KR20220050531A - 리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 - Google Patents

리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20220050531A
KR20220050531A KR1020200134307A KR20200134307A KR20220050531A KR 20220050531 A KR20220050531 A KR 20220050531A KR 1020200134307 A KR1020200134307 A KR 1020200134307A KR 20200134307 A KR20200134307 A KR 20200134307A KR 20220050531 A KR20220050531 A KR 20220050531A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
positive electrode
active material
coating layer
secondary battery
lithium secondary
Prior art date
Application number
KR1020200134307A
Other languages
English (en)
Inventor
박수진
이상준
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020200134307A priority Critical patent/KR20220050531A/ko
Publication of KR20220050531A publication Critical patent/KR20220050531A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 집전체; 및 상기 집전체 상에 형성된 양극 활물질층을 포함하며, 상기 집전체와 상기 양극 활물질층 사이, 또는 상기 양극 활물질층 상에 Mg(OH)2를 포함하는 코팅층을 포함하고, 상기 양극 활물질층과 상기 코팅층의 두께비는 60:1 내지 150:1이며, 상기 Mg(OH)2의 함량은 상기 코팅층 전체 함량 대비 94중량% 초과 99중량% 미만인 리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.

Description

리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지{POSITIVE ELECTRODE FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}
본 발명은 리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지며, 사이클 수명이 길고, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.
한편, 리튬 이차전지의 에너지 밀도를 더 높이기 위해, 양극의 구동 전압을 높이기 위한 연구가 진행되고 있다. 그러나, 양극의 구동 전압을 높이는 경우에 노트북, 휴대폰, 전자담배의 발화 등 배터리의 과충전 관련 안전성 문제가 지속적으로 발생하고 있다. 리튬 이차전지의 안전성 관련 항목 중, 과충전은 지속적으로 전류가 전지 내에 인가되어 전지 용량을 초과하여 충전되는 상태를 의미하며, 과충전 상태가 지속될 경우, 전지 내 다양한 부반응이 형성되어 열 폭주로 이어질 수 있다.
이에 따라, 우수한 용량 특성 및 출력 특성을 가지는 전지를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 고전압 하에서 양극 표면에 일어나는 전해액 산화 및 가스 발생 등을 억제할 수 있어 과충전 시 발화율이 낮은 양극이 필요한 실정이다.
본 발명은 고전압 하에서 양극 표면에서 일어나는 전해액 산화 및 가스 발생이 억제되는 리튬 이차전지용 양극을 제공하고자 한다.
본 발명은 집전체; 및 상기 집전체 상에 형성된 양극 활물질층을 포함하며, 상기 집전체와 상기 양극 활물질층 사이, 또는 상기 양극 활물질층 상에 Mg(OH)2를 포함하는 코팅층을 포함하고, 상기 양극 활물질층과 상기 코팅층의 두께비는 60:1 내지 150:1이며, 상기 Mg(OH)2의 함량은 상기 코팅층 전체 함량 대비 94중량% 초과 99중량% 미만인 리튬 이차전지용 양극을 제공한다.
또한, 상기 양극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.
본 발명에 따른 양극은 상기 집전체와 상기 양극 활물질층 사이, 또는 상기 양극 활물질층 상에 특정 함량의 Mg(OH)2를 포함하는 코팅층을 상기 양극 활물질층과 특정 두께비가 되도록 포함하여, 우수한 용량 특성 및 출력 특성을 가지는 전지를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 양극 표면에서 일어나는 전해액의 산화를 방지할 수 있어 과충전 시 발화율을 낮출 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, '평균 입경(D50')'은 입경 분포 곡선에서 체적 누적량의 50%에 해당하는 입경으로 정의할 수 있다. 상기 평균 입경(D50)은 예를 들어, 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있다. 예를 들어, Mg(OH)2의 평균 입경(D50)의 측정 방법은, Mg(OH)2 입자를 분산매 중에 분산시킨 후, 시판되는 레이저 회절 입도 측정 장치(예를 들어, HORIBA社 LA-960)에 도입하여 약 28kHz의 초음파를 출력 60W로 조사한 후, 측정 장치에 있어서의 체적 누적량의 50%에 해당하는 평균 입경(D50)을 산출할 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
양극
본 발명에 따른 양극은 집전체; 및 상기 집전체 상에 형성된 양극 활물질층을 포함하며, 상기 집전체와 상기 양극 활물질층 사이, 또는 상기 양극 활물질층 상에 Mg(OH)2를 포함하는 코팅층을 포함하고, 상기 양극 활물질층과 상기 코팅층의 두께비는 60:1 내지 150:1이며, 상기 Mg(OH)2의 함량은 상기 코팅층 전체 함량 대비 94중량% 초과 99중량% 미만이다.
