KR20230111533A - 리튬 이차전지용 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 - Google Patents

리튬 이차전지용 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 일 단부에 돌출된 전극 탭을 포함하는 전극 집전체 및 상기 전극 집전체 상에 배치되는 전극 활물질층을 포함하는 리튬 이차전지용 전극에 있어서, 상기 전극 활물질층은, 두께 방향과 수직하는 상기 전극 활물질층의 평면 상에서, 상기 전극 탭이 돌출되어 있는 방향의 일 단부로부터, 길이 방향으로의 미리 정해진 거리 내의 영역을 포함하는 제1 영역; 및 상기 제1 영역 외의 영역인 제2 영역;을 포함하고, 상기 제1 영역의 활물질 로딩량은 상기 제2 영역의 활물질 로딩량보다 낮은 리튬 이차전지용 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지가 제공될 수 있다.

Description

리튬 이차전지용 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지{Electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery including same}
본 발명의 실시 예들은 리튬 이차전지용 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.
전자, 통신, 및 우주 산업이 발전됨에 따라, 에너지 동력원으로서 리튬 이차 전지(lithium secondary battery)의 수요가 급격히 증대되고 있다. 특히, 글로벌 친환경 정책의 중요성이 강조됨에 따라 전기 자동차 시장이 비약적으로 성장 중이며, 국내외에서 리튬 이차 전지에 관한 연구 개발이 활발히 이루어 지고 있다.
리튬 이차전지는 양극(cathode), 음극(anode), 및 그 사이에 배치된 분리막(separator)을 포함하고, 양극 및 음극에는 각각 리튬 이온이 삽입(insertion) 및 탈리(extraction)될 수 있는 활물질이 구비된다.
다만 급속 충전 수행 시, 국부적인 전류 밀도 증가로 인해, 전극의 가장자리 부근에서 리튬이 석출되는 문제점이 발생할 수 있으며, 이러한 경우, 급속 충전 시의 전지의 수명을 단축시킬 수 있다.
따라서, 급속 충전 시 전지의 수명 특성이 개선될 수 있는 새로운 형태의 전극이 요구된다.
본 발명의 실시 예는 리튬의 석출을 방지할 수 있는 리튬 이차전지용 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.
본 발명의 실시 예에서 일 단부에 돌출된 전극 탭을 포함하는 전극 집전체 및 상기 전극 집전체 상에 배치되는 전극 활물질층을 포함하는 리튬 이차전지용 전극에 있어서, 상기 전극 활물질층은, 두께 방향과 수직하는 상기 전극 활물질층의 평면 상에서, 상기 전극 탭이 돌출되어 있는 방향의 일 단부로부터, 길이 방향으로의 미리 정해진 거리 내의 영역을 포함하는 제1 영역; 및 상기 제1 영역 외의 영역인 제2 영역;을 포함하고, 상기 제1 영역의 활물질 로딩량은 상기 제2 영역의 활물질 로딩량보다 낮은 리튬 이차전지용 전극(여기서, 상기 두께 방향은 상기 전극 활물질층이 상기 전극 집전체 상에 적층되는 방향을 의미하며, 상기 길이 방향은 상기 전극 집전체 상에서 상기 전극 탭이 돌출되도록 연장되는 방향을 의미함)이 제공된다.
본 발명의 실시 예에서, 일 단부에 돌출된 양극 탭을 포함하는 양극 집전체 및 상기 양극 집전체 상에 배치되는 양극 활물질층을 포함하는 리튬 이차전지용 양극에 있어서, 상기 양극 활물질층은, 두께 방향과 수직하는 상기 양극 활물질층의 평면 상에서, 상기 양극 탭이 돌출되어 있는 방향의 일 단부로부터, 길이 방향으로의 미리 정해진 거리 내의 영역을 포함하는 제1 영역; 및 상기 제1 영역 외의 영역인 제2 영역;을 포함하고, 상기 제1 영역의 활물질 로딩량은 상기 제2 영역의 활물질 로딩량보다 낮은 리튬 이차전지용 양극(여기서, 상기 두께 방향은 상기 양극 활물질층이 상기 양극 집전체 상에 적층되는 방향을 의미하며, 상기 길이 방향은 상기 양극 집전체 상에서 상기 양극 탭이 돌출되도록 연장되는 방향을 의미함)이 제공된다.
본 발명의 실시 예에서, 일 단부에 돌출된 음극 탭을 포함하는 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 상에 배치되는 음극 활물질층을 포함하는 리튬 이차전지용 음극에 있어서, 상기 음극 활물질층은, 두께 방향과 수직하는 상기 음극 활물질층의 평면 상에서, 상기 음극 탭이 돌출되어 있는 방향의 일 단부로부터, 길이 방향으로의 미리 정해진 거리 내의 영역을 포함하는 제1 영역; 및 상기 제1 영역 외의 영역인 제2 영역;을 포함하고, 상기 제1 영역의 활물질 로딩량은 상기 제2 영역의 활물질 로딩량보다 낮은 리튬 이차전지용 음극(여기서, 상기 두께 방향은 상기 음극 활물질층이 상기 음극 집전체 상에 적층되는 방향을 의미하며, 상기 길이 방향은 상기 음극 집전체 상에서 상기 음극 탭이 돌출되도록 연장되는 방향을 의미함)이 제공된다.
본 발명의 실시 예에서 본 발명의 실시 예에 따른 양극; 및 일 단부에 돌출된 음극 탭을 포함하는 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 상에 배치되는 음극 활물질층을 포함하며, 상기 양극과 대향되도록 배치된 음극;을 포함하는 리튬 이차전지가 제공된다.
본 발명의 실시 예에서 본 발명의 실시 예에 따른 리튬 이차전지를 단위전지로서 포함하는 전지모듈이 제공된다.
본 발명의 실시 예에서 본 발명의 실시 예에 따른 전지 모듈을 전원으로서 포함하는 디바이스가 제공된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 리튬의 석출을 억제할 수 있으며, 수명 특성이 개선된 리튬 이차전지용 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 리튬 이차전지용 전극을 나타낸 모식도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 리튬 이차전지용 전극을 나타낸 모식도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 리튬 이차전지용 전극을 나타낸 모식도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리튬 이차전지를 나타낸 모식도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 리튬 이차전지를 나타낸 모식도이고,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 리튬 이차전지를 나타낸 모식도이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 실시 예들에 대한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시 예들은 본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 실시 예들 이외에도 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상이 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다.
본 발명의 실시 예에서, 일 단부에 돌출된 전극 탭을 포함하는 전극 집전체 및 상기 전극 집전체 상에 배치되는 전극 활물질층을 포함하는 리튬 이차전지용 전극에 있어서, 상기 전극 활물질층은, 두께 방향과 수직하는 상기 전극 활물질층의 평면 상에서, 상기 전극 탭이 돌출되어 있는 방향의 일 단부로부터, 길이 방향으로의 미리 정해진 거리 내의 영역을 포함하는 제1 영역; 및 상기 제1 영역 외의 영역인 제2 영역;을 포함하고, 상기 제1 영역의 활물질 로딩량은 상기 제2 영역의 활물질 로딩량보다 낮은 리튬 이차전지용 전극이 제공될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 리튬 이차전지용 전극을 각 구성 별로 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 리튬 이차전지용 전극(100)은 전극 집전체(120)를 포함할 수 있다.
상기 전극 집전체는 리튬 이차 전지 내에서 화학적 반응을 일으키지 않는 범위에서 공지된 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 집전체는 스테인리스 강(stainless steel), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 구리(Cu), 및 이들의 합금 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 필름(film), 시트(sheet), 호일(foil) 등 다양한 형태로 제공될 수 있다.
상기 전극 집전체는 일 단부에 돌출된 전극 탭(121)을 포함할 수 있다.
상기 전극 집전체 상에서 상기 전극 탭이 돌출되도록 연장되는 방향을 길이 방향으로 정의하며, 이는 도 1의 y축 방향과 동일하다.
다음으로, 본 발명의 실시 예에 따른 리튬 이차전지용 전극은 전극 활물질층(110)을 포함할 수 있다.
상기 전극 활물질층은 상기 전극 집전체(120) 상에 배치될 수 있다.
상기 전극 활물질층은 상기 전극 집전체의 일면 또는 양면에 배치될 수 있다.
만약 전극 활물질층이 상기 전극 집전체의 양면에 모두 배치되는 경우, 양면의 전극 활물질층은 모두 후술할 제1 영역 및 제2 영역을 포함할 수 있다.
상기 전극 활물질층이 상기 전극 집전체 상에 적층되는 방향을 두께 방향으로 정의하며, 이는 도 1의 z축 방향과 동일하다.
상기 전극 활물질층은 1종 이상의 전극 활물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 전극이 양극인 경우 상기 전극 활물질층은 양극 활물질을 포함할 수 있으며, 다른 일 실시 예에서, 상기 전극이 음극인 경우 상기 전극 활물질층은 음극 활물질을 포함할 수 있다.
상기 전극 활물질층은 제1 영역(111) 및 제2 영역(112)을 포함할 수 있다.
상기 제1 영역은 두께 방향과 수직하는 상기 전극 활물질층의 평면 상에서, 상기 전극 탭(121)이 돌출되어 있는 방향의 일 단부로부터, 길이 방향으로의 미리 정해진 거리 내의 영역을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 두께 방향과 수직하는 평면이란 도 1의 xy 평면으로 정의되는 평면일 수 있다.
상기 제2 영역은 상기 제1 영역 외의 영역일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 영역은 xy 평면 상에서 상기 전극 탭에 인접한 위치, 즉 상기 전극 탭이 돌출되어 있는 방향의 일 단부로부터 길이 방향으로의 미리 정해진 거리 내의 영역에만 존재할 수 있다(도 1).
이 때, 상기 제1 영역은 상기 전극 활물질층의 전극 탭 측의 단부로부터 소정의 거리 d 이내의 영역일 수 있다. 이 때, 소정의 거리 d는 바람직하게는 y축 방향으로의 제1 영역의 길이가 제2 영역의 길이보다 짧도록 미리 정해질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니고, 각 영역의 전류 밀도 제어를 위하여 적절히 설정될 수 있다.
다른 일 실시 예에서, 상기 평면 상의 단부 중, 상기 전극 탭이 돌출되어 있는 방향의 단부를 제외한 각 단부로부터 미리 정해진 거리 내의 영역으로 각각 정의되는 복수의 영역 중 하나 이상의 영역을 제1 영역으로 더 포함할 수 있다.
예를 들어, xy 평면 상의 각 단부 중, 전극 탭이 위치하는 단부로부터 소정의 거리 이내의 영역 및 그 반대측의 단부로부터 소정의 거리 이내의 영역이 제1 영역일 수 있다(도 2).
또는, xy 평면 상의 각 단부로부터 소정의 거리 내의 영역으로 각각 정의되는 복수의 영역을 모두 제1 영역으로 포함할 수 있다(도 3).
이 때 제1 영역은 상기 각 단부로부터 소정의 거리 내에 위치할 수 있는데, 이 때 각 단부로부터의 미리 결정된 거리 d는 모든 위치에서 동일할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 부분 별로 상이한 값의 거리 d 값을 가질 수 있다.
상기 제1 영역이 상기 전극 활물질층 상의 전극 탭 측의 단부에 형성되거나(도 1), 상기 제1 영역이 전극 탭 측 단부 및 그 반대측 단부에 형성되거나(도 2), 또는 상기 제1 영역이 상기 제2 영역의 xy 평면 상의 외주를 둘러싸도록 위치할 수 있으며(도 3), 이 때 상기 제1 영역 및 제2 영역의 xy 평면 상의 단면은 도 1 내지 도3 에서 볼 수 있듯이 직사각형 형태일 수 있으나, 상기 제1 영역이 존재할 수 있는 각 단부로부터의 소정의 거리 d에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 영역의 활물질 로딩량은 상기 제2 영역의 활물질 로딩량보다 낮을 수 있다.
이 때, 로딩량이란 단위 면적당 포함되는 활물질의 무게를 의미할 수 있다.
상기 제1 영역 및 제2 영역 내부에서는 활물질 로딩량이 각각 일정하게 유지될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 전극 활물질층 내 전류 밀도 프로파일에 따라 다양하게 조절될 수 있다. 예를 들어, 제1 영역 내에서도 비교적 전류 밀도가 더 증가할 수 있는 영역이 있다면 이러한 영역의 로딩량은 비교적 더 낮을 수도 있다.
상기 제1 영역의 활물질 로딩량이 상기 제2 영역의 활물질 로딩량보다 낮음에 따라, 상기 제1 영역의 전류 밀도는 상기 제2 영역의 전류 밀도보다 낮을 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 영역의 전류 밀도 및 상기 제2 영역의 전류 밀도의 비(제1 영역 전류 밀도/제2 영역 전류 밀도)는 0.98 이하일 수 있으며, 바람직하게는 0.96 이하일 수 있다.
이 때, 전류 밀도의 비는 충전 초기의 전류 밀도 비일 수 있다.
리튬 이차전지의 급속 충전 시, 전극의 가장자리(xy 평면 상의 단부)에서의 전류 밀도가 다른 영역에 비하여 높아짐으로써, 과전압이 발생하여 리튬 석출이 발생할 수 있는 바, 전지의 수명이 단축될 수 있다.
이에, 전류 밀도가 높아지는 부분에 비교적 활물질 로딩량이 낮은 제1 영역을 배치함으로써, 전류 밀도의 상승을 억제할 수 있다. 이러한 측면에서 도 3과 같이 평면 방향 단부로부터 소정의 거리 내의 영역으로 각각 정의되는 복수의 영역을 모두 제1 영역으로 포함하는 것이 보다 바람직할 수 있으나, 일 실시 예에 따른 전극 제조 과정에서, 도 1과 같이 제1 영역을 전극 탭과 인접한 단부로부터 소정의 거리 내의 영역만을 제1 영역으로 형성하는 것이 보다 용이하며, 이와 같이 전극 탭과 인접한 단부로부터 소정의 거리 내의 영역만을 제1 영역으로 포함하더라도, 일정 수준의 리튬 석출 억제 효과를 얻을 수 있기에, 공정 상의 측면에서는 도 1의 형태가 바람직할 수도 있다.
상기 제1 영역 및 제2 영역의 두께는 서로 상이할 수도 있으나, 제1 영역 및 제2 영역의 두께가 동일한 것이 전극 셀의 적층 시의 안정성, 접촉 특성 및 공정 상의 관점에서 바람직하다.
일 실시 예에서, 상기 제1 영역 및 제2 영역 형성은, 서로 다른 전극 슬러리를 상기 전극 집전체에 코팅 후 압연함으로써 수행될 수 있다.
다른 실시 예에서, 상기 제1 영역 및 제2 영역 형성은, 서로 동일한 전극 슬러리를 상기 전극 집전체에 코팅 횟수를 달리하여 코팅 후 압연함으로써 수행될 수 있다.
또한, 상기 전극 활물질층은 도전재 및 바인더를 더 포함할 수 있다.
상기 도전재는 리튬 이차전지의 전기 전도성을 향상시킬 수 있는 것으로, 당업계에서 일반적으로 사용될 수 있는 것이라면 특별하게 제한되지 않으나, 예를 들면, 인조 흑연, 천연 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 덴카 블랙, 써멀 블랙, 채널 블랙, 탄소 섬유, 금속 섬유, 알루미늄, 주석, 비스무트, 실리콘, 안티몬, 니켈, 구리, 티타늄, 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 아연, 몰리브덴, 텅스텐, 은, 금, 란타늄, 루테늄, 백금, 이리듐, 산화티탄, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리피롤 또는 이들의 조합 등이 적용될 수 있다.
상기 바인더는 집전체와 활물질층 간 결합을 매개하여, 기계적 안정성을 향상시킬 수 있는 것으로, 이러한 특성을 가질 수 있는 성분이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 일 단부에 돌출된 양극 탭을 포함하는 양극 집전체 및 상기 양극 집전체 상에 배치되는 양극 활물질층을 포함하는 리튬 이차전지용 양극에 있어서, 상기 양극 활물질층은, 두께 방향과 수직하는 상기 양극 활물질층의 평면 상에서, 상기 양극 탭이 돌출되어 있는 방향의 일 단부로부터, 길이 방향으로의 미리 정해진 거리 내의 영역을 포함하는 제1 영역; 및 상기 제1 영역 외의 영역인 제2 영역;을 포함하고, 상기 제1 영역의 활물질 로딩량은 상기 제2 영역의 활물질 로딩량보다 낮은 리튬 이차전지용 양극이 제공될 수 있다.
즉, 위에서 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 리튬 이차전지용 전극이 양극인 경우를 의미한다.
이에, 상술한 리튬 이차전지용 전극에 관한 내용이 모두 적용될 수 있다.
상기 양극(300)은 양극 집전체(320)를 포함할 수 있다.
상기 양극 집전체는 상기 리튬 이차전지(1000) 내에서 화학적 반응을 일으키지 않는 범위에서 공지된 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 집전체는 스테인리스 강(stainless steel), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 구리(Cu), 및 이들의 합금 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 필름(film), 시트(sheet), 호일(foil) 등 다양한 형태로 제공될 수 있다.
상기 양극 집전체는 일 단부에 돌출된 양극 탭(321)을 포함할 수 있다.
상기 양극 집전체 상에서 상기 양극 탭이 돌출되도록 연장되는 방향을 길이 방향으로 정의하며, 이는 도 1의 y축 방향과 동일하다.
또한, 상기 양극은 양극 활물질층(310)을 포함할 수 있다.
상기 양극 활물질층은 상기 양극 집전체(320) 상에 배치될 수 있다.
상기 양극 활물질층이 상기 양극 집전체 상에 적층되는 방향을 두께 방향으로 정의하며, 이는 도 1의 z축 방향과 동일하다.
상기 양극 활물질층은 리튬(Li) 이온이 삽입 및 탈리될 수 있는 1종 이상의 양극 활물질을 포함할 수 있다.
예를 들어, 양극 활물질층은 리튬-금속 화합물을 포함할 수 있다.
상기 양극 활물질로 기능할 수 있는 리튬-금속 화합물은 예를 들어, 양극 활물질은 리튬망간계 산화물, 리튬니켈계 산화물, 리튬코발트계 산화물, 리튬니켈망간계 산화물, 리튬니켈망간코발트계 산화물, 리튬니켈코발트알루미늄계 산화물, 리튬인산철계화합물, 리튬인산망간계 화합물, 리튬인산코발트계 화합물, 및 리튬인산바나듐계 화합물 중 하나일 수 있으나, 특정한 예시에 반드시 한정되는 것은 아니다.
상기 양극 활물질층은 제1 영역(311) 및 제2 영역(312)을 포함할 수 있다.
상기 제1 영역은 두께 방향과 수직하는 상기 양극 활물질층의 평면 상에서, 상기 양극 탭(321)이 돌출되어 있는 방향의 일 단부로부터, 길이 방향으로의 미리 정해진 거리 내의 영역을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 두께 방향과 수직하는 평면이란 도 1의 xy 평면으로 정의되는 평면일 수 있다.
상기 제2 영역은 상기 제1 영역 외의 영역일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 영역은 xy 평면 상에서 상기 양극 탭에 인접한 위치, 즉 상기 양극 탭이 돌출되어 있는 방향의 일 단부로부터 길이 방향으로의 미리 정해진 거리 내의 영역에만 존재할 수 있다(도 1).
다른 일 실시 예에서, 상기 평면 상의 단부 중, 상기 전극 탭이 돌출되어 있는 방향의 단부를 제외한 각 단부로부터 미리 정해진 거리 내의 영역으로 각각 정의되는 복수의 영역 중 하나 이상의 영역을 제1 영역으로 더 포함할 수 있다.
다른 일 실시 예에서, 상기 평면 상의 단부 중, 상기 양극 탭이 돌출되어 있는 방향의 단부를 제외한 각 단부로부터 미리 정해진 거리 내의 영역으로 각각 정의되는 복수의 영역 중 하나 이상의 영역을 제1 영역으로 더 포함할 수 있다.
예를 들어, xy 평면 상의 각 단부 중, 양극 탭이 위치하는 단부로부터 소정의 거리 이내의 영역 및 그 반대측의 단부로부터 소정의 거리 이내의 영역이 제1 영역일 수 있다(도 2).
또는, xy 평면 상의 각 단부로부터 소정의 거리 내의 영역으로 각각 정의되는 복수의 영역을 모두 제1 영역으로 포함할 수 있다(도 3).
상기 제1 영역의 활물질 로딩량은 상기 제2 영역의 활물질 로딩량보다 낮을 수 있다.
이에 따라, 양극 내 특정 영역의 전류 밀도의 급격한 상승을 억제하여, 리튬의 석출을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 일 단부에 돌출된 음극 탭을 포함하는 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 상에 배치되는 음극 활물질층을 포함하는 리튬 이차전지용 음극에 있어서, 상기 음극 활물질층은, 두께 방향과 수직하는 상기 음극 활물질층의 평면 상에서, 상기 음극 탭이 돌출되어 있는 방향의 일 단부로부터, 길이 방향으로의 미리 정해진 거리 내의 영역을 포함하는 제1 영역; 및 상기 제1 영역 외의 영역인 제2 영역;을 포함하고, 상기 제1 영역의 활물질 로딩량은 상기 제2 영역의 활물질 로딩량보다 낮은 리튬 이차전지용 음극이 제공될 수 있다.
즉, 위에서 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 리튬 이차전지용 전극이 음극인 경우를 의미한다.
이에, 상술한 리튬 이차전지용 전극에 관한 내용이 모두 적용될 수 있다.
상기 음극(200)은 음극 집전체(220)를 포함할 수 있다.
상기 음극 집전체는 상기 리튬 이차전지(1000) 내에서 화학적 반응을 일으키지 않는 범위에서 공지된 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 집전체는 스테인리스 강(stainless steel), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 구리(Cu), 및 이들의 합금 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 필름(film), 시트(sheet), 호일(foil) 등 다양한 형태로 제공될 수 있다.
상기 음극 집전체는 일 단부에 돌출된 음극 탭(221)을 포함할 수 있다.
상기 음극 집전체 상에서 상기 음극 탭이 돌출되도록 연장되는 방향을 길이 방향으로 정의하며, 이는 도 1의 y축 방향과 동일하다.
또한, 상기 음극은 음극 활물질층(210)을 포함할 수 있다.
상기 음극 활물질층은 상기 음극 집전체(220) 상에 배치될 수 있다.
상기 음극 활물질층이 상기 음극 집전체 상에 적층되는 방향을 두께 방향으로 정의하며, 이는 도 1의 z축 방향과 동일하다.
상기 음극 활물질층은 리튬(Li) 이온이 삽입 및 탈리될 수 있는 1종 이상의 음극 활물질을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 에너지 밀도를 향상시키기 위하여 2종 이상의 음극 활물질을 포함하는 복합 재료를 사용할 수 있다.
예를 들어, 상기 음극 활물질층은 규소계 화합물 및 탄소계 화합물을 포함할 수 있다.
상기 규소계 화합물은 Si, SiOx(0<x≤2), Si-C 복합체 및 실리콘 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 탄소계 화합물은 천연 흑연, 인조 흑연, 이흑연화성 탄소, 난흑연화성 탄소, 카본 블랙 및 흑연 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 음극 활물질층은 제1 영역(211) 및 제2 영역(212)을 포함할 수 있다.
상기 제1 영역은 두께 방향과 수직하는 상기 음극 활물질층의 평면 상에서, 상기 음극 탭(221)이 돌출되어 있는 방향의 일 단부로부터, 길이 방향으로의 미리 정해진 거리 내의 영역을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 두께 방향과 수직하는 평면이란 도 1의 xy 평면으로 정의되는 평면일 수 있다.
상기 제2 영역은 상기 제1 영역 외의 영역일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 영역은 xy 평면 상에서 상기 전극 탭에 인접한 위치, 즉 상기 전극 탭이 돌출되어 있는 방향의 일 단부로부터 길이 방향으로의 미리 정해진 거리 내의 영역에만 존재할 수 있다(도 1).
다른 일 실시 예에서, 상기 평면 상의 단부 중, 상기 음극 탭이 돌출되어 있는 방향의 단부를 제외한 각 단부로부터 미리 정해진 거리 내의 영역으로 각각 정의되는 복수의 영역 중 하나 이상의 영역을 제1 영역으로 더 포함할 수 있다.
예를 들어, xy 평면 상의 각 단부 중, 음극 탭이 위치하는 단부로부터 소정의 거리 이내의 영역 및 그 반대측의 단부로부터 소정의 거리 이내의 영역이 제1 영역일 수 있다(도 2).
또는, xy 평면 상의 각 단부로부터 소정의 거리 내의 영역으로 각각 정의되는 복수의 영역을 모두 제1 영역으로 포함할 수 있다(도 3).
상기 제1 영역의 활물질 로딩량은 상기 제2 영역의 활물질 로딩량보다 낮을 수 있다.
리튬 이차전지의 급속 충전 시, 음극의 가장자리(xy 평면 상의 단부)에서의 전류 밀도가 다른 영역에 비하여 높아짐으로써, 과전압이 발생하여 리튬 석출이 발생할 수 있는 바, 전지의 수명이 단축될 수 있다.
이에, 전류 밀도가 높아지는 부분에 비교적 활물질 로딩량이 낮은 제1 영역을 배치함으로써, 전류 밀도의 상승을 억제할 수 있다.
특히, 에너지 밀도 향상을 위하여 음극 활물질로 2종 이상의 물질을 사용하는 경우, 리튬 이온 확산에 따른 스웰링(swelling) 차이에 의해 리튬 석출이 더욱 쉽게 발생할 수 있다. 이에, 2종 이상의 물질을 음극 활물질로 사용하는 경우, 본 발명의 실시 예와 같이 활물질 로딩량이 비교적 낮은 제1 영역을 구비하는 것이 더욱 효과적일 수 있다.
본 발명의 실시 예에서 본 발명의 실시 예에 따른 리튬 이차전지용 양극; 및 상기 음극과 대향하는 양극을 포함하는 리튬 이차전지가 제공될 수 있다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 리튬 이차전지(1000)는 양극(300)을 포함할 수 있다.
상기 양극은 본 발명의 실시 예에 따른 리튬 이차전지용 양극으로, 상술한 내용이 모두 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 양극의 양극 활물질층 상에 제1 영역 및 제2 영역이 존재함으로써, 리튬의 석출을 방지할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시 예에 따른 리튬 이차전지는 음극(200)을 포함할 수 있다.
상기 음극은 상기 양극과 대향하도록 배치될 수 있다.
이 때, 상기 음극은 음극 활물질층의 제1 영역과 제2 영역이 구분되지 않은 형태일 수도 있으나(도 4), 바람직하게는 본 발명의 실시 예에 따른 음극으로, 음극 활물질층의 제1 영역과 제2 영역이 구분된 형태일 수 있다(도 5).
도 4와 같이, 음극 활물질층의 제1 영역과 제2 영역이 구분되지 않는 경우에도, 양극 활물질층의 제1 영역 및 제2 영역이 구분되기에 리튬 석출을 일정 수준 억제할 수 있지만, 이 경우 음극에서의 비가역적 리튬 손실이 비교적 클 수 있기에, 도 5와 같이 양극과 음극 모두 제1 영역 및 제2 영역이 구분됨이 바람직하다.
이 때, 상기 음극이 본 발명의 실시 예에 따른 리튬 이차전지용 음극인 경우, 상술한 내용이 모두 적용될 수 있다.
일 실시 예에서, 길이 방향으로의 상기 음극의 길이가 상기 양극의 길이보다 길 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 리튬 이차전지는 분리막을 포함할 수 있다.
상기 분리막(400)은 상기 음극 및 상기 양극 사이에 위치할 수 있다.
상기 분리막은 양극과 음극 간 전기적 단락을 방지하고, 이온의 흐름이 발생되도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 분리막은 다공성 고분자 필름 또는 다공성 부직포를 포함할 수 있다. 여기서, 다공성 고분자 필름은 에틸렌(ethylene) 중합체, 프로필렌(propylene) 중합체, 에틸렌/부텐(ethylene/butene) 공중합체, 에틸렌/헥센(ethylene/hexene) 공중합체, 및 에틸렌/메타크릴레이트(ethylene/methacrylate) 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자를 포함한 단일층 혹은 다중층으로 구성될 수 있다. 다공성 부직포는 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 섬유를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것이 아니며, 실시 예에 따라 분리막은 세라믹(ceramic)을 포함한 고내열성 분리막(CCS; Ceramic Coated Separator)일 수 있다.
실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 리튬 이차전지는 급속 충전 후의 수명 유지율이 향상될 수 있다. 예를 들어 수명 유지율(100 사이클)이 85% 이상일 수 있으며, 바람직하게는 87% 이상, 88% 이상, 90% 이상 또는 93% 이상일 수 있다.
실시 예에 따르면, 양극, 음극, 및 분리막을 포함한 전극 셀이 제공될 수 있다. 전극 셀은 복수 개 제공되어, 외장 부재 내 순차적으로 적층될 수 있다.
실시 예에 따르면, 양극, 음극, 및 분리막을 포함한 전극 셀이 제공될 수 있다. 전극 셀은 복수 개 제공되어, 권취(winding), 적층(lamination), 또는 접음(folding)될 수 있고, 이에 따라 전극 조립체가 제공될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 전극 조립체 내의 상기 양극 탭 및 음극 탭은 서로 동일한 방향으로 돌출될 수 있다. 보다 상세하게는 길이 방향 축 상에서 서로 동일한 방향으로 돌출될 수 있다.
다른 실시 예에서, 상기 전극 조립체 내의 양극 탭 및 음극 탭은 서로 다른 방향으로 돌출될 수 있으며, 예를 들어 서로 반대 방향으로 돌출될 수 있다. 보다 상세하게는 길이 방향 축 상에서 서로 반대 방향으로 돌출될 수 있다.
이 때, 상기 음극 활물질층은 음극 탭이 돌출되어 있는 방향의 일 단부로부터 길이 방향으로의 미리 정해진 거리 내의 영역뿐만 아니라 상기 음극 탭이 돌출되어 있는 방향과 반대되는 방향의 일 단부로부터 길이 방향으로의 미리 정해진 거리 내의 영역도 제1 영역으로 포함할 수 있으며, 이 때 제1 영역의 활물질 로딩량은 제1 영역 외의 영역인 제2 영역의 활물질 로딩량보다 낮을 수 있다(도 6).
상기 전극 조립체 내에서, 상기 양극 및 음극의 x축, y축 및 z축의 방향은 서로 평행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
전극 조립체가 전해액과 함께 제공되어 실시 예에 따른 리튬 이차 전지가 제조될 수 있다.
전해액은 비수 전해액일 수 있다. 전해액은 리튬염과 유기 용매를 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 유기 용매는 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디메틸 카보네이트(DMC), 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 디프로필 카보네이트(DPC), 비닐렌 카보네이트(VC), 디메틸 설포 옥사이드(dimethyl sulfoxide), 아세토니트릴(acetonitrile), 디메톡시에탄(dimethoxyethane), 디에톡시에탄(diethoxyethane), 설포란(sulfolane), 감마-부티로락톤(gamma-butyrolactone), 프로필렌 설파이드(propylene sulfide), 및 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran) 중 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전지 모듈은 본 발명의 실시 예에 따른 리튬 이차전지를 단위전지로서 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 디바이스는 본 발명의 실시 예에 따른 전지 모듈을 전원으로서 포함한다.
이하에서, 실시 예 및 비교 예를 바탕으로 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 다만, 다음의 실시 예 및 비교 예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명이 다음의 실시 예 및 비교 예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<제조 예 1-1> 리튬 이차전지용 양극의 제조 1
N2로 24시간동안 버블링하여 내부 용존산소를 제거한 증류수를 이용하여 NiSO4, CoSO4, MnSO4를 각각 0.8:0.1:0.1의 비율로 혼합하였다.
50℃의 반응기에 상기 용액을 투입하고 NaOH와 NH3H2O를 침전제 및 킬레이팅제로 활용하여 72시간 동안 공침 반응을 진행시켜 전이금속 전구체로서 Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2를 수득하였다.
수산화 리튬 및 상기 전이금속 전구체를 1.03:1의 비율로 건식 고속 혼합기에 첨가하고 20분 동안 균일하게 혼합하였다. 상기 혼합물을 소성로에 넣고 2℃/분의 승온 속도로 950℃까지 승온하고, 950℃에서 12시간 동안 유지시켰다. 승온 및 유지 동안 연속적으로 10 mL/min의 유속으로 산소를 통과시켰다. 소성 종료 후 실온까지 자연냉각을 진행하고 분쇄, 분급을 거쳐 양극 활물질 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2의 리튬-전이금속 복합 산화물 입자를 제조하였다. 상기 리튬-전이금속 복합 산화물 입자를 양극 활물질로 하였다.
상기 양극 활물질, 도전재로 Denka Black 및 바인더로 PVDF를 각각 97:2:1의 질량비 조성으로 혼합하여 양극 슬러리를 제조한 후, 알루미늄 집전체 상에 코팅하였다.
양극 활물질층 상에서 양극 탭에 인접한 제1 영역 및 그 외 영역인 제2 영역을 도 1과 같은 형태로 형성하였다. 코팅 시, 동일한 양극 슬러리를 이용하여 코팅하되 제2 영역의 코팅 횟수가 더 많도록 코팅하였으며, 이 후 함께 압연하여 두께는 동일하되, 양극 활물질 로딩량은 제2 영역이 제1 영역보다 높은 음극 활물질층을 형성하였다.
이 때, 양극에서의 제1 영역의 로딩량 및 제2 영역의 로딩량은 실시 예 1 내지 실시 예 5에서와 같이, 아래 표 1의 충전 초기 전류 밀도 비를 가질 수 있도록 설정될 수 있다.
이에 따라, 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 양극 활물질층을 포함하는 양극이 제조되었다.
<제조 예 1-2> 리튬 이차전지용 양극의 제조 2
제조 예 1-1과 동일하게 양극을 제조하되, 제1 영역은 존재하지 않으며, 제2 영역만으로 형성된 양극 활물질층을 포함하는 양극을 제조하였다.
<제조 예 2-1> 리튬 이차전지용 음극의 제조 1
음극 활물질로 천연 흑연 및 SiO를 포함하며, 도전재로 플레이크 타입(flake type) 도전재인 KS6 5중량%, 바인더로 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 1중량% 및 증점제로 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC) 1중량%를 포함하는 음극 슬러리를 제조하였다.
상기 음극 슬러리를 구리 집전체 상에 코팅하였으며, 음극 탭에 인접한 제1 영역 및 그 외 영역인 제2 영역을 도 1과 같은 형태로 코팅하였다. 코팅 시, 제조 예 1-1의 양극 활물질층 형성 시와 동일하게, 동일한 음극 슬러리를 이용하여 코팅하되 제2 영역의 코팅 횟수가 더 많도록 코팅하였으며, 이 후 함께 압연하여 두께는 동일하되, 음극 활물질 로딩량은 제2 영역이 제1 영역보다 높은 음극 활물질층을 형성하였다.
이 때, 음극에서의 제1 영역의 로딩량 및 제2 영역의 로딩량은 실시 예 4 및 실시 예 5에서와 같이, 아래 표 1의 충전 초기 전류 밀도 비를 가질 수 있도록 설정될 수 있다.
이에 따라, 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 음극 활물질층을 포함하는 음극이 제조되었다.
<제조 예 2-2> 리튬 이차전지용 음극의 제조 2
제조 예 2-1와 동일하게 음극을 제조하되, 제1 영역은 존재하지 않으며, 제2 영역만으로 형성된 음극 활물질층을 포함하는 음극을 제조하였다.
<실시 예 1> 리튬 이차전지의 제조 1
양극으로 제조 예 1-1의 양극을, 음극으로 제조 예 2-2의 음극을 사용하였으며, 각각 소정의 노칭(Notching)을 수행한 후 적층하였다. 상기 양극 및 음극 사이에 분리막(폴리에틸렌, 두께 25 ㎛)을 배치하여, 양극 및 음극과 함께 전극 셀을 형성하였다. 그 후, 양극 및 음극의 탭 부분을 각각 용접하였다. 용접된 양극/분리막/음극의 조합체를 파우치안에 넣고 전해액 주액부면을 제외한 3면을 실링 하였다. 이때 전극 탭이 있는 부분은 실링부에 포함시켰다. 실링부를 제외한 나머지 면을 통해 전해액을 주액하고 상기 나머지 면을 실링 후, 12시간이상 함침 시켰다.
전해액은 EC/EMC/DEC(25/45/30; 부피비)의 혼합 용매에 1M LiPF6을 용해시킨 후, 비닐렌 카보네이트(VC) 1 wt%, 1,3-프로펜설톤(PRS) 0.5 wt% 및 리튬비스(옥살레이토)보레이트(LiBOB) 0.5 wt%를 첨가한 것을 사용하였다.
이 때, 양극에서의 제1 영역의 로딩량 및 제2 영역의 로딩량은 제1 영역 전류 밀도/제2 영역 전류 밀도 값이 0.95가 되도록 설정되었다.
<실시 예 2> 리튬 이차전지의 제조 2
실시 예 1과 동일하게 리튬 이차전지를 제조하되, 양극에서의 제1 영역의 로딩량 및 제2 영역의 로딩량은 제1 영역 전류 밀도/제2 영역 전류 밀도 값이 0.90이 되도록 설정되었다.
<실시 예 3> 리튬 이차전지의 제조 3
양극으로 제조 예 1-1의 양극을, 음극으로 제조 예 2-1의 음극을 사용한 것 외에는 실시 예 1과 동일하게 리튬 이차전지를 제조하였다.
이 때, 양극 및 음극에서의 제1 영역의 로딩량 및 제2 영역의 로딩량은 제1 영역 전류 밀도/제2 영역 전류 밀도 값이 각각 0.95가 되도록 설정되었다.
<실시 예 4> 리튬 이차전지의 제조 4
실시 예 3과 동일하게 리튬 이차전지를 제조하되, 양극 및 음극에서의 제1 영역의 로딩량 및 제2 영역의 로딩량은 제1 영역 전류 밀도/제2 영역 전류 밀도 값이 각각 0.90이 되도록 설정되었다.
<실시 예 5> 리튬 이차전지의 제조 5
실시 예 3과 동일하게 리튬 이차전지를 제조하되, 양극 및 음극에서의 제1 영역의 로딩량 및 제2 영역의 로딩량은 제1 영역 전류 밀도/제2 영역 전류 밀도 값이 각각 0.85가 되도록 설정되었다.
<비교 예 1> 리튬 이차전지의 제조 3
양극으로 제조 예 1-2의 양극을, 음극으로 제조 예 2-2의 음극을 사용한 것 외에는 실시 예 1과 동일하게 리튬 이차전지를 제조하였다.
<실험 예 1> 급속 충전 시 수명 유지율 확인 1
실시 예 1, 실시 예 2 및 비교 예 1의 리튬 이차전지에 대하여, 충방전을 실시하였다.
충전은 30분 동안, SOC 80%, 25℃의 조건 하에서 수행하였으며, 방전은 1/3C SOC 8%, 25℃의 조건 하에서 수행하였다.
이러한 충방전 조건 하에서, 100 사이클 후의 용량 유지율을 계산하였으며, 그 결과는 아래의 표 1과 같다.
이 때, 실시 예 1 및 실시 예 2의 경우, 양극 및 음극의 충전 초기의 제1 영역 및 제2 영역의 전류 밀도 비가 모두 아래의 표 1과 같이 설정되도록 양극 및 음극 각각의 제1 영역의 활물질 로딩량을 조정해가며, 수명 유지율을 측정하였다.
구분 제1 영역 전류 밀도/제2 영역 전류 밀도 급속 충전 시
수명 유지율
(retention(%) @ 100cycle)		 리튬 석출 여부
양극 음극
비교 예 1 1.0 1.0 86% O
실시 예 1 0.95 1.0 90% X
실시 예 2 0.90 1.0 90% X
실시 예 3 0.95 0.95 89% X
실시 예 4 0.90 0.90 92% X
실시 예 5 0.85 0.85 94% X
위의 표 1로부터 확인할 수 있듯이, 제1 영역과 제2 영역이 구분되지 않는 비교 예 1은 전극의 가장자리에서 리튬이 석출되며, 급속 충전 시 수명 유지율이 비교적 크게 감소하는 반면, 실시 예 1 내지 실시 예 5의 경우, 비교적 활물질 로딩량이 낮은 제1 영역의 존재로 인하여, 전극의 가장자리에서 리튬이 석출되지 않고, 이에 따라 급속 충전 시 수명 유지율이 비교적 우수함을 확인할 수 있다.
또한, 실시 예 1, 실시 예 2와 실시 예 3 내지 실시 예 5를 비교하면, 양극 및 음극 모두 제1 영역 및 제2 영역을 구비한 실시 예 3 내지 실시 예 5의 경우, 양극만 제1 영역 및 제2 영역을 구비한 실시 예 1 및 실시 예 2에 비하여, 수명 유지율이 우수함을 확인할 수 있다.
100 전극 110 전극 활물질층
111 제1 영역 112 제2 영역
120 전극 집전체 121 전극 탭
200 음극 210 음극 활물질층
211 음극 제1 영역 212 음극 제2 영역
220 음극 집전체 221 음극 탭
300 양극 310 양극 활물질층
311 양극 제1 영역 312 양극 제2 영역
320 양극 집전체 321 양극 탭
400 분리막 1000 리튬 이차전지

Claims (20)

  1. 일 단부에 돌출된 전극 탭을 포함하는 전극 집전체 및 상기 전극 집전체 상에 배치되는 전극 활물질층을 포함하는 리튬 이차전지용 전극에 있어서,
    상기 전극 활물질층은,
    두께 방향과 수직하는 상기 전극 활물질층의 평면 상에서, 상기 전극 탭이 돌출되어 있는 방향의 일 단부로부터, 길이 방향으로의 미리 정해진 거리 내의 영역을 포함하는 제1 영역; 및
    상기 제1 영역 외의 영역인 제2 영역;을 포함하고,
    상기 제1 영역의 활물질 로딩량은 상기 제2 영역의 활물질 로딩량보다 낮은 리튬 이차전지용 전극
    (여기서, 상기 두께 방향은 상기 전극 활물질층이 상기 전극 집전체 상에 적층되는 방향을 의미하며, 상기 길이 방향은 상기 전극 집전체 상에서 상기 전극 탭이 돌출되도록 연장되는 방향을 의미함).
  2. 제1항에 있어서, 상기 전극 활물질층은,
    상기 평면 상의 단부 중, 상기 전극 탭이 돌출되어 있는 방향의 단부를 제외한 각 단부로부터 미리 정해진 거리 내의 영역으로 각각 정의되는 복수의 영역 중 하나 이상의 영역을 제1 영역으로 더 포함하는 리튬 이차전지용 전극.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 영역의 전류 밀도는,
    상기 제2 영역의 전류 밀도보다 낮은 리튬 이차전지용 전극.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 영역의 전류 밀도 및 상기 제2 영역의 전류 밀도의 비(제1 영역의 전류 밀도/제2 영역의 전류 밀도)는 0.98 이하인, 리튬 이차전지용 전극.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전극 활물질층은 상기 전극 집전체의 일면 또는 양면 상에 배치되는, 리튬 이차전지용 전극.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역 및 제2 영역의 두께는 동일한, 리튬 이차전지용 전극.
  7. 일 단부에 돌출된 양극 탭을 포함하는 양극 집전체 및 상기 양극 집전체 상에 배치되는 양극 활물질층을 포함하는 리튬 이차전지용 양극에 있어서,
    상기 양극 활물질층은,
    두께 방향과 수직하는 상기 양극 활물질층의 평면 상에서, 상기 양극 탭이 돌출되어 있는 방향의 일 단부로부터, 길이 방향으로의 미리 정해진 거리 내의 영역을 포함하는 제1 영역; 및
    상기 제1 영역 외의 영역인 제2 영역;을 포함하고,
    상기 제1 영역의 활물질 로딩량은 상기 제2 영역의 활물질 로딩량보다 낮은 리튬 이차전지용 양극
    (여기서, 상기 두께 방향은 상기 양극 활물질층이 상기 양극 집전체 상에 적층되는 방향을 의미하며, 상기 길이 방향은 상기 양극 집전체 상에서 상기 양극 탭이 돌출되도록 연장되는 방향을 의미함).
  8. 제7항에 있어서,
    상기 양극 활물질층은 리튬-금속 화합물을 포함하는,
    리튬 이차전지용 양극.
  9. 일 단부에 돌출된 음극 탭을 포함하는 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 상에 배치되는 음극 활물질층을 포함하는 리튬 이차전지용 음극에 있어서,
    상기 음극 활물질층은,
    두께 방향과 수직하는 상기 음극 활물질층의 평면 상에서, 상기 음극 탭이 돌출되어 있는 방향의 일 단부로부터, 길이 방향으로의 미리 정해진 거리 내의 영역을 포함하는 제1 영역; 및
    상기 제1 영역 외의 영역인 제2 영역;을 포함하고,
    상기 제1 영역의 활물질 로딩량은 상기 제2 영역의 활물질 로딩량보다 낮은 리튬 이차전지용 음극
    (여기서, 상기 두께 방향은 상기 음극 활물질층이 상기 음극 집전체 상에 적층되는 방향을 의미하며, 상기 길이 방향은 상기 음극 집전체 상에서 상기 음극 탭이 돌출되도록 연장되는 방향을 의미함).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 음극 활물질층은 2종 이상의 음극 활물질을 포함하는, 리튬 이차전지용 음극.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 음극 활물질층은 규소계 화합물 및 탄소계 화합물을 포함하는, 리튬 이차전지용 음극.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 규소계 화합물은 Si, SiOx(0<x≤2), Si-C 복합체 및 실리콘 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는, 리튬 이차전지용 음극.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 탄소계 화합물은 천연 흑연, 인조 흑연, 이흑연화성 탄소, 난흑연화성 탄소, 카본 블랙 및 흑연 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는, 리튬 이차전지용 음극.
  14. 제7항에 따른 양극; 및
    일 단부에 돌출된 음극 탭을 포함하는 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 상에 배치되는 음극 활물질층을 포함하며, 상기 양극과 대향되도록 배치된 음극;
    을 포함하는 리튬 이차전지.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 음극은 제9항에 따른 음극인, 리튬 이차전지.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 양극 탭 및 상기 음극 탭은 서로 동일한 방향으로 돌출되는, 리튬 이차전지.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 양극 탭 및 상기 음극 탭은 서로 반대 방향으로 돌출되는, 리튬 이차전지.
  18. 제17항에 있어서, 상기 음극 활물질층은,
    두께 방향과 수직하는 상기 음극 활물질층의 평면 상에서, 상기 음극 탭이 돌출되어 있는 방향의 일 단부로부터 길이 방향으로의 미리 정해진 거리 내의 영역 및 상기 음극 탭이 돌출되어 있는 방향과 반대되는 방향의 일 단부로부터 길이 방향으로의 미리 정해진 거리 내의 영역을 포함하는 제1 영역; 및
    상기 제1 영역 외의 영역인 제2 영역;을 포함하고,
    상기 제1 영역의 활물질 로딩량은 상기 제2 영역의 활물질 로딩량보다 낮은, 리튬 이차전지
    (여기서, 상기 두께 방향은 상기 음극 활물질층이 상기 음극 집전체 상에 적층되는 방향을 의미하며, 상기 길이 방향은 상기 음극 집전체 상에서 상기 음극 탭이 돌출되도록 연장되는 방향을 의미함).
  19. 제14항에 따른 리튬 이차전지를 단위전지로서 포함하는 전지 모듈.
  20. 제19항에 따른 전지 모듈을 전원으로서 포함하는 디바이스.
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