KR20210031196A - Method for manufacturing aqueous lithium secondary battery - Google Patents

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KR20210031196A
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곽호영
윤석현
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주식회사 엘지화학
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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing an aqueous lithium secondary battery, which includes a step of pre-charging and discharging under specific conditions, thereby improving the wettability between an electrode and an aqueous electrolyte to manufacture the aqueous lithium secondary battery with improved performance and lifespan characteristics. The present invention includes the following steps: (S1) injecting the aqueous electrolyte into the electrode assembly including the electrode and a separator; (S2) aging the electrode assembly prepared in the step (S1); and (S3) pre-charging/discharging the electrode assembly prepared in the step (S2) in a voltage range of 0.4 to 1.3 V.

Description

수계 리튬 이차전지의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING AQUEOUS LITHIUM SECONDARY BATTERY}Manufacturing method of aqueous lithium secondary battery {METHOD FOR MANUFACTURING AQUEOUS LITHIUM SECONDARY BATTERY}

본 발명은 수계 리튬 이차전지의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an aqueous lithium secondary battery.

최근 전자기기, 통신기기의 소형화, 경량화 및 고성능화가 급속히 진행되고 있으며, 석유자원의 고갈 및 환경 문제와 관련하여 전기 자동차(electric vehicle; EV), 전력저장장치(electric storage system; ESS)의 필요성이 크게 대두됨에 따라 이들 제품의 동력원으로 사용하는 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 여러 이차전지 중 고용량, 고출력 특성과 함께 고안정성이 요구되는 분야에 응용이 가능한 리튬 이차전지가 주목받고 있다.Recently, the miniaturization, weight reduction and high performance of electronic devices and communication devices are rapidly progressing, and the necessity of electric vehicles (EV) and electric storage systems (ESS) is required in relation to the depletion of petroleum resources and environmental problems. As it emerges largely, research on secondary batteries used as a power source for these products is being actively conducted. Among various secondary batteries, a lithium secondary battery that can be applied to a field requiring high capacity, high output characteristics and high stability is attracting attention.

일반적으로 리튬 이차전지는 고에너지 밀도를 달성하기 위해, 약 4 V의 전압에서도 분해되지 않는 비수계 유기 용매를 포함하는 비수계(또는 유기계) 전해질이 주로 사용되고 있다.In general, in order to achieve a high energy density, a lithium secondary battery mainly uses a non-aqueous (or organic) electrolyte containing a non-aqueous organic solvent that does not decompose even at a voltage of about 4 V.

그러나, 비수계 전해질은 수계 전해질에 비해 점도가 높고, 이온 전도도가 낮아 고출력이 필용한 응용 분야로의 활용이 제한적이다. 또한, 비수계 전해질은 고가의 LiPF6와 같은 염을 포함하며, 수분이 없는 건조한 공간에서 제조가 진행되어야 하기 때문에 제조 단가가 높고, 제조 과정이 복잡해지고 등의 문제점이 있다. 이에 더해서, 비수계 전해질에 사용되는 유기 용매는 가연성으로, 인화 혹은 부반응에 의한 발화, 폭발의 위험이 있어 안전성(safety)과 안정성(stability)이 취약한 단점이 있다. 특히, 전기 자동차나 전력저장장치의 용도의 경우, 고출력과 더불어 안전성 및 안정성 확보가 중요한데, 비수계 전해질을 사용하는 리튬 이차전지의 경우 안전성, 안정성, 신뢰성을 만족시키기 어려워 상용화에 한계를 가지고 있다.However, the non-aqueous electrolyte has a high viscosity and low ionic conductivity compared to an aqueous electrolyte, so its application to applications requiring high output is limited. In addition, since the non-aqueous electrolyte contains a salt such as expensive LiPF 6 and must be manufactured in a dry space without moisture, the manufacturing cost is high, and the manufacturing process is complicated. In addition, the organic solvent used in the non-aqueous electrolyte is flammable, and there is a risk of ignition or explosion due to ignition or side reactions, so safety and stability are weak. In particular, in the case of an electric vehicle or a power storage device, it is important to ensure safety and stability along with high output. In the case of a lithium secondary battery using a non-aqueous electrolyte, it is difficult to satisfy the safety, stability, and reliability, so that commercialization is limited.

이러한 비수계 전해질의 문제를 감안하여, 수계 용매를 사용하는 수계 전해질에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.In view of the problem of such a non-aqueous electrolyte, various studies have been conducted on an aqueous electrolyte using an aqueous solvent.

수계 전해질은 물 등의 수계 용매에 염을 용해시킨 수용액으로, 유기 용매를 포함하지 않아 안전성과 안정성이 보장되며, 제조 공정과 비용이 저렴한 장점이 있다. 또한, 수계 전해질은 비수계 전해질에 비해 이온 전도도가 높고, 점도가 낮음에 따라 전해질의 내부저항이 적어 리튬 이차전지의 출력 특성을 향상시킬 수 있다.An aqueous electrolyte is an aqueous solution obtained by dissolving a salt in an aqueous solvent such as water, and does not contain an organic solvent, so safety and stability are guaranteed, and a manufacturing process and cost are low. In addition, the aqueous electrolyte has a higher ionic conductivity than a non-aqueous electrolyte and has a low viscosity, so that the internal resistance of the electrolyte is small, so that the output characteristics of the lithium secondary battery can be improved.

리튬 이차전지는 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 전극조립체에 전해질이 함침되어 있는 구조로 이루어져 있다. 이러한 리튬 이차전지의 양극과 음극의 경우 도전성, 내구성 등의 개선을 위해 도전재와 바인더를 기본적으로 포함한다. 이때 사용되는 도전재와 바인더는 소수성이 강한 물질로 이를 포함하는 전극은 소수성을 나타내게 되므로, 수계 전해질을 사용하는 경우 전극에 전해질의 함침(impregnation) 또는 젖음(wetting)이 충분히 이루어지지 않는 문제가 있다. 또한, 이와 같이 전극과 전해질 사이의 젖음 특성이 저하되면 전기화학 반응이 원활히 진행될 수 없어 리튬 이차전지의 성능이 저하된다.The lithium secondary battery has a structure in which an electrolyte is impregnated in an electrode assembly in which a separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode. In the case of the positive electrode and the negative electrode of such a lithium secondary battery, a conductive material and a binder are basically included in order to improve conductivity and durability. At this time, the conductive material and the binder used are materials with strong hydrophobicity, and since the electrode containing them exhibits hydrophobicity, there is a problem in that the electrode is not sufficiently impregnated or wetted when an aqueous electrolyte is used. . In addition, when the wettability between the electrode and the electrolyte is deteriorated in this way, the electrochemical reaction cannot proceed smoothly, and the performance of the lithium secondary battery is deteriorated.

이에 전극의 전해질에 대한 젖음성(wettability)을 향상시키기 위한 여러 기술들이 제안되었다.Accordingly, several techniques have been proposed to improve the wettability of the electrode to the electrolyte.

일례로, 대한민국 공개특허 제2017-0035565호는 전지의 활성화 과정에서 0 내지 70%의 SOC(State of Charge) 영역 하에서 충·방전을 수행하는 프리웨팅 과정을 포함함으로써 전지의 전해액 함침성을 개선할 수 있음을 개시하고 있다.For example, Korean Patent Application Publication No. 2017-0035565 includes a prewetting process in which charging and discharging is performed in a 0 to 70% SOC (State of Charge) region during the activation process of the battery, thereby improving the electrolyte impregnation property of the battery. It is disclosed that it can be.

또한, 대한민국 등록특허 제10-1310553호는 일렉트로웨팅(Electrowetting)의 원리를 이용하여 전기화학소자에 전기적 섭동(electrical perturbation)을 인가함으로써 전기화학소자를 구성하는 전극과 전해액 간의 젖음성을 향상시킬 수 있음을 개시하고 있다.In addition, Korean Patent Registration No. 10-1310553 applies electrical perturbation to the electrochemical device using the principle of electrowetting, thereby improving the wettability between the electrode constituting the electrochemical device and the electrolyte. Is being disclosed.