본 발명에 따른 양극은 상기 집전체와 상기 양극 활물질층 사이, 또는 상기 양극 활물질층 상에 특정 함량의 Mg(OH)2를 포함하는 코팅층을 상기 양극 활물질층과 특정 두께비가 되도록 포함하여, 우수한 용량 특성 및 출력 특성을 가지는 전지를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 양극 표면에서 일어나는 전해액의 산화를 방지할 수 있어 과충전 시 발화율을 낮출 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 양극에 상기한 코팅층을 포함하여, 본 발명의 양극을 포함하는 전극을 과충전 하였을 때, 전해액 대신 Mg(OH)2가 산화되므로 양극 표면에서 일어나는 전해액의 산화를 방지할 수 있다. 이 경우, 전해액 산화로 형성되는 가연성 물질에 비해 Mg(OH)2 산화로 형성되는 가연성 물질의 양이 적기 때문에, 과충전 시 발화율을 낮출 수 있다. 한편, Mg(OH)2가 산화되면 저항성 물질이 형성되어, 전지 내 저항이 증가되고 전압이 오버슈트(overshoot)되어 안정적으로 과충전이 종료된다. 또한, Mg(OH)2가 산화되면 물이 형성되어 발열을 억제할 수 있으므로, 과충전 시 발화율을 더욱 낮출 수 있다.
상기 Mg(OH)2의 함량은 상기 코팅층 전체 함량 대비 94중량% 초과 99중량% 미만이다. 상기 Mg(OH)2의 함량은 95중량% 내지 98중량%일 수 있다. Mg(OH)2의 함량이 상기 코팅층 전체 함량 대비 94중량% 이하인 경우, 과충전 시 생성되는 저항성 물질이 충분하지 못한 문제가 있으며, Mg(OH)2의 함량이 상기 코팅층 전체 함량 대비 99중량% 이상인 경우, 바인더 함량 대비 무기물 함량이 너무 많아 코팅층이 탈리될 수 있다. 즉, 상기 Mg(OH)2의 함량이 상기 범위 내인 경우, 코팅층의 탈리를 방지할 수 있고, 과충전 시 양극 표면에서 일어나는 전해액의 산화를 방지하여 과충전 시 발화율을 낮출 수 있다.
상기 양극 활물질층과 상기 코팅층의 두께비는 60:1 내지 150:1이다. 상기 양극 활물질층과 상기 코팅층의 두께비는 바람직하게는 60:1 내지 100:1, 더욱 바람직하게는 70:1 내지 100:1일 수 있다. 상기 양극 활물질층과 상기 코팅층의 두께비가 60:1 미만인 경우, 양극 활물질의 함량이 상대적으로 적어 용량 구현이 어려우며, 상기 양극 활물질층과 상기 코팅층의 두께비가 150:1 초과인 경우, 양극 대비 코팅층의 두께가 너무 얇아 과충전 시 발화율을 낮추는 효과를 발휘하기에는 코팅층 내 무기물의 양이 부족하다. 즉, 상기 양극 활물질층과 상기 코팅층의 두께비가 상기 범위 내인 경우, 우수한 용량 및 출력 특성을 가지는 전지를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 과충전 시 양극 표면에서 일어나는 전해액의 산화를 방지하여 과충전 시 발화율을 낮출 수 있다.
상기 코팅층은 두께가 1㎛ 내지 5㎛, 바람직하게는 1㎛ 내지 3㎛, 더욱 바람직하게는 1㎛ 내지 1.5㎛일 수 있다. 양극 활물질층과 코팅층의 두께가 상기 범위 내인 경우, 과충전 개선 효과를 구현하기에 적합하며, 양극에서 차지하는 코팅층의 비율이 적절하여 에너지 밀도가 감소하는 것을 방지할 수 있다.
상기 Mg(OH)2의 평균 입경(D50)은 0.1㎛ 내지 1㎛, 바람직하게는 0.3㎛ 내지 1㎛, 더욱 바람직하게는 0.3㎛ 내지 0.8㎛일 수 있다. 상기 Mg(OH)2의 평균 입경(D50)이 1㎛ 초과인 경우, 코팅층 내 무기물 크기가 코팅층 두께와 유사한 수준이어서 코팅층이 균일하게 형성되기 어렵다. 한편, 평균 입경(D50)이 0.1㎛ 미만 Mg(OH)2는 제조하기 어려운 문제가 있다.
