KR20230025113A - 이차 전지용 음극, 이를 포함하는 이차 전지 및 이의 제조 방법 - Google Patents
이차 전지용 음극, 이를 포함하는 이차 전지 및 이의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
예시적인 실시예들에 따른 이차 전지용 음극 활물질은 코어 입자 및 상기 코어 입자의 표면에 형성된 코팅층을 포함하는 단일 입자 형태의 제1 음극 활물질 입자 및 단일 입자 형태이며 상기 제1 음극 활물질 입자에 비하여 평균 입경이 큰 제2 음극 활물질 입자를 포함하며, 상기 제1 음극 활물질 및 상기 제2 음극 활물질 입자의 총 중량에 대비하여 상기 제1 음극 활물질의 함량비가 50중량% 초과이고 100중량% 미만이다. 코팅층의 형성을 통해 제1 음극 활물질 입자의 안정성이 향상되고, 제1음극 활물질 입자 및 제2 음극 활물질 입자의 혼용을 통하여 전지의 용량 특성이 개선될 수 있다.
Description
본 발명은 이차 전지용 음극, 이를 포함하는 이차 전지, 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 이종 입자들을 포함하는 포함하는 이차 전지용 음극, 이를 포함하는 이차 전지, 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
이차 전지는 충전 및 방전이 반복 가능한 전지로서, 정보 통신 및 디스플레이 산업의 발전에 따라 캠코더, 휴대폰, 노트북 PC 등과 같은 휴대용 전자통신 기기에 널리 적용되어 왔다. 이차 전지로서 예를 들면, 리튬 이차 전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지 등을 들 수 있으며, 이들 중 리튬 이차 전지가 작동 전압 및 단위 중량당 에너지 밀도가 높으며, 충전 속도 및 경량화에 유리하다는 점에서 활발히 개발 및 적용되어 왔다.
리튬 이차 전지는 예를 들면, 양극, 음극 및 분리막(세퍼레이터)을 포함하는 전극 조립체, 및 전극 조립체를 함침시키는 전해질을 포함할 수 있다. 상기 리튬 이차 전지는 전극 조립체 및 전해질을 수용하는 예를 들면, 파우치 형태의 외장재를 더 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 음극은 음극 활물질로서 탄소계 또는 규소계 활물질 입자를 사용할 수 있다. 상기 활물질 입자는 충/방전이 반복되는 경우 전해질과의 접촉에 의한 부반응이 발생할 수 있으며, 입자의 크랙과 같은 기계적, 화학적 손상이 발생할 수 있다.
활물질 입자의 안정성을 향상시키기 위해 음극 활물질의 조성, 구조를 변경하는 경우 전도도가 저하되어 이차 전지의 출력이 열화될 수 있다.
따라서, 수명 안정성 및 출력/용량 특성을 확보할 수 있는 음극 활물질의 개발이 필요하다.
예를 들면, 한국공개특허 제2017-0099748호의 경우 리튬 이차 전지용 전극 조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지를 개시하고 있다.
본 발명의 일 과제는 향상된 안정성 및 활성을 갖는 이차 전지용 음극 활물질을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 안정성 및 활성을 갖는 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 안정성 및 활성을 갖는 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법을 제공하는 것이다.
예시적인 실시예들에 따른 이차 전지용 음극은 코어 입자 및 상기 코어 입자의 표면에 형성된 코팅층을 포함하는 단일 입자 형태의 제1 음극 활물질 입자; 및 상기 제1 음극 활물질 입자 보다 큰 평균 입경을 갖는 제2 음극 활물질 입자를 포함하며, 상기 제1 음극 활물질 및 상기 제2 음극 활물질 입자의 총 중량에 대비하여 상기 제1 음극 활물질의 함량비가 50중량% 초과이고 100중량%미만이다.
예시적인 일부 실시예에 따른 이차 전지용 음극에 있어서, 상기 코어 입자는 흑연계 활물질, 비정질 탄소계 물질, 또는 흑연계 활물질과 비정질 탄소계 물질의 혼합물을 포함할 수 있다.
예시적인 일부 실시예에 따른 이차 전지용 음극에 있어서, 상기 코어 입자는 인조 흑연을 포함할 수 있다.
예시적인 일부 실시예에 따른 이차 전지용 음극에 있어서, 상기 코팅층은 비정질 탄소계 물질을 포함할 수 있다.
예시적인 일부 실시예에 따른 이차 전지용 음극에 있어서, 상기 코팅층은 피치로부터 형성될 수 있다.
예시적인 일부 실시예에 따른 이차 전지용 음극에 있어서, 상기 제1 음극 활물질 입자는 상기 제2 음극 활물질 입자 보다 높은 경도를 가질 수 있다.
예시적인 일부 실시예에 따른 이차 전지용 음극에 있어서, 상기 제2 음극 활물질 입자의 평균 입경 대비 상기 제1 음극 활물질 입자의 평균 입경의 비율은 0.3 내지 0.6일 수 있다.
예시적인 일부 실시예에 따른 이차 전지용 음극에 있어서, 상기 제2 음극 활물질 입자는 흑연계 활물질, 비정질 탄소계 물질 또는 흑연계 활물질과 비정질 탄소계 물질의 혼합물을 포함할 수 있다.
예시적인 일부 실시예에 따른 이차 전지용 음극에 있어서, 상기 제1 음극 활물질 입자의 평균 구형화도(Dn50)는 0.91 이상일 수 있다.
예시적인 일부 실시예에 따른 이차 전지용 음극에 있어서, 상기 제2 음극 활물질 입자는 인조 흑연을 포함할 수 있다.
예시적인 일부 실시예에 따른 이차 전지용 음극에 있어서, 상기 제1 음극 활물질 및 상기 제2 음극 활물질 입자의 총 중량 중 상기 제1 음극 활물질의 함량비는 60 중량% 내지 90 중량%일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르는 이차 전지는 리륨 금속 산화물을 포함하는 양극; 및 상기 양극과 대향하며 예시적인 실시예에 따른 이차 전지용 음극을 포함한다.
