KR20210089097A - Rechargeable lithium battery - Google Patents

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KR20210089097A
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이정민
김민재
오승현
유희은
이국주
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Abstract

Provided is a lithium secondary battery which comprises: a positive electrode comprising a positive electrode active material; a negative electrode comprising a negative electrode active material; and a first function layer present between the positive electrode and the negative electrode. The first function layer comprises plate shaped poly olefin particles having the average diameter of 1 to 8 ㎛. The positive electrode comprises: a positive electrode active material layer comprising a positive electrode active material and a flame retardant; or has a stacked structure comprising the positive electrode active material layer and a second function layer comprising a flame retardant. According to the present invention, the lithium secondary battery implements high capacity and high energy density while exhibiting excellent thermal stability and physical stability.

Description

리튬 이차 전지{RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY}Lithium secondary battery {RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY}

리튬 이차 전지에 관한 것이다.It relates to a lithium secondary battery.

휴대 전화, 노트북, 스마트폰 등의 이동 정보 단말기의 구동 전원으로 높은 에너지 밀도를 가지면서도 휴대가 용이한 리튬 이차 전지가 주로 사용되고 있다. 또한, 최근에는 에너지 밀도가 높은 특성을 이용하여 리튬 이차 전지를 하이브리드 자동차나 전기 자동차의 구동용 전원 또는 전력 저장용 전원으로 사용하기 위한 연구도 활발하게 진행되고 있다.As a driving power source for mobile information terminals such as mobile phones, notebook computers, and smart phones, lithium secondary batteries having high energy density and being easy to carry are mainly used. In addition, recently, research for using a lithium secondary battery as a driving power source for a hybrid vehicle or an electric vehicle or as a power storage power source by using a characteristic of high energy density is being actively conducted.

이러한 리튬 이차 전지에서 주요 연구 과제 중의 하나는 이차 전지의 안전성을 향상시키는데 있다. 예를 들면, 내부 단락, 과충전 및 과방전 등에 의해 리튬 이차 전지가 발열되어 전해질 분해 반응과 열폭주 현상이 발생할 경우, 전지 내부의 압력이 급격히 상승하여 전지의 폭발이 유발될 수 있다. 이 중에서도 리튬 이차 전지의 내부 단락이 발생하는 경우 단락된 양극과 음극에서는 각 전극에 저장되어 있던 높은 전기 에너지가 순식간에 도전되므로 폭발의 위험이 매우 높다. One of the main research tasks in the lithium secondary battery is to improve the safety of the secondary battery. For example, when a lithium secondary battery is heated due to an internal short circuit, overcharging, and overdischarging, an electrolyte decomposition reaction and thermal runaway phenomenon occur, the pressure inside the battery rapidly rises and explosion of the battery may be induced. Among them, when an internal short circuit of the lithium secondary battery occurs, the high electrical energy stored in each electrode is instantaneously conducted in the short-circuited positive and negative electrodes, so that the risk of explosion is very high.

이러한 폭발은 단순히 리튬 이차 전지가 파손되는 것 이외에 사용자에게 치명적인 피해를 가할 수 있으므로, 리튬 이차 전지의 안정성을 향상시킬 수 있는 기술에 대한 개발이 시급하다.Since such an explosion may inflict fatal damage to a user in addition to simply damaging the lithium secondary battery, it is urgent to develop a technology capable of improving the stability of the lithium secondary battery.

안정성이 향상된 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다.To provide a lithium secondary battery with improved stability.

일 구현예는 양극 활물질을 포함하는 양극; 음극 활물질을 포함하는 음극; 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 존재하는 제1 기능층을 포함하고, 상기 제1 기능층은 평균 입경이 1㎛ 내지 8㎛인 판상형 폴리올레핀 입자를 포함하고, 상기 양극은 양극 활물질과 난연제를 포함하는 양극 활물질층을 포함하거나, 또는 양극 활물질층과, 난연제를 포함하는 제2 기능층을 포함하는 적층 구조를 가지는 리튬 이차 전지를 제공한다.One embodiment is a positive electrode comprising a positive electrode active material; a negative electrode including an anode active material; and a first functional layer present between the positive electrode and the negative electrode, wherein the first functional layer includes plate-shaped polyolefin particles having an average particle diameter of 1 μm to 8 μm, and the positive electrode includes a positive electrode active material and a flame retardant Provided is a lithium secondary battery having a stacked structure including a positive electrode active material layer or a positive electrode active material layer and a second functional layer including a flame retardant.

일 구현예에 따른 리튬 이차 전지는 고용량 및 고에너지 밀도를 구현하면서 뛰어난 열적 안전성 및 물리적 안전성을 나타낼 수 있다.The lithium secondary battery according to the exemplary embodiment may exhibit excellent thermal and physical safety while implementing high capacity and high energy density.

도 1은 일 구현예에 따른 전극 조립체의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 수분산액 상태의 폴리에틸렌 구형 입자의 주사전자현미경 사진이다.
도 4는 일 구현예에 따른 폴리에틸렌 판상형 입자의 주사전자현미경 사진이다.
도 5는 비교예 1에서 제조한 전지의 열적 안전성 평가 결과 사진이다.
도 6은 비교예 2에서 제조한 전지의 열적 안전성 평가 결과 사진이다.
도 7은 실시예 1에서 제조한 전지의 열적 안전성 평가 결과 사진이다.
도 8은 실시예 2에서 제조한 전지의 열적 안전성 평가 결과 사진이다.
도 9는 실시예 3에서 제조한 전지의 열적 안전성 평가 결과 사진이다.
도 10은 비교예 1에서 제조한 전지의 관통 안전성 평가 결과 사진이다.
도 11은 비교예 2에서 제조한 전지의 관통 안전성 평가 결과 사진이다.
도 12는 실시예 1에서 제조한 전지의 관통 안전성 평가 결과 사진이다.
도 13은 실시예 2에서 제조한 전지의 관통 안전성 평가 결과 사진이다.
도 14는 실시예 3에서 제조한 전지의 관통 안전성 평가 결과 사진이다.
1 is a diagram schematically illustrating a structure of an electrode assembly according to an exemplary embodiment.
2 is a diagram schematically showing the structure of a lithium secondary battery according to an embodiment.
3 is a scanning electron microscope photograph of polyethylene spherical particles in an aqueous dispersion state.
4 is a scanning electron microscope photograph of polyethylene plate-shaped particles according to an embodiment.
5 is a photograph of the thermal safety evaluation result of the battery prepared in Comparative Example 1. FIG.
6 is a photograph of the thermal safety evaluation result of the battery prepared in Comparative Example 2.
7 is a photograph of the thermal safety evaluation result of the battery prepared in Example 1. FIG.
8 is a photograph of the thermal safety evaluation result of the battery prepared in Example 2.
9 is a photograph of the thermal safety evaluation result of the battery prepared in Example 3. FIG.
10 is a photograph showing results of evaluation of penetration safety of the battery prepared in Comparative Example 1. FIG.
11 is a photograph showing results of evaluation of penetration safety of the battery prepared in Comparative Example 2. FIG.
12 is a photograph showing results of evaluation of penetration safety of the battery prepared in Example 1. FIG.
13 is a photograph showing results of evaluation of penetration safety of the battery prepared in Example 2. FIG.
14 is a photograph showing results of penetration safety evaluation of the battery prepared in Example 3. FIG.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is presented as an example, and the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the claims to be described later.

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, 평균 입경은 입도 분포에서 누적 체적이 50 부피%인 입자의 지름(D50)을 의미한다. 평균 입경은 당업자에게 널리 공지된 방법으로 측정될 수 있으며, 예를 들어, 입도 분석기(Particle size analyzer)로 측정하거나, 또는 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope) 사진 또는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope) 사진으로 측정할 수도 있다. 다른 방법으로는, 동적광산란법(dynamic light-scattering)을 이용한 측정장치를 이용하여 측정하고, 데이터 분석을 실시하여 각각의 입자 사이즈 범위에 대하여 입자수를 카운팅한 후, 이로부터 계산하여 평균 입경 값을 얻을 수 있다. Unless otherwise defined herein, the average particle diameter means the diameter (D50) of particles having a cumulative volume of 50% by volume in the particle size distribution. The average particle diameter can be measured by a method well known to those skilled in the art, for example, it is measured with a particle size analyzer, or a transmission electron microscope (Transmission Electron Microscope) photograph or a scanning electron microscope (Scanning Electron Microscope) photograph. can also be measured as As another method, it is measured using a measuring device using a dynamic light-scattering method, data analysis is performed, the number of particles is counted for each particle size range, and the average particle size value calculated therefrom can get

일 구현예에 따른 리튬 이차 전지는 양극 활물질을 포함하는 양극; 음극 활물질을 포함하는 음극; 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 존재하는 제1 기능층을 포함하고, 상기 제1 기능층은 평균 입경이 1㎛ 내지 8㎛인 판상형 폴리올레핀 입자를 포함하고, 상기 양극은 양극 활물질과 난연제를 포함하는 양극 활물질층을 포함하거나, 또는 양극 활물질층과, 난연제를 포함하는 제2 기능층을 포함하는 적층 구조를 가질 수 있다.A lithium secondary battery according to an embodiment includes a positive electrode including a positive electrode active material; a negative electrode including an anode active material; and a first functional layer present between the positive electrode and the negative electrode, wherein the first functional layer includes plate-shaped polyolefin particles having an average particle diameter of 1 μm to 8 μm, and the positive electrode includes a positive electrode active material and a flame retardant It may have a laminated structure including a positive electrode active material layer, or a positive electrode active material layer and a second functional layer including a flame retardant.

이하에서 도 1 및 도 2를 참고하여 상기 리튬 이차 전지를 설명한다. Hereinafter, the lithium secondary battery will be described with reference to FIGS. 1 and 2 .

도 1은 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지에 포함된 전극 조립체의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a cross-sectional view of an electrode assembly included in a lithium secondary battery according to an embodiment, and FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a structure of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 전극 조립체(40)는 양극 집전체(11) 및 양극 집전체(11) 위에 형성된 양극 활물질층(13)을 포함하는 양극(10); 음극 집전체(21) 및 음극 집전체(21) 위에 형성된 음극 활물질층(23)을 포함하는 음극(20)을 포함하고 양극(10)과 음극(20) 사이에 존재하는 제1 기능층(30)을 포함한다. Referring to FIG. 1 , the electrode assembly 40 includes a positive electrode 10 including a positive electrode current collector 11 and a positive electrode active material layer 13 formed on the positive electrode current collector 11 ; A first functional layer 30 including a negative electrode current collector 21 and a negative electrode 20 including a negative electrode active material layer 23 formed on the negative electrode current collector 21 and present between the positive electrode 10 and the negative electrode 20 . ) is included.

도 2를 참고하면, 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지(100)는 양극(10)과 음극(20) 사이에 제1 기능층(30)를 개재하여 귄취된 전극 조립체(40)와, 상기 전극 조립체(40)가 내장되는 케이스(50)를 포함할 수 있다. 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지는 각형인 것을 예로 설명하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 원통형, 파우치형 등 다양한 형태의 전지에 적용될 수 있다.Referring to FIG. 2 , a lithium secondary battery 100 according to an embodiment includes an electrode assembly 40 wound with a first functional layer 30 interposed between the positive electrode 10 and the negative electrode 20 , and the electrode It may include a case 50 in which the assembly 40 is incorporated. Although the lithium secondary battery according to an embodiment is described as having a prismatic shape as an example, the present invention is not limited thereto, and may be applied to various types of batteries such as a cylindrical shape and a pouch type.

이하에서 양극 집전체(11) 및 상기 양극 집전체(11) 위에 형성된 양극 활물질층(13)을 포함하는 양극(10)을 설명한다.Hereinafter, the positive electrode 10 including the positive electrode current collector 11 and the positive electrode active material layer 13 formed on the positive electrode current collector 11 will be described.

상기 양극 집전체(11)는 알루미늄 포일, 니켈 포일 또는 이들의 조합일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The positive electrode current collector 11 may be an aluminum foil, a nickel foil, or a combination thereof, but is not limited thereto.

