KR20210137291A - Negative electrode for lithium secondary battery, method of preparing the saem, and lithium secondary battery using the same - Google Patents

Negative electrode for lithium secondary battery, method of preparing the saem, and lithium secondary battery using the same Download PDF

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Abstract

The present embodiments relate to a negative electrode for a lithium secondary battery, a manufacturing method thereof, and a lithium secondary battery using the same. According to an embodiment, provided is the negative electrode for a lithium secondary battery a film, including: a current collector; a negative electrode active material layer positioned on the current collector; and a film that contains fluorine (F) and is positioned on the surface of the negative electrode active material layer, wherein the negative electrode active material layer is pre-lithiated, and the film contains 0.3% by weight or more of fluorine (F) based on the entire film.

Description

리튬 이차 전지용 음극, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 리튬 이차 전지 {NEGATIVE ELECTRODE FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, METHOD OF PREPARING THE SAEM, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY USING THE SAME} Anode for lithium secondary battery, manufacturing method thereof, and lithium secondary battery using same

리튬 이차 전지용 음극, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 리튬 이차 전지에 관한 것이다. A negative electrode for a lithium secondary battery, a manufacturing method thereof, and a lithium secondary battery using the same.

리튬 이온 전지는 최초 충전 과정 중 음극에서 고체 전해질 계면 (solid electrolyte interface: SEI)이 형성될 뿐만 아니라, 비가역적인 리튬 도금 및 부반응 등에 의하여 활성리튬의 손실 (Active Lithium Loss)이 발생되어 실제 가역 용량이 감소되는 현상이 나타나며, 이를 초기 비가역 현상이라 부른다. In lithium-ion batteries, not only a solid electrolyte interface (SEI) is formed at the negative electrode during the initial charging process, but also active lithium loss occurs due to irreversible lithium plating and side reactions, so that the actual reversible capacity is reduced. A decrease occurs, which is called an initial irreversible phenomenon.

이와 같은 초기 비가역 현상은 탄소계 음극 활물질 대비 규소계 물질 또는 규소 산화계 물질을 음극 활물질로 사용하였을 때 두드러지게 나타나며, 특히 규소 산화계 물질의 경우에는 활물질 내에 산소가 존재함에 따라 Li2O, Li4SiO 등의 비가역 물질의 생성이 용이하여 초기 비가역 현상이 더욱 심하게 나타나, 결과적으로 초기 쿨롱 효율(ICE, Initial Coulombic Efficiency)이 70% 수준으로 매우 낮은 문제가 있다.This initial irreversible phenomenon is prominent when a silicon-based material or a silicon oxide-based material is used as a negative active material compared to a carbon-based negative active material. In particular, in the case of a silicon oxide-based material, Li 2 O, Li 4 SiO Since it is easy to generate irreversible materials such as, the initial irreversible phenomenon is more severe, and as a result, there is a problem that the initial Coulombic Efficiency (ICE) is very low at the level of 70%.

따라서, 고용량의 규소계 및 규소 산화계 물질을 리튬 이온전지의 음극 활물질로 사용하기 위해서는 초기 충전 과정 중에 발생하는 리튬의 손실을 사전에 보상해 주는 것이 필수적이며 이러한 과정을 전리튬화(pre-lithiation)라 부른다.Therefore, in order to use high-capacity silicon-based and silicon-oxide-based materials as negative active materials for lithium ion batteries, it is essential to compensate for the loss of lithium occurring during the initial charging process in advance. call it

전리튬화 과정에서 반드시 갖추어야 할 요소로는 적정량의 리튬이 전리튬화가 되어야 하며, 전체 영역에서 균일하게 전리튬화가 이루어져야 한다. 만약, 정량대비 미흡하게 전리튬화가 되면 초기 비가역 방지의 효과가 미미해 지며, 정량대비 과도하게 전리튬화가 되면 전지 작동 중 과량의 리튬이 음극 위에 도금됨으로써, 과충전과 같은 안전성의 문제를 유발할 수 있다. 이러한 문제는 전리튬화의 국부적 불균일에서도 나타날 수 있는 문제이므로 정량 및 균일성은 전리튬화에 있어 매우 중요한 요건이 된다.As an essential element in the pre-lithiation process, an appropriate amount of lithium should be pre-lithiated, and pre-lithiation should be performed uniformly in the entire area. If the total lithium is insufficient compared to the quantity, the effect of the initial irreversible prevention is insignificant, and if the total lithium is excessively compared to the quantity, excess lithium is plated on the negative electrode during battery operation, which may cause safety problems such as overcharging. Since this problem may appear even in the local non-uniformity of pre-lithiation, quantitative and uniformity are very important requirements for pre-lithiation.

따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 음극 활물질의 전리튬화 방법에 대한 기술 개발이 시급하다.Therefore, it is urgent to develop a technology for a method for prelithiation of an anode active material that can solve this problem.

본 실시예에서는 음극의 전리튬화에 있어서, 전 영역에서 균일하게 리튬이 보상될 뿐만 아니라 보상된 리튬의 양이 정확하게 제어되어 있는 음극을 제공할 수 있다. In this embodiment, in the prelithiation of the negative electrode, it is possible to provide an anode in which lithium is uniformly compensated in the entire region and the amount of compensated lithium is precisely controlled.

아울러, 음극의 전리튬화 과정에 있어서, 사용되는 도금액 조성을 이용하여 전리튬화 과정 중 음극 활물질층 표면에 불소를 포함하는 피막을 쉽고 효과적으로 형성시킴으로써 전기화학적 성능이 획기적으로 향상된 리튬 이차 전지를 제공할 수 있다.In addition, in the pre-lithiation process of the anode, by using the plating solution composition used to easily and effectively form a film containing fluorine on the surface of the anode active material layer during the pre-lithiation process to provide a lithium secondary battery with dramatically improved electrochemical performance. can

일 실시예에 따른 리튬 이차 전지용 음극은, 집전체, 상기 집전체 상에 위치하는 음극 활물질층, 및 상기 음극 활물질층 표면에 불소(F)를 포함하는 피막이 위치하고, 상기 음극 활물질층은 전리튬화(pre-lithiation)된 것이며, 상기 피막은, 상기 피막 전체를 기준으로 0.3 중량% 이상의 불소(F)를 포함할 수 있다.In the negative electrode for a lithium secondary battery according to an embodiment, a film containing fluorine (F) is positioned on a surface of a current collector, a negative active material layer positioned on the current collector, and the negative active material layer, and the negative electrode active material layer is prelithiated (pre-lithiation), and the film may contain 0.3 wt% or more of fluorine (F) based on the entire film.

다른 실시예에 따른 리튬 이차 전지용 음극의 제조방법은, 리튬 염이 용해된 제1 전해액을 준비하는 단계, 상기 제1 전해액에 불소를 포함하는 첨가제를 투입한 제2 전해액을 준비하는 단계, 상기 제2 전해액 내에 함침된, 음극 활물질층을 포함하는 음극 및 이에 대향하는 리튬 전극을 준비하는 단계, 및 상기 음극 및 리튬 전극에 전류를 인가하여, 상기 음극을 전리튬화(pre-lithiation)시키는 단계를 포함하고, 상기 음극을 전리튬화(pre-lithiation)시키는 단계는, 상기 음극 활물질층 상에 불소(F)를 포함하는 피막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. A method of manufacturing a negative electrode for a lithium secondary battery according to another embodiment includes the steps of preparing a first electrolyte in which a lithium salt is dissolved, preparing a second electrolyte in which an additive containing fluorine is added to the first electrolyte, the first 2 Preparing a negative electrode including a negative electrode active material layer and a lithium electrode opposed thereto, impregnated in an electrolyte solution, and applying a current to the negative electrode and the lithium electrode to pre-lithiation the negative electrode And, the pre-lithiation of the negative electrode may include forming a film containing fluorine (F) on the negative electrode active material layer.

