KR20210130780A - 이차 전지 및 이차 전지를 포함하는 장치 - Google Patents

이차 전지 및 이차 전지를 포함하는 장치 Download PDF

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Abstract

본원은 이차 전지 및 이차 전지를 포함하는 장치를 제공한다. 이차 전지는 정극 시트 및 부극 시트를 포함하고, 상기 정극 시트는, 정극 집전체와, 상기 정극 집전체의 적어도 하나의 표면에 설치되고 또한 정극 활성 재료를 포함하는 정극 필름을 포함하고, 상기 부극 시트는, 부극 집전체와, 상기 부극 집전체의 적어도 하나의 표면에 설치되고 또한 부극 활성 재료를 포함하는 부극 필름을 포함하며, 여기서, 상기 정극 활성 재료는, 층상 리튬 전이 금속 산화물 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고, 상기 부극 활성 재료는 인조 흑연 및 천연 흑연을 포함하고, 또한 상기 부극 시트는, 0.02 ≤ I3R (012)/I2H (100) ≤ 0.18을 충족하거나, 또는 상기 정극 활성 재료는 올리빈 구조의 리튬 함유 인산염 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고, 상기 부극 활성 재료는 인조 흑연 및 천연 흑연을 포함하고, 또한 상기 부극 시트는, 0.04 ≤ I3R (012)/I2H (100) ≤ 0.22를 충족한다.

Description

이차 전지 및 이차 전지를 포함하는 장치
본원은 에너지 저장 장치의 기술 분야에 속하며, 구체적으로 이차 전지 및 이차 전지를 포함한 장치에 관한 것이다.
이차 전지는 에너지 밀도가 높고 동작 전압이 높고 오염이 없으며 메모리 효과가 없는 등의 장점을 가지기에 다양한 전자 제품 및 전동 장치 등에 널리 응용되고 있다. 예를 들어 환경 보호 문제가 날로 중시됨에 따라 신에너지 자동차가 날로 보급되면서 동력형 이차 전지에 대한 수요가 폭발적으로 증가하고 있다.
이차 전지의 응용이 점점 넓어짐에 따라 사용자들은 이차 전지에 대해 보다 높은 사용 요구를 제출하고 있다. 따라서 이차 전지가 어떻게 높은 에너지 밀도를 갖는 전제 하에서 전기 화학적 성능을 동시에 양립시킬 것인가는 현재의 이차 전지 연구 및 개발에 있어서 중요한 점이다.
본원의 제1 양태는 이차 전지를 제공하는 바, 이차 전지는 정극 시트 및 부극 시트를 포함하고, 상기 정극 시트는, 정극 집전체와, 상기 정극 집전체의 적어도 하나의 표면에 설치되고 또한 정극 활성 재료를 포함하는 정극 필름을 포함하고, 상기 부극 시트는, 부극 집전체와, 상기 부극 집전체의 적어도 하나의 표면에 설치되고 또한 부극 활성 재료를 포함하는 부극 필름을 포함하며,
상기 정극 활성 재료는, 층상 리튬 전이 금속 산화물 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고,
상기 부극 활성 재료는 인조 흑연 및 천연 흑연을 포함하고, 또한 상기 부극 시트는 0.02 ≤ I3R (012)/I2H (100) ≤ 0.18을 충족하고 바람직하게는 0.04 ≤ I3R (012)/I2H(100) ≤ 0.12를 충족하며,
상기 I3R ( 012)는, 상기 부극 시트 중 상기 부극 활성 재료의 3R 상 012 결정면의 X선 회절 피크의 피크 강도이고, 상기 I2H(100)는, 상기 부극 시트 중 상기 부극 활성 재료의 2H 상 100 결정면의 X선 회절 피크의 피크 강도이다.
본원의 제2 양태는 이차 전지를 제공하는 바, 이차 전지는 정극 시트 및 부극 시트를 포함하고, 상기 정극 시트는, 정극 집전체와, 상기 정극 집전체의 적어도 하나의 표면에 설치되고 또한 정극 활성 재료를 포함하는 정극 필름을 포함하며, 상기 부극 시트는, 부극 집전체와, 상기 부극 집전체의 적어도 하나의 표면에 설치되고 또한 부극 활성 재료를 포함하는 부극 필름을 포함하며,
상기 정극 활성 재료는, 올리빈 구조의 리튬 함유 인산염 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고,
상기 부극 활성 재료는 인조 흑연 및 천연 흑연을 포함하고, 또한 상기 부극 시트는 0.04 ≤ I3R (012)/I2H (100) ≤ 0.22를 충족하고 바람직하게는 0.06 ≤ I3R (012)/I2H(100) ≤ 0.18을 충족하며,
상기 I3R ( 012)는, 상기 부극 시트 중 상기 부극 활성 재료의 3R 상 012 결정면의 X선 회절 피크의 피크 강도이고, 상기 I2H(100)는, 상기 부극 시트 중 상기 부극 활성 재료의 2H 상 100 결정면의 X선 회절 피크의 피크 강도이다.
본원의 제3 양태는 본원의 제1양태 및/또는 제2 양태의 이차 전지를 포함하는 장치를 제공한다.
본원은 종래 기술에 대해 적어도 하기의 유익한 효과가 있다. 본원이 제공하는 이차 전지에 있어서 정극 시트가 특정 유형의 정극 활성 재료를 선택하고 부극 시트의 부극 활성 재료가 인조 흑연 및 천연 흑연을 동시에 포함하고, 부극 시트의 I3R (012)/I2H ( 100)가 특정 범위 내에 제어되면, 부극 시트의 활성 이온 수송 성능을 향상시킬 수 있기에, 이차 전지는 높은 에너지 밀도를 가지는 전제 하에 양호한 충전 성능을 얻을 수 있고, 양호한 저온 충전 성능을 얻을 수 있다. 보다 바람직하게는, 부극 시트는 또한 높은 표면 안정성을 가지기에, 이차 전지는 높은 고온 사이클 수명도 가질 수 있다. 본원의 장치는, 본원의 이차 전지를 포함하기에, 적어도 상술한 이차 전지와 같은 장점을 가진다.
본원 실시예의 기술적 해결 수단을 보다 명확하게 설명하기 위해, 아래에 본원 실시예에 필요한 도면을 간단히 소개하는 바, 아래에 기재된 도면은 본원서의 일부 실시예에 불과하며, 당업자는 창조적 노동이 없는 전제 하에서, 이러한 도면을 토대로 기타 도면을 획득할 수 있다.
도 1은 이차 전지의 일 실시형태의 모식도이다.
도 2는 도 1의 분해도이다.
도 3은 전지 모듈의 일 실시형태의 모식도이다.
도 4는 전지 팩의 일 실시형태의 모식도이다.
도 5는 도 4의 분해도이다.
도 6은 이차 전지가 전원으로 이용되는 장치의 일 실시형태의 모식도이다.
본원의 발명 목적, 기술적 해결 수단 및 유익한 기술적 효과를 보다 명확히 하기 위해, 이하에 구체적인 실시예를 참조해 본원을 상세하게 설명한다. 이해해야 하는 것은 본 명세서에 기재된 실시예는 본원을 설명하기 위한 것에 불과하며 본원을 한정하는 것은 아니다.
간단하기 위해서, 본 명세서는 몇개의 수치 범위 만을 명확하게 개시한다. 하지만, 임의의 하한은 임의의 상한과 조합해 명확하게 기재되어 있지 않은 범위를 형성할 수 있고, 임의의 하한은 기타 하한과 조합해 명확하게 기재되어 있지 않은 범위를 형성할 수 있고, 마찬가지로, 임의의 상한은 임의의 기타 상한과 조합해 명확하게 기재되어 있지 않은 범위를 형성할 수 있다. 또한 명확하게 기재되어 있지는 않지만 범위의 끝점 사이의 각 점 또는 단일 수치는 모두 해당 범위 내에 포함된다. 따라서 각 점 또는 단일 수치는 자신의 하한이나 상한으로서 임의의 기타 점 또는 단일 수치와 조합하거나, 기타 하한이나 상한과 조합하여 명확하게 기재되어 있지 않은 범위를 형성할 수 있다.
본 명세서의 설명에서 설명해야 할 것은, 특별히 설명하지 않는 한, "이상", "이하"는 본수를 포함하며, "한 종류 또는 여러 종류"에서의 "여러 종류"의 의미는 두 종류 또는 두 종류 이상이다.
상술한 본원 발명의 개요는 본원이 공개한 각 실시형태나 각 실현형태를 설명하기 위한 것이 아니다. 이하의 기재는 예시적인 실시형태를 보다 구체적으로 설명한다. 본원 전체의 복수 개소에서 일련의 실시예에 의해 지도를 제공하고, 이러한 실시예는 여러가지 조합으로 사용될 수 있다. 각 실시예에서 열거는 대표적인 그룹 만을 나타내고 망라하는 것으로 해석해서는 안된다.
이차 전지
본원의 제1 형태는 이차 전지를 제공한다. 이차 전지는 정극 시트, 부극 시트 및 전해질을 포함한다. 전지의 충 방전 과정에서 활성 이온은 정극 시트와 부극 시트 사이에서 왕복으로 삽입 또는 탈리한다. 전해질은 정극 시트와 부극 시트 사이에서 이온을 전도하는 역할을 한다.
