KR20230063458A - Positive electrode for secondary battery with improved safety and battery cell including same - Google Patents

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KR20230063458A
KR20230063458A KR1020210148562A KR20210148562A KR20230063458A KR 20230063458 A KR20230063458 A KR 20230063458A KR 1020210148562 A KR1020210148562 A KR 1020210148562A KR 20210148562 A KR20210148562 A KR 20210148562A KR 20230063458 A KR20230063458 A KR 20230063458A
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배성훈
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Abstract

The present invention relates to a positive electrode for a secondary battery with improved safety, which can improve safety by reducing heat generation even when an internal or external short circuit occurs, and a battery cell including the same. The positive electrode for a secondary battery includes: a metal current collector; and a mixture layer formed on one or both sides of the metal current collector. The mixture layer includes first and second regions positioned on the same plane. The first region includes lithium iron phosphate as a positive electrode material, and the second region includes nickel cobalt manganese as a positive electrode material.

Description

안전성이 향상된 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 전지 셀{Positive electrode for secondary battery with improved safety and battery cell including same}Positive electrode for secondary battery with improved safety and battery cell including same}

본 발명은 안전성이 향상된 전지 셀, 이를 포함하는 리튬 이차전지, 리튬 이차전지를 포함하는 전지 모듈 및 전지 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cell with improved safety, a lithium secondary battery including the same, and a battery module and battery pack including the lithium secondary battery.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있으며, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가진 리튬 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있고, 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing. and is widely used.

리튬 이차전지는 일반적으로 서로 다른 전위를 갖는 두 전극 및 상기 두 전극 사이에 전기적 단락을 방지하기 위한 분리막을 개재한 후, 상기 두 전극에 리튬이온을 전달하는 전해질을 주입함으로써 제조된다. 상기 전해질로는 리튬염을 유기용매에 용해시킨 유기 전해액이 대부분을 사용되고 있다.A lithium secondary battery is generally manufactured by interposing two electrodes having different potentials and a separator for preventing an electrical short between the two electrodes, and then injecting an electrolyte that delivers lithium ions into the two electrodes. As the electrolyte, an organic electrolyte solution in which lithium salt is dissolved in an organic solvent is mostly used.

이러한 리튬 이차전지에서 이물질에 의한 내부 단락이나 못(nail)과 같은 물질의 관통에 의한 외부 단락이 발생하는 경우 큰 전류가 흐르게 되어 발열 또는 폭발이 일어날 수 있어, 안전성 향상이 중요하게 평가되고 있다.In such a lithium secondary battery, when an internal short circuit caused by a foreign substance or an external short circuit caused by penetration of a material such as a nail occurs, a large current flows and heat generation or explosion may occur, and safety improvement is evaluated as important.

따라서, 이차전지의 안전성을 확보하기 위한 기술 개발이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to develop a technology for securing the safety of the secondary battery.

대한민국 공개특허 제10-2016-0091732호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0091732

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내부 단락 또는 외부 단락이 발생하더라도 발열을 감소시켜 안전성을 향상시킬 수 있는 안전성이 향상된 전지 셀, 이를 포함하는 리튬 이차전지, 리튬 이차전지를 포함하는 전지모듈 및 전지 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, and even if an internal short circuit or an external short circuit occurs, a battery cell with improved safety capable of improving safety by reducing heat generation, a lithium secondary battery including the same, and a lithium secondary battery including the An object of the present invention is to provide a battery module and a battery pack.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 안전성이 향상된 이차전지용 양극을 제공한다.In order to solve the above problems, a positive electrode for a secondary battery with improved safety is provided.

하나의 예에서, 본 발명에 따른 이차전지용 양극은, 금속 집전체; 금속 집전체의 일면 또는 양면에 형성된 합제층을 포함하며, 상기 합제층은, 동일 평면상에 위치하는 제1 및 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은 양극재로 리튬인산철을 포함하고, 상기 제2 영역은 양극재로 니켈코발트망간을 포함하며, 상기 제1 영역 상에는 절연층이 형성된 구조가 될 수 있다. In one example, a cathode for a secondary battery according to the present invention includes a metal current collector; A mixture layer formed on one or both surfaces of a metal current collector, wherein the mixture layer includes first and second regions positioned on the same plane, and the first region contains lithium iron phosphate as a cathode material; , The second region may include nickel cobalt manganese as an anode material, and may have a structure in which an insulating layer is formed on the first region.

구체적인 예에서, 본 발명에 따른 이차전지용 양극은 하기 조건 1을 만족할 수 도 있다.In a specific example, the positive electrode for a secondary battery according to the present invention may satisfy Condition 1 below.

[조건 1][Condition 1]

R1 > R2R1 > R2

조건 1에서, R1 및 R2는 각각 제1 및 제2 영역의 전기 저항을 나타낸다.In condition 1, R1 and R2 represent the electrical resistances of the first and second regions, respectively.

하나의 예에서, 상기 제2 영역에는 양극재로 리튬인산철을 더 포함할 수 있다.In one example, the second region may further include lithium iron phosphate as a cathode material.

다른 예에서, 본 발명에 따른 이차전지용 양극은 제 1 및 제2 영역을 포함하는 상층 및, 하층으로 된 구조이고, 하층에는 리튬코발트망간을 리튬코발트망간을 포함할 수 있다.In another example, the positive electrode for a secondary battery according to the present invention has a structure of an upper layer and a lower layer including first and second regions, and lithium cobalt manganese may be included in the lower layer.

아울러, 하나의 실시예에서, 제1 영역은, 합제층 전체 면적을 기준으로 1-20% 영역에 형성된 구조가 될 수 있다.In addition, in one embodiment, the first area may be a structure formed in an area of 1-20% based on the total area of the mixture layer.

하나의 예에서, 본 발명은 앞서 설명한 양극과; 음극; 및 양극과 음극 사이에 위치하는 분리막을 포함하며, 상기 분리막은 양극의 제1 영역을 제외한 영역에 배치되는 구조인 전지 셀을 제공한다.In one example, the present invention includes the anode described above; cathode; and a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, wherein the separator is disposed in an area other than the first region of the positive electrode.

구체적으로 본 발명에 따른 전지 셀은, 절연층의 녹는점이 분리막의 녹넌점 보다 10 내지 20 ℃ 낮은 것을 특징으로 할 수 있다.Specifically, the battery cell according to the present invention may be characterized in that the melting point of the insulating layer is 10 to 20 ° C lower than the melting point of the separator.

하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀은 절연층과 분리막의 두께가 동일할 수 있다. In one example, in the battery cell according to the present invention, the insulating layer and the separator may have the same thickness.