또 다른 실시예에 따른 리튬 이차 전지는, 양극, 일 실시예에 따른 음극, 및 전해질을 포함할 수 있다. A lithium secondary battery according to another embodiment may include a positive electrode, a negative electrode according to an embodiment, and an electrolyte.

일 실시예에 따르면 전리튬화를 이용하여 초기 비가역 문제를 효과적으로 해결할 수 있다. According to an embodiment, the initial irreversible problem can be effectively solved by using prelithiation.

또한, 전리튬화된 음극 활물질층 표면에 불소를 포함하는 피막이 형성된 음극을 리튬 이차 전지에 적용함으로써, 전해액과 음극 간의 부반응을 효과적으로 차단할 수 있다. In addition, by applying the negative electrode in which a film containing fluorine is formed on the surface of the prelithiated negative electrode active material layer to the lithium secondary battery, side reactions between the electrolyte and the negative electrode can be effectively blocked.

아울러, 이러한 음극은 높은 유연성을 가지므로 피막 파괴가 적어 음극 표면에서 리튬의 탈착과 부착을 균일하게 함으로써 수지상(덴드라이트, dendrite) 성장을 억제함으로써 리튬 이차 전지의 수명을 현저하게 향상시킬 수 있다.In addition, since such a negative electrode has high flexibility, it is possible to significantly improve the lifespan of the lithium secondary battery by suppressing dendrite growth by uniform detachment and adhesion of lithium from the surface of the negative electrode due to less film breakage.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 전리튬화를 위한 장치의 개략도이다.
도 2a는 실시예 3에 따라 전리튬화된 음극의 표면 형상을 나타낸 것이다.
도 2b는 도 2a에 나타낸 표면의 면적에 대하여 EDS 성분 분석 피크를 보여주는 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 각 실시예 및 비교예에 따라 전리튬화된 음극재를 이용하여, 코인셀을 제작하고 충전 및 방전 특성 평가를 실시한 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 충방전 성능 평가 시의 충전 및 방전 용량으로부터 계산한 쿨롱 효율(Coulombic Efficiency)를 나타낸 것이다.
도 5는 도 3의 충전 및 방전 특성 평가가 완료된 코인 셀을 이용하여 고속 장기 충전 및 방전 특성 평가를 실시한 결과를 나타낸 것이다.
1 is a schematic diagram of an apparatus for prelithiation according to an embodiment of the present invention.
2A shows the surface shape of a prelithiated negative electrode according to Example 3. FIG.
Figure 2b shows the results showing the EDS component analysis peak with respect to the area of the surface shown in Figure 2a.
3 shows the results of manufacturing a coin cell and evaluating charging and discharging characteristics by using a pre-lithiated negative electrode material according to each Example and Comparative Example.
4 shows the Coulombic Efficiency calculated from the charging and discharging capacities at the time of charging/discharging performance evaluation.
5 shows the results of high-speed long-term charging and discharging characteristics evaluation using the coin cell for which the evaluation of charging and discharging characteristics of FIG. 3 has been completed.

제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.Terms such as first, second and third are used to describe, but are not limited to, various parts, components, regions, layers and/or sections. These terms are used only to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, a first part, component, region, layer or section described below may be referred to as a second part, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.

여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of referring to specific embodiments only, and is not intended to limit the invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. The meaning of "comprising," as used herein, specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component, and includes the presence or absence of another characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component. It does not exclude additions.

어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.When a part is referred to as being “on” or “on” another part, it may be directly on or on the other part, or the other part may be involved in between. In contrast, when a part refers to being "directly above" another part, the other part is not interposed therebetween.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Although not defined otherwise, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Commonly used terms defined in the dictionary are additionally interpreted as having a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed content, and unless defined, they are not interpreted in an ideal or very formal meaning.

또한, 특별히 언급하지 않는 한 %는 중량%를 의미하며, 1ppm 은 0.0001중량%이다.In addition, unless otherwise specified, % means weight %, and 1 ppm is 0.0001 weight %.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

일 실시예에 따른 리튬 이차 전지용 음극은, 집전체, 상기 집전체 상에 위치하는 음극 활물질층, 및 상기 음극 활물질층 표면에 불소(F)를 포함하는 피막이 위치하고, 상기 음극 활물질층은 전리튬화(pre-lithiation)된 것이며, 상기 피막은, 상기 피막 전체를 기준으로 0.5 중량% 이상의 불소(F)를 포함할 수 있다.In the negative electrode for a lithium secondary battery according to an embodiment, a film containing fluorine (F) is positioned on a surface of a current collector, a negative active material layer positioned on the current collector, and the negative active material layer, and the negative electrode active material layer is prelithiated (pre-lithiation), the film may contain 0.5 wt% or more of fluorine (F) based on the entire film.

본 실시예에 따른 리튬 이차 전지용 음극에 따르면, 전지 조립 단계 이전에 음극 활물질층 표면에 불소를 포함하는 피막이 이미 위치하기 때문에, 전지 작동 중에 이러한 피막을 형성하는 경우에 발생할 수 있는 여러 가지 문제점을 미연에 방지할 수 있다. According to the negative electrode for a lithium secondary battery according to the present embodiment, since the film containing fluorine is already located on the surface of the negative active material layer before the battery assembly step, various problems that may occur when such a film is formed during battery operation can be prevented in

구체적으로, 전지 작동 중에 음극 활물질층 표면에 불소를 포함하는 피막을 형성하기 위하여, 전해액에 과량의 리튬 염을 사용하는 경우에는 전해액의 농도가 높아져 리튬 이온 전도도가 저하되는 문제가 있다. Specifically, when an excessive amount of lithium salt is used in the electrolyte to form a film containing fluorine on the surface of the negative active material layer during battery operation, the concentration of the electrolyte increases and lithium ion conductivity decreases.

또한, 전지 작동 중에 음극 활물질층 표면에 불소를 포함하는 피막을 형성하기 위하여 전해액 첨가제로 FEC를 과량 사용하는 경우에는 전지 작동 중 불화수소(HF)의 생성이 더욱 촉진되고 이는 양극 활물질 성분의 용해를 유발함으로써 전지의 용량 및 수명을 저하시키는 문제가 있다. In addition, when FEC is used in excess as an electrolyte additive to form a film containing fluorine on the surface of the anode active material layer during battery operation, the generation of hydrogen fluoride (HF) during battery operation is further accelerated, which prevents the dissolution of the cathode active material component. There is a problem of reducing the capacity and lifespan of the battery by inducing it.

그러나, 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지용 음극을 적용하는 경우, 전술한 문제점이 발생하는 것을 방지함과 동시에 전기화학적 성능이 우수한 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다.However, when the negative electrode for a lithium secondary battery according to an embodiment is applied, a lithium secondary battery having excellent electrochemical performance while preventing the above-described problems from occurring can be realized.

상기 음극은, 상기 집전체 양면에 상기 음극 활물질층이 위치하는 구조일 수 있다.The negative electrode may have a structure in which the negative electrode active material layer is positioned on both surfaces of the current collector.

집전체는 전지 내에서 전기적 연결을 위한 것이다. The current collector is for electrical connection within the battery.

집전체는, 박막 (Foil)의 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 메쉬 (mesh), 폼 (Foam), 봉재(rod), 선재(wire), 및 선재(wire, fiber)를 직조한 박판 (sheet)의 형태를 가질 수도 있다.The current collector may have the form of a thin film, but is not limited thereto, and for example, a mesh, a foam, a rod, a wire, and a wire, It may have the form of a sheet in which fibers) are woven.