상기 선행문헌들은 전해질의 젖음성을 어느 정도 개선하였으나 주로 비수계 전해질에 관한 것으로, 수계 전해질의 젖음성 개선에 대해서는 전혀 고려하고 있지 않다. 또한, 별도의 공정이 필요함에 따라 제조 과정이 복잡해지고 제조 단가가 높아지는 등의 문제점이 있다. 따라서, 간단한 공정을 통해 수계 전해질의 젖음성을 효과적으로 향상시킬 수 있는 리튬 이차전지의 제조방법에 관한 개발이 더욱 필요한 실정이다.The prior literature has improved the wettability of the electrolyte to some extent, but mainly relates to a non-aqueous electrolyte, and does not consider the improvement of the wettability of the aqueous electrolyte at all. In addition, as a separate process is required, the manufacturing process becomes complicated and the manufacturing cost increases. Accordingly, there is a need for further development of a method for manufacturing a lithium secondary battery that can effectively improve the wettability of an aqueous electrolyte through a simple process.

대한민국 공개특허 제2017-0035565호(2017.03.31), 프리웨팅 과정을 포함하는 이차전지의 제조 방법Republic of Korea Patent Publication No. 2017-0035565 (2017.03.31), a method of manufacturing a secondary battery including a prewetting process 대한민국 등록특허 제10-1310553호(2013.09.12), 전극과 전해액 간의 젖음성이 향상된 전기화학소자 및 그제조방법Republic of Korea Patent Registration No. 10-1310553 (2013.09.12), Electrochemical device with improved wettability between electrode and electrolyte, and its manufacturing method

이에 본 발명자들은 상기 문제를 해결하고자 다각적으로 연구를 수행한 결과, 수계 리튬 이차전지의 제조 시 특정 조건에서 사전 충·방전하는 단계를 포함하는 경우 전극의 수계 전해질에 대한 젖음성이 향상되고, 이에 따라 제조된 전지의 성능 또한 개선됨을 확인하여 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the inventors of the present invention conducted various studies to solve the above problem. As a result, when the manufacturing of an aqueous lithium secondary battery includes the step of pre-charging and discharging under specific conditions, the wettability of the electrode to the aqueous electrolyte is improved. The present invention was completed by confirming that the performance of the manufactured battery was also improved.

따라서, 본 발명의 목적은 수계 전해질에 대한 젖음성이 우수한 수계 리튬 이차전지의 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing an aqueous lithium secondary battery having excellent wettability to an aqueous electrolyte.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 (S1) 전극 및 분리막을 포함하는 전극조립체에 수계 전해질을 주입하는 단계; (S2) 상기 (S1) 단계에서 제조된 전극조립체를 에이징하는 단계; 및 (S3) 상기 (S2) 단계에서 제조된 전극조립체를 0.4 내지 1.3 V의 전압 범위에서 사전 충·방전하는 단계를 포함하는 수계 리튬 이차전지의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of: (S1) injecting an aqueous electrolyte into an electrode assembly including an electrode and a separator; (S2) aging the electrode assembly prepared in step (S1); And (S3) pre-charging and discharging the electrode assembly prepared in step (S2) in a voltage range of 0.4 to 1.3 V.

상기 (S3) 단계의 사전 충·방전은 전류밀도가 1 내지 5 A/g의 조건에서 수행할 수 있다.The pre-charging and discharging of the step (S3) may be performed under conditions of a current density of 1 to 5 A/g.

상기 (S3) 단계의 사전 충·방전은 30 내지 60 사이클로 수행할 수 있다.Pre-charging and discharging in step (S3) may be performed in 30 to 60 cycles.

상기 (S2) 단계의 에이징은 20 내지 40 ℃의 온도에서 6 내지 18 시간 동안 수행할 수 있다.The aging of step (S2) may be performed for 6 to 18 hours at a temperature of 20 to 40°C.

상기 (S2) 단계와 (S3) 단계 사이에, 전극조립체 내부의 가스를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.Between the step (S2) and step (S3), the step of removing the gas inside the electrode assembly may be further included.

본 발명에 따른 수계 리튬 이차전지의 제조방법은 특정 조건에서의 사전 충·방전하는 과정을 포함함으로써 전극에 대한 수계 전해질의 젖음성을 크게 향상시킬 수 있다. 이에 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 수계 리튬 이차전지는 종래에 비해 수계 전해질에 대한 함침성이 우수하여 수계 리튬 이차전지의 고용량 특성이 충분히 발휘됨으로써 우수한 성능 및 수명 특성을 나타낼 수 있다.The method of manufacturing an aqueous lithium secondary battery according to the present invention can greatly improve the wettability of the aqueous electrolyte with respect to the electrode by including a process of pre-charging and discharging under specific conditions. Accordingly, the aqueous lithium secondary battery manufactured according to the manufacturing method of the present invention is superior in impregnation to the aqueous electrolyte compared to the prior art, so that the high capacity characteristics of the aqueous lithium secondary battery are sufficiently exhibited, thereby exhibiting excellent performance and lifespan characteristics.

또한, 본 발명에 따른 제조방법은 공정이 간단하며, 시간이 단축되기 때문에 전체 제조공정의 경제성 및 생산성을 높일 수 있다.In addition, since the manufacturing method according to the present invention simplifies the process and shortens the time, it is possible to increase the economy and productivity of the entire manufacturing process.

도 1은 본 발명의 실험예 1에 따른 실시예 1의 수계 리튬 이차전지의 사이클 안정성 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 1은 본 발명의 실험예 1에 따른 비교예 1의 수계 리튬 이차전지의 사이클 안정성 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
1 is a graph showing a cycle stability evaluation result of the aqueous lithium secondary battery of Example 1 according to Experimental Example 1 of the present invention.
1 is a graph showing a cycle stability evaluation result of an aqueous lithium secondary battery of Comparative Example 1 according to Experimental Example 1 of the present invention.

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

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, ‘포함하다’ 또는 ‘가지다’등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present invention are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present invention, terms such as'include' or'have' are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or a combination thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof does not preclude in advance.

본 명세서에서 사용되고 있는 용어 “젖음성(wettability)”은 전해질이 전극, 특히 전극 활물질 내로 침투하는 정도를 지칭하는 것으로, 용어 “함침성”과 서로 교환하여 사용 가능하다.The term “wettability” as used herein refers to the degree to which an electrolyte penetrates into an electrode, particularly an electrode active material, and can be used interchangeably with the term “impregnability”.

리튬 이차전지는 휴대폰, 노트북 등의 소형 분야에 적용되어 왔지만 최근에는 그 적용 분야가 전기 자동차, 에너지 저장 장치와 같은 중대형 분야로 확장되고 있다. 이 경우, 소형과는 달리 작동환경이 가혹할 뿐만 아니라 높은 출력 특성과 함께 해당 출력이 장기간 유지될 수 있어야 하므로 고용량 및 고안정성이 함께 확보될 필요가 있다.Lithium secondary batteries have been applied to small-sized fields such as mobile phones and notebook computers, but in recent years, their application fields are expanding to mid- to large-sized fields such as electric vehicles and energy storage devices. In this case, unlike a small size, the operating environment is harsh, and the corresponding output must be maintained for a long time along with high output characteristics, so high capacity and high stability need to be secured together.

리튬 이차전지에서 수계 전해질을 이용하는 경우 비수계 유기 용매를 포함하지 않음에 따라 휘발 또는 전해질의 분해 반응 등에 의한 발화나 폭발의 위험성이 없어 안전할 뿐만 아니라 안정성도 우수하다. 또한, 수계 전해질은 높은 이온 전도도를 가져 고출력화가 가능하고, 제조공정과 제조비용 저렴하며, 환경적인 측면에서도 유리하기 때문에 전기 자동차와 같은 중대형 장치의 에너지원으로 각광받고 있다.When an aqueous electrolyte is used in a lithium secondary battery, since it does not contain a non-aqueous organic solvent, there is no risk of ignition or explosion due to volatilization or decomposition reaction of the electrolyte, so it is not only safe, but also excellent in stability. In addition, since aqueous electrolytes have high ionic conductivity, high output is possible, manufacturing processes and manufacturing costs are inexpensive, and environmental aspects are also advantageous, they are in the spotlight as an energy source for mid- to large-sized devices such as electric vehicles.