[정극 시트]
정극 시트는 정극 집전체 및 상기 정극 집전체의 적어도 하나의 표면에 설치된 정극 필름을 포함할 수 있다. 예로 하면, 정극 집전체는 두께방향에서 대향하는 두 개의 표면을 가지며 정극 필름은 정극 집전체의 상기 두 개의 표면 중 일면 또는 양면에 적층 설치되어 있다.
정극 집전체는 양호한 도전성 및 기계적 강도를 가진 재질을 사용할 수 있으며, 도전 및 집전의 역할을 한다. 일부 실시예에서 부극 집전체는 알루미늄박을 사용할 수 있다.
정극 필름은 정극 활성 재료를 포함한다. 정극 활성 재료는 본 분야에서 주지된 이차 전지용 정극 활성 재료를 이용할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 정극 활성 재료는, 층상 리튬 전이 금속 산화물 및 그 개질 화합물, 올리빈 구조의 리튬 함유 인산염 및 그 개질 화합물 등 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함할 수 있다.
본원에서 "개질 화합물"에서의 "개질"은 재료에 도핑 개질 및/또는 표면 피복 개질을 하는 것일 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 정극 활성 재료는, 층상 리튬 전이 금속 산화물 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함한다. 구체적인 예로서, 층상 리튬 전이 금속 산화물은, 리튬 니켈 산화물, 리튬 망간 산화물, 리튬 니켈 코발트 산화물, 리튬 망간 코발트 산화물, 리튬 니켈 코발트 망간 산화물, 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물 및 그 개질 화합물 중의 한 종류 또는 여러 종류를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는 층상 리튬 전이 금속 산화물은 리튬 니켈 코발트 망간 산화물, 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물 및 그 개질 화합물 중의 한 종류 또는 여러 종류를 포함한다.
일부 바람직한 실시예에 있어서, 정극 활성 재료는, LiaNibCocMdM'eOfAg 및 적어도 일부 표면에 피복층을 갖는 LiaNibCocMdM'eOfAg 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함한다. 여기서 0.8 ≤ a ≤ 1.2, 0.5 ≤ b <1, 0 < c < 1, 0 <d < 1, 0 ≤ e ≤ 0.1, 1 ≤ f ≤ 2, 0 ≤ g ≤ 1이고, M는 Mn 및 Al 중 한 종류 또는 여러 종류에서 선택되고, M'는 Zr, Al, Zn, Cu, Cr, Mg, Fe, V, Ti 및 B 중 한 종류 또는 여러 종류에서 선택되며, A는N, F, S 및 Cl중 한 종류 또는 여러 종류에서 선택된다.
일부 실시예에 있어서, M는 Mn에서 선택되고, M'는 Zr, Al, Zn, Cu, Cr, Mg, Fe, V, Ti 및 B 중의 한 종류 또는 여러 종류에서 선택되고, 바람직하게는 Zr, Al, Zn 및 B 중의 한 종류 또는 여러 종류를 포함한다. 또는, M는 Al로부터 선택되며, M'는 Zr, Zn, Cu, Cr, Mg, Fe, V, Ti 및 B 중의 한 종류 또는 여러 종류에서 선택되며, 바람직하게는 Zr, Zn 및 B 중의 한 종류 또는 여러 종류를 포함한다.
정극 활성 재료는 고 니켈 3원 정극 활성 재료를 포함하고, 이로 인해 높은 그램 용량을 가질 수 있어 전지의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
일부 바람직한 실시예에 있어서, LiaNibCocMdM'eOfAg 재료는 80% ~ 100%의 표면에 피복층을 가질 수 있다. 또한, LiaNibCocMdM'eOfAg 재료는 90% ~ 100%의 표면에 피복층을 가질 수 있다.
기타 일부 실시예에 있어서, 정극 활성 재료는 올리빈 구조의 리튬 함유 인산염 및 그 개질 화합물을 포함한다. 구체적인 예로서, 올리빈 구조의 리튬 함유 인산염은, 인산 철 리튬, 인산 철 리튬과 탄소의 복합 재료, 인산 망간 리튬, 인산 망간 리튬과 탄소의 복합 재료 및 그 개질 화합물 중의 한 종류 또는 여러 종류를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 올리빈 구조의 리튬 함유 인산염은, 인산 철 리튬, 인산 철 리튬과 탄소의 복합 재료 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함한다.
인산 철 리튬과 탄소의 복합 재료는, 피복형 복합 재료, 삽입형 복합 재료 중 한 종류 또는 여러 종류일 수 있다. 피복형 복합 재료는, 인산 철 리튬 입자의 표면의 적어도 일부에 탄소 피복층을 가진다. 예를 들어, 탄소 피복층은 인산 철 리튬 입자의 80% ~ 100%(예를 들어 90% ~ 100%)의 표면에 피복된다. 탄소 피복층은, 흑연, 하드 카본, 소프트 카본, 카본 블랙, 코크스 등 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함할 수 있다. 삽입형 복합 재료는 탄산 철 리튬이 카본 담체에 분산되어 있다. 카본 담체는, 흑연, 하드 카본, 소프트 카본, 카본 블랙, 코크스 등 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함할 수 있다.
인산 망간 리튬과 탄소의 복합 재료는, 피복형 복합 재료, 삽입형 복합 재료 중 한 종류 또는 여러 종류일 수 있다. 피복형 복합 재료는 인산 망간 리튬 입자의 표면의 적어도 일부에 탄소 피복층을 가진다. 예를 들어, 탄소 피복층은 인산 망간 리튬 입자의 80% ~ 100%(예를 들어, 90% ~ 100%)의 표면에 피복된다. 탄소 피복층은, 흑연, 하드 카본, 소프트 카본, 카본 블랙, 코크스 등 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함할 수 있다. 삽입형 복합 재료는, 탄산 망간 리튬이 카본 담체에 분산되어 있다. 카본 담체는, 흑연, 하드 카본, 소프트 카본, 카본 블랙, 코크스 등 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서 정극 필름은 결합제를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 결합제의 종류는 구체적으로 한정하지 않는 바, 당업체가 실제 수요에 따라 선택할 수 있다. 예로서, 정극 필름에 사용되는 결합제는, 폴리 불화 비닐리덴(PVDF) 및 폴리 테트라 플루오로에틸렌(PTFE) 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서 정극 필름은 도전제를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 도전제의 종류는 구체적으로 한정하지 않는 바. 당업자가 실수요에 따라 선택할 수 있다. 예로서, 정극 필름에 사용되는 도전제는, 흑연, 초전도 탄소, 아세틸렌 블랙, 카본 블랙, 케첸 블랙, 카본 점, 카본 나노 튜브, 그래핀 및 탄소 나노 섬유 중의 한 종류 또는 여러 종류를 포함할 수 있다.
[부극 시트]
부극 시트는, 부극 집전체와 부극 집전체의 적어도 하나의 표면에 설치된 부극 필름을 포함한다. 예로서, 부극 집전체는 그 두께 방향에서 대향하는 두 개의 표면을 가지고, 부극 필름은 부극 집전체의 상기 두 개의 표면 중 일면 또는 양면에 적층 설치된다.
부극 집전체는 양호한 도전성 및 기계적 강도를 가진 재질을 사용할 수 있으며, 도전 및 집전의 역할을 한다. 일부 실시예에서 부극 집전체는 동박을 사용할 수 있다.
부극 필름은 부극 활성 재료를 포함하고, 부극 활성 재료는 인조 흑연 및 천연 흑연을 포함하고, 놀랍게도, 부극 시트의 I3R (012)/I2H(100)를 특정 범위 내에 제어하면, 부극 시트가 높은 에너지 밀도를 갖는 동시에 부극 시트의 활성 이온 수송 성능을 향상시킬 수 있기에, 이를 이용한 이차 전지가 높은 에너지 밀도를 가지는 전제 하에 충전 성능을 향상시키고, 또한 저온 충전 성능을 향상시킨다는 것을 발견하였다. 보다 바람직하게는 부극 시트가 높은 표면 안정성을 더 가짐으로써 이차 전지는 또한 고온 사이클 수명이 길어진다.
I3R(012)는, 상기 부극 시트에서 상기 부극 활성 재료의 3R 상 012 결정면의 X선 회절 피크의 피크 강도이고, I2H(100)는, 상기 부극 시트에서 상기 부극 활성 재료의 2H상 100 결정면의 X선 회절 피크의 피크 강도이다. I3R (012) 및 I2H(100)는 X선 회절 패턴 측정에 의해 획득할 수 있다.
발명자들은 심도 깊은 연구를 통해, 정극 시트의 정극 활성 재료가 층상 리튬 전이 금속 산화물 및 그 개질 화합물을 포함하는 경우, 부극 시트가 0.02 ≤ I3R (012)/I2H(100) ≤ 0.18을 충족하는 것을 발견하였다.