집전체의 소재로는 전기 전도성을 가지며 리튬과의 반응이 제한적인 소재를 사용할 수 있다. 집전체의 소재로는, 예를 들면, 구리, 니켈, 티타늄, 스테인레스강, 금, 백금, 은, 탄탈륨, 루테늄, 및 이들의 합금, 탄소, 도전성 폴리머, 비 도전성 폴리머 상에 도전층이 코팅된 복합 섬유 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. As the material of the current collector, a material having electrical conductivity and limited reaction with lithium may be used. As the material of the current collector, for example, copper, nickel, titanium, stainless steel, gold, platinum, silver, tantalum, ruthenium, and alloys thereof, carbon, conductive polymer, non-conductive polymer coated with a conductive layer Any one of the composite fibers or a combination thereof may be used.

집전체의 두께가 두꺼우면 전지 중량이 증가되어 전지의 에너지밀도가 낮아지게 되며, 집전체의 두께가 얇아지면 고전류 작동시 과열 파손의 위험이 있고, 전지 제조 공정중 장력에 의해 파손될 수 있다. 따라서, 집전체의 두께는 1 ㎛ 내지 50 ㎛범위일 수 있다.If the thickness of the current collector is thick, the weight of the battery increases and the energy density of the battery is lowered, and if the thickness of the current collector is thin, there is a risk of overheating damage during high current operation, and may be damaged by tension during the battery manufacturing process. Accordingly, the thickness of the current collector may be in the range of 1 μm to 50 μm.

상기 음극 활물질층의 두께는 10 내지 200㎛일 수 있다. 음극 활물질층이 너무 두꺼우면 전지의 두께 증가 대비 충분한 충전 효과를 보기가 어려우며, 박리의 문제가 발생할 수 있다. 너무 얇은 경우, 전지 특성이 저하될 우려가 있다.The thickness of the negative active material layer may be 10 to 200㎛. If the anode active material layer is too thick, it is difficult to see a sufficient charging effect compared to an increase in the thickness of the battery, and peeling may occur. When it is too thin, there exists a possibility that a battery characteristic may fall.

상기 음극 활물질층 내 음극 활물질은, 예를 들면, 규소계 화합물, 규소 산화물계 화합물, 탄소계 화합물 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The anode active material in the anode active material layer may include, for example, at least one of a silicon-based compound, a silicon oxide-based compound, a carbon-based compound, and a combination thereof.

상기 음극 활물질층 전체를 기준으로, 탄소(C) 및 규소(Si)의 중량비는 95:5 내지 60:40 범위일 수 있고, 보다 구체적으로 90 :10 내지 70 : 30 범위일 수 있다. 음극 활물질층 전체를 기준으로 탄소 및 규소의 중량비가 상기 범위를 만족하는 경우, 고용량의 규소계 및 규소 산화계 물질에 의한 용량 증가의 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 규소의 과량 사용에 의한 충방전시 부피 팽창을 억제할 수 있다.Based on the entire negative active material layer, the weight ratio of carbon (C) and silicon (Si) may be in the range of 95:5 to 60:40, and more specifically, in the range of 90:10 to 70:30. When the weight ratio of carbon and silicon based on the entire anode active material layer satisfies the above range, it is possible to obtain the effect of increasing the capacity by the high-capacity silicon-based and silicon-oxide-based material, as well as during charging and discharging due to excessive use of silicon. Volume expansion can be suppressed.

본 실시예에서, 상기 음극 활물질층은 전리튬화(pre-lithiation)된 것이다. 이때, 상기 음극 활물질의 전체 두께 방향에 대해 임의의 지점에서의 리튬의 함량은, 상기 음극 활물질층의 표면부에서부터 두께 방향으로 20길이% 내의 리튬 함량의 최소값 및 최대값의 범위 내의 값일 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 음극의 두께 방향으로 표면부에서 집전체 하부까지의 리튬의 분포가 균일할 수 있다. In this embodiment, the anode active material layer is pre-lithiated. In this case, the lithium content at any point in the thickness direction of the negative electrode active material may be within the range of the minimum and maximum values of the lithium content within 20 length % from the surface portion of the negative electrode active material layer in the thickness direction. More specifically, the distribution of lithium from the surface portion to the lower portion of the current collector in the thickness direction of the negative electrode may be uniform.

상기 음극 활물질층의 표면에는 불소(F)를 포함하는 피막이 위치할 수 있다.A film containing fluorine (F) may be positioned on the surface of the anode active material layer.

상기 피막은, 상기 피막 전체를 기준으로 0.3 중량% 이상의 불소(F)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 피막은, 상기 피막 전체를 기준으로 0.5 내지 2.8 중량% 또는 0.6 중량% 내지 2.7 중량%의 불소를 포함할 수 있다.The film may contain 0.3 wt% or more of fluorine (F) based on the entire film. More specifically, the film may include 0.5 to 2.8 wt% or 0.6 wt% to 2.7 wt% of fluorine based on the entire film.

피막 전체를 기준으로, 탄소 및 규소의 합과 불소 간의 중량비는 99.5:0.5 내지 97.0:3.0 범위일 수 있고, 보다 구체적으로 99.3:0.7 내지 97.1 내지 2.9 범위일 수 있다. 탄소 및 규소의 합과 불소 간의 중량비가 상기 범위를 만족하는 경우, 적정량의 SEI의 보호막 역할로 인하여 전지 작동 중 수명 향상의 효과를 얻을 수 있으며, 과량의 LiF 생성 시 발생할 수 있는 SEI에 따른 저항 증가를 막을 수 있다.Based on the entire film, the weight ratio between the sum of carbon and silicon and fluorine may be in the range of 99.5:0.5 to 97.0:3.0, and more specifically, in the range of 99.3:0.7 to 97.1 to 2.9. When the weight ratio between the sum of carbon and silicon and fluorine satisfies the above range, an effect of improving the lifespan during battery operation can be obtained due to the role of an appropriate amount of SEI as a protective film, and resistance increase due to SEI that may occur when excess LiF is generated can prevent

상기 피막의 두께는, 예를 들면, 2nm 내지 2㎛, 보다 구체적으로 10nm 내지 500nm 범위일 수 있다. The thickness of the film may be, for example, 2 nm to 2 μm, more specifically, 10 nm to 500 nm.

음극의 표면에 위치하는 상기 피막의 두께가 너무 두꺼우면 리튬 이온 전도도가 낮아지고 계면 저항이 증가하여 전지 적용시 충방전 특성이 저하될 수 있다. 또한, 피막의 두께가 너무 얇으면 실시예에 따른 음극을 전지에 적용하는 과정에서 피막이 쉽게 유실될 수 있다.If the thickness of the film located on the surface of the negative electrode is too thick, lithium ion conductivity may be lowered and interfacial resistance may be increased, so that charging and discharging characteristics may be deteriorated when a battery is applied. In addition, if the thickness of the film is too thin, the film may be easily lost in the process of applying the negative electrode according to the embodiment to the battery.

이때, 피막은, 예를 들면, LiF, LiFSI, Li2CO3, LiOH, Li2O 등을 포함할 수 있다. In this case, the film may include, for example, LiF, LiFSI, Li 2 CO 3 , LiOH, Li 2 O, and the like.

본 실시예와 같이, 불소를 포함하는 피막이 음극 활물질 표면에 위치하는 음극을 리튬 이차 전지에 적용하는 경우, 전해액과 전리튬화된 음극 간의 부반응을 차단할 수 있다. 또한, 음극 표면에서 리튬의 탈착과 부착을 균일하게 하여 수지상 (Dendrite) 성장을 억제함으로써 리튬 이차 전지의 충방전 수명을 향상시킬 수 있다.As in this embodiment, when a negative electrode having a film containing fluorine on the surface of the negative electrode active material is applied to a lithium secondary battery, a side reaction between the electrolyte and the prelithiated negative electrode can be blocked. In addition, it is possible to improve the charge/discharge life of the lithium secondary battery by suppressing dendrite growth by uniformly desorption and adhesion of lithium from the surface of the anode.