리튬 이차전지는 전극조립체가 전해질에 함침된 상태로 제조되며, 이때 전극 내부 즉, 전극 활물질까지 신속하고 충분히 함침되어야 전지의 성능 및 수명 관점에서 바람직하다. 그러나, 리튬 이차전지의 제조 공정 중에서 전해질의 함침 혹인 전극의 젖음 공정은 일반적으로 많은 시간이 소요되는 공정이다. 또한, 전극은 전해질과는 친화성이 높지 않은 소수성의 도전재, 바인더 성분을 일반적으로 포함하기 때문에 전해질, 특히 수계 전해질에 대한 젖음성이 낮으며, 이에 따라 전극까지 전해질이 충분히 함침되지 못해 리튬 이온의 이동이 느려지게 되어 전극에서의 전기화학 반응이 원활히 이루어질 수 없고 결과적으로 전지의 성능 및 수명이 저하된다. 더욱이 최근 에너지 밀도를 높이기 위해 전극의 두께나 활물질의 로딩양을 증가하면서 전해질의 이동 경로가 길어짐에 따라 전해질에 의해 전극이 충분히 함침되지 못하고 이로 인해 전기화학 반응이 저하되므로 전지의 성능이나 수명을 단축시키는 큰 요인이 된다.The lithium secondary battery is manufactured in a state in which the electrode assembly is impregnated with an electrolyte, and at this time, it is preferable from the viewpoint of the performance and life of the battery only to be quickly and sufficiently impregnated into the electrode, that is, the electrode active material. However, in the manufacturing process of a lithium secondary battery, an electrolyte impregnation or wetting process of an electrode generally takes a lot of time. In addition, since the electrode generally contains a hydrophobic conductive material and a binder component that does not have a high affinity with the electrolyte, the wettability for the electrolyte, especially the aqueous electrolyte, is low. Movement is slowed so that the electrochemical reaction in the electrode cannot be performed smoothly, and as a result, the performance and life of the battery are deteriorated. In addition, as the electrode thickness or the loading amount of the active material is increased in recent years to increase the energy density, the electrode cannot be sufficiently impregnated by the electrolyte as the movement path of the electrolyte is lengthened, thereby reducing the electrochemical reaction, thus shortening the performance or lifespan of the battery. It is a big factor to let you do.

전극과 전해질 간의 젖음성을 향상시키고자 전극조립체의 구조를 변경하거나 고온, 가압 또는 감압 상태에서 전해질을 주입하거나, 전해질 함침을 도모하기 위한 별도의 공정을 추가하는 등의 방법이 제안되었으나, 주로 비수계 전해질을 사용하는 리튬 이차전지를 대상으로 하며, 많은 시간과 비용이 요구되어 공정성, 경제성 및 생산성 측면에서 비효율적이라는 문제가 있다.In order to improve the wettability between the electrode and the electrolyte, methods such as changing the structure of the electrode assembly, injecting the electrolyte under high temperature, pressure, or reduced pressure, or adding a separate process to promote electrolyte impregnation have been proposed, but mainly non-aqueous systems. It targets a lithium secondary battery using an electrolyte, and requires a lot of time and cost, so there is a problem that it is inefficient in terms of fairness, economy, and productivity.

이에 본 발명에서는 수계 전해질을 포함하는 리튬 이차전지에서 전극의 수계 전해질에 젖음성을 향상시키기 위해 특정 조건에서 사전 충·방전을 수행하는 공정을 포함하는 수계 리튬 이차전지의 제조방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a method of manufacturing an aqueous lithium secondary battery including a process of pre-charging and discharging under specific conditions in order to improve the wettability of an aqueous electrolyte of an electrode in a lithium secondary battery including an aqueous electrolyte.

구체적으로, 본 발명에 따른 수계 리튬 이차전지의 제조방법은 (S1) 전극 및 분리막을 포함하는 전극조립체에 수계 전해질을 주입하는 단계; (S2) 상기 (S1) 단계에서 제조된 전극조립체를 에이징(aging)하는 단계; 및 (S3) 상기 (S2) 단계에서 제조된 전극조립체를 0.4 내지 1.3 V의 전압 범위에서 사전 충·방전하는 단계를 포함한다.Specifically, the method of manufacturing an aqueous lithium secondary battery according to the present invention includes the steps of: (S1) injecting an aqueous electrolyte into an electrode assembly including an electrode and a separator; (S2) aging the electrode assembly manufactured in step (S1); And (S3) pre-charging and discharging the electrode assembly prepared in step (S2) in a voltage range of 0.4 to 1.3 V.

(S1) 단계Step (S1)

(S1) 단계는 전극 및 분리막을 포함하는 전극조립체에 수계 전해질을 주입하는 단계이다.Step (S1) is a step of injecting an aqueous electrolyte into an electrode assembly including an electrode and a separator.

상기 (S1) 단계에서 수계 전해질의 주입은 상온(25 ℃)에서 별도의 압력 변화 없이 이루어지며, 주입 방법 역시 특별히 한정되지 않고, 해당 기술분야에서 알려져 있는 통상적인 방법에 의해 수행될 수 있다.In the step (S1), the injection of the aqueous electrolyte is performed without a separate pressure change at room temperature (25° C.), and the injection method is not particularly limited, and may be performed by a conventional method known in the art.

이때 상기 전극조립체는 일반적으로 양극 활물질과 양극 집전체로 구성딘 양극, 음극 활물질과 음극 집전체로 구성된 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 기본구조로 한 단위셀이 1개 이상 포함된 것이다.In this case, the electrode assembly generally includes at least one unit cell having a basic structure including a positive electrode composed of a positive electrode active material and a positive electrode current collector, a negative electrode composed of a negative electrode active material and a negative electrode current collector, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode. It was done.

본 발명의 전극조립체에 있어서, 상기 단위셀은 리튬 이차전지로, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.In the electrode assembly of the present invention, the unit cell is a lithium secondary battery, and a detailed description thereof will be described later.

본 발명에 있어서, 상기 전극조립체는 당업계에서 알려진 통상적인 방법으로 제조될 수 있으며 전극조립체의 형태 또한 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 권취형, 스택형 또는 스택/폴딩형일 수 있다.In the present invention, the electrode assembly may be manufactured by a conventional method known in the art, and the shape of the electrode assembly is not particularly limited, and may be, for example, a wound type, a stack type, or a stack/folding type.

상기 권취형 전극조립체는, 집전체로 사용되는 금속 호일에 전극 활물질 등을 코팅하고 건조 및 프레싱한 후, 소망하는 폭과 길이의 밴드 형태로 재단하고 분리막을 사용하여 음극과 양극을 격막한 후 나선형으로 감아 제조된다.The wound electrode assembly is coated with an electrode active material, etc. on a metal foil used as a current collector, dried and pressed, cut into a band of a desired width and length, and separated from the negative electrode and the positive electrode using a separator, and then spirally It is manufactured by winding it.

상기 스택형 전극조립체는 다수의 양극 및 음극 단위셀들을 순차적으로 적층한 구조로서, 각형의 형태를 얻기가 용이한 장점이 있지만, 제조과정이 번잡하고 충격이 가해졌을 때 전극이 밀려서 단락이 유발되는 단점이 있다.The stacked electrode assembly is a structure in which a plurality of anode and cathode unit cells are sequentially stacked, and has an advantage in that it is easy to obtain a square shape, but the manufacturing process is complicated and the electrode is pushed when an impact is applied, causing a short circuit. There are drawbacks.

상기 스택/폴딩형 전극조립체는 기존의 폴딩형과 스택형이 복합된 구조의 전극조립체로서, 일정한 단위 크기의 풀셀(full cell) 또는 바이셀(bi cell)을 긴 길이의 연속적인 분리필름을 사용하여 폴딩한 구조의 전극조립체이다.The stack/folding type electrode assembly is an electrode assembly of a structure in which a conventional folding type and a stack type are combined, and a full cell or bi cell of a certain unit size is used as a continuous separation film of a long length. It is an electrode assembly of a folded structure.

상기 풀셀(full cell)은, 양극/분리막/음극의 단위 구조로 이루어져 있는 단위셀로서, 셀의 양측에 각각 양극과 음극이 위치하는 셀이다. 이러한 풀셀은 가장 기본적인 구조의 양극/분리막/음극 셀과 양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극 셀 등을 들 수 있다. 이러한 풀셀을 사용하여 전극조립체를 구성하기 위해서는, 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 서로 대면하도록 다수의 풀셀들을 적층하여야 한다.The full cell is a unit cell composed of a unit structure of an anode/separator/cathode, and is a cell in which an anode and a cathode are respectively located on both sides of the cell. Such full cells include an anode/separator/cathode cell and an anode/separator/cathode/separator/anode/separator/cathode cell having the most basic structure. In order to construct an electrode assembly using such full cells, a plurality of full cells must be stacked so that the anode and the cathode face each other while the separator is interposed therebetween.