또한, 본 발명에 따른 전지 셀의 양극 및 음극은, 상기 집전체로부터 연장된 전극 탭이 형성되되, 각각의 전극 탭이 서로 반대 방향을 향하도록 배치되며, 상기 양극의 제1 영역은 양극 탭의 반대측 영역, 또는 양극 탭이 형성된 영역과 인접하는 두 변 중 하나 이상의 변을 따라 형성되는 구조일 수 있다.In addition, in the positive and negative electrodes of the battery cell according to the present invention, electrode tabs extending from the current collector are formed, and each electrode tab is disposed to face in opposite directions, and the first region of the positive electrode is the positive electrode tab. It may have a structure formed along one or more sides of two sides adjacent to the opposite region or the region where the positive electrode tab is formed.

아울러, 본 발명에 따른 전지 셀은 전지 셀은 스택형 또는 스택/폴딩형일 수 있다.In addition, the battery cell according to the present invention may be a stack type or a stack/fold type.

본 발명에 따른 이차전지용 양극은 내부 단락 또는 외부 단락의 발생시 절연층이 융해되어, 양극의 제1 영역과 음극이 접촉하여 쇼트를 발생시킬 수 있다. 이때, 저항이 높은 제1 영역이 저항부로 작용하여 발열량과 폭발력을 감소시키는 것으로 리튬 이차전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.In the cathode for a secondary battery according to the present invention, when an internal short circuit or an external short circuit occurs, the insulating layer melts, and the first region of the anode and the negative electrode contact each other, causing a short circuit. At this time, the safety of the lithium secondary battery can be improved by reducing the amount of heat generated and the explosive power by acting as a resistance part in the first region having high resistance.

도 1은 본 발명에 따른 이차전지용 양극의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전지 셀의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전지 셀의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 이차전지용 양극의 다른 단면도이다.
1 is a cross-sectional view of a cathode for a secondary battery according to the present invention.
2 is a cross-sectional view of a battery cell according to the present invention.
3 is an exploded perspective view of a battery cell according to the present invention.
4 is another cross-sectional view of a cathode for a secondary battery according to the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 상세하게 설명하고자 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be described in detail.

그러나, 이는 본 발명을 특정 실시예의 내용으로 한정하려는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.However, this is not intended to limit the present invention to the specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the technical spirit and scope of the present invention.

본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present invention, the term "comprises" or "has" is intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

또한 본 발명에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 기재된 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 기재된 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐만 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.Further, in the present invention, when a part such as a layer, film, region, plate, etc. is described as being “on” another part, this includes not only the case where it is “directly on” the other part, but also the case where another part is present in the middle. Conversely, when a part such as a layer, film, region, plate, or the like is described as being “under” another part, this includes not only being “directly under” the other part, but also the case where there is another part in the middle. In addition, in the present application, being disposed "on" may include the case of being disposed not only on the upper part but also on the lower part.

본 발명은 안전성이 향상된 이차전지용 양극, 이를 포함하는 전지 셀, 전지 셀을 포함하는 리튬 이차전지, 리튬 이차전지를 포함하는 전지 모듈 및 전지 팩을 제공한다.The present invention provides a positive electrode for a secondary battery with improved safety, a battery cell including the same, a lithium secondary battery including the battery cell, a battery module including the lithium secondary battery, and a battery pack.

하나의 예에서, 본 발명에 따른 이차전지용 양극은, 금속 집전체; 금속 집전체의 일면 또는 양면에 형성된 합제층을 포함하며, 상기 합제층은, 동일 평면상에 위치하는 제1 및 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은 양극재로 리튬인산철을 포함하고, 상기 제2 영역은 양극재로 니켈코발트망간을 포함하며, 상기 제1 영역 상에는 절연층이 형성된 구조가 될 수 있다. In one example, a cathode for a secondary battery according to the present invention includes a metal current collector; A mixture layer formed on one or both surfaces of a metal current collector, wherein the mixture layer includes first and second regions positioned on the same plane, and the first region contains lithium iron phosphate as a cathode material; , The second region may include nickel cobalt manganese as an anode material, and may have a structure in which an insulating layer is formed on the first region.

구체적인 예에서, 본 발명에 따른 이차전지용 양극은 하기 조건 1을 만족할 수 도 있다.In a specific example, the positive electrode for a secondary battery according to the present invention may satisfy Condition 1 below.

[조건 1][Condition 1]

R1 > R2R1 > R2

조건 1에서, R1 및 R2는 각각 제1 및 제2 영역의 전기 저항을 나타낸다.In condition 1, R1 and R2 represent the electrical resistances of the first and second regions, respectively.

하나의 예에서, 상기 제2 영역에는 양극재로 리튬인산철을 더 포함할 수 있다.In one example, the second region may further include lithium iron phosphate as a cathode material.

특히, 본 발명에 따른 이차전지용 양극은 전지의 내부 온도가 비정상적으로 상승하는 경우, 상기 절연층이 융해되어, 전극의 제1 영역은 서로 반대 전극의 합제층과 접하게 되어 쇼트를 발생시킬 수 있다. 이때, 전류가 집중되지 않는 고저항 영역인 제1 영역이 반대 전극의 일면과 접하게 되어 비교적 낮은 에너지의 쇼트를 발생시킬 수 있다. 이는, 저항이 높은 제1 영역이 저항부로 작용하여 발열량과 폭발력을 감소시키는 것으로 전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.In particular, in the positive electrode for a secondary battery according to the present invention, when the internal temperature of the battery rises abnormally, the insulating layer melts and the first region of the electrode comes into contact with the mixture layer of the opposite electrode, resulting in a short circuit. At this time, a first region, which is a high resistance region in which current is not concentrated, comes into contact with one surface of the opposite electrode, and a relatively low energy short circuit may occur. This has an advantage in that the safety of the battery can be improved by reducing the amount of heat generated and explosive power by the first region having high resistance acting as a resistance part.

이하, 도면을 통해 본 발명에 따른 절연층을 포함하는 안전성이 향상된 이차전지용 양극, 이를 포함하는 전지 셀, 전지 셀을 포함하는 리튬 이차전지, 리튬 이차전지를 포함하는 전지 모듈 및 전지 팩을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a positive electrode for a secondary battery with improved safety including an insulating layer according to the present invention, a battery cell including the same, a lithium secondary battery including the battery cell, a battery module and a battery pack including the lithium secondary battery are described in detail with reference to the drawings. Explain.

이차전지용 양극 및 전지 셀Anodes and battery cells for secondary batteries

[제1 실시형태][First Embodiment]

본 발명에 따른 안전성이 향상된 이차전지용 양극의 제1 실시형태를 제공한다. 구체적으로, 제1 실시형태의 이차전지용 양극 합제층은 조건 1을 만족하는 제1 및 제2 영역을 포함할 수 있다.A first embodiment of a positive electrode for a secondary battery with improved safety according to the present invention is provided. Specifically, the cathode mixture layer for a secondary battery according to the first embodiment may include first and second regions that satisfy Condition 1.