일 구현예에 따르면, 상기 양극(10)은 양극 활물질과 난연제를 포함하는 양극 활물질층(13)을 포함할 수 있다. 난연제를 양극 활물질층에 포함시키는 경우, 관통 등에 의한 외부 충격으로 내부 단락에 의한 온도 상승시, 난연제가 기화되면서, 전지 내부의 온도 상승을 억제하여 전지 발화를 방지할 수 있어, 전지 안전성을 향상시킬 수 있다. 한편, 정상적인 전지 작동 중에는 종래 전지의 성능을 유지할 수 있으므로, 이벤트 발생시에는 전지 안전성을 현저하게 향상시키고, 일반적인 상황에서는 정상적인 충방전 특성을 확보할 수 있다. According to one embodiment, the positive electrode 10 may include a positive electrode active material layer 13 including a positive electrode active material and a flame retardant. When a flame retardant is included in the positive electrode active material layer, when the temperature rises due to an internal short circuit due to an external impact such as penetration, the flame retardant vaporizes, suppresses the temperature increase inside the battery and prevents battery ignition, thereby improving battery safety. can On the other hand, since the performance of the conventional battery can be maintained during normal battery operation, battery safety can be remarkably improved when an event occurs, and normal charging and discharging characteristics can be secured under normal circumstances.

상기 난연제는 인화성을 지연시키는 화합물로서, 약 80℃ 내지 200℃ 범위 내에서 흡열 작용을 하는 것이라면, 당업계에 널리 알려진 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 이러한 난연제는 유기 난연제일 수 있으며, 상기 유기 난연제는 인계 난연제, 할로겐계 난연제, 질소계 난연제 또는 이들의 조합일 수 있다. The flame retardant is a compound that delays flammability, and as long as it has an endothermic action within the range of about 80°C to 200°C, materials widely known in the art can be used without limitation. The flame retardant may be an organic flame retardant, and the organic flame retardant may be a phosphorus-based flame retardant, a halogen-based flame retardant, a nitrogen-based flame retardant, or a combination thereof.

상기 인계 난연제는, 인산 암모늄, 암모늄 폴리포스페이트, 트리옥틸 포스페이트(trioctyl phosphate), 디메틸메틸포스페이트(dimethyl methylphosphate), 트리메틸프로판 메틸포스포닉 올리고머(trimethylolpropane methylphosphonic oligome), 펜타에리톨 포스페이트(penthaerythritol phosphate), 사이클릭 네오펜틸 티오 포스포릭 언하이드라이드(cyclic neopentyl thio phosphoric anhydride), 트리페닐 포스페이트(triphenyl phosphate), 트리크레실 포스페이트(tricresyl phosphate), 터트-부틸페닐 디페닐 포스페이트(tert-butylphenyl diphenyl phosphate), 테트라페닐 m-p-페닐렌 디포스페이트(tetraphenyl m-p-phenylenediphosphate), 트리스(2,4-디브로모페닐)포스페이트(tris(2,4-dibromophenyl) phosphate), N,N'-비스(2-하이드록시에틸)아미노메틸 포스포네이트(N,N'-bis(2-hydoxyethyl)aminomethyl phosphonate), 포스파인 옥사이드(phosphine oxide), 포스파인 옥사이드 디올(phosphine oxide diols), 포스파이트(phosphites), 포스포네이트(phosphonates), 트리아릴 포스페이트(triaryl phosphate), 알킬디아릴 포스페이트(alkyldiaryl phosphate), 트리알킬 포스페이트(trialkyl phosphate), 레조시놀 비스디페닐 포스페이트(resorcinaol bisdiphenyl phosphate(RDP)) 또는 이들의 조합일 수 있다. 여기서 알킬은 예를 들어 C1 내지 C10 알킬일 수 있고, 아릴은 예를 들어 C3 내지 C30 아릴일 수 있다.The phosphorus-based flame retardant is, between ammonium phosphate, ammonium polyphosphate, trioctyl phosphate, dimethyl methylphosphate, trimethylolpropane methylphosphonic oligomer, pentaerythritol phosphate, cyclic neopentyl thio phosphoric anhydride, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, tert-butylphenyl diphenyl phosphate, tetra Phenyl mp-phenylene diphosphate (tetraphenyl mp-phenylenediphosphate), tris (2,4-dibromophenyl) phosphate (tris (2,4-dibromophenyl) phosphate), N,N'-bis (2-hydroxyethyl ) aminomethyl phosphonate (N,N'-bis(2-hydoxyethyl)aminomethyl phosphonate), phosphine oxide, phosphine oxide diols, phosphites, phosphonates ( phosphonates), triaryl phosphate, alkyldiaryl phosphate, trialkyl phosphate, resorcinaol bisdiphenyl phosphate (RDP), or a combination thereof. . Here, alkyl may be, for example, C1 to C10 alkyl, and aryl may be, for example, C3 to C30 aryl.

상기 할로겐계 난연제는, 트리브로모 페녹시에탄, 테트라 브로모 비스페놀-A(TBBA), 옥타브로모 디페닐에테르(OBDPE), 브롬화 에폭시, 브롬화 폴리카보네이트 올리고머, 브롬화 벤질 알킬 에테르, 브롬화벤조산 에스테르, 브롬화 프탈레이트산 에스테르, 염소화 파라핀, 염소화 폴리에틸렌, 지환족 염소계 난연제 또는 이들의 조합일 수 있다.The halogen-based flame retardant is tribromophenoxyethane, tetrabromobisphenol-A (TBBA), octabromo diphenyl ether (OBDPE), brominated epoxy, brominated polycarbonate oligomer, brominated benzyl alkyl ether, brominated benzoic acid ester, It may be a phthalate acid ester, chlorinated paraffin, chlorinated polyethylene, an alicyclic chlorine-based flame retardant or a combination thereof.

또한, 상기 질소계 난연제는 예를 들어 멜라민 또는 멜라민 유도체일 수 있고, 일 예로 상기 질소계 난연제는 멜라민, 멜라민 포스페이트, 멜라민 시아누레이트 또는 이들의 조합일 수 있다.In addition, the nitrogen-based flame retardant may be, for example, melamine or a melamine derivative, for example, the nitrogen-based flame retardant may be melamine, melamine phosphate, melamine cyanurate, or a combination thereof.

상기 난연제의 함량은 상기 양극 활물질층(13) 총량에 대하여 0.001 중량% 내지 30 중량%, 예컨대 0.01 중량% 내지 20 중량%, 0.1 중량% 내지 15 중량%, 0.1 중량% 내지 10 중량%, 0.1 중량% 내지 5 중량%, 또는 0.1 중량% 내지 4 중량%일 수 있다. 상기 범위 내에서 전지의 안전성을 확보하는 한편 전기 전도성의 저하로 전지 성능이 저하되는 것을 억제할 수 있다.The content of the flame retardant is 0.001 wt% to 30 wt%, for example 0.01 wt% to 20 wt%, 0.1 wt% to 15 wt%, 0.1 wt% to 10 wt%, 0.1 wt% based on the total amount of the positive electrode active material layer 13 % to 5% by weight, or 0.1% to 4% by weight. While securing the safety of the battery within the above range, it is possible to suppress a decrease in battery performance due to a decrease in electrical conductivity.

상기 양극 활물질은 코발트, 망간, 니켈, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 금속과 리튬과의 복합 산화물 중 적어도 1종을 포함하는 화합물을 포함할 수 있다. The positive active material may include a compound including at least one of a complex oxide of lithium and a metal selected from cobalt, manganese, nickel, and combinations thereof.

상기 코발트, 망간, 니켈, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 금속과 리튬과의 복합 산화물 중 적어도 1종을 포함하는 화합물은 구체적으로, 하기 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다. LiaA1-bXbD2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5); LiaA1-bXbO2-cDc(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); LiaE1-bXbO2-cDc(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); LiaE2-bXbO4-cDc(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); LiaNi1-b-cCobXcDα(0.90 ≤ a ≤1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 < α ≤ 2); LiaNi1-b-cCobXcO2-αTα(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2); LiaNi1-b-cCobXcO2-αT2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2); LiaNi1-b-cMnbXcDα(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2); LiaNi1-b-cMnbXcO2-αTα(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2); LiaNi1-b-cMnbXcO2-αT2( 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2); LiaNibEcGdO2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1); LiaNibCocMndGeO2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1); LiaNiGbO2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1) LiaCoGbO2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); LiaMn1-bGbO2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); LiaMn2GbO4(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); LiaMn1-gGgPO4(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ g ≤ 0.5); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiZO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2).Specifically, the compound including at least one of a complex oxide of lithium and a metal selected from cobalt, manganese, nickel, and combinations thereof may be a compound represented by any one of the following formulas. Li a A 1-b X b D 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5); Li a A 1-b X b O 2-c D c (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); Li a E 1-b X b O 2-c D c (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); Li a E 2-b X b O 4-c D c (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); Li a Ni 1-bc Co b X c D α (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 < α ≤ 2); Li a Ni 1-bc Co b X c O 2-α T α (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni 1-bc Co b X c O 2-α T 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni 1-bc Mn b X c D α (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2); Li a Ni 1-bc Mn b X c O 2-α T α (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni 1-bc Mn b X c O 2-α T 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni b E c G d O 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1); Li a Ni b Co c Mn d G e O 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤ 0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1); Li a NiG b O 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1) Li a CoG b O 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); Li a Mn 1-b G b O 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); Li a Mn 1-g G g PO 4 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ g ≤ 0.5); QO 2 ; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 5 ; LiZO 2 ; LiNiVO 4 ; Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0 ≤ f ≤ 2).

상기 화학식에 있어서, A는 Ni, Co, Mn, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; X는 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; D는 O, F, S, P, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; E는 Co, Mn, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; T는 F, S, P, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; Q는 Ti, Mo, Mn, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; Z는 Cr, V, Fe, Sc, Y, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다.In the above formula, A is selected from the group consisting of Ni, Co, Mn, and combinations thereof; X is selected from the group consisting of Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, rare earth elements and combinations thereof; D is selected from the group consisting of O, F, S, P, and combinations thereof; E is selected from the group consisting of Co, Mn, and combinations thereof; T is selected from the group consisting of F, S, P, and combinations thereof; G is selected from the group consisting of Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, and combinations thereof; Q is selected from the group consisting of Ti, Mo, Mn, and combinations thereof; Z is selected from the group consisting of Cr, V, Fe, Sc, Y, and combinations thereof; J is selected from the group consisting of V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, and combinations thereof.

물론 이 화합물 표면에 코팅층을 갖는 것도 사용할 수 있고, 또는 상기 화합물과 코팅층을 갖는 화합물을 혼합하여 사용할 수도 있다. 이 코팅층은 코팅 원소의 옥사이드, 코팅 원소의 하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시카보네이트 및 코팅 원소의 하이드록시카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 코팅 원소 화합물을 포함할 수 있다. 이들 코팅층을 이루는 화합물은 비정질 또는 결정질일 수 있다. 상기 코팅층에 포함되는 코팅 원소로는Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 코팅층 형성 공정은 상기 화합물에 이러한 원소들을 사용하여 양극 활물질의 물성에 악영향을 주지 않는 방법(예를 들어 스프레이 코팅, 침지법 등)으로 코팅할 수 있으면 어떠한 코팅 방법을 사용하여도 무방하며, 이에 대하여는 당해 분야에 종사하는 사람들에게 잘 이해될 수 있는 내용이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. Of course, a compound having a coating layer on the surface of the compound may be used, or a mixture of the compound and a compound having a coating layer may be used. The coating layer may include at least one coating element compound selected from the group consisting of an oxide of a coating element, a hydroxide of a coating element, an oxyhydroxide of a coating element, an oxycarbonate of a coating element, and a hydroxycarbonate of a coating element. can The compound constituting these coating layers may be amorphous or crystalline. As the coating element included in the coating layer, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr, or a mixture thereof may be used. In the coating layer forming process, any coating method may be used as long as it can be coated by a method that does not adversely affect the physical properties of the positive electrode active material by using these elements in the compound (eg, spray coating, immersion method, etc.). Since the content can be well understood by those engaged in the field, a detailed description thereof will be omitted.

상기 양극 활물질층은 하기 화학식 1의 화합물을 더 포함할 수 있다. The positive active material layer may further include a compound of Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Lia1Fe1-x1Mx1PO4 Li a1 Fe 1-x1 M x1 PO 4

상기 화학식 1에서, 0.90 ≤ a1 ≤ 1.8, 0 ≤ x1 ≤ 0.7이고, M은 Mg, Co, Ni 또는 이들의 조합이다.In Formula 1, 0.90 ≤ a1 ≤ 1.8, 0 ≤ x1 ≤ 0.7, and M is Mg, Co, Ni, or a combination thereof.