상기 바이셀(bicell)은, 양극/분리막/음극/분리막/양극의 단위 구조 및 음극/분리막/양극/분리막/음극의 단위 구조와 같이 셀의 양측에 동일한 전극이 위치하는 단위셀이다. 이러한 바이셀을 사용하여 전기화학 셀을 구성하기 위해서는, 분리막이 개재된 상태에서 양극/분리막/음극/분리막/양극 구조의 바이셀(양극 바이셀)과 음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 바이셀(음극 바이셀)이 서로 대면하도록 다수의 바이셀들을 적층하여야 한다. 경우에 따라서는, 더 많은 적층 수의 바이셀들도 가능한바, 예를 들어, 양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극/분리막/양극 및 음극/분리막/양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 바이셀도 가능하다.The bicell is a unit cell in which the same electrode is located on both sides of a cell, such as a unit structure of an anode/separator/cathode/separator/anode and a unit structure of a cathode/separator/anode/separator/cathode. In order to construct an electrochemical cell using such a bi-cell, a bi-cell of an anode/separator/cathode/separator/anode structure and a cathode/separator/anode/separator/cathode structure with a separator interposed therebetween. A plurality of bi-cells must be stacked so that the bi-cell (cathode bi-cell) face each other. In some cases, bicells with a larger number of stacks are also possible, for example, anode/separator/cathode/separator/anode/separator/cathode/separator/anode and cathode/separator/anode/separator/cathode/separator Bi-cell of /positive/separator/cathode structure is also possible.

상기 스택/폴딩형 구조의 전극조립체에 대한 더욱 자세한 내용은 본 출원인의 대한한국 특허공개 제2001-0082058호, 제2001-0082059호 및 제2001-0082060호에 개시되어 있으며, 상기 출원들은 본 발명의 내용에 참조로서 합체된다.Further details on the stack/folding structure of the electrode assembly are disclosed in Korean Patent Publication Nos. 2001-0082058, 2001-0082059 and 2001-0082060 of the applicant of the present invention. Incorporated by reference into the content.

상기 수계 전해질은 수계 용매와 리튬염을 포함하는 것으로, 해당 기술분야에 공지된 것을 사용할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.The aqueous electrolyte includes an aqueous solvent and a lithium salt, and known in the art may be used, and a detailed description thereof will be described later.

(S2) 단계Step (S2)

상기 (S2) 단계는 상기 (S1) 단계에서 제조된 전극조립체를 에이징(aging)하는 단계이다.The step (S2) is a step of aging the electrode assembly manufactured in the step (S1).

상기 에이징은 수계 전해질이 주입된 전극조립체를 방치하여 전지를 안정화시키는 단계이다. The aging is a step of stabilizing the battery by leaving the electrode assembly injected with the aqueous electrolyte.

상기 에이징은 20 내지 40 ℃, 바람직하게는 20 내지 30 ℃의 온도에서 수행할 수 있다. 전술한 온도 범위에서 에이징을 진행하는 것이 전해질 안정성 측면에서 바람직하다.The aging may be performed at a temperature of 20 to 40°C, preferably 20 to 30°C. It is preferable to perform aging in the above-described temperature range from the viewpoint of electrolyte stability.

또한, 상기 에이징은 6 내지 18 시간, 바람직하게는 6 내지 12 시간 동안 수행할 수 있다. 상기 에이징을 상기 범위 미만으로 수행하게 되면 수계 전해질이 고르게 함침되기 어려우며, 이와 반대로 상기 범위를 초과하는 경우 제조 공정이 길어지는 문제점이 있다.In addition, the aging may be performed for 6 to 18 hours, preferably 6 to 12 hours. If the aging is performed below the above range, it is difficult for the aqueous electrolyte to be evenly impregnated. Conversely, if the above range is exceeded, there is a problem that the manufacturing process is lengthened.

상기 에이징 단계에서 가스가 발생할 수 있으며, 이는 전지의 부풀림(swelling) 현상을 초래할 수 있다. 따라서, 전지 내부에 생성된 가스를 제거하고, 후속 단계의 작업성을 확보하기 위해 탈기(degas)하는 단계를 추가로 수행할 수 있다.Gas may be generated in the aging step, which may cause swelling of the battery. Accordingly, a step of degassing may be additionally performed to remove the gas generated inside the battery and secure the workability of the subsequent step.

(S3) 단계Step (S3)

상기 (S3) 단계는 상기 (S2) 단계에서 제조된 전극조립체를 0.4 내지 1.3 V의 전압 범위에서 사전 충·방전하는 단계이다.The step (S3) is a step of pre-charging and discharging the electrode assembly prepared in the step (S2) in a voltage range of 0.4 to 1.3 V.

전술한 바와 같이, 리튬 이차전지는 전극에서 전해질과의 전기화학 반응을 이용하는 것으로, 전극과 전해질 사이의 젖음성이 전지의 성능 및 수명 확보 측면에서 매우 중요하나 장시간을 필요로 하는 것으로 알려져 있다. 종래 기술의 경우 전해질에 대한 젖음성을 높이고, 소요되는 시간을 단축하기 위해 전해액 주입시 온도, 압력, SOC 등을 달리하거나 별도의 공정을 두는 등의 방법을 사용하는 경우가 많았으나, 그 경우에도 많은 시간이 소요되는 것이 현실이다. 이에 본 발명은 상기 (S3) 단계의 사전 충·방전을 수행함으로써 전술한 단계에서 주입된 수계 전해질이 보다 빠르고 용이하게 전지 내부, 구체적으로 전극에 함침됨에 따라 전극의 전해질에 대한 젖음성을 효과적으로 높일 수 있다. 이에 따라 전지의 활성화를 위한 시간이 기존의 제조방법에 비해 크게 단축될 수 있다. 또한, 본 발명의 젖음성 개선을 위한 사전 충·방전 공정은 공정이 단순할 뿐만 아니라 짧은 시간에 수행할 수 있어 실제 양산 공정에 활용이 용이하다는 장점이 있다.As described above, a lithium secondary battery uses an electrochemical reaction with an electrolyte in an electrode, and it is known that the wettability between the electrode and the electrolyte is very important in terms of securing the performance and life of the battery, but requires a long time. In the case of the prior art, in order to increase the wettability of the electrolyte and shorten the time required, there are many cases of using a method such as varying the temperature, pressure, SOC, etc. or having a separate process when injecting the electrolyte. The reality is that it takes time. Accordingly, the present invention can effectively increase the wettability of the electrode to the electrolyte as the aqueous electrolyte injected in the above step is more quickly and easily impregnated into the battery, specifically the electrode, by performing the pre-charging and discharging of the step (S3). have. Accordingly, the time for activation of the battery can be significantly shortened compared to the conventional manufacturing method. In addition, the pre-charge/discharge process for improving wettability of the present invention has the advantage that the process is simple and can be performed in a short time, so that it can be easily used in an actual mass production process.

상기 (S3) 단계의 사전 충·방전은 전압이 0.4 내지 1.3 V, 바람직하게는 0.4 내지 1.25 V의 조건에서 수행할 수 있다. 상기 사전 충·방전의 전압이 상기 범위 미만인 경우 젖음성 개선 효과를 충분히 확보할 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하는 경우 양극과 음극 전하 불균형에 의한 성능 저하 문제가 발생할 수 있다.The pre-charging and discharging of the step (S3) may be performed under conditions of a voltage of 0.4 to 1.3 V, preferably 0.4 to 1.25 V. When the voltage of the pre-charging/discharging is less than the above range, the effect of improving wettability cannot be sufficiently secured. Conversely, when the voltage exceeds the above range, a problem of performance degradation due to an imbalance between positive and negative charges may occur.

또한, 상기 (S3) 단계의 사전 충·방전은 전류밀도가 1 내지 5 A/g, 바람직하게는 3 내지 5 A/g의 조건에서 수행할 수 있다. 상기 사전 충·방전의 전류밀도가 상기 범위 미만인 경우 전해질의 함침을 위한 프리웨팅 시간이 길어지는 단점이 있고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하는 경우 고출력으로, 양극 활물질과 음극 활물질이 평형에 도달하기 어려워지는 문제가 있어 실제 양산 공정에 적합하지 않다.In addition, the pre-charging and discharging of the step (S3) may be performed under conditions of a current density of 1 to 5 A/g, preferably 3 to 5 A/g. If the current density of the pre-charge/discharge is less than the above range, there is a disadvantage that the prewetting time for impregnation of the electrolyte is prolonged. On the contrary, if the current density exceeds the above range, it is difficult to reach equilibrium between the positive electrode active material and the negative electrode active material due to high output. There is a loss problem, so it is not suitable for the actual mass production process.