도 1은 본 발명에 따른 이차전지용 양극의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전지 셀의 분해사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전지 셀의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a positive electrode for a secondary battery according to the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of a battery cell according to the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the battery cell according to the present invention.

도 1 내지 도3을 참조하면, 본 발명에 따른 양극(10)은 양극 합제층(12)의 동일 평면상에 위치하는 제1 및 제2 영역(121, 122)을 포함할 수 있으며, 하기 조건 1을 만족할 수 있다. 1 to 3, the positive electrode 10 according to the present invention may include first and second regions 121 and 122 located on the same plane of the positive electrode mixture layer 12, under the following conditions. 1 can be satisfied.

[조건 1][Condition 1]

R1 > R2R1 > R2

조건 1에서, R1 및 R2는 각각 제1 및 제2 영역의 전기 저항을 나타낸다.In condition 1, R1 and R2 represent the electrical resistances of the first and second regions, respectively.

구체적인 예에서, 상기 제1 영역(121) 및 제2 영역(122)는 서로 다른 저항 특성을 나타내며, 제1 영역(121)은 제2 영역(122)보다 높은 저항을 나타내도록 설계된다.In a specific example, the first region 121 and the second region 122 exhibit different resistance characteristics, and the first region 121 is designed to exhibit higher resistance than the second region 122 .

본 발명에 따른 전지 셀은 양극(10), 음극(20), 및 양극(10)과 음극(20)의 사이에 위치하는 분리막(30)을 포함하여 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 양극(10) 및 음극(20)은 각각 집전체(11, 21)을 및 집전체의 일면 또는 양면에 형성된 합제층(12, 22)을 포함하며, 집전체(11, 21)로부터 연장된 전극 탭(13, 23)이 형성된 구조일 수 있다. 한편, 도면에서 양극(10)과 음극(20)은 집전체(11, 21)의 양면에 합제층(12, 22)이 형성되도록 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The battery cell according to the present invention may include a positive electrode 10, a negative electrode 20, and a separator 30 positioned between the positive electrode 10 and the negative electrode 20. Specifically, the positive electrode 10 and the negative electrode 20 each include current collectors 11 and 21 and mixture layers 12 and 22 formed on one or both surfaces of the current collector, and the current collectors 11 and 21 It may have a structure in which electrode tabs 13 and 23 extending from the electrode tabs are formed. Meanwhile, in the drawings, the positive electrode 10 and the negative electrode 20 are illustrated such that the mixture layers 12 and 22 are formed on both sides of the current collectors 11 and 21, but are not limited thereto.

하나의 예에서, 양극 합제층(12)의 제1 영역(121)은 절연층(14)에 의해 절연되어 있기 때문에 전지의 정상적인 충방전 반응에는 참여하지 않을 수 있다. 그러나, 상기 제1 영역(121) 및 제2 영역(122)은 전지의 내부 온도가 비정상적으로 상승하여 전지의 단락 등과 같은 전지의 손상에 의해 전류는 저항이 낮은 국소 부위에 집중되고 이로 인해 급격하게 열이 발생될 수 있다. 여기서, 전지의 내부 온도가 비정상적으로 상승한다는 것은 상기 제1 및 제2 영역이 형성된 전극을 포함하는 전지 셀의 온도 상승을 의미하는 것이 아닌, 상기 전극이 적용된 전지 셀 주변의 비정상적인 온도 상승을 의미하는 것이다.In one example, since the first region 121 of the positive electrode mixture layer 12 is insulated by the insulating layer 14 , it may not participate in a normal charge/discharge reaction of the battery. However, in the first region 121 and the second region 122, the internal temperature of the battery abnormally rises, resulting in damage to the battery such as a short circuit of the battery, so that current is concentrated in a local region with low resistance, and as a result, the current rapidly increases. Heat may be generated. Here, the abnormal increase in the internal temperature of the battery does not mean a temperature increase of the battery cell including the electrode on which the first and second regions are formed, but an abnormal temperature increase around the battery cell to which the electrode is applied. will be.

이때, 본 발명에서는 양극 합제층(12)에 저저항 영역과 고저항 영역이 분포하도록 설계되어, 전지의 내부 온도가 비정상적으로 상승하게 되는 경우, 전류가 집중되지 않는 고저항 영역인 제1 영역(121)이 음극(20)의 일면과 접하도록 하여 비교적 낮은 쇼트를 발생시킬 수 있다.At this time, in the present invention, the positive electrode mixture layer 12 is designed so that the low resistance region and the high resistance region are distributed, so that when the internal temperature of the battery rises abnormally, the first region, which is a high resistance region where current is not concentrated ( 121) is in contact with one surface of the negative electrode 20 to generate a relatively low short circuit.

즉, 본 발명은 전지의 내부 온도가 비정상적으로 상승하는 경우, 제1 영역에서 비교적 강도가 낮은 쇼트를 발생하게 하여 열폭주 이전에 이차전지의 에너지를 낮추어 폭발력을 줄이는 것을 목적으로 한다.That is, an object of the present invention is to reduce the explosive force by lowering the energy of the secondary battery before thermal runaway by generating a short circuit with relatively low intensity in the first region when the internal temperature of the battery rises abnormally.

이와 같이, 본 발명은 전지의 내부 온도가 비정상적으로 상승하는 경우, 제1 영역(121)이 음극(20)의 합제층(22)과 접하여 쇼트가 일어나되, 제2 영역(122)으로 전류의 이동이 유도되어, 제1 영역(121)에서는 비교적 낮은 쇼트가 일어나, 폭발력을 줄일 수 있다.As described above, according to the present invention, when the internal temperature of the battery rises abnormally, the first region 121 comes into contact with the mixture layer 22 of the negative electrode 20 and a short circuit occurs, but the current passes through the second region 122. Movement is induced, so that a relatively low shot occurs in the first region 121, reducing the explosive force.