정극 활성 재료가 층상 리튬 전이 금속 산화물 및 그 개질 화합물 중의 한 종류 또는 여러 종류를 포함함으로써 정극 시트는 높은 면밀도 및 압밀도를 가지며, 이로써 전지가 높은 에너지 밀도를 가지게 할 수 있다. 부극 시트의 가역 용량을 정극 시트의 가역 용량과 일치시키기 위해, 부극 시트의 면밀도 및 압밀도도 이에 따라 높게 한다. 이 때, 부극 시트의 부극 활성 재료가 인조 흑연 및 천연 흑연을 동시에 포함하고 또한 부극 시트가 0.02 ≤ I3R (012)/I2H (100) ≤ 0.18을 충족시키는 것을 통해, 부극 시트가 많은 활성 이온 수송 부위를 가질 수 있고, 부극 시트의 활성 이온 삽입 및 탈리의 동력 성능이 뚜렷하게 향상되며, 심지어 저온 환경에서도 높은 활성 이온의 확산 속도를 가지고, 정극으로부터의 활성 이온을 빠르게 받아 들여, 이차 전지의 저온 충전 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 부극 시트는 이와 동시에 높은 표면 안정성을 유지하고 전해액 부반응을 효과적으로 감소시킬 수 있으며, 부극 활성 재료와 정극으로부터 용출되는 전이 금속과의 부반응을 감소시키기에, 전지가 비교적 긴 사이클 수명과 고온 사이클 수명을 가지게 한다. 더 나아가, 당해이차 전지는 양호한 고속 충전 능력을 가질 수 있으며, 높은 배율로 충전 충전할 때 부극의 리튬 석출이 발생하는 확률을 현저히 감소시킬 수 있다.
이러한 실시예에서 바람직하게는, 0.04 ≤ I3R (012)/I2H (100) ≤ 0.15이다. 보다 바람직하게는, 0.04 ≤ I3R (012)/I2H (100) ≤ 0.12이다. 예를 들어 부극 시트의 I3R (012)/I2H(100)는 0.05, 0.06, 0.08, 0.10, 0.11 또는 0.12일 수 있다. 부극 시트의 I3R (012)/I2H(100)가 적절한 범위 내에 있으면 이차 전지는 저온 충전 성능 및 고온 사이클 성능을 보다 잘 양립시킬 수 있다.
이러한 실시예에서 바람직하게는, 정극 활성 재료는, 리튬 니켈 코발트 망간 산화물, 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함한다. 이로써, 상술한 효과가 보다 잘 발휘된다.
일부 실시예에서, 부극 시트는 0.02 ≤ I3R (101)/I2H (101) ≤ 0.18을 더 충족한다. 발명자들은, 정극 활성 재료가 층상 리튬 전이 금속 산화물 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고, 부극 활성 재료가 인조 흑연 및 천연 흑연을 동시에 포함하며, 또한 부극 시트가 0.02 ≤ I3R (012)/I2H (100) ≤ 0.18을 충족하는 경우, 부극 시트의 I3R (101)/I2H(101)가 적절한 범위내에 있으며, 부극 시트의 이온 수송 성능 및 표면 안정성의 균형을 더 잘 잡아, 저온 충전 성능 및 고온 사이클 특성을 더욱 향상시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 바람직하게는, 0.04 ≤ I3R (101)/I2H (101) ≤ 0.15이다. 보다 바람직하게는, 0.04 ≤ I3R (101)/I2H (101) ≤ 0.12이다. 예를 들어, 부극 시트의 I3R (101)/I2H(101)는 0.05, 0.06, 0.08, 0.10, 0.11 또는 0.12일 수 있다.
I3R(101)은 상기 부극 시트 중 상기 부극 활성 재료의 3R 상 101 결정면의 X선 회절 피크의 피크 강도이고, I2H(101)는 상기 부극 시트 중 상기 부극 활성 재료의 2H 상 101 결정면의 X선 회절 피크의 피크 강도이다. I3R (101) 및 I2H(101)는 X선 회절 패턴 측정에 의해 획득할 수 있다.
발명자들은 거듭된 연구를 수행하여, 정극 활성 재료가 층상 리튬 전이 금속 산화물 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고, 부극 활성 재료가 인조 흑연 및 천연 흑연을 동시에 포함하며, 또한 부극 시트가 0.02 ≤ I3R (012)/I2H(100) ≤ 0.18을 충족하는 경우, 부극 활성 재료가 다음 조건 중 한 종류 또는 여러 종류를 더 충족하면, 전지 성능이 더욱 향상될 수 있다는 것을 발견했다. 또한 바람직하게는, 정극 활성 재료는, 리튬 니켈 코발트 망간 산화물, 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함한다.
일부 바람직한 실시예에 있어서, 상기 부극 활성 재료 중 천연 흑연의 질량 비율은 ≤ 50%이며, 예를 들어 10% ~ 50%이다. 부극 활성 재료에 적당량의 천연 흑연을 함유하면, 부극 시트 중 부극 활성 재료의 3R 상 결정면(예를 들어, 012 결정면 및/또는 101 결정면)의 X선 회절 피크의 피크 강도를 증가시켜, 부극 시트의 활성 이온 수송 부위를 증가시킬 수 있고, 부극 시트가 낮은 부반응 활성을 가질 수 있음을 확보할 수 있기에, 부극 시트의 저온 충전 성능과 고온 사이클 수명을 더욱 향상시킬 수 있다. 부극 활성 재료는 적당량의 천연 흑연을 함유함으로써 부극 활성 재료가 높은 그램 용량을 갖도록 하고, 부극 필름의 압밀도를 향상시킬 수 있기에, 전지의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 부극 활성 재료 중 천연 흑연의 질량 비율은 10% ~ 30%이다. 보다 바람직하게는, 15% ~ 25%이다.예를 들어, 상기 부극 활성 재료 중 천연 흑연의 질량 비율은 16%, 18%, 20%, 22%, 24%, 26% 또는 28%이다.
일부 바람직한 실시예에 있어서 부극 활성 재료의 평균 입경 Dv50은 11μm ~ 15μm이고, 보다 바람직하게는, 12μm ~ 14μm이다. 부극 활성 재료의 Dv50이 적절한 범위 내에 있으면 부극 활성 재료가 높은 그램 용량을 가지는 것을 확보하는 동시에 부극 시트 표면에서 발생하는 부반응을 감소시키고, 활성 이온 및 전자 입자의 이동 경로를 단축시킴으로써 활성 이온 및 전자가 부극 시트에서 높은 이동 속도를 가지기에, 전지가 높은 에너지 밀도를 갖게 됨과 동시에, 고온 사이클 수명 및 저온 충전 성능을 향상시킨다.
부극 활성 재료의 Dv50이 상기 범위 내에 있고 또한 전지의 성능을 더욱 향상시키기 위해, 일부 실시예에 있어서, 인조 흑연의 부피 평균 입경 Dv50은 바람직하게는 12μm ~ 16μm이며, 보다 바람직하게는 13μm ~ 15μm이다. 천연 흑연의 부피 평균 입경 Dv50은 바람직하게는 10μm ~ 14μm이며, 더 바람직하게는 11μm ~ 13μm이다. 천연 흑연의 Dv50이 적절한 범위 내에 있으면, 부극 시트에서의 부극 활성 재료의 3R 상 결정면(예를 들면, 012 결정면 및/또는 101 결정면)의 X선 회절 피크의 피크 강도를 증가시켜 부극 시트의 활성 이온 수송 부위를 증가시킬 수 있는 동시에, 부극 시트가 보다 낮은 부반응 활성을 가지도록 확보할 수 있어, 전지의 고온 사이클 수명 및 저온 충전 성능을 향상시키는데 유리하다.
일부 바람직한 실시예에 있어서, 부극 활성 재료의 탭밀도는 ≥ 1.1g/㎤ 이고, 바람직하게는, 1.1g/㎝3 ~ 1.15g/㎝3 이다. 부극 활성 재료의 탭밀도가 적절한 범위 내에 있으면 그것을 사용하는 부극 필름은 높은 압밀도를 얻을 수 있고, 동시에 높은 활성 이온 및 전자 수송 성능을 가질 수 있기에, 전지의 에너지 밀도 및 저온 충전 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 해당 부극 시트는 높은 응집력 및 결합력을 가질 수 있고, 전지의 고온 사이클 과정에서의 부피 팽창을 저감시킬 수 있기에, 전지의 고온 사이클 수명을 향상시킬 수 있다.
부극 활성 재료의 탭밀도를 상기 범위 내에 있게 하고 또한 전지의 성능을 더욱 향상시키기 위해, 일부 바람직한 실시예에 있어서, 인조 흑연의 탭밀도는 1.0g/cm3 ~ 1.3g/cm3 이고, 바람직하게는, 1.1g/cm3 ~ 1.2g/cm3 이다. 천연 흑연의 탭밀도는 0.90g/cm3 ~ 1.2g/cm3 이고, 바람직하게는 1.0g/cm3 ~ 1.15g/cm3 이다.
일부 바람직한 실시예에 있어서, 부극 활성 재료의 흑연화 정도는 92% ~ 96%이고, 바람직하게는, 93% ~ 95%이다. 부극 활성 재료의 흑연화 정도가 적절한 범위 내에 있으면, 부극 활성 재료가 높은 그램 용량을 가지는 동시에, 보다 큰 층간격을 갖게 하여, 부극 활성 재료 내부에서의 활성 이온의 확산 저항을 저하시킬 수 있다. 또한 해당 부극 활성 재료로 제조된 부극 시트에 있어서, 부극 활성 재료 입자 사이 및 부극 활성 재료와 부극 집전체 간의 접촉 면적이 크고, 부극 시트 내부에서의 활성 이온 및 전자의 수송 능력을 더욱 향상시킬 수 있기에, 전지의 저온 충전 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한 해당 부극 시트는 높은 응집력 및 결합력을 더 가질 수 있어, 해당 부극 시트를 이용한 전지의 고온 사이클 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
부극 활성 재료의 흑연화 정도를 상기 범위 내에 있게 하고 또한 전지의 성능을 더욱 향상시키기 위해, 일부 바람직한 실시예에 있어서, 인조 흑연의 흑연화 정도는 90% ~ 95%일 수 있으며, 보다 바람직하게는, 91% ~ 93%이다. 천연 흑연의 흑연화 정도는 95% ~ 98%일 수 있고, 더 바람직하게는, 95% ~ 97%이다.