또한, 상기 (S3) 단계의 사전 충·방전은 30 내지 60 사이클, 바람직하게는 40 내지 50 사이클로 수행할 수 있다. 상기 사전 충·방전의 사이클이 상기 범위 미만인 경우 젖음성 개선 효과가 미미하다.In addition, the pre-charging and discharging of the step (S3) may be performed in 30 to 60 cycles, preferably 40 to 50 cycles. When the pre-charge/discharge cycle is less than the above range, the wettability improvement effect is insignificant.

상기 (S3) 단계 이후에, 제조 과정에서 발생한 가스를 제거하기 위한 탈기하는 단계가 추가로 수행될 수 있다.After the step (S3), a step of degassing to remove the gas generated in the manufacturing process may be additionally performed.

본 발명의 수계 리튬 이차전지의 제조방법에 따르면, 특정 조건에서 사전 충·방전하는 단계를 포함함으로써 전지, 구체적으로는 전극에 대한 수계 전해질의 젖음성이 향상시킬 수 있다. 이와 같이 수계 전해질에 대한 젖음성이 개선됨에 따라 수계 리튬 이차전지 제조 시, 전극에 대한 수계 전해질의 충분한 함침이 이루어져 우수한 성능의 리튬 이차전지를 제조할 수 있다.According to the method of manufacturing an aqueous lithium secondary battery of the present invention, by including the step of pre-charging and discharging under specific conditions, it is possible to improve the wettability of the battery, specifically, the aqueous electrolyte with respect to the electrode. As the wettability of the aqueous electrolyte is improved as described above, when the aqueous lithium secondary battery is manufactured, sufficient impregnation of the aqueous electrolyte into the electrode is performed, so that a lithium secondary battery having excellent performance can be manufactured.

본 발명의 바람직한 일 구현예에 따르면, 상기 제조방법으로 제조된 수계 리튬 이차전지의 경우 최초 사용시 이론 용량의 60 % 이상, 바람직하게는 80 % 이상의 초기 성능을 나타낼 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the aqueous lithium secondary battery manufactured by the above manufacturing method may exhibit an initial performance of 60% or more, preferably 80% or more of the theoretical capacity when first used.

또한, 본 발명에 따른 수계 리튬 이차전지의 제조방법은 공정이 단순할 뿐만 아니라 전지의 제조 공정 중 전해질 함침 및 전지 활성화에 소요되는 시간이 크게 단축할 수 있어 생산성 및 경제성이 우수하다.In addition, the manufacturing method of an aqueous lithium secondary battery according to the present invention is not only simple in the process, but also can greatly shorten the time required for electrolyte impregnation and activation of the battery during the manufacturing process of the battery, thereby providing excellent productivity and economy.

또한, 본 발명은 전술한 방법으로 제조된 수계 리튬 이차전지를 제공한다.In addition, the present invention provides an aqueous lithium secondary battery manufactured by the above-described method.

일례로, 상기 수계 리튬 이차전지는 양극과 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체에 수계 전해질이 함침된 상태로 전지케이스에 내장되어 있는 것일 수 있다.For example, the aqueous lithium secondary battery may be embedded in a battery case in a state in which an aqueous electrolyte is impregnated in an electrode assembly including a positive electrode and a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode.

특히, 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 수계 리튬 이차전지는 사전 충·방전 공정을 통해 전지에 대한 수계 전해질의 젖음성이 개선됨에 따라 우수한 성능 및 수명 특성을 나타낼 수 있다.In particular, the aqueous lithium secondary battery manufactured according to the manufacturing method of the present invention may exhibit excellent performance and lifespan characteristics as the wettability of the aqueous electrolyte to the battery is improved through a precharge/discharge process.

상기 양극은 양극 집전체와 상기 양극 집전체의 일면 또는 양면에 도포된 양극 활물질을 포함할 수 있다.The positive electrode may include a positive electrode current collector and a positive electrode active material applied to one or both surfaces of the positive electrode current collector.

상기 양극 집전체는 양극 활물질을 지지하며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 스테인리스 스틸, 니켈, 티타늄, 팔라듐, 소성 탄소, 알루미늄이나 스테인리스 스틸 표면에 카본, 니켈, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다.The positive electrode current collector supports a positive electrode active material, and is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. For example, stainless steel, nickel, titanium, palladium, calcined carbon, aluminum or stainless steel surface treated with carbon, nickel, silver, or the like may be used.

상기 양극 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질과의 결합력을 강화시킬 수 있으며, 필름, 시트, 호일, 메쉬, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태를 사용할 수 있다.The positive electrode current collector may form fine irregularities on its surface to enhance the bonding strength with the positive electrode active material, and various forms such as films, sheets, foils, meshes, nets, porous bodies, foams, and nonwoven fabrics may be used.

상기 양극 활물질로 양극 활물질로 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1 + xMn2 - xO4 (0≤x≤0.33), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 구리 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1 - xMxO2 (M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga; 0.01≤x≤0.3)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2 - xMxO2(M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta; 0.01≤x≤0.1) 또는 Li2Mn3MO8 (M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; LiNixMn2 - xO4로 표현되는 스피넬 구조의 리튬 망간 복합 산화물; LiCoPO4; LiFePO4; 황 원소(Elemental sulfur, S8); Li2Sn(n≥1), 유기황 화합물 또는 탄소-황 폴리머((C2Sx)n: x=2.5 ~ 50, n≥2) 등의 황 계열 화합물 등을 포함할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.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 as the positive electrode active material; Lithium manganese oxides such as formula Li 1 + x Mn 2 - x O 4 (0≦x≦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; Ni site type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1 - x M x O 2 (M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga; 0.01≦x≦0.3); Formula LiMn 2 - x M x O 2 (M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta; 0.01≤x≤0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 (M = Fe, Co, Ni, Cu or Zn A lithium manganese composite oxide represented by ); A lithium manganese composite oxide having a spinel structure represented by LiNi x Mn 2 - x O 4; LiCoPO 4 ; LiFePO 4 ; Elemental sulfur (S 8 ); Li 2 S n (n≥1), an organosulfur compound or a carbon-sulfur polymer ((C 2 S x ) n : x=2.5 to 50, n≥2) may include sulfur-based compounds, such as, but these It is not limited to only.

상기 양극 활물질은 양극 활물질과 선택적으로 도전재 및 바인더를 포함할 수 있다.The positive active material may include a positive active material and optionally a conductive material and a binder.

상기 도전재는 전해질과 양극 활물질을 전기적으로 연결시켜 주어 집전체(current collector)로부터 전자가 양극 활물질까지 이동하는 경로의 역할을 하는 물질로서, 리튬 이차전지에서 화학변화를 일으키지 않으며, 다공성 및 도전성을 갖는 것이라면 제한없이 사용할 수 있다.The conductive material is a material that acts as a path for electrons to move from a current collector to the positive electrode active material by electrically connecting the electrolyte and the positive electrode active material, and does not cause chemical changes in a lithium secondary battery, and has porosity and conductivity. If it is, you can use it without limitation.

예를 들어 상기 도전재로는 다공성을 갖는 탄소계 물질을 사용할 수 있으며, 이와 같은 탄소계 물질로는 카본 블랙, 그라파이트, 그래핀, 활성탄, 탄소 섬유 등이 있고, 금속 메쉬 등의 금속성 섬유; 구리, 은, 니켈, 알루미늄 등의 금속성 분말; 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 유기 도전성 재료가 있다. 상기 도전성 재료들은 단독 또는 혼합하여 사용될 수 있다.For example, a carbon-based material having a porosity may be used as the conductive material, and examples of such a carbon-based material include carbon black, graphite, graphene, activated carbon, carbon fiber, and the like, and metallic fibers such as metal mesh; Metallic powders such as copper, silver, nickel, and aluminum; Or an organic conductive material such as a polyphenylene derivative. The conductive materials may be used alone or in combination.

현재 도전재로 시판되고 있는 상품으로는 아세틸렌 블랙계열 (쉐브론 케미컬 컴퍼니(Chevron Chemical Company) 또는 걸프 오일 컴퍼니 (Gulf Oil Company) 제품 등), 케트젠블랙 (Ketjen Black) EC 계열 (아르막 컴퍼니 (Armak Company) 제품), 불칸 (Vulcan) XC-72(캐보트 컴퍼니(Cabot Company) 제품) 및 수퍼 P(엠엠엠(MMM)사 제품)등이 있다. 예를 들면 아세틸렌블랙, 카본블랙, 흑연 등을 들 수 있다.Products currently marketed as conductive materials include acetylene black (Chevron Chemical Company or Gulf Oil Company), Ketjen Black EC (Armak Company). Company), Vulcan XC-72 (made by Cabot Company) and Super P (made by MMM). For example, acetylene black, carbon black, graphite, etc. are mentioned.

