layer disposed on at least one surface of the positive electrode current collector and including a first positive electrode active material; And

상기 제1층 상에 배치되고, 제2 양극 활물질을 포함하는 제2층;을 포함하고,Includes; a second layer disposed on the first layer and including a second positive electrode active material,

상기 제1 양극 활물질 및 상기 제2 양극 활물질은 서로 독립적으로 하기 화학식 1로 표시되고, 상기 제1 양극 활물질 및 상기 제2 양극 활물질은 서로 상이한, 이차전지용 양극이 제공된다:The first positive electrode active material and the second positive electrode active material are independently represented by Formula 1 below, and the first positive electrode active material and the second positive electrode active material are different from each other, and a positive electrode for a secondary battery is provided:

<화학식 1><Formula 1>

LixNiyM1-yO2 Li x Ni y M 1-y O 2

상기 식에서,In the above formula,

0.9≤x≤1.2, 0.1≤y≤0.98이고, 0.9≤x≤1.2, 0.1≤y≤0.98,

M은 1종 이상의 산화수 +2 또는 +3가의 금속 또는 전이금속 원소이다.M is a metal or transition metal element having at least one oxidation number of +2 or +3.

다른 측면에서는, 양극 집전체의 적어도 일면 상에 제1 양극 활물질을 포함하는 제1 조성물을 도포하여, 제1층을 형성하는 단계; 및In another aspect, forming a first layer by applying a first composition including a first positive electrode active material on at least one surface of the positive electrode current collector; And

상기 제1층 상에 제2 양극 활물질을 포함하는 제2 조성물을 도포하여, 제2층을 형성하는 단계;를 포함하고,Forming a second layer by applying a second composition containing a second positive electrode active material on the first layer; Including,

상기 제1 양극 활물질 및 상기 제2 양극 활물질은 서로 독립적으로 하기 화학식 1로 표시되고, 상기 제1 양극 활물질 및 상기 제2 양극 활물질은 서로 상이한, 이차전지용 양극의 제조방법이 제공된다:The first positive electrode active material and the second positive electrode active material are independently represented by Formula 1 below, and the first positive electrode active material and the second positive electrode active material are different from each other, and a method of manufacturing a positive electrode for a secondary battery is provided:

<화학식 1><Formula 1>

LixNiyM1-yO2 Li x Ni y M 1-y O 2

상기 식에서,In the above formula,

0.9≤x≤1.2, 0.1≤y≤0.98이고, 0.9≤x≤1.2, 0.1≤y≤0.98,

M은 1종 이상의 산화수 +2 또는 +3가의 금속 또는 전이금속 원소이다.M is a metal or transition metal element having at least one oxidation number of +2 or +3.

또 다른 측면에서는, 상기 이차전지용 양극;In another aspect, the secondary battery positive electrode;

상기 양극에 대향하여 배치되는 음극; 및A negative electrode disposed opposite the positive electrode; And

상기 양극 및 상기 음극 사이에 배치되는 전해질;을 포함하는 리튬 이차전지가 제공된다.There is provided a lithium secondary battery comprising; an electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode.

일 구현예에 따른 리튬 이차전지는 신규한 구성의 층 구조를 포함하는 양극을 채용함으로써, 수명 특성이 향상될 수 있다.The lithium secondary battery according to an exemplary embodiment may improve lifespan characteristics by employing a positive electrode including a layer structure having a novel structure.

도 1은 예시적인 구현예에 따른 리튬 이차전지의 모식도이다.
도 2는 예시적인 구현예에 따른 이차전지용 양극의 모식도이다.
도 3은 예시적인 다른 구현예에 따른 이차전지용 양극의 모식도이다.
도 4는 예시적인 구현예에 따른 이차전지용 양극의 제조방법을 나타낸 모식도이다.
도 5는 실시예 1에서 제조된 양극의 모식도이다.
도 6은 비교예 1에서 제조된 양극의 모식도이다.
도 7은 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 양극을 적용한 리튬 이차전지의 초기 충전 프로파일(profile) 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 양극을 적용한 리튬 이차전지의 사이클 수명을 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 리튬 이차전지 2: 음극
3: 양극 4: 세퍼레이터
5: 전지케이스 6: 캡 어셈블리
10, 20: 이차전지용 양극 11, 21: 양극 집전체
12, 22: 제1층 13, 23: 제2층
24: 제3층
1 is a schematic diagram of a lithium secondary battery according to an exemplary embodiment.
2 is a schematic diagram of a positive electrode for a secondary battery according to an exemplary embodiment.
3 is a schematic diagram of a positive electrode for a secondary battery according to another exemplary embodiment.
4 is a schematic diagram showing a method of manufacturing a positive electrode for a secondary battery according to an exemplary embodiment.
5 is a schematic diagram of a positive electrode prepared in Example 1.
6 is a schematic diagram of a positive electrode prepared in Comparative Example 1.
7 is a graph showing an initial charging profile result of a lithium secondary battery to which the positive electrode prepared in Example 1 and Comparative Example 1 is applied.
8 is a graph showing the cycle life of lithium secondary batteries to which the positive electrodes prepared in Example 1 and Comparative Example 1 are applied.
<Explanation of symbols for major parts of drawings>
1: lithium secondary battery 2: negative electrode
3: anode 4: separator
5: battery case 6: cap assembly
10, 20: positive electrode for secondary battery 11, 21: positive electrode current collector
12, 22: first floor 13, 23: second floor
24: third floor

이하에서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 양극에 대해 설명한다. 도 2는 예시적인 구현예에 따른 이차전지용 양극의 모식도이다. 도 2를 참조하면, 일 측면에 따른 이차전지용 양극(10)은, 양극 집전체(11); 상기 양극 집전체(11)의 적어도 일면 상에 배치되고, 제1 양극 활물질을 포함하는 제1층(12); 및 상기 제1층(12) 상에 배치되고, 제2양극 활물질을 포함하는 제2층(13)을 포함한다.Hereinafter, a positive electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2. 2 is a schematic diagram of a positive electrode for a secondary battery according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 2, a positive electrode 10 for a secondary battery according to an aspect includes a positive electrode current collector 11; A first layer 12 disposed on at least one surface of the positive electrode current collector 11 and including a first positive electrode active material; And a second layer 13 disposed on the first layer 12 and including a second positive electrode active material.

상기 제1 양극 활물질 및 상기 제2 양극 활물질은 서로 독립적으로 하기 화학식 1로 표시되고, 상기 제1 양극 활물질 및 상기 제2 양극 활물질은 서로 상이하다:The first positive electrode active material and the second positive electrode active material are independently represented by Formula 1 below, and the first positive electrode active material and the second positive electrode active material are different from each other:

<화학식 1><Formula 1>

LixNiyM1-yO2 Li x Ni y M 1-y O 2

상기 식에서,In the above formula,

0.9≤x≤1.2, 0.1≤y≤0.98이고, 0.9≤x≤1.2, 0.1≤y≤0.98,

M은 1종 이상의 산화수 +2 또는 +3가의 금속 또는 전이금속 원소이다.M is a metal or transition metal element having at least one oxidation number of +2 or +3.

상기에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 양극(10)은, Ni계 물질을 포함하는 양극을 구성하면서, 전이금속 조성이 상이한 복수의 양극 활물질을 각각 포함하는 복층 구조를 도입하여, 후막화에 의한 고용량을 구현하면서도 전지 성능의 열화를 억제하고, 수명 특선을 개선할 수 있다.As shown above, the positive electrode 10 for a secondary battery according to the present invention constitutes a positive electrode containing a Ni-based material, while introducing a multilayer structure each containing a plurality of positive electrode active materials having different transition metal compositions to form a thick film. It is possible to suppress deterioration of battery performance while realizing a high capacity due to the high capacity and improve the life characteristics.

단, 상기 M은 Ni이 아닌 원소이다.However, the M is an element other than Ni.

일 구현예에 있어서, 상기 M은 서로 독립적으로, Al, Mg, Mn, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소일 수 있다.In one embodiment, the M is independently of each other, Al, Mg, Mn, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W and Bi It may be one or more elements selected from the group consisting of.

일 구현예에 있어서, 상기 제1 양극 활물질은 하기 화학식 1A로 표시되고, 상기 제2 양극 활물질은 하기 화학식 1B로 표시될 수 있다:In one embodiment, the first positive electrode active material may be represented by Formula 1A, and the second positive electrode active material may be represented by Formula 1B:

<화학식 1A><Formula 1A>

Lix1Niy1M11-y1O2 Li x1 Ni y1 M1 1-y1 O 2

상기 식에서,In the above formula,

<화학식 1B><Formula 1B>

Lix2Niy2M1-y2O2 Li x2 Ni y2 M 1-y2 O 2

상기 식에서 M1, x1, y1, M2, x2, y2에 대한 정의는 본 명세서 중 M, x, y에 대해 정의된 바를 참조하고,For the definitions of M1, x1, y1, M2, x2, and y2 in the above formula, refer to the definitions for M, x, and y in the present specification,

단, y1>y2이다.However, y1>y2.

즉, 본 발명에 따른 이차전지용 양극(10)은 전술한 바와 같은 후막화 전극의 문제점인 분극 현상 심화와 수명 열화를 해소하기 위해, 상이한 조성의, 예를 들어, 전이금속 비율이 상이한 복수의 양극 활물질을 각각 포함하는 복층 구조를 가지면서도, 이에 더하여 양극 집전체(11)에 가까운 제1층(12)에는 고용량에 유리하도록 Ni 함량이 높은 리튬 전이금속산화물을 양극 활물질로 배치하고, 분리막(미도시)에 가까운 제2층(13)에는 Ni 함량이 낮은 리튬 전이금속산화물을 양극 활물질로 배치하여 후막화된 양극에서의 분극화에 의한 열화 억제와 수명 개선을 구현할 수 있다.That is, the anode 10 for a secondary battery according to the present invention is a plurality of anodes of different compositions, for example, different transition metal ratios, in order to eliminate the deepening of polarization and deterioration of life, which are the problems of the thickening electrode as described above. While having a multilayer structure each including an active material, in addition to this, lithium transition metal oxide having a high Ni content is disposed as a positive electrode active material in the first layer 12 close to the positive electrode current collector 11 to benefit high capacity, and a separator (not shown) A lithium transition metal oxide having a low Ni content is disposed as a positive electrode active material in the second layer 13 close to Si), thereby suppressing deterioration due to polarization in the thickened positive electrode and improving lifespan.