발명자들은 또한, 정극 활성 재료가 층상 리튬 전이 금속 산화물 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고, 부극 활성 재료가 인조 흑연 및 천연 흑연을 동시에 포함하며, 또한 부극 시트가 0.02 ≤ I3R (012)/I2H (100) ≤ 0.18을 충족하는 경우, 부극 필름이 추가적으로 다음 조건 중 한 종류 또는 여러 종류를 충족하면, 전지의 성능을 더욱 개선할수 있다는 것을 발견하였다. 또한 바람직하게는, 정극 활성 재료는, 리튬 니켈 코발트 망간 산화물, 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함한다.
일부 바람직한 실시예에 있어서 부극 필름의 면밀도는 10mg/cm2 ~ 13mg/cm2이고, 더 바람직하게는, 10.5mg/cm2 ~ 11.5mg/cm2이다. 부극 필름의 면밀도가 소정의 범위 내에 있는 경우, 전지는 높은 에너지 밀도를 가질 수 있다. 동시에, 전지는 더욱 뛰어난 활성 이온 및 전자 수송 성능을 가지며, 전지의 저온 충전 성능을 더욱 개선시킬 수 있다. 또한 부극 시트가 상기 설계를 충족할 경우, 부극 분극 및 부반응을 감소시킬 수 있기에, 전지의 고온 사이클 성능을 더욱 개선할 수 있다.
일부 바람직한 실시예에 있어서, 부극 필름의 압밀도는 1.6g/cm3 ~ 1.8g/cm3이며, 보다 바람직하게는, 1.65g/cm3 ~ 1.75g/cm3이며, 특히 바람직하게는, 1.65g/cm3 ~ 1.7g/cm3이다. 부극 필름의 압밀도가 소정의 범위 내에 있는 경우, 전지가 높은 에너지 밀도를 가지도록 보장할 수 있다. 동시에 부극 활성 재료 입자간의 밀착은 부극 필름의 저항을 효과적으로 저감시킬 수 있으며, 이로 인해 전지의 저온 충전 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한 적절한 압밀도는 부극 활성 재료 입자구조의 완전성을 보호할 수도 있으며, 부극 시트의 응집력 및 결합력을 개선하고 전지의 사이클 과정에서의 팽창 및 부반응 저감에 유리하기에, 전지의 사이클 수명 및 안전 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
발명자들은, 정극 시트의 정극 활성 재료가 올리빈 구조의 리튬 함유 인산염 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하는 경우, 부극 시트가 0.04 ≤ I3R (012)/I2H (100) ≤ 0.22를 충족하는 것을 발견하였다.
정극 활성 재료가 올리빈 구조의 리튬 함유 인산염 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고, 부극 시트의 부극 활성 재료는 인조 흑연 및 천연 흑연을 동시에 포함하며, 또한 부극 시트가 0.04 ≤ I3R (012)/I2H (100) ≤ 0.22을 충족하는 경우, 부극 시트가 더 많은 활성 이온 수송 부위를 갖도록 하고, 부극 시트의 활성 이온을 삽입하거나 탈리하는 동력 성능이 현저히 향상되고, 저온에서 높은 활성 이온 확산 속도를 가질 수 있으며, 정극의 활성 이온을 빠르게 받아 들여, 이차 전지의 저온 충전 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 부극 시트는 높은 표면 안정성을 동시에 보유할 수 있고, 전해액의 부극 시트의 표면에서의 부반응을 감소시키기에, 전지는 비교적 긴 고온 사이클 수명을 갖게 된다. 또한, 상기 이차 전지는 양호한 고속 충전 성능을 가질 수 있으며, 이는 고속 충전 충전시 부극의 리튬 석출이 발생하는 확률을 현저히 감소시킨다.
이러한 실시예에서, 바람직하게는, 0.05 ≤ I3R (012)/I2H (100) ≤ 0.2이다. 보다 바람직하게는, 0.06 ≤ I3R (012)/I2H (100) ≤ 0.18이다. 예를 들어, 부극 시트의 I3R (012)/I2H(100)는 0.07, 0.08, 0.09, 0.10, 0.11, 0.12, 0.13, 0.14, 0.15 또는 0.16일 수 있다. 부극 시트의 I3R (012)/I2H(100)가 적절한 범위 내에 있으면, 이차 전지는 저온 충전 성능 및 고온 사이클 성능을 보다 잘 양립시킬 수 있다.
이러한 실시예에 있어서, 바람직하게는, 정극 활성 재료는, 인산 철 리튬, 인산 철 리튬과 탄소의 복합 재료 및 그 개질 화합물 중의 한 종류 또는 여러 종류를 포함한다. 이에 의해, 상술한 효과가 보다 잘 발휘된다.
일부 실시예에서 부극 시트는 0.04 ≤ I3R (101)/I2H (101) ≤ 0.22를 더 충족한다. 발명자들은, 정극 활성 재료가 올리빈 구조의 리튬 함유 인산염 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고, 부극 활성 재료가 인조 흑연 및 천연 흑연을 동시에 포함하고, 또한 부극 시트가 0.04 ≤I3R (012)/I2H (100) ≤ 0.22를 더 충족하는 경우, 부극 시트의I3R (101)/I2H(101)가 적절한 범위내에 있으면, 부극 시트의 이온 수송 성능 및 표면 안정성을 더욱 잘 균형화시키고, 저온 충전 성능 및 고온 사이클 특성을 더욱 향상시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 바람직하게는, 0.05 ≤ I3R(101)/I2H(101) ≤0.2이다. 보다 바람직하게는, 0.06 ≤ I3R (101)/I2H (101) ≤ 0.18이다. 예를 들어, 부극 시트의 I3R (101)/I2H(101)는 0.07, 0.08, 0.09, 0.10, 0.11, 0.12, 0.13, 0.14, 0.15 또는 0.16일 수 있다.
발명자들의 거듭된 연구에 의해, 정극 활성 재료가 올리빈 구조의 리튬 함유 인산염 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고, 부극 활성 재료가 인조 흑연 및 천연 흑연을 동시에 포함하고, 또한 부극 시트가 0.04≤I3R (012)/I2H(100)≤0.22를 충족하는 경우, 부극 활성 재료가 다음 조건 중 한 종류 또는 여러 종류를 더 충족하면, 전지 성능이 더욱 향상될 수 있다는 것을 발견하였다. 또한 바람직하게는, 정극 활성 재료는 리튬 철 인산염, 인산 철 리튬과 탄소 복합 재료 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함한다.
일부 바람직한 실시예에 있어서, 상기 부극 활성 재료에서 천연 흑연의 질량 비율은 ≥ 20%이고, 예를 들어, 20% ~ 50%이다. 부극 활성 재료에 적당량의 천연 흑연을 함유시키면, 부극 시트에서의 부극 활성 재료의 3R 상 결정면(예를 들어, 012 결정면 및/또는 101 결정면)의 X선 회절 피크의 피크 강도를 증가시켜 부극 시트의 활성 이온 수송 부위를 증가시킬 수 있고, 부극 시트가 낮은 부반응 활성을 갖는 것을 확보할 수 있기에, 부극 시트의 저온 충전 성능과 고온 사이클 수명을 더 향상시킬 수 있다. 부극 활성 재료가 적당량의 천연 흑연을 함유하면, 부극 활성 재료가 높은 그램 용량을 갖게 할 수 있고 또한 부극 필름의 압밀도를 향상시킬 수 있기에, 전지의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 부극 활성 재료 중 천연 흑연의 질량 비율은 30 ~ 50%이다. 보다 바람직하게는, 35% ~ 50%이다.예를 들어, 상기 부극 활성 재료 중 천연 흑연의 질량 비율은 25%, 30%, 35%, 40% 또는 45%이다.
일부 바람직한 실시예에 있어서 부극 활성 재료의 평균 입경 DV50은 15μm ~ 19μm이고, 보다 바람직하게는, 16μm ~ 18μm이다. 부극 활성 재료의 Dv50이 적절한 범위 내에 있으면 부극 활성 재료가 높은 그램 용량을 가지는 것을 확보하는 동시에, 부극 시트 표면에서 발생하는 부반응을 감소시키고, 활성 이온 및 전자 입자의 이동 경로를 단축시킴으로써 활성 이온 및 전자가 부극 시트에서 높은 이동 속도를 가질 수 있기에, 전지가 높은 에너지 밀도를 갖게 됨과 동시에, 고온 사이클 수명 및 저온 충전 성능을 향상시킨다.