상기 코팅층은 바인더를 더 포함할 수 있고, 상기 바인더는 CMC계 바인더 및 아크릴계 바인더 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 상기 바인더는 바람직하게는 바람직하게는 CMC계 바인더와 아크릴계 바인더를 4:1 내지 1:4의 중량비로 혼합한 것일 수 있다. 상기 바인더는 더욱 바람직하게는 CMC계 바인더와 아크릴계 바인더를 1:1 중량비로 혼합한 것일 수 있다. 상기 CMC계 바인더는 카복시메틸셀룰로오스(CMC)일 수 있고, 상기 아크릴계 바인더는 폴리(메틸 아크릴레이트)(PMA)계 바인더 및 폴리(아크릴산)(PAA)계 바인더 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 상기 코팅층에 포함되는 바인더가 상기한 것들인 경우, Mg(OH)2 코팅층을 형성하는 코팅층 형성용 조성물의 점도 및 코팅층 내 무기물 간 응집력과 전극과의 결착력을 적절한 수준으로 유지할 수 있다.
상기 코팅층에 포함되는 상기 바인더의 함량은 상기 코팅층 전체 함량 대비 2중량% 내지 5중량%일 수 있다. 상기 코팅층에 포함되는 상기 바인더의 함량이 2중량% 미만인 경우, 코팅 층 내 Mg(OH)2 간의 응집력 및 양극 표면과의 결착력이 부족하여 코팅층이 탈리될 수 있으며, 상기 코팅층에 포함되는 상기 바인더의 함량이 5중량% 초과인 경우, 양극의 저항이 커져 전지의 출력 특성이 저하될 수 있다.
상기 양극 활물질층은 하기 화학식 1로 표시되는 조성을 갖는 양극 활물질을 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 1]
LixCo1-a-bM1 aM2 bO2
상기 화학식 1에서,
상기 M1은 Ni, Mn 및 Al 중에서 선택되는 1종 이상이고,
상기 M2는 B, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Zn, Ga, Y, Zr, Nb, Mo, Ta 및 W 중에서 선택되는 1종 이상이며,
0.9≤x≤1.2, 0≤a≤0.2, O≤b≤0.1이다.
상기 양극 활물질층이 하기 화학식 1로 표시되는 조성을 갖는 양극 활물질을 포함하는 경우, Ni, Mn의 함량이 높은 양극 활물질 대비 고전압 하에서 구조적으로 안정하여 더 넓은 범위의 구동 전압에서 사용이 가능하다.
상기 양극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인레스 스틸 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 또, 상기 양극 집전체는 통상적으로 3㎛ 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상기 집전체 표면 상에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있다. 예를 들어 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 양극 활물질층은 양극 활물질과 함께, 도전재 및 바인더를 포함할 수 있다.
상기 양극 활물질은 양극 활물질층 총 중량에 대하여 80중량% 내지 99중량%, 보다 구체적으로는 85중량% 내지 98중량%의 ?t량으로 포함될 수 있다. 상기한 함량 범위로 포함될 때 우수한 용량 특성을 나타낼 수 있다.
상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성을 갖는 것이면 특별한 제한 없이 사용 가능하다. 구체적인 예로는 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 휘스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 전도성 고분자 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 도전재는 양극 활물질층 총 중량에 대하여 1중량% 내지 30중량%로 포함될 수 있다.
상기 양극 활물질층에 포함되는 상기 바인더는 양극 활물질 입자들 간의 부착 및 양극 활물질과 집전체와의 접착력을 향상시키는 역할을 한다. 구체적인 예로는 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 또는 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 양극 활물질층에 포함되는 상기 바인더는 양극 활물질층 총 중량에 대하여 1중량% 내지 30중량%로 포함될 수 있다.
상기 양극은 통상의 양극 제조방법에 따라 제조될 수 있다. 구체적으로, 양극 활물질 및 선택적으로, 바인더 및 도전재를 용매 중에 용해 또는 분산시켜 양극 활물질층 형성용 조성물을 제조하고, Mg(OH)2 및 선택적으로, 바인더를 용매 중에 용해 또는 분산시켜 코팅층 형성용 조성물을 제조한 다음, 상기 양극 활물질층 형성용 조성물을 양극 집전체 상에 도포한 후 건조하여 양극 활물질층을 형성하고, 상기 코팅층 형성용 조성물을 양극 활물질층 상에 도포한 후 건조함으로써 제조될 수 있다. 이때 상기 양극 활물질, 바인더, 도전재의 종류 및 함량은 앞서 설명한 바와 같다.
