KR20220105397A - Lithium secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 리튬 이차 전지에 관한 것이다. 보다 상세하게는 양극 및 음극을 포함하는 전극 조립체 및 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium secondary battery. More particularly, it relates to an electrode assembly including a positive electrode and a negative electrode, and a lithium secondary battery including a case accommodating the electrode assembly.
이차 전지는 충전 및 방전이 반복 가능한 전지로서, 휴대폰, 노트북 PC 등과 같은 휴대용 전자 기기의 동력원으로 널리 적용되고 있다.A secondary battery is a battery that can be repeatedly charged and discharged, and is widely applied as a power source for portable electronic devices such as mobile phones and notebook PCs.
예를 들면, 이차 전지는 리튬 이차 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지 등이 있다. 이들 중 리튬 이차 전지는 작동 전압 및 단위 중량당 에너지 밀도가 높고, 충전 속도 및 경량화에 유리하다는 점에서 활발하게 개발 및 적용되고 있다.For example, the secondary battery includes a lithium secondary battery, a nickel cadmium battery, and a nickel hydrogen battery. Among them, lithium secondary batteries are being actively developed and applied in that they have high operating voltage and energy density per unit weight, and are advantageous for charging speed and weight reduction.
리튬 이차 전지는 양극, 음극 및 상기 양극 및 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체를 함침시키는 전해질;을 포함할 수 있다. 또한, 상기 리튬 이차 전지는 상기 전극 조립체 및 상기 전해질을 수용하는 외장재를 더 포함할 수 있다.A lithium secondary battery includes: an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode; and an electrolyte impregnating the electrode assembly. In addition, the lithium secondary battery may further include a casing for accommodating the electrode assembly and the electrolyte.
상기 음극은 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 상에 형성되는 음극 활물질층을 포함할 수 있다. 상기 음극 활물질층은 음극 활물질을 포함하며, 상기 음극 활물질은 리튬 이차 전지의 충방전 용량, 수명 특성 등에 영향을 미칠 수 있다.The negative electrode may include a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer formed on the negative electrode current collector. The anode active material layer includes an anode active material, and the anode active material may affect charge/discharge capacity and lifespan characteristics of a lithium secondary battery.
예를 들면, 상기 음극 활물질은 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 물질로서, 천연 흑연, 인조 흑연 등의 탄소계 활물질을 포함할 수 있다. 최근에는 리튬 이차 전지의 고용량 확보를 위해, 실리콘계 활물질에 대한 연구 및 개발이 활발하다.For example, the negative active material is a material capable of intercalating and deintercalating lithium ions, and may include a carbon-based active material such as natural graphite or artificial graphite. Recently, in order to secure a high capacity of a lithium secondary battery, research and development of a silicon-based active material is active.
예를 들면, 한국 공개특허 제10-2015-0117316호는 실리콘계 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극에 대해 개시하고 있다.For example, Korean Patent Laid-Open No. 10-2015-0117316 discloses a negative electrode for a lithium secondary battery including a silicon-based active material.
본 발명의 일 과제는 고용량을 갖는 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a lithium secondary battery having a high capacity.
본 발명의 일 과제는 우수한 고온 수명 특성(예를 들어, 45℃ 용량 유지율)을 갖는 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a lithium secondary battery having excellent high-temperature life characteristics (eg, 45 ℃ capacity retention rate).
본 발명은 교대로 배치되는 양극 및 음극을 포함하는, 전극 조립체를 포함하고, 상기 전극 조립체의 적어도 일측의 최외곽에는 음극이 배치되며, 상기 최외곽의 음극은 음극 집전체; 상기 음극 집전체의 내측면 상에 형성된 제1 음극 활물질층; 및 상기 음극 집전체의 외측면 상에 형성된 제2 음극 활물질층;을 포함하고, 상기 제1 음극 활물질층 및 상기 제2 음극 활물질층은 하기 식 1을 만족하는, 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention includes an electrode assembly including positive electrodes and negative electrodes arranged alternately, a negative electrode is disposed on the outermost side of at least one side of the electrode assembly, and the outermost negative electrode includes a negative electrode current collector; a first anode active material layer formed on the inner surface of the anode current collector; and a second negative active material layer formed on the outer surface of the negative electrode current collector, wherein the first negative active material layer and the second negative active material layer satisfy Equation 1 below.
[식 1][Equation 1]
1≤LW2/LW1<1.251≤LW 2 /LW 1 <1.25
식 1 중, LW1은 제1 음극 활물질층의 로딩량이고, LW2는 제2 음극 활물질층의 로딩량이다.In Equation 1, LW 1 is the loading amount of the first negative active material layer, and LW 2 is the loading amount of the second negative active material layer.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 음극 활물질층 및 상기 제2 음극 활물질층 각각은, 탄소계 활물질을 포함할 수 있다.In an embodiment, each of the first anode active material layer and the second anode active material layer may include a carbon-based active material.
일부 실시예에 있어서, 상기 제1 음극 활물질층은 실리콘계 활물질을 더 포함할 수 있다.In some embodiments, the first anode active material layer may further include a silicon-based active material.
일부 실시예에 있어서, 상기 제2 음극 활물질층은 실리콘계 활물질을 포함하지 않을 수 있다.In some embodiments, the second anode active material layer may not include a silicon-based active material.
일부 실시예에 있어서, 상기 제2 음극 활물질층은 실리콘계 활물질을 더 포함하고, 상기 제1 음극 활물질층 중의 Si 원소의 함량은 상기 제2 음극 활물질층 중의 Si 원소의 ?t랑보다 크거나 동일할 수 있다.In some embodiments, the second negative active material layer further includes a silicon-based active material, and the content of the Si element in the first negative active material layer is greater than or equal to ?t of the Si element in the second negative active material layer. can
일부 실시예에 있어서, 상기 제1 음극 활물질층 중의 Si 원소의 함량은 1 내지 15중량%일 수 있다.In some embodiments, the content of the Si element in the first anode active material layer may be 1 to 15% by weight.
일부 실시예에 있어서, 상기 제2 음극 활물질층 중의 Si 원소의 함량은 0 초과 5중량% 이하일 수 있다.In some embodiments, the content of the Si element in the second anode active material layer may be greater than 0 and less than or equal to 5 wt%.