예시적인 실시예들에 따르면, 코어 입자 상에 코팅층이 형성된 제1 음극 활물질 입자와 제2 음극 활물질 입자를 모두 포함하는 음극 활물질을 준비할 수 있다. 코팅층을 포함하여 경도가 높은 제1 음극 활물질 입자와 상대적으로 경도가 낮은 제2 음극 활물질입자가 함께 사용되어 음극 활물질의 율속 특성이 향상될 수 있다.
또한, 코어 입자 상에 코팅층이 형성된 제1 음극 활물질 입자 및 제2 음극 활물질 입자가 모두 포함되므로, 음극 활물질의 압연 특성 및 충전 용량이 향상될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제1 음극 활물질 입자 및 제2 음극 활물질 입자의 혼합비가 조절될 수 있다. 혼합비의 조절을 통하여, 음극 활물질의 프레스 특성 및 고율 특성이 동시에 향상될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 음극 활물질 층을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2은 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 3는 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2은 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 3는 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지를 나타내는 개략적인 단면도이다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 코어 입자 및 상기 코어 입자의 표면에 형성된 코팅층을 포함하는 단일 입자 형태의 제1 음극 활물질 입자 및 상기 제1 음극 활물질 입자 보다 큰 평균 입경을 갖는 제2 음극 활물질 입자를 포함하며, 상기 제1 음극 활물질 및 상기 제2 음극 활물질 입자의 총 중량에 대비하여 상기 제1 음극 활물질의 함량비가 50중량% 내지 100중량%인 이차 전지용 음극 활물질을 제공한다. 또한, 예시적인 실시예들은 상기 이차 전지용 음극 활물질을 포함하는 이차 전지를 제공한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 음극 활물질 및 상기 제2 음극 활물질 입자의 총 중량에 대하여 50 중량% 초과인 제1 음극 활물질 입자가 포함됨으로써 음극 활물질의 저장 특성 및 고율 특성이 향상될 수 있다.
또한, 예시적인 일부 실시예에 따른 이차 전지용 음극 활물질에 있어서, 상기 제1 음극 활물질 및 상기 제2 음극 활물질 입자의 총 중량에 대비하여 상기 제1 음극 활물질의 함량비는 60 중량% 이상인 것이 바람직하며, 70 중량% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 마찬가지로, 상기 제1 음극 활물질 및 상기 제2 음극 활물질 입자의 총 중량에 대비하여 상기 제1 음극 활물질의 함량비는 99 중량% 이하인 것이 바람직하며, 90 중량% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 제1 음극 활물질의 함량비가 상술한 수치 범위를 만족함으로써, 율속 특성, 저장 특성, 및 고율 충전성이 개선될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 음극 활물질의 함량비가 50 중량% 이하인 경우, 코어 입자의 부족으로 인하여 출력 특성이 저하될 우려가 있다. 반대로, 제1 음극 활물질의 함량비가 100 중량%인 경우, 제1 음극 활물질의 충분한 압연을 위하여 고압의 프레스 조건이 요구되며, 고압의 프레스로 인하여 제1 음극 활물질 입자의 기공 구조 등이 변형될 수 있다. 그 결과, 저장 특성 및 율속 특성의 저하가 초래될 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적인 것에 불과하며 본 발명이 예시적으로 설명된 구체적인 실시 형태로 제한되는 것은 아니다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 음극 활물질 층(120)을 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 1을 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 음극 활물질은 제1 음극 활물질 입자(50) 및 제2 음극 활물질 입자(60)를 포함하는 것을 확인할 수 있다.
또한, 제1 음극 활물질(50)은 코어 입자(51) 및 상기 코어 입자(51)의 표면에 형성된 코팅층(52)을 포함한다.
코어 입자(51)는 음극 활성을 제공하는 입자로서 제공될 수 있다. 예를 들면, 코어 입자(51)는 흑연계 활물질, 및 비정질 탄소계 물질 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 코어 입자(51)는 인조 흑연 및/또는 천연 흑연과 같은 흑연계 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 코어 입자(51)는 인조 흑연을 포함할 수 있다. 인조 흑연은 천연 흑연에 비하여 용량이 작을 수 있으나, 상대적으로 높은 화학적, 열적 안정성을 가질 수 있다. 따라서, 인조 흑연을 코어 입자(51)로 채용하여 이차 전지의 저장 안정성 또는 수명 특성이 향상될 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이 코어 입자(51)의 표면에 코팅층(52)이 형성되어 제1 음극 활물질 입자(50)의 경도가 향상되고, 내전해액성, 고온 저장성, 및 율속 특성이 충분히 향상될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 코어 입자(51)는 비정질 탄소계 물질을 포함할 수 있다. 비정질 탄소계 물질의 예시로서, 글루코스, 프락토스, 갈락토오스, 말토오스, 락토오스, 수크로스, 페놀계 수지, 나프탈렌 수지, 폴리비닐알콜 수지, 우레탄수지, 폴리이미드 수지, 퓨란 수지, 셀룰로오스 수지, 에폭시 수지, 폴리스티렌 수지, 레조시놀계 수지, 플로로글루시놀계 수지, 석탄계 피치, 석유계 피치, 타르(tar) 및 저분자량의 중질유 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로부터 유래된 탄소계 물질이 고려될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 코어 입자(51)는 상술한 흑연계 활물질, 비정질 탄소계 물질 또는 흑연계 활물질과 비정질 탄소계 물질의 혼합물을 포함할 수도 있다.