또한, 상기 양극은 바인더를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 바인더는 양극을 구성하는 성분들 간 및 이들과 집전체 간의 결착력을 보다 높이는 것으로, 당해 업계에서 공지된 모든 바인더를 사용할 수 있다.In addition, the positive electrode may further include a binder, and the binder further enhances binding strength between components constituting the positive electrode and between them and a current collector, and any binder known in the art may be used.

예를 들어 상기 바인더는 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVdF) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE)을 포함하는 불소 수지계 바인더; 스티렌-부타디엔 고무(styrene butadiene rubber, SBR), 아크릴로니트릴-부티디엔 고무, 스티렌-이소프렌 고무를 포함하는 고무계 바인더; 카르복시메틸셀룰로우즈(carboxyl methyl cellulose, CMC), 전분, 히드록시 프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로오스를 포함하는 셀룰로오스계 바인더; 폴 리 알코올계 바인더; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌를 포함하는 폴리 올레핀계 바인더; 폴리 이미드계 바인더; 폴리 에스테르계 바인더; 및 실란계 바인더;로 이루어진 군으로부터 선택된 1종, 2종 이상의 혼합물 또는 공중합체를 사용할 수 있다.For example, the binder may include a fluororesin binder including polyvinylidene fluoride (PVdF) or polytetrafluoroethylene (PTFE); Rubber-based binders including styrene-butadiene rubber (SBR), acrylonitrile-butadiene rubber, and styrene-isoprene rubber; Cellulose-based binders including carboxyl methyl cellulose (CMC), starch, hydroxy propyl cellulose, and regenerated cellulose; Polyalcohol-based binder; Polyolefin-based binders including polyethylene and polypropylene; Polyimide binders; Polyester binder; And a silane-based binder; one, two or more mixtures or copolymers selected from the group consisting of may be used.

상기 양극은 당 분야에 알려져 있는 통상적인 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 양극 활물질에 용매, 필요에 따라 바인더, 도전재, 분산제를 혼합 및 교반하여 슬러리를 제조한 후 이를 금속 재료의 집전체에 도포(코팅)하고 압축한 뒤 건조하여 양극을 제조할 수 있다.The positive electrode can be manufactured by a conventional method known in the art. For example, after preparing a slurry by mixing and stirring a solvent, a binder, a conductive material, and a dispersant as necessary in a positive electrode active material, it is applied (coated) to a current collector of a metal material, compressed, and dried to prepare a positive electrode. have.

상기 음극은 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 상에 위치하는 음극 활물질을 포함할 수 있다.The negative electrode may include a negative electrode current collector and a negative active material disposed on the negative electrode current collector.

상기 음극 집전체는 음극 활물질의 지지를 위한 것으로, 양극에서 설명한 바와 같다.The negative electrode current collector is for supporting the negative electrode active material, as described for the positive electrode.

상기 음극 활물질은 리튬 (Li+)을 가역적으로 흡장(intercalation) 또는 방출(deintercalation)할 수 있는 물질, 리튬 이온과 반응하여 가역적으로 리튬 함유 화합물을 형성할 수 있는 물질을 포함한다.The negative active material includes a material capable of reversibly intercalating or deintercalating lithium (Li + ), and a material capable of reversibly forming a lithium-containing compound by reacting with lithium ions.

일례로, 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물과 같은 금속 화합물을 들 수 있다. 예를 들어, 리튬 원소를 갖는 금속 산화물로는, 예를 들어 리튬 바나듐 산화물(LixVO2(0<x≤1.0), LiV3O8), 리튬 티탄 포스페이트(LixTiy(PO4)3(0<x<2, 0<y<3)), 리튬 티탄 산화물(Li4Ti5O12), Li1 . 2Cr0 . 2Ti1 .8(PO4)3 등을 들 수 있다. 또, 리튬 원소를 함유하는 금속 질화물로는, 예를 들어 리튬코발트 질화물, 리튬철 질화물, 리튬망간 질화물 등을 들 수 있다. 또한, 황계 화합물을 예시할 수도 있다. 이에 더해서, 철이나 아연 등의 금속을 사용해도 된다. For example, metal compounds such as metal oxides, metal sulfides, and metal nitrides may be mentioned. For example, as a metal oxide having a lithium element, for example, lithium vanadium oxide (Li x VO 2 (0<x≤1.0), LiV 3 O 8 ), lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 )) 3 (0<x<2, 0<y<3)), lithium titanium oxide (Li 4 Ti 5 O 12 ), Li 1 . 2 Cr 0 . 2 Ti 1 .8 (PO 4 ) 3 and the like. Moreover, as a metal nitride containing a lithium element, lithium cobalt nitride, lithium iron nitride, lithium manganese nitride, etc. are mentioned, for example. Moreover, a sulfur-based compound can also be illustrated. In addition to this, a metal such as iron or zinc may be used.

상기 음극 활물질로 분극성 재료를 포함할 수 있으며, 양극 활물질에서 전술한 바와 같다. 또한, 리튬 이온을 흡장 및 방출할 수 있는 재료를 음극 활물질로 포함할 수 있다. 예를 들어 천연 흑연 또는 인조 흑연, 활성탄소, 탄소 나노튜브, 그래핀 등의 탄소 재료 등을 포함할 수 있다.A polarizable material may be included as the negative active material, as described above for the positive active material. In addition, a material capable of occluding and releasing lithium ions may be included as an anode active material. For example, natural graphite or artificial graphite, activated carbon, carbon nanotubes, and carbon materials such as graphene may be included.

상기 음극은 상기 음극 활물질과 선택적으로 도전재 및 바인더를 추가로 포함할 수 있다. 이때 도전재 및 바인더는 상기 양극 활물질에서 설명한 바와 같다.The negative electrode may further include the negative electrode active material and optionally a conductive material and a binder. At this time, the conductive material and the binder are as described in the positive electrode active material.

상기 음극의 형성방법은 특별히 제한되지 않으며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 층 또는 막의 형성방법을 이용할 수 있다. 예컨대 압착, 코팅, 증착 등의 방법을 이용할 수 있다. 또한, 집전체에 리튬 박막이 없는 상태로 전지를 조립한 후 초기 충전에 의해 금속판 상에 금속 리튬 박막이 형성되는 경우도 본 발명의 음극에 포함된다.The method of forming the cathode is not particularly limited, and a layer or film forming method commonly used in the art may be used. For example, a method such as compression, coating, or evaporation may be used. In addition, a case in which a metal lithium thin film is formed on a metal plate by initial charging after assembling a battery without a lithium thin film in the current collector is also included in the negative electrode of the present invention.

상기 수계 전해질은 리튬 이온을 포함하며, 이를 매개로 양극과 음극에서 전기 화학적인 산화 또는 환원 반응을 일으키기 위한 것이다.The aqueous electrolyte contains lithium ions, and is intended to cause an electrochemical oxidation or reduction reaction in the positive electrode and the negative electrode through this.

상기 수계 전해질은 리튬염과 수계 용매를 포함한다.The aqueous electrolyte includes a lithium salt and an aqueous solvent.

상기 리튬염은 리튬 이차전지용 수계 전해질에 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 리튬염은 리튬 하이드록사이드(LiOH), 리튬 옥사이드(Li2O), 리튬 카보네이트(LiCO3), 리튬 클로라이드(LiCl), 리튬 나이트레이트(LiNO3), 리튬 설페이트(Li2SO4), 리튬 퍼클로레이트(LiClO4) 및 리튬 아세테이트(LiCH3COO)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.The lithium salt is not particularly limited as long as it is commonly used in an aqueous electrolyte for a lithium secondary battery. For example, the lithium salt is lithium hydroxide (LiOH), lithium oxide (Li 2 O), lithium carbonate (LiCO 3 ), lithium chloride (LiCl), lithium nitrate (LiNO 3 ), lithium sulfate (Li 2 SO 4 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), and lithium acetate (LiCH 3 COO).