본 발명의 다른 실시예에서는, 리튬 염이 용해된 제1 전해액을 준비하는 단계, 상기 제1 전해액에 불소를 포함하는 첨가제를 투입한 제2 전해액을 준비하는 단계, 상기 제2 전해액 내에 함침된, 음극 활물질층을 포함하는 음극 및 이에 대향하는 리튬 전극을 준비하는 단계, 및 상기 음극 및 리튬 전극에 전류를 인가하여, 상기 음극을 전리튬화(pre-lithiation)시키는 단계를 포함하고, 상기 음극을 전리튬화(pre-lithiation)시키는 단계는, 상기 음극 활물질층 상에 불소(F)를 포함하는 피막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. In another embodiment of the present invention, preparing a first electrolyte in which a lithium salt is dissolved, preparing a second electrolyte in which an additive containing fluorine is added to the first electrolyte, impregnated in the second electrolyte, Preparing a negative electrode comprising a negative electrode active material layer and a lithium electrode facing the negative electrode, and applying a current to the negative electrode and the lithium electrode to pre-lithiation the negative electrode, comprising the steps of: The pre-lithiation may include forming a film including fluorine (F) on the anode active material layer.

먼저, 리튬 염이 용해된 제1 전해액을 준비한다. First, a first electrolyte in which a lithium salt is dissolved is prepared.

상기 리튬 염은, 예를 들면, LiFSI, LiTFSI, LiBF4, LiPF6, LiAsF6, LiClO4 및 LiN(SO2CF3)2로 이루어진 그룹으로부터 1종 이상을 포함한다. 또한, 상기 제1 전해액에서 상기 리튬 염의 농도는 0.1M 내지 2.0M 범위일 수 있다. The lithium salt includes, for example, at least one from the group consisting of LiFSI, LiTFSI, LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 and LiN(SO 2 CF 3 ) 2 . In addition, the concentration of the lithium salt in the first electrolyte may be in the range of 0.1M to 2.0M.

상기 제1 전해액에 불소를 포함하는 첨가제를 투입한 제2 전해액을 준비하는 단계를 수행한다. A step of preparing a second electrolyte in which an additive containing fluorine is added to the first electrolyte is performed.

상기 불소를 포함하는 첨가제는, 예를 들면, 플루오로에틸렌 카보네이트 (Fluoroethylene carbonate, FEC, F(C2H3O2)CO), 하이드로플루오르에테르 (Hydro Fluoro Ether, HFE, C4F9OC2H5), 테트라플루오르프로판올 (Tetrafluoro Propanol, TFP, C3H4F4O) 및 옥타플루오로펜탄올 (Octafluoro Pentanol, OFP, C5H4F8O)로 이루어진 그룹으로부터 1종 이상을 포함할 수 있다. The additive containing the fluorine is, for example, fluoroethylene carbonate (Fuoroethylene carbonate, FEC, F(C 2 H 3 O 2 )CO), hydrofluoroether (Hydro Fluoro Ether, HFE, C4F 9 OC 2 H 5 ), tetrafluoropropanol (Tetrafluoro Propanol, TFP, C 3 H 4 F 4 O) and octafluoropentanol (Octafluoro Pentanol, OFP, C 5 H 4 F 8 O) may contain at least one member from the group consisting of have.

상기 불소를 포함하는 첨가제의 함량은, 상기 제1 전해액 100 중량%를 기준으로 1 중량% 내지 40 중량% 범위일 수 있고, 보다 구체적으로 1.5 중량% 내지 35 중량% 또는 2 중량% 내지 30 중량% 범위일 수 있다. 불소를 포함하는 첨가제의 함량이 1 중량% 미만인 경우, LiF 피막을 효과적으로 충분히 형성하기에 부족하여 용량 및 수명 향상의 효과가 낮다. 또한, 불소를 포함하는 첨가제의 함량이 40 중량%를 초과하는 경우, 제2 전해액의 점도가 너무 높아 제2 전해액의 이온전도도가 낮아져 전리튬화 효율이 떨어지며 과량 LiF의 생성에 따른 저항 증가는 전지 용량의 저하를 일으킨다.The content of the additive containing fluorine may be in the range of 1 wt% to 40 wt% based on 100 wt% of the first electrolyte, and more specifically 1.5 wt% to 35 wt% or 2 wt% to 30 wt% can be a range. When the content of the additive containing fluorine is less than 1% by weight, it is insufficient to effectively and sufficiently form a LiF film, so that the effect of improving capacity and life is low. In addition, when the content of the additive containing fluorine exceeds 40% by weight, the viscosity of the second electrolyte is too high, so that the ionic conductivity of the second electrolyte is lowered, so that the total lithiation efficiency is lowered. cause a decrease in capacity.

이후, 상기 제2 전해액 내에 함침된, 음극 활물질층을 포함하는 음극 및 이에 대향하는 리튬 전극을 준비하는 단계, 그리고 상기 음극 및 리튬 전극에 전류를 인가하여, 상기 음극을 전리튬화(pre-lithiation)시키는 단계를 수행한다.Thereafter, preparing a negative electrode including a negative electrode active material layer and a lithium electrode opposed thereto, impregnated in the second electrolyte, and applying a current to the negative electrode and the lithium electrode to pre-lithiation the negative electrode ) to perform the steps.

도 1에는 본 발명의 일 구현예에 따른 전리튬화를 위한 장치를 개략적으로 나타내었다. 1 schematically shows an apparatus for prelithiation according to an embodiment of the present invention.

도 1과 같은 전리튬화 장치에 있어, 음극 활물질층 표면과 리튬 전극(예를 들어 리튬 금속 전극) 간의 간격을 일정하게 유지하기 위하여 평판형 리튬 전극을 적용할 수 있다. In the prelithiation device as shown in FIG. 1 , a flat lithium electrode may be applied to maintain a constant distance between the surface of the anode active material layer and the lithium electrode (eg, a lithium metal electrode).

음극 활물질층 표면과 리튬 전극 간의 간격이 작을수록 더욱 균일한 전류인가를 얻을 수 있으나, 간격이 너무 좁아져 직접 접촉될 경우에는 직접 접촉된 부위와 그렇지 않은 부위의 전류 흐름의 큰 차이를 유발하게 되어 전리튬화 정도의 차이를 유발할 뿐만 아니라, 음극 활물질층 표면 중심으로만 전리튬화가 일어날 수 있다. The smaller the distance between the surface of the anode active material layer and the lithium electrode, the more uniform current application can be obtained. In addition to causing a difference in the degree of pre-lithiation, pre-lithiation may occur only in the center of the surface of the anode active material layer.

이를 방지하기 위해서 음극 활물질층과 리튬 전극 사이에 추가적으로 분리막을 삽입하여 접촉을 근원적으로 방지할 수도 있다. 따라서, 분리막 삽입 여부는 그 필요에 따라 자유롭게 선택 가능하다.To prevent this, an additional separator may be inserted between the anode active material layer and the lithium electrode to fundamentally prevent the contact. Therefore, whether to insert the separator can be freely selected according to the need.

보다 구체적으로, 상기 음극 및 리튬 전극의 간격은, 0 초과 및 1,500㎛ 이하일 수 있다. 보다 구체적으로는, 10 내지 1,500㎛일 수 있다. 보다 구체적으로는 10 내지 1,000㎛일 수 있다.More specifically, the gap between the negative electrode and the lithium electrode may be greater than 0 and less than or equal to 1,500 μm. More specifically, it may be 10 to 1,500 μm. More specifically, it may be 10 to 1,000 μm.