일 실시예에 있어서, 상기 전극 조립체는 복수의 음극들을 포함하고, 상기 최외곽의 음극 외의 음극이 포함하는 음극 활물질층은 상기 제1 음극 활물질층과 동일한 조성 및 로딩량을 가질 수 있다. In an embodiment, the electrode assembly may include a plurality of negative electrodes, and the negative electrode active material layer included in the negative electrode other than the outermost negative electrode may have the same composition and loading amount as the first negative electrode active material layer.
일 실시예에 있어서, 상기 전극 조립체는 상기 양극 및 상기 음극 사이에 배치되는 분리막을 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the electrode assembly may further include a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode.
일부 실시예에 있어서, 상기 전극 조립체는 상기 제2 음극 활물질층의 외측면 상에 분리막을 더 포함할 수 있다.In some embodiments, the electrode assembly may further include a separator on the outer surface of the second negative active material layer.
일부 실시예에 있어서, 상기 리튬 이차 전지는 상기 전극 조립체를 함침시키는 액체 전해질; 및 상기 전극 조립체 및 상기 액체 전해질을 수용하는 케이스;를 더 포함할 수 있다.In some embodiments, the lithium secondary battery includes a liquid electrolyte impregnating the electrode assembly; and a case accommodating the electrode assembly and the liquid electrolyte.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지는 교대로 배치되는 양극 및 음극을 포함하는 전극 조립체를 포함하고, 상기 전극 조립체의 적어도 일측의 최외곽에는 음극이 배치되며, 상기 최외곽의 음극은 음극 집전체 및 상기 음극 집전체의 일면 및 타면 상에 서로 상이한 도포량(즉, 로딩량)을 갖는 음극 활물질층을 포함할 수 있다. 이 경우, 리튬 이차 전지 충방전시 상기 최외곽의 음극의 뒤틀림 현상을 억제할 수 있다. 또한, 상기 최외곽의 음극의 내측면 상에 형성된 음극 활물질층의 탈리를 방지할 수 있다. 이에 따라, 리튬 이차 전지는 우수한 수명 특성(예를 들면, 고온 용량 유지율 등)을 구현할 수 있다.A lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention includes an electrode assembly including positive electrodes and negative electrodes that are alternately disposed, a negative electrode is disposed on the outermost side of at least one side of the electrode assembly, and the outermost negative electrode is a negative electrode A current collector and a negative active material layer having a different application amount (ie, a loading amount) on one surface and the other surface of the negative electrode collector may be included. In this case, it is possible to suppress the distortion of the outermost negative electrode during charging and discharging of the lithium secondary battery. In addition, it is possible to prevent detachment of the anode active material layer formed on the inner surface of the outermost anode. Accordingly, the lithium secondary battery may implement excellent lifespan characteristics (eg, high temperature capacity retention rate, etc.).
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 리튬 이차 전지를 나타낸 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a lithium secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 명세서에서 어떤 구성 요소(예를 들어, ~층 등)가 다른 구성 요소 "상에 형성된다 또는 배치된다"는 의미는, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소 상에 직접 형성(또는 배치)되어 있거나, 또는 그들 사이에 제3의 구성 요소가 형성(또는 배치)되어 있을 수 있다는 의미로 해석될 수 있다.In this specification, the meaning that a component (eg, layer, etc.) is "formed or disposed on" another component means that a component is directly formed (or disposed on) another component, Alternatively, it may be interpreted as meaning that a third component may be formed (or disposed) between them.
이하, 본 발명의 리튬 이차 전지에 대해 설명한다.Hereinafter, the lithium secondary battery of the present invention will be described.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지는 교대로 배치되는 양극 및 음극을 포함하는 전극 조립체를 포함하고, 상기 전극 조립체의 적어도 일측의 최외곽에는 음극이 배치되며, 상기 최외곽의 음극은 음극 집전체; 상기 음극 집전체의 내측면 상에 형성된 제1 음극 활물질층; 및 상기 음극 집전체의 외측면 상에 형성된 제2 음극 활물질층;을 포함하고, 상기 제1 음극 활물질층 및 상기 제2 음극 활물질층은 하기 식 1을 만족할 수 있다.A lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention includes an electrode assembly including positive electrodes and negative electrodes that are alternately disposed, a negative electrode is disposed on the outermost side of at least one side of the electrode assembly, and the outermost negative electrode is a negative electrode current collector; a first anode active material layer formed on the inner surface of the anode current collector; and a second negative active material layer formed on the outer surface of the negative electrode current collector, wherein the first negative active material layer and the second negative active material layer may satisfy Equation 1 below.
[식 1][Equation 1]
1≤LW2/LW1<1.251≤LW 2 /LW 1 <1.25
식 1 중, LW1은 제1 음극 활물질층의 로딩량이고, LW2는 제2 음극 활물질층의 로딩량이다.In Equation 1, LW 1 is the loading amount of the first negative active material layer, and LW 2 is the loading amount of the second negative active material layer.
본 발명의 일 실시예에 따른 경우, 충방전시 상기 최외곽의 음극의 뒤틀림 현상이 억제할 수 있고, 상기 제1 음극 활물질층의 탈리를 방지할 수 있다. 또한, 우수한 수명 특성(예를 들어, 고온 용량 유지율 등)을 갖는 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to suppress the distortion of the outermost negative electrode during charging and discharging, and it is possible to prevent the detachment of the first negative electrode active material layer. In addition, a lithium secondary battery having excellent lifespan characteristics (eg, high temperature capacity retention, etc.) may be implemented.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 리튬 이차 전지를 나타낸 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a lithium secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하, 도 1을 참조하며 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 리튬 이차 전지에 대해 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, a lithium secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 1 .