상기 리튬염의 농도는 이온 전도도, 용해도 등을 고려하여 적절하게 결정될 수 있으며, 예를 들어 0.1 내지 10 M, 바람직하게는 0.5 내지 8 M일 수 있다. 상기 리튬염의 농도가 상기 범위 미만인 경우 소자 구동에 적합한 이온 전도도의 확보가 어려우며, 이와 반대로 상기 범위를 초과하는 경우 리튬염의 완벽한 용해가 이루어 지지 않고, 용해되지 않고 침전된 리튬염에 의해 전지의 성능이 저하될 수 있으므로 상기 범위 내에서 적절히 조절한다.The concentration of the lithium salt may be appropriately determined in consideration of ionic conductivity, solubility, and the like, and may be, for example, 0.1 to 10 M, preferably 0.5 to 8 M. When the concentration of the lithium salt is less than the above range, it is difficult to secure an ionic conductivity suitable for driving the device.On the contrary, when the concentration of the lithium salt exceeds the above range, complete dissolution of the lithium salt is not achieved, and the performance of the battery is impaired by the lithium salt precipitated without dissolution. Since it may be lowered, it is appropriately adjusted within the above range.

본 발명에 따른 전해질은 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온 즉, 리튬 이온이 이동할 수 있는 매질로 수계 용매를 포함한다. 상기 수계 용매로는 통상적으로 물이 사용되며, 특별히 한정하지는 않지만, 전해질을 이루는 수계 용매 전체 중량 대비 1 중량% 이상의 물을 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명의 수계 전해질에 있어서 사용되는 주용매는 물이다. 이때, 용매로 물을 단독으로 사용하여도 좋지만, 물과 혼화 가능한 용매를 병용할 수도 있다.The electrolyte according to the present invention includes an aqueous solvent as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of a battery, that is, lithium ions can move. Water is usually used as the aqueous solvent, and although not particularly limited, water may be included in an amount of 1% by weight or more based on the total weight of the aqueous solvent constituting the electrolyte. Therefore, the main solvent used in the aqueous electrolyte of the present invention is water. At this time, water may be used alone as a solvent, but a solvent miscible with water may be used in combination.

상기 물과 혼화 가능한 용매는 극성 용매일 수 있으며, 예를 들어, C1 내지 C5의 알코올 및 C1 내지 C10의 글리콜에테르로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.The water-miscible solvent may be a polar solvent, and may include, for example, one or more selected from the group consisting of C1 to C5 alcohols and C1 to C10 glycol ethers.

일례로, 상기 C1 내지 C5의 알코올은 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 글리세롤 및 1,2,4-부탄트리올로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the C1 to C5 alcohol is methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1 ,4-butanediol, glycerol, and 1,2,4-butanetriol may be one or more selected from the group consisting of, but is not limited thereto.

상기 C1 내지 C10의 글리콜에테르는 에틸렌글리콜 모노메틸 에테르(MG), 디에틸렌글리콜 모노메틸 에테르(MDG), 트리에틸렌글리콜 모노메틸 에테르(MTG), 폴리에틸렌글리콜 모노메틸 에테르(MPG), 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르(EG), 디에틸렌글리콜 모노에틸 에테르(EDG), 에틸렌글리콜 모노부틸 에테르(BG), 디에틸렌글리콜 모노부틸 에테르(BDG), 트리에틸렌글리콜 모노부틸 에테르(BTG), 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르(MFG) 및 디프로필렌글리콜 모노메틸 에테르(MFDG)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The glycol ethers of C1 to C10 are ethylene glycol monomethyl ether (MG), diethylene glycol monomethyl ether (MDG), triethylene glycol monomethyl ether (MTG), polyethylene glycol monomethyl ether (MPG), ethylene glycol monoethyl Ether (EG), diethylene glycol monoethyl ether (EDG), ethylene glycol monobutyl ether (BG), diethylene glycol monobutyl ether (BDG), triethylene glycol monobutyl ether (BTG), propylene glycol monomethyl ether ( MFG) and dipropylene glycol monomethyl ether (MFDG) may be one or more selected from the group consisting of, but is not limited thereto.

상기 수계 전해질은 전술한 조성 이외에 해당 기술분야에서 그 기능의 향상 등을 목적으로 통상적으로 사용되는 첨가제를 필요에 따라 추가적으로 포함할 수 있다. 예를 들어 종래 공지된 과충전 방지제, 고온 보존 후의 용량 유지 특성 및 사이클 특성을 개선하기 위한 특성 개선 보조제 등을 들 수 있다.In addition to the above-described composition, the aqueous electrolyte may additionally include additives commonly used for the purpose of improving its function in the relevant technical field, if necessary. For example, a conventionally known overcharge prevention agent, a property improvement aid for improving capacity retention characteristics and cycle characteristics after high temperature storage, and the like may be mentioned.

전술한 양극과 음극 사이에는 추가적으로 분리막이 포함될 수 있다. 상기 분리막은 리튬 이차전지에 있어서 양 전극을 물리적으로 분리하기 위한 것으로, 통상 리튬 이자전지에서 분리막으로 사용되는 것이라면 특별한 제한없이 사용가능하며, 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다.A separator may be additionally included between the above-described anode and cathode. The separator is for physically separating both electrodes in a lithium secondary battery, and can be used without particular limitation as long as it is used as a separator in a general lithium interest battery. It is desirable.

상기 분리막은 다공성 기재로 이루어질 수 있는데 상기 다공성 기재는 통상적으로 전기화학소자에 사용되는 다공성 기재라면 모두 사용이 가능하고, 예를 들면 폴리올레핀계 다공성 막 또는 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.The separator may be made of a porous substrate, and the porous substrate may be used as long as it is a porous substrate commonly used in an electrochemical device, and for example, a polyolefin-based porous membrane or a nonwoven fabric may be used, but is not particularly limited thereto. .

상기 폴리올레핀계 다공성 막의 예로는, 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리펜텐 등의 폴리올레핀계 고분자를 각각 단독으로 또는 이들을 혼합한 고분자로 형성한 막(membrane)을 들 수 있다.Examples of the polyolefin-based porous membrane include polyolefin-based polymers such as high-density polyethylene, linear low-density polyethylene, low-density polyethylene, and ultra-high molecular weight polyethylene, polyolefin-based polymers such as polypropylene, polybutylene, and polypentene, respectively, alone or as a mixture of them. There is one membrane.

상기 부직포로는 폴리올레핀계 부직포 외에 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트 (polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌 옥사이드(polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylenesulfide) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylenenaphthalate) 등을 각각 단독으로 또는 이들을 혼합한 고분자로 형성한 부직포를 들 수 있다. 상기 부직포의 구조는 장섬유로 구성된 스폰본드 부직포 또는 멜트 블로운 부직포일 수 있다.As the nonwoven fabric, in addition to the polyolefin nonwoven fabric, for example, polyethylene terephthalate, polybutyleneterephthalate, polyester, polyacetal, polyamide, polycarbonate ), polyimide, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyphenyleneoxide, polyphenylenesulfide and polyethylene naphthalate, etc. Alternatively, a nonwoven fabric formed of a polymer obtained by mixing them may be mentioned. The structure of the nonwoven fabric may be a sponbond nonwoven fabric composed of long fibers or a melt blown nonwoven fabric.

상기 다공성 기재의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 1 내지 100 ㎛, 바람직하게는 5 내지 50 ㎛일 수 있다. The thickness of the porous substrate is not particularly limited, but may be 1 to 100 μm, preferably 5 to 50 μm.

상기 다공성 기재에 존재하는 기공의 크기 및 기공도 역시 특별히 제한되지 않으나 각각 0.001 내지 50 ㎛ 및 10 내지 95 %일 수 있다.The size and porosity of the pores present in the porous substrate are also not particularly limited, but may be 0.001 to 50 µm and 10 to 95%, respectively.

본 발명에 따른 수계 리튬 이차전지의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 전지케이스에 따라 달라질 수 있다. 상기 전지케이스는 전술한 구성 및 형태의 수계 리튬 이차전지를 포함하는 전극조립체를 수납하기 위한 것으로, 예를 들어, 원통형, 적층형, 코인형 등 다양한 형상으로 할 수 있다.The shape of the aqueous lithium secondary battery according to the present invention is not particularly limited and may vary depending on the battery case. The battery case is for accommodating an electrode assembly including an aqueous lithium secondary battery having the above-described configuration and shape, and may have various shapes such as a cylindrical shape, a stacked type, and a coin type.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment is presented to aid in the understanding of the present invention, but it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope of the present invention and the scope of the technical idea, but the following examples are only illustrative of the present invention, It is natural that such modifications and modifications fall within the scope of the appended claims.