상기 용매로는 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 용매일 수 있으며, 디메틸셀폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤(acetone) 또는 물 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 용매의 사용량은 슬러리의 도포 두께, 제조 수율을 고려하여 상기 양극 활물질, 도전재 및 바인더를 용해 또는 분산시키고, 이후 양극 제조를 위한 도포 시 우수한 두께 균일도를 나타낼 수 있는 점도를 갖도록 하는 정도면 충분하다.
또한, 다른 방법으로, 상기 양극은 상기 양극 활물질층 형성용 조성물과 상기 코팅층 형성용 조성물 각각을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 양극 활물질층과 코팅층을 양극 집전체 상에 라미네이션함으로써 제조될 수도 있다.
리튬 이차전지
또한, 본 발명은 상기 양극을 포함하는 전기화학소자를 제조할 수 있다. 상기 전기화학소자는 구체적으로 전지, 커패시터 등일 수 있으며, 보다 구체적으로는 리튬 이차전지일 수 있다.
상기 리튬 이차전지는 구체적으로, 양극, 상기 양극과 대향하여 위치하는 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막 및 전해액을 포함하고, 상기 양극은 앞서 설명한 바와 동일하므로, 구체적인 설명을 생략하고, 이하 나머지 구성에 대해서만 구체적으로 설명한다.
또한, 상기 리튬 이차전지는 상기 양극, 음극, 분리막의 전극 조립체를 수납하는 전지용기, 및 상기 전지용기를 밀봉하는 밀봉 부재를 선택적으로 더 포함할 수 있다.
상기 리튬 이차전지에 있어서, 상기 음극은 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 상에 위치하는 음극 활물질층을 포함한다.
상기 음극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또, 상기 음극 집전체는 통상적으로 3㎛ 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있으며, 양극 집전체와 마찬가지로, 상기 집전체 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있다. 예를 들어, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 음극 활물질층은 음극 활물질과 함께 선택적으로 바인더 및 도전재를 포함한다.
상기 음극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물이 사용될 수 있다. 구체적인 예로는 인조흑연, 천연흑연, 흑연화 탄소섬유, 비정질탄소 등의 탄소질 재료; Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si합금, Sn합금 또는 Al합금 등 리튬과 합금화가 가능한 금속질 화합물; SiOβ(0<β<2), SnO2, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물과 같이 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 금속산화물; 또는 Si-C 복합체 또는 Sn-C 복합체와 같이 상기 금속질 화합물과 탄소질 재료를 포함하는 복합물 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 또한, 상기 음극활물질로서 금속 리튬 박막이 사용될 수도 있다. 또, 탄소재료는 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소 (soft carbon) 및 경화탄소 (hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 무정형, 판상, 인편상, 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연, 키시흑연 (Kish graphite), 열분해 탄소 (pyrolytic carbon), 액정피치계 탄소섬유 (mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체 (meso-carbon microbeads), 액정피치 (Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스 (petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소가 대표적이다.
상기 음극 활물질은 음극 활물질층의 총 중량에 대하여 80중량% 내지 99중량%로 포함될 수 있다.
상기 음극 활물질층에 포함되는 상기 바인더는 도전재, 활물질 및 집전체 간의 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 음극 활물질층의 총 중량에 대하여 0.1중량% 내지 10중량%로 첨가될 수 있다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 니트릴-부타디엔 고무, 불소 고무, 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 도전재는 음극활물질의 도전성을 더욱 향상시키기 위한 성분으로서, 음극 활물질층의 총 중량에 대하여 10중량% 이하, 바람직하게는 5중량% 이하로 첨가될 수 있다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 휘스커; 산화티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 음극 활물질층은 음극 집전체 상에 음극 활물질, 및 선택적으로 바인더 및 도전재를 용매 중에 용해 또는 분산시켜 제조한 음극 합재를 도포하고 건조함으로써 제조되거나, 또는 상기 음극 합재를 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 음극 집전체 상에 라미네이션함으로써 제조될 수 있다.
한편, 상기 리튬 이차전지에 있어서, 분리막은 음극과 양극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로, 통상 리튬 이차전지에서 분리막으로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용가능하며, 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. 구체적으로는 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름 또는 이들의 2층 이상의 적층 구조체가 사용될 수 있다. 또 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포가 사용될 수도 있다. 또, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 코팅된 분리막이 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용되는 전해질로는 리튬 이차전지 제조시 사용 가능한 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 고체 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질, 고체 무기 전해질, 용융형 무기 전해질 등을 들 수 있으며, 이들로 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 전해질은 유기 용매 및 리튬염을 포함할 수 있다.