도 1을 참조하면, 리튬 이차 전지는 교대로 배치되는 양극(130) 및 음극(110, 120)을 포함하는 전극 조립체(150)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 양극 및 음극은 각각 복수개일 수 있고, 서로 교대로 반복하여 배치(예를 들면, 적층)될 수 있다.Referring to FIG. 1 , a lithium secondary battery may include an
일 실시예에 있어서, 전극 조립체(150)의 적어도 일측의 최외곽에는 음극이 배치될 수 있다. 또는, 전극 조립체(150)의 양측의 최외곽에 음극이 배치될 수도 있다.In an embodiment, the cathode may be disposed on the outermost side of at least one side of the
이하, 최외곽에 배치된 음극(110)은 최외곽 음극(110)이라 칭하고, 최외곽 음극(110) 외의 음극(120)은 내부 음극(120)이라 칭한다.Hereinafter, the
예를 들면, 최외곽 음극(110)은 음극 집전체(115), 음극 집전체(115) 내측면 상에 형성된 제1 음극 활물질층(112) 및 음극 집전체(115) 외측면 상에 형성된 제2 음극 활물질층(114)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 음극 집전체(115)의 "내측면"은 음극 집전체(115)의 양면 중, 전극 조립체(150)의 중심을 향하는 방향의 면을 의미할 수 있다. 또한, 음극 집전체(115)의 "외측면"은 음극 집전체(115)의 양면 중, 전극 조립체(150)의 외부를 향하는 방향의 면을 의미할 수 있다.For example, the outermost
일 실시예에 있어서, 제1 음극 활물질층(112) 및 제2 음극 활물질층(114)은 하기 식 1을 만족할 수 있다. 하기 식 1을 만족하는 경우, 충방전시 최외곽 음극(110)의 뒤틀림 현상을 억제할 수 있다. 또한, 제1 음극 활물질층(112)의 탈리를 방지할 수 있고, 우수한 수명 특성(예를 들어, 고온 용량 유지율 등)을 갖는 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다.In an embodiment, the first negative
[식 1][Equation 1]
1≤LW2/LW1<1.251≤LW 2 /LW 1 <1.25
식 1 중, LW1은 제1 음극 활물질층의 로딩량(즉, 도포량)이고, LW2는 제2 음극 활물질층의 로딩량이다.In Equation 1, LW 1 is the loading amount (ie, application amount) of the first negative active material layer, and LW 2 is the loading amount of the second negative active material layer.
일부 실시예에서, 1≤LW2/LW1≤1.2, 보다 좋게는, 1.1≤LW2/LW1≤1.2일 수 있다. 이 경우, 상술한 효과가 보다 향상될 수 있다.In some embodiments, 1≤LW 2 /LW 1 ≤1.2, better, 1.1≤LW 2 /LW 1 ≤1.2. In this case, the above-described effect may be further improved.
일 실시예에 있어서, 최외곽 음극(110)은, 음극 집전체(115)의 일면(예를 들면, 양극과 대향하는 면) 상에 제1 음극 활물질층을 형성하고, 타면(예를 들면, 양극과 대향하지 않는 면) 상에 제2 음극 활물질층을 형성하여 제조될 수 있다.In an embodiment, the outermost
예를 들면, 제1 음극 활물질층(112)은 제1 음극 활물질, 필요에 따라, 음극 바인더 및 도전재를 포함할 수 있다. 또한, 제2 음극 활물질층(114)은 제2 음극 활물질, 필요에 따라, 음극 바인더 및 도전재를 포함할 수 있다.For example, the first anode
예를 들면, 제1 음극 활물질층(112)은 제1 음극 활물질, 음극 바인더, 도전재, 분산매 등을 혼합 및 교반하여, 제1 음극 슬러리를 제조한 후, 상기 제1 음극 슬러리를 음극 집전체(115)의 일면 상에 도포, 건조 및 압연하여 형성할 수 있다. 마찬가지로, 제2 음극 활물질층(114)은 제2 음극 활물질, 음극 바인더, 도전재, 분산매 등을 혼합 및 교반하여, 제2 음극 슬러리를 제조한 후, 상기 제2 음극 슬러리를 음극 집전체(115)의 타면 상에 도포, 건조 및 압연하여 형성할 수 있다. 상기 식 1을 만족하기 위해, 상기 제1 음극 슬러리의 도포량 및 상기 제2 음극 슬러리의 도포량은 상이할 수 있다.For example, the first negative electrode
일 실시예에 있어서, 최외곽 음극(110)은, 음극 집전체(115)의 일면 상에 제1 음극 슬러리를 도포 및 건조하고, 음극 집전체(115)의 타면 상에 제2 음극 슬러리를 도포 및 건조한 후, 동시에 압연하여 제조될 수도 있다. 상기 식 1을 만족하기 위해, 상기 제1 음극 슬러리의 도포량 및 상기 제2 음극 슬러리의 도포량은 상이할 수 있다.In an embodiment, the outermost
예를 들면, 제1 음극 활물질층(112) 및 제2 음극 활물질층(114)의 형성을 위한 압연 공정에서 압력 크기는 서로 동일할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 음극 슬러리의 도포량 및 상기 제2 음극 슬러리의 도포량은 서로 상이한 바, 제1 음극 활물질층(112) 및 제2 음극 활물질층(114)은 서로 두께가 상이할 수 있다. 이 경우, 최외곽의 음극(110)의 뒤틀림 현상 및 제1 음극 활물질층(112)의 탈리 현상을 보다 방지할 수 있다.For example, in a rolling process for forming the first anode
예를 들면, 음극 집전체(115)는 금, 스테인레스강, 니켈, 알루미늄, 티탄, 구리 또는 이들의 합금을 포함할 수 있으며, 보다 좋게는, 구리 또는 구리 합금을 포함할 수 있다.For example, the negative electrode
예를 들면, 상기 제1 음극 활물질 및 상기 제2 음극 활물질은 리튬 이온을 흡장 및 탈리할 수 있는 물질을 포함할 수 있다.For example, the first negative active material and the second negative active material may include a material capable of intercalating and deintercalating lithium ions.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 음극 활물질 및 상기 제2 음극 활물질 각각은, 탄소계 활물질을 포함할 수 있다. 즉, 제1 음극 활물질층(112) 및 제2 음극 활물질층(114) 각각은, 탄소계 활물질을 포함할 수 있다.In an embodiment, each of the first negative active material and the second negative active material may include a carbon-based active material. That is, each of the first anode
예를 들면, 상기 탄소계 활물질은 비정질 탄소, 결정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 등에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.For example, the carbon-based active material may include at least one selected from amorphous carbon, crystalline carbon, carbon composite material, carbon fiber, and the like.