실시예 및 비교예 Examples and Comparative Examples

[실시예 1][Example 1]

양극 활물질로 LiMn2O4 90 중량%, 도전재로 아세틸렌블랙 5 중량% 및 바인더로서 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 5 중량%을 혼합하여 양극 슬러리 조성물을 제조하였다. 상기 제조된 양극 슬러리 조성물을 10 ㎛ 두께의 니켈 집전체 상에 12 ㎎/㎠의 로딩 밀도로 도포한 후 건조함으로써 양극을 제조하였다. A positive electrode slurry composition was prepared by mixing 90% by weight of LiMn 2 O 4 as a positive electrode active material, 5% by weight of acetylene black as a conductive material, and 5% by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder. A positive electrode was prepared by applying the prepared positive electrode slurry composition to a 10 μm-thick nickel current collector at a loading density of 12 mg/cm 2 and then drying it.

음극 활물질로 Li1 . 2Cr0 . 2Ti1 .8(PO4)3 88 중량%, 도전재로 아세틸렌블랙 5 중량% 및 바인더로서 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 7 중량%을 혼합하여 음극 슬러리 조성물을 제조하였다. 상기 제조된 음극 슬러리 조성물을 10 ㎛ 두께의 니켈 집전체 상에 14.5 ㎎/㎠의 로딩 밀도로 도포한 후 건조함으로써 음극을 제조하였다. Li 1 as a negative active material . 2 Cr 0 . 2 Ti 1 .8 (PO 4 ) 3 88% by weight, 5% by weight of acetylene black as a conductive material, and 7% by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder were mixed to prepare a negative electrode slurry composition. The prepared negative electrode slurry composition was coated on a 10 µm-thick nickel current collector at a loading density of 14.5 mg/cm 2 and dried to prepare a negative electrode.

1.0 M 리튬 나이트레이트(LiNO3)를 물에 용해시켜 수계 전해질을 제조하였다.1.0 M lithium nitrate (LiNO 3 ) was dissolved in water to prepare an aqueous electrolyte.

상기 제조된 양극과 음극을 대면하도록 위치시키고 그 사이에 두께 20 ㎛, 기공도 45 %의 친수성 처리된 폴리에틸렌 분리막을 개재한 후, 상온·상압에서 전해질 10 ㎕를 주입하여 수계 리튬 이차전지를 제조하였다.An aqueous lithium secondary battery was prepared by placing the prepared positive and negative electrodes facing each other, interposing a hydrophilic polyethylene separator having a thickness of 20 µm and a porosity of 45%, and injecting 10 µl of an electrolyte at room temperature and pressure. .

상기 제조된 리튬 이차전지를 25 ℃에서 8 시간 동안 에이징을 진행하였다.The prepared lithium secondary battery was aged at 25° C. for 8 hours.

이어서, 0.4 내지 1.3 V, 5 A/g의 조건으로 50 사이클 동안 사전 충·방전을 진행하였다.Subsequently, pre-charging and discharging were performed for 50 cycles under conditions of 0.4 to 1.3 V and 5 A/g.

[비교예 1][Comparative Example 1]

실시예 1과 동일한 방법으로 제조된 수계 리튬 이차전지에 대해 사전 충·방전을 수행하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.A battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that pre-charging and discharging were not performed on the aqueous lithium secondary battery manufactured in the same manner as in Example 1.

실험예 1. 사이클 안정성 평가Experimental Example 1. Cycle stability evaluation

상기 실시예 및 비교예의 수계 리튬 이차전지에 대하여 BCS-810, (네오사이언스(Neo Science)사 제품)를 이용하여 사이클 안정성을 평가하였다. 구체적으로, 충/방전조건(정전류 5 A/g, 전압 0.4 ~ 2.1 V) 하에서 정전류 방전(constant-current discharge) 방법을 이용하여 사이클에 따른 용량 특성을 평가하였다. 이때 얻어진 결과를 도 1 내지 3에 나타내었다.Cycle stability was evaluated for the aqueous lithium secondary batteries of Examples and Comparative Examples using BCS-810, (manufactured by Neo Science). Specifically, capacity characteristics according to cycles were evaluated using a constant-current discharge method under charging/discharging conditions (constant current 5 A/g, voltage 0.4 to 2.1 V). The results obtained at this time are shown in FIGS. 1 to 3.

도 1 내지 3을 참조하면, 실시예에 따른 수계 리튬 이차전지의 경우 사이클 초반부터 이론 용량의 80 % 수준의 용량을 나타내는 반면, 비교예에 따른 수계 리튬 이차전지의 경우 사이클이 진행됨에 따라 용량이 서서히 증가하여 1000 사이클 이후에야 비로소 이론 용량의 80 % 수준의 용량을 나타냄을 확인할 수 있다.1 to 3, the aqueous lithium secondary battery according to the embodiment exhibits a capacity of 80% of the theoretical capacity from the beginning of the cycle, whereas the aqueous lithium secondary battery according to the comparative example has a capacity as the cycle progresses. It can be seen that it gradually increases and shows a capacity at the level of 80% of the theoretical capacity only after 1000 cycles.

이러한 결과로부터 본 발명에 따라 제조된 수계 리튬 이차전지는 비교예에 비해 수계 전해질에 대한 젖음성이 향상되어 초기 용량 특성이 우수함을 알 수 있다.From these results, it can be seen that the aqueous lithium secondary battery manufactured according to the present invention has improved wettability with respect to the aqueous electrolyte compared to the comparative example, and thus has excellent initial capacity characteristics.

Claims (7)

(S1) 전극 및 분리막을 포함하는 전극조립체에 수계 전해질을 주입하는 단계;
(S2) 상기 (S1) 단계에서 제조된 전극조립체를 에이징하는 단계; 및
(S3) 상기 (S2) 단계에서 제조된 전극조립체를 0.4 내지 1.3 V의 전압 범위에서 사전 충·방전하는 단계를 포함하는 수계 리튬 이차전지의 제조방법.
(S1) injecting an aqueous electrolyte into an electrode assembly including an electrode and a separator;
(S2) aging the electrode assembly prepared in step (S1); And
(S3) A method of manufacturing an aqueous lithium secondary battery comprising pre-charging and discharging the electrode assembly prepared in step (S2) in a voltage range of 0.4 to 1.3 V.
제1항에 있어서,
상기 (S3) 단계의 사전 충·방전은 전류밀도가 1 내지 5 A/g의 조건에서 수행하는, 수계 리튬 이차전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The pre-charging and discharging of the step (S3) is performed under conditions of a current density of 1 to 5 A/g.
제1항에 있어서,
상기 (S3) 단계의 사전 충·방전은 전압이 0.4 내지 1.25의 조건에서 수행하는, 수계 리튬 이차전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The pre-charging and discharging of the step (S3) is performed under conditions of a voltage of 0.4 to 1.25.
제1항에 있어서,
상기 (S3) 단계의 사전 충·방전은 30 내지 60 사이클로 수행하는, 수계 리튬 이차전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The pre-charging and discharging of the step (S3) is performed in 30 to 60 cycles.
제1항에 있어서,
상기 (S2) 단계의 에이징은 20 내지 40 ℃의 온도에서 6 내지 18 시간 동안 수행하는, 수계 리튬 이차전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The aging of the step (S2) is performed for 6 to 18 hours at a temperature of 20 to 40° C., a method of manufacturing an aqueous lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 (S2) 단계와 (S3) 단계 사이에, 전지 내부의 가스를 제거하는 단계를 더 포함하는, 수계 리튬 이차전지의 제조방법.
The method of claim 1,
Between the step (S2) and step (S3), further comprising the step of removing the gas inside the battery, a method of manufacturing an aqueous lithium secondary battery.
제1항의 제조방법으로 제조되며, 최초 사용시 이론 용량의 60 % 이상의 초기 성능을 갖는 수계 리튬 이차전지.An aqueous lithium secondary battery manufactured by the manufacturing method of claim 1 and having an initial performance of at least 60% of the theoretical capacity when used for the first time.
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101310553B1 (en) 2006-09-22 2013-09-23 주식회사 엘지화학 Electrochemical device having improved wettability between electrode and electrolyte, and method for preparing the same
KR20170035565A (en) 2015-09-23 2017-03-31 주식회사 엘지화학 Process of Manufacturing Secondary Battery Including Pre-wetting Process

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