코어 입자(51)의 평균 입경(D50)은 약 1 내지 11㎛일 수 있다. D50은 누적 입경 분포에 있어서 체적분율 50%에서의 입자 직경을 의미한다. 바람직하게는, 코어 입자(51)의 평균 입경(D50)은 약 4 내지 10㎛일 수 있다. 상술한 수치범위를 만족함으로써, 제2 음극 활물질과의 혼용 시에 압연 특성 및 용량 특성이 충분히 향상될 수 있다.
코팅층(52)은 코어 입자(51)의 표면 상의 적어도 일부에 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 코어 입자(51)의 외표면이 실질적으로 전체적으로 코팅층(52)에 의해 둘러싸일 수 있다. 또한, 코팅층은 비정질 탄소계 물질로부터 형성될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 코팅층(52)은 피치로부터 형성될 수 있다. 상술한 피치의 예시로서, 석탄계 피치, 메조페이즈 피치, 석유계 피치 등이 예시될 수 있다. 피치로부터 형성된 코팅층(52)은 피치 탄화물, 메조페이스 피치 탄화물, 소프트 카본, 하드 카본 및 이들의 조합에서 선택되는 물질을 포함할 수 있다.
예를 들면, 코팅층(52)의 두께는 약 0.001 내지 1㎛, 바람직하게는 0.001 내지 0.1 ㎛, 보다 바람직하게는 0.001 내지 0.05 ㎛일 수 있다. 코팅층(52)이 상술한 수치 범위를 만족함으로써, 압연 시 제1 음극 활물질 입자(50)의 파괴가 제한되어, 코어 입자(51)의 고율 특성 및 용량 특성이 압연 후에도 보존될 수 있다. 그 결과, 코팅층(52)이 포함된 제1 음극 활물질 입자(50)를 포함하는 음극 활물질의 고율 특성 및 용량 특성이 향상될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 음극 활물질 입자(50) 100 중량부에 대하여 상기 코팅층(52)의 함량비는 0.5 내지 3일 수 있다. 상술한 수치 범위를 만족함으로써, 제1 음극 활물질 입자(50)의 율속 특성이 훼손되지 않으면서도 코어 입자(51)로부터 유래되는 고온 저장성 및 열적 안정성이 확보될 수 있다.
코팅층(52)이 코어 입자(51)를 덮음에 따라, 코어 입자(51) 표면에서의 부반응, 산화, 부식, 크랙 등이 감소 또는 방지될 수 있다. 예를 들면, 이차 전지의 충/방전이 반복됨에 따라 코어 입자(51) 표면이 기계적, 화학적으로 손상될 여지가 감소할 수 있다.
또한, 코어 입자(51)와 전해액 사이의 부반응에 의한 가스의 발생이 예방될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 코팅층(52)이 코어 입자(51) 표면을 보호함에 따라, 전해액과의 직접적인 접촉에 의한 화학적 손상, 부반응이 억제될 수 있다.
또한, 코팅층(52)은 코어 입자(51)의 팽창을 완화할 수도 있다. 그 결과, 충/방전 반복에 따라 코어 입자(51)의 스웰링, 팽창에 의한 입자 내 크랙 발생 역시 억제될 수 있다.
또한, 예시적인 일부 음극 활물질에 있어서, 제1 음극 활물질 입자(50)의 구형화도는 0.90 이상일 수 있고, 0.91 이상인 것이 바람직하다. 제1 음극 활물질 입자(50)의 구형화도가 상기 수치범위를 만족함으로써, 코팅층의 균일성이 향상될 수 있고 제1 음극 활물질 입자의 경도가 향상될 수 있다. 그 결과, 음극 활물질의 펠렛 밀도와는 별개로, 제1 음극 활물질 입자에 의하여 가압에 의한 스트레스가 효과적으로 분산될 수 있으며, 음극 활물질의 고율 특성 및 저장 특성이 더욱 향상될 수 있다.
구형화도는 제1 음극 활물질 입자(50)의 장경 대비 단경의 비(Aspect ratio)로부터 유추될 수 있다 또한, 입자형상 분석기를 사용하여 상기 구형화도가 측정될 수 있다. 예를 들면. 입자형상 분석기를 사용하여 측정 대상 입자들의 구형화도의 누적 분포를 도출하고, 구형화도가 큰 입자들부터의 분포 비율이 50%에 해당하는 입자의 구형화도를 상기 제1 입자의 구형화도로 판단할 수 있다.
제2 음극 활물질 입자(60)는 상술한 바와 같이 흑연계 물질 또는 비정질 탄소계 물질을 포함할 수 있다. 또한, 상술한 흑연계 물질은 인조 흑연 및/또는 천연 흑연 등을 포함할 수 있다.
또한, 제2 음극 활물질 입자(60)의 형상은 구형, 플레이크형, 무정형, 판형, 막대형, 다면체 또는 이들이 혼합된 형상일 수 있다. 또한, 코팅층(52)이 포함된 제1 음극 활물질 입자(50)와 혼용되어 압연 특성 및 용량 특성이 현저히 향상될 수 있으므로, 상기 제2 음극 활물질 입자(60)의 형상은 구형인 것이 바람직하다.
또한, 제2 음극 활물질 입자(60)는 단일 입자 형태이거나 둘 이상의 단일 입자가 조립된 조립체 형태일 수 있다. 둘 이상의 단일 입자가 조립되기 위하여, 조립체 형태의 제2 음극 활물질 입자(60)에는 피치로부터 유래된 바인더가 더 포함될 수 있다.
또한, 일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 음극 활물질 입자(60)의 평균 입경은 14 내지 18 ㎛일 수 있다. 예를 들어, 제2 음극 활물질 입자(60)의 평균 입경이 상술한 수치 범위를 만족함으로써, 제1 음극 활물질 입자와의 혼용성이 개선될 수 있으며, 제2 음극 활물질 입자의 완충 작용에 의하여 압연 후에도 충분한 펠렛 밀도가 구현될 수 있다.