반면에 상이한 조성의 Ni계 양극 활물질을 복층 구조로 포함하더라도, 상기에서 정의된 바와 달리, y1<y2가 되어 Ni 함량이 더 높은 양극 활물질이 제2층(13)에 배치될 경우, 분극에 의한 열화를 양극의 극판 구조로 억제할 수 없어, 수명이 오히려 열화되는 문제점이 발생할 수 있다.On the other hand, even if a Ni-based positive electrode active material of a different composition is included in a multilayer structure, as defined above, when a positive electrode active material having a higher Ni content is disposed in the second layer 13 as y1<y2, it is caused by polarization. Deterioration can not be suppressed by the structure of the electrode plate of the positive electrode, and thus the life may be rather deteriorated.

일 구현예에 있어서, 상기 제1 양극 활물질 및 상기 제2 양극 활물질은 서로 독립적으로 하기 화학식 1-1 또는 화학식 1-2로 표시되고, 상기 제1 양극 활물질 및 상기 제2 양극 활물질은 서로 상이할 수 있다:In one embodiment, the first positive electrode active material and the second positive electrode active material are independently represented by the following Formula 1-1 or 1-2, and the first positive electrode active material and the second positive electrode active material may be different from each other. Can be:

<화학식 1-1><Formula 1-1>

Lix'Niy'Co1-y'-z'Alz'O2 Li x 'Ni y' Co 1 -y'-z 'Al z' O 2

<화학식 1-2><Formula 1-2>

Lix'Niy'Co1-y'-z'Mnz'O2 Li x 'Ni y' Co 1 -y'-z 'Mn z' O 2

상기 화학식 1-1 및 화학식 1-2에서, 0.9≤x'≤1.2, 0.1≤y'≤0.98, 0<z'<0.5, 0<1-y'-z'<0.5이다.In Formulas 1-1 and 1-2, 0.9≤x'≤1.2, 0.1≤y'≤0.98, 0<z'<0.5, and 0<1-y'-z'<0.5.

예를 들어, 상기 화학식 1-1 및 화학식 1-2 중, y'는 리튬 전이금속 산화물 내 Ni의 함량을 나타낸 것으로, 0.5≤y'≤0.98일 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 1-1 및 화학식 1-2 중, 0.6≤y≤0.98일 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 1-1 및 화학식 1-2 중, 0.7≤y≤0.98일 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 1-1 및 화학식 1-2 중, 0.8≤y≤0.98일 수 있다. For example, in Formulas 1-1 and 1-2, y′ represents the content of Ni in the lithium transition metal oxide, and may be 0.5≦y′≦0.98. For example, in Formulas 1-1 and 1-2, 0.6≤y≤0.98. For example, in Formulas 1-1 and 1-2, 0.7≤y≤0.98 may be used. For example, in Formulas 1-1 and 1-2, 0.8≤y≤0.98.

일 구현예에 있어서, 상기 제1 양극 활물질 중 Ni의 함량은 전이금속 총 몰수를 기준으로 0.6 몰 이상일 수 있다.In one embodiment, the content of Ni in the first positive electrode active material may be 0.6 mol or more based on the total number of moles of the transition metal.

일 구현예에 있어서, 상기 제2 양극 활물질 중 Ni의 함량은 전이금속 총 몰수를 기준으로 0.6 몰 이하일 수 있다.In one embodiment, the content of Ni in the second positive electrode active material may be 0.6 moles or less based on the total moles of the transition metal.

상기와 같이 전이금속 중 Ni의 몰 분율이 0.6 이상인, Ni의 함량이 높은 리튬 전이금속 산화물을 양극 활물질로 사용할 경우, 고용량의 전지를 구현할 수 있다는 장점에도 불구하고, 수명 특성이나 고온 안정성 및 고온 저장 특성의 저하가 심하다는 단점이 있고, 이러한 단점들로 인해 상용화에 어려움이 있다. 따라서, 상기 리튬 이차전지는 이를 해결하기 위한 구성으로 상기와 같은 Ni의 몰 분율이 0.6 이하인 Ni의 함량이 낮은 리튬 전이금속 산화물을 상기 Ni의 함량이 높은 리튬 전이금속 산화물 층 상에 형성함으로써, 분극화에 의한 열화를 억제하고, 수명 특성을 개선할 수 있다.In the case of using lithium transition metal oxide having a high Ni content as a positive electrode active material, which has a molar fraction of Ni of 0.6 or more among the transition metals as described above, despite the advantage of realizing a high-capacity battery, life characteristics, high temperature stability, and high temperature storage There is a disadvantage in that the characteristics are severely deteriorated, and commercialization is difficult due to these disadvantages. Therefore, the lithium secondary battery is a configuration for solving this problem, and polarization is achieved by forming a lithium transition metal oxide having a low Ni content of 0.6 or less on the lithium transition metal oxide layer having a high Ni content. It is possible to suppress deterioration due to and improve the life characteristics.

예를 들어, 상기 제1 양극 활물질은 LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 또는 LiNi08Co0.1Mn012O2일 수 있다. For example, the first positive electrode active material may be LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 or LiNi 08 Co 0.1 Mn 012 O 2 .

예를 들어, 상기 제2 양극 활물질은 LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 또는 LiNi033Co0.33Mn0.33O2일 수 있다. For example, the second positive electrode active material may be LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 or LiNi 033 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 .

일 구현예에 있어서, 상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질의 중량비는 3:7 내지 7:3일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질의 중량비는 3:7 내지 5:5일 수 있다. 상기 범위를 벗어나, 상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질의 중량비가 3:7 미만일 경우, 고함량 Ni계 물질의 함량이 지나치게 줄어들어, 높은 전지 용량 구현이 용이하지 않다는 문제점이 있다. 반면에, 상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질의 중량비가 7:3을 초과할 경우, 양극의 열화 현상 제어가 용이하지 않은 문제점이 있다.In one embodiment, the weight ratio of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material may be 3:7 to 7:3. For example, the weight ratio of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material may be 3:7 to 5:5. Outside the above range, when the weight ratio of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material is less than 3:7, there is a problem that the content of the high-content Ni-based material is excessively reduced, making it difficult to realize a high battery capacity. On the other hand, when the weight ratio of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material exceeds 7:3, it is difficult to control the deterioration phenomenon of the positive electrode.

일 구현예에 있어서, 상기 제1층(12) 대 제2층(13)의 전류밀도비는 2:8 내지 8:2일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1층(12) 대 제2층(13)의 전류밀도비는 3:7 내지 7:3일 수 있다.In one embodiment, a current density ratio of the first layer 12 to the second layer 13 may be 2:8 to 8:2. For example, the current density ratio of the first layer 12 to the second layer 13 may be 3:7 to 7:3.

일 구현예에 있어서, 상기 제1층(12) 대 제2층(13)의 두께비는 2:8 내지 8:2일 수 있다. 일 구현예에서, 상기 제1층(12)의 두께는 10 ㎛ 내지 70 ㎛일 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 제2층(13)의 두께는 10 ㎛ 내지 70 ㎛일 수 있다. 상기 범위를 벗어나, 상기 제1층(12) 대 제2층(13)의 두께비가 2:8 미만이거나, 상기 제1층(12)의 두께가 10 ㎛ 미만이거나 또는 상기 제2층(13)의 두께가 70 ㎛를 초과하여, 제1층(12)에 비해 제2층(13)이 지나치게 두꺼우면, 부피 대비 리튬 이차전지의 용량이 지나치게 낮은 문제점이 있다. 반면에, 상기 제1층(12) 대 제2층(13)의 두께비가 8:2을 초과하거나, 상기 제1층(12)의 두께가 70 ㎛를 초과하거나 또는 상기 제2층(13)의 두께가 10 ㎛ 미만으로, 제1층(12)이 제2층(13)에 비해 지나치게 두꺼우면, 리튬 이차전지의 용량을 증가시킬 수 있다는 효과는 있으나, 양극 표면에서 일어나는 부반응을 충분히 방지하지 못하여, 수명 특성의 열화가 초래되고, 특히 고온 수명 특성 및 고온 안정성 등의 고온 특성이 저하될 수 있다.In one embodiment, the thickness ratio of the first layer 12 to the second layer 13 may be 2:8 to 8:2. In one embodiment, the thickness of the first layer 12 may be 10 μm to 70 μm. In another embodiment, the thickness of the second layer 13 may be 10 μm to 70 μm. Outside the above range, the thickness ratio of the first layer 12 to the second layer 13 is less than 2:8, the thickness of the first layer 12 is less than 10 μm, or the second layer 13 When the thickness of the second layer 13 is too thick compared to the first layer 12 because the thickness of the second layer 13 exceeds 70 μm, there is a problem that the capacity of the lithium secondary battery is too low relative to the volume. On the other hand, the thickness ratio of the first layer 12 to the second layer 13 exceeds 8:2, the thickness of the first layer 12 exceeds 70 μm, or the second layer 13 If the thickness of is less than 10 μm and the first layer 12 is too thick compared to the second layer 13, there is an effect of increasing the capacity of the lithium secondary battery, but it does not sufficiently prevent side reactions occurring on the anode surface. As a result, deterioration of the life characteristics may be caused, and in particular, high temperature characteristics such as high temperature life characteristics and high temperature stability may be deteriorated.

예를 들어, 상기 양극(10)의 전류밀도는 3 내지 6 mAh/cm2일 수 있다.For example, the current density of the positive electrode 10 may be 3 to 6 mAh/cm 2 .

일 구현예에 있어서, 상기 제1층(11) 및 제2층(12)을 포함하는 양극 활물질층의 두께는 40 ㎛ 이상일 수 있다.In one embodiment, the thickness of the positive electrode active material layer including the first layer 11 and the second layer 12 may be 40 μm or more.

예를 들어, 상기 양극 활물질층의 두께는 40 ㎛ 내지 110 ㎛일 수 있다.For example, the thickness of the positive electrode active material layer may be 40 μm to 110 μm.

즉, 본 발명에 따른 양극(10)은 상기와 같은 범위의 두께를 가져, 후막 구조를 구현하며, 이를 통해 고용량의 전지를 구현할 수 있다.That is, the positive electrode 10 according to the present invention has a thickness in the above-described range, and implements a thick film structure, thereby implementing a high-capacity battery.