부극 활성 재료의 Dv50이 상기 범위 내에 있고 또한 전지의 성능을 더욱 향상시키기 위해, 일부 실시예에 있어서, 인조 흑연의 부피 평균 입경 Dv50은 바람직하게는, 14μm ~ 18μm이고, 보다 바람직하게는, 15μm ~ 17μm이다. 천연 흑연의 부피 평균 입경 Dv50은 바람직하게는 15μm ~ 19μm이고, 더 바람직하게는 16μm ~ 18μm이다. 천연 흑연의 Dv50이 적절한 범위 내에 있으면, 부극 시트에서의 부극 활성 재료의 3R 상 결정면(예를 들어, 012 결정면 및/또는 101 결정면)의 X선 회절 피크의 피크 강도를 증가시켜 부극 시트의 활성 이온 수송 부위를 증가시킬 수있는 동시에, 부극 시트가 보다 낮은 부반응 활성을 가지는 것을 확보할 수 있어, 전지의 고온 사이클 수명 및 저온 충전 성능을 향상시키는데 유리하다.
일부 바람직한 실시예에 있어서 부극 활성 재료의 탭밀도는 < 1.1g/cm3이고, 바람직하게는, 1.0g/cm3~1.09g/cm3이다. 부극 활성 재료의 탭밀도가 적절한 범위 내에 있으면, 그것을 사용하는 부극 필름은 높은 압밀도를 얻을 수 있고, 높은 활성 이온 및 전자 수송 성능을 가질 수 있어, 전지의 에너지 밀도 및 저온 충전 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 해당 부극 시트는 더욱 높은 응집력 및 결합력을 가질 수 있어, 전지의 고온 사이클 과정에서의 부피 팽창을 저감시킬 수 있기에, 전지의 고온 사이클 수명을 향상시킬 수 있다.
부극 활성 재료의 탭밀도를 상기 범위 내에 있게 하고 또한 전지의 성능을 더욱 향상시키기 위해, 일부 바람직한 실시예에 있어서, 인조 흑연의 탭밀도는 0.9g/cm3 ~ 1.1g/cm3이고, 보다 바람직하게는 0.95g/cm3 ~ 1.05g/cm3이다.천연 흑연의 탭밀도는 0.90g/cm3 ~ 1.15g/cm3이고, 더 바람직하게는 0.9g/cm3 ~ 1.1g/cm3이며, 특히 바람직하게는 1.0g/cm3 ~ 1.1g/cm3이다.
일부 바람직한 실시예에 있어서, 부극 활성 재료의 흑연화 정도는 92% ~ 95%이고, 바람직하게는 93% ~ 94%이다. 부극 활성 재료의 흑연화 정도가 적절한 범위 내에 있으면 부극 활성 재료가 높은 그램 용량을 가지는 동시에, 보다 큰 층간격을 가지며, 그 내부에서의활성 이온의 확산 저항을 저하시킬 수 있다. 또한 해당 부극 활성 재료로 제조된 부극 시트에 있어서, 부극 활성 재료 입자 사이 및 부극 활성 재료와 부극 집전체 간의 접촉면적이 커져, 부극 시트 내부에서의 활성 이온 및 전자의 수송 능력을 더욱 향상시킬 수 있기에, 전지의 저온 충전 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한 해당 부극 시트는 더욱 높은 응집력 및 결합력을 가질 수 있어, 해당 부극 시트를 이용한 전지의 고온 사이클 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
부극 활성 재료의 흑연화 정도를 상기 범위 내에 있게 하고 또한 전지의 성능을 더욱 향상시키기 위해, 일부 실시예에 있어서, 인조 흑연의 흑연화 정도는 바람직하게는 90% ~ 95%이고, 보다 바람직하게는 91% ~ 93%이다. 천연 흑연의 흑연화 정도는 95% ~ 98.5%일 수 있고, 바람직하게는 95% ~ 98%이며, 보다 바람직하게는 96~97%이다.
발명자들은, 정극 활성 재료가 올리빈 구조의 리튬 함유 인산염 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고, 부극 활성 재료가 인조 흑연 및 천연 흑연을 동시에 포함하고, 부극 시트가 0.04 ≤ I3R (012)/I2H (100) ≤ 0.22를 충족하는 경우, 부극 필름이 추가적으로 다음 조건 중 한 종류 또는 여러 종류를 충족하면, 전지의 성능을 더욱 개선할수 있다는 것을 발견하였다. 또한 바람직하게는, 정극 활성 재료는, 인산 철 리튬, 인산 철 리튬과 탄소의 복합 재료 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함한다.
일부 바람직한 실시예에 있어서 부극 필름의 면밀도는 7mg/cm2 ~ 10mg/cm2이고, 더 바람직하게는 7mg/cm2 ~ 8mg/cm2이다. 부극 필름의 면밀도가 소정의 범위 내에 있는 경우, 전지는 비교적 높은 에너지 밀도를 가질 수 있다. 동시에 전지는 뛰어난 활성 이온 및 전자 수송 성능을 가지며, 전지의 저온 충전 성능을 더욱 개선시킬 수 있다. 또 전지가 상기 설계를 충족시킬 경우, 분극 및 부반응을 저하시킬 수 있으며, 이로 인해 전지의 고온 사이클 성능을 더욱 개선할 수 있다.
일부 바람직한 실시예에 있어서 부극 필름의 압밀도는 1.5g/cm3 ~ 1.7g/cm3이고, 보다 바람직하게는 1.55g/cm3 ~ 1.6g/cm3이다. 부극 필름의 압밀도가 소정의 범위 내에 있는 경우, 전지가 높은 에너지 밀도를 가지도록 보장할 수 있다. 동시에, 부극 활성 재료는 입자 사이가 긴밀히 적층되어 부극 필름의 저항을 효과적으로 저감시킬 수 있기에, 전지의 저온 충전 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.또한 적절한 압밀도는 또한 부극 활성 재료 입자 구조의 완전성을 보호할 수 있고, 부극 시트의 응집력 및 결합력을 개선하고 전지의 사이클 과정에서의 팽창 및 부반응을 저감시키는데 유리하기에, 전지의 사이클 수명 및 안전 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
본원에 있어서, 인조 흑연의 선택형, 천연 흑연의 선택형, 인조 흑연과 천연 흑연의 비율, 천연 흑연의 입경 등 중 하나 또는 복수를 조정함으로써, 부극 시트의 I3R (012)/I2H (100), I3R (101)/I2H(101)를 원하는 범위 내로 할 수 있다. 인조 흑연, 천연 흑연의 선택형은 각각 독립되어 있으며, 그 흑연화 정도, 입경 분포, 탭밀도, 표면 피복 개질 등 중 하나 또는 복수를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
본원의 임의의 부극 시트에 있어서, 선택 가능하게, 부극 활성 재료는 하드 카본, 소프트 카본, 실리콘계 재료, 주석계 재료 중 한 종류 또는 여러 종류를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서 부극 필름은 결합제를 더 포함할 수 있다. 예로서, 부극 필름용 결합제는, 폴리 아크릴산(PAA), 폴리 아크릴산 나트륨(PAAS), 폴리 아크릴 아미드(PAM), 폴리 비닐 알코올(PVA), 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 알긴산 나트륨(SA), 폴리 메틸 메타 크릴산(PMAA) 및 카르복시 메틸 키토산(CMCS)중 한 종류 또는 여러 종류에서 선택할 수 있다.
일부 실시예에 있어서 부극 필름은 증점제를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 증점제는 나트륨 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC-Na)일 수 있다.
일부 실시예에서, 부극 필름은 도전제를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 부극 필름에 사용되는 도전제는, 초전도 카본, 아세틸렌 블랙, 카본 블랙, 케첸 블랙, 카본 점, 카본 나노 튜브, 그래핀 및 탄소 나노 섬유 중의 한 종류 또는 여러 종류에서 선택할 수 있다.
또한, 본원의 각 부극 필름의 파라미터는 모두 일면의 필름 파라미터 범위를 가리킨다. 부극 필름이 집전체의 두 표면에 설치될 경우, 그 중 임의의 하나의 표면의 필름 파라미터가 본원을 충족시키면, 본원의 보호 범위 내에 있다고 판단한다. 본원의 I3R (012)/I2H (100), I3R (101)/I2H (101), 압밀도, 면밀도 등의 범위는 모두 냉간 프레스 압밀된 후에 이차 전지를 조립하기 위한 파라미터 범위를 가리킨다.
본 명세서에서, 부극 시트의 I3R (012)/I2H (100), I3R (101)/I2H (101) 측정에서 X선 회절 피크의 피크 강도는 대응하는 회절 피크의 적분 면적으로 나타낸다. X선 회절 피크의 피크 강도 I3R (012), I2H (100), I3R (101), I2H(101)는 모두 본 분야에서 주지의 기기 및 방법에 의해 측정할 수 있다. 예를 들어 X선 분말 회절계는 JIS K0131-1996 X선 회절 분석 통칙에 따라X선 회절 스펙트럼을 측정한다. 예를 들어, 네덜란드 PANalytical사의 X'pert PRO형 X선 회절계를 사용하는 바, CuKα선을 방사원으로 하고, 파장이 λ=1.5406
Figure pct00001
이며, 주사 2θ 각도 범위가 15°~80°, 주사 속도가 4°/min이다.
부극 활성 재료의 3R 상 012 결정면에 대응하는 2θ 각도는 46.03° ~ 46.63°(예를 들어 46.33°)이고, 2H 상 100결정면에 대응하는 2θ 각도는 42.06° ~ 42.66°(예를 들어 42.36°)이며, 3R 상 101 결정면에 대응하는 2θ 각도는 43.15° ~ 43.75°(예를 들어 43.45°)이며, 2H 상 101 결정면에 대응하는 2θ 각도는 44.16° ~ 44.76°(예를 들어 44.46°)이다.