상기 양극 활물질층(13)에 상기 화학식 1의 화합물이 포함되는 경우, 상기 코발트, 망간, 니켈, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 금속과 리튬과의 복합 산화물 중 적어도 1종을 포함하는 양극 활물질 및 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 혼합비는 9:1 내지 5:5 중량비일 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 전자 전도도가 낮기 때문에 상기 범위를 벗어나는 과량으로 포함하는 경우 저항이 높아지고 출력 특성이 저하되어 바람직하지 않고, 너무 소량으로 포함하는 경우 목적하는 열적 안전성 효과를 구현하기 어렵다. When the compound of Formula 1 is included in the cathode active material layer 13, the cathode active material comprising at least one of a complex oxide of lithium and a metal selected from cobalt, manganese, nickel, and combinations thereof, and the The mixing ratio of the compound represented by Formula 1 may be 9:1 to 5:5 by weight. Since the compound represented by Formula 1 has low electronic conductivity, when it is included in excess outside the above range, resistance is increased and output characteristics are lowered, which is not preferable, and when it is included in too small amount, it is difficult to realize the desired thermal safety effect.

상기 양극 활물질층(13)은 바인더 및 도전재를 더욱 포함할 수 있다. The positive active material layer 13 may further include a binder and a conductive material.

상기 바인더로는 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 디아세틸셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌 부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 사용할 수 있다. 또한, 일 구현예에 있어서, 상기 바인더로는 폴리비닐플루오라이드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 조합인 유기계 바인더를 사용하는 것이 더욱 적절하다.Examples of the binder include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, polyvinyl pyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride. , polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, acrylated styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon, and the like can be used. In addition, in one embodiment, as the binder, an organic binder, which is polyvinyl fluoride, polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, or a combination thereof, is used. It is more appropriate to use

상기 도전재는 양극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서 화학변화를 야기하지 않는 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용 가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 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.The conductive material is used to impart conductivity to the positive electrode, and any electronically conductive material that does not cause chemical change in the configured battery can be used, for example, natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black , carbon-based materials such as carbon fibers; metal-based substances such as metal powders such as copper, nickel, aluminum, and silver, or metal fibers; conductive polymers such as polyphenylene derivatives; Alternatively, a conductive material including a mixture thereof may be used.

다른 구현예에 따르면, 상기 양극은 양극 활물질층, 그리고 난연제를 포함하는 제2 기능층을 포함하는 적층 구조를 가질 수도 있다. 상기 제2 기능층은 양극 활물질층과 양극 집전체 사이에 존재하거나, 양극 활물질층 위에 존재하거나, 또는 이들 모두에 존재할 수 있다.According to another embodiment, the positive electrode may have a stacked structure including a positive electrode active material layer and a second functional layer including a flame retardant. The second functional layer may be present between the positive electrode active material layer and the positive electrode current collector, present on the positive electrode active material layer, or both.

상기 양극 활물질층은 양극 활물질, 및 선택적으로 바인더 및/또는 도전재를 포함할 수 있으며 이들에 대한 설명은 상기한 바와 같다.The positive active material layer may include a positive active material, and optionally a binder and/or a conductive material, and the description thereof is as described above.

상기 양극 활물질층 및/또는 제2 기능층은 상기 화학식 1의 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 화학식 1의 화합물이 양극 활물질층 및/또는 제2 기능층에 포함되는 경우, 안전성을 강화시킬 수 있어 적절하다. The positive active material layer and/or the second functional layer may further include the compound of Formula 1 above. When the compound of Formula 1 is included in the positive electrode active material layer and/or the second functional layer, it is appropriate to enhance safety.

상기 화학식 1의 화합물의 평균 입경은 2㎛ 이하일 수 있고, 0.2㎛ 내지 1㎛일 수 있다. 상기 화학식 1의 화합물의 평균 입경이 2㎛보다 큰 경우에는, 전자전도도가 저하되어, 화학식 1의 화합물 이용률이 저하되고 전지 저항이 상승하고, 사이클 수명 특성이 열화될 수 있어 적절하지 않다. 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, 평균 입경은 입도 분포에서 누적 체적이 50 부피%인 입자의 지름(D50)을 의미한다. The average particle diameter of the compound of Formula 1 may be 2 μm or less, and may be 0.2 μm to 1 μm. When the average particle diameter of the compound of Formula 1 is greater than 2 μm, it is not appropriate because electron conductivity is lowered, the utilization rate of the compound of Formula 1 is lowered, battery resistance is increased, and cycle life characteristics may be deteriorated. Unless otherwise defined herein, the average particle diameter means the diameter (D50) of particles having a cumulative volume of 50% by volume in the particle size distribution.

상기 양극 활물질층과 상기 제2 기능층에 포함되는 상기 화학식 1의 화합물은 서로 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. The compound of Formula 1 included in the positive active material layer and the second functional layer may be the same as or different from each other.

난연제를 포함하는 상기 제2 기능층은, 수계 바인더를 더욱 포함할 수 있다. 상기 수계 바인더는 산화에 강한 바인더가 적절하며, 예를 들면, 양극 전위 4.45V(vs. Li+) 이하에서, 내산화성을 가지는 수계 바인더는 어떠한 것도 사용할 수 있다. 이러한 수계 바인더의 예로, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이트계 화합물, 이미드계 화합물, 폴리비닐리덴 플루오라이드계 화합물, 폴리비닐피롤리돈계 화합물, 니트릴계 화합물, 아세테이트계 화합물, 셀룰로스계 화합물, 시아노계 화합물을 들 수 있다.The second functional layer including the flame retardant may further include an aqueous binder. As the water-based binder, a binder strong against oxidation is suitable, for example, at an anode potential of 4.45V (vs. Li + ) or less, any water-based binder having oxidation resistance may be used. Examples of the aqueous binder include styrene-butadiene rubber, acrylate-based compounds, imide-based compounds, polyvinylidene fluoride-based compounds, polyvinylpyrrolidone-based compounds, nitrile-based compounds, acetate-based compounds, cellulose-based compounds, and cyano-based compounds. can be heard

상기 아크릴레이트계 화합물의 구체적인 예로 폴리아크릴산(PAA, polyacrylic acid), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리이소부틸메타크릴레이트(polyisobutylmethacrylate), 폴리에틸아크릴레이트(polyethylacrylate), 폴리부틸아크릴레이트(polybutyl acrylate), 폴리에틸헥실아크릴레이트(poly(2-ethylhexyl acrylate)) 또는 이들의 조합을 들 수 있다.Specific examples of the acrylate-based compound include polyacrylic acid (PAA), polymethylmethacrylate, polyisobutylmethacrylate, polyethylacrylate, and polybutylacrylate. acrylate), polyethylhexyl acrylate (poly(2-ethylhexyl acrylate)), or a combination thereof.

상기 이미드계 화합물의 구체적인 예로 폴리이미드(poly Imide), 폴리아미드 이미드(poly amide imide) 또는 이들의 조합을 들 수 있다. 또한, 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드계 화합물의 구체적인 예로 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-트 라이클로로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-트리플 루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-트리플루오로클로로에틸렌 및 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-에틸렌플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene: PVdF), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 또는 이들의 조합을 들 수 있고, 상기 폴리비닐피롤리돈계 화합물의 구체적인 예로 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 또는 이들의 조합을 들 수 있다.Specific examples of the imide-based compound include polyimide, polyamide imide, or a combination thereof. In addition, specific examples of the polyvinylidene fluoride-based compound include polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene, polyvinylidene fluoride-co-tetrafluoro Ethylene, polyvinylidene fluoride-co-trifluoroethylene, polyvinylidene fluoride-co-trifluorochloroethylene and polyvinylidene fluoride-co-ethylenefluoride-hexafluoropropylene (polyvinylidene fluoride-co -hexafluoropropylene: PVdF), polyvinylidene fluoride-trichloroethylene, or a combination thereof, and a specific example of the polyvinylpyrrolidone-based compound is polyvinylpyrrolidone (polyvinylpyrrolidone) ), or a combination thereof.

또한, 상기 니트릴계 화합물의 구체적인 예로 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 아크릴로니트릴-스티렌-부타디엔 공중합체(acrylonitrilestyrene- butadiene copolymer) 또는 이들의 조합을 들 수 있고, 상기 아세테이트계 화합물의 구체적인 예로 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌-코-비닐 아세테이트(polyethylene-co-vinyl acetate), 셀룰로스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로스 아세테이트 부티레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 또는 이들의 조합을 들 수 있고, 상기 셀룰로스계 화합물의 구체적인 예로 시아노에틸셀룰로스(cyanoethyl cellulose), 카복실 메틸 셀룰로스(carboxyl methyl cellulose), 또는 이들의 조합을 들 수 있고, 상기 시아노계 화합물의 구체적인 예로 시아노에틸수크로오스(cyanoethyl sucrose)을 들 수 있다.In addition, specific examples of the nitrile-based compound include polyacrylonitrile, acrylonitrilestyrene-butadiene copolymer, or a combination thereof, and a specific example of the acetate-based compound is polyvinyl. Acetate (polyvinylacetate), ethylene-co-vinyl acetate (polyethylene-co-vinyl acetate), cellulose acetate (cellulose acetate), cellulose acetate butyrate (cellulose acetate butyrate), cellulose acetate propionate (cellulose acetate propionate), or a combination thereof may be mentioned, and specific examples of the cellulosic compound include cyanoethyl cellulose, carboxyl methyl cellulose, or a combination thereof, and specific examples of the cyano-based compound include cyanoethyl sucrose. (cyanoethyl sucrose).

이러한 내산화성이 우수한 바인더는 양극 활물질층의 리튬을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 화합물과 잘 결합할 뿐만 아니라, 상기 화학식 1의 화합물과 잘 결합할 수 있어서, 제2 기능층과 양극 활물질층 사이의 결합을 강하게 유지할 수 있다. The binder having excellent oxidation resistance not only binds well to the compound capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium in the positive electrode active material layer, but also binds well to the compound of Formula 1, so that the second functional layer It is possible to maintain a strong bond between the and the positive electrode active material layer.

상기 제2 기능층에 수계 바인더를 사용하는 경우, 제2 기능층 형성시 용매로 전극에 손상을 입히지 않는 물을 사용할 수 있어 적절하다. 만약, 제2 기능층에 수계 바인더가 아닌 유기계 바인더를 사용하는 경우, 제1 기능층 및 제 2 기능층 형성시 사용되는 유기 용매가 전극에 손상을 입히는, 즉 스프링 백(spring back) 문제가 발생하고, 이로 인해 전자전도도가 저하되고, 전지 두께가 과도하게 증가할 수 있어 바람직하지 않고, 활물질층에 구조적 악영향을 줄 수 있어 적절하지 않다. When an aqueous binder is used for the second functional layer, it is appropriate to use water that does not damage the electrode as a solvent when forming the second functional layer. If an organic binder rather than an aqueous binder is used for the second functional layer, the organic solvent used to form the first functional layer and the second functional layer damages the electrode, that is, a spring back problem occurs. And, this is not preferable because the electronic conductivity is lowered, the thickness of the battery may be excessively increased, and it is not suitable because it may have a structural adverse effect on the active material layer.

상기 제2 기능층의 두께는 1㎛ 내지 13㎛일 수 있고, 다른 일 구현예에 따르면, 2㎛ 내지 4㎛일 수 있다. 상기 제2 기능층의 두께가 상기 범위에 포함되면, 안전성 강화의 장점이 있을 수 있다.The thickness of the second functional layer may be 1㎛ to 13㎛, according to another embodiment, may be 2㎛ to 4㎛. When the thickness of the second functional layer is included in the above range, there may be an advantage of enhancing safety.

상기 양극 활물질층의 두께는 30㎛ 내지 70㎛일 수 있고, 예를 들어, 60㎛ 내지 70㎛일 수 있다. 상기 양극 활물질층의 두께가 상기 범위에 포함되면, 후막화에 따라 에너지 밀도가 증가하는 장점이 있을 수 있다.The thickness of the positive active material layer may be 30 μm to 70 μm, for example, 60 μm to 70 μm. When the thickness of the positive electrode active material layer is included in the above range, there may be an advantage in that the energy density increases as the thickness increases.