또한, 일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 음극 활물질 입자(50)의 경도는 상기 제2 음극 활물질 입자(60)의 경도에 비하여 높을 수 있다. 상기 제1 음극 활물질 입자(50)의 경도는 코어 입자(51)의 표면에 코팅층(52)이 형성됨으로써 향상될 수 있다. 상기 제1 음극 활물질 입자(50)의 경도가 상기 제2 음극 활물질 입자(60)의 경도에 비하여 높기 때문에, 압연에 의한 제1 음극 활물질 입자(50)의 파괴가 제한되며, 코어 입자(51)의 출력 특성 및 용량 특성이 음극 활물질의 압연 후에도 유지될 수 있다.
또한, 제2 음극 활물질 입자(60)의 평균 입경은 코팅층(52)이 표면에 형성된 제1 음극 활물질 입자(50)의 평균 입경 보다 큰 것이 바람직하다. 상술한 조건을 충족함으로써, 압연 후에도 음극 활물질의 펠렛 밀도가 현저히 향상될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 음극 활물질 입자(60)의 평균 입경 대비 상기 제1 음극 활물질 입자(50)의 평균 입경의 비율은 0.3 내지 0.6일 수 있다.
예시적인 일부 실시예들에 있어서, 제1 음극 활물질 입자(50)의 평균 입경의 비율이 상술한 수치 범위를 충족함으로써, 제2 음극 활물질 입자에 의하여 압연 시의 압력이 적절하게 완충될 수 있고, 제1 음극 활물질의 누적(packing)이 적절하게 이루어지고 동시에 제1 음극 활물질 입자 및 제2 음극 활물질 입자 사이에 형성된 기공이 지나치게 폐색되지 아니하여 음극 활물질의 펠렛 밀도와 출력 특성이 균형적으로 향상될 수 있다. 그 결과, 음극 활물질의 저장 특성 및 율속 특성이 향상될 수 있다.
또한, 펠렛 밀도(pellet density)는 측정 대상 입자의 경도(hardness)를 나타내는 지표로 사용될 수 있다. 예를 들면, 제1 음극 활물질 입자의 펠렛 밀도는 제1 음극 활물질 입자의 경도를 나타내는 지표로 사용될 수 있고, 제2 음극 활물질 입자의 펠렛 밀도는 제2 음극 활물질 입자의 경도를 나타내는 지표로 사용될 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 펠렛 밀도가 높을수록 측정 대상 입자(시료)의 경도가 낮은 것으로 해석될 수 있다.
펠렛 밀도의 측정은 밀도 측정기의 사용을 통하여 이루어질 수 있다. 밀도 측정기의 사용에 앞서, 측정 대상인 시료를 펠렛 모양으로 압착하는 과정이 선행될 수 있다.
예시적인 일부 실시예들에 있어서, 제1 음극 활물질 입자의 펠렛 밀도는 1.6 g/cc (4kN) 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 음극 활물질 입자와 혼용되는 제2 음극 활물질 입자의 펠렛 밀도는 1.6 g/cc (4kN)를 초과하는 것이 바람직하다
제1 음극 활물질 입자의 펠렛 밀도 및 제2 음극 활물질 입자의 펠렛 밀도가 상술한 수치 범위를 만족함으로써, 전극의 압연 시에 상대적으로 평균 입경이 큰 제2 음극 활물질 입자가 완충 작용을 수행할 수 있으며, 상대적으로 평균 입경이 작으며 경도가 큰 제1 음극 활물질 입자의 출력 특성이 압연 후에도 유지될 수 있다. 그 결과, 압연 후에도 전극의 용량 특성 및 고율 특성이 향상 및 유지될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 음극 활물질은 하기에 설명하는 방법, 공정에 따라 제조될 수 있다.
예를 들면, 상술한 흑연계 활물질을 포함하는 코어 입자(51)가 준비될 수 있다. 이후, 코어 입자(51) 상에 코팅층(52)이 형성될 수 있다.
코팅층(52)은 건식 또는 습식 코팅법으로 형성될 수 있다. 습식 코팅법을 통하여 코팅층(52)이 형성되는 예를 들면, 피치 입자를 포함하는 피치와 코어 입자(51)를 혼합 및 교반할 수 있다. 이후, 열처리를 통해 상기 코어 입자(51)의 표면에 피치 입자가 균일하게 흡착될 수 있다.
제1 음극 활물질 입자(50)에 코팅층(52)이 형성된 후. 상기 제1 음극 활물질 입자(50)와 제2 음극 활물질 입자(60)를 혼합할 수 있다. 혼합에 의하여 제1 음극 활물질 입자(50) 사이의 물리적 접촉이 증가할 수 있다. 또한, 혼합에 의하여 제1 음극 활물질 입자(50)와 제2 음극 활물질 입자(60) 사이의 물리적 접촉이 증가할 수 있다. 제1 음극 활물질 입자(50)와 제2 음극 활물질 입자(60)가 균일하게 혼합되도록 교반이 적절하게 수행될 수 있다.
또한, 적절하게 교반된 제1 음극 활물질 입자(50) 및 제2 음극 활물질 입자(60)를 음극 집전체 상에 도포하고, 도포된 제1 음극 활물질 입자(50) 및 제2 음극 활물질 입자(60)를 압연할 수 있다. 압연은 롤 프레스와 같은 통상의 방법에 의하여 수행될 수 있다.
도 2 및 도 3은 각각 예시적인 실시예들에 따른 이차 전지를 나타내는 개략적인 평면도 및 단면도이다. 예를 들면, 도 3은 도 2에 표시된 I-I' 라인을 따라 리튬 이차 전지의 두께 방향으로 절단한 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 이차 전지는 리튬 이차 전지로서 제공될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 이차 전지는 전극 조립체(150) 및 전극 조립체(150)를 수용하는 케이스(160)를 포함할 수 있다. 전극 조립체(150)는 양극(100), 음극(130) 및 분리막(140)을 포함할 수 있다.