상기 전류 밀도는 리튬 전극의 면적을 기준으로 0.1 내지 100 mA/cm2일 수 있다. 전류 밀도가 높아지면 전리튬화 속도가 빨라지기 때문에 생산성은 증대되나, 균일도가 및 피막의 특성이 저하되어 음극의 성능이 낮아지는 문제가 있다. 따라서, 전류 밀도는 상기 범위인 것이 바람직하다. 또한, 전류 밀도와 간격의 상관 관계에 대해서는 전술한 설명으로 대체한다. The current density may be 0.1 to 100 mA/cm 2 based on the area of the lithium electrode. When the current density is increased, the total lithiation rate is increased, so the productivity is increased, but there is a problem in that the performance of the anode is lowered due to the deterioration of the uniformity and the properties of the film. Accordingly, the current density is preferably within the above range. In addition, the correlation between the current density and the interval is replaced with the above description.

상기 리튬 전극의 면적은 25 내지 1,000cm2일 수 있다. An area of the lithium electrode may be 25 to 1,000 cm 2 .

상기 음극 및 리튬 전극 사이에 분리막을 위치시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 경우 균일하게 음극과 리튬 전극의 간격을 유지시킬 수 있다.A separator may be positioned between the negative electrode and the lithium electrode. As described above, in this case, the gap between the negative electrode and the lithium electrode may be uniformly maintained.

본 발명의 또 다른 실시예에서는, 양극, 음극, 및 상기 양극 및 음극 사이에 위치하는 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다. In another embodiment of the present invention, there is provided a lithium secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte positioned between the positive electrode and the negative electrode.

상기 리튬 이차 전지는 초기 쿨롱 효율이 85 내지 100%일 수 있다. 이는 상술한 전리튬화 공정에 의해 달성될 수 있다.The lithium secondary battery may have an initial coulombic efficiency of 85 to 100%. This can be achieved by the pre-lithiation process described above.

상기 음극은 전술한 일 실시예의 음극인 바, 이에 대한 자세한 설명은 전술한 것과 동일한 바 생략하기로 한다. Since the negative electrode is the negative electrode of the above-described embodiment, a detailed description thereof will be omitted as the same as described above.

상기 양극은 양극 활물질을 포함하고, 양극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 코발트, 망간, 니켈, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 금속과 리튬과의 복합 산화물 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있다. 이러한 양극 활물질 및 이를 포함하는 양극에 대한 특징은 당업계에 일반적으로 알려진 바와 같다. 따라서, 구체적인 설명은 생략하기로 한다. The positive electrode includes a positive electrode active material, and a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium (lithiated intercalation compound) may be used as the positive electrode active material, for example, cobalt, manganese, At least one of a complex oxide of lithium and a metal selected from nickel and combinations thereof may be used. Characteristics of such a positive active material and a positive electrode including the same are generally known in the art. Therefore, a detailed description will be omitted.

상기 전해질은 비수성 유기 용매와 리튬염을 포함한다. The electrolyte includes a non-aqueous organic solvent and a lithium salt.

상기 비수성 유기 용매는 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 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. 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.

리튬 이차 전지의 종류에 따라 양극과 음극 사이에 세퍼레이터가 존재할 수 도 있다. 이러한 세퍼레이터로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있음은 물론이다.Depending on the type of the lithium secondary battery, a separator may exist between the positive electrode and the negative electrode. As such a separator, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, or a multilayer film of two or more layers thereof may be used, a polyethylene/polypropylene two-layer separator, a polyethylene/polypropylene/polyethylene three-layer separator, and polypropylene/polyethylene/poly It goes without saying that a mixed multilayer film such as a propylene three-layer separator or the like can be used.

리튬 이차 전지는 사용하는 세퍼레이터와 전해질의 종류에 따라 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 및 리튬 폴리머 전지로 분류될 수 있고, 형태에 따라 원통형, 각형, 코인형, 파우치형 등으로 분류될 수 있으며, 사이즈에 따라 벌크 타입과 박막 타입으로 나눌 수 있다. 이들 전지의 구조와 제조방법은 이 분야에 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.Lithium secondary batteries can be classified into lithium ion batteries, lithium ion polymer batteries, and lithium polymer batteries depending on the type of separator and electrolyte used, and can be classified into cylindrical, prismatic, coin-type, pouch-type, etc. according to the shape. According to the size, it can be divided into a bulk type and a thin film type. Since the structure and manufacturing method of these batteries are well known in the art, a detailed description thereof will be omitted.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is provided 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.

(실시예 1) (Example 1)

전리튬화에 사용된 전해액은 EC/EMC=30/70의 용매에 1M농도의 LiPF6를 용해하여 제1 전해액을 제조하였다. The electrolyte used for prelithiation was prepared by dissolving 1M concentration of LiPF 6 in a solvent of EC/EMC=30/70 to prepare a first electrolyte.

다음 상기 제1 전해액에 불소함유 첨가제인 FEC를 상기 제1 전해액 100 중량%를 기준으로 2 중량%를 첨가하여 제2 전해액을 제조하였다. Next, a second electrolyte was prepared by adding 2% by weight of FEC, a fluorine-containing additive, to the first electrolyte based on 100% by weight of the first electrolyte.

다음, 도 1과 같은 전리튬화 장치를 이용하여 음극 활물질층에 대한 전리튬화를 실시하였다. 구체적으로, 상기 제2 전해액 내에 함침된, 음극 및 이에 대향하는 리튬 공급원인 리튬 금속 전극을 준비하였다. Next, pre-lithiation was performed on the anode active material layer using a pre-lithiation apparatus as shown in FIG. 1 . Specifically, an anode and a lithium metal electrode, which is a lithium source opposed thereto, impregnated in the second electrolyte, were prepared.

리튬 공급원으로는 순도 99.9%인 500㎛ 두께의 리튬 금속 판을 구리 집전판 (Cu plate)에 압착하여 사용하였으며, 이때 리튬 금속 전극은 가로 20cm, 세로 20cm의 크기로 전체 면적은 400㎠ 였다. As a lithium source, a lithium metal plate with a purity of 99.9% and a thickness of 500 μm was used by pressing on a copper current collector plate (Cu plate).

한편, 음극은 평탄한 10㎛ 두께의 구리 박판 (Cu foil) 위에 무게비로 30%의 규소산화계 물질과 70%의 흑연으로 이루어진 복합음극재가 구리 박판의 양면에 각각 70㎛씩 음극 활물질층이 도포되어 있는 음극을 사용하였다. 사용한 음극의 용량은 700mAh/g 이며, 음극의 전리튬화를 위하여 2mA/㎠의 전류를 1시간 흘려줌으로써, 2.0mAh/㎠ 용량에 해당하는 리튬이 리튬 금속으로부터 이온으로 분리되어 음극 활물질층 내부에 삽입되도록 하였다.On the other hand, the negative electrode is a composite negative electrode material composed of 30% silicon oxide-based material and 70% graphite in a weight ratio on a flat 10㎛ thick copper foil (Cu foil), 70㎛ each of the negative electrode active material layers are applied on both sides of the copper thin plate. The negative electrode was used. The used negative electrode has a capacity of 700 mAh/g, and by passing a current of 2 mA/cm 2 for 1 hour to prelithiate the negative electrode, lithium corresponding to a capacity of 2.0 mAh/cm 2 is separated from lithium metal into ions, and the anode active material layer to be inserted.

리튬 금속 전극과 음극 활물질층의 간격은 10㎛를 유지하고자 하였으며, 전체 면적에 걸쳐 리튬 금속과 음극 활물질층 간의 직접접촉을 막고자 10㎛의 두께를 갖는 분리막을 삽입하였다.The gap between the lithium metal electrode and the anode active material layer was maintained at 10 μm, and a separator having a thickness of 10 μm was inserted to prevent direct contact between the lithium metal and the anode active material layer over the entire area.