또한, 상기 양극 활물질층 두께에 대한 상기 제2 기능층 두께의 비는 30 : 1 내지 10 : 1 일 수 있다. 상기 양극 활물질층 두께에 대한 상기 제2 기능층 두께의 비가 상기 범위에 포함되는 경우에는 에너지 밀도 저하를 최소화 하면서 안전성을 향상시키는 제2 기능층을 얻는 장점이 있을 수 있다. 특히, 상기 제2 기능층의 두께, 상기 활물질층의 두께가 상기 범위에 포함되면서, 상기 양극 활물질층 두께에 대한 상기 제2 기능층 두께의 비가 상기 범위에 포함되는 경우에는, 양극 활물질층 두께에 따라 제2 기능층이 적절한 두께를 가져 안전성이 강화되는 장점이 있을 수 있다.In addition, a ratio of the thickness of the second functional layer to the thickness of the positive active material layer may be 30:1 to 10:1. When the ratio of the thickness of the second functional layer to the thickness of the positive active material layer is included in the above range, there may be an advantage in obtaining a second functional layer that improves safety while minimizing a decrease in energy density. In particular, when the thickness of the second functional layer and the thickness of the active material layer are included in the above range, and the ratio of the thickness of the second functional layer to the thickness of the positive electrode active material layer is included in the above range, the thickness of the positive active material layer is Accordingly, there may be an advantage in that the second functional layer has an appropriate thickness to enhance safety.

상기 양극 활물질층의 두께는 양극 제조시 압연 공정을 실시한 이후의 두께일 수 있다. The thickness of the positive electrode active material layer may be the thickness after performing a rolling process when manufacturing the positive electrode .

상기 제2 기능층이 상기 화학식 1의 화합물 및 상기 수계 바인더를 포함하는 경우, 혼합비는 24 : 1 중량비 내지 50 : 1 중량비일 수 있고, 43 : 1 중량비 내지 50 : 1 중량비일 수 있다. 상기 화학식 1의 화합물 및 상기 수계 바인더의 혼합비가 상기 범위인 경우, 에너지 밀도, 접착력, 분산성 등 측면에서 장점이 있을 수 있다.When the second functional layer includes the compound of Formula 1 and the aqueous binder, the mixing ratio may be 24:1 to 50:1 by weight, and 43:1 to 50:1 by weight. When the mixing ratio of the compound of Formula 1 and the aqueous binder is within the above range, there may be advantages in terms of energy density, adhesion, dispersibility, and the like.

상기 제2 기능층이 상기 화학식 1의 화합물 및 수계 바인더를 포함하는 경우, 증점제를 더욱 포함할 수 있다. 이 증점제로는 카르복시메틸 셀룰로즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 또는 이들의 알칼리 금속염 등을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 알칼리 금속으로는 Na, K 또는 Li를 사용할 수 있다. 제2 기능층이 증점제를 더욱 포함하는 경우, 증점제의 함량은 상기 화학식 1의 화합물 100 중량부에 대하여 0.6 중량부 내지 2 중량부일 수 있다. 상기 증점제의 함량이 이 범위에 포함되는 경우, 저항증가를 최소화하면서 증점 및 분산성 개선의 장점이 있을 수 있다.When the second functional layer includes the compound of Formula 1 and the aqueous binder, a thickener may be further included. As the thickener, one or more of carboxymethyl cellulose, hydroxypropylmethyl cellulose, methyl cellulose, or alkali metal salts thereof may be mixed and used. As the alkali metal, Na, K or Li may be used. When the second functional layer further includes a thickener, the content of the thickener may be 0.6 parts by weight to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the compound of Formula 1 above. When the content of the thickener is included in this range, there may be advantages in thickening and improving dispersibility while minimizing the increase in resistance.

상기 양극은 전류 집전체에 양극 활물질 슬러리를 도포하고, 건조 및 압연하여 양극 활물질층을 형성하고, 이 양극 활물질층에 난연제와 수계 바인더를 포함하는 양극 기능층 슬러리를 도포하고 건조하여 제조할 수 있다. 양극 기능층 슬러리를 건조 후, 압연 공정을 더욱 실시할 수도 있다.The positive electrode can be prepared by coating a positive electrode active material slurry on a current collector, drying and rolling to form a positive electrode active material layer, and applying a positive electrode functional layer slurry containing a flame retardant and an aqueous binder to the positive electrode active material layer and drying. . After drying the positive electrode functional layer slurry, a rolling process may be further performed.

이에 양극 활물질층은 치밀한 구조일 수 있고, 제2 기능층은 다공 구조를 가질 수 있다. 상기 양극 활물질 슬러리는 코발트, 망간, 니켈, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 금속과 리튬과의 복합 산화물 중 적어도 1종을 포함하는 화합물 및/또는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물인 양극 활물질, 바인더, 도전재 및 유기 용매를 포함하며, 상기 제2 기능층 슬러리는 난연제, 수계 바인더 및 물 용매를 포함할 수 있다. 상기 유기 용매로는 N-메틸 피롤리돈을 사용할 수 있다. 또한, 상기 양극 활물질 슬러리에서 양극 활물질, 바인더 및 도전재의 함량은 상술한 양극 활물질층 조성이 얻어지도록 적절하게 조절할 수 있고, 상기 제2 기능층에서 난연제 및 수계 바인더의 함량은 상술한 제2 기능층 조성이 얻어지도록 적절하게 조절할 수 있다. Accordingly, the cathode active material layer may have a dense structure, and the second functional layer may have a porous structure. The cathode active material slurry is a compound including at least one of a complex oxide of lithium and a metal selected from cobalt, manganese, nickel, and a combination thereof and/or a cathode active material, a binder, a conductive material, which is a compound represented by Formula 1 It includes ash and an organic solvent, and the second functional layer slurry may include a flame retardant, an aqueous binder, and a water solvent. As the organic solvent, N-methyl pyrrolidone may be used. In addition, in the cathode active material slurry, the content of the cathode active material, the binder, and the conductive material may be appropriately adjusted to obtain the cathode active material layer composition described above, and the content of the flame retardant and the water-based binder in the second functional layer is the second functional layer It can be suitably adjusted so that a composition may be obtained.

상기 양극(10)에 대향하는 음극(20)은 음극 집전체(21) 및 상기 음극 집전체(21) 위에 형성된 음극 활물질층(23)을 포함한다. The negative electrode 20 facing the positive electrode 10 includes a negative electrode current collector 21 and a negative electrode active material layer 23 formed on the negative electrode current collector 21 .

상기 음극 집전체(21)로는 구리 박, 니켈 박, 스테인레스강 박, 티타늄 박, 니켈 발포체(foam), 구리 발포체, 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.As the negative electrode current collector 21, one selected from the group consisting of copper foil, nickel foil, stainless steel foil, titanium foil, nickel foam, copper foam, a polymer substrate coated with conductive metal, and combinations thereof may be used. can

상기 음극 활물질층(23)은 음극 활물질을 포함한다. 상기 음극 활물질은 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬 금속, 리튬 금속의 합금, 리튬에 도프 및 탈도프 가능한 물질 또는 전이 금속 산화물을 포함한다.The anode active material layer 23 includes an anode active material. The negative active material includes a material capable of reversibly intercalating/deintercalating lithium ions, lithium metal, an alloy of lithium metal, a material capable of doping and dedoping lithium, or a transition metal oxide.

상기 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질로는 탄소 물질로서, 리튬 이온 이차 전지에서 일반적으로 사용되는 탄소계 음극 활물질은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들을 함께 사용할 수 있다. 상기 결정질 탄소의 예로는 무정형, 판상, 린편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연을 들 수 있고, 상기 비정질 탄소의 예로는 소프트 카본(soft carbon) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스 등을 들 수 있다.The material capable of reversibly intercalating/deintercalating lithium ions is a carbon material, and any carbon-based negative active material generally used in lithium ion secondary batteries may be used, and a representative example thereof is crystalline carbon. , amorphous carbon or these may be used together. Examples of the crystalline carbon include graphite such as amorphous, plate-like, flake, spherical or fibrous natural graphite or artificial graphite, and examples of the amorphous carbon include soft carbon or hard carbon ( hard carbon), mesophase pitch carbide, and calcined coke.

상기 리튬 금속의 합금으로는 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되는 금속의 합금이 사용될 수 있다.The lithium metal alloy includes lithium and Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al and Sn from the group consisting of Alloys of selected metals may be used.

상기 리튬에 도프 및 탈도프 가능한 물질로는 Si, SiOx(0 ≤ x ≤ 2), Si-Q 합금(상기 Q는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이며, Si은 아님), Sn, SnO2, Sn-R 합금(상기 R은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이며, Sn은 아님) 등을 들 수 있고, 또한 이들 중 적어도 하나와 SiO2를 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 원소 Q 및 R로는 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, Tl, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. Examples of the material capable of doping and dedoping lithium include Si, SiO x (0 ≤ x ≤ 2), Si-Q alloy (wherein Q is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, group 14 element, group 15 element, 16 It is an element selected from the group consisting of group elements, transition metals, rare earth elements, and combinations thereof, and is not Si), Sn, SnO 2 , Sn-R alloy (wherein R is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, 14 group element, group 15 element, group 16 element, transition metal, rare earth element, and an element selected from the group consisting of combinations thereof, not Sn), and the like, and also at least one of them and SiO 2 by mixing can also be used. The elements Q and R include 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, Tl, Ge, P, As, Sb, Bi, One selected from the group consisting of S, Se, Te, Po, and combinations thereof may be used.

상기 전이 금속 산화물로는 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 또는 리튬 티타늄 산화물 등을 들 수 있다.Examples of the transition metal oxide include vanadium oxide, lithium vanadium oxide or lithium titanium oxide.

상기 음극 활물질층(23)에서 음극 활물질의 함량은 음극 활물질층 전체 중량에 대하여 95 중량% 내지 99 중량%일 수 있다.The content of the anode active material in the anode active material layer 23 may be 95 wt% to 99 wt% based on the total weight of the anode active material layer.

일 구현예에 있어서, 상기 음극 활물질층(23)은 바인더를 포함하며, 선택적으로 도전재를 더욱 포함할 수도 있다. 상기 음극 활물질층(23)에서 바인더의 함량은 음극 활물질층(23) 전체 중량에 대하여 1 중량% 내지 5 중량%일 수 있다. 또한 도전재를 더욱 포함하는 경우에는 음극 활물질을 90 중량% 내지 98 중량%, 바인더를 1 중량% 내지 5 중량%, 도전재를 1 중량% 내지 5 중량% 사용할 수 있다.In one embodiment, the negative active material layer 23 includes a binder, and may optionally further include a conductive material. The content of the binder in the anode active material layer 23 may be 1 wt% to 5 wt% based on the total weight of the anode active material layer 23 . In addition, when the conductive material is further included, 90 wt% to 98 wt% of the negative active material, 1 wt% to 5 wt% of the binder, and 1 wt% to 5 wt% of the conductive material may be used.

상기 바인더는 음극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 음극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 한다. 상기 바인더로는 비수용성 바인더, 수용성 바인더 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.The binder serves to well adhere the negative active material particles to each other and also to adhere the negative active material to the current collector. As the binder, a water-insoluble binder, a water-soluble binder, or a combination thereof may be used.

상기 비수용성 바인더로는 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드이미드, 폴리이미드 폴리테트라플루오로에틸렌, 또는 이들의 조합을 들 수 있다. Examples of the water-insoluble binder include polyvinyl chloride, carboxylated polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, ethylene oxide-containing polymer, polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride. , polyethylene, polypropylene, polyamideimide, polyimide polytetrafluoroethylene, or a combination thereof.

상기 수용성 바인더로는 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴로나이트릴-부타디엔 러버, 아크릴 고무, 부틸고무, 불소고무, 에틸렌프로필렌공중합체, 폴리에틸렌옥시드, 폴리에피크로로히드린, 폴리포스파젠, 폴리아크릴로니트릴, 폴리스틸렌, 에틸렌프로필렌디엔공중합체, 폴리비닐피리딘, 클로로설폰화폴리에틸렌, 라텍스, 폴리에스테르수지, 아크릴수지, 페놀수지, 에폭시 수지, 폴리비닐알콜 또는 이들의 조합일 수 있다. Examples of the water-soluble binder include styrene-butadiene rubber, acrylated styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, acrylic rubber, butyl rubber, fluororubber, ethylene propylene copolymer, polyethylene oxide, polyepichrome. Drin, polyphosphazene, polyacrylonitrile, polystyrene, ethylene propylene diene copolymer, polyvinylpyridine, chlorosulfonated polyethylene, latex, polyester resin, acrylic resin, phenolic resin, epoxy resin, polyvinyl alcohol, or a combination thereof can be

상기 음극 바인더로 수용성 바인더를 사용하는 경우, 점성을 부여할 수 있는 셀룰로즈 계열 화합물을 증점제로 더욱 포함할 수 있다. 이 셀룰로즈 계열 화합물로는 카르복시메틸 셀룰로즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 또는 이들의 알칼리 금속염 등을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 알칼리 금속으로는 Na, K 또는 Li를 사용할 수 있다. 이러한 증점제 사용 함량은 음극 활물질 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 3 중량부일 수 있다. When a water-soluble binder is used as the negative electrode binder, a cellulose-based compound capable of imparting viscosity may be further included as a thickener. As the cellulose-based compound, one or more of carboxymethyl cellulose, hydroxypropylmethyl cellulose, methyl cellulose, or alkali metal salts thereof may be mixed and used. As the alkali metal, Na, K or Li may be used. The amount of the thickener used may be 0.1 parts by weight to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the negative active material.