양극(100)은 양극 집전체(105) 및 양극 집전체(105)의 적어도 일면 상에 형성된 양극 활물질층(110)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 양극 활물질층(110)은 양극 집전체(105)의 양면(예를 들면, 상면 및 하면) 상에 형성될 수 있다. 예를 들면, 양극 활물질층(110)은 양극 집전체(105)의 상면 및 저면 상에 각각 코팅될 수 있으며, 양극 집전체(105)의 표면 상에 직접 코팅될 수 있다.
양극 집전체(105)는 예를 들면, 스테인레스강, 니켈, 알루미늄, 티탄, 구리 또는 이들의 합금을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다.
양극 활물질층(110)은 양극 활물질로서 리튬 금속 산화물을 포함하며, 예시적인 실시예들에 따르면 리튬(Li)-니켈(Ni)계 산화물을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 양극 활물질층(110)에 포함되는 상기 리튬 금속 산화물은 하기의 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Li1+aNi1-(x+y)CoxMyO2
상기 화학식 1 중, -0.05≤α≤0.15, 0.01≤x≤0.2, 0≤y≤0.2이고 M은 Mg, Sr, Ba, B, Al, Si, Mn, Ti, Zr, W로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원소일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 0.01≤x≤0.20, 0.01≤y≤0.15 일 수 있다.
바람직하게는, 화학식 1 중, M은 망간(Mn)일 수 있다. 이 경우, 니켈-코발트-망간(NCM) 계 리튬 산화물이 상기 양극 활물질로 사용될 수 있다.
예를 들면, 니켈(Ni)은 리튬 이차 전지의 용량과 연관된 금속으로 제공될 수 있다. 니켈의 함량이 높을수록 리튬 이차 전지의 용량이 향상될 수 있으나, 니켈의 함량이 지나치게 증가하는 경우 수명이 저하되며 기계적, 전기적 안정성 측면에서 불리할 수 있다. 예를 들면, 코발트(Co)는 리튬 이차 전지의 전도성 또는 저항 및 출력과 연관된 금속일 수 있다. 일 실시예에 있어서, M은 망간(Mn)을 포함하며, Mn은 리튬 이차 전지의 기계적, 전기적 안정성과 관련된 금속으로 제공될 수 있다.
상술한 니켈, 코발트 및 망간의 상호 작용을 통해 양극 활물질층(110)로부터 용량, 출력, 저저항 및 수명 안정성이 함께 향상될 수 있다.
예를 들면, 양극 활물질을 용매 내에서 바인더, 도전재 및/또는 분산재 등과 혼합 및 교반하여 슬러리를 제조할 수 있다. 상기 슬러리를 양극 집전체(105) 상에 코팅한 후, 압축 및 건조하여 양극 활물질층(110)을 형성할 수 있다.
상기 바인더는, 예를 들면, 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride, PVDF), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate) 등의 유기계 바인더, 또는 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 등의 수계 바인더를 포함할 수 있으며, 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC)와 같은 증점제와 함께 사용될 수 있다.
예를 들면, 양극 형성용 바인더로서 PVDF 계열 바인더를 사용할 수 있다. 이 경우, 양극 활물질층(110) 형성을 위한 바인더의 양을 감소시키고 상대적으로 양극 활물질 또는 리튬 금속 산화물 입자들의 양을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 이차 전지의 출력, 용량을 향상시킬 수 있다.
상기 도전재는 활물질 입자들 사이의 전자 이동을 촉진하기 위해 포함될 수 있다. 예를 들면, 상기 도전재는 흑연, 카본 블랙, 그래핀, 탄소 나노 튜브 등과 같은 탄소계열 도전재 및/또는 주석, 산화주석, 산화티타늄, LaSrCoO3, LaSrMnO3와 같은 페로브스카이트(perovskite) 물질 등을 포함하는 금속 계열 도전재를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 양극(100)의 전극 밀도는 3.0 내지 3.9g/cc일 수 있으며, 바람직하게는 3.2 내지 3.8g/cc일 수 있다.
음극(130)은 음극 집전체(125) 및 음극 집전체(125)의 적어도 일면 상에 형성된 음극 활물질 층(120)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 음극 활물질 층(120)은 음극 집전체(125)의 양면(예를 들면, 상면 및 하면) 상에 형성될 수 있다. 음극 활물질 층(120)은 음극 집전체(125)의 상면 및 저면 상에 각각 코팅될 수 있다. 예를 들면, 음극 활물질 층(120)은 음극 집전체(125)의 표면 상에 직접 접촉할 수 있다.
음극 집전체(125)는 금, 스테인레스강, 니켈, 알루미늄, 티탄, 구리 또는 이들의 합금을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 구리 또는 구리 합금을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 음극 활물질 층(120)은 상술한 예시적인 실시예들에 따른 음극 활물질(50)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 음극 활물질(50)은 음극 활물질 층(120)의 총 중량에 대하여 80 내지 99중량%로 포함될 수 있다. 바람직하게는, 상기 음극 활물질은 음극 활물질 층(120)의 총 중량에 대하여 90 내지 98중량%로 포함될 수 있다.
예를 들면, 음극 활물질(50)을 용매 내에서 바인더, 도전재 및/또는 분산재 등과 혼합 및 교반하여 음극 슬러리를 제조할 수 있다. 상기 음극 슬러리를 음극 집전체(125) 상에 도포(코팅)한 후, 압축(압연) 및 건조하여 음극 활물질 층(120)을 형성할 수 있다.
상기 바인더 및 도전재로서 양극(100) 형성을 위해 사용된 물질들과 실질적으로 동일하거나 유사한 물질들이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 음극(130) 형성을 위한 바인더는 예를 들면, 흑연 계열 활물질과의 정합성을 위해 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 또는 아크릴계 바인더를 포함할 수 있으며, 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC)와 같은 증점제와 함께 사용될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 음극 활물질 층(120)의 밀도는 1.4 내지 1.9g/cc 일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 음극(130)의 면적(예를 들면, 분리막(140)과 접촉 면적) 및/또는 부피는 양극(100)보다 클 수 있다. 이에 따라, 양극(100)으로부터 생성된 리튬 이온이 예를 들면, 중간에 석출되지 않고 음극(130)으로 원활히 이동되어 출력, 용량 특성을 보다 향상시킬 수 있다.