흑연화 정도는 본 분야에서 주지의 의미이며, 본 분야에서 주지의 장치 및 방법으로 측정할 수 있다. 예를 들어 X선 분말 회절계(예를 들어 PANalytic X'pert PRO)를 사용하여 d002의 크기를 측정한 후, 공식 G = (0.344-d002)/(0.344-0.0054)Х100%에 따라 흑연화 정도 G를 계산할 수 있는데, 여기서 d002는 나노 미터의 흑연 재료 결정 구조 중의 층 간격이다.
부피 평균 입경 Dv50은 본 분야의 주지의 의미이며, 재료의 누적 부피 분포 백분율이 50%에 도달할 때 대응하는 입경을 나타내며, 본 분야의 주지 장치 및 방법으로 측정할 수 있다. 예를 들어, GB/T 19077-2016 입도 분포 레이저 회절법을 참조할 수 있으며 레이저 입도 분석계를 사용하여 쉽게 측정할 수 있는 바, 예를 들어, 영국 Malvern사의 Mastersizer 2000E형 레이저 입도 분석계이다.
탭밀도는 본 분야의 주지의 의미이며, 본 분야의 주지의 방법으로 측정할 수 있다. 예를 들면 표준GB/T 5162-2006)을 참조할 수 있으며 분말 탭밀도 측정기(예를 들면 중국 단동 백특사의 BT-301)를 사용하여 측정할 수 있다.
부극 필름의 면밀도는 본 분야 주지의 의미이며, 본 분야 주지의 장치 및 방법으로 측정할 수 있다. 예를 들어 일면이 도포되고 또한 냉간 프레스된 부극 시트(양면이 도포된 부극 시트인 경우 먼저 그 중 일면의 부극 필름을 제거할 수 있음)를 취하여 면적이 S1인 작은 웨이퍼로 펀칭하여 그 중량을 계량하여 M1로 기록한다. 이어서, 상기 계량한 후의 부극 시트의 부극 필름을 제거하고, 부극 집전체의 중량을 계량하여 M0으로 기록한다. 부극 시트 면밀도 = (부극 시트의 중량 M1-부극 집전체의 중량 M0)/S1.
부극 필름의 압밀도는 본 분야의 주지의 의미이며, 본 분야의 주지된 장치 및 방법으로 측정 할 수 있다. 예를 들어, 일면에 도포되고 냉간 프레스 후의 부극 시트를 취하여 부극 시트의 두께를 측정하고, 상기 방법에 따라 부극 시트의 면밀도를 측정하면, 부극 시트의 압밀도 = 부극 시트 면밀도/부극 시트의 두께이다.
[전해질]
전해질은 정극 시트와 부극 시트 사이에서 이온을 전도하는 역할을 한다. 본원은 전해질의 종류를 구체적으로 한정하지 않고, 수요에 따라 선택할 수 있다. 예를 들면, 전해질은 고체 전해질 및 액체 전해질(즉 전해액) 중 적어도 하나를 선택할 수 있다.
일부 실시예에서, 전해질은 전해액을 사용한다. 전해액은 전해질 염 및 용매를 포함한다.
일부 실시예에서, 전해질 염은, LiPF6(헥사 플루오로 인산 리튬), LiBF4(테트라 플루오로 붕산 리튬), LiClO4(과염소산 리튬), LiAsF6(헥사 플루오로 비 산 리튬), LiFSI(디 플루오로 술포닐 이미드 리튬), LiTFSI(비스(트리 플루오로 메탄 설포닐) 이미드 리튬), LiTFS(트리 플루오로 메탄 술폰산 리튬), LiDFOB(디 플루오로 옥살산 붕산 리튬), LiBOB(디 옥살산 붕산 리튬 ), LiPO2F2(디 플루오로 인산 리튬), LiDFOP(디 플루오로 디 옥살산 인산 리튬) 및 LiTFOP(테트라 플루오로 옥살산 인산 리튬) 중 한 종류 또는 여러 종류에서 선택된다.
일부 실시예에서, 용매는, 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸 메틸 카보네이트(EMC), 디 에틸 카보네이트(DEC), 디 메틸 카보네이트(DMC), 디 프로필 카보네이트(DPC), 메틸 프로필 카보네이트(MPC), 에틸 프로필 카보네이트(EPC), 부틸렌 카보네이트(BC), 플루오르 에틸렌 카보네이트(FEC) 포름산 메틸(MF), 메틸 아세테이트(MA), 에틸 아세테이트(EA), 초산 프로필(PA), 프로피온산 메틸(MP), 프로피온산 에틸(EP), 프로피온산 프로필(PP), 낙산 메틸(MB), 낙산 에틸(EB), 1,4-부티로 락톤(GBL), 설 포란(SF), 디메틸 설폰(MSM), 메틸 에틸 케톤(EMS) 및 디 에틸 설폰(ESE) 중 한 종류 또는 여러 종류에서 선택된다.
일부 실시예에서, 전해액은 선택적으로 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 첨가제는 부극 성막 첨가제를 포함할 수도 있고, 정극 성막 첨가제를 포함할 수도 있고, 또한 전지의 일부 성능을 향상시킬 수 있는 첨가제, 예를 들어 전지의 과충전 성능을 개선하는 첨가제, 전지 고온 성능을 개선하는 첨가제, 전지의 저온 성능을 개선하는 첨가제 등을 포함 할 수 있다.
[세퍼레이터]
전해액을 사용하는 이차 전지 및 일부 고체 전해질을 사용하는 이차 전지에서는 세퍼레이터를 더 포함한다. 세퍼레이터는 정극 시트와 부극 시트 사이에 설치되어 격리의 역할을 한다. 본원은 세퍼레이터의 종류를 특별히 한정하지 않고, 임의의 주지의 양호한 화학적 안정성 및 기계적 안정성을 갖는 다공성 구조의 세퍼레이터를 선택할 수 있다. 일부 실시예에서, 세퍼레이터는 유리 섬유 필름, 부직포 필름, 폴리 에틸렌(PE) 필름, 폴리 프로필렌(PP) 필름, 폴리 불화 비닐리덴 필름 및 그 다층 복합 필름 중 한 종류 또는 여러 종류에서 선택될 수 있다.
본원은 이차 전지의 형상을 특별히 한정하지 않는 바, 원통형, 사각형 또는 기타 임의의 형상일 수 있다. 도 1은 일례로서 사각형 구조의 이차 전지(5)를 나타낸다.
일부 실시예에서, 이차 전지는 외포장을 포함할 수 있다. 당해 외포장은 정극 시트, 부극 시트 및 전해질을 밀봉하기 위해 사용된다.
일부 실시예에서, 도 2를 참조하면, 외포장은 케이스(51)와 커버 플레이트(53)를 포함할 수 있다. 그 중, 케이스(51)는 밑판과 밑판에 연결된 측판을 포함할 수 있으며, 밑판과 측판이 둘러싸여 수용실을 형성한다. 케이스(51)는 수용실에 연통된 개구를 가지며, 커버 플레이트(53)는 상기 개구를 커버할 수 있으며, 이에 의해, 상기 수용실을 밀봉한다.
정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터는 권취 공정 또는 적층 공정을 거쳐, 전극 어셈블리(52)를 형성할 수 있다. 전극 어셈블리(52)는 상기 수용실에 밀봉된다. 전해질은 전해액을 사용할 수 있으며, 전해액은 전극 어셈블리(52) 내에 침윤된다. 이차 전지 (5)에 포함된 전극 어셈블리(52)의 개수는 하나 또는 복수 개일 수 있는 바, 수요에 따라 조정될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 이차 전지의 외포장은 경질 케이스, 예를 들어 경질 플라스틱 케이스, 알루미늄 케이스, 스틸 케이스 등일 수 있다. 이차 전지의 외포장은, 예를 들어 봉투형 소프트 백과 같은 소프트 백일 수 있다. 소프트 백의 재질은 플라스틱일 수 있는 바, 예를 들어 폴리 프로필렌(PP), 폴리 부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리 부틸렌 숙시네이트(PBS) 등 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 이차 전지는 전지 모듈로서 조립될 수도 있는 바, 전지 모듈에 포함된 이차 전지의 개수는 복수 개일 수 있으며, 구체적인 개수는 전지 모듈의 응용과 용량에 따라 조정될 수 있다.
도 3은 일례로서의 전지 모듈(4)이다. 도 3을 참조하면, 전지 모듈(4)에 있어서, 복수 개의 이차 전지(5)는 전지 모듈(4)의 길이 방향에 따라 순차적으로 배열될 수 있다. 물론, 기타 임의의 방법으로 배치될 수도 있다. 또한, 체결 부재에 의해 복수 개의 이차 전지(5)를 고정할 수 있다.
선택 가능하게, 전지 모듈(4)은 또한 수납 공간을 가지는 하우징을 포함할 수 있고, 복수의 이차 전지(5)는 당해 수용 공간에 수납된다.
일부 실시예에 있어서, 상술한 전지 모듈은 전지 팩으로서 조립될 수 있는 바, 전지 팩에 포함된 전지 모듈의 개수는 전지 팩의 응용과 용량에 따라 조정될 수 있다.