상기 도전재로는 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 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.Examples of the conductive material include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon-based materials such as carbon fiber, metal powders such as copper, nickel, aluminum, silver, or metal-based materials such as metal fibers, polyphenylene derivatives, etc. A conductive material including a conductive polymer or a mixture thereof may be used.

상기 양극(10)과 음극(20) 사이에 존재하는 제1 기능층(30)은 평균 입경이 1㎛ 내지 8㎛인 판상형 폴리올레핀 입자를 포함할 수 있다.The first functional layer 30 present between the positive electrode 10 and the negative electrode 20 may include plate-shaped polyolefin particles having an average particle diameter of 1 μm to 8 μm.

일 예를 들면, 상기 제1 기능층(30)은 음극 활물질을 포함하는 음극 활물질층(23)상에 형성된 것일 수 있다. 이 경우, 기능층(30)이 양극(10)과 음극(20) 이 직접 접촉을 방지하는 세퍼레이터의 역할을 할 수 있으므로, 이를 포함하는 리튬 이차 전지는 별도의 세퍼레이터를 포함하지 않아도 무방하다. For example, the first functional layer 30 may be formed on the anode active material layer 23 including the anode active material. In this case, since the functional layer 30 may serve as a separator preventing direct contact between the positive electrode 10 and the negative electrode 20 , a lithium secondary battery including the same may not include a separate separator.

다른 일 구현예에 따르면, 상기 제1 기능층(30)은 세퍼레이터의 일면에 형성되어 음극 활물질층(23)과 접하여 위치할 수도 있다. According to another exemplary embodiment, the first functional layer 30 may be formed on one surface of the separator to be positioned in contact with the anode active material layer 23 .

상기 제1 기능층(30)은 전지 이상 작동 또는 열 폭주 상황에서 신속하게 셧-다운시켜서 전지의 열적 물리적 안전성을 개선하는 장점이 있을 수 있다. 상기 판상형 폴리에틸렌 입자의 형상에 대하여 도 3과 도 4를 참고하여 설명한다. 도 3은 분산액 상태의 폴리에틸렌 구형 입자의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이고, 도 4는 판상형 폴리에틸렌 입자의 SEM 사진이다. 도 3 및 도 4를 참고하면, 상기 판상형 폴리에틸렌 입자와 종래의 구형 폴리에틸렌 입자간에 형상 차이를 확인할 수 있다. 따라서, 일 구현예에 따른 판상형 폴리올레핀 입자를 사용하는 경우에는 종래 구형 폴리올레핀 입자를 사용하는 경우에 비해 제1 기능층(30)을 얇고 넓게 만들 수 있고, 판상형 폴리올레핀 입자를 신속하게 용융시켜 넓은 면적의 이온 통로를 폐쇄하는 장점이 있을 수 있다.The first functional layer 30 may be advantageous in improving thermal and physical safety of the battery by rapidly shutting down the battery in an abnormal operation or thermal runaway situation. The shape of the plate-shaped polyethylene particles will be described with reference to FIGS. 3 and 4 . 3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of polyethylene spherical particles in a dispersion state, and FIG. 4 is a SEM photograph of plate-shaped polyethylene particles. Referring to FIGS. 3 and 4 , a difference in shape can be confirmed between the plate-shaped polyethylene particles and the conventional spherical polyethylene particles. Therefore, when the plate-shaped polyolefin particles according to one embodiment are used, the first functional layer 30 can be made thinner and wider than when the conventional spherical polyolefin particles are used, and the plate-shaped polyolefin particles are rapidly melted to form a large area. There may be advantages to closing the ion channels.

일반적으로 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌은 밀도에 따라 HDPE(High density polyethylene, 밀도: 0.94 g/cc 내지 0.965 g/cc), MDPE(Medium density polyethylene, 밀도: 0.925 g/cc 내지 0.94 g/cc), LDPE(Low density polyethylene, 밀도: 0.91 g/cc 내지 0.925 g/cc), VLDPE(Very low density polyethylene, 밀도: 0.85 g/cc 내지 0.91 g/cc) 등으로 분류할 수 있다. In general, polyolefin, for example, polyethylene, depending on the density HDPE (High density polyethylene, density: 0.94 g / cc to 0.965 g / cc), MDPE (Medium density polyethylene, density: 0.925 g / cc to 0.94 g / cc), LDPE (Low density polyethylene, density: 0.91 g / cc to 0.925 g / cc), VLDPE (Very low density polyethylene, density: 0.85 g / cc to 0.91 g / cc) and the like can be classified.

상기 판상형 폴리올레핀 입자는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 또는 이들의 공중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 폴리에틸렌 입자는 예컨대 HDPE, MDPE, LDPE 등과 같은 폴리에틸렌 고분자를 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The plate-shaped polyolefin particles may include polyethylene, polypropylene, polybutylene, a copolymer thereof, or a mixture thereof. The polyethylene particles may be used alone or in combination of two or more polyethylene polymers such as HDPE, MDPE, LDPE, and the like.

상기 판상형 폴리올레핀 입자의 용융점(Tm)은 80℃ 내지 150℃, 예를 들어 90℃ 내지 140℃일 수 있다.The melting point (Tm) of the plate-shaped polyolefin particles may be 80 °C to 150 °C, for example, 90 °C to 140 °C.

상기 판상형 폴리올레핀 입자의 밀도는 0.91 g/cc 내지 0.98 g/cc일 수 있고, 구체적으로는 0.93 g/cc 내지 0.97 g/cc일 수 있다. The density of the plate-shaped polyolefin particles may be 0.91 g/cc to 0.98 g/cc, and specifically, 0.93 g/cc to 0.97 g/cc.

상기 판상형 폴리올레핀 입자의 입자 크기는 1 ㎛ 내지 8 ㎛일 수 있고, 예를 들어, 1.5 ㎛이상, 2.0 ㎛이상 또는 2.5 ㎛이상, 및 8 ㎛이하, 7.5 ㎛이하, 7 ㎛이하, 6.5 ㎛이하, 6.0 ㎛이하, 5.5 ㎛이하, 5 ㎛이하, 4.5 ㎛이하, 4 ㎛이하, 3.5 ㎛이하 또는 3 ㎛이하일 수 있다.The particle size of the plate-shaped polyolefin particles may be 1 μm to 8 μm, for example, 1.5 μm or more, 2.0 μm or more, or 2.5 μm or more, and 8 μm or less, 7.5 μm or less, 7 μm or less, 6.5 μm or less, 6.0 μm or less, 5.5 μm or less, 5 μm or less, 4.5 μm or less, 4 μm or less, 3.5 μm or less, or 3 μm or less.

상기 판상형 폴리올레핀 입자의 단축 길이에 대한 장축 길이의 비는 1 내지 5일 수 있고, 구체적으로 1.1 내지 4.5일 수 있으며, 예컨대 1.2 내지 3.5일 수 있다. The ratio of the major axis length to the minor axis length of the plate-shaped polyolefin particles may be 1 to 5, specifically 1.1 to 4.5, for example, 1.2 to 3.5.

또한, 상기 판상형 폴리올레핀 입자의 두께는 0.2 ㎛ 내지 4 ㎛일 수 있고, 구체적으로, 0.3 ㎛ 내지 2.5㎛, 0.3 ㎛ 내지 1.5㎛ 또는 0.3 ㎛ 내지 1 ㎛일 수 있다. In addition, the thickness of the plate-shaped polyolefin particles may be 0.2 μm to 4 μm, specifically, 0.3 μm to 2.5 μm, 0.3 μm to 1.5 μm, or 0.3 μm to 1 μm.

상기 판상형 폴리올레핀 입자의 크기, 단축 길이에 대한 장축 길이의 비 및 두께가 상기 범위 내인 경우에는 리튬 이온의 이동 저항을 최소화하여 전지의 성능을 확보하고, 셧-다운 기능이 더욱 강화되어 전지의 발열을 조기에 억제할 수 있다.When the size of the plate-shaped polyolefin particles, the ratio of the major axis to the minor axis length, and the thickness are within the above ranges, the battery performance is secured by minimizing the movement resistance of lithium ions, and the shut-down function is further strengthened to reduce the heat generation of the battery can be suppressed early.

상기 제1 기능층(30)은 상기 판상형 폴리올레핀 입자 외에, 무기 입자 및/또는 바인더를 더욱 포함할 수 있다. 이에, 판상형 폴리에틸렌의 셧-다운 기능으로부터 전지 발열을 조기에 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 무기 입자의 전기적 절연성으로부터 양극과 음극간 단락을 방지할 수 있으며, 바인더는 판상형 폴리에틸렌과 무기 입자를 결착시키고, 또한 이들을 음극 활물질층에 결착시킬 수 있다. 이에 따라, 전지의 열적/물리적 안전성 및 수명 특성을 개선할 수 있다.The first functional layer 30 may further include inorganic particles and/or a binder in addition to the plate-shaped polyolefin particles. Accordingly, it is possible not only to suppress the heat generation of the battery from the shut-down function of the plate-shaped polyethylene, but also to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode from the electrical insulation of the inorganic particles, and the binder binds the plate-shaped polyethylene and the inorganic particles, In addition, these may be bound to the anode active material layer. Accordingly, thermal/physical safety and lifespan characteristics of the battery may be improved.

상기 무기 입자는 예를 들어, Al2O3, SiO2, TiO2, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, GaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, SrTiO3, BaTiO3, Mg(OH)2, 베마이트(boehmite) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 무기 입자 이외에도 아크릴 화합물, 이미드 화합물, 아미드 화합물 또는 이들의 조합을 포함하는 유기 입자를 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The inorganic particles are, for example, Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, GaO, ZnO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , SrTiO 3 , BaTiO 3 , Mg (OH) 2 , boehmite, or a combination thereof may be included, but is not limited thereto. In addition, the inorganic particles may further include organic particles including an acrylic compound, an imide compound, an amide compound, or a combination thereof, but is not limited thereto.

상기 무기 입자는 구형, 판상, 큐빅(cubic)형, 또는 무정형일 수 있다. 상기 무기 입자의 평균 입자 크기는 1 nm 내지 2500 nm 일 수 있고, 예를 들어, 100 nm 내지 2000 nm, 200 nm 내지 1000 nm 또는 300 nm 내지 800 nm일 수 있다. The inorganic particles may have a spherical shape, a plate shape, a cubic shape, or an amorphous shape. The average particle size of the inorganic particles may be 1 nm to 2500 nm, for example, 100 nm to 2000 nm, 200 nm to 1000 nm, or 300 nm to 800 nm.

상기 판상형 폴리올레핀 입자와 상기 무기 입자의 합계량은 상기 제1 기능층(30) 총 중량에 대하여, 80 중량% 내지 99 중량%일 수 있고, 구체적으로 85 중량% 내지 97 중량%, 90 중량% 내지 97 중량%, 93 중량% 내지 97 중량% 또는 95 중량% 내지 97 중량%일 수 있다. The total amount of the plate-shaped polyolefin particles and the inorganic particles may be 80 wt% to 99 wt%, specifically 85 wt% to 97 wt%, 90 wt% to 97 wt% based on the total weight of the first functional layer 30 % by weight, 93% to 97% by weight or 95% to 97% by weight.

상기 판상형 폴리올레핀 입자와 상기 무기 입자는 95:5 내지 10:90의 중량비로 포함될 수 있고, 예컨대, 75:25 내지 30:70, 70:30 내지 35:65, 65:35 내지 40:60, 60:40 내지 45:55 또는 55:45 내지 50:50로 포함될 수 있다. 이에, 제1 기능층(30)의 두께를 적절하게 조절하는 동시에 전지의 안전성을 효율적으로 개선할 수 있다.The plate-shaped polyolefin particles and the inorganic particles may be included in a weight ratio of 95:5 to 10:90, for example, 75:25 to 30:70, 70:30 to 35:65, 65:35 to 40:60, 60 :40 to 45:55 or 55:45 to 50:50 may be included. Accordingly, the thickness of the first functional layer 30 may be appropriately adjusted and the safety of the battery may be efficiently improved.