양극(100) 및 음극(130) 사이에는 분리막(140)이 개재될 수 있다. 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. 상기 분리막은 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 형성된 부직포를 포함할 수도 있다.
분리막(140)은 양극(100) 및 음극(130) 사이에서 상기 제2 방향으로 연장하며, 상기 리튬 이차 전지의 두께 방향을 따라 폴딩되어 권취될 수 있다. 이에 따라, 분리막(140)을 통해 복수의 양극들(100) 및 음극들(130)이 상기 두께 방향으로 적층될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 양극(100), 음극(130) 및 분리막(140)에 의해 전극 셀이 정의되며, 복수의 전극 셀들이 적층되어 예를 들면, 젤리 롤(jelly roll) 형태의 전극 조립체(150)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 분리막(140)의 권취(winding), 적층(lamination), 접음(folding) 등을 통해 전극 조립체(150)를 형성할 수 있다.
전극 조립체(150)는 케이스(160) 내에 수용되며, 전해질이 함께 케이스(160)내로 주입될 수 있다. 케이스(160)는 예를 들면, 파우치(pouch), 캔 등을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 전해질로서 비수 전해액을 사용할 수 있다.
비수 전해액은 전해질인 리튬염과 유기 용매를 포함하며, 상기 리튬염은 예를 들면 Li+X-로 표현되며 상기 리튬염의 음이온(X-)으로서 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- 등을 예시할 수 있다.
상기 유기 용매로서 예를 들면, 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 비닐렌 카보네이트, 설포란, 감마-부티로락톤, 프로필렌 설파이트 및 테트라하이드로퓨란 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 각 전극 셀에 속한 양극 집전체(105) 및 음극 집전체(125)로부터 각각 전극 탭(양극 탭 및 음극 탭)이 돌출되어 외장 케이스(160)의 일 측부까지 연장될 수 있다. 상기 전극 탭들은 외장 케이스(160)의 상기 일측부와 함께 융착되어 외장 케이스(160)의 외부로 연장 또는 노출된 전극 리드(양극 리드(107) 및 음극 리드(127))와 연결될 수 있다.
도 2에서는 양극 리드(107) 및 음극 리드(127)가 리튬 이차 전치 또는 외장 케이스(160)의 동일한 측부에 형성되는 것으로 도시되었으나, 서로 반대 측부에 형성될 수도 있다.
예를 들면, 양극 리드(107)는 외장 케이스(160)의 일 측부에 형성되며, 음극 리드(127)는 외장 케이스(160)의 상기 타 측부에 형성될 수 있다.
리튬 이차 전지는 예를 들면, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등으로 제조될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예 및 비교예들을 포함하는 실험예를 제시하나, 이는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1
평균입경(D50)이 약 7 ㎛인 인조흑연 100 g과 석유계 피치 3g를 믹서(이노우에 제조)에 투입하고 20Hz의 교반 속도로 30분 혼합한 후, 1000℃에서 소성하여 코팅층이 표면에 형성된 제1 음극 활물질 입자를 준비하였다.
전체 제1 음극 활물질 입자 100 중량부에 대하여 코팅층의 함량비(코팅량)는 1.5 %이었다. 상기 코팅량으로부터 추산된 코팅 두께의 중간값은 약 10 nm였다. 가압 조건이 4 kN일 때, 제1 음극 활물질 입자만을 포함하는 펠렛의 밀도는 1.59 g/cc로 나타났다.
또한, 평균입경(D50)이 약 12 ㎛인 인조흑연 100g을 제2 음극 활물질 입자로 준비하였다. 가압 조건이 4 kN일 때, 제2 음극 활물질 입자만을 포함하는 펠렛의 밀도는 1.69 g/cc로 나타났다.
준비된 제1 음극 활물질 입자 60 중량부와 제 2 음극 활물질 입자 40 중량부를 믹서에 투입하고 5Hz의 교반 속도로 10분 동안 혼합하여 음극 활물질을 준비하였다.
상술한 바와 같이, 제조된 음극 활물질, CMC, SBR을 97.3:1.2:1.5 중량비로 혼합하여 음극 슬러리를 제조하였다. 상기 음극 슬러리를 Cu foil 상에 도포 후, 건조 및 압연하여 압연 밀도가 1.70 g/cc인 음극을 제조하였다.
Li foil을 상대 전극으로 하고 1M LiPF6 및 EC:EMC=3:7 혼합 용매를 포함하는 전해액을 사용하여 코인 셀 형태의 이차 전지를 제조하였다.
실시예 2 내지 실시예 4
실시예 1과 동일하게 준비하되, 제1 음극 활물질 및 제2 음극 활물질의 함량을 하기 표 1과 같이 달리하였다.
각 음극의 압연 밀도는 1.70 g/cc로 실시예 1의 음극과 동일하였다.
실시예 5
실시예 1과 동일하게 실시하되, 평균입경(D50)이 약 9 ㎛인 인조흑연 100g에 석유계 피치 4g을 혼합하고 1000℃로 소성하여 코팅층이 표면에 형성된 제1 음극 활물질 입자를 준비하였다.
전체 제1 음극 활물질 입자 100 중량부에 대하여 코팅층의 함량비(코팅량)는 2 %이었다. 코팅량으로부터 추산된 코팅 두께의 중간값은 약 15 nm였다. 가압 조건이 4 kN일 때, 제1 음극 활물질 입자만을 포함하는 펠렛 밀도는 1.59 g/cc로 나타났다.