도 4와 도 5는 일례로서의 전지 팩(1)이다. 도 4와 도 5를 참조하면, 전지 팩(1)은, 전지 박스와 전지 박스에 설치된 복수의 전지 모듈(4)을 포함할 수 있다. 전지 박스는 상부 박스 본체(2) 및 하부 박스 본체(3)를 포함하고, 상부 박스 본체(2)는, 하부 박스 본체(3)를 커버하도록 배치되어, 전지 모듈(4)을 수납하는 밀폐 공간을 형성한다. 복수의 전지 모듈(4)은 임의의 방법으로 전지 박스에 배치된다.
[제조 방법]
이차 전지의 제조 방법은, 부극 시트， 정극 시트， 및 전해질을 조립하여 이차 전지를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 정극 시트, 세퍼레이터, 부극 시트를 순차적으로 권취하거나 또는 적층하여, 세퍼레이터가 정극 시트와 부극 시트 사이에 위치하고 격리의 역할을 하도록 하여, 전극 어셈블리(즉 전지 코어)를 얻는다. 전극 어셈블리를 외포장 내에 배치하고, 전해액을 주입하고 밀봉하여 이차 전지를 얻는다.
일부 실시예에서, 이차 전지의 제조는 정극 시트를 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 정극 활성 재료, 도전제 및 결합제를 용매(예를 들어, N-메틸 피롤리돈, NMP로 약칭)에 분산시켜 균일한 정극 슬러리를 형성한다. 정극 슬러리를 정극 집전체에 도포하고, 건조, 냉간 프레스 등의 공정을 거친 후, 정극 시트를 얻는다.
일부 실시예에서, 이차 전지의 제조는 부극 시트를 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 부극 활성 재료와, 결합제와, 선택 가능한 증점제 및 도전제를 용매에 분산시켜 균일한 부극 슬러리를 형성하는 바, 여기서 용매는 탈 이온수일 수 있다. 부극 슬러리를 부극 집전체에 도포하고, 건조, 냉간 프레스 등의 공정을 거친 후, 부극 시트를 얻는다.
장치
본원의 제 2 양태는 장치를 제공하는 바, 상기 장치는 본원의 제 1 양태 중 한 종류 또는 여러 종류의 이차 전지를 포함한다. 상기 이차 전지는 상기 장치의 전원으로 이용될 수 있으며, 상기 장치의 에너지 저장 장치로 사용될 수도 있다. 상기 장치는 휴대 기기(예를 들어, 휴대폰, 노트북 등), 전기 자동차 (예를 들어, 순수 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 플러그인 하이브리드 전기 자동차, 전기 자전거, 전기 스쿠터, 전기 골프 카트, 전동 트럭 등), 전기 기차, 선박 및 위성, 에너지 저장 시스템 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 장치는 사용 요구에 따라 이차 전지, 전지 모듈 또는 전지 팩을 선택할 수 있다.
도 6은 일례로서의 장치이다. 해당 장치는 순수 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 또는 플러그인 하이브리드 전기 자동차 등이다. 해당 장치는 이차 전지에 대한 높은 전력과 높은 에너지 밀도의 수요를 충족하기 위해, 전지 팩 또는 전지 모듈을 사용할 수 있다.
기타 예로서 장치는 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 노트북 등일 수 있다. 해당 장치는 일반적으로 박형화를 요구하므로, 이차 전지를 전원으로 사용할 수 있다.
실시예
하기 실시예는 본원에 개시된 내용을 보다 구체적으로 설명하는 바, 이러한 실시예는 설명을 위한 것일뿐, 본원에 개시된 내용의 범위 내에서 다양한 수정 및 변경을 할 수 있는 것은 당업자에게는 자명하다. 특별한 설명이 없는 한, 다음의 실시예에 기재된 모든 부, 백분율 및 비율은 모두 중량에 따라 계산되며 실시예에 사용된 모든 시약은 모두 시판되거나 또는 종래의 방법에 따라 합성하여 얻을 수 있고, 또한 처리할 필요 없이 바로 사용할 수 있는 것이며, 실시예에 사용된 기기는 모두 시판되는 것이다.
실시예 1
정극 시트의 제조
정극 활성 재료인 LiNi0.8Co0 . 1Mn0 . 1O2 (NCM 811로 약칭), 도전제인 Super P, 결합제인 PVDF를 96.5 : 1.5 : 2의 질량비에 따라 적당량의 NMP중에서 충분히 교반하고 혼합하여 균일한 정극 슬러리를 형성한다. 정극 슬러리를 정극 집전체 알루미늄박의 표면에 도포하고 건조 냉간 공정을 거쳐 정극 시트를 얻는다.
부극 시트의 제조
인조 흑연, 천연 흑연을 일정한 질량비에 따라 혼합하고(자세한 내용은 표 1을 참조), 또한 도전제인 Super P, 결합제인 SBR, 증점제인 CMC-Na를 96.2 : 0. 8 : 1.8 : 1.2의 질량비에 따라 적당량의 탈 이온수 중에서 충분히 교반하고 혼합하여 균일한 부극 슬러리를 형성한다. 부극 슬러리를 부극 집전체 동박의 표면에 도포하고 건조 냉간 공정을 거쳐, 부극 시트를 얻는다.
세퍼레이터
PP/PE 복합 세퍼레이터를 사용한다.
전해액의 제조
에틸렌 카보네이트(EC), 에틸 메틸 카보네이트(EMC), 디 에틸 카보네이트(DEC)를 1 : 1 : 1의 체적비로 혼합한 후 LiPF6를 상기 용액에 균일하게 용해시켜 전해액을 얻는다. 당해 전해액에서 LiPF6의 농도는 1mol/L이다.
이차 전지의 제조
정극 시트, 세퍼레이터, 부극 시트를 순차적으로 적층하거나 권취하여 전극 어셈블리를 얻는다. 전극 어셈블리를 외포장에 넣고 상술한 제조된 전해액을 첨가하여 밀봉, 정치, 화성, 노화 등의 공정을 거친 후 이차 전지를 얻는다.
실시예 2 ~ 27 및 비교예 1 ~ 4
제조 방법은 실시예1과 유사하며, 상이점은 부극 시트의 제조 단계에서 관련 파라미터를 표 1 및 표 2를 참조하여 조정하는 것과, 실시예 14 ~ 27 및 비교예 3 ~ 4의 정극 활성 재료를 리튬 철 인산염 (LFP으로 약칭)으로 대체 한는 것이며, 이를 통해 해당 이차 전지를 제조한다.
측정 부분
이하의 측정에서 정극 활성 재료가 리튬 니켈 코발트 망간 산화물 NCM811 인 경우, 방전 컷오프 전압은 2.8V이며, 충전 컷오프 전압은 4.2V이다. 정극 활성 재료는 리튬 철 인산염 LFP 인 경우, 방전 컷오프 전압은 2.5V이며, 충전 컷오프 전압은 3.65V이다.
1) 전지의 고온 사이클 성능 측정
60℃의 환경에서, 1 회 충전 및 방전을 하고, 충전 컷오프 전압이 될 때까지, 1.0C(즉 1h 내에 이론 용량을 완전히 방출한 전류 값)의 충전 전류로 정전류 및 정전압 충전을 수행하고, 이어서 방전 컷오프 전압이 될 때까지, 1.0C 방전 전류로 정전류 방전을 수행하며 이를 하나의 충 방전 사이클로서, 이번 방전 용량이 제1회 사이클의 방전 용량이다. 이후 지속적인 충전 및 방전 사이클을 수행하고, 각 사이클의 방전 용량 값을 기록하며 제N회 사이클의 용량 유지율 = (제N회 사이클의 방전 용량/제1회 사이클의 방전 용량) Х 100%에 따라 각 사이클의 용량 유지율을 계산한다. 사이클 용량 유지율이 80%로 하락하는 경우, 전지의 사이클 횟수를 기록하여 전지의 고온 사이클 성능을 특성화하기 위해 사용한다.
2) 전지의 저온 충전 성능 측정
25℃의 환경에서, 전지에 대해 충 방전 측정을 실시하여 1.0C 전류로 방전 컷오프 전압까지 정전류 방전한다. 이어서, 1.0C 전류로 충전 컷오프 전압까지 정전류 충전하고, 전류가 0.05C가 될 때까지 지속적으로 정전압 충전하는 바, 이때 전지는 완전 충전 상태인 바, 다시 말새서 100% SOC(State of Charge, 전하 상태)이다. 완전 충전된 전지를 5min 정치한 후, 1.0C의 전류로 방전 컷오프 전압까지 정전류 방전할 때의 방전 용량은 전지의 1.0C에서의 실제 용량인 바, C0라고 기록한다. 이어서, 전지를 -10℃ 환경 하에 두고, xC0 으로 충전 컷오프 전압까지 정전류 충전하고, 또한 전류가 0.05C0이 될 때까지 정전압 충전하고, 5min 정치한 후, 전지 코어를 해체하여 계면의 리튬 석출 상황을 관찰한다. 부극 표면에 리튬이 석출되어 있지 않은 경우, 부극 표면에 리튬이 석출될 때까지 충전 배율을 증대시켜 다시 측정한다. 부극 표면에 리튬이 석출하지 않은 최대 충전 비율을 기록하고, 저온 리튬 석출 배율을 결정하여 전지의 저온 충전 성능을 특성화하기 위해 사용한다.