상기 바인더는 상기 음극 활물질층에 사용할 수 있는 것과 동일한 것을 사용할 수 있으며, 일반적으로 리튬 이차 전지에 사용되는 바인더라면 특별히 제한되지 않는다. 이에, 상기 바인더는 상기 제1 기능층(30) 총 중량에 대하여, 1 중량% 내지 20 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로 3 중량% 내지 15 중량%, 3 중량% 내지 10 중량%, 3 중량% 내지 7 중량% 또는 3 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. The binder may be the same as that used for the anode active material layer, and is not particularly limited as long as it is a binder generally used in a lithium secondary battery. Accordingly, the binder may be included in an amount of 1 wt% to 20 wt%, specifically 3 wt% to 15 wt%, 3 wt% to 10 wt%, 3 wt% based on the total weight of the first functional layer 30 % to 7% by weight or 3% to 5% by weight.

상기 제1 기능층(30)의 두께는 1 ㎛ 내지 10 ㎛일 수 있고, 예컨대, 2 ㎛ 내지 8 ㎛ 또는 3 ㎛ 내지 7 ㎛일 수 있다.The thickness of the first functional layer 30 may be 1 μm to 10 μm, for example, 2 μm to 8 μm or 3 μm to 7 μm.

상기 음극(20)은 전류 집전체에 음극 활물질 슬러리를 도포하고, 건조 및 압연하여 음극 활물질층을 형성하고, 이 음극 활물질층에 상기 평균 입경이 1㎛ 내지 8㎛인 판상형 폴리올레핀 입자를 포함하는 제1 기능층 슬러리를 도포하고 건조하여 제조할 수 있다. 제1 기능층 슬러리를 건조 후, 압연 공정을 더욱 실시할 수도 있다.The negative electrode 20 is formed by coating a negative electrode active material slurry on a current collector, drying and rolling to form a negative electrode active material layer, and the negative electrode active material layer includes plate-shaped polyolefin particles having an average particle diameter of 1 μm to 8 μm. 1 It can be prepared by coating the functional layer slurry and drying it. After drying the 1st functional layer slurry, you may perform a rolling process further.

이에 음극 활물질층(23)은 치밀한 구조일 수 있고, 제1 기능층(30)은 다공 구조를 가질 수 있다. 상기 음극 활물질 슬러리는 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬 금속, 리튬 금속의 합금, 리튬에 도프 및 탈도프 가능한 물질 또는 전이 금속 산화물인 음극 활물질, 바인더, 도전재 및 물을 포함하며, 상기 기능층 슬러리는 상기 평균 입경이 1㎛ 내지 8㎛인 판상형 폴리올레핀 입자, 무기 입자, 바인더 및 유기 용매를 포함할 수 있다. 상기 유기 용매로는 알코올 계열 용매를 사용할 수 있다. 또한, 상기 음극 활물질 슬러리에서 음극 활물질, 바인더 및 도전재의 함량은 상술한 음극 활물질층 조성이 얻어지도록 적절하게 조절할 수 있고, 상기 기능층에서 상기 평균 입경이 1㎛ 내지 8㎛인 판상형 폴리올레핀 입자, 무기 입자 및 바인더의 함량은 상술한 제1 기능층(30)의 조성이 얻어지도록 적절하게 조절할 수 있다. Accordingly, the anode active material layer 23 may have a dense structure, and the first functional layer 30 may have a porous structure. The negative electrode active material slurry is a material capable of reversibly intercalating/deintercalating lithium ions, lithium metal, lithium metal alloy, lithium doping and dedoping material, or transition metal oxide negative active material, binder, conductive material It includes ash and water, and the functional layer slurry may include plate-shaped polyolefin particles having an average particle diameter of 1 μm to 8 μm, inorganic particles, a binder, and an organic solvent. As the organic solvent, an alcohol-based solvent may be used. In addition, the content of the negative electrode active material, the binder and the conductive material in the negative electrode active material slurry can be appropriately adjusted to obtain the above negative electrode active material layer composition, and the average particle diameter of the functional layer is 1㎛ to 8㎛ plate-shaped polyolefin particles, inorganic The content of the particles and the binder may be appropriately adjusted so that the above-described composition of the first functional layer 30 is obtained.

일 구현예에 따른 리튬 이차 전지는 세퍼레이터를 더욱 포함하는 경우, 상기 제1 기능층은 세퍼레이터의 일면에 형성될 수 있으며, 이때, 제1 기능층 슬러리는 상술한 바와 동일한 것을 사용할 수 있다. 상기 세퍼레이터로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 고분자 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 고분자 다층막이 사용될 수 있음은 물론이다. 또는 상기 세퍼레이터는 상기 고분자 다층막에 Al2O3, SiO2 등의 세라믹이 코팅된 것일 수도 있다.When the lithium secondary battery according to an exemplary embodiment further includes a separator, the first functional layer may be formed on one surface of the separator, and in this case, the same slurry as described above may be used for the first functional layer. Polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, or a polymer multilayer film having two or more layers thereof may be used as the separator, a polyethylene/polypropylene two-layer separator, a polyethylene/polypropylene/polyethylene three-layer separator, polypropylene/polyethylene/ It goes without saying that a mixed polymer multilayer film such as a polypropylene three-layer separator may be used. Alternatively, the separator may be one in which a ceramic such as Al 2 O 3 or SiO 2 is coated on the polymer multilayer film.

상기 양극(10), 상기 음극(20) 및 상기 제1 기능층(30)은 전해액(미도시)에 함침되어 있을 수 있다.The anode 10 , the cathode 20 , and the first functional layer 30 may be impregnated with an electrolyte (not shown).

상기 전해액은 비수성 유기 용매 및 리튬염을 포함한다.The electrolyte includes a non-aqueous organic solvent and a lithium salt.

상기 비수성 유기용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다. The non-aqueous organic solvent serves as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move.

상기 비수성 유기용매로는 카보네이트계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계, 알코올계, 또는 비양성자성 용매를 사용할 수 있다. As the non-aqueous organic solvent, carbonate-based, ester-based, ether-based, ketone-based, alcohol-based, or aprotic solvents may be used.

상기 카보네이트계 용매로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 에틸프로필 카보네이트(EPC), 메틸에틸 카보네이트(MEC), 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 등이 사용될 수 있다. 상기 에스테르계 용매로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 디메틸아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, 데카놀라이드(decanolide), 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone) 등이 사용될 수 있다. 상기 에테르계 용매로는 디부틸 에테르, 테트라글라임, 디글라임, 디메톡시에탄, 2-메틸테트라히드로퓨란, 테트라히드로퓨란 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 케톤계 용매로는 시클로헥사논 등이 사용될 수 있다. 또한 상기 알코올계 용매로는 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등이 사용될 수 있으며, 상기 비양성자성 용매로는 R-CN(R은 탄소수 2 내지 20의 직쇄상, 분지상, 또는 환 구조의 탄화수소기이며, 이중결합 방향 환 또는 에테르 결합을 포함할 수 있다) 등의 니트릴류, 디메틸포름아미드 등의 아미드류, 1,3-디옥솔란 등의 디옥솔란류, 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다. Examples of the carbonate-based solvent include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), methylpropyl carbonate (MPC), ethylpropyl carbonate (EPC), methylethyl carbonate (MEC), ethylene carbonate ( EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), and the like may be used. Examples of the ester solvent include methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, dimethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, decanolide, mevalonolactone, caprolactone. etc. may be used. As the ether-based solvent, dibutyl ether, tetraglyme, diglyme, dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran, etc. may be used. In addition, cyclohexanone and the like may be used as the ketone-based solvent. In addition, as the alcohol-based solvent, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, etc. may be used, and the aprotic solvent is R-CN (R is a linear, branched, or cyclic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms. , nitriles such as nitriles (which may contain double bonds, aromatic rings or ether bonds), amides such as dimethylformamide, dioxolanes such as 1,3-dioxolane, sulfolanes, etc. may be used. .

상기 유기 용매는 단독으로 또는 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 하나 이상 혼합하여 사용하는 경우의 혼합 비율은 목적하는 전지 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있고, 이는 당해 분야에 종사하는 사람들에게는 널리 이해될 수 있다.The organic solvent may be used alone or in a mixture of one or more, and when one or more of the organic solvents are mixed and used, the mixing ratio can be appropriately adjusted according to the desired battery performance, which can be widely understood by those in the art. have.

또한, 상기 카보네이트계 용매의 경우, 환형(cyclic) 카보네이트와 사슬형(chain) 카보네이트를 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 이 경우 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트는 1:1 내지 1:9의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 전해액의 성능이 우수하게 나타날 수 있다. In addition, in the case of the carbonate-based solvent, it is preferable to use a mixture of a cyclic carbonate and a chain carbonate. In this case, when the cyclic carbonate and the chain carbonate are mixed in a volume ratio of 1:1 to 1:9, the electrolyte may exhibit excellent performance.

상기 유기용매는 상기 카보네이트계 용매에 방향족 탄화수소계 유기용매를 더 포함할 수도 있다. 이때 상기 카보네이트계 용매와 방향족 탄화수소계 유기용매는 1:1 내지 30:1의 부피비로 혼합될 수 있다.The organic solvent may further include an aromatic hydrocarbon-based organic solvent in the carbonate-based solvent. In this case, the carbonate-based solvent and the aromatic hydrocarbon-based organic solvent may be mixed in a volume ratio of 1:1 to 30:1.

상기 방향족 탄화수소계 유기용매로는 하기 화학식 3의 방향족 탄화수소계 화합물이 사용될 수 있다.As the aromatic hydrocarbon-based organic solvent, an aromatic hydrocarbon-based compound represented by the following Chemical Formula 3 may be used.

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00001
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상기 화학식 3에서, In Formula 3,

R1 내지 R6는 서로 동일하거나 상이하며 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 할로알킬기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다.R 1 to R 6 are the same as or different from each other and are selected from the group consisting of hydrogen, halogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group, and combinations thereof.

상기 방향족 탄화수소계 유기용매의 구체적인 예로는 벤젠, 플루오로벤젠, 1,2-디플루오로벤젠, 1,3-디플루오로벤젠, 1,4-디플루오로벤젠, 1,2,3-트리플루오로벤젠, 1,2,4-트리플루오로벤젠, 클로로벤젠, 1,2-디클로로벤젠, 1,3-디클로로벤젠, 1,4-디클로로벤젠, 1,2,3-트리클로로벤젠, 1,2,4-트리클로로벤젠, 아이오도벤젠, 1,2-디아이오도벤젠, 1,3-디아이오도벤젠, 1,4-디아이오도벤젠, 1,2,3-트리아이오도벤젠, 1,2,4-트리아이오도벤젠, 톨루엔, 플루오로톨루엔, 2,3-디플루오로톨루엔, 2,4-디플루오로톨루엔, 2,5-디플루오로톨루엔, 2,3,4-트리플루오로톨루엔, 2,3,5-트리플루오로톨루엔, 클로로톨루엔, 2,3-디클로로톨루엔, 2,4-디클로로톨루엔, 2,5-디클로로톨루엔, 2,3,4-트리클로로톨루엔, 2,3,5-트리클로로톨루엔, 아이오도톨루엔, 2,3-디아이오도톨루엔, 2,4-디아이오도톨루엔, 2,5-디아이오도톨루엔, 2,3,4-트리아이오도톨루엔, 2,3,5-트리아이오도톨루엔, 자일렌, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.Specific examples of the aromatic hydrocarbon-based organic solvent include benzene, fluorobenzene, 1,2-difluorobenzene, 1,3-difluorobenzene, 1,4-difluorobenzene, 1,2,3-tri Fluorobenzene, 1,2,4-trifluorobenzene, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,3-dichlorobenzene, 1,4-dichlorobenzene, 1,2,3-trichlorobenzene, 1 ,2,4-trichlorobenzene, iodobenzene, 1,2-diiodobenzene, 1,3-diiodobenzene, 1,4-diiodobenzene, 1,2,3-triiodobenzene, 1, 2,4-triiodobenzene, toluene, fluorotoluene, 2,3-difluorotoluene, 2,4-difluorotoluene, 2,5-difluorotoluene, 2,3,4-trifluoro Rottoluene, 2,3,5-trifluorotoluene, chlorotoluene, 2,3-dichlorotoluene, 2,4-dichlorotoluene, 2,5-dichlorotoluene, 2,3,4-trichlorotoluene, 2, 3,5-trichlorotoluene, iodotoluene, 2,3-diiodotoluene, 2,4-diiodotoluene, 2,5-diiodotoluene, 2,3,4-triiodotoluene, 2,3 ,5-triiodotoluene, xylene, and combinations thereof are selected from the group consisting of.