또한, 평균입경(D50)이 약 18 ㎛인 인조흑연 100g을 제2 음극 활물질 입자로 준비하였다. 가압 조건이 4 kN일 때, 제2 음극 활물질 입자만을 포함하는 펠렛의 밀도는 1.69 g/cc로 나타났다.
음극의 압연 밀도는 1.70 g/cc로 실시예 1의 음극과 동일하였다.
실시예 6
실시예 1과 동일하게 실시하되, 평균입경(D50)이 약 9 ㎛인 인조흑연 100g에 석유계 피치 5g을 혼합하고 1000℃로 소성하여 코팅층이 표면에 형성된 제1 음극 활물질 입자를 준비하였다.
전체 제1 음극 활물질 입자 100 중량부에 대하여 코팅층의 함량비(코팅량)는 2 %이었다. 코팅량으로부터 추산된 코팅 두께의 중간값은 약 18 nm였다. 가압 조건이 4 kN일 때, 제1 음극 활물질 입자만을 포함하는 펠렛 밀도는 1.55 g/cc로 나타났다.
또한, 평균입경(D50)이 약 18 ㎛인 인조흑연 100g을 제2 음극 활물질 입자로 준비하였다. 가압 조건이 4 kN일 때, 제2 음극 활물질 입자만을 포함하는 펠렛의 밀도는 1.66 g/cc로 나타났다.
음극의 압연 밀도는 1.70 g/cc로 실시예 1의 음극과 동일하였다.
비교예 1 및 비교예 2
실시예 1과 동일하게 준비하되, 제1 음극 활물질 및 제2 음극 활물질의 함량을 하기 표 1과 같이 달리하였다. 각 음극의 압연 밀도는 1.70 g/cc로 실시예 1의 음극과 동일하였다.
비교예 3 및 비교예 4
실시예 5와 동일한 인조흑연을 사용하되, 제1 음극 활물질 입자의 표면에 코팅층을 형성하지 않았다. 반대로, 석유계 피치를 사용하여 제2 음극 활물질 입자의 표면에는 코팅층을 형성하였다. 비교예 3 및 비교예 4의 조성 및 측정 결과는 하기 표 2와 같다. 각 음극의 압연 밀도는 1.70 g/cc로 실시예 1의 음극과 동일하였다.
실험예
(1) 고율 충전성 평가
25℃로 유지되는 챔버에서 2.0 C 충전/0.33C 방전 c-rate로 충방전을 10 cycle 반복한 후, 잔류용량비(retention capacity ratio)를 측정하였다. 평가 결과는 하기 표 2와 같다. 평가 결과는 하기 표 1 및 표 2와 같다.
| 평가항목 | ||||
| 함량비* (질량%) | 펠렛 밀도** (g/cc, 4 kN) |
고율 충전성*** | ||
| 실시예 | 1 | 60 | 1.67 | 81 |
| 2 | 70 | 1.74 | 85 | |
| 3 | 80 | 1.64 | 83 | |
| 4 | 90 | 1.63 | 83 | |
| 비교예 | 1 | 50 | 1.60 | 75 |
| 2 | 100 | 1.59 | 71 | |
* 제1 음극 활물질 입자 및 제2 음극 활물질 입자를 합한 총 100 중량부 중 제1 음극 활물질 입자의 중량을 의미함
** 제1 음극 활물질 입자 및 제2 음극 활물질 입자가 상기 함량비에 따라 혼합되어 얻어진 음극 활물질의 펠렛 밀도임
*** 고율 충전성에 기재된 값은 잔류용량비를 나타나내며, 그 단위는 %이고, 소수점 첫째자리 이하는 모두 버림으로 처리함
(2) 펠렛 밀도의 평가
펠렛 밀도는 시료인 제1 음극 활물질 입자 및 제2 음극 활물질 입자의 밀도를 의미한다. 펠렛 밀도를 측정하여, 제1 음극 활물질 입자 및 제2 음극 활물질 입자의 경도를 추산할 수 있다. 통상적으로, 펠렛 밀도의 값은 압연 후 음극의 밀도를 의미하는 압연 밀도의 값 보다 크게 측정될 수 있다.
펠렛 밀도의 측정을 위하여, 4 kN의 힘으로 가압하여 시료를 특정한 크기의 펠렛 모양으로 압착한다. 이때의 펠렛의 부피변화를 측정하여 압착된 시료의 펠렛 밀도를 측정하였다. 구체적인 펠렛 밀도의 측정 방법은 다음과 같다.
a) 빈 pelletizer(직경 13mm)의 높이(H1)을 측정한다(단위는 mm임). b) Pelletizer의 시료 투입구에 시료 약 2±0.1g(W)을 투입한다. c) Pelletizer를 manual type presser의 중앙에 올려 놓는다. d) 인가 압력이 4kN이 될 때까지 시료를 가압한다. e) 10초 동안 가압하고, Pelletizer의 높이를 측정한다(H2, 단위는 mm임).
상기 측정 방법에서 얻어진 수치들에 기초한 펠렛 밀도의 계산식은 하기 식 1과 같다.
[식 1]
펠렛 밀도 = W / [π×(20 mm/2)2×(H2-H1)/1000]
(3) 구형화도의 평가
실시예 5 및 비교예 3, 4에 대하여 구형화도를 측정하고 고율 충전성을 평가하였다. 입자형상 분석기(Malvern, Morphologi 4)를 사용하여 실시예 5 및 비교예 3, 4에 포함된 제1 음극 활물질 입자의 구형화도를 측정하였다.