상기 비정질 탄소는, 예를 들면, 하드카본, 코크스, 1500℃ 이하에서 소성한 메조카본 마이크로비드(MCMB; mesocarbon microbead), 메조페이스 피치계 탄소섬유(MPCF; mesophase pitch-based carbon fiber) 등일 수 있다. 상기 결정질 탄소는, 예를 들면, 천연흑연, 흑연화 코크스, 흑연화 MCMB, 흑연화 MPCF 등일 수 있다.The amorphous carbon may be, for example, hard carbon, coke, mesocarbon microbead (MCMB) calcined at 1500° C. or lower, mesophase pitch-based carbon fiber (MPCF), etc. . The crystalline carbon may be, for example, natural graphite, graphitized coke, graphitized MCMB, graphitized MPCF, or the like.
일부 실시예에서, 상기 제1 음극 활물질은 실리콘계 활물질을 더 포함할 수 있다. 즉, 제1 음극 활물질층(112)은 실리콘계 활물질을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 보다 고용량을 갖는 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다.In some embodiments, the first negative active material may further include a silicon-based active material. That is, the first anode
예를 들면, 상기 실리콘계 활물질은 Si, SiOx(0<x<2), Si/C, SiO/C, Si-Metal 등을 포함할 수 있다.For example, the silicon-based active material may include Si, SiO x (0<x<2), Si/C, SiO/C, Si-Metal, and the like.
일부 실시예에서, 상기 제2 음극 활물질은 실리콘계 활물질을 포함하지 않을 수 있다. 즉, 제2 음극 활물질층(114)은 실리콘계 활물질을 포함하지 않을 수 있다.In some embodiments, the second negative active material may not include a silicon-based active material. That is, the second anode
일부 실시예에서, 상기 제2 음극 활물질은 실리콘계 활물질을 더 포함할 수 있다. 즉, 제2 음극 활물질층(114)은 실리콘계 활물질을 더 포함할 수 있다.In some embodiments, the second negative active material may further include a silicon-based active material. That is, the second anode
일부 실시예에서, 제1 음극 활물질층(112) 중의 Si 원소의 함량은 제2 음극 활물질층(114) 중의 Si 원소의 함량보다 크거나 동일할 수 있다. 보다 좋게는, 제1 음극 활물질층(112) 중의 Si 원소의 함량은 제2 음극 활물질층(114) 중의 Si 원소의 함량보다 클 수 있다. 이 경우, 보다 우수한 수명 특성(예를 들면, 고온 용량 유지율)을 갖는 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다.In some embodiments, the content of the element Si in the first anode
일부 실시예에서, 제1 음극 활물질층(112) 중의 Si 원소의 함량은 1 내지 15중량%일 수 있다.In some embodiments, the content of the Si element in the first anode
일부 실시예에서, 제2 음극 활물질층(114) 중의 Si 원소의 함량은 0 초과 5중량% 이하일 수 있다.In some embodiments, the content of the Si element in the second anode
예를 들면, 상기 음극 바인더는, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF; polyvinylidenefluoride, 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate) 등의 유기계 바인더; 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 등의 수계 바인더;를 포함할 수 있다. 또한, 상기 음극 바인더는, 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC)와 같은 증점제와 함께 사용될 수도 있다.For example, the negative electrode binder is, polyvinylidene fluoride (PVDF; polyvinylidenefluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyacrylonitrile (polyacrylonitrile), polymethyl methacrylic It may include an organic binder such as polymethylmethacrylate, an aqueous binder such as styrene-butadiene rubber (SBR), etc. Also, the negative electrode binder may be used together with a thickener such as carboxymethyl cellulose (CMC).
예를 들면, 상기 도전재는, 흑연, 카본 블랙, 그래핀, 탄소 나노 튜브 등의 탄소계열 도전재; 주석, 산화주석, 산화티타늄, LaSrCoO3, LaSrMnO3 등의 페로브스카이트(perovskite) 물질 등의 금속 계열 도전재;를 포함할 수 있다.For example, the conductive material may include a carbon-based conductive material such as graphite, carbon black, graphene, and carbon nanotubes; and a metal-based conductive material such as a perovskite material such as tin, tin oxide, titanium oxide, LaSrCoO3, or LaSrMnO3.
예를 들면, 내부 음극(120)은 음극 집전체(125, 음극 집전체(115)와 구분하기 위해, 이하, 내부 음극 집전체라 칭함) 및 내부 음극 집전체(125) 양면 상에 형성된 음극 활물질층(122, 제1 음극 활물질층(112) 및 제2 음극 활물질층(114)과 구분하기 위해, 이하, 내부 음극 활물질층이라 칭함).For example, the internal
예를 들면, 내부 음극 활물질층(122)은 음극 활물질로서, 탄소계 음극 활물질, 실리콘계 음극 활물질 등에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 제1 음극 활물질층(112) 및 제2 음극 활물질층(114)와 마찬가지로, 필요에 따라, 음극 바인더 및 도전재를 포함할 수 있다.For example, the internal negative
예를 들면, 내부 음극 활물질층(122) 및 제1 음극 활물질층(112)은 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 내부 음극 활물질층(122)은 상술한 제1 음극 활물질층(112)에 대한 내용이 그대로 적용될 수 있다. 이 경우, 보다 고용량을 갖는 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다.For example, the inner negative
예를 들면, 양극(130)은 양극 집전체(135) 및 양극 집전체(135)의 적어도 일면 상의 양극 활물질층(132)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 양극 활물질층(132)은 양극 집전체(135)의 양면 상에 형성되어 있을 수 있다.For example, the
예를 들면, 양극 활물질층(110)은 양극 활물질, 필요에 따라, 양극 바인더 및 도전재를 포함할 수 있다.For example, the positive electrode
양극(100)은, 예를 들면, 양극 활물질, 양극 바인더, 도전재, 분산매 등을 혼합 및 교반하여 양극 슬러리를 제조한 후, 상기 양극 슬러리를 양극 집전체(105) 상에 도포, 건조 및 압연하여 제조될 수 있다.The positive electrode 100 is, for example, by mixing and stirring a positive electrode active material, a positive electrode binder, a conductive material, a dispersion medium, etc. to prepare a positive electrode slurry, and then coating, drying and rolling the positive electrode slurry on the positive electrode current collector 105 . can be manufactured.
양극 집전체(105)는, 예를 들면, 스테인레스 강, 니켈, 알루미늄, 티탄, 구리 또는 이들의 합금을 포함할 수 있으며, 보다 좋게는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다.The positive electrode current collector 105 may include, for example, stainless steel, nickel, aluminum, titanium, copper or an alloy thereof, and more preferably, may include aluminum or an aluminum alloy.