한편, 양극(10)의 일면에는 절연층(14)가 형성된 구조이며, 상기 양극(10)과 음극(20) 사이에 배치되는 분리막(30)은 제1 영역(121)을 제외한 영역에 배치될 수 있다. 특히, 전지의 내부 온도가 비정상적으로 상승되는 경우, 상기 절연층(14)는 융해되어, 양극(10)의 제1 영역(121)이 음극(20)의 합제층(22)과 접하여 쇼트를 발생시킬 수 있다. Meanwhile, an insulating layer 14 is formed on one surface of the anode 10, and the separator 30 disposed between the anode 10 and the cathode 20 is disposed in an area other than the first area 121. can In particular, when the internal temperature of the battery rises abnormally, the insulating layer 14 melts, and the first region 121 of the positive electrode 10 comes into contact with the mixture layer 22 of the negative electrode 20, resulting in a short circuit. can make it

앞서 설명한 바와 같이, 제1 및 제2 영역(121, 122)은 서로 저항이 상이하되, 제1 영역(121)의 저항이 더 높은 것을 특징으로 한다. 이때, 제1 영역의 양극재는 리튬인산철(LiFePO4, LFP), 제2 영역의 양극재는 니켈코발트망간(NMC)을 포함하는 것으로 각 영역의 저항 값을 상이하게 설정할 수 있다. 이때, 제1 영역(121)의 저항 값이 제2 영역(122)의 저항 값 보다 너무 큰 경우, 전류의 이동이 적어 전지 내부 온도가 비정상적으로 상승하는 경우에도 쇼트 발생이 어려울 수 있다. 또한, 제1 영역(121)의 저항 값과 제2 영역(122)의 저항 값의 차이가 너무 적은 경우 쇼트 발생으로 인한 발화 등이 발생할 수 있다.As described above, the first and second regions 121 and 122 have different resistances, but the resistance of the first region 121 is higher. In this case, the cathode material of the first region includes lithium iron phosphate (LiFePO 4 , LFP) and the cathode material of the second region includes nickel cobalt manganese (NMC), and resistance values of each region may be set differently. In this case, when the resistance value of the first region 121 is too great than the resistance value of the second region 122, a short circuit may be difficult to occur even when the internal temperature of the battery rises abnormally due to a small current movement. In addition, when the difference between the resistance value of the first region 121 and the resistance value of the second region 122 is too small, ignition due to a short circuit may occur.

구체적으로, 제1 영역에는 리튬인산철(LiFePO4, LFP)을 포함하는 합제층용 슬러리가 도포될 수 있다. 이때, 리튬인산철은 제1 영역에 도포되는 양극 합제층용 슬러리에 대하여 80 내지 99 중량부 포함될 수 있다. 보다 구체적으로는, 85 내지 98 중량부, 88 내지 97 중량부, 90 내지 96 중량부 또는 95 중량부가 될 수 있다.Specifically, a slurry for a mixture layer containing lithium iron phosphate (LiFePO 4 , LFP) may be applied to the first region. In this case, lithium iron phosphate may be included in an amount of 80 to 99 parts by weight based on the slurry for the positive electrode mixture layer applied to the first region. More specifically, it may be 85 to 98 parts by weight, 88 to 97 parts by weight, 90 to 96 parts by weight or 95 parts by weight.

구체적으로, 제2 영역에는 포함되는 니켈코발트망간(Nickel, Manganese, Cobalt, NMC)을 포함하는 양극재가 합제층용 슬러리가 도포될 수 있다. 이때, 니켈코발트망간을 포함하는 양극재는, 제2 영역에 도포되는 양극 합제층용 슬러리에 대하여 80 내지 99 중량부 포함될 수 있다. 보다 구체적으로는, 85 내지 98 중량부, 88 내지 97 중량부, 90 내지 96 중량부 또는 95 중량부가 될 수 있다. 또한, 니켈, 코발트, 망간은 다양한 구성비가 될 수 있다. 예컨대, 니켈, 망간, 코발트는 각각 니켈 0.4 내지 0.95, 망간 0.025 내지 0.3 및 코발트 0.025 내지 0.3의 몰비를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, Ni0.6Co0.2Mn0.2, Ni0.7Co0.15Mn0.15, Ni0.8Co0.1Mn0.1, Ni0.9Co0.05Mn0.05의 구성비를 가질 수 있다.Specifically, a slurry for a mixture layer of a cathode material including nickel, cobalt, manganese (Nickel, Manganese, Cobalt, NMC) may be applied to the second region. In this case, the positive electrode material containing nickel cobalt manganese may be included in an amount of 80 to 99 parts by weight based on the slurry for the positive electrode mixture layer applied to the second region. More specifically, it may be 85 to 98 parts by weight, 88 to 97 parts by weight, 90 to 96 parts by weight or 95 parts by weight. In addition, nickel, cobalt, and manganese may have various composition ratios. For example, nickel, manganese, and cobalt may have a molar ratio of 0.4 to 0.95 nickel, 0.025 to 0.3 manganese, and 0.025 to 0.3 cobalt, respectively. More specifically, it may have a composition ratio of Ni 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 , Ni 0.7 Co 0.15 Mn 0.15 , Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 , and Ni 0.9 Co 0.05 Mn 0.05 .

본 발명에 따른 이차전지용 양극에서, 제1 영역(121)은 양극 합제층(12)의 전체 면적을 기준으로 1% 이상 영역에 포함될 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 제1 영역(121)은 양극 합제층(12)의 전체 면적을 기준으로 1% 이상, 5% 이상, 1 내지 20%, 3 내지 18%, 5 내지 16%, 7 내지 14%, 9 내지 12%, 10% 또는 영역에 포함될 수 있다. 만일, 상기 제1 영역(121)의 면적이 너무 넓은 경우에는 정상적인 충방전 반응에 참여하지 않는 영역이 너무 크게되어 에너지 손실이 발생될 수 있다. 반면, 제1 영역(121)의 면적이 너무 좁은 경우에는 전지의 온도가 비정상적으로 상승할 때, 음극(20)의 합제층(22)과 접하는 제1 영역(121)에 쇼트가 발생할 수 있으나, 제1 영역(121)의 면적이 너무 좁아서 열폭주 온도에 도달하기 까지 충분히 에너지를 낮추기 어려운 문제가 발생될 수 있다.In the positive electrode for a secondary battery according to the present invention, the first region 121 may be included in an area of 1% or more based on the total area of the positive electrode mixture layer 12 . In a specific example, the first region 121 is 1% or more, 5% or more, 1 to 20%, 3 to 18%, 5 to 16%, 7 to 14% based on the total area of the positive electrode mixture layer 12 %, 9 to 12%, 10% or in the region. If the area of the first region 121 is too large, the region that does not participate in a normal charge/discharge reaction becomes too large and energy loss may occur. On the other hand, if the area of the first region 121 is too small, a short circuit may occur in the first region 121 in contact with the mixture layer 22 of the negative electrode 20 when the temperature of the battery rises abnormally. Since the area of the first region 121 is too narrow, it may be difficult to sufficiently lower the energy until the thermal runaway temperature is reached.