상기 전해질은 전지 수명을 향상시키기 위하여 비닐렌 카보네이트 또는 하기 화학식 4의 에틸렌 카보네이트계 화합물을 수명 향상 첨가제로 더욱 포함할 수도 있다.The electrolyte may further include vinylene carbonate or an ethylene carbonate-based compound of Formula 4 as a lifespan improving additive to improve battery life.

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 4에서, In Formula 4,

R7 및 R8은 서로 동일하거나 상이하며, 수소, 할로겐기, 시아노기(CN), 니트로기(NO2) 및 불소화된 탄소수 1 내지 5의 알킬기로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 R7과 R8 중 적어도 하나는 할로겐기, 시아노기(CN), 니트로기(NO2) 및 불소화된 탄소수 1 내지 5의 알킬기로 이루어진 군에서 선택되나, 단 R7 및 R8이 모두 수소는 아니다.R 7 and R 8 are the same as or different from each other, and are selected from the group consisting of hydrogen, a halogen group, a cyano group (CN), a nitro group (NO 2 ), and a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, wherein R 7 and R At least one of 8 is selected from the group consisting of a halogen group, a cyano group (CN), a nitro group (NO 2 ), and a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, provided that R 7 and R 8 are not both hydrogen.

상기 에틸렌 카보네이트계 화합물의 대표적인 예로는 디플루오로 에틸렌카보네이트, 클로로에틸렌 카보네이트, 디클로로에틸렌 카보네이트, 브로모에틸렌 카보네이트, 디브로모에틸렌 카보네이트, 니트로에틸렌 카보네이트, 시아노에틸렌 카보네이트 또는 플루오로에틸렌 카보네이트 등을 들 수 있다. 이러한 수명 향상 첨가제를 더욱 사용하는 경우 그 사용량은 적절하게 조절할 수 있다.Representative examples of the ethylene carbonate-based compound include difluoroethylene carbonate, chloroethylene carbonate, dichloroethylene carbonate, bromoethylene carbonate, dibromoethylene carbonate, nitroethylene carbonate, cyanoethylene carbonate or fluoroethylene carbonate. can When such a life-enhancing additive is further used, its amount can be appropriately adjusted.

상기 리튬염은 유기 용매에 용해되어, 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 이차 전지의 작동을 가능하게 하고, 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 촉진하는 역할을 하는 물질이다. 이러한 리튬염의 대표적인 예로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiN(SO2C2F5)2, Li(CF3SO2)2N, LiN(SO3C2F5)2, Li(FSO2)2N(리튬 비스플루오로설포닐이미드 (lithium bis(fluorosulfonyl)imide): LiFSI), LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiPO2F2, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수이며, 예를 들면 1 내지 20의 정수임), 리튬 디플루오로비스옥살레이토 포스페이트(lithium difluoro(bisoxolato) phosphate), LiCl, LiI, LiB(C2O4)2(리튬 비스(옥살레이토) 보레이트(lithium bis(oxalato) borate): LiBOB), 및 리튬 디플로오로(옥살레이토)보레이트(LiDFOB)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 들 수 있다.  The lithium salt is dissolved in an organic solvent, serves as a source of lithium ions in the battery, enables basic lithium secondary battery operation, and promotes movement of lithium ions between the positive electrode and the negative electrode. Representative examples of such lithium salts include LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiN(SO 2 C 2 F 5 ) 2 , Li(CF 3 SO 2 ) 2 N, LiN(SO 3 C 2 F 5 ) 2 , Li(FSO 2 ) 2 N(lithium bis(fluorosulfonyl)imide: LiFSI), LiC 4 F 9 SO 3 , LiClO 4 , LiAlO 2 , LiAlCl 4 , LiPO 2 F 2 , LiN (C x F 2x+1 SO 2 )(C y F 2y+1 SO 2 ), where x and y are natural numbers, for example, integers from 1 to 20, lithium difluorobisoxalato phosphate (lithium) difluoro(bisoxolato) phosphate), LiCl, LiI, LiB(C 2 O 4 ) 2 (lithium bis(oxalato) borate: LiBOB), and lithium difluoro(oxalato) borate ( LiDFOB) may be one or two or more selected from the group consisting of.

리튬염의 농도는 0.1M 내지 2.0M 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 리튬염의 농도가 상기 범위에 포함되면, 전해질이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해질 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다.The concentration of the lithium salt is preferably used within the range of 0.1M to 2.0M. When the concentration of the lithium salt is included in the above range, the electrolyte may exhibit excellent electrolyte performance because it has appropriate conductivity and viscosity, and lithium ions may move effectively.

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 하기한 실시예는 본 발명의 일 예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, Examples and Comparative Examples of the present invention will be described. The following examples are only examples of the present invention, but the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1Example 1

(1) 양극의 제조(1) Preparation of anode

LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2와 LiNi0.6Co0.2Al0.2O2 를 80:20의 중량비로 혼합한 활물질과 평균 입경(D50)이 0.42 ㎛인 LiFePO4를 98:2의 중량비로 혼합한 양극 활물질 96중량%, 폴리비닐리덴 플루오라이드 바인더 2 중량% 및 케첸 블랙 도전재 2 중량%를 N-메틸피롤리돈 용매 중에서 혼합하여 양극 활물질 슬러리를 제조하고, 여기에 상기 양극 활물질 슬러리 100 중량부에 대하여 멜라민계 난연제를 2 중량부 투입하여, 난연제가 포함된 양극 활물질 슬러리를 제조한다. 이를 알루미늄 집전체에 도포, 건조 및 압연하여 양극을 제조한다.A positive active material in which LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 and LiNi 0.6 Co 0.2 Al 0.2 O 2 are mixed in a weight ratio of 80:20 and LiFePO 4 having an average particle diameter (D50) of 0.42 μm in a weight ratio of 98:2 96 wt%, polyvinylidene fluoride binder, 2 wt%, and Ketjen Black conductive material 2 wt% were mixed in N-methylpyrrolidone solvent to prepare a cathode active material slurry, and based on 100 parts by weight of the cathode active material slurry By adding 2 parts by weight of a melamine-based flame retardant, a cathode active material slurry containing a flame retardant is prepared. This is coated on an aluminum current collector, dried and rolled to prepare a positive electrode.

(2) 음극의 제조(2) Preparation of negative electrode

음극 활물질 흑연 97 중량%, 카르복시메틸 셀룰로오스 1 중량% 및 스티렌부타디엔 고무 2 중량%를 수계 용매 중에서 혼합하여 음극 활물질 슬러리를 제조한다. 이를 구리 집전체에 도포, 건조 및 압연하여 음극을 제조한다. 97 wt% of graphite, 1 wt% of carboxymethyl cellulose, and 2 wt% of styrene-butadiene rubber are mixed in an aqueous solvent to prepare a slurry of an anode active material. This is coated on a copper current collector, dried and rolled to prepare a negative electrode.

(3) 제1 기능층의 제조(3) Preparation of the first functional layer

판상형이고 입자 크기가 약 2 ㎛이며, 단축의 길이에 대한 장축의 길이의 비율이 약 2이고, 두께가 약 0.6 ㎛인 폴리에틸렌 48 중량%, 평균 입경(D50)이 0.7 ㎛인 알루미나 47 중량%, 및 아크릴레이티드 스티렌계 고무 바인더 5 중량%를 알코올계 용매에 혼합하여 제1 기능층 슬러리를 제조한다. 제조한 음극의 음극 활물질 층 위에 상기 제1 기능층 슬러리를 도포하고 건조함으로써, 분리막의 역할을 할 수 있는 제1 기능층을 제조한다. It is plate-shaped and has a particle size of about 2 μm, the ratio of the length of the major axis to the length of the minor axis is about 2, and 48 wt% of polyethylene having a thickness of about 0.6 μm, 47 wt% of alumina having an average particle diameter (D50) of 0.7 μm, and 5 wt% of an acrylated styrene-based rubber binder mixed with an alcohol-based solvent to prepare a first functional layer slurry. A first functional layer capable of serving as a separator is prepared by coating and drying the first functional layer slurry on the prepared negative electrode active material layer.

(4) 전지의 제조(4) Preparation of battery

제1 기능층이 형성된 음극과 상기 양극을 이용하고, 에틸렌 카보네이트 및 디메틸 카보네이트를 50:50 부피비로 혼합한 용매에 1.0 M의 LiPF6를 용해한 것을 전해질로 사용하여 통상의 방법으로 리튬 이차 전지를 제조한다. Using the negative electrode and the positive electrode having the first functional layer, 1.0 M LiPF 6 dissolved in a solvent mixed with ethylene carbonate and dimethyl carbonate in a volume ratio of 50:50 is used as an electrolyte to prepare a lithium secondary battery by a conventional method do.

실시예 2Example 2

실시예 1의 양극의 제조에서, 양극 활물질 슬러리에 난연제를 첨가하지 않고, 집전체 위에 난연제가 포함된 제2 기능층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 양극 및 전지를 제조한다. 구체적으로, 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 멜라민계 난연제와 카르복시메틸 셀룰로즈 증점제 및 아크릴레이트계 바인더를 물 용매 중에서 2:1:1.5의 중량비로 혼합하여 제2 기능층 슬러리를 제조한다. 이를 집전체에 도포한 후 건조하여 제2 기능층을 제조한다. 이 제2 기능층 위에 난연제를 첨가하지 않은 양극 활물질 슬러리를 도포, 건조 및 압연하여, 양극을 제조한다. In the preparation of the positive electrode of Example 1, a positive electrode and a battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that a flame retardant was not added to the positive electrode active material slurry, and a second functional layer containing a flame retardant was formed on the current collector. Specifically, a second functional layer slurry was prepared by mixing the same melamine-based flame retardant as used in Example 1, a carboxymethyl cellulose thickener, and an acrylate-based binder in a water solvent in a weight ratio of 2:1:1.5. This is applied to the current collector and dried to prepare a second functional layer. A positive electrode is manufactured by coating, drying, and rolling a positive electrode active material slurry to which a flame retardant is not added on the second functional layer.

실시예 3Example 3

실시예 1의 양극의 제조에서, 양극 활물질 슬러리에 난연제를 첨가하지 않고, 양극 활물질 층 위에 난연제가 포함된 제2 기능층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 양극 및 전지를 제조한다. 구체적으로, 집전체에 난연제를 첨가하지 않은 양극 활물질 슬러리를 도포하고 건조한 후, 실시예 2에서 제조한 제 2 기능층 슬러리를 도포한 후 건조 및 압연하여 양극을 제조한다. In the preparation of the positive electrode of Example 1, a positive electrode and a battery were prepared in the same manner as in Example 1, except that a flame retardant was not added to the positive electrode active material slurry, and a second functional layer containing a flame retardant was formed on the positive electrode active material layer. . Specifically, the positive electrode active material slurry to which the flame retardant is not added is applied to the current collector and dried, then the second functional layer slurry prepared in Example 2 is applied, dried and rolled to prepare a positive electrode.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 1의 양극의 제조에서 양극 활물질 슬러리에 난연제를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 양극, 음극 및 전지를 제조한다.A positive electrode, a negative electrode, and a battery were prepared in the same manner as in Example 1, except that a flame retardant was not added to the positive electrode active material slurry in the preparation of the positive electrode of Example 1.

비교예 2Comparative Example 2

실시예 1에서 제1 기능층을 도입하지 않고, 분리막으로써 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 막을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 양극, 음극 및 전지를 제조한다. A positive electrode, a negative electrode and a battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the first functional layer was not introduced in Example 1 and a polyethylene/polypropylene two-layer membrane was used as a separator.

평가예 1: 열적 안전성 평가Evaluation Example 1: Thermal safety evaluation

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에서 제조한 전지를 0.5 C rate로 4.3 V 충전 후 0.05 C rate에서 컷 오프하였고, 134℃의 챔버에 보관하여 관찰하였으며, 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3의 결과를 순서대로 도 5 내지 도 9에 나타내었다. The batteries prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2 were charged at 4.3 V at 0.5 C rate, cut off at 0.05 C rate, and observed by keeping in a chamber at 134° C., Comparative Example 1, Comparative Example 2, The results of Example 1, Example 2, and Example 3 are sequentially shown in FIGS. 5 to 9 .