예를 들면, 상기 양극 활물질은 리튬 이온의 가역적인 삽입 및 탈리가 가능한 물질일 수 있다.For example, the positive active material may be a material capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium ions.
예를 들면, 상기 양극 활물질은 니켈, 코발트, 망간, 알루미늄 등에서 선택되는 적어도 하나의 금속 원소를 포함하는 리튬 금속 산화물을 포함할 수 있다.For example, the positive active material may include lithium metal oxide including at least one metal element selected from nickel, cobalt, manganese, aluminum, and the like.
일 실시예에 있어서, 상기 리튬 금속 산화물은 니켈을 포함하고, 리튬 및 산소를 제외한 전체 원소 중 니켈의 함량은 80몰% 이상일 수 있다.In one embodiment, the lithium metal oxide includes nickel, and the content of nickel among all elements excluding lithium and oxygen may be 80 mol% or more.
일 실시예에 있어서, 상기 양극 활물질은 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 금속 산화물을 포함할 수 있다.In one embodiment, the positive active material may include a lithium metal oxide represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
LixNiaCobMcOy Li x Ni a Co b M c O y
화학식 1 중, M은 Al, Zr, Ti, B, Mg, Mn, Ba, Si, Y, W 및 Sr 중 적어도 하나이고, 0.9≤x≤1.1, 1.9≤y≤2.1, 0.8≤a≤1, 0≤c/(a+b)≤0.13, 0≤c≤0.11일 수 있다.In Formula 1, M is at least one of Al, Zr, Ti, B, Mg, Mn, Ba, Si, Y, W, and Sr, 0.9≤x≤1.1, 1.9≤y≤2.1, 0.8≤a≤1, 0≤c/(a+b)≤0.13 and 0≤c≤0.11.
일부 실시예에 있어서, 상기 리튬 금속 산화물 입자은 코팅 원소 또는 도핑 원소를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 코팅 원소 또는 도핑 원소는 Al, Ti, Ba, Zr, Si, B, Mg, P, Sr, W, La 등에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 이 경우, 리튬 이차 전지는 외부 물체의 관통에 대한 안정성 및 보다 향상된 수명 특성을 확보할 수 있다.In some embodiments, the lithium metal oxide particles may further include a coating element or a doping element. For example, the coating element or the doping element may be at least one selected from Al, Ti, Ba, Zr, Si, B, Mg, P, Sr, W, La, and the like. In this case, the lithium secondary battery may secure stability against penetration of external objects and improved lifespan characteristics.
예를 들면, 상기 양극 바인더 및 도전재는, 상술한 음극 바인더 및 도전재와 실질적으로 동일하거나 유사한 물질일 수 있다.For example, the positive electrode binder and the conductive material may be substantially the same as or similar to the negative electrode binder and the conductive material.
일 실시예에 있어서, 전극 조립체(150)는 양극(130) 및 음극(110, 120) 사이에 배치되는 분리막(140)을 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the
예를 들면, 분리막(140)은 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체, 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은, 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 포함할 수 있다.For example, the
분리막(140)은 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 형성된 부직포를 포함할 수 있다.The
일부 실시예에서, 전극 조립체(150)은 제2 음극 활물질층(114)의 외측면 상에 분리막을 더 포함할 수도 있다.In some embodiments, the
일 실시예에 있어서, 분리막(140)의 적층, 권취(winding), 지그재그-접음(z-folding) 등을 통해 전극 조립체(150)를 형성할 수 있다.In an embodiment, the
예를 들면, 음극, 분리막 및 양극이 반복적으로 적층(예를 들면, 분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극)되어 전극 조립체를 형성할 수 있다.For example, the negative electrode, the separator, and the positive electrode may be repeatedly stacked (eg, separator/cathode/separator/anode/separator/cathode) to form an electrode assembly.
예를 들면, 분리막이 전극 조립체 일측의 최외곽 음극의 외측면부터 모든 양극 및 모든 음극 사이를 지그재그 패턴으로 통과하여 전극 조립체 타측의 최외곽 음극의 외측면을 덮도록 배치되어, 전극 조립체를 형성할 수 있다(Z-folding).For example, the separator is disposed so as to cover the outer surface of the outermost negative electrode on the other side of the electrode assembly by passing from the outer surface of the outermost negative electrode on one side of the electrode assembly to all positive electrodes and between all the negative electrodes in a zigzag pattern to form an electrode assembly. Can (Z-folding).
전극 조립체(150)은 케이스(160) 내에 액체 전해질과 함께 수용되어 리튬 이차 전지를 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 액체 전해질은 전극 조립체(150)를 함침시킬 수 있다.The
상기 액체 전해질은, 예를 들면, 리튬염 및 유기 용매를 포함할 수 있다.The liquid electrolyte may include, for example, a lithium salt and an organic solvent.
예를 들면, 상기 리튬염은 Li+X-로 표현될 수 있다. 상기 리튬염의 음이온(X-)은, 예를 들면, F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N- , CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N- 등에서 선택되는 어느 하나 일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 리튬염은 LiBF4 및 LiPF6 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.For example, the lithium salt may be expressed as Li + X − . The anion (X - ) of the lithium salt is, for example, F - , Cl - , Br - , I - , NO 3 - , N(CN) 2 - , BF 4 - , ClO 4 - , PF 6 - , ( CF 3 ) 2 PF 4 - , (CF 3 ) 3 PF 3 - , (CF 3 ) 4 PF 2 - , (CF 3 ) 5 PF - , (CF 3 ) 6 P - , CF 3 SO 3 - , CF 3 CF 2 SO 3 - , (CF 3 SO 2 ) 2 N - , (FSO 2 ) 2 N - , CF 3 CF 2 (CF 3 ) 2 CO - , (CF 3 SO 2 ) 2 CH - , (SF 5 ) 3 C - , (CF 3 SO 2 ) 3 C - , CF 3 (CF 2 ) 7 SO 3 - , CF 3 CO 2 - , CH 3 CO 2 - , SCN - and (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N - may be any one selected from. In some embodiments, the lithium salt may include at least one of LiBF 4 and LiPF 6 .