이 상태에서, 전원공급장치를 이용하여 리튬 금속 전극과 집전체에 각각 (+)와 (-) 전극으로 하여 전류를 인가하여 리튬 금속으로부터 리튬이온을 분리하여 음극재 내부에 삽입되도록 하였다.In this state, using a power supply, current was applied to the lithium metal electrode and the current collector as (+) and (-) electrodes, respectively, to separate lithium ions from the lithium metal and insert them into the anode material.

(실시예 2) (Example 2)

불소 함유 첨가제인 FEC를, 상기 제1 전해액 100 중량%를 기준으로 15 중량%를 첨가하여 제2 전해액을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전리튬화를 실시하였다. Pre-lithiation was performed in the same manner as in Example 1, except that 15 wt% of the fluorine-containing additive FEC was added based on 100 wt% of the first electrolyte to prepare a second electrolyte.

(실시예 3) (Example 3)

불소 함유 첨가제인 FEC를, 상기 제1 전해액 100 중량%를 기준으로 30 중량%를 첨가하여 제2 전해액을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전리튬화를 실시하였다. Pre-lithiation was performed in the same manner as in Example 1, except that 30% by weight of the fluorine-containing additive, FEC, was added based on 100% by weight of the first electrolyte to prepare a second electrolyte.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

불소 함유 첨가제를 상기 제1 전해액에 추가하여 제2 전해액을 제조하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 전리튬화를 실시하였다. 즉, 제1 전해액을 이용하여 전리튬화를 실시하였다. Pre-lithiation was performed in the same manner as in Example 1, except that the second electrolyte was not prepared by adding a fluorine-containing additive to the first electrolyte. That is, all-lithiation was performed using the first electrolyte.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

불소 함유 첨가제인 FEC를, 상기 제1 전해액 100 중량%를 기준으로 50 중량%를 첨가하여 제2 전해액을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전리튬화를 실시하였다. Pre-lithiation was performed in the same manner as in Example 1, except that 50% by weight of FEC, a fluorine-containing additive, was added based on 100% by weight of the first electrolyte to prepare a second electrolyte.

실험예 Experimental example

도 2a는 실시예 3에 따라 전리튬화된 음극의 표면 형상을 나타낸 것이고, 도 2b는 도 2a에 나타낸 표면의 면적에 대하여 EDS 성분 분석 피크를 보여주는 결과를 나타낸 것이다. 표 1에는 상기 분석법을 이용하여 불소 함유 첨가제의 첨가량에 따라 음극 활물질층 표면에 위치하는 피막의 불소 성분 비율을 나타내었다.FIG. 2a shows the surface shape of the prelithiated negative electrode according to Example 3, and FIG. 2b shows the results showing the EDS component analysis peak with respect to the surface area shown in FIG. 2a. Table 1 shows the ratio of the fluorine component of the film positioned on the surface of the negative electrode active material layer according to the amount of the fluorine-containing additive added using the above analysis method.

구분division FEC 첨가량FEC added amount 음극 표면 성분별 ?t량 (wt%)?t amount (wt%) for each negative electrode surface component 불소 중량비 (%)
(C+Si ) : F
Fluorine weight ratio (%)
(C+Si ) : F
CC SiSi FF 비교예 1Comparative Example 1 0%0% 68.6268.62 18.0418.04 0.260.26 99.7 : 0.399.7 : 0.3 실시예 1Example 1 2%2% 69.0269.02 18.4818.48 0.650.65 99.3 : 0.799.3 : 0.7 실시예 2Example 2 15%15% 69.9169.91 17.617.6 1.761.76 98.0 : 2.098.0 : 2.0 실시예 3Example 3 30%30% 69.6569.65 16.916.9 2.622.62 97.1 : 2.997.1 : 2.9 비교예 2Comparative Example 2 50%50% 67.1167.11 18.6718.67 2.852.85 96.8 : 3.296.8:3.2

먼저, 도 2a 및 도 2b를 참고하면, 전리튬화된 음극 활물질층의 표면에서 불소 성분의 검출되는 것을 확인할 수 있다. First, referring to FIGS. 2A and 2B , it can be confirmed that the fluorine component is detected on the surface of the prelithiated anode active material layer.

다음, 표 1을 참고하면, 불소 함유 첨가제(FEC)를 사용하는 경우 음극 활물질층 표면에서 불소 성분이 뚜렷하게 관찰되며, 첨가량이 증가할수록 음극 활물질층 표면 피막의 불소 성분 비율이 점점 증가하고 있음을 알 수 있다. 즉, 음극 활물질층 표면에 위치하는 불소를 포함하는 피막 성분의 양은 도금 전해액에 사용된 불소를 포함하는 첨가제의 양에 의해 직접적으로 영향을 받고 있음을 보여 준다.Next, referring to Table 1, it can be seen that when a fluorine-containing additive (FEC) is used, the fluorine component is clearly observed on the surface of the anode active material layer, and the ratio of the fluorine component in the surface film of the anode active material layer increases as the amount of addition increases. can That is, it shows that the amount of the coating component including fluorine positioned on the surface of the anode active material layer is directly affected by the amount of the fluorine-containing additive used in the plating electrolyte.

도 3은 각 실시예 및 비교예에 따라 전리튬화된 음극재를 이용하여, 코인셀을 제작하고 충전 및 방전 특성 평가를 실시한 결과를 나타낸 것이다.3 shows the results of manufacturing a coin cell and evaluating charging and discharging characteristics using a pre-lithiated anode material according to each of Examples and Comparative Examples.

평가에 사용된 코인셀은 2032형 크기를 가지며, 양극 활물질로는 Li1+x(NiyMnzCow)1-xO2 계열의 물질을 사용하였다. The coin cell used in the evaluation had a size of 2032 type, and a Li 1+x (Ni y Mn z Co w ) 1-x O 2 series material was used as the cathode active material.

충전 조건은 정전류-정전압 혼합 모드로 정전류는 0.1C, 정전압은 4.2V 이며, 컷오프 전류는 0.05C로 설정하였다. 한편 방전 조건은 정전류 모드로 정전류는 0.1C 이며, 컷오프 전압은 2.5V로 설정하였다.The charging condition was a constant current-constant voltage mixed mode, the constant current was 0.1C, the constant voltage was 4.2V, and the cutoff current was set to 0.05C. On the other hand, the discharge condition is a constant current mode, the constant current is 0.1C, and the cutoff voltage is set to 2.5V.

도 3을 참고하면, 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 음극을 적용하는 경우에는 높은 충전 및 방전 용량을 보여 줌으로써 음극 활물질층의 전리튬화에 따른 용량 상승의 효과를 나타낸다. 뿐만 아니라, 비교예 1 및 비교예 2에 비해서 용량 유지율이 우수함을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 3 , when the negative electrodes prepared according to Examples 1 to 3 are applied, high charging and discharging capacities are shown, thereby showing the effect of increasing the capacity according to the prelithiation of the negative electrode active material layer. In addition, it can be confirmed that the capacity retention rate is excellent compared to Comparative Examples 1 and 2.

도 4는 충방전 성능 평가 시의 충전 및 방전 용량으로부터 계산한 쿨롱 효율(Coulombic Efficiency)를 나타낸 것이다.4 shows the Coulombic Efficiency calculated from the charging and discharging capacities at the time of charging/discharging performance evaluation.