Figure pct00002
표 1에 있어서 전지의 정극 활성 재료는 모두 NCM811이며, 정극 필름은 압밀도가 3.5g/cm3이고, 면밀도가 17mg/cm2이다.
Figure pct00003
표 2에 있어서 전지의 정극 활성 재료는 모두 인산 철 리튬이며, 정극 필름은 압밀도가 2.3g/cm3이고, 면밀도가 16mg/cm2이다.실시예 1 ~ 13 및 비교예 1 ~ 2의 비교 결과로부터 알 수 있다시피, 정극 시트가 층상 리튬 전이 금속 산화물 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고, 부극 시트의 부극 활성 재료가 인조 흑연 및 천연 흑연을 동시에 포함하며, 또한 부극 시트가 0.02 ≤ I3R (012)/I2H(100) ≤ 0.18을 충족하고, 특히 0.04 ≤ I3R (012)/I2H (100) ≤ 0.12을 충족하는 경우, 이차 전지는 높은 에너지 밀도를 가지는 전제 하에, 또한 높은 고온 사이클 성능과 높은 저온 충전 성능을 동시에 양립시킬 수 있다.
실시예 14 ~ 27 및 비교예 3 ~ 4의 비교 결과로부터 알 수 있다시피, 정극 시트가 올리빈 구조의 리튬 함유 인산염 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고, 부극 시트의 부극 활성 재료가 인조 흑연 및 천연 흑연을 동시에 포함하며, 또한 부극 시트가 0.04 ≤ I3R (012)/I2H (100) ≤ 0.22을 충족하고, 특히 0.06 ≤ I3R (012)/I2H (100) ≤ 0.18을 충족하는 경우, 이차 전지는 높은 에너지 밀도를가지는 전제 하에, 또한 높은 고온 사이클 성능과 높은 저온 충전 성능을 동시에 양립시킬 수 있다.
또한, 실시예 7 ~ 9 및 실시예 20 ~ 23의 결과로부터 알 수 있다시피, 정극 시트가 특정 정극 활성 재료를 사용하고, 부극 시트의 부극 활성 재료가 인조 흑연 및 천연 흑연을 동시에 포함하며, 또한 부극 활성 재료 중 천연 흑연의 질량 비율이 특정 범위 내에 있는 경우, 전지의 저온 충전 성능 및 고온 사이클 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
실시예 10 ~ 13 및 실시예 24 ~ 27의 결과로부터 알 수 있다시피, 정극 시트가 특정 정극 활성 재료를 사용하고, 부극 시트의 부극 활성 재료가 인조 흑연 및 천연 흑연을 동시에 포함하며, 또한 부극 필름의 압밀도 및/또는 면밀도가 특정 범위 내에 있는 경우, 전지의 저온 충전 성능 및 고온 사이클 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
상술한 설명은 본원의 구체적인 실시예에 불과하며, 본원의 보호 범위는 이에 한정되지 않고, 당업자는 본원에 개시된 기술적 범위 내에서 다양한 등가의 수정 또는 교체를 쉽게 수행할 수 있는바, 이러한 수정 또는 교체는 모두 본원의 보호 범위 내에 포함되어야 한다. 따라서, 본원의 보호 범위는 청구항의 보호 범위를 기준으로 해야 한다.

Claims (15)

  1. 정극 시트 및 부극 시트를 포함하고,
    상기 정극 시트는, 정극 집전체와, 상기 정극 집전체의 적어도 하나의 표면에 설치되고 또한 정극 활성 재료를 포함하는 정극 필름을 포함하고,
    상기 부극 시트는, 부극 집전체와, 상기 부극 집전체의 적어도 하나의 표면에 설치되고 또한 부극 활성 재료를 포함하는 부극 필름을 포함하며,
    상기 정극 활성 재료는, 층상 리튬 전이 금속 산화물 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고,
    상기 부극 활성 재료는 인조 흑연 및 천연 흑연을 포함하고, 또한 상기 부극 시트는 0.02 ≤ I3R (012)/I2H (100) ≤ 0.18을 충족하고 바람직하게는 0.04 ≤ I3R (012)/I2H(100) ≤ 0.12를 충족하며,
    상기 I3R ( 012)는, 상기 부극 시트 중 상기 부극 활성 재료의 3R 상 012 결정면의 X선 회절 피크의 피크 강도이고, 상기 I2H(100)는, 상기 부극 시트 중 상기 부극 활성 재료의 2H 상 100 결정면의 X선 회절 피크의 피크 강도인, 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부극 시트는 0.02 ≤ I3R (101)/I2H (101) ≤ 0.18을 더 충족하고, 바람직하게는 0.04 ≤ I3R (101)/I2H (101) ≤ 0.12를 충족하며,
    상기 I3R(101)는, 상기 부극 시트 중 상기 부극 활성 재료의 3R 상 101 결정면의 X선 회절 피크의 피크 강도이며,
    상기 I2H (101))는, 상기 부극 시트 중 상기 부극 활성 재료의 2H 상 101 결정면의 X선 회절 피크의 피크 강도인, 이차 전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 부극 활성 재료 중 상기 천연 흑연의 질량 비율은 ≤ 50%이고, 바람직하게는 15% ~ 25%인, 이차 전지.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부극 활성 재료의 평균 입경 Dv50은 11μm ~ 15μm이고, 바람직하게는 12μm ~ 14μm인, 이차 전지.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부극 활성 재료의 탭밀도는 ≥ 1.1g/cm3이고, 바람직하게는 1.1g/cm3 ~ 1.15g/cm3 이며, 및/또는,
    상기 부극 활성 재료의 흑연화 정도는 92% ~ 96%이고, 바람직하게는 93% ~ 95%인, 이차 전지.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부극 필름의 면밀도는 10mg/cm2 ~ 13mg/cm2이고, 바람직하게는 10.5mg/cm2 ~ 11.5mg/cm2 이며, 및/또는,
    상기 부극 필름의 압밀도는 1.6g/cm3 ~ 1.8g/cm3이고, 바람직하게는 1.65g/cm3 ~ 1.7g/cm3인, 이차 전지.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층상 리튬 전이 금속 산화물은, 리튬 니켈 코발트 망간 산화물, 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하는, 이차 전지.
  8. 정극 시트 및 부극 시트를 포함하고,
    상기 정극 시트는, 정극 집전체와, 상기 정극 집전체의 적어도 하나의 표면에 설치되고 또한 정극 활성 재료를 포함하는 정극 필름을 포함하고,
    상기 부극 시트는, 부극 집전체와, 상기 부극 집전체의 적어도 하나의 표면에 설치되고 또한 부극 활성 재료를 포함하는 부극 필름을 포함하며,
    상기 정극 활성 재료는, 올리빈 구조의 리튬 함유 인산염 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하고,
    상기 부극 활성 재료는 인조 흑연 및 천연 흑연을 포함하고, 또한 상기 부극 시트는 0.04 ≤ I3R (012)/I2H (100) ≤ 0.22를 충족하고 바람직하게는 0.06 ≤ I3R (012)/I2H(100) ≤ 0.18을 충족하며,
    상기 I3R ( 012)는, 상기 부극 시트 중 상기 부극 활성 재료의 3R 상 012 결정면의 X선 회절 피크의 피크 강도이고, 상기 I2H(100)는, 상기 부극 시트 중 상기 부극 활성 재료의 2H 상 100 결정면의 X선 회절 피크의 피크 강도인, 이차 전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 부극 시트는 0.04 ≤ I3R (101)/I2H (101) ≤ 0.22를 더 충족하고, 바람직하게는 0.06 ≤ I3R (101)/I2H (101) ≤ 0.18을 충족하며,
    상기 I3R(101)는, 상기 부극 시트 중 상기 부극 활성 재료의 3R 상 101 결정면의 X선 회절 피크의 피크 강도이고, 상기 I2H (101))는, 상기 부극 시트 중 상기 부극 활성 재료의 2H 상 101 결정면의 X선 회절 피크의 피크 강도인, 이차 전지.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 부극 활성 재료 중 상기 천연 흑연의 질량 비율은 ≥ 20%이고, 바람직하게는 35% ~ 50%인, 이차 전지.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부극 활성 재료의 평균 입경 Dv50은 15μm ~ 19μm이고, 바람직하게는 16μm ~ 18μm인, 이차 전지.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부극 활성 재료의 탭밀도는 <1.1g/cm3이고, 바람직하게는 1.0g/cm3 ~ 1.09g/cm3 이며, 및/또는
    상기 부극 활성 재료의 흑연화 정도는 92% ~ 95%이고, 바람직하게는 93% ~ 94%인, 이차 전지.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부극 필름의 면밀도는 7mg/cm2 ~ 10mg/cm2이고, 바람직하게는 7mg/cm2 ~ 8mg/cm2 이며, 및/또는
    상기 부극 필름의 압밀도는 1.5g/cm3 ~ 1.7g/cm3이고, 바람직하게는 1.55g/cm3 ~ 1.6g/cm3인, 이차 전지.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 올리빈 구조의 리튬 함유 인산염은, 인산 철 리튬, 인산 철 리튬과 탄소 복합 재료 및 그 개질 화합물 중 한 종류 또는 여러 종류를 포함하는, 이차 전지.
  15. 제1항 내지 제14항의 이차 전지를 포함하는 장치.
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