예를 들면, 상기 유기 용매는 에틸렌 카보네이트(EC; ethylene carbonate), 프로필렌 카보네이트(PC; propylene carbonate), 디메틸카보네이트(DMC; dimethyl carbonate), 디에틸카보네이트(DEC; diethyl carbonate), 에틸메틸카보네이트(EMC; ethyl methyl carbonate), 메틸프로필카보네이트, 디프로필카보네이트, 디메틸설퍼옥사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 비닐렌 카보네이트, 설포란, 감마-부티로락톤, 프로필렌 설파이트 및 테트라하이드로퓨란 등에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.For example, the organic solvent may include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and ethyl methyl carbonate (EMC). ethyl methyl carbonate), methylpropyl carbonate, dipropyl carbonate, dimethylsulfuroxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, vinylene carbonate, sulfolane, gamma-butyrolactone, propylene sulfite, tetrahydrofuran, etc. It may include any one or more selected.
예를 들면, 전극 조립체(150)은 양극(130) 및 음극(110, 120) 사이에 배치되는 고체 전해질을 포함할 수도 있다.For example, the
예를 들면, 상기 고체 전해질은 겔형 고분자 전해질, 드라이 고분자 전해질, 황화물계 고체 전해질, 산화물계 고체 전해질, 포스페이트계 고체 전해질 등에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 상기 고체 전해질들은 당 기술 분야에 이미 공지되어 있는 바, 본 명세서에서는 그 구체적 설명을 생략한다.For example, the solid electrolyte may be at least one selected from a gel-type polymer electrolyte, a dry polymer electrolyte, a sulfide-based solid electrolyte, an oxide-based solid electrolyte, and a phosphate-based solid electrolyte. Since the solid electrolytes are already known in the art, a detailed description thereof will be omitted herein.
리튬 이차 전지는, 예를 들면, 원통형, 각형, 파우치형 또는 코인형 등으로 제조될 수 있다.The lithium secondary battery may be manufactured, for example, in a cylindrical shape, a prismatic shape, a pouch type, or a coin type.
이하, 본 발명의 예시적인 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 예시적인 실시예일뿐 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary Examples and Comparative Examples of the present invention will be described. However, the following examples are only illustrative examples of the present invention and are not limited thereto.
[실시예 1][Example 1]
1. 음극의 제조1. Preparation of anode
SiOx(O<X<2) 및 인조 흑연을 6:94의 중량비로 혼합한 음극 활물질, CNT 도전재, 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 및 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC)를 97.3:0.5:1.2:1의 중량비로 혼합하여, 제1 음극 슬러리를 제조하였다.A negative active material, a CNT conductive material, styrene-butadiene rubber (SBR) and carboxymethyl cellulose (CMC) in which SiOx (O<X<2) and artificial graphite are mixed in a weight ratio of 6:94, and carboxymethyl cellulose (CMC) in a ratio of 97.3:0.5:1.2:1 By mixing in a weight ratio, a first negative electrode slurry was prepared.
인조 흑연, SBR 및 CMC를 97.8:1.2:1의 중량비로 혼합하여, 제2 음극 슬러리를 제조하였다.Artificial graphite, SBR, and CMC were mixed in a weight ratio of 97.8:1.2:1 to prepare a second negative electrode slurry.
일측에 돌출부(이후, 음극 탭)가 형성되어 있는 8㎛ 두께의 구리 박을 준비하였다. 상기 구리 박의 일면 상에 상기 제1 음극 슬러리를 도포 및 건조하여, 제1 음극 활물질층을 형성하였다. 다음으로, 상기 구리 박의 상기 제1 음극 활물질층이 형성된 면의 타면 상에 상기 제2 음극 슬러리를 도포 및 건조하여, 제2 음극 활물질층을 형성하였다. 상기 구리 박의 상기 돌출부 상에는 상기 제1 음극 슬러리 및 상기 제2 음극 슬러리를 도포하지 않았다.A copper foil having a thickness of 8 μm in which a protrusion (hereinafter, a negative electrode tab) is formed on one side was prepared. The first negative electrode slurry was applied and dried on one surface of the copper foil to form a first negative electrode active material layer. Next, the second negative electrode slurry was applied and dried on the other surface of the surface on which the first negative electrode active material layer was formed of the copper foil to form a second negative electrode active material layer. The first negative electrode slurry and the second negative electrode slurry were not applied on the protrusion of the copper foil.
이때, 상기 제1 음극 슬러리의 도포량(로딩량, LW1) 및 상기 제2 음극 슬러리의 도포량(LW2)은 각각 10 mg/cm2로 조절 하였다. 즉, LW1:LW2를 1:1로 조절하였다.At this time, the application amount (loading amount, LW 1 ) of the first negative electrode slurry and the application amount (LW 2 ) of the second negative electrode slurry were each adjusted to 10 mg/cm 2 . That is, LW 1 : LW 2 was adjusted to 1:1.
이후, 평균 전극 밀도가 1.7 g/cc가 되도록 제1 음극 활물질층과 제2 음극 활물질층을 압연하여, 음극을 제조하였다.Thereafter, the first negative active material layer and the second negative active material layer were rolled so that the average electrode density was 1.7 g/cc to prepare an anode.
2. 이차 전지의 제조2. Preparation of secondary battery
양극 활물질(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 및 카본 블랙을 96.5:1.5:2의 중량비로 혼합하여 양극 슬러리를 제조하였다.A positive electrode slurry was prepared by mixing a positive electrode active material (LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 ), polyvinylidene fluoride (PVDF), and carbon black in a weight ratio of 96.5:1.5:2.
일측에 돌출부(이후, 양극 탭)가 형성되어 있는 12 ㎛ 두께의 알루미늄 박을 준비하였다. 상기 양극 슬러리를 상기 알루미늄 박의 양면 상에 도포, 건조 및 압연하여 양극을 제조하였다. 상기 알루미늄 박의 상기 돌출부 상에는 상기 양극 슬러리를 도포하지 않았다.An aluminum foil having a thickness of 12 μm in which a protrusion (hereinafter, anode tab) is formed on one side was prepared. The positive electrode slurry was applied on both sides of the aluminum foil, dried and rolled to prepare a positive electrode. The positive electrode slurry was not applied on the protrusion of the aluminum foil.