상기 유기 용매로는 전지의 전기 화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 할 수 있는 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 유기 용매로는, 메틸 아세테이트(methyl acetate), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), ε-카프로락톤(ε-caprolactone) 등의 에스테르계 용매; 디부틸 에테르(dibutyl ether) 또는 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran) 등의 에테르계 용매; 시클로헥사논(cyclohexanone) 등의 케톤계 용매; 벤젠(benzene), 플루오로벤젠(fluorobenzene) 등의 방향족 탄화수소계 용매; 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate, DMC), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate, DEC), 메틸에틸카보네이트(methylethylcarbonate, MEC), 에틸메틸카보네이트(ethylmethylcarbonate, EMC), 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate, PC) 등의 카보네이트계 용매; 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등의 알코올계 용매; 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; 또는 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다. 이중에서도 카보네이트계 용매가 바람직하고, 전지의 충방전 성능을 높일 수 있는 높은 이온전도도 및 고유전율을 갖는 환형 카보네이트(예를 들면, 에틸렌카보네이트 또는 프로필렌카보네이트 등)와, 저점도의 선형 카보네이트계 화합물(예를 들면, 에틸메틸카보네이트, 디메틸카보네이트 또는 디에틸카보네이트 등)의 혼합물이 보다 바람직하다. 이 경우 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트는 약 1:1 내지 약 1:9의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 전해액의 성능이 우수하게 나타날 수 있다.
상기 리튬염은 리튬 이차전지에서 사용되는 리튬 이온을 제공할 수 있는 화합물이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 리튬염은, LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAl04, LiAlCl4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(C2F5SO3)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2. LiCl, LiI, 또는 LiB(C2O4)2 등이 사용될 수 있다. 상기 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.
상기 전해질에는 상기 전해질 구성 성분들 외에도 전지의 수명특성 향상, 전지 용량 감소 억제, 전지의 방전 용량 향상 등을 목적으로 예를 들어, 디플루오로 에틸렌카보네이트 등과 같은 할로알킬렌카보네이트계 화합물, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사인산 트리아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올 또는 삼염화 알루미늄 등의 첨가제가 1종 이상 더 포함될 수도 있다. 이때 상기 첨가제는 전해질 총 중량에 대하여 0.1중량% 내지 5중량% 포함될 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지는 우수한 방전 용량, 출력 특성 및 수명 특성을 안정적으로 나타내기 때문에, 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 등의 휴대용 기기, 및 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle, HEV) 등의 전기 자동차 분야 등에 유용하다.
이에 따라, 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 리튬 이차전지를 단위 셀로 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩이 제공된다.
상기 전지모듈 또는 전지팩은 파워 툴(Power Tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차, 및 플러그인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용될 수 있다.
본 발명의 리튬 이차전지의 외형은 특별한 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등이 될 수 있다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지모듈에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
실시예 및 비교예
실시예 1
LiCoO2, PVdF 및 카본블랙(FX35)을 97:2:1의 중량비로 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 용매 중에서 혼합하여 양극 활물질층 형성용 조성물을 제조하였고, Mg(OH)2(평균 입경(D50): 0.5㎛), 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리(아크릴산)(PAA)계 바인더(BYK社, BYK-154)를 98:1:1의 중량비로 물 용매 중에서 혼합하여 코팅층 형성용 조성물을 제조하였다.
두께가 10㎛인 알루미늄 집전체의 일면에 상기 양극 활물질층 조성물을 양극 활물질층의 두께가 103.95㎛가 되도록 도포하고, 80℃에서 20분 동안 건조하여 양극 활물질층을 형성하였다. 상기 양극 활물질층 상에 상기 코팅층 조성물을 코팅층의 두께가 1.05㎛가 되도록 도포하고, 70℃에서 1시간 동안 건조하여 코팅층을 형성하였다. 결과적으로, 집전체 상에 양극 활물질층과 코팅층이 순차적으로 적층된 리튬 이차전지용 양극을 제조하였다.
실시예 2
상기 양극 활물질층 조성물을 양극 활물질층의 두께가 103.8㎛가 되도록 도포하는 것과, 상기 코팅층 조성물을 코팅층의 두께가 1.2㎛가 되도록 도포하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극을 제조하였다.
실시예 3
상기 양극 활물질층 조성물을 양극 활물질층의 두께가 103.55㎛가 되도록 도포하는 것과, 상기 코팅층 조성물을 코팅층의 두께가 1.45㎛가 되도록 도포하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극을 제조하였다.