도 4를 참고하면, 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 음극을 적용하는 경우에는 최초 충방전 과정인 첫번째 사이클(cycle)에서 89.4 내지 90.7% 수준의 높은 초기쿨롱효율(Initial Coulombic Efficiency, ICE)를 보여 준다. 이는 전리튬화를 통하여 사전에 보상된 리튬의 효과로 초기 비가역 반응에 따른 활성리튬의 감소가 크게 완화되었기 때문이다. 전리튬화를 실시하지 않은 규소 산화물계 물질을 음극 활물질층에 사용한 경우의 초기 쿨롱 효율이 약 70% 수준임을 감안하면 실시예 1 내지 3의 음극에서는 전리튬화의 효과가 충분히 나타나고 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 4 , when the negative electrode prepared according to Examples 1 to 3 is applied, a high initial Coulombic Efficiency (ICE) of 89.4 to 90.7% in the first cycle, which is the first charge/discharge process, is obtained. show This is because the decrease in activated lithium due to the initial irreversible reaction was greatly alleviated by the effect of lithium compensated in advance through prelithiation. Considering that the initial coulombic efficiency when a silicon oxide-based material not subjected to pre-lithiation is used for the anode active material layer is about 70%, it can be seen that the effect of pre-lithiation is sufficiently exhibited in the anodes of Examples 1 to 3 have.

한편, 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 음극을 적용하는 경우에도 초기 쿨롱 효율은 각각 88.2%, 89.8%로 전리튬화를 실시하지 않은 경우에 비해 높다. 그러나, 2회 이후의 충방전 과정에서는 실시예 1 내지 3과 비교할 때, 상대적으로 낮은 쿨롱 효율을 나타내는 것을 확인할 수 있다. On the other hand, even when the negative electrode prepared according to Comparative Example 1 and Comparative Example 2 is applied, the initial Coulombic efficiencies are 88.2% and 89.8%, respectively, which is higher than that in the case where prelithiation is not performed. However, it can be seen that, in the charging/discharging process after the second time, a relatively low coulombic efficiency is exhibited as compared with Examples 1 to 3.

도 5는 도 3의 충전 및 방전 특성 평가가 완료된 코인 셀을 이용하여 고속 장기 충전 및 방전 특성 평가를 실시한 결과를 나타낸 것이다. 5 shows the results of high-speed long-term charging and discharging characteristics evaluation using the coin cell for which the evaluation of charging and discharging characteristics of FIG. 3 has been completed.

고속 장기 충방전 평가의 충전 조건은 정전류-정전압 혼합 모드로 정전류는 1.0C, 정전압은 4.2V 이며, 컷오프 전류는 0.05C로 설정하였다. 한편 방전 조건은 정전류 모드로 정전류는 1.0C 이며, 컷오프 전압은 2.5V로 설정하였다.The charging conditions for high-speed long-term charge/discharge evaluation were constant current-constant voltage mixed mode, constant current was 1.0C, constant voltage was 4.2V, and cut-off current was set to 0.05C. On the other hand, the discharge condition was a constant current mode, a constant current of 1.0C, and a cut-off voltage of 2.5V.

도 5를 참고하면, 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 음극을 적용하는 경우에는 매우 안정적으로 높은 용량을 유지하는 반면, 비교예 1 내지 2에 따라 제조된 음극을 적용하는 경우에는 실시예 1 내지 3과 비교할 때 용량이 낮으며 용량의 감소도 크게 나타나는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 5 , when the negative electrode prepared according to Examples 1 to 3 is applied, a high capacity is very stably maintained, whereas when the negative electrode prepared according to Comparative Examples 1 to 2 is applied, Examples 1 to It can be seen that the capacity is low compared to 3 and the decrease in capacity is also large.

따라서, 본 실시예로부터 음극 활물질, 특히 특히 탄소계 물질 보다 10배 이상의 유효 용량을 가지는 규소계 및 규소산화계 물질이 포함된 음극 활물질층이 형성된 음극을 전기화학적 방법을 이용하여 전리튬화를 함에 있어, 전리튬화 공정에 사용되는 도금액 첨가제의 첨가량을 조정함으로써, 음극 활물질층 표면에 불소를 포함하는 피막을 효과적으로 형성시킬 수 있다.Therefore, from this embodiment, the negative electrode active material, particularly the negative electrode active material layer containing the silicon-based material and silicon oxide-based material having an effective capacity of 10 times or more than that of the carbon-based material, the negative electrode active material layer is formed using an electrochemical method, , by adjusting the amount of the plating solution additive used in the prelithiation process, it is possible to effectively form a film containing fluorine on the surface of the negative electrode active material layer.

또한, 일 실시예와 같은 방법으로 전리튬화를 실시할 경우, 전리튬화의 기본 목적인 초기 비가역 문제가 해결되어 높은 용량 및 높은 초기 쿨롱 효율을 얻을 수 있다. 아울러, 음극 활물질 표면에 불소 함유 피막이 형성됨에 따라 일 실시예의 음극을 적용하는 경우 리튬 이차 전지의 충방전 수명이 크게 증가되는 효과를 얻을 수 있다. 이는 음극 활물질층 표면에 형성된 불소 함유 피막이 전해액과 음극 간의 부반응을 효과적으로 차단하기 때문인 것으로 사료된다. 또한, 일 실시예의 음극은 높은 유연성을 가지므로 충방전 과정 중 피막 파괴가 적어 음극 표면에서 리튬의 탈착과 부착을 균일하게 함으로써 수지상 성장을 억제하기 때문에 충방전 수명이 보다 향상된 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다. In addition, when all-lithiation is performed in the same manner as in the embodiment, the initial irreversible problem, which is the basic purpose of all-lithiation, is solved, so that high capacity and high initial coulombic efficiency can be obtained. In addition, as the fluorine-containing film is formed on the surface of the negative electrode active material, when the negative electrode of one embodiment is applied, the charge and discharge life of the lithium secondary battery can be greatly increased. This is considered to be because the fluorine-containing film formed on the surface of the anode active material layer effectively blocks a side reaction between the electrolyte and the anode. In addition, since the negative electrode of one embodiment has high flexibility, there is less film breakage during the charging and discharging process, so that dendrite growth is suppressed by uniform detachment and adhesion of lithium from the surface of the negative electrode, so that a lithium secondary battery with a more improved charge and discharge life can be implemented. have.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The present invention is not limited to the above embodiments, but can be manufactured in a variety of different forms, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can take other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be understood that it can be implemented as Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (15)