상기 양극 및 상기 음극 사이에 13 ㎛ 두께의 폴리에틸렌 분리막을 개재하여 전극 조립체를 제조하였다. 상기 음극 배치시, 상기 제1 음극 활물질층이 상기 양극과 대향하도록 배치하였다.An electrode assembly was prepared by interposing a 13 μm thick polyethylene separator between the positive electrode and the negative electrode. When disposing the negative electrode, the first negative active material layer was disposed to face the positive electrode.
상기 양극 탭 및 상기 음극 탭에 각각 양극 리드 및 음극 리드를 용접하여 연결하였다.A positive electrode lead and a negative electrode lead were respectively welded and connected to the positive electrode tab and the negative electrode tab.
상기 양극 리드 및 상기 음극 리드의 일부 영역이 외부로 노출되도록, 상기 전극 조립체를 파우치(케이스) 내부에 수납하고, 전해질 주액부 면을 제외한 3면을 실링하였다.The electrode assembly was accommodated in a pouch (case) so that some regions of the positive electrode lead and the negative electrode lead were exposed to the outside, and three surfaces except for the electrolyte injection part were sealed.
전해액을 주액하고 상기 전해질 주액부 면도 실링한 후, 12시간 함침시켜 리튬 이차 전지 샘플를 제조하였다.After injecting the electrolyte and sealing the electrolyte injection part, the lithium secondary battery sample was prepared by immersion for 12 hours.
상기 전해액으로는, 1 M의 LiPF6 용액(25:45:30 부피비의 EC/EMC/DEC 혼합 용매)을 제조한 후, 전해액 총 중량을 기준으로 FEC(Fluoroethylene carbonate) 2wt%, PS(1,3-Propane sultone) 0.5wt% 및 PRS(Prop-1-ene-1,3-sultone) 0.5wt%를 혼합한 것을 사용하였다.As the electrolyte, a 1 M LiPF 6 solution (a mixed solvent of EC/EMC/DEC at a volume ratio of 25:45:30) was prepared, and then, based on the total weight of the electrolyte, 2wt% of FEC (Fluoroethylene carbonate), PS (1, A mixture of 0.5 wt% of 3-propane sultone) and 0.5 wt% of PRS (Prop-1-ene-1,3-sultone) was used.
[실시예 2][Example 2]
음극 제조시, 상기 제1 음극 슬러리 도포량 및 상기 제2 음극 슬러리의 도포량을 1:1.1로 설정한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였다.The negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that the application amount of the first negative electrode slurry and the application amount of the second negative electrode slurry were set to 1:1.1.
[실시예 3][Example 3]
음극 제조시, 상기 제1 음극 슬러리 도포량 및 상기 제2 음극 슬러리의 도포량을 1:1.2로 설정한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였다.The negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that the application amount of the first negative electrode slurry and the application amount of the second negative electrode slurry were set to 1:1.2.
[실시예 4][Example 4]
SiOx(O<X<2) 및 인조 흑연을 3:97의 중량비로 혼합한 음극 활물질, CNT 도전재, SBR 및 CMC를 97.3:0.5:1.2:1의 중량비로 혼합하여 제2 음극 슬러리로서 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였다.SiOx (O<X<2) and artificial graphite mixed in a weight ratio of 3:97, a negative active material, CNT conductive material, SBR, and CMC were mixed in a weight ratio of 97.3:0.5:1.2:1 and used as a second negative electrode slurry. Except, it was carried out in the same manner as in Example 1.
[실시예 5][Example 5]
음극 제조시, 상기 제2 음극 슬러리 대신 상기 제1 음극 슬러리를 도포한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였다.The negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that the first negative electrode slurry was applied instead of the second negative electrode slurry.
[비교예 1][Comparative Example 1]
음극 제조시, 상기 제1 음극 슬러리 도포량 및 상기 제2 음극 슬러리의 도포량을 1:0.9로 설정한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였다.The negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that the application amount of the first negative electrode slurry and the application amount of the second negative electrode slurry were set to 1:0.9.
[비교예 2][Comparative Example 2]
음극 제조시, 상기 제1 음극 슬러리 도포량 및 상기 제2 음극 슬러리의 도포량을 1:1.3으로 설정한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였다.The negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that the application amount of the first negative electrode slurry and the application amount of the second negative electrode slurry were set to 1:1.3.
실험예 1: 고온 수명 특성 평가Experimental Example 1: Evaluation of high temperature life characteristics
(1) 초기 방전 용량 측정(1) Initial discharge capacity measurement
실시예들 및 비교예들의 이차 전지에 대하여 CC/CV 충전(0.1C 4.2V 0.05C CUT-OFF)과 CC 방전(0.1C 2.5V CUT-OFF)을 1회 수행하여 초기 충전 및 방전 용량을 측정하여 하기 표 2에 기재하였다.CC/CV charging (0.1C 4.2V 0.05C CUT-OFF) and CC discharging (0.1C 2.5V CUT-OFF) were performed once for the secondary batteries of Examples and Comparative Examples to measure initial charging and discharging capacities Thus, it is described in Table 2 below.
(2) 45℃ 용량 유지율 평가(2) 45℃ capacity retention rate evaluation
실시예들 및 비교예들의 이차 전지에 대하여 고온(45℃)에서 CC/CV 충전(0.33C 4.2V 0.05C CUT-OFF) 및 CC 방전(0.33C 2.5V CUT-OFF)을 300회 반복하여 실시하였다.CC/CV charging (0.33C 4.2V 0.05C CUT-OFF) and CC discharging (0.33C 2.5V CUT-OFF) at high temperature (45°C) for secondary batteries of Examples and Comparative Examples were repeated 300 times did.
45℃ 용량 유지율은 300회째에서 측정된 방전 용량을 실험예 1의 (1)에서 측정한 초기 방전 용량으로 나눈 값의 백분율로 산출하였다.The 45°C capacity retention rate was calculated as a percentage of the value obtained by dividing the discharge capacity measured at the 300th time by the initial discharge capacity measured in (1) of Experimental Example 1.
45℃ 용량 유지율 = (300회째 방전 용량/초기 방전 용량)×100(%)Capacity retention rate at 45°C = (300th discharge capacity/initial discharge capacity) × 100 (%)
산출된 45℃ 용량 유지율은 하기 표 1에 기재하였다.The calculated 45°C capacity retention rate is shown in Table 1 below.