도 3은 예시적인 다른 구현예에 따른 이차전지용 양극의 모식도이다. 도 3을 참조하면, 이차전지용 양극(20)은, 양극 집전체(21); 상기 양극 집전체(21)의 적어도 일면 상에 배치되고, 상기 제1 양극 활물질을 포함하는 제1층(22); 및 상기 제1층(22) 상에 배치되고, 상기 제2양극 활물질을 포함하는 제2층(23)을 포함하고, 이에 더하여 상기 제2층(23) 상에 배치되고, 제3 양극 활물질을 포함하는 제3층(24)을 더 포함하고, 상기 제3 양극 활물질은 하기 화학식 1로 표시되고, 상기 제3 양극 활물질은 상기 제1 양극 활물질 및 상기 제2 양극 활물질과 다른 조성을 갖는다:3 is a schematic diagram of a positive electrode for a secondary battery according to another exemplary embodiment. Referring to FIG. 3, the positive electrode 20 for a secondary battery includes a positive electrode current collector 21; A first layer 22 disposed on at least one surface of the positive electrode current collector 21 and including the first positive electrode active material; And a second layer 23 disposed on the first layer 22 and including the second positive electrode active material, and in addition to the second layer 23 disposed on the second layer 23, a third positive electrode active material Further comprising a third layer 24 including, the third positive electrode active material is represented by the following formula (1), the third positive electrode active material has a composition different from the first positive electrode active material and the second positive electrode active material:

<화학식 1><Formula 1>

LixNiyM1-yO2 Li x Ni y M 1-y O 2

상기 식에서,In the above formula,

0.9≤x≤1.2, 0.1≤y≤0.98이고, 0.9≤x≤1.2, 0.1≤y≤0.98,

M은 1종 이상의 산화수 +2 또는 +3가의 금속 또는 전이금속 원소이다.M is a metal or transition metal element having at least one oxidation number of +2 or +3.

즉, 본 발명에 따른 이차전지용 양극은(20) 전술한 제1층(22) 및 제2층(23) 외에 또 다른 조성의 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 별도의 양극 활물질층을 제3층(24)으로 포함할 수 있으며, 별도로 기재되지는 않았으나 상이한 조성을 가진 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 추가 층들을 더 포함할 수 있으며, 이때 추가되는 층들의 개수는 특별히 제한되지 않는다.That is, the positive electrode for a secondary battery according to the present invention 20 includes a separate positive electrode active material layer including a lithium transition metal oxide of another composition in addition to the first layer 22 and the second layer 23 described above as a third layer ( 24), and although not separately described, additional layers including lithium transition metal oxide having a different composition may be further included, and the number of additional layers is not particularly limited.

예를 들어, 상기 제1 양극 활물질은 하기 화학식 1A로 표시되고, 상기 제2 양극 활물질은 하기 화학식 1B로 표시되고, 상기 제3 양극 활물질은 하기 화학식 1C로 표시될 수 있다:For example, the first positive electrode active material may be represented by the following formula 1A, the second positive electrode active material may be represented by the following formula 1B, and the third positive electrode active material may be represented by the following formula 1C:

<화학식 1A><Formula 1A>

Lix1Niy1M11-y1O2 Li x1 Ni y1 M1 1-y1 O 2

상기 식에서,In the above formula,

<화학식 1B><Formula 1B>

Lix2Niy2M21-y2O2 Li x2 Ni y2 M2 1-y2 O 2

<화학식 1C><Formula 1C>

Lix3Niy3M31-y3O2 Li x3 Ni y3 M3 1-y3 O 2

상기 식에서 M1, x1, y1, M2, x2, y2, M3, x3, y3에 대한 정의는 본 명세서 중 M, x, y에 대해 정의된 바를 참조하고,For the definition of M1, x1, y1, M2, x2, y2, M3, x3, y3 in the above formula, refer to the definitions for M, x, and y in the present specification,

단, y1>y2>y3이다.However, y1>y2>y3.

즉, 2개를 초과하는 양극 활물질 층을 포함할 경우, 양극 집전체(21)에 가까운 층(22)에서 먼 층(24)으로 갈수록, Ni 함량이 줄어드는 방향으로 양극 활물질 층들이 배치될 수 있으며, 이를 통해 본 발명에서 구현하고자 하는 고용량 특성과 전지 성능 열화 억제를 발휘할 수 있다.That is, when more than two positive electrode active material layers are included, the positive electrode active material layers may be disposed in a direction in which the Ni content decreases from the layer 22 closer to the positive electrode current collector 21 to the layer 24 farther away. Through this, it is possible to exhibit high capacity characteristics and suppression of battery performance degradation to be implemented in the present invention.

예를 들어, 상기 제3층의 전류밀도는 제2층의 전류밀도 이하이고, 상기 제2층의 전류밀도는 상기 제1층의 전류밀도 이하일 수 있다.For example, the current density of the third layer may be less than or equal to the current density of the second layer, and the current density of the second layer may be less than or equal to the current density of the first layer.

이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 양극의 제조방법에 대해 설명한다. 도 4는 예시적인 구현예에 따른 이차전지용 양극의 제조방법을 나타낸 모식도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 측면에 따른 이차전지용 양극(10)의 제조방법은, 양극 집전체(11)의 적어도 일면 상에 제1 양극 활물질을 포함하는 제1 조성물을 도포하여, 제1층(12)을 형성하는 단계; 및 상기 제1층(12) 상에 제2 양극 활물질을 포함하는 제2 조성물을 도포하여, 제2층(13)을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 양극 활물질 및 상기 제2 양극 활물질은 서로 독립적으로 하기 화학식 1로 표시되고, 상기 제1 양극 활물질 및 상기 제2 양극 활물질은 서로 상이하다:Hereinafter, a method of manufacturing a positive electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4. 4 is a schematic diagram showing a method of manufacturing a positive electrode for a secondary battery according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 4, in a method of manufacturing a positive electrode 10 for a secondary battery according to another aspect of the present invention, a first composition including a first positive electrode active material is applied on at least one surface of the positive electrode current collector 11, Forming a first layer 12; And forming a second layer 13 by applying a second composition including a second positive electrode active material on the first layer 12, including the first positive electrode active material and the second positive electrode active material. Are each independently represented by the following formula (1), and the first positive electrode active material and the second positive electrode active material are different from each other:

<화학식 1><Formula 1>

LixNiyM1-yO2 Li x Ni y M 1-y O 2

상기 식에서,In the above formula,

0.9≤x≤1.2, 0.1≤y≤0.98이고, 0.9≤x≤1.2, 0.1≤y≤0.98,

M은 1종 이상의 산화수 +2 또는 +3가의 금속 또는 전이금속 원소이다.M is a metal or transition metal element having at least one oxidation number of +2 or +3.

상기 식에서, x, y 및 M에 대한 자세한 설명은 상술한 바를 참조한다.In the above equation, for detailed descriptions of x, y, and M, refer to the above.

또한, 별도로 기재되지는 않았으나 추가적인 제3 양극 활물질을 포함하는 제3층을 더 포함할 경우, 제1층(11) 상에 제2층(12)을 형성하는 단계와 유사한 방식이 사용될 수 있다.Further, although not separately described, when a third layer including an additional third positive electrode active material is further included, a method similar to the step of forming the second layer 12 on the first layer 11 may be used.

하나의 구체적인 예에서, 상기 제1 조성물 또는 상기 제2 조성물은 바인더 및 도전재를 더 포함할 수 있다.In one specific example, the first composition or the second composition may further include a binder and a conductive material.

상기 바인더는, 리튬 전이금속 산화물, 즉 양극 활물질 또는 무기물과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 상기 양극 집전체와 양극 활물질층 사이, 양극 활물질층 내, 상기 양극 활물질층과 상기 무기물층 사이, 또는 상기 무기물층 내에 포함될 `수 있으며, 양극 활물질 또는 무기물 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 50 중량부로 첨가될 수 있다. 예를 들어 양극 활물질 또는 무기물 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 30 중량부, 1 내지 20 중량부, 또는 1 내지 15 중량부의 범위로 바인더를 첨가할 수 있다. 예를 들어, 상기 바인더는, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리벤지미다졸, 폴리이미드, 폴리비닐아세테이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아닐린, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 및 불소 고무로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 예를 들어, 상술한 예들의 바인더들이 둘 이상일 경우, 상기 둘 이상의 바인더들이 중합된 다양한 공중합체가 바인더일 수 있다. The binder is a lithium transition metal oxide, that is, a positive electrode active material or a component that assists in bonding of an inorganic material to a conductive material, and bonding to a current collector, and between the positive electrode current collector and the positive electrode active material layer, in the positive electrode active material layer, the positive electrode active material It may be included between the layer and the inorganic material layer or in the inorganic material layer, and may be added in an amount of 1 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of a positive electrode active material or inorganic material. For example, the binder may be added in an amount of 1 to 30 parts by weight, 1 to 20 parts by weight, or 1 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the positive electrode active material or inorganic material. For example, the binder is polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, polybenzimidazole, polyimide, polyvinyl acetate, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch , Hydroxypropylcellulose, recycled cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polymethyl methacrylate, polyaniline, acrylonitrile butadiene styrene, phenol resin, epoxy resin , Polyethylene terephthalate, polytetrafluoroethylene, polyphenylene sulfide, polyamideimide, polyetherimide, polyethersulfone, polyamide, polyacetal, polyphenylene oxide, polybutylene terephthalate, ethylene-propylene-diene It may be at least one selected from the group consisting of terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), and fluorine rubber. For example, when two or more binders of the above-described examples are used, various copolymers in which the two or more binders are polymerized may be a binder.

상기 제1 조성물 또는 제2 조성물은 상술한 양극 활물질 또는 무기물에 도전 통로를 제공하여 전기전도성을 보다 향상시키기 위하여 선택적으로 도전재를 더욱 포함할 수 있다. 상기 도전재로는 일반적으로 리튬 이차전지에 사용되는 것은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 예로 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유(예. 기상성장 탄소섬유) 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 도전성 재료를 사용할 수 있다. 도전재의 함량은 적당하게 조절하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 양극 활물질 또는 무기물 및 도전재의 중량비가 99:1 내지 90:10 범위로 첨가될 수 있다.The first composition or the second composition may optionally further include a conductive material in order to further improve electrical conductivity by providing a conductive path to the positive electrode active material or inorganic material. As the conductive material, anything generally used for lithium secondary batteries may be used, and examples thereof include carbon-based materials such as carbon black, acetylene black, ketjen black, and carbon fiber (eg, vapor-grown carbon fiber); Metal-based materials such as metal powder or metal fibers such as copper, nickel, aluminum, and silver; A conductive material containing a conductive polymer such as a polyphenylene derivative, or a mixture thereof can be used. The content of the conductive material can be appropriately adjusted and used. For example, the weight ratio of the positive electrode active material or inorganic material and conductive material may be added in the range of 99:1 to 90:10.