비교예 1의 경우 5개의 전지 샘플 중 5개가 폭발하였고, 비교예 2의 경우 6개의 전지 샘플 중 5개가 폭발한 반면, 실시예 1 내지 3의 경우 3개의 전지 샘플 중 폭발한 것이 하나도 없었다. 실시예들에 따른 전지는 열 폭주시 조기 셧다운을 성공하였고 이에 따라 열적 안전성을 확보한 것을 확인할 수 있다.In Comparative Example 1, 5 out of 5 battery samples exploded, and in Comparative Example 2, 5 out of 6 battery samples exploded, whereas in Examples 1 to 3, none of the 3 battery samples exploded. It can be seen that the batteries according to the embodiments succeeded in early shutdown during thermal runaway, thereby ensuring thermal safety.

평가예 2: 관통 안전성 평가Evaluation Example 2: Penetration Safety Evaluation

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에서 제조한 전지를 0.5 C rate로 4.3 V 충전 후 0.05 C rate에서 컷 오프하였고, 1시간 후 직경 3 mm의 못(pin)을 사용하여 80 mm/초의 속도로 전지의 중심부를 완전히 관통하도록 하여 관찰하였으며, 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3의 결과를 순서대로 도 10 내지 도 14에 나타내었다. The batteries prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2 were charged at 4.3 V at 0.5 C rate and cut off at 0.05 C rate, and after 1 hour, 80 mm/sec using a pin having a diameter of 3 mm. The speed was observed to completely penetrate the center of the battery, and the results of Comparative Example 1, Comparative Example 2, Example 1, Example 2, and Example 3 are sequentially shown in FIGS. 10 to 14 .

비교예 1과 2의 경우 5개 전지 샘플 중 5개가 모두 폭발한 반면, 실시예 1 내지 3의 경우 5개의 전지 샘플 중 폭발한 것이 하나도 없었다. 실시예들의 전지는 전지가 관통에 의해 폭발 또는 발화하기 전에 조기 셧다운을 성공하였고, 이에 따라 관통 안전성을 확보한 것을 확인할 수 있다.In Comparative Examples 1 and 2, all 5 of the 5 battery samples exploded, whereas in Examples 1 to 3, none of the 5 battery samples exploded. It can be seen that the batteries of the embodiments succeeded in early shutdown before the battery exploded or ignited due to penetration, thereby securing penetration safety.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made within the scope of the claims, the detailed description of the invention, and the accompanying drawings, and this It goes without saying that it falls within the scope of the invention.

10: 양극
11: 양극 집전체
13: 양극 활물질층
20: 음극
21: 음극 집전체
23: 음극 활물질층
30: 제1 기능층
40: 전극 조립체
50: 케이스
100: 리튬 이차 전지
10: positive electrode
11: positive current collector
13: positive electrode active material layer
20: cathode
21: negative electrode current collector
23: anode active material layer
30: first functional layer
40: electrode assembly
50: case
100: lithium secondary battery

Claims (15)

양극 활물질을 포함하는 양극;
음극 활물질을 포함하는 음극; 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 존재하는 제1 기능층을 포함하는 리튬 이차 전지로서,
상기 제1 기능층은 평균 입경이 1㎛ 내지 8㎛인 판상형 폴리올레핀 입자를 포함하고,
상기 양극은
양극 활물질과 난연제를 포함하는 양극 활물질층을 포함하거나
양극 활물질층과, 난연제를 포함하는 제2 기능층을 포함하는 적층 구조를 가지는,
리튬 이차 전지.
a positive electrode including a positive active material;
a negative electrode including an anode active material; and
A lithium secondary battery comprising a first functional layer present between the positive electrode and the negative electrode,
The first functional layer includes plate-shaped polyolefin particles having an average particle diameter of 1 μm to 8 μm,
The anode is
or a cathode active material layer comprising a cathode active material and a flame retardant;
Having a laminated structure including a cathode active material layer and a second functional layer comprising a flame retardant,
lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 리튬 이차 전지는 상기 양극 활물질층과 이를 지지하는 양극 집전체를 포함하고,
상기 제2 기능층은 양극 활물질층과 양극 집전체 사이에 존재하거나 양극 활물질층 위에 존재하거나 또는 이들 모두에 존재하는 리튬 이차 전지.
According to claim 1,
The lithium secondary battery includes the positive electrode active material layer and a positive electrode current collector supporting the same,
The second functional layer is present between the positive electrode active material layer and the positive electrode current collector, present on the positive electrode active material layer, or both of the lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 제2 기능층은 하기 화학식 1의 화합물을 더 포함하는 리튬 이차 전지:
[화학식 1]
Lia1Fe1-x1Mx1PO4
상기 화학식 1에서,
0.90 ≤ a1 ≤ 1.8, 0 ≤ x1 ≤ 0.7이고, M은 Mg, Co, Ni 또는 이들의 조합이다.
According to claim 1,
The second functional layer is a lithium secondary battery further comprising a compound of Formula 1:
[Formula 1]
Li a1 Fe 1-x1 M x1 PO 4
In Formula 1,
0.90 ≤ a1 ≤ 1.8, 0 ≤ x1 ≤ 0.7, and M is Mg, Co, Ni, or a combination thereof.
제1항에 있어서,
상기 양극 활물질층은 코발트, 망간, 니켈, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 금속과 리튬과의 복합 산화물 중 적어도 1종을 포함하는 화합물을 포함하는 리튬 이차 전지.
According to claim 1,
The cathode active material layer is a lithium secondary battery comprising a compound comprising at least one of a complex oxide of lithium and a metal selected from cobalt, manganese, nickel, and combinations thereof.
제4항에 있어서,
상기 양극 활물질층은 하기 화학식 1의 화합물을 더 포함하는 것인 리튬 이차 전지:
[화학식 1]
Lia1Fe1-x1Mx1PO4
상기 화학식 1에서,
0.90 ≤ a1 ≤ 1.8, 0 ≤ x1 ≤ 0.7이고, M은 Mg, Co, Ni 또는 이들의 조합이다.
5. The method of claim 4,
The cathode active material layer is a lithium secondary battery that further comprises a compound of Formula 1:
[Formula 1]
Li a1 Fe 1-x1 M x1 PO 4
In Formula 1,
0.90 ≤ a1 ≤ 1.8, 0 ≤ x1 ≤ 0.7, and M is Mg, Co, Ni, or a combination thereof.
제1항에 있어서,
상기 제1 기능층은 음극 활물질층 상에 위치하는 것인 리튬 이차 전지.
According to claim 1,
The first functional layer is a lithium secondary battery that is located on the anode active material layer.
제1항에 있어서,
상기 리튬 이차 전지는 세퍼레이터를 더욱 포함하고,
상기 제1 기능층은 상기 세퍼레이터 상에 위치하는 것인 리튬 이차 전지.
According to claim 1,
The lithium secondary battery further includes a separator,
The first functional layer is a lithium secondary battery positioned on the separator.
제1항에 있어서,
상기 난연제는 유기 난연제인 리튬 이차 전지.
According to claim 1,
The flame retardant is an organic flame retardant lithium secondary battery.
제8항에 있어서,
상기 유기 난연제는 인계 난연제, 할로겐계 난연제, 질소계 난연제 또는 이들의 조합인 리튬 이차 전지.
9. The method of claim 8,
The organic flame retardant is a phosphorus-based flame retardant, a halogen-based flame retardant, a nitrogen-based flame retardant, or a combination thereof lithium secondary battery.
제9항에 있어서,
상기 인계 난연제는, 인산 암모늄, 암모늄 폴리포스페이트, 트리옥틸 포스페이트(trioctyl phosphate), 디메틸메틸포스페이트(dimethyl methylphosphate), 트리메틸프로판 메틸포스포닉 올리고머(trimethylolpropane methylphosphonic oligome), 펜타에리톨 포스페이트(penthaerythritol phosphate), 사이클릭 네오펜틸 티오 포스포릭 언하이드라이드(cyclic neopentyl thio phosphoric anhydride), 트리페닐 포스페이트(triphenyl phosphate), 트리크레실 포스페이트(tricresyl phosphate), 터트-부틸페닐 디페닐 포스페이트(tert-butylphenyl diphenyl phosphate), 테트라페닐 m-p-페닐렌 디포스페이트(tetraphenyl m-p-phenylenediphosphate), 트리스(2,4-디브로모페닐)포스페이트(tris(2,4-dibromophenyl) phosphate), N,N'-비스(2-하이드록시에틸)아미노메틸 포스포네이트(N,N'-bis(2-hydoxyethyl)aminomethyl phosphonate), 포스파인 옥사이드(phosphine oxide), 포스파인 옥사이드 디올(phosphine oxide diols), 포스파이트(phosphites), 포스포네이트(phosphonates), 트리아릴 포스페이트(triaryl phosphate), 알킬디아릴 포스페이트(alkyldiaryl phosphate), 트리알킬 포스페이트(trialkyl phosphate), 레조시놀 비스디페닐 포스페이트(resorcinaol bisdiphenyl phosphate(RDP)) 또는 이들의 조합인 리튬 이차 전지.
10. The method of claim 9,
The phosphorus-based flame retardant is, between ammonium phosphate, ammonium polyphosphate, trioctyl phosphate, dimethyl methylphosphate, trimethylolpropane methylphosphonic oligomer, pentaerythritol phosphate, cyclic neopentyl thio phosphoric anhydride, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, tert-butylphenyl diphenyl phosphate, tetra Phenyl mp-phenylene diphosphate (tetraphenyl mp-phenylenediphosphate), tris (2,4-dibromophenyl) phosphate (tris (2,4-dibromophenyl) phosphate), N,N'-bis (2-hydroxyethyl ) aminomethyl phosphonate (N,N'-bis(2-hydoxyethyl)aminomethyl phosphonate), phosphine oxide, phosphine oxide diols, phosphites, phosphonates ( lithium secondary which is phosphonates), triaryl phosphate, alkyldiaryl phosphate, trialkyl phosphate, resorcinaol bisdiphenyl phosphate (RDP), or a combination battery.
제9항에 있어서,
상기 할로겐계 난연제는, 트리브로모 페녹시에탄, 테트라 브로모 비스페놀-A(TBBA), 옥타브로모 디페닐에테르(OBDPE), 브롬화 에폭시, 브롬화 폴리카보네이트 올리고머, 브롬화 벤질 알킬 에테르, 브롬화벤조산 에스테르, 브롬화 프탈레이트산 에스테르, 염소화 파라핀, 염소화 폴리에틸렌, 지환족 염소계 난연제 또는 이들의 조합인 리튬 이차 전지.
10. The method of claim 9,
The halogen-based flame retardant is tribromophenoxyethane, tetrabromobisphenol-A (TBBA), octabromo diphenyl ether (OBDPE), brominated epoxy, brominated polycarbonate oligomer, brominated benzyl alkyl ether, brominated benzoic acid ester, A lithium secondary battery comprising a phthalate acid ester, chlorinated paraffin, chlorinated polyethylene, an alicyclic chlorine-based flame retardant, or a combination thereof.
제9항에 있어서,
상기 질소계 난연제는, 멜라민, 멜라민 포스페이트, 멜라민 시아누레이트 또는 이들의 조합인 리튬 이차 전지.
10. The method of claim 9,
The nitrogen-based flame retardant is, melamine, melamine phosphate, melamine cyanurate, or a combination thereof lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 판상형 폴리올레핀 입자의 평균 입자 크기는 2 ㎛ 내지 6㎛인 리튬 이차 전지.
According to claim 1,
The average particle size of the plate-shaped polyolefin particles is 2 ㎛ to 6㎛ lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 판상형 폴리올레핀 입자의 단축 길이에 대한 장축 길이의 비는 1 내지 5인 리튬 이차 전지.
According to claim 1,
A lithium secondary battery wherein the ratio of the long axis length to the minor axis length of the plate-shaped polyolefin particles is 1 to 5.
제1항에 있어서,
상기 판상형 폴리올레핀 입자의 두께는 0.2 ㎛ 내지 4 ㎛인 리튬 이차 전지.
According to claim 1,
A thickness of the plate-shaped polyolefin particles is 0.2 μm to 4 μm.
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