또한, 상기 제1 영역(121)의 일면 또는 양면에 배치되는 절연층(14)은 고분자 수지층이 될 수 있으며, 절연층(14)의 용융 온도는 분리막의 용융 온도보다 낮은 것이 좋다. 예컨대, 절연층의 녹는점은 분리막의 녹는점 보다 10 내지 20℃, 5 내지 15℃ 또는 10℃ 낮을 수 있다. 더욱 구체적으로, 절연층(14)의 용융 온도는 평균 150 ℃ 이하가 될 수 있다. 구체적으로, 상기 절연층(14)의 용융 온도는 40 내지 150℃, 50 내지 120 ℃, 60 내지 100℃, 120℃이하 또는 100℃ 이하가 될 수 있다. 다만, 이 온도 범위에 용융 온도가 한정되는 것은 아니고, 절연층(14)이 되는 고분자 수지층의 종류에 따라서 용융 온도는 변경될 수 있다.In addition, the insulating layer 14 disposed on one or both surfaces of the first region 121 may be a polymer resin layer, and the melting temperature of the insulating layer 14 is preferably lower than that of the separator. For example, the melting point of the insulating layer may be 10 to 20 °C, 5 to 15 °C, or 10 °C lower than the melting point of the separator. More specifically, the melting temperature of the insulating layer 14 may be 150 °C or less on average. Specifically, the melting temperature of the insulating layer 14 may be 40 to 150 °C, 50 to 120 °C, 60 to 100 °C, 120 °C or less, or 100 °C or less. However, the melting temperature is not limited to this temperature range, and the melting temperature may be changed depending on the type of polymer resin layer to be the insulating layer 14 .

만일, 상기 절연층(14)의 용융 온도가 너무 낮은 경우에는 전지가 정상적으로 구동하는 온도 범위에서 고분자 수지가 용융되어 양극(10)과 음극(20)이 서로 닿아 쇼트가 발생될 수 있으며, 절연층(14)의 용융 온도가 너무 높은 경우에는 전지의 내부 온도가 비정상적으로 상승하는 경우에도 절연층(14)가 용융되지 않아, 열전이 또는 화재 등의 문제가 발생될 수 있다. If the melting temperature of the insulating layer 14 is too low, the polymer resin melts in the temperature range in which the battery normally operates, and the positive electrode 10 and the negative electrode 20 may come into contact with each other, resulting in a short circuit. If the melting temperature of (14) is too high, the insulating layer 14 is not melted even when the internal temperature of the battery rises abnormally, and problems such as heat transfer or fire may occur.

아울러, 상기 절연층(14)가 위치하는 영역에는 분리막(30)이 배치되지 않으며, 상기 절연층(14)는 전지의 정상 작동시 순간적으로 발생하는 하드 쇼트 등을 방지할 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 절연층(14)은 PVdF-co-HFP, 폴리에틸렌, 및 폴리프로필렌 등의 고분자 소재일 수 있으며, 또는 고분자 왁스가 될 수 있다. In addition, the separator 30 is not disposed in the region where the insulating layer 14 is located, and the insulating layer 14 can prevent a hard short or the like that instantaneously occurs during normal operation of the battery. In a specific example, the insulating layer 14 may be a polymer material such as PVdF-co-HFP, polyethylene, or polypropylene, or may be a polymer wax.

한편, 상기 분리막(30)은 양극(10) 및 음극(20) 사이에 위치되되, 양극 합제층(12)의 제1 영역(121)을 제외한 영역에 배치될 수 있다. 상기 분리막(30)은 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용될 수 있다. 분리막(30)은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 구체적으로는, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌; 유리섬유; 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용될 수 있으며, 경우에 따라서는, 상기 시트나 부직포와 같은 다공성 고분자 기재에 무기물 입자/유기물 입자가 유기 바인더 고분자에 의해 코팅된 복합 분리막(30)이 사용될 수도 있다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할수도 있다. 아울러, 상기 분리막의 기공 직경은 평균 0.01~10 ㎛이고, 두께는 평균 5~300 ㎛일 수 있다. 예를 들어, 상기 분리막(30)은 폴리비닐리덴플루라이드(PVdF) 또는 스티렌부타디엔러버(SBR) 과 같은 유기 바인더 고분자에 의해 코팅된 복합 분리막이 사용될 수 있다. 또한, 상기 분리막(30)은 상기 절연층(14)과 두께가 동일할 수 있다. 두께가 동일하다면 분리막(39)과 절연층(14)의 접합이 견고하게 유지될 수 있고, 분리막 및 절연층과, 양극 및/또는 음극과의 접합도 견고하게 유지될 수 있다. Meanwhile, the separator 30 may be positioned between the anode 10 and the cathode 20 and may be disposed in an area other than the first area 121 of the cathode mixture layer 12 . The separator 30 may be an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength. Separator 30 is not particularly limited as long as it is commonly used in the art, but specifically, chemical resistant and hydrophobic polypropylene; glass fiber; Alternatively, a sheet or non-woven fabric made of polyethylene or the like may be used. In some cases, a composite separator 30 in which inorganic particles/organic particles are coated with an organic binder polymer on a porous polymer substrate such as the sheet or non-woven fabric may be used. there is. When a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, the solid electrolyte may serve as a separation membrane. In addition, the separator may have an average pore diameter of 0.01 to 10 μm and an average thickness of 5 to 300 μm. For example, the separator 30 may be a composite separator coated with an organic binder polymer such as polyvinylidene fluoride (PVdF) or styrene butadiene rubber (SBR). Also, the separator 30 may have the same thickness as the insulating layer 14 . If the thickness is the same, the bonding between the separator 39 and the insulating layer 14 can be firmly maintained, and the bonding between the separator and the insulating layer and the positive electrode and/or the negative electrode can also be firmly maintained.

본 발명에서, 상기 양극(10) 및 음극(20)은 집전체(11, 21)로부터 연장된 전극 탭(13, 23)이 형성된 구조이며, 각각의 전극 탭(13, 23)이 서로 반대 방향을 향하도록 배치될 수 있다.In the present invention, the positive electrode 10 and the negative electrode 20 have a structure in which electrode tabs 13 and 23 extending from the current collectors 11 and 21 are formed, and the respective electrode tabs 13 and 23 are directed in opposite directions to each other. can be placed facing up.