실험예 2: 제1 음극 활물질층의 탈리 여부 평가Experimental Example 2: Evaluation of detachment of the first anode active material layer
실시예들 및 비교예들의 이차 전지에 대하여 상기 실험예 1의 (2)에 따라 300회의 충방전을 반복 실시한 후, 이차 전지를 해체하였다.After the secondary batteries of Examples and Comparative Examples were repeatedly charged and discharged 300 times according to (2) of Experimental Example 1, the secondary batteries were disassembled.
음극으로부터 모서리 또는 탭 부위에서의 제1 음극 활물질층의 탈리 여부를 육안으로 확인하여, 하기 표 1에 기재하였다.Whether or not the first anode active material layer was detached from the anode at the edge or the tab portion was visually checked, and is shown in Table 1 below.
제1 음극 활물질층의 탈리가 관찰되지 않는 경우: ○When the detachment of the first anode active material layer is not observed: ○
제1 음극 활물질층의 탈리가 관찰되는 경우: ×When detachment of the first anode active material layer is observed: ×
용량
유지율
(%)45℃
Volume
retention rate
(%)
탈리 평가first anode active material layer
tally rating
함량
(wt%)SiOx
content
(wt%)
(wt%)SiOx content
(wt%)
실시예들의 이차 전지는 45℃에서의 300회 반복 충방전시, 제1 음극 활물질층(즉, 양극과 대향하는 면 상의 음극 활물질층)의 탈리가 관찰되지 않았으며, 보다 우수한 용량 유지율을 나타냈다. 반면, 비교예 1 및 2의 이차전지는 제1 음극 활물질층의 탈리가 관찰되었으며, 보다 열위한 용량 유지율을 나타냈다.In the secondary batteries of the Examples, no detachment of the first negative active material layer (ie, the negative active material layer on the surface opposite to the positive electrode) was observed during repeated charging and discharging at 45° C. for 300 times, and exhibited better capacity retention. On the other hand, in the secondary batteries of Comparative Examples 1 and 2, detachment of the first anode active material layer was observed, and the secondary batteries of Comparative Examples 1 and 2 exhibited a lower capacity retention rate.
상술한 차이는 제1 음극 활물질층 및 제2 음극 활물질층의 도포량(즉, 로딩량) 비에 따른 음극의 뒤틀림 현상 발생 여부에 의한 것으로 생각된다. 즉, 실시예들의 이차 전지는 제1 음극 활물질층 및 제2 음극 활물질층이 소정의 도포량 비를 만족함으로써, 음극의 뒤틀림 현상 및 음극 활물질 층의 탈리가 방지된 것으로 판단된다.The above-described difference is considered to be due to whether the distortion of the negative electrode occurs according to the ratio of the application amount (ie, the loading amount) of the first negative electrode active material layer and the second negative electrode active material layer. That is, in the secondary batteries of the embodiments, it is determined that the first negative active material layer and the second negative active material layer satisfy a predetermined application amount ratio, so that the distortion of the negative electrode and the detachment of the negative active material layer are prevented.
실시예 1, 4 및 5의 이차 전지를 비교해 보면, 제1 음극 활물질층 중의 Si 함량이 제2 음극 활물질층 중의 Si 함량보다 큰 경우, 보다 우수한 용량 유지율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.Comparing the secondary batteries of Examples 1, 4, and 5, when the Si content in the first anode active material layer is greater than the Si content in the second anode active material layer, it can be seen that a better capacity retention rate is exhibited.
110: 최외곽 음극
112: 제1 음극 활물질층
114: 제2 음극 활물질층
115: 음극 집전체
120: 내부 음극
122: 내부 음극 활물질층
125: 내부 음극 집전체
130: 양극
132: 양극 활물질층
140: 분리막
150: 전극 조립체
160: 케이스110: outermost negative electrode 112: first negative electrode active material layer
114: second anode active material layer 115: anode current collector
120: internal negative electrode 122: internal negative electrode active material layer
125: internal negative electrode current collector 130: positive electrode
132: positive active material layer 140: separator
150: electrode assembly 160: case
Claims (11)
상기 전극 조립체의 적어도 일측의 최외곽에는 음극이 배치되며,
상기 최외곽의 음극은 음극 집전체; 상기 음극 집전체의 내측면 상에 형성된 제1 음극 활물질층; 및 상기 음극 집전체의 외측면 상에 형성된 제2 음극 활물질층;을 포함하고,
상기 제1 음극 활물질층 및 상기 제2 음극 활물질층은 하기 식 1을 만족하는, 리튬 이차 전지:
[식 1]
1≤LW2/LW1<1.25
(식 1 중, LW1은 제1 음극 활물질층의 로딩량이고, LW2는 제2 음극 활물질층의 로딩량임).An electrode assembly comprising alternating positive and negative electrodes,
A cathode is disposed on the outermost side of at least one side of the electrode assembly,
The outermost negative electrode is a negative electrode current collector; a first anode active material layer formed on the inner surface of the anode current collector; and a second anode active material layer formed on the outer surface of the anode current collector;
The first anode active material layer and the second anode active material layer satisfy Equation 1 below, a lithium secondary battery:
[Equation 1]
1≤LW 2 /LW 1 <1.25
(In Equation 1, LW 1 is a loading amount of the first anode active material layer, and LW 2 is a loading amount of the second anode active material layer).
상기 전극 조립체를 함침시키는 액체 전해질; 및
상기 전극 조립체 및 상기 액체 전해질을 수용하는 케이스;를 더 포함하는, 리튬 이차 전지.10. The method of claim 9,
a liquid electrolyte impregnating the electrode assembly; and
The lithium secondary battery further comprising; a case accommodating the electrode assembly and the liquid electrolyte.
Priority Applications (1)
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KR1020210008038A KR20220105397A (en) | 2021-01-20 | 2021-01-20 | Lithium secondary battery |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN117133880A (en) * | 2023-01-19 | 2023-11-28 | 荣耀终端有限公司 | Battery and electronic equipment |
Citations (1)
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---|---|---|---|---|
KR20150117316A (en) | 2014-04-09 | 2015-10-20 | (주)오렌지파워 | Negative electrode material for rechargeable battery and method of fabricating the same |
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- 2021-01-20 KR KR1020210008038A patent/KR20220105397A/en active Search and Examination
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