실시예 4
코팅층 조성물로 Mg(OH)2, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리(아크릴산)(PAA)계 바인더(BYK社, BYK-154)를 95:2.5:2.5의 중량비로 물 용매 중에서 혼합한 것을 사용한 것으로 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극을 제조하였다.
실시예 5
코팅층 조성물로 Mg(OH)2, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리(아크릴산)(PAA)계 바인더(BYK社, BYK-154)를 97:1.5:1.5의 중량비로 물 용매 중에서 혼합한 것을 사용한 것으로 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극을 제조하였다.
비교예 1
LiCoO2, PVdF 및 카본블랙(FX35)을 97:2:1의 중량비로 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 용매 중에서 혼합하여 양극 활물질층 조성물을 제조하였다.
두께가 10㎛인 알루미늄 집전체의 일면에 상기 양극 활물질층 조성물을 양극 활물질층의 두께가 105㎛가 되도록 도포하고, 80℃에서 20분 동안 건조하여 집전체 상에 양극 활물질층이 형성된 리튬 이차전지용 양극을 제조하였다.
비교예 2
상기 양극 활물질층 조성물을 양극 활물질층의 두께가 104.5㎛가 되도록 도포하는 것과, 상기 코팅층 조성물을 코팅층의 두께가 0.5㎛가 되도록 도포하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극을 제조하였다.
비교예 3
상기 양극 활물질층 조성물을 양극 활물질층의 두께가 103㎛가 되도록 도포하는 것과, 상기 코팅층 조성물을 코팅층의 두께가 2㎛가 되도록 도포하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극을 제조하였다.
비교예 4
코팅층 조성물로 Mg(OH)2, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리(아크릴산)(PAA)계 바인더(BYK社, BYK-154)를 94:3:3의 중량비로 물 용매 중에서 혼합한 것을 사용한 것으로 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극을 제조하였다.
비교예 5
코팅층 조성물로 Mg(OH)2, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리(아크릴산)(PAA)계 바인더(BYK社, BYK-154)를 99:0.5:0.5의 중량비로 물 용매 중에서 혼합한 것을 사용한 것으로 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극을 제조하였다.
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5의 양극에 포함되는 양극 활물질층의 두께, 코팅층의 두께, 코팅층에 포함되는 Mg(OH)2의 함량 및 양극 활물질층과 코팅층의 두께비를 하기 표 1에 나타내었다.
양극 활물질층 코팅층 양극 활물질층과 코팅층의 두께비
두께 (㎛) 두께 (㎛) Mg(OH)2의 함량 (중량%)
실시예 1 103.95 1.05 98 99:1
실시예 2 103.8 1.2 98 86.5:1
실시예 3 103.55 1.45 98 71.41:1
실시예 4 103.55 1.45 95 71.41:1
실시예 5 103.55 1.45 97 71.41:1
비교예 1 105 - - -
비교예 2 104.5 0.5 98 209:1
비교예 3 103 2 98 51.5:1
비교예 4 103.55 1.45 94 71.41:1
비교예 5 103.55 1.45 99 71.41:1
제조예: 리튬 이차전지의 제조
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5 각각의 양극과 리튬 메탈 디스크(Li metal disk) 음극 사이에 분리막을 개재하여 전극 조립체를 제조한 다음, 상기 전극 조립체를 전지 케이스 내부에 위치시킨 후, 상기 전지 케이스 내부로 전해액을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하였다. 이때, 전해액으로는 에틸렌 카보네이트:에틸메틸카보네이트:디메틸카보네이트를 3:3:4이 부피비로 혼합한 유기 용매에 1M의 LiPF6를 용해시킨 전해액을 사용하였다.
실험예
실험예 1: 리튬 이차전지의 방전 용량 평가
상기와 같이 제조된 각각의 리튬 이차전지에 대해, 25℃에서 0.1C의 정전류로 전압이 4.25V가 될 때까지 충전한 후, 0.1C의 정전류로 전압이 3.0V가 될 때까지 방전하며 0.1C 초기 방전 용량을 측정하였고, 이를 하기 표 2에 나타내었다.
그리고, 상기와 같이 제조된 각각의 리튬 이차전지에 대해, 25℃에서 2.0C의 정전류로 전압이 4.25V가 될 때까지 충전한 후, 2.0C의 정전류로 전압이 3.0V가 될 때까지 방전하며 2.0C 초기 방전 용량을 측정하였고, 0.1C 초기 방전 용량에 대한 2.0C 초기 방전 용량의 비율을 고율 방전 특성으로 하여 하기 표 2에 나타내었다.