집전체;
상기 집전체 상에 위치하는 음극 활물질층; 및
상기 음극 활물질층 표면에 불소(F)를 포함하는 피막이 위치하고,
상기 음극 활물질층은 전리튬화(pre-lithiation)된 것이며,
상기 피막은, 상기 피막 전체를 기준으로 0.3 중량% 이상의 불소(F)를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극.
current collector;
a negative active material layer positioned on the current collector; and
A film containing fluorine (F) is positioned on the surface of the anode active material layer,
The anode active material layer is pre-lithiated,
The film is a negative electrode for a lithium secondary battery comprising 0.3% by weight or more of fluorine (F) based on the entire film.
제1항에 있어서,
상기 음극 활물질층 내 음극 활물질은,
규소계 화합물, 규소 산화물계 화합물, 탄소계 화합물 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극.
According to claim 1,
The anode active material in the anode active material layer,
A negative electrode for a lithium secondary battery comprising at least one of a silicon-based compound, a silicon oxide-based compound, a carbon-based compound, and a combination thereof.
제2항에 있어서,
상기 음극 활물질층 전체를 기준으로,
탄소(C) 및 규소(Si)의 중량비는 95:5 내지 60:40인 리튬 이차 전지용 음극.
3. The method of claim 2,
Based on the entire anode active material layer,
A negative electrode for a lithium secondary battery wherein the weight ratio of carbon (C) and silicon (Si) is 95:5 to 60:40.
제1항에 있어서,
상기 피막은,
상기 피막 전체를 기준으로 0.5 내지 2.8 중량% 범위의 불소(F)를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극.
According to claim 1,
The film is
A negative electrode for a lithium secondary battery comprising fluorine (F) in an amount of 0.5 to 2.8 wt% based on the entire film.
제1항에 있어서,
상기 피막 전체를 기준으로,
탄소(C) 및 규소(Si)의 합과 불소(F) 간의 중량비는 99.5:0.5 내지 97.0:3.0인 리튬 이차 전지용 음극.
According to claim 1,
Based on the entire film,
A negative electrode for a lithium secondary battery in which the weight ratio between the sum of carbon (C) and silicon (Si) and fluorine (F) is 99.5:0.5 to 97.0:3.0.
제1항에 있어서,
상기 음극 활물질층의 전체 두께 방향에 대해 임의의 지점에서의 리튬의 함량은,
상기 음극 활물질층의 표면부에서부터 두께 방향으로 20길이% 내의 리튬 함량의 최소값 및 최대값의 범위 내의 값인 리튬 이차 전지용 음극.
According to claim 1,
The content of lithium at any point with respect to the entire thickness direction of the negative active material layer is,
A negative electrode for a lithium secondary battery that is a value within a range of a minimum value and a maximum value of the lithium content within 20% by length from the surface portion of the negative electrode active material layer in the thickness direction.
제1항에 있어서,
상기 음극 활물질층의 두께는 10 내지 200㎛ 범위인 리튬 이차 전지용 음극.
According to claim 1,
The thickness of the negative active material layer is in the range of 10 to 200㎛ a negative electrode for a lithium secondary battery.
리튬 염이 용해된 제1 전해액을 준비하는 단계;
상기 제1 전해액에 불소를 포함하는 첨가제를 투입한 제2 전해액을 준비하는 단계;
상기 제2 전해액 내에 함침된, 음극 활물질층을 포함하는 음극 및 이에 대향하는 리튬 전극을 준비하는 단계; 및
상기 음극 및 리튬 전극에 전류를 인가하여, 상기 음극을 전리튬화(pre-lithiation)시키는 단계;
를 포함하고,
상기 음극을 전리튬화(pre-lithiation)시키는 단계는, 상기 음극 활물질층 상에 불소(F)를 포함하는 피막을 형성하는 단계를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극의 제조방법.
Preparing a first electrolyte solution in which the lithium salt is dissolved;
preparing a second electrolyte in which an additive containing fluorine is added to the first electrolyte;
preparing a negative electrode including a negative electrode active material layer and a lithium electrode facing the negative electrode impregnated in the second electrolyte; and
pre-lithiation of the negative electrode by applying a current to the negative electrode and the lithium electrode;
including,
The pre-lithiation of the negative electrode includes forming a film containing fluorine (F) on the negative electrode active material layer.
제8항에 있어서,
상기 리튬 염은, LiFSI, LiTFSI, LiBF4, LiPF6, LiAsF6, LiClO4 및 LiN(SO2CF3)2로 이루어진 그룹으로부터 1종 이상을 포함하며, 상기 제1 전해액에서 상기 리튬 염의 농도는 0.1M 내지 2.0M 범위인 리튬 이차 전지용 음극의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The lithium salt includes at least one from the group consisting of LiFSI, LiTFSI, LiBF4, LiPF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 and LiN(SO 2 CF 3 ) 2 , and the concentration of the lithium salt in the first electrolyte is 0.1 A method of manufacturing a negative electrode for a lithium secondary battery in the range of M to 2.0M.
제8항에 있어서,
상기 불소를 포함하는 첨가제는, 플루오로에틸렌 카보네이트 (Fluoroethylene carbonate, FEC, F(C2H3O2)CO), 하이드로플루오르에테르 (Hydro Fluoro Ether, HFE, C4F9OC2H5), 테트라플루오르프로판올 (Tetrafluoro Propanol, TFP, C3H4F4O) 및 옥타플루오로펜탄올 (Octafluoro Pentanol, OFP, C5H4F8O)로 이루어진 그룹으로부터 1종 이상을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The additive containing the fluorine is, fluoroethylene carbonate (Fuoroethylene carbonate, FEC, F(C 2 H 3 O 2 )CO), hydrofluoroether (Hydro Fluoro Ether, HFE, C4F 9 OC 2 H 5 ), tetrafluoro Propanol (Tetrafluoro Propanol, TFP, C 3 H 4 F 4 O) and octafluoropentanol (Octafluoro Pentanol, OFP, C 5 H 4 F 8 O) of a negative electrode for a lithium secondary battery containing at least one from the group consisting of manufacturing method.
제8항에 있어서,
상기 불소를 포함하는 첨가제의 함량은,
상기 제1 전해액 100 중량%를 기준으로 1 내지 40 중량% 범위인 리튬 이차 전지용 음극의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The content of the additive containing fluorine is,
A method of manufacturing a negative electrode for a lithium secondary battery in the range of 1 to 40% by weight based on 100% by weight of the first electrolyte.
제8항에 있어서,
상기 전류를 인가하는 공정은,
0.1mA/㎠ 내지 10mA/㎠의 전류를 0.1시간 내지 100시간 동안 인가하는 것인 리튬 이차 전지용 음극의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The process of applying the current is
A method of manufacturing a negative electrode for a lithium secondary battery in which a current of 0.1 mA/cm 2 to 10 mA/cm 2 is applied for 0.1 hour to 100 hours.
제8항에 있어서,
상기 음극 및 리튬 전극의 간격은, 0 초과 및 1,500㎛ 이하인 것인 리튬 이차 전지용 음극의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
The gap between the negative electrode and the lithium electrode is greater than 0 and 1,500 μm or less.
양극;
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 음극; 및
상기 양극 및 음극 사이에 위치하는 전해질
을 포함하는 리튬 이차 전지.
anode;
The negative electrode of any one of claims 1 to 7; and
Electrolyte positioned between the anode and cathode
A lithium secondary battery comprising a.
제14항에 있어서,
상기 리튬 이차 전지는, 초기 쿨롱 효율이 85 내지 100%인 리튬 이차 전지.
15. The method of claim 14,
The lithium secondary battery is a lithium secondary battery having an initial coulombic efficiency of 85 to 100%.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023096307A1 (en) * 2021-11-29 2023-06-01 주식회사 엘지에너지솔루션 Anode for lithium secondary battery, method for manufacturing lithium secondary battery, and lithium secondary battery
CN116314597A (en) * 2023-05-23 2023-06-23 珠海冠宇动力电池有限公司 Battery and electronic equipment

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100291067B1 (en) * 1998-05-27 2001-06-01 박호군 Pre-lithiation method of carbon electrodes and its application to assembling lithium secondary batteries
KR20190030345A (en) * 2017-09-14 2019-03-22 주식회사 엘지화학 Pre-lithiation method of negative electrode for secondary battery
KR20200005870A (en) * 2018-07-09 2020-01-17 주식회사 엘지화학 Qualitative and quantitative analysis method of solid electolyte interphase film of a secondary battery
KR20200030482A (en) * 2018-09-12 2020-03-20 주식회사 엘지화학 Methods for preparing negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100291067B1 (en) * 1998-05-27 2001-06-01 박호군 Pre-lithiation method of carbon electrodes and its application to assembling lithium secondary batteries
KR20190030345A (en) * 2017-09-14 2019-03-22 주식회사 엘지화학 Pre-lithiation method of negative electrode for secondary battery
KR20200005870A (en) * 2018-07-09 2020-01-17 주식회사 엘지화학 Qualitative and quantitative analysis method of solid electolyte interphase film of a secondary battery
KR20200030482A (en) * 2018-09-12 2020-03-20 주식회사 엘지화학 Methods for preparing negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023096307A1 (en) * 2021-11-29 2023-06-01 주식회사 엘지에너지솔루션 Anode for lithium secondary battery, method for manufacturing lithium secondary battery, and lithium secondary battery
CN116314597A (en) * 2023-05-23 2023-06-23 珠海冠宇动力电池有限公司 Battery and electronic equipment
CN116314597B (en) * 2023-05-23 2023-08-08 珠海冠宇动力电池有限公司 Battery and electronic equipment

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