상기 양극 집전체는 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께로서, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The positive electrode current collector has a thickness of 3 µm to 500 µm, and is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing a chemical change in the battery. For example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon , Or a surface-treated aluminum or stainless steel surface with carbon, nickel, titanium, silver, etc. may be used. The current collector may increase the adhesion of the positive electrode active material by forming fine irregularities on its surface, and various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams, and nonwoven fabrics are possible.

준비된 제1 조성물을 양극 집전체 상에 직접 도포 및 건조하여 양극 극판을 제조할 수 있다. 다르게는, 상기 제1 조성물을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 상기 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 양극 집전체 상에 라미네이션하여 양극 극판을 제조할 수 있다.The prepared first composition may be directly applied and dried on a positive electrode current collector to prepare a positive electrode plate. Alternatively, a positive electrode plate may be manufactured by casting the first composition on a separate support and then laminating a film obtained by peeling from the support on a positive electrode current collector.

한편, 상기 제1 조성물 또는 제2 조성물은 용매를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the first composition or the second composition may further include a solvent.

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

하나의 구체적인 예에서, 상기 제1 조성물의 총 중량을 기준으로 상기 제1 양극 활물질의 함량은 80 내지 98 중량%일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 조성물의 총 중량을 기준으로 상기 제1 양극 활물질의 함량은 85 내지 98 중량%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one specific example, the content of the first positive electrode active material may be 80 to 98% by weight based on the total weight of the first composition. For example, the content of the first positive electrode active material may be 85 to 98% by weight based on the total weight of the first composition, but is not limited thereto.

하나의 구체적인 예에서, 상기 제2 조성물의 총 중량을 기준으로 상기 제2 양극 활물질의 함량은 80 내지 98 중량%일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 조성물의 총 중량을 기준으로 상기 제2 양극 활물질의 함량은 85 내지 98 중량%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In one specific example, the content of the second positive electrode active material may be 80 to 98% by weight based on the total weight of the second composition. For example, the content of the second positive electrode active material may be 85 to 98% by weight based on the total weight of the second composition, but is not limited thereto.

예를 들어, 상기 제1 조성물 또는 제2 조성물을 도포한 후, 건조할 때 있어서, 상기 건조는 80 내지 130℃의 온도 범위에서 약 5 분 내지 30 분 동안 1차 건조함으로써 수행될 수 있다.For example, when drying after applying the first composition or the second composition, the drying may be performed by primary drying for about 5 to 30 minutes at a temperature range of 80 to 130°C.

본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 리튬 이차전지는 상술한 바와 같은 이차전지용 양극; 상기 양극에 대향하여 배치되는 음극; 및 상기 양극 및 상기 음극 사이에 배치되는 전해질;을 포함한다. In another aspect of the present invention, a lithium secondary battery includes a positive electrode for a secondary battery as described above; A negative electrode disposed opposite the positive electrode; And an electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode.

상기 이차전지용 양극은 상술한 양극 집전체, 제1층 및 제2층을 필수적으로 포함하고, 이에 대한 설명은 상술한 바를 참조한다. 나아가, 상기 제1층 및 제2층은 각각 상술한 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질을 필수 성분으로 하고, 이 필수 성분 이외에 리튬 이차전지에서 통상적으로 사용되는 양극 활물질 재료를 추가적으로 더 포함할 수 있다.The positive electrode for a secondary battery essentially includes the above-described positive electrode current collector, a first layer, and a second layer, and a description thereof is referred to the foregoing. Further, the first layer and the second layer each have the above-described first positive electrode active material and second positive electrode active material as essential components, and may further include a positive electrode active material commonly used in lithium secondary batteries in addition to these essential components. have.

예를 들어, LiaA'1-bBbD2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 및 0 ≤ b ≤ 0.5이다); LiaE1-bBbO2-cDc(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiE2-bBbO4-cDc(상기 식에서, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiaNi1-b-cCobBcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1-b-cCobBcO2-αFα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cCobBcO2-αF2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cMnbBcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1-b-cMnbBcO2-αFα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cMnbBcO2-αF2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNibEcGdO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1이다.); LiaNibCocMndGeO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1이다.); LiaNiGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaCoGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMnGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMn2GbO4(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiIO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); LiFePO4의 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 추가적으로 더 포함할 수 있다:For example, Li a A′ 1-b B b D 2 (where 0.90≦a≦1, and 0≦b≦0.5); Li a E 1-b B b O 2-c D c (where 0.90≦a≦1, 0≦b≦0.5, 0≦c≦0.05); LiE 2-b B b O 4-c D c (where 0≦b≦0.5, 0≦c≦0.05); Li a Ni 1-bc Co b B c D α (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α ≤ 2); Li a Ni 1-bc Co b B c O 2-α F α (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2); Li a Ni 1-bc Co b B c O 2-α F 2 (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2); Li a Ni 1-bc Mn b B c D α (wherein, 0.90≦a≦1, 0≦b≦0.5, 0≦c≦0.05, 0<α≦2); Li a Ni 1-bc Mn b B c O 2-α F α (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2); Li a Ni 1-bc Mn b B c O 2-α F 2 (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2); Li a Ni b E c G d O 2 (in the above formula, 0.90≦a≦1, 0≦b≦0.9, 0≦c≦0.5, 0.001≦d≦0.1); Li a Ni b Co c Mn d GeO 2 (wherein, 0.90≦a≦1, 0≦b≦0.9, 0≦c≦0.5, 0≦d≦0.5, 0.001≦e≦0.1); Li a NiG b O 2 (in the above formula, 0.90≦a≦1, 0.001≦b≦0.1); Li a CoG b O 2 (in the above formula, 0.90≦a≦1, 0.001≦b≦0.1); Li a MnG b O 2 (in the above formula, 0.90≦a≦1, 0.001≦b≦0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (in the above formula, 0.90≦a≦1, 0.001≦b≦0.1); QO 2 ; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 5 ; LiIO 2 ; LiNiVO 4 ; Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0≦f≦2); Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0≦f≦2); LiFePO 4 may further include a compound represented by any one of the formulas:

상기 화학식에 있어서, A'은 Ni, Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; B는 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 또는 이들의 조합이고; D는 O, F, S, P, 또는 이들의 조합이고; E는 Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; F는 F, S, P, 또는 이들의 조합이고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, 또는 이들의 조합이고; Q는 Ti, Mo, Mn, 또는 이들의 조합이고; I는 Cr, V, Fe, Sc, Y, 또는 이들의 조합이며; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, 또는 이들의 조합이다. 예를 들어, LiCoO2, LiMnx''O2x''(x''=1, 2), LiNi1-x''Mnx''O2x''(0<x''<1), LiNi1-x''-y''Cox''Mny''O2 (0≤x''≤0.5, 0≤y''≤0.5), FePO4 등이다.In the above formula, A'is Ni, Co, Mn, or a combination thereof; B is Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, rare earth elements, or combinations thereof; D is O, F, S, P, or a combination thereof; E is Co, Mn, or a combination thereof; F is F, S, P, or a combination thereof; G is Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, or a combination thereof; Q is Ti, Mo, Mn, or a combination thereof; I is Cr, V, Fe, Sc, Y, or a combination thereof; J is V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, or a combination thereof. For example, LiCoO 2 , LiMn x'' O 2x'' (x''=1, 2), LiNi 1-x'' Mn x'' O 2x'' (0<x''<1), LiNi 1- x`` -y'' Co x'' Mn y'' O 2 (0≤x''≤0.5, 0≤y''≤0.5), FePO 4, etc.

한편, 상기 음극은 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.Meanwhile, the negative electrode may be manufactured by the following method.

예를 들어, 음극 활물질, 도전재, 바인더 및 용매를 혼합하여 음극 활물질 조성물이 준비된다. 상기 음극 활물질 조성물이 금속 집전체 상에 직접 코팅 및 건조되어 음극판이 제조된다. 다르게는, 상기 음극 활물질 조성물이 별도의 지지체상에 캐스팅된 다음, 상기 지지체로부터 박리된 필름이 금속 집전체상에 라미네이션되어 음극판이 제조될 수 있다.For example, a negative active material composition is prepared by mixing a negative active material, a conductive material, a binder, and a solvent. The negative active material composition is directly coated and dried on a metal current collector to prepare a negative electrode plate. Alternatively, after the negative active material composition is cast on a separate support, a film peeled from the support may be laminated on a metal current collector to prepare a negative electrode plate.

상기 음극 활물질은 당해 기술분야에서 리튬전지의 음극 활물질로 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다. 예를 들어, 리튬 금속, 리튬과 합금 가능한 금속, 전이금속 산화물, 비전이금속산화물 및 탄소계 재료로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.The negative active material may be any material that can be used as a negative active material for lithium batteries in the art. For example, it may include at least one selected from the group consisting of lithium metal, a metal alloyable with lithium, a transition metal oxide, a non-transition metal oxide, and a carbon-based material.

예를 들어, 상기 리튬과 합금가능한 금속은 Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb Si-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Si는 아님), Sn-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Sn은 아님) 등일 수 있다. 상기 원소 Y로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, 또는 Te일 수 있다. 예를 들어, 상기 전이금속 산화물은 리튬 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 등일 수 있다. 예를 들어, 상기 비전이금속 산화물은 SnO2, SiOx'''(0<x'''<2) 등일 수 있다. For example, the metal alloyable with lithium is Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb Si-Y alloy (wherein Y is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, group 14 element, transition metal, rare earth Element or a combination element thereof, not Si), Sn-Y alloy (the Y is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, group 14 element, transition metal, rare earth element, or a combination element thereof, not Sn ), etc. The element Y is Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, It may be Se, or Te. For example, the transition metal oxide may be lithium titanium oxide, vanadium oxide, lithium vanadium oxide, or the like. For example, the non-transition metal oxide may be SnO 2 , SiO x''' (0<x'''<2), and the like.

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

음극 활물질 조성물에서 도전재, 바인더 및 용매는 상기 양극 활물질 조성물(즉, 제1 조성물)의 경우와 동일한 것을 사용할 수 있다.In the negative electrode active material composition, the conductive material, the binder, and the solvent may be the same as those of the positive electrode active material composition (ie, the first composition).

상기 음극 활물질, 도전재, 바인더 및 용매의 함량은 리튬 전지에서 통상적으로 사용하는 수준이다. 리튬 전지의 용도 및 구성에 따라 상기 도전재, 바인더 및 용매 중 하나 이상이 생략될 수 있다.The contents of the negative active material, the conductive material, the binder, and the solvent are the levels commonly used in lithium batteries. One or more of the conductive material, the binder, and the solvent may be omitted depending on the use and configuration of the lithium battery.

다음으로, 상기 양극과 음극 사이에 삽입될 세퍼레이터가 준비된다.Next, a separator to be inserted between the positive and negative electrodes is prepared.

상기 세퍼레이터는 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용가능하다. 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 사용될 수 있다. 예를 들어, 유리 섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 이들의 조합물 중에서 선택된 것으로서, 부직포 또는 직포 형태이어도 무방하다. 예를 들어, 리튬이온전지에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 권취 가능한 세퍼레이터가 사용되며, 리튬이온폴리머전지에는 유기전해액 함침 능력이 우수한 세퍼레이터가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 세퍼레이터는 하기 방법에 따라 제조될 수 있다.Any of the separators can be used as long as they are commonly used in lithium batteries. Those having low resistance to ion migration of the electrolyte and excellent in the ability to impregnate the electrolyte may be used. For example, as selected from glass fiber, polyester, Teflon, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), or a combination thereof, it may be a non-woven fabric or a woven fabric. For example, a woundable separator such as polyethylene or polypropylene may be used for a lithium ion battery, and a separator having excellent organic electrolyte impregnation ability may be used for a lithium ion polymer battery. For example, the separator may be manufactured according to the following method.

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

상기 세퍼레이터 제조에 사용되는 고분자 수지는 특별히 한정되지 않으며, 전극판의 결합재에 사용되는 물질들이 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다.The polymer resin used for manufacturing the separator is not particularly limited, and all materials used for the bonding material of the electrode plate may be used. For example, vinylidene fluoride/hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, or mixtures thereof may be used.

다음으로 전해질이 준비된다.Next, the electrolyte is prepared.

예를 들어, 상기 전해질은 유기전해액일 수 있다. 또한, 상기 전해질은 고체일 수 있다. 예를 들어, 보론산화물, 리튬옥시나이트라이드 등일 수 있으나 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 고체전해질로 사용될 수 있은 것이라면 모두 사용가능하다. 상기 고체 전해질은 스퍼터링 등의 방법으로 상기 음극상에 형성될 수 있다.For example, the electrolyte may be an organic electrolyte. In addition, the electrolyte may be a solid. For example, boron oxide, lithium oxynitride, etc. may be used, but the present invention is not limited thereto, and any solid electrolyte that can be used in the art may be used. The solid electrolyte may be formed on the negative electrode by a method such as sputtering.

예를 들어, 유기전해액은 유기용매에 리튬염이 용해되어 제조될 수 있다.For example, the organic electrolyte may be prepared by dissolving a lithium salt in an organic solvent.

상기 유기용매는 당해 기술분야에서 유기 용매로 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트, 플루오로에틸렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 에틸프로필카보네이트, 메틸이소프로필카보네이트, 디프로필카보네이트, 디부틸카보네이트, 벤조니트릴, 아세토니트릴, 테트라히드로퓨란, 2-메틸테트라히드로퓨란, γ-부티로락톤, 디옥소란, 4-메틸디옥소란, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 디옥산, 1,2-디메톡시에탄, 설포란, 디클로로에탄, 클로로벤젠, 니트로벤젠, 디에틸렌글리콜, 디메틸에테르 또는 이들의 혼합물 등이다.The organic solvent may be used as long as it can be used as an organic solvent in the art. For example, propylene carbonate, ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, dipropyl carbonate, dibutyl carbonate , Benzonitrile, acetonitrile, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, γ-butyrolactone, dioxolane, 4-methyldioxolane, N,N-dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide , Dioxane, 1,2-dimethoxyethane, sulfolane, dichloroethane, chlorobenzene, nitrobenzene, diethylene glycol, dimethyl ether, or mixtures thereof.

상기 리튬염도 당해 기술분야에서 리튬염으로 사용될 수 있는 것이라면 모두사용될 수 있다. 예를 들어, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(Cx''''F2x''''+1SO2)(Cy''''F2y''''+1SO2)(단 x'''',y''''는 자연수), LiCl, LiI 또는 이들의 혼합물 등이다.The lithium salt may also be used as long as it can be used as a lithium salt in the art. For example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , Li(CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiAlO 2 , LiAlCl 4 , LiN(C x'''' F 2x''''+1 SO 2 )(C y'''' F 2y''''+1 SO 2 ) (where x'''',y'''' are natural numbers) , LiCl, LiI, or mixtures thereof.

도 1에서 보여지는 바와 같이 상기 리튬 이차전지(1)는 양극(3), 음극(2) 및 세퍼레이터(4)를 포함한다. 상술한 양극(3), 음극(2) 및 세퍼레이터(4)가 와인딩되거나 접혀서 전지케이스(5)에 수용된다. 이어서, 상기 전지케이스(5)에 유기전해액이 주입되고 캡(cap) 어셈블리(6)로 밀봉되어 리튬 이차전지(1)가 완성된다. 상기 전지케이스(5)는 원통형, 각형, 박막형 등일 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬 이차전지(1)는 박막형전지일 수 있다. 상기 리튬 이차전지(1)는 리튬이온전지일 수 있다.As shown in FIG. 1, the lithium secondary battery 1 includes a positive electrode 3, a negative electrode 2 and a separator 4. The positive electrode 3, the negative electrode 2 and the separator 4 described above are wound or folded to be accommodated in the battery case 5. Subsequently, an organic electrolyte is injected into the battery case 5 and sealed with a cap assembly 6 to complete the lithium secondary battery 1. The battery case 5 may be cylindrical, rectangular, thin-film, or the like. For example, the lithium secondary battery 1 may be a thin film type battery. The lithium secondary battery 1 may be a lithium ion battery.

상기 양극 및 음극 사이에 세퍼레이터가 배치되어 전지구조체가 형성될 수 있다. 상기 전지구조체가 바이셀 구조로 적층된 다음, 유기 전해액에 함침되고, 얻어진 결과물이 파우치에 수용되어 밀봉되면 리튬이온폴리머전지가 완성된다.A separator may be disposed between the positive electrode and the negative electrode to form a battery structure. After the battery structure is stacked in a bi-cell structure, it is impregnated with an organic electrolyte, and the resulting product is accommodated in a pouch and sealed to complete a lithium ion polymer battery.

상기 리튬 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 전지를 포함하는 중대형 디바이스 전지 모듈의 단위 전지로도 사용될 수 있다.The lithium secondary battery may be used not only as a battery used as a power source for a small device, but also as a unit cell of a medium or large device battery module including a plurality of batteries.

상기 중대형 디바이스의 예로는 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 xEV; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 전기 상용차; 또는 전력 저장용 시스템; 등을 들 수 있지만, 이들로서 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 리튬 이차전지는 고출력, 고전압 및 고온 구동이 요구되는 기타 모든 용도에 사용될 수 있다.Examples of the medium and large devices include a power tool; XEVs, including electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); Electric motorcycles including E-bikes and E-scooters; Electric golf cart; Electric truck; Electric commercial vehicles; Or a system for power storage; Etc. are mentioned, but it is not limited to these. In addition, the lithium secondary battery may be used in all other applications requiring high output, high voltage and high temperature driving.

이하의 실시예 및 비교예를 통하여 예시적인 구현예들이 더욱 상세하게 설명된다. 단, 실시예는 기술적 사상을 예시하기 위한 것으로서 이들만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.Exemplary embodiments are described in more detail through the following examples and comparative examples. However, the embodiments are for illustrating the technical idea and the scope of the present invention is not limited thereto.

(리튬 이차전지의 제조)(Manufacture of lithium secondary battery)

실시예 1Example 1

(양극의 제조)(Manufacture of anode)

제1 양극 활물질로 LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 96 중량%, 도전재로 super-p 2 중량% 및 바인더로 폴리비닐리덴플루오라이드 2 중량%를 혼합하여 제1 조성물을 제조하였다. 상기 제1 조성물을 두께가 20㎛ 정도의 양극 집전체인 알루미늄(Al) 박막에 도포하고, 약 80℃에서 20분 동안 건조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하여 제1층이 도포된 양극을 얻었다.A first composition was prepared by mixing 96% by weight of LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 as a first positive electrode active material, 2 % by weight of super-p as a conductive material, and 2% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder. The first composition is applied to an aluminum (Al) thin film of a positive electrode current collector having a thickness of about 20 μm, dried at about 80° C. for 20 minutes, and then rolled to a positive electrode on which the first layer is applied. Got it.

상기 제1층 상에 제2 양극 활물질로 LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 96 중량%, 도전재로 super-p 2 중량% 및 바인더로 폴리비닐리덴플루오라이드 2 중량%를 혼합한 제2 조성물을 도포하여 제2층을 형성하였다. 그 다음, 약 80℃에서 20분 동안 건조하여 이중 코팅된 양극을 제조하였다. On the first layer, a second composition in which LiNi 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 O 2 96% by weight as a second positive electrode active material, super-p 2% by weight as a conductive material, and polyvinylidene fluoride 2% by weight as a binder was mixed. Applying to form a second layer. Then, it was dried at about 80° C. for 20 minutes to prepare a double coated positive electrode.

상기 제2층 상에 제3 양극 활물질로 LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2 96 중량%, 도전재로 super-p 2 중량% 및 바인더로 폴리비닐리덴플루오라이드 2 중량%를 혼합한 제3 조성물을 도포하여 제3층을 형성하였다. 그 다음, 약 80℃에서 20분 동안 건조하여 삼중 코팅된 양극을 제조하였다.On the second layer, a third composition in which LiNi 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 96% by weight as a third positive electrode active material, super-p 2% by weight as a conductive material, and polyvinylidene fluoride 2% by weight as a binder was mixed. Applying to form a third layer. Then, it was dried at about 80° C. for 20 minutes to prepare a triple coated positive electrode.

이때, 상기 제1층의 전류밀도는 약 2.24mAh/cm2 이고, 제2층의 전류밀도는 약 1.68mAh/cm2 이며, 제3층의 전류밀도는 약 1.68mAh/cm2이고, 제1층, 제2층 및 제3층의 전류밀도비는 약 4:3:3 였다. 한편, 상기 양극 중 제1 양극 활물질, 제2 양극 활물질 및 제3 양극 활물질의 함량비는 3.6:3:3.4이었다.At this time, the current density of the first layer is about 2.24 mAh/cm 2 , the current density of the second layer is about 1.68 mAh/cm 2 , and the current density of the third layer is about 1.68 mAh/cm 2 , and the first The current density ratio of the layer, the second layer, and the third layer was about 4:3:3. Meanwhile, the content ratio of the first positive electrode active material, the second positive electrode active material, and the third positive electrode active material among the positive electrodes was 3.6:3:3.4.

이때, 상기 제1층, 제2층 및 제3층의 용량비는 4:3:3이며, 제1층 내지 제3층을 포함한 양극활물질층의 두께는 약 80um이고, 전체 전류밀도는 약 5.6mAh/cm2이었다.At this time, the capacity ratio of the first layer, the second layer, and the third layer is 4:3:3, the thickness of the positive electrode active material layer including the first layer to the third layer is about 80 μm, and the total current density is about 5.6 mAh. It was / cm 2.

이때, 상기 양극의 로딩레벨은 28 mg/cm2이었다.At this time, the loading level of the positive electrode was 28 mg/cm 2 .

상기 양극의 구조를 나타내는 모식도를 도 5에 도시하였다.A schematic diagram showing the structure of the anode is shown in FIG. 5.

(전해질의 제조) (Manufacture of electrolyte)

리튬염으로 1.15M LiPF6를 포함하고, 에틸렌카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC), 에틸프로피오네이트(EP) 및 프로필렌프로피오네이트(PP)의 2:1:2:5 부피비 혼합용매에, 플루오로에틸렌카보네이트(FEC) 7 중량%를 첨가하여 리튬 이차전지용 전해질을 제조하였다.In a 2:1:2:5 volume ratio mixed solvent of ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), ethyl propionate (EP) and propylene propionate (PP) containing 1.15M LiPF 6 as a lithium salt , Fluoroethylene carbonate (FEC) 7% by weight was added to prepare an electrolyte for a lithium secondary battery.

(리튬 이차전지의 조립)(Assembly of lithium secondary battery)

상기 양극, 리튬 메탈 음극, 및 세라믹이 코팅된 두께 18㎛ 폴리에틸렌 세퍼레이터 및 상기 전해액을 사용하여 하프셀 형태의 리튬 이차전지를 제조하였다. 이때, 상기 리튬 이차전지의 작동 전압은 3.0 내지 4.35V이었다. A half-cell type lithium secondary battery was manufactured using the positive electrode, the lithium metal negative electrode, and the 18 μm-thick polyethylene separator coated with ceramic and the electrolyte. At this time, the operating voltage of the lithium secondary battery was 3.0 to 4.35V.

실시예 2Example 2

상기 제1층의 전류밀도는 약 1.2mAh/cm2 이고, 제2층의 전류밀도는 약 0.9mAh/cm2이며, 제3층의 전류밀도는 약 0.9mAh/cm2 이며, 제1층, 제2층 및 제3층의 전류밀도비는 4:3:3 정도로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다. The current density of the first layer is about 1.2mAh/cm 2 , the current density of the second layer is about 0.9mAh/cm 2 , the current density of the third layer is about 0.9mAh/cm 2 , the first layer, A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the current density ratio of the second layer and the third layer was adjusted to about 4:3:3.

이때, 양극 중 제1 양극 활물질, 제2 양극 활물질 및 제3 양극 활물질의 함량비는 3.6:3.0:3.4이었다.In this case, the content ratio of the first positive electrode active material, the second positive electrode active material, and the third positive electrode active material in the positive electrode was 3.6:3.0:3.4.

또한, 상기 제1층, 제2층 및 제3층의 용량비는 4:3:3이며, 제1층 내지 제3층을 포함한 양극활물질층의 두께는 약 45um이고, 전체 전류밀도는 약 3mAh/cm2이었다.In addition, the capacity ratio of the first layer, the second layer, and the third layer is 4:3:3, the thickness of the positive electrode active material layer including the first to third layers is about 45 μm, and the total current density is about 3 mAh/ It was cm 2 .

이때, 상기 양극의 로딩레벨은 15 mg/cm2이었다.At this time, the loading level of the positive electrode was 15 mg/cm 2 .

실시예 3Example 3

하기와 같은 방법으로 제조된 양극을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다. A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a positive electrode manufactured by the following method was used.

(양극의 제조)(Manufacture of anode)

제1 양극 활물질로 LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 96 중량%, 도전재로 super-p 2 중량% 및 바인더로 폴리비닐리덴플루오라이드 2 중량%를 혼합하여 제1 조성물을 제조하였다. 상기 제1 조성물을 두께가 20㎛ 정도의 양극 집전체인 알루미늄(Al) 박막에 도포하고, 약 80℃에서 20분 동안 건조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하여 제1층이 도포된 양극을 얻었다.A first composition was prepared by mixing 96% by weight of LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 as a first positive electrode active material, 2 % by weight of super-p as a conductive material, and 2% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder. The first composition is applied to an aluminum (Al) thin film of a positive electrode current collector having a thickness of about 20 μm, dried at about 80° C. for 20 minutes, and then rolled to a positive electrode on which the first layer is applied. Got it.

상기 제1층 상에 제2 양극 활물질로 LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2 96 중량%, 도전재로 super-p 2 중량% 및 바인더로 폴리비닐리덴플루오라이드 2 중량%를 혼합한 제2 조성물을 도포하여 제2층을 형성하였다. 그 다음, 약 80℃에서 20분 동안 건조하여 이중 코팅된 양극을 제조하였다.On the first layer, a second composition in which LiNi 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 96% by weight as a second positive electrode active material, super-p 2% by weight as a conductive material, and polyvinylidene fluoride 2% by weight as a binder was mixed. Applying to form a second layer. Then, it was dried at about 80° C. for 20 minutes to prepare a double coated positive electrode.

이때, 상기 제1층의 전류밀도는 약 3.08mAh/cm2 이고, 제2층의 전류밀도는 약 2.52mAh/cm2 이며, 제1층 및 제2층의 전류밀도비는 11:9 정도였다. 한편, 양극 중 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질의 함량비는 4.9:5.1이었다.At this time, the current density of the first layer was about 3.08 mAh/cm 2 , the current density of the second layer was about 2.52 mAh/cm 2 , and the current density ratio of the first layer and the second layer was about 11:9. . Meanwhile, the content ratio of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material in the positive electrode was 4.9:5.1.

이때, 상기 제1층 및 제2층의 용량비는 11:9이며, 제1층 내지 제2층을 포함한 양극활물질층의 두께는 약 80um이고, 전체 전류밀도는 약 5.6mAh/cm2이었다.At this time, the capacity ratio of the first layer and the second layer was 11:9, the thickness of the positive electrode active material layer including the first layer to the second layer was about 80 μm, and the total current density was about 5.6 mAh/cm 2 .

이때, 상기 양극의 로딩레벨은 28 mg/cm2이었다.At this time, the loading level of the positive electrode was 28 mg/cm 2 .

비교예 1Comparative Example 1

하기와 같은 방법으로 제조된 양극을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다. A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a positive electrode manufactured by the following method was used.

(양극의 제조)(Manufacture of anode)

양극 활물질로 LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 96 중량%, 도전재로 super-p 2 중량% 및 바인더로 폴리비닐리덴플루오라이드 2 중량%를 혼합하여 양극 조성물을 제조하였다. 상기 양극 조성물을 두께가 20㎛ 정도의 양극 집전체인 알루미늄(Al) 박막에 도포하고, 약 80℃에서 20분 동안 건조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하여 양극을 얻었다. 이때, 상기 양극 중 양극 활물질층의 두께는 약 80㎛ 이고, 양극의 전류밀도는 5.6 mAh/cm2이었으며, 로딩레벨은 28 mg/cm2이었다.A positive electrode composition was prepared by mixing 96% by weight of LiNi 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 O 2 as a positive electrode active material, 2 % by weight of super-p as a conductive material, and 2% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder. The positive electrode composition was applied to an aluminum (Al) thin film of a positive electrode current collector having a thickness of about 20 μm, dried at about 80° C. for 20 minutes, and then rolled to obtain a positive electrode. At this time, the thickness of the positive electrode active material layer of the positive electrode was about 80 μm, the current density of the positive electrode was 5.6 mAh/cm 2 , and the loading level was 28 mg/cm 2 .

상기 양극의 구조를 나타내는 모식도를 도 6에 도시하였다.A schematic diagram showing the structure of the anode is shown in FIG. 6.

비교예 2Comparative Example 2

하기와 같은 방법으로 제조된 양극을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다. A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a positive electrode manufactured by the following method was used.

(양극의 제조)(Manufacture of anode)

양극 활물질로 LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 96 중량%, 도전재로 super-p 2 중량% 및 바인더로 폴리비닐리덴플루오라이드 2 중량%를 혼합하여 양극 조성물을 제조하였다. 상기 양극 조성물을 두께가 20㎛ 정도의 양극 집전체인 알루미늄(Al) 박막에 도포하고, 약 80℃에서 20분 동안 건조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하여 양극을 얻었다. 이때, 상기 양극 중 양극 활물질층의 두께는 약 43㎛ 이고, 양극의 전류밀도는 3mAh/cm2이었으며, 로딩레벨은 15 mg/cm2이었다.A positive electrode composition was prepared by mixing 96% by weight of LiNi 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 O 2 as a positive electrode active material, 2 % by weight of super-p as a conductive material, and 2% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder. The positive electrode composition was applied to an aluminum (Al) thin film of a positive electrode current collector having a thickness of about 20 μm, dried at about 80° C. for 20 minutes, and then rolled to obtain a positive electrode. At this time, the thickness of the positive electrode active material layer of the positive electrode was about 43 μm, the current density of the positive electrode was 3 mAh/cm 2 , and the loading level was 15 mg/cm 2 .

비교예 3Comparative Example 3

하기와 같은 방법으로 제조된 양극을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다. A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a positive electrode manufactured by the following method was used.

(양극의 제조)(Manufacture of anode)

제1 양극 활물질로 LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2 96 중량%, 도전재로 super-p 2 중량% 및 바인더로 폴리비닐리덴플루오라이드 2 중량%를 혼합하여 제1 조성물을 제조하였다. 상기 제1 조성물을 두께가 20㎛ 정도의 양극 집전체인 알루미늄(Al) 박막에 도포하고, 약 80℃에서 20분 동안 건조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하여 제1층이 도포된 양극을 얻었다.A first composition was prepared by mixing 96% by weight of LiNi 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 as a first positive electrode active material, 2 % by weight of super-p as a conductive material, and 2% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder. The first composition is applied to an aluminum (Al) thin film of a positive electrode current collector having a thickness of about 20 μm, dried at about 80° C. for 20 minutes, and then rolled to a positive electrode on which the first layer is applied. Got it.

상기 제1층 상에 제2 양극 활물질로 LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 96 중량%, 도전재로 super-p 2 중량% 및 바인더로 폴리비닐리덴플루오라이드 2 중량%를 혼합한 제2 조성물을 도포하여 제2층을 형성하였다. 그 다음, 약 80℃에서 20분 동안 건조하여 이중 코팅된 양극을 제조하였다. On the first layer, a second composition in which LiNi 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 O 2 96% by weight as a second positive electrode active material, super-p 2% by weight as a conductive material, and polyvinylidene fluoride 2% by weight as a binder was mixed. Applying to form a second layer. Then, it was dried at about 80° C. for 20 minutes to prepare a double coated positive electrode.

상기 제2층 상에 제3 양극 활물질로 LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 96 중량%, 도전재로 super-p 2 중량% 및 바인더로 폴리비닐리덴플루오라이드 2 중량%를 혼합한 제3 조성물을 도포하여 제3층을 형성하였다. 그 다음, 약 80℃에서 20분 동안 건조하여 삼중 코팅된 양극을 제조하였다.On the second layer, a third composition in which LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 96% by weight as a third positive electrode active material, super-p 2% by weight as a conductive material, and polyvinylidene fluoride 2% by weight as a binder was mixed. Applying to form a third layer. Then, it was dried at about 80° C. for 20 minutes to prepare a triple coated positive electrode.

이때, 상기 제1층의 전류밀도는 약 1.68mAh/cm2 이고, 제2층의 전류밀도는 약 1.68mAh/cm2 이며, 제3층의 전류밀도는 약 2.24mAh/cm2 이며, 제1층, 제2층 및 제3층의 전류밀도비는 3:3:4정도였다. 한편, 양극 중 제1 양극 활물질, 제2 양극 활물질 및 제3 양극 활물질의 함량비는 3.4:3:0.3.6이었다.In this case, the current density of the first layer is about 1.68 mAh/cm 2 , the current density of the second layer is about 1.68 mAh/cm 2 , and the current density of the third layer is about 2.24 mAh/cm 2 , and the first The current density ratio of the layer, the second layer, and the third layer was about 3:3:4. Meanwhile, the content ratio of the first positive electrode active material, the second positive electrode active material, and the third positive electrode active material among the positive electrodes was 3.4:3:0.3.6.

이때, 상기 제1층, 제2층 및 제3층의 용량비는 3:3:4이며, 제1층 내지 제3층을 포함한 양극활물질층의 두께는 약 80um이고, 전체 전류밀도는 약 5.6mAh/cm2이었다.At this time, the capacity ratio of the first layer, the second layer, and the third layer is 3:3:4, the thickness of the positive electrode active material layer including the first layer to the third layer is about 80 μm, and the total current density is about 5.6 mAh. It was / cm 2.

이때, 상기 양극의 로딩레벨은 28 mg/cm2이었다.At this time, the loading level of the positive electrode was 28 mg/cm 2 .

평가예 1: 초기 충전 프로파일(profile) 특성 평가Evaluation Example 1: Evaluation of initial charging profile characteristics

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 리튬 이차전지들에 대하여, 2.8 내지 4.3V의 전압 범위 내에서 0.2C의 정전류로 1사이클 충전하여 전압 변화에 따른 용량 변화를 나타내는 충전 프로파일 특성을 평가하였다.The lithium secondary batteries prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were charged for one cycle with a constant current of 0.2 C within a voltage range of 2.8 to 4.3 V to evaluate the charging profile characteristics indicating a change in capacity according to a voltage change. .

평가 결과를 도 7에 나타내었다. 도 7을 참조하면, 실시예 1에 따른 리튬 이차전지는 비교예 1에 따른 리튬 이차전지와 달리, 다양한 조성의 리튬 전이금속 산화물 층들을 포함하지만, 각 층들의 비율을 적절히 조절하여, Ni 금속의 함량을 비교예 1에 따른 리튬 이차전지 내 Ni 금속 함량 수준으로 맞출 수 있다.The evaluation results are shown in FIG. 7. Referring to FIG. 7, unlike the lithium secondary battery according to Comparative Example 1, the lithium secondary battery according to Example 1 includes lithium transition metal oxide layers of various compositions, but by appropriately adjusting the ratio of each layer, The content may be adjusted to the level of the Ni metal content in the lithium secondary battery according to Comparative Example 1.

이를 통해 비교예 1에 따른 리튬 이차전지와 비슷한 수준의 고용량 전지를 구현함을 확인할 수 있다.Through this, it can be seen that a high-capacity battery similar to that of the lithium secondary battery according to Comparative Example 1 is implemented.

평가예 2: 수명 특성 평가Evaluation Example 2: Evaluation of life characteristics

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 리튬 이차전지들에 대하여, 충전 조건(0.7C/4.35V의 정전류/정전압, 0.025C 컷오프 전류, 10분 휴식)과 방전 조건(1.0C의 정전압, 3.0V 컷오프 전압, 10분 휴식) 하에서 충방전하여, 40사이클 동안 용량을 측정하여 도 8에 나타내었다.For the lithium secondary batteries prepared in Example 1 and Comparative Example 1, charging conditions (constant current/constant voltage of 0.7C/4.35V, 0.025C cutoff current, 10 minutes rest) and discharge conditions (constant voltage of 1.0C, 3.0 V cutoff voltage, 10 minutes rest), the capacity was measured for 40 cycles and shown in FIG. 8.

도 8을 참조하면, 실시예 1에 따른 리튬 이차전지가 비교예 1에 따른 리튬 이차전지에 비해 사이클 횟수가 증가할수록 용량 특성을 더 잘 유지하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 동일한 로딩 레벨을 갖는 후막 양극을 도입하더라도, 단일층 구조를 갖는 비교에 1에 따른 리튬 이차전지에 비해, 복층 구조의 양극 활물질층을 도입한 실시예 1에 따른 리튬 이차전지는 우수한 수명 특성을 발휘함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be seen that the lithium secondary battery according to Example 1 better maintains capacity characteristics as the number of cycles increases compared to the lithium secondary battery according to Comparative Example 1. That is, even if a thick-film positive electrode having the same loading level is introduced, the lithium secondary battery according to Example 1 in which the positive electrode active material layer of the multi-layer structure is introduced is superior to the lithium secondary battery according to 1 in comparison with a single-layer structure. It can be confirmed that

한편, 동일한 조건 하에서 상기 실시예 1 빛 비교예 1뿐만 아니라, 실시예 2 내지 3 및 비교예 2 내지 3에 대해서도 40사이클 후의 용량 유지율(수명)을 측정하여, 하기 표 1에 나타내었다.On the other hand, under the same conditions, the capacity retention rate (lifetime) after 40 cycles was measured not only in Example 1 Light Comparative Example 1, but also Examples 2 to 3 and Comparative Examples 2 to 3, and is shown in Table 1 below.

조성Furtherance 극판 구성 형태Form of electrode plate configuration 로딩레벨
(mg/cm2)
Loading level
(mg/cm 2 )
수명(@40cyc)Life (@40cyc)
비교예1Comparative Example 1 NCM622NCM622 단일층Single layer 2828 55%55% 비교예2Comparative Example 2 NCM622NCM622 단일층Single layer 1515 80%80% 실시예1Example 1 NCM111/622/811NCM111/622/811 복층Duplex 2828 69%69% 실시예2Example 2 NCM111/622/811NCM111/622/811 복층Duplex 1515 82%82% 비교예3Comparative Example 3 NCM811/622/111NCM811/622/111 복층Duplex 2828 33%33% 실시예3Example 3 NCM111/811NCM111/811 복층Duplex 2828 64%64%

상기 표 1을 참조하면, 동일한 두께의 후막 구조 양극을 도입한 비교예 1, 3 및 실시예 1, 3을 비교할 때, 복층 구조의 양극 활물질 층을 포함하면서도, 일정한 순서로 상이한 양극 활물질들을 배치한 실시예 1 및 3의 리튬 이차전지의 경우, 단일층 구조의 비교예 1의 리튬 이차전지뿐만 아니라, 적층 순서가 반대인 비교예 3의 리튬 이차전지와 비교하여, 동일 조건에서 우수한 수명 특성을 발휘함을 확인할 수 있다. Referring to Table 1, when comparing Comparative Examples 1 and 3 and Examples 1 and 3 in which a thick film structure positive electrode having the same thickness was introduced, a positive electrode active material layer having a multilayer structure was included, and different positive electrode active materials were arranged in a certain order. In the case of the lithium secondary battery of Examples 1 and 3, compared to the lithium secondary battery of Comparative Example 1 having a single-layer structure as well as the lithium secondary battery of Comparative Example 3 in which the stacking order is reversed, it exhibits excellent life characteristics under the same conditions. It can be confirmed that.

특히, 본 발명에서 바람직한 적층 순서로 정의된 양극 집전체에서 먼 방향으로 갈수록 Ni의 함량이 줄어드는 방향과는 반대로 적층된 비교예 3의 리튬 이차전지는, 단일층 구조의 비교예 1의 리튬 이차전지보다 오히려 수명 특성이 나빠지는 것을 확인할 수 있다. 이는 Ni의 함량이 낮은 양극 활물질은 수명 특성 측면에 유리하고, Ni의 함량이 높은 양극 활물질은 용량 특성 측면에 유리한데, 적층 순서가 상이하여 구현해야 하는 효과를 충분히 구현하지 못하기 때문인 것으로 생각된다.In particular, the lithium secondary battery of Comparative Example 3 stacked opposite to the direction in which the Ni content decreases toward a direction farther from the positive electrode current collector defined in the preferred stacking order in the present invention, is a lithium secondary battery of Comparative Example 1 having a single layer structure. Rather, it can be seen that the life characteristics deteriorate. This is believed to be due to the fact that the positive electrode active material with a low Ni content is advantageous in terms of lifespan characteristics, and the positive active material with a high Ni content is advantageous in terms of capacity characteristics. .

또한, 이중층으로 구성한 실시에 3의 리튬 이차전지에 비해, 층을 하나 더 추가한 삼중층 구조의 실시예 1의 리튬 이차전지가 더 우수한 수명 특성 개선 효과를 발휘함을 확인할 수 있다.In addition, it can be seen that compared to the lithium secondary battery of Example 3 composed of a double layer, the lithium secondary battery of Example 1 having a triple-layer structure in which one more layer was added exhibits more excellent life characteristics improvement effect.

한편, 실시예 2 및 비교예 2의 리튬 이차전지는 각각 후막 양극 구조가 아닌 박막 양극 구조를 도입한 것으로, 후막 구조뿐만 아니라 박막 구조에서도 본 발명의 복층 양극 구조 도입에 따른 수명 개선 효과가 나타남을 확인할 수 있다. 다만, 이러한 개선 효과는 후막 구조의 경우에 비해 적으며, 이는 박막 구조의 양극에서는 수명 저하 문제가 크지 않기 때문인 것으로 생각된다.On the other hand, lithium secondary batteries of Example 2 and Comparative Example 2 each introduced a thin-film anode structure rather than a thick-film anode structure. I can confirm. However, this improvement effect is less than that of the thick film structure, which is thought to be due to the fact that the life reduction problem is not significant at the anode of the thin film structure.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.In the above, preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the drawings and embodiments, but these are only exemplary, and various modifications and other equivalent embodiments are possible from those of ordinary skill in the art. You will be able to understand. Therefore, the scope of protection of the present invention should be determined by the appended claims.

Claims (14)

양극 집전체;
상기 양극 집전체의 적어도 일면 상에 배치되고, 제1 양극 활물질을 포함하는 제1층; 및
상기 제1층 상에 배치되고, 제2 양극 활물질을 포함하는 제2층;을 포함하고,
상기 제1 양극 활물질 및 상기 제2 양극 활물질은 서로 독립적으로 하기 화학식 1로 표시되고, 상기 제1 양극 활물질 및 상기 제2 양극 활물질은 서로 상이한, 이차전지용 양극:
<화학식 1>
LixNiyM1-yO2
상기 식에서,
0.9≤x≤1.2, 0.1≤y≤0.98이고,
M은 1종 이상의 산화수 +2 또는 +3가의 금속 또는 전이금속 원소이다.
Positive electrode current collector;
A first layer disposed on at least one surface of the positive electrode current collector and including a first positive electrode active material; And
Includes; a second layer disposed on the first layer and including a second positive electrode active material,
The first positive electrode active material and the second positive electrode active material are independently represented by Formula 1 below, and the first positive electrode active material and the second positive electrode active material are different from each other, a positive electrode for a secondary battery:
<Formula 1>
Li x Ni y M 1-y O 2
In the above formula,
0.9≤x≤1.2, 0.1≤y≤0.98,
M is a metal or transition metal element having at least one oxidation number of +2 or +3.
제1항에 있어서,
상기 M은 서로 독립적으로, Al, Mg, Mn, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소인, 이차전지용 양극.
The method of claim 1,
The M is each independently selected from the group consisting of Al, Mg, Mn, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W and Bi One or more elements, a positive electrode for a secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 제1 양극 활물질은 하기 화학식 1A로 표시되고, 상기 제2 양극 활물질은 하기 화학식 1B로 표시되는, 이차전지용 양극:
<화학식 1A>
Lix1Niy1M11-y1O2
상기 식에서,
<화학식 1B>
Lix2Niy2M1-y2O2
상기 식에서 M1, x1, y1, M2, x2, y2에 대한 정의는 제1항 중 M, x, y에 대해 정의된 바를 참조하고,
단, y1>y2이다.
The method of claim 1,
The first positive electrode active material is represented by the following formula 1A, the second positive electrode active material is represented by the following formula 1B, a positive electrode for a secondary battery:
<Formula 1A>
Li x1 Ni y1 M1 1-y1 O 2
In the above formula,
<Formula 1B>
Li x2 Ni y2 M 1-y2 O 2
For the definitions of M1, x1, y1, M2, x2, and y2 in the above formula, refer to the definitions for M, x, and y in the first term,
However, y1>y2.
제1항에 있어서,
상기 제1 양극 활물질 및 상기 제2 양극 활물질은 서로 독립적으로 하기 화학식 1-1 또는 화학식 1-2로 표시되고, 상기 제1 양극 활물질 및 상기 제2 양극 활물질은 서로 상이한, 이차전지용 양극:
<화학식 1-1>
Lix'Niy'Co1-y'-z'Alz'O2
<화학식 1-2>
Lix'Niy'Co1-y'-z'Mnz'O2
상기 화학식 1-1 및 화학식 1-2에서, 0.9≤x'≤1.2, 0.1≤y'≤0.98, 0<z'<0.5, 0<1-y'-z'<0.5이다.
The method of claim 1,
The first positive electrode active material and the second positive electrode active material are independently of each other represented by Formula 1-1 or 1-2, and the first positive electrode active material and the second positive electrode active material are different from each other, a positive electrode for a secondary battery:
<Formula 1-1>
Li x 'Ni y' Co 1 -y'-z 'Al z' O 2
<Formula 1-2>
Li x 'Ni y' Co 1 -y'-z 'Mn z' O 2
In Formulas 1-1 and 1-2, 0.9≤x'≤1.2, 0.1≤y'≤0.98, 0<z'<0.5, and 0<1-y'-z'<0.5.
제1항에 있어서,
상기 제1 양극 활물질 중 Ni의 함량은 전이금속 총 몰수를 기준으로 0.6 몰 이상인, 이차전지용 양극.
The method of claim 1,
The content of Ni in the first positive electrode active material is 0.6 moles or more based on the total number of moles of transition metals, a positive electrode for a secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 제2 양극 활물질 중 Ni의 함량은 전이금속 총 몰수를 기준으로 0.6 몰 이하인, 이차전지용 양극.
The method of claim 1,
The content of Ni in the second positive electrode active material is 0.6 moles or less based on the total number of moles of transition metals, a positive electrode for a secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질의 중량비는 3:7 내지 7:3인, 이차전지용 양극.
The method of claim 1,
The weight ratio of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material is 3:7 to 7:3, a positive electrode for a secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 제1층 대 제2층의 전류밀도비는 2:8 내지 8:2인, 이차전지용 양극.
The method of claim 1,
The current density ratio of the first layer to the second layer is 2:8 to 8:2, a positive electrode for a secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 제1층 대 제2층의 두께비는 2:8 내지 8:2인, 이차전지용 양극.
The method of claim 1,
The thickness ratio of the first layer to the second layer is 2:8 to 8:2, a positive electrode for a secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 제2층 상에 배치되고, 제3 양극 활물질을 포함하는 제3층을 더 포함하고,
상기 제3 양극 활물질은 하기 화학식 1로 표시되고, 상기 제3 양극 활물질은 상기 제1 양극 활물질 및 상기 제2 양극 활물질과 다른 조성을 갖는, 이차전지용 양극:
<화학식 1>
LixNiyM1-yO2
상기 식에서,
0.9≤x≤1.2, 0.1≤y≤0.98이고,
M은 1종 이상의 산화수 +2 또는 +3가의 금속 또는 전이금속 원소이다.
The method of claim 1,
Disposed on the second layer and further comprising a third layer including a third positive electrode active material,
The third positive electrode active material is represented by the following formula (1), and the third positive electrode active material has a composition different from that of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material, a positive electrode for a secondary battery:
<Formula 1>
Li x Ni y M 1-y O 2
In the above formula,
0.9≤x≤1.2, 0.1≤y≤0.98,
M is a metal or transition metal element having at least one oxidation number of +2 or +3.
제10항에 있어서,
상기 제1 양극 활물질은 하기 화학식 1A로 표시되고, 상기 제2 양극 활물질은 하기 화학식 1B로 표시되고, 상기 제3 양극 활물질은 하기 화학식 1C로 표시되는, 이차전지용 양극:
<화학식 1A>
Lix1Niy1M11-y1O2
상기 식에서,
<화학식 1B>
Lix2Niy2M21-y2O2
<화학식 1C>
Lix3Niy3M31-y3O2
상기 식에서 M1, x1, y1, M2, x2, y2, M3, x3, y3에 대한 정의는 제1항 중 M, x, y에 대해 정의된 바를 참조하고,
단, y1>y2>y3이다.
The method of claim 10,
The first positive electrode active material is represented by the following formula 1A, the second positive electrode active material is represented by the following formula 1B, and the third positive electrode active material is represented by the following formula 1C, a positive electrode for a secondary battery:
<Formula 1A>
Li x1 Ni y1 M1 1-y1 O 2
In the above formula,
<Formula 1B>
Li x2 Ni y2 M2 1-y2 O 2
<Formula 1C>
Li x3 Ni y3 M3 1-y3 O 2
For the definition of M1, x1, y1, M2, x2, y2, M3, x3, y3 in the above formula, refer to the definitions for M, x, and y in the first term,
However, y1>y2>y3.
제10항에 있어서,
상기 제3층의 전류밀도는 제2층의 전류밀도 이하이고, 상기 제2층의 전류밀도는 상기 제1층의 전류밀도 이하인, 이차전지용 양극.
The method of claim 10,
The current density of the third layer is less than or equal to the current density of the second layer, and the current density of the second layer is less than or equal to the current density of the first layer.
제1항에 있어서,
상기 제1층 및 제2층을 포함하는 양극 활물질층의 두께는 40 ㎛ 이상인, 이차전지용 양극.
The method of claim 1,
A positive electrode for a secondary battery, wherein the thickness of the positive electrode active material layer including the first layer and the second layer is 40 μm or more.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 이차전지용 양극;
상기 양극에 대향하여 배치되는 음극; 및
상기 양극 및 상기 음극 사이에 배치되는 전해질;을 포함하는 리튬 이차전지.
The positive electrode for a secondary battery according to any one of claims 1 to 13;
A negative electrode disposed opposite the positive electrode; And
Lithium secondary battery comprising; an electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode.
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