구체적으로, 입자형상 분석기를 통해 상기 제1 음극 활물질 입자들의 구형화도의 누적 분포를 도출한 뒤, 구형화도가 큰 입자들부터의 분포 비율이 50%에 해당하는 구형화도(Dn50)을 상기 제1 음극 활물질 입자의 구형화도로 판단하였다.
| 평가항목 | |||||
| 함량비* (질량%) | 펠렛 밀도** (g/cc, 4 kN) |
구형화도*** (Dn50) | 고율 충전성+ | ||
| 실시예 | 5 | 70 | 1.72 | 0.914 | 85 |
| 6 | 70 | 1.62 | 0.919 | 87 | |
| 비교예 | 3 | 70 | 1.66 | 0.902 | 78 |
| 4 | 70 | 1.65 | 0.899 | 71 | |
* 제1 음극 활물질 입자 및 제2 음극 활물질 입자를 합한 총 100 중량부 중 제1 음극 활물질 입자의 중량을 의미함
** 제1 음극 활물질 입자 및 제2 음극 활물질 입자가 상기 함량비에 따라 혼합되어 얻어진 음극 활물질의 펠렛 밀도임
*** 제 1 음극 활물질 입자의 구형화도임
+ 고율 충전성에 기재된 값은 잔류용량비를 나타나내며, 그 단위는 %이고, 소수점 첫째자리 이하는 모두 버림으로 처리함
상기 표 1 및 표 2를 참조하면, 실시예에 따른 음극 활물질은 모두 비교예의 음극 활물질에 비하여 고율 충전성이 뛰어난 것을 확인할 수 있다. 예를 들면, 실시예에 따른 음극 활물질은 고율 충전을 반복하여도 잔류 용량이 80%를 초과하였다.
실시예 6의 경우, 펠렛 밀도는 1.62 g/cc인 것으로 나타났으나 구형화도가 0.919로 높게 나타났으며, 고율 충전성이 가장 우수한 것으로 나타났다.
반대로, 비교예에 따른 음극 활물질은 고율 충전성이 부족한 것으로 나타났다. 예를 들면, 비교예에 따른 음극 활물질은 고율 충전을 반복하였을 때, 80% 미만의 잔류 용량을 제공하였다.
비교예 1의 음극 활물질은 제1 음극 활물질의 함량 부족으로 인하여 고율 특성이 부족한 것으로 나타났다. 또한, 1.7g/cc의 압연 밀도를 구현하기 위한 고압 프레스 과정에서 제2 음극 활물질의 파괴 및/또는 음극 활물질의 내부 기공의 폐색으로 인하여, 비교예 2의 음극 활물질의 고율 특성이 저하된 것으로 나타났다.
한편, 비교예 3 및 비교예 4의 경우, 경도가 상대적으로 큰 제2 음극 활물질이 사용되어 압연 밀도가 1.6 g/cc를 상회하는 것으로 나타났다. 그러나, 제1 음극 활물질의 구형화도가 부족하여, 고압 프레스 과정에서 고율 특성이 저하된 것으로 나타났다.
50: 제1 음극 활물질 입자
51: 코어 입자
52: 코팅층 60: 제2 음극 활물질 입자
100: 양극 105: 양극 집전체
110: 양극 활물질층 120: 음극 활물질 층
125: 음극 집전체 130: 음극
140: 분리막 150: 전극 조립체
160: 케이스
52: 코팅층 60: 제2 음극 활물질 입자
100: 양극 105: 양극 집전체
110: 양극 활물질층 120: 음극 활물질 층
125: 음극 집전체 130: 음극
140: 분리막 150: 전극 조립체
160: 케이스
Claims (12)
- 코어 입자 및 상기 코어 입자의 표면에 형성된 코팅층을 포함하는 단일 입자 형태의 제1 음극 활물질 입자; 및
상기 제1 음극 활물질 입자 보다 큰 평균 입경을 갖는 제2 음극 활물질 입자를 포함하며,
상기 제1 음극 활물질 입자 및 상기 제2 음극 활물질 입자의 총 중량 중 상기 제1 음극 활물질의 함량비가 50중량% 초과이고 100중량% 미만인, 이차 전지용 음극. - 청구항 1에 있어서, 상기 코어 입자는 흑연계 활물질, 비정질 탄소계 물질, 또는 흑연계 활물질 및 비정질 탄소계 물질의 혼합물을 포함하는, 이차 전지용 음극.
- 청구항 1에 있어서, 상기 코어 입자는 인조 흑연을 포함하는, 이차 전지용 음극.
- 청구항 1에 있어서, 상기 코팅층은 비정질 탄소계 물질을 포함하는, 이차 전지용 음극.
- 청구항 1에 있어서, 상기 코팅층은 피치로부터 형성된, 이차 전지용 음극.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 음극 활물질 입자는 상기 제2 음극 활물질 입자 보다 높은 경도를 갖는, 이차 전지용 음극.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제2 음극 활물질 입자의 평균 입경 대비 상기 제1 음극 활물질 입자의 평균 입경의 비율은 0.3 내지 0.6인, 이차 전지용 음극.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제2 음극 활물질 입자는 흑연계 활물질, 비정질 탄소계 물질, 또는 흑연계 활물질 및 비정질 탄소계 물질의 혼합물을 포함하는, 이차 전지용 음극.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 음극 활물질 입자의 평균 구형화도(Dn50)는 0.91 이상인, 이차 전지용 음극.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제2 음극 활물질 입자는 인조 흑연을 포함하는, 이차 전지용 음극.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 음극 활물질 및 상기 제2 음극 활물질 입자의 총 중량 중 상기 제1 음극 활물질의 함량비는 60 중량% 내지 90 중량%인, 이차 전지용 음극.
- 리륨 금속 산화물을 포함하는 양극; 및
상기 양극과 대향하며 청구항 1에 따른 이차 전지용 음극을 포함하는, 이차 전지.
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| CN202210969978.3A CN115706205A (zh) | 2021-08-13 | 2022-08-12 | 用于二次电池的阳极和包括其的二次电池 |
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| KR1020210107208A KR20230025113A (ko) | 2021-08-13 | 2021-08-13 | 이차 전지용 음극, 이를 포함하는 이차 전지 및 이의 제조 방법 |
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