도 3을 참조하면, 상기 제1 영역(121)은 양극 탭(13)의 반대측 영역에 형성된 구조를 나타낼 수 있다. 상기 제1 및 제2 영역의 구조가 이에 한정되는 것은 아니다. 이 외에도 상기 제1 및 제2 영역(121, 122)은 다양한 형태로 배치될 수 있다. 다만, 상기 제1 영역(121)은 양극 탭(13)이 형성된 영역에는 배치되지 않는다. 구체적으로, 분리막(30)은 제1 영역(121)을 제외한 영역에 배치되는데, 상기 제1 영역(121)이 양극 탭(13)이 형성된 영역의 합제층(12)에 배치되는 경우에는 양극 탭(13)이 음극(20)의 합제층(22)과 접하게 되어 정상적인 충방전이 가능하지 않고, 강도가 높은 쇼트가 발생될 수 있다.Referring to FIG. 3 , the first region 121 may represent a structure formed in a region opposite to the positive electrode tab 13 . The structures of the first and second regions are not limited thereto. In addition to this, the first and second regions 121 and 122 may be arranged in various forms. However, the first region 121 is not disposed in the region where the positive electrode tab 13 is formed. Specifically, the separator 30 is disposed in an area other than the first region 121. When the first region 121 is disposed in the mixture layer 12 in the region where the positive electrode tab 13 is formed, the positive electrode tab (13) comes into contact with the mixture layer 22 of the negative electrode 20, making normal charging and discharging impossible, and a high-intensity short circuit may occur.

본 발명에 따른 전지 셀은 다양한 형태로 적층될 수 있는 바, 예컨대, 스택형, 스택/폴딩형 등으로 적층될 수 있으며, 바람직하게는 스택형 구조일 수 있다. 전극 탭들은 전지 셀의 각 전극 판으로부터 연장되어 있고, 전극 리드는 각 전극 판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들과, 예를 들어 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 파우치의 외부로 노출되어 있다.The battery cell according to the present invention can be stacked in various forms, for example, stacked, stacked/folded, etc., and preferably has a stacked structure. The electrode tabs extend from each electrode plate of the battery cell, and the electrode lead is electrically connected to a plurality of electrode tabs extending from each electrode plate by, for example, welding, and exposed to the outside of the pouch.

본 발명에서, 상기 전극은 집전체의 양측면에 전극 활물질층이 형성된 통상적인 전극과 함께 적층되어 바이셀 또는 모노셀 등의 단위셀을 형성할 수 있다. 구체적인 예에서, 본 발명에 따른 이차전지에서 전지 셀은 모노셀(mono-cell), 및 바이셀(bi-cell) 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 모노셀은 단위셀의 양측에 서로 반대되는 극성의 전극이 배치되는 것이다. 또한, 바이셀은 양극/분리막/음극/분리막/양극의 단위 구조 및 음극/분리막/양극/분리막/음극의 단위 구조와 같이 셀의 양측에 동일한 극성을 갖는 배치되는 단위셀이다. 이러한 모노셀 및 바이셀들은 단위셀 양측의 전극의 동일한 구조라면 그것을 이루는 양극 및 음극의 분리막의 수가 특별히 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the electrode may be stacked together with a conventional electrode having an electrode active material layer formed on both sides of a current collector to form a unit cell such as a bi-cell or a mono-cell. In a specific example, the battery cell in the secondary battery according to the present invention may include at least one selected from the group consisting of a mono-cell and a bi-cell. More specifically, in the mono cell, electrodes having opposite polarities are disposed on both sides of the unit cell. In addition, the bi-cell is a unit cell that has the same polarity on both sides of the cell, such as a unit structure of an anode/separator/cathode/separator/anode and a unit structure of cathode/separator/anode/separator/cathode. These monocells and bicells are not particularly limited in the number of separators of the positive and negative electrodes constituting them as long as the electrodes on both sides of the unit cell have the same structure.

[제2 실시형태][Second Embodiment]

본 발명은 안전성이 향상된 전지 셀을 제2 실시형태로 제공한다. 구체적으로, 제2 실시형태의 전지 셀은 양극 합제층(12)의 제1 영역(121) 및 제2 영역(122)의 위치가 제1 실시형태와 다르게 형성될 수 있다.The present invention provides a battery cell with improved safety in a second embodiment. Specifically, in the battery cell of the second embodiment, the positions of the first region 121 and the second region 122 of the positive electrode mixture layer 12 may be formed differently from those of the first embodiment.

도 4는 본 발명에 따른 이차전지용 양극의 다른 단면도이다. 도 4를 참조하면, 제1 영역(121)은 양극(10)의 양극 탭(13)이 형성된 영역과 인접하는 두 변 중 하나 이상을 따라 형성된 구조를 나타낼 수 있다.4 is another cross-sectional view of a cathode for a secondary battery according to the present invention. Referring to FIG. 4 , the first region 121 may represent a structure formed along at least one of two sides adjacent to the region where the positive electrode tab 13 of the positive electrode 10 is formed.

이차전지용 양극의 형성 위치 외에는 앞서 설명한 제1 실시형태와 동일하게 하여 이차전지용 양극을 형성하고, 이를 포함하는 전지 셀을 형성시킬 수 있다.A positive electrode for a secondary battery may be formed in the same manner as in the first embodiment described above except for the formation position of the positive electrode for a secondary battery, and a battery cell including the positive electrode may be formed.

리튬 이차전지lithium secondary battery

본 발명은 앞서 설명한 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 전지 셀을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 리튬 이차전지는 앞서 설명한 전지 셀, 및 전지 셀을 수납하는 파우치 케이스를 포함한다. The present invention provides a lithium secondary battery including the positive electrode for a secondary battery described above and a battery cell including the same. Specifically, the lithium secondary battery according to the present invention includes the battery cell described above and a pouch case accommodating the battery cell.

상기 파우치는 통상 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전지 셀을 수용할 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 한편, 상기 전극 리드는 파우치 외측으로 인출되되 서로 동일한 방향 또는 반대 방향으로 연장될 수 있다.The pouch is usually made of an aluminum laminate sheet and may provide a space capable of accommodating a battery cell. Meanwhile, the electrode leads may be drawn out of the pouch and may extend in the same direction or opposite directions.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는 앞서 설명한 전지 셀을 포함할 수 있다. 특히, 상기 전지 셀은 주변의 온도가 비정상적으로 상승하는 경우, 고분자수지층이 융해되어, 양극의 제1 영역과 음극은 접촉하여 쇼트를 발생시킬 수 있다. 이때, 저항이 높은 제1 영역이 저항부로 작용하여 발열량과 폭발력을 감소시킴으로써 리튬 이차전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.The lithium secondary battery according to the present invention may include the battery cell described above. In particular, when the ambient temperature of the battery cell abnormally rises, the polymer resin layer melts, and the first region of the positive electrode and the negative electrode contact each other, causing a short circuit. At this time, the first region with high resistance acts as a resistance part to reduce the amount of heat generated and explosive power, thereby improving the safety of the lithium secondary battery.

전지 모듈 및 전지 팩Battery Modules and Battery Packs

본 발명은 앞서 설명한 이차전지를 포함하는 전지 모듈을 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 전지 모듈을 포함하는 전지 팩을 제공한다. The present invention provides a battery module including the secondary battery described above. In addition, the present invention provides a battery pack including the battery module.

하나의 예에서, 본 발명에 따른 리튬 이차전지는 특히, 장시간의 수명과 우수한 내구성이 요구되는 고출력 대용량의 전지, 또는 이러한 전지를 단위전지로서 다수개 포함하는 전지 모듈, 또는 전지팩에 사용될 수 있다.In one example, the lithium secondary battery according to the present invention can be used for a high-power, large-capacity battery requiring long lifespan and excellent durability, or a battery module including a plurality of such batteries as unit cells, or a battery pack. .

구체적인 예에서, 상기 전지 모듈 또는 전지 팩은 상기 다수의 리튬 이차전지 중 하나의 리튬 이차전지에서 온도 상승 등 이벤트가 발생하였을 때, 앞서 설명한 리튬 이차전지에 포함되는 전지 셀은 주변의 온도 상승으로 인하여 절연층이 융해되어, 양극의 제1 영역과 음극은 접촉하여 쇼트를 발생시킬 수 있다. 이때, 상기 제1 영역에서 강도가 낮은 쇼트를 발생하게 하여 열폭주 이전에 리튬 이차전지의 에너지를 낮추어 폭발력을 줄일 수 있다.In a specific example, when an event, such as a temperature rise, occurs in one of the plurality of lithium secondary batteries of the battery module or battery pack, the battery cells included in the above-described lithium secondary battery due to an increase in ambient temperature When the insulating layer melts, the first region of the anode and the cathode contact each other, causing a short circuit. In this case, by generating a low-intensity short circuit in the first region, the energy of the lithium secondary battery is lowered before thermal runaway, thereby reducing explosive force.

상기 전지팩은 고온 안정성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 중대형 디바이스의 전원으로 사용될 수 있으며, 이러한 중대형 디바이스의 구체적인 예로는 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기 자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기 자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 전기상용차 또는 전력 저장용 시스템을 들 수 있다.The battery pack can be used as a power source for medium or large sized devices requiring high temperature stability, long cycle characteristics, high rate characteristics, etc. Specific examples of such medium or large sized devices include a power tool powered by an omniscient motor and moving; electric vehicles, including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); electric two-wheeled vehicles including electric bicycles (E-bikes) and electric scooters (E-scooters); Electric golf cart; electric truck; electric commercial vehicles or systems for power storage.

이러한 중대형 전지 모듈 또는 중대형 전지팩의 구조 및 제조방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.Since the structure and manufacturing method of such a medium or large battery module or medium or large battery pack is well known in the art, a detailed description thereof will be omitted.

이하 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples and experimental examples.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다. However, the following Examples and Experimental Examples are merely illustrative of the present invention, and the contents of the present invention are not limited to the following Examples and Experimental Examples.

실시예 1Example 1

제1 양극활물질로서 리튬인산철(LiFePO4) 95 중량부, 도전재로서 카본 블랙 3.5 중량부, 바인더로서 PVdF 1.5 중량부, 를 칭량하여 N-메틸피롤리돈(NMP) 용매 중에서 혼합하여 제1 양극 합제층용 슬러리를 제조하였다.95 parts by weight of lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) as the first cathode active material, 3.5 parts by weight of carbon black as a conductive material, and 1.5 parts by weight of PVdF as a binder were weighed and mixed in an N-methylpyrrolidone (NMP) solvent to form a first A slurry for a positive electrode mixture layer was prepared.

그리고, 상기 제1 양극 합제층용 슬러리를 두께 12㎛ 집전체의 제1 영역에 도포하였다. Then, the slurry for the first positive electrode mixture layer was applied to the first region of the current collector having a thickness of 12 μm.

제2 양극활물질로서 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 95 중량부, 도전재로서 카본 블랙 3.5 중량부, 바인더로서 PVdF 1.5 중량부, 를 칭량하여 N-메틸피롤리돈(NMP) 용매 중에서 혼합하여 제2 양극 합제층용 슬러리를 제조하였다.95 parts by weight of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 as the second cathode active material, 3.5 parts by weight of carbon black as a conductive material, and 1.5 parts by weight of PVdF as a binder were weighed and mixed in N-methylpyrrolidone (NMP) solvent to prepare 2 A slurry for the positive electrode mixture layer was prepared.

그리고, 상기 양극 합제층용 슬러리를 두께 12㎛ 양극 집전체의 제2 영역에 도포했다.Then, the slurry for the positive electrode mixture layer was applied to the second region of the positive electrode current collector having a thickness of 12 μm.

이때, 상기 제1 영역은 양극 합제층 전체 면적을 기준으로 5% 영역에 형성되고, 상기 제2 영역은 잔부 면적에 형성되었다.In this case, the first region was formed in an area of 5% of the total area of the positive electrode mixture layer, and the second region was formed in the remaining area.

이후, 130℃에서 건조하여 압연하여 양극을 제조하였다.Thereafter, the positive electrode was prepared by drying and rolling at 130°C.

상기 양극과 대극으로 리튬 금속을 준비하고 이들 사이에 폴리프로필렌 분리막을 게재한 후, 에틸렌카보네이트/디메틸카보네이트/LiPF6 (EC/DMC=1/1)의 전해액을 사용하여 코인 하프 셀(coin half cell)을 제조하였다.After preparing lithium metal as the anode and counter electrode and placing a polypropylene separator between them, using an electrolyte of ethylene carbonate / dimethyl carbonate / LiPF 6 (EC / DMC = 1/1), coin half cell ) was prepared.

비교예 1Comparative Example 1

양극활물질로서 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 96.8 중량부, 도전재로서 카본 블랙 1.7 중량부, 바인더로서 PVdF 1.5 중량부, 를 칭량하여 N-메틸피롤리돈(NMP) 용매 중에서 혼합하여 합제층용 슬러리를 제조하여 집전체에 도포한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 코인 하프 셀을 제조하였다.96.8 parts by weight of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 as a cathode active material, 1.7 parts by weight of carbon black as a conductive material, and 1.5 parts by weight of PVdF as a binder were weighed and mixed in an N-methylpyrrolidone (NMP) solvent to obtain a slurry for a mixture layer. A coin half cell was manufactured in the same manner as in Example 1, except that was prepared and applied to the current collector.

저항 측정 실험resistance measurement experiment

실시예와 비교예에서 제조한 전지 셀을 각각 히팅 패드가 설치된 셀 지그에 고정한 후, 상기 히팅 패드를 이용하여 각 전지 셀에 비정상적으로 열을 가해 전지 셀의 열폭주를 유도하였다. 그리고, 그 결과를 아래의 표1에 나타내었다.After fixing the battery cells prepared in Example and Comparative Example to a cell jig equipped with a heating pad, abnormal heat was applied to each battery cell using the heating pad to induce thermal runaway of the battery cell. And, the results are shown in Table 1 below.

구분division Cell dataCell data 실험결과Experiment result 양극 MP 저항
(mΩ/ cm2)
bipolar MP resistor
(mΩ/cm 2 )
DCIR
(mΩ)
DCIR
(mΩ)
TR시작온도
(℃)
TRstart temperature
(℃)
총 연소 시간
(초)
total burning time
(candle)
실시예 1Example 1 125~153125~153 1.211.21 267267 169169 비교예 2Comparative Example 2 20~3020 to 30 1.091.09 233233 157157

표 1을 참조하면, 실시예 1의 총 열폭주 (Thermal Runaway, TR)의 온도가 약 34도 정도 높았다. 이를 통해, 실시예 1은 열적 안정성이 증가한 것을 확인할 수 있었다.아울러, 전지 셀의 총 연소시간은 실시예 1이 비교예 1 대비 12초 정도 증가하였다. 이는 실시예 1과 비교예 1이 동일한 용량을 갖는 전지 셀로, 동일한 에너지를 방출한다고 보았을 때, 연소시간이 증가했다는 것은 화염의 강도가 약해진 것으로 볼 수 있다.Referring to Table 1, the total thermal runaway (TR) temperature of Example 1 was about 34 degrees high. Through this, it was confirmed that the thermal stability of Example 1 was increased. In addition, the total burning time of the battery cell in Example 1 was increased by about 12 seconds compared to Comparative Example 1. This is because Example 1 and Comparative Example 1 are battery cells having the same capacity and emitting the same energy, and the increase in the burning time can be seen as the weakening of the flame intensity.

상기 표에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명은 전지의 내부 단락 또는 외부 단락이 발생하더라도 발열을 감소시켜 안전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As can be seen from the table above, the present invention has an effect of improving safety by reducing heat generation even when an internal short circuit or an external short circuit occurs in the battery.

이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러In the above, the present invention has been described in more detail through drawings and examples. however

나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.B. Since the configurations described in the drawings or embodiments described in this specification are only one embodiment of the present invention and do not represent all of the technical spirit of the present invention, various equivalents and It should be understood that variations may exist.

10: 양극
11: 양극 집전체
12: 양극 합제층
121: 제1 영역
122: 제2영역
13: 양극 탭
14: 절연층
20: 음극
21: 음극 집전체
22: 음극 합제층
23: 음극 탭
30: 분리막
10: anode
11: positive current collector
12: positive electrode mixture layer
121 first area
122: second area
13: anode tab
14: insulating layer
20: cathode
21: negative electrode current collector
22: negative electrode mixture layer
23: cathode tab
30: separator

Claims (10)

금속 집전체;
금속 집전체의 일면 또는 양면에 형성된 합제층을 포함하며,
상기 합제층은, 동일 평면상에 위치하는 제1 및 제2 영역을 포함하고,
상기 제1 영역은 양극재로 리튬인산철을 포함하고,
상기 제2 영역은 양극재로 니켈코발트망간을 포함하며,
상기 제1 영역 상에는 절연층이 형성된 구조인 이차전지용 양극.
metal current collector;
It includes a mixture layer formed on one side or both sides of the metal current collector,
The mixture layer includes first and second regions located on the same plane,
The first region includes lithium iron phosphate as a cathode material,
The second region includes nickel cobalt manganese as a cathode material,
A cathode for a secondary battery having a structure in which an insulating layer is formed on the first region.
제 1 항에 있어서,
하기 조건 1을 만족하는 이차전지용 양극:
[조건 1]
R1 > R2
조건 1에서, R1 및 R2는 각각 제1 및 제2 영역의 전기 저항을 나타낸다.
According to claim 1,
A positive electrode for a secondary battery that satisfies the following condition 1:
[Condition 1]
R1 > R2
In condition 1, R1 and R2 represent the electrical resistances of the first and second regions, respectively.
제 1 항에 있어서,
제2 영역에 양극재로 리튬인산철을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극.
According to claim 1,
A cathode for a secondary battery, further comprising lithium iron phosphate as a cathode material in the second region.
제 1 항에 있어서,
합제층은,
상기 제1 및 제2 영역을 포함하는 상층; 및
하층으로 된 구조이고,
상기 하층은 리튬코발트망간을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극.
According to claim 1,
The composite layer is
an upper layer including the first and second regions; and
It is a layered structure,
The lower layer is a cathode for a secondary battery, characterized in that it contains lithium cobalt manganese.
제 1 항에 있어서,
제1 영역은, 합제층 전체 면적을 기준으로 1-20% 영역에 형성된 구조인 이차전지용 양극.
According to claim 1,
The first region is a cathode for a secondary battery having a structure formed in an area of 1-20% based on the total area of the mixture layer.
제 1 항에 따른 양극;
음극; 및
양극과 음극 사이에 위치하는 분리막을 포함하며,
상기 분리막은 양극의 제1 영역을 제외한 영역에 배치되는 구조인 전지 셀.
an anode according to claim 1;
cathode; and
Including a separator positioned between the anode and the cathode,
The battery cell having a structure in which the separator is disposed in an area other than the first area of the anode.
제 6 항에 있어서,
상기 절연층의 녹는점은 상기 분리막의 녹는점 보다 10 내지 20℃ 낮은 것을 특징으로 하는 전지 셀.
According to claim 6,
The melting point of the insulating layer is a battery cell, characterized in that 10 to 20 ℃ lower than the melting point of the separator.
제 6 항에 있어서,
상기 절연층과 상기 분리막의 두께가 동일한 것을 특징으로 하는 전지 셀
According to claim 6,
Battery cell, characterized in that the thickness of the insulating layer and the separator is the same
제 6 항에 있어서,
상기 양극 및 음극은, 상기 집전체로부터 연장된 전극 탭이 형성되되, 각각의 전극 탭이 서로 반대 방향을 향하도록 배치되며,
상기 양극의 제1 영역은 전극 탭의 반대측 영역, 또는 전극 탭이 형성된 영역과 인접하는 두 변 중 하나 이상의 변을 따라 형성되는 구조인 전지 셀.
According to claim 6,
The positive electrode and the negative electrode are formed with electrode tabs extending from the current collector, and are disposed so that the respective electrode tabs face opposite directions,
The battery cell of claim 1 , wherein the first region of the positive electrode is formed along at least one side of two sides adjacent to an area on the opposite side of an electrode tab or an area where the electrode tab is formed.
제 6 항에 있어서,
전지 셀은 스택형 또는 스택/폴딩형인 전지 셀.
According to claim 6,
The battery cells are stacked or stacked/folded battery cells.
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