실험예 2: 리튬 이차전지의 과충전 시 발화율 평가
상기와 같이 제조된 각각의 리튬 이차전지에 대해(각각의 실시예 및 비교예마다 5개의 이차전지 샘플을 준비), 45℃에서 0.2C의 정전류로 전압이 10V가 될 때까지 과충전하였을 때, 발화가 발생한 샘플의 수를 확인하였고, 이를 하기 표 2에 나타내었다.
0.1C 초기 방전 용량 (mAh) 고율 방전 특성 (%) 과충전 시 발화한 샘플 수 (개)
실시예 1 3150 90 0
실시예 2 3123 89 0
실시예 3 3102 87 0
실시예 4 3100 86 0
실시예 5 3103 87 0
비교예 1 3255 93 3
비교예 2 3247 92 1
비교예 3 3055 82 0
비교예 4 3100 81 0
비교예 5 3101 88 2
상기 표 1 및 표 2를 참조하면, 집전체; 양극 활물질층; 및 Mg(OH)2를 포함하는 코팅층을 포함하고, 상기 양극 활물질층과 상기 코팅층의 두께비가 60:1 내지 150:1이며, 상기 Mg(OH)2의 함량이 상기 코팅층 전체 함량 대비 94중량% 초과 99중량% 미만인 실시예 1 내지 5의 리튬 이차전지용 양극은 전지에 적용 시, 방전 용량이 우수하고, 급속 충전 특성이 우수하며, 과충전 시 발화되지 않는 것을 확인할 수 있다.
이에 비해, Mg(OH)2를 포함하는 코팅층을 포함하지 않는 비교예 1의 경우, 과충전 시 지속적인 전해액 산화 반응으로 인한 급격한 저항 상승과 온도 상승으로 인해 발화한 샘플의 개수가 5개 중 3개로 많은 것을 확인할 수 있다. 그리고, 양극 활물질층과 코팅층이 두께비가 150:1을 초과하는 비교예 2의 경우에는 코팅층의 두께가 상대적으로 너무 얇아 과충전 시 발화율을 낮추는 효과를 발휘하기 어려운 것을 확인할 수 있고, 양극 활물질층과 코팅층이 두께비가 60:1 미만인 비교예 3의 경우에는 양극 활물질이 함량이 상대적으로 적어 방전 용량이 낮으며, 급속 충전 시 용량 발현에도 문제가 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, Mg(OH)2의 함량이 코팅층 전제 함량 대비 94중량%인 비교예 4의 경우에는 코팅층 내 바인더 함량이 높아 급속 충전 시 용량 발현에 문제가 있으며, Mg(OH)2의 함량이 코팅층 전제 함량 대비 99중량%인 비교예 5의 경우에는 Mg(OH)2를 포함하는 코팅층을 포함함에도 코팅층 내 바인더 함량이 낮아 충전 과정 중 코팅층의 탈리가 발생하여 저항성 물질이 제대로 형성되지 못하여, 발화한 샘플의 개수가 5개 중 2개로 많은 것을 확인할 수 있다.
결과적으로, 실시예 1 내지 5의 양극은 특정 함량의 Mg(OH)2를 포함하는 코팅층을 상기 양극 활물질층과 특정 두께비가 되도록 포함하여, 5.25V 내지 5.50V 구간에서 추가적인 저항 상승(Mg(OH)2를 포함하는 코팅층을 포함하지 않는 경우에는 일어나지 않는 저항 상승)이 일어난다. 이는 전해액 산화 반응 물질 외에 다른 반응 물질(저항성 물질(ex. MgF2))이 형성되기 때문이다. 이에 따라, 실시예 1 내지 5의 양극이 적용된 전지이 경우에는 과충전 시 상기 저항성 물질로 인하여 저항이 증가되고 전압이 오버슈트(overshoot)되어 안정적으로 과충전이 종료된다는 것을 알 수 있다. 그리고, 실시예 1 내지 5의 양극이 적용된 전지의 경우에는 과충전 시 전해액 대신 Mg(OH)2가 산화되므로, 전해액의 산화 반응이 억제된다는 것을 알 수 있다. 한편, 전해액 산화로 형성되는 가연성 물질에 비해 Mg(OH)2 산화로 형성되는 가연성 물질의 양이 적기 때문에, 과충전 시 발화율을 낮출 수 있다는 것을 알 수 있다. 그리고, Mg(OH)2의 산화 결과 H2O가 형성되어 발열을 추가적으로 억제할 수 있으므로, 과충전 시 발화율을 더욱 낮출 수 있다는 것을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 집전체; 및 상기 집전체 상에 형성된 양극 활물질층을 포함하며,
    상기 집전체와 상기 양극 활물질층 사이, 또는 상기 양극 활물질층 상에 Mg(OH)2를 포함하는 코팅층을 포함하고,
    상기 양극 활물질층과 상기 코팅층의 두께비는 60:1 내지 150:1이며,
    상기 Mg(OH)2의 함량은 상기 코팅층 전체 함량 대비 94중량% 초과 99중량% 미만인 리튬 이차전지용 양극.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 양극 활물질층과 상기 코팅층의 두께비는 70:1 내지 100:1인 리튬 이차전지용 양극.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 Mg(OH)2의 함량은 상기 코팅층 전체 함량 대비 95중량% 내지 98중량%인 리튬 이차전지용 양극.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층은 두께가 1㎛ 내지 5㎛인 리튬 이차전지용 양극.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 Mg(OH)2의 평균 입경(D50)은 0.1㎛ 내지 1㎛인 리튬 이차전지용 양극.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층은 바인더를 더 포함하고,
    상기 바인더는 CMC계 바인더 및 아크릴계 바인더 중에서 선택된 1종 이상인 리튬 이차전지용 양극.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더는 CMC계 바인더와 아크릴계 바인더를 4:1 내지 1:4의 중량비로 혼합한 것인 리튬 이차전지용 양극.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 바인더의 함량은 상기 코팅층 전체 함량 대비 2중량% 내지 5중량%인 리튬 이차전지용 양극.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 양극 활물질층은 하기 화학식 1로 표시되는 조성을 갖는 양극 활물질을 포함하는 것인 리튬 이차전지용 양극:
    [화학식 1]
    LixCo1-a-bM1 aM2 bO2
    상기 화학식 1에서,
    상기 M1은 Ni, Mn 및 Al 중에서 선택되는 1종 이상이고,
    상기 M2는 B, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Zn, Ga, Y, Zr, Nb, Mo, Ta 및 W 중에서 선택되는 1종 이상이며,
    0.9≤x≤1.2, 0≤a≤0.2, O≤b≤0.1이다.
  10. 청구항 1에 따른 양극; 음극; 상기 양극 및 음극 사이에 개재된 분리막; 및 전해액을 포함하는 리튬 이차전지.
KR1020200134307A 2020-10-16 2020-10-16 리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 KR20220050531A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200134307A KR20220050531A (ko) 2020-10-16 2020-10-16 리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200134307A KR20220050531A (ko) 2020-10-16 2020-10-16 리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220050531A true KR20220050531A (ko) 2022-04-25

Family

ID=81452013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200134307A KR20220050531A (ko) 2020-10-16 2020-10-16 리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220050531A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102359103B1 (ko) 이차전지용 양극 활물질, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102354281B1 (ko) 리튬이차전지용 양극재, 이를 포함하는 양극 및 리튬이차전지
KR102417199B1 (ko) 이차전지용 양극 활물질, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102213174B1 (ko) 리튬 이차전지용 양극 활물질, 이의 제조방법, 이를 포함하는 리튬 이차전지용 양극 및 리튬 이차전지
JP2019515465A (ja) 二次電池用正極及びこれを含むリチウム二次電池
KR20190058360A (ko) 이차전지용 양극재 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102288290B1 (ko) 이차전지용 양극 활물질, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20180058197A (ko) 이차전지용 양극, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102270113B1 (ko) 이차전지용 양극의 제조방법, 이와 같이 제조된 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102345309B1 (ko) 리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102328991B1 (ko) 이차전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20190012839A (ko) 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102477039B1 (ko) 리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102464769B1 (ko) 리튬 이차전지용 양극, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102270119B1 (ko) 이차전지용 양극 활물질의 제조방법
KR20210117987A (ko) 이차전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
JP7357997B2 (ja) 二次電池用正極材及びこれを含むリチウム二次電池
KR20180122238A (ko) 이차전지용 양극의 제조방법
KR102268076B1 (ko) 리튬 이차전지용 양극, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20220110122A (ko) 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102179968B1 (ko) 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법, 이에 의해 제조된 양극 활물질, 이를 포함하는 리튬 이차전지용 양극 및 리튬 이차전지
KR20210136877A (ko) 이차전지용 양극, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20210097025A (ko) 이차전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20190057950A (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20200118767A (ko) 이차전지용 양극, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination