[go: up one dir, main page]

KR102270513B1 - 리튬 이차 전지용 양극 조성물, 그리고 이를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 및 리튬 이차 전지 - Google Patents

리튬 이차 전지용 양극 조성물, 그리고 이를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 및 리튬 이차 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR102270513B1
KR102270513B1 KR1020140100542A KR20140100542A KR102270513B1 KR 102270513 B1 KR102270513 B1 KR 102270513B1 KR 1020140100542 A KR1020140100542 A KR 1020140100542A KR 20140100542 A KR20140100542 A KR 20140100542A KR 102270513 B1 KR102270513 B1 KR 102270513B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
positive electrode
lithium
secondary battery
conductive material
lithium secondary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020140100542A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160017364A (ko
Inventor
김인
김은정
양상운
김영은
김재경
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020140100542A priority Critical patent/KR102270513B1/ko
Priority to EP15158352.3A priority patent/EP2983229A1/en
Priority to CN201510165725.0A priority patent/CN105322172A/zh
Priority to US14/726,236 priority patent/US9627690B2/en
Priority to JP2015154940A priority patent/JP2016039142A/ja
Publication of KR20160017364A publication Critical patent/KR20160017364A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102270513B1 publication Critical patent/KR102270513B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

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

Abstract

양극 활물질, 구형 도전재 및 판상형 도전재를 포함하고, 상기 구형 도전재는 상기 판상형 도전재 1 중량부에 대하여 1.1 내지 10 중량부로 포함되는 리튬 이차 전지용 양극 조성물, 그리고 이를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 및 리튬 이차 전지가 제공된다.

Description

리튬 이차 전지용 양극 조성물, 그리고 이를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 및 리튬 이차 전지{POSITIVE ELECTRODE COMPOSITION FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY, AND POSITIVE ELECTRODE FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY AND RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY INCLUDING THE SAME}
리튬 이차 전지용 양극 조성물, 그리고 이를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 및 리튬 이차 전지에 관한 것이다.
리튬 이차 전지는 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 활물질을 포함한 양극과 음극으로 구성되며, 양극과 음극 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시켜 사용한다. 이때 전기에너지는 리튬 이온이 양극 및 음극에서 삽입 및 탈리될 때의 산화, 환원 반응에 의해 생산된다.
리튬 이차 전지의 양극 활물질로는 리튬코발트계 산화물, 리튬망간계 산화물, 리튬니켈계산화물, 리튬인산철계 화합물 등과 같이 리튬의 인터칼레이션이 가능한 구조를 가진 리튬과 전이 금속으로 이루어진 산화물이 주로 사용된다.
이러한 양극 활물질은 전기 전도도가 낮아, 전극 슬러리 제조시 양극 활물질에 도전재를 혼합하여 사용하는 경우가 대부분이다.
최근에는 전기차 등에 적용할 수 있도록 단위 부피당 에너지 밀도가 높은 고전류밀도 리튬 이차 전지에 대한 요구가 증가하고 있다. 이에, 리튬 이차 전지의 전류밀도를 높이면서 수명 특성과 저온 및 상온에서의 율 특성을 향상시키고 안전성을 확보하는 방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.
일 구현예는 높은 전류밀도를 구현하고, 수명 특성, 저온 및 상온에서의 율 특성, 그리고 안전성이 향상되며, 에너지 밀도당 제조 원가를 감소시키는 리튬 이차 전지용 양극 조성물을 제공한다.
다른 일 구현예는 상기 양극 조성물을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극을 제공한다.
또 다른 일 구현예는 상기 양극을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.
일 구현예는 양극 활물질, 구형 도전재 및 판상형 도전재를 포함하고, 상기 구형 도전재는 상기 판상형 도전재 1 중량부에 대하여 1.1 내지 10 중량부로 포함되는 리튬 이차 전지용 양극 조성물을 제공한다.
상기 구형 도전재는 상기 양극 조성물의 총량에 대하여 1 내지 15 중량%로 포함될 수 있다.
상기 판상형 도전재는 상기 양극 조성물의 총량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.
상기 구형 도전재는 카본블랙, 케첸블랙, 아세틸렌블랙, 에어로젤, 덴카블랙 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 구형 도전재의 평균 입경은 1nm 내지 500nm 일 수 있다.
상기 판상형 도전재는 판상형 그라파이트, 그래핀, 플레이크 형태의 카본 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 판상형 도전재의 장경은 4㎛ 내지 7㎛ 일 수 있다
상기 양극 조성물은 바인더를 더 포함할 수 있다.
상기 양극 활물질은 리튬망간계 산화물, 리튬니켈계 산화물, 리튬코발트계 산화물, 리튬니켈망간계 산화물, 리튬니켈코발트계 산화물, 리튬니켈코발트망간계 산화물, 리튬니켈코발트알루미늄계 산화물, 리튬인산철계 화합물, 리튬인산망간계 화합물, 리튬인산코발트계 화합물, 리튬인산바나듐계 화합물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
다른 일 구현예는 상기 양극 조성물을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극을 제공한다.
상기 양극의 로딩레벨은 33 내지 45 mg/cm2일 수 있다.
또 다른 일 구현예는 상기 양극; 음극; 및 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.
상기 리튬 이차 전지의 전류밀도는 2 내지 8 mA/cm2 일 수 있다.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
상기 리튬 이차 전지용 양극 조성물이 제공됨에 따라, 부피당 에너지 밀도가 높고, 수명 특성, 상온 및 저온에서의 율 특성, 그리고 안전성이 우수하며, 에너지 밀도당 제조 원가를 감소시킬 수 있는 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다.
도 1은 기존의 양극과 일 구현예에 따른 양극을 비교한 모식도이다.
도 2는 실시예 1에서 제조한 양극에 대한 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 3은 실시예 1 및 2와 비교예 1에 따른 리튬 이차 전지의 수명 특성을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 구현 예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 양극 조성물은 양극 활물질, 구형 도전재, 그리고 판상형 도전재를 포함할 수 있다. 이때 상기 구형 도전재는 상기 판상형 도전재 1 중량부에 대하여 1.1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
최근 부피당 고에너지 밀도의 전지에 대한 요구가 증가하고 있고 이에 따라 고전류 밀도의 전지의 제조가 필요한 실정이다. 그러나 양극 활물질과 구형 도전재, 바인더 등을 혼합한 양극 조성물을 이용한 기존의 리튬 이차 전지는 로딩 레벨을 높여 고전류 밀도로 설계할 경우, 극판이 갈라지거나 끊어지는 현상이 발생하고 극판의 만곡이 심화되는 문제가 있다. 반면, 일 구현예에 따른 상기 양극 조성물은 전기 전도도가 높고 결착력이 우수하며 팽윤 현상이 적고, 부피당 에너지 밀도가 높으면서 전지의 수명 특성, 저온 및 상온에서의 율 특성, 그리고 안전성이 모두 우수하다.
도 1은 기존의 양극과 일 구현예에 따른 양극을 비교한 모식도이다. 구체적으로, 기존의 양극은 양극 활물질 및 구형 도전재를 포함하며, 일 구현예에 따른 양극 활물질, 구형 도전재 및 판상형 도전재를 포함한다.
도 1을 참고하면, 기존의 양극의 경우 무효한 전자의 이동이 많으나, 일 구현예에 따른 양극은 유효한 전자 이동 경로가 증가하여 저온에서도 율 특성이 향상될 수 있음을 알 수 있다. 또한 사이클이 진행된 이후, 기존의 양극은 팽윤 현상이 나타나며 무효한 전자 이동 경로가 증가하면서 수명 특성이 낮아지나, 일 구현예에 따른 양극은 팽윤 현상이 감소하고 유효한 전자 이동 경로가 많아 수명 특성이 향상됨을 알 수 있다. 구체적인 실험 자료는 아래 실시예에서 자세히 설명한다.
일 구현예에 따른 양극 조성물을 리튬 이차 전지에 적용함으로써 고전류 밀도의 전지의 제조가 가능하다. 여기서 전류 밀도는 구체적으로 2 내지 8 mA/cm2, 2.4 내지 8 mA/cm2, 2.4 내지 5 mA/cm2 일 수 있다. 즉, 상기 양극 조성물은 2 내지 8 mA/cm2, 2.4 내지 8 mA/cm2, 또는 2.4 내지 5 mA/cm2 의 전류 밀도를 가지는 전지에 사용되는 것일 수 있다.
또한 상기 양극 조성물은 양극의 로딩 레벨을 33 mg/cm2 이상으로 높일 수 있다. 즉 상기 양극 조성물은 33 mg/cm2 이상, 구체적으로 33 내지 45 mg/cm2의 로딩 레벨을 가지는 양극에 적용될 수 있다.
상기 구형 도전재는 상기 판상형 도전재 1 중량부에 대하여 1.1 내지 10 중량부로 포함될 수 있으며, 구체적으로 1.1 내지 9 중량부, 1.1 내지 8 중량부, 1.1 내지 7 중량부, 1.1 내지 6 중량부, 1.1 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 이 경우 상기 양극 조성물은 우수한 전기 전도성과 접착력을 나타낼 수 있고, 이를 포함하는 리튬 이차 전지는 높은 전류밀도와 우수한 수명 특성 등을 나타낼 수 있다.
상기 구형 도전재는 상기 양극 조성물의 총량에 대하여 1 내지 15 중량%, 구체적으로 1 내지 10 중량%, 1 내지 8 중량%, 1 내지 6 중량%, 1 내지 5 중량% 포함될 수 있다. 이 경우 상기 양극 조성물은 우수한 전기 전도성과 접착력을 나타낼 수 있고, 이를 포함하는 리튬 이차 전지는 높은 전류밀도와 우수한 수명 특성 등을 나타낼 수 있다.
상기 판상형 도전재는 상기 양극 조성물의 총량에 대하여 0.1 내지 5 중량%, 구체적으로 0.1 내지 5 중량%, 0.1 내지 4 중량%, 1 내지 5 중량%, 1 내지 4 중량% 포함될 수 있다. 이 경우 상기 양극 조성물은 우수한 전기 전도성과 접착력을 나타낼 수 있고, 이를 포함하는 리튬 이차 전지는 높은 전류밀도와 우수한 수명 특성 등을 나타낼 수 있다.
상기 구형 도전재는 예를 들어 카본블랙, 케첸블랙, 아세틸렌블랙, 에어로젤, 덴카블랙 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 구형 도전재의 평균 입경은 1nm 내지 500nm, 구체적으로 1nm 내지 400nm, 1nm 내지 300nm, 1nm 내지 200nm, 1nm 내지 100nm, 10nm 내지 100nm일 수 있다. 이 경우 상기 양극 조성물은 우수한 전기 전도성과 접착력을 나타낼 수 있고, 이를 포함하는 리튬 이차 전지는 높은 전류밀도와 우수한 수명 특성 등을 나타낼 수 있다.
상기 판상형 도전재는 예를 들어 판상형 그라파이트, 그래핀, 플레이크 형태의 카본 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 판상형 도전재의 장경은 4㎛ 내지 7㎛일 수 있다. 이 경우 상기 양극 조성물은 우수한 전기 전도성과 접착력을 나타낼 수 있고 팽윤도는 감소시킬 수 있으며, 이를 포함하는 리튬 이차 전지는 높은 전류밀도와 우수한 수명 특성 등을 나타낼 수 있다. 여기서 장경은 상기 판상형 도전재의 편평한 면에서 가장 긴 직경을 의미한다.
상기 리튬 이차 전지용 양극 조성물은 바인더를 더 포함할 수 있다. 상기 바인더는 양극 조성물의 각 성분들을 잘 결착하게 만들고 또한 상기 양극 조성물이 극판에 잘 결착하게 만드는 역할을 한다.
상기 바인더는 전지에 사용되는 바인더라면 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어 상기 바인더는 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌옥사이드 함유 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 바인더는 상기 리튬 이차 전지용 양극 조성물의 총량에 대하여 1 내지 15 중량%, 구체적으로 1 내지 10 중량%, 1 내지 8 중량% 포함될 수 있다.
또한 상기 바인더는 상기 구형 도전재 1 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부, 0.5 내지 4 중량부, 0.5 내지 3 중량부, 0.5 내지 2 중량부, 1 내지 2 중량부 포함될 수 있다. 이 경우 상기 양극 조성물은 결착력과 전기 전도도가 우수하다.
상기 양극 활물질은 일반적으로 리튬 이차 전지에 사용되는 양극 활물질이라면 제한 없이 적용 가능하다. 상기 양극 활물질은 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)일 수 있다. 구체적으로 상기 양극 활물질은 코발트, 망간, 니켈 또는 이들의 조합의 금속과 리튬과의 복합 산화물, 즉 리튬 금속 산화물 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.
예를 들어 상기 양극 활물질은 리튬망간계 산화물, 리튬니켈계 산화물, 리튬코발트계 산화물, 리튬니켈망간계 산화물, 리튬니켈코발트계 산화물, 리튬니켈코발트망간계 산화물, 리튬니켈코발트알루미늄계 산화물, 리튬인산철계 화합물, 리튬인산망간계 화합물, 리튬인산코발트계 화합물, 리튬인산바나듐계 화합물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 양극 활물질은 구체적으로 하기 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다.
LiaA1 - bRbD2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0 ≤ b ≤ 0.5이다); LiaE1 -bRbO2-cDc(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 및 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiE2-bRbO4-cDc(상기 식에서, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiaNi1 -b- cCobRcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1 -b- cCobRcO2 -αZα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cCobRcO2 -αZ2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cMnbRcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1 -b-cMnbRcO2-αZα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cMnbRcO2 -αZ2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNibEcGdO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5 및 0.001 ≤ d ≤ 0.1이다.); LiaNibCocMndGeO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤0.5 및 0.001 ≤ e ≤ 0.1이다.); LiaNiGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaCoGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMnGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMn2GbO4(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiTO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); LiFePO4, LiFexMn1 - xPO4 (상기 식에서 0≤x<1이다.); LiMnPO4, LiCoPO4, Li3V2(PO4)3, LiFePO4(OH), 또는 LiMnPO4(OH).
상기 화학식에서, A는 Ni, Co, Mn 또는 이들의 조합이고; R은 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 또는 이들의 조합이고; D는 O, F, S, P 또는 이들의 조합이고; E는 Co, Mn 또는 이들의 조합이고; Z는 F, S, P 또는 이들의 조합이고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V 또는 이들의 조합이고; Q는 Ti, Mo, Mn 또는 이들의 조합이고; T는 Cr, V, Fe, Sc, Y 또는 이들의 조합이고; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu 또는 이들의 조합이다.
이 화합물 표면에 코팅층을 갖는 것도 사용할 수 있고, 또는 상기 화합물과 코팅층을 갖는 화합물을 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 코팅층은 코팅 원소의 옥사이드, 하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시카보네이트 또는 코팅 원소의 하이드록시카보네이트를 포함할 수 있다. 상기 코팅층을 이루는 화합물은 비정질 또는 결정질일 수 있다. 상기 코팅층에 포함되는 코팅 원소로는 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 코팅층 형성 공정은 상기 화합물에 이러한 원소들을 사용하여 양극 활물질의 물성에 악영향을 주지 않는 방법(예를 들어 스프레이 코팅, 침지법 등)으로 코팅할 수 있으면 어떠한 코팅 방법을 사용하여도 무방하며, 이에 대하여는 당해 분야에 종사하는 사람들에게 잘 이해될 수 있는 내용이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다른 일 구현예에서는 전술한 양극 조성물을 포함하는 양극, 음극, 그리고 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.
상기 리튬 이차 전지는 구체적으로 양극; 음극; 상기 양극과 음극 사이에 배치된 세퍼레이터; 상기 양극, 음극 및 세퍼레이터에 함침된 전해액(미도시); 전지 용기; 그리고 상기 전지 용기를 봉입하는 봉입 부재;를 주된 부분으로 하여 구성되어 있다. 이러한 리튬 이차 전지는 음극, 양극 및 세퍼레이터를 차례로 적층한 다음 스피럴 상으로 권취된 상태로 전지 용기에 수납하여 제조된다.
상기 양극은 집전체 및 상기 집전체 위에 형성되는 양극 활물질 층을 포함한다. 상기 집전체로는 Al을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 양극 활물질 층은 전술한 리튬 이차 전지용 양극 조성물을 포함한다.
상기 음극은 집전체 및 상기 집전체 위에 형성된 음극 활물질 층을 포함한다.
상기 집전체로는 구리 박, 니켈 박, 스테인레스강 박, 티타늄 박, 니켈 발포체(foam), 구리 발포체, 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재, 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.
상기 음극 활물질 층은 음극 활물질, 바인더 조성물, 그리고 선택적으로 도전재를 포함한다.
상기 음극 활물질로는 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬 금속, 리튬 금속의 합금, 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질, 또는 전이 금속 산화물을 포함한다.
상기 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질로는 탄소 물질로서, 리튬 이온 이차 전지에서 일반적으로 사용되는 탄소계 음극 활물질은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 상기 결정질 탄소의 예로는 무정형, 판상, 린편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연을 들 수 있고, 상기 비정질 탄소의 예로는 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스 등을 들 수 있다.
상기 리튬 금속의 합금으로는 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al 또는 Sn의 금속과의 합금이 사용될 수 있다.
상기 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질로는 Si, SiOx(0 < x < 2), Si-C 복합체, Si-Q 합금(상기 Q는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 내지 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합이며, Si은 아님), Sn, SnO2, Sn-C 복합체, Sn-R(상기 R은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 내지 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합이며, Sn은 아님) 등을 들 수 있다.
상기 Q 및 R의 구체적인 원소로는, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
상기 전이 금속 산화물로는 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 등을 들 수 있다.
상기 바인더는 음극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 음극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 한다. 상기 바인더의 대표적인 예로는 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머; 또는 이들의 혼합물을 포함하는 도전성 재료를 사용할 수 있다.
상기 음극과 상기 양극은 각각 활물질, 도전재 및 바인더를 용매 중에서 혼합하여 활물질 조성물을 제조하고, 이 조성물을 전류 집전체에 도포하여 제조한다. 이와 같은 전극 제조 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 전해액은 비수성 유기용매와 리튬염을 포함한다.
상기 비수성 유기용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다.
비수성 유기용매로는 카보네이트계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계, 알코올계, 또는 비양성자성 용매를 사용할 수 있다. 상기 카보네이트계 용매로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 에틸프로필 카보네이트(EPC), 메틸에틸 카보네이트(MEC), 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 등이 사용될 수 있으며, 상기 에스테르계 용매로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 디메틸아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, γ-부티로락톤, 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤, 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone), 등이 사용될 수 있다. 상기 에테르계 용매로는 디부틸 에테르, 테트라글라임, 디글라임, 디메톡시에탄, 2-메틸테트라히드로퓨란, 테트라히드로퓨란 등이 사용될 수 있으며, 상기 케톤계 용매로는 시클로헥사논 등이 사용될 수 있다. 또한 상기 알코올계 용매로는 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등이 사용될 수 있으며, 상기 비양성자성 용매로는 R-CN(R은 탄소수 2 내지 20의 직쇄상, 분지상, 또는 환 구조의 탄화수소기이며, 이중결합 방향 환 또는 에테르 결합을 포함할 수 있다) 등의 니트릴류, 디메틸포름아미드 등의 아미드류, 1,3-디옥솔란 등의 디옥솔란류, 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다.
상기 비수성 유기용매는 단독으로 또는 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 하나 이상 혼합하여 사용하는 경우의 혼합 비율은 목적하는 전지 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있고, 이는 당해 분야에 종사하는 사람들에게는 널리 이해될 수 있다.
또한, 상기 카보네이트계 용매의 경우 환형(cyclic) 카보네이트와 사슬형(chain) 카보네이트를 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 이 경우 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트는 1:1 내지 1:9의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 전해액의 성능이 우수하게 나타날 수 있다.
비수성 유기용매는 상기 카보네이트계 용매에 방향족 탄화수소계 유기용매를 더 포함할 수도 있다. 이때 상기 카보네이트계 용매와 방향족 탄화수소계 유기용매는 1:1 내지 30:1의 부피비로 혼합될 수 있다.
상기 방향족 탄화수소계 유기용매의 구체적인 예로는 벤젠, 플루오로벤젠, 1,2-디플루오로벤젠, 1,3-디플루오로벤젠, 1,4-디플루오로벤젠, 1,2,3-트리플루오로벤젠, 1,2,4-트리플루오로벤젠, 클로로벤젠, 1,2-디클로로벤젠, 1,3-디클로로벤젠, 1,4-디클로로벤젠, 1,2,3-트리클로로벤젠, 1,2,4-트리클로로벤젠, 아이오도벤젠, 1,2-디아이오도벤젠, 1,3-디아이오도벤젠, 1,4-디아이오도벤젠, 1,2,3-트리아이오도벤젠, 1,2,4-트리아이오도벤젠, 톨루엔, 플루오로톨루엔, 2,3-디플루오로톨루엔, 2,4-디플루오로톨루엔, 2,5-디플루오로톨루엔, 2,3,4-트리플루오로톨루엔, 2,3,5-트리플루오로톨루엔, 클로로톨루엔, 2,3-디클로로톨루엔, 2,4-디클로로톨루엔, 2,5-디클로로톨루엔, 2,3,4-트리클로로톨루엔, 2,3,5-트리클로로톨루엔, 아이오도톨루엔, 2,3-디아이오도톨루엔, 2,4-디아이오도톨루엔, 2,5-디아이오도톨루엔, 2,3,4-트리아이오도톨루엔, 2,3,5-트리아이오도톨루엔, 자일렌, 또는 이들의 조합이 있다.
상기 비수성 유기용매는 전지 수명을 향상시키기 위하여 비닐렌 카보네이트등을 더욱 포함할 수도 있다.
상기 에틸렌 카보네이트계 화합물의 대표적인 예로는 디플루오로 에틸렌카보네이트, 클로로에틸렌 카보네이트, 디클로로에틸렌 카보네이트, 브로모에틸렌 카보네이트, 디브로모에틸렌 카보네이트, 니트로에틸렌 카보네이트, 시아노에틸렌 카보네이트 또는 플루오로에틸렌 카보네이트 등을 들 수 있다. 이러한 수명 향상 첨가제를 더욱 사용하는 경우 그 사용량은 적절하게 조절할 수 있다.
상기 리튬염은 유기용매에 용해되어, 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 이차 전지의 작동을 가능하게 하고, 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 촉진하는 역할을 하는 물질이다. 이러한 리튬염의 대표적인 예로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiN(SO2C2F5)2, Li(CF3SO2)2N, LiN(SO3C2F5)2, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x +1SO2)(CyF2y +1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, LiI 및 LiB(C2O4)2(리튬 비스옥살레이트 보레이트(lithium bis(oxalato) borate; LiBOB) 로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 지지(supporting) 전해염으로 포함한다. 리튬염의 농도는 0.1 내지 2.0M 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 리튬염의 농도가 상기 범위에 포함되면, 전해질이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해질 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다.
리튬 이차 전지의 종류에 따라 양극과 음극 사이에 세퍼레이터가 존재할 수 도 있다. 이러한 세퍼레이터로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있음은 물론이다.
또 다른 일 구현예에서는 상기 리튬 이차 전지를 적용한 동력 장치, 구동 장치, 또는 이동 수단을 제공한다.
전술한 리튬 이차 전지는 부피당 고에너지를 구현하면서 수명 특성과 출력 특성, 및 안전성이 우수하여 각종 동력 장치, 구동 장치, 이동 수단 등에 적용하기에 적합하다.
상기 이동 수단은 자동차, 오토바이, 자전거 등일 수 있으며, 특히 전기차일 수 있다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러한 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 3
(양극의 제조)
양극활물질 LiNi1 /3Co1 /3Mn1 /3O2(NCM) 93 중량%, 구형 도전재로 카본 블랙 3 중량%, 판상형 도전재로 플레이크형 카본(Timcal社 SFG6) 1 중량%, 그리고 바인더로 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF) 3 중량%를 용매 N-메틸피롤리돈(NMP)에 투입하여 혼합한다. 제조된 양극 조성물을 알루미늄 기재에 도포하고 건조한 후 압연하여 양극을 제조한다.
이때 전류밀도와 젤리롤 턴 수, 및 로딩레벨은 아래 표 1과 같이 설정한다.
도 2는 실시예 1에서 제조한 양극에 대한 주사전자현미경(SEM) 사진이다. 도 2 내에서 화살표로 표시된 부분이 판상형 도전재이다.
(리튬 이차 전지의 제조)
대극으로는 구리 기재에 도포된 그라파이트를 사용하고, 폴리프로필렌 세퍼레이터, 그리고 에틸렌 카보네이트(EC):디메틸 카보네이트(DMC):메틸에틸 카보네이트(MEC) 1:1:1 부피비의 혼합 용매에 LiPF6를 1몰/L의 농도로 첨가한 전해액을 사용하여 리튬 이차 전지를 제조하였다.
비교예 1
양극 제조시 양극 활물질 94 중량%, 구형 도전재 3 중량%, 및 바인더 3 중량%를 사용하고 판상형 도전재를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 양극과 리튬 이차 전지를 제조한다. 양극의 전류밀도와 젤리롤 턴 수, 양극 로딩 레벨은 아래 표 1과 같이 설정한다.
하기 표 1은 비교예 1 및 실시예 1 내지 3의 양극 구성과 평가 결과를 나타낸 표이다.
비교예 1 실시예 1 실시예 2 실시예 3
전류밀도(mA/cm2) 2.50 2.47 2.67 2.88
젤리롤 턴 수(turns) 16 16 15 14
양극 로딩레벨(mg/cm2) 34.8 34.7 37.05 40.53
양극 활물질 NCM NCM NCM NCM
양극 조성물 양극 활물질(중량%) 94 93 93 93
도전재(중량%) 구형 도전재 3 구형 도전재 3
판상형 도전재 1		 구형 도전재 3
판상형 도전재 1		 구형 도전재 3
판상형 도전재 1
바인더(중량%) 3 3 3 3
양극 평가 건조 후 결착력 (gf/mm) 1.6 1.9 1.8 1.1
건조 후 비저항 (mΩ) 19 8.8 7.9 5.7
극판 품질 1) 조립 시 극판의 크랙 및 끊어짐 현상 발생
2) 극판 만곡 심화 		1) 끊어짐 현상 없음
2) 극판 만곡 경미함 		1) 끊어짐 현상 없음
2) 극판 만곡 경미함 		1) 끊어짐 현상 없음
2) 극판 만곡 경미함
평가예 1: 양극 물성 평가
비교예 1 및 실시예 1 내지 3에서 제조한 양극의 건조 후 결착력, 건조 후 비저항 및 극판 품질을 평가하였고, 그 결과를 상기 표 1에 나타내었다.
상기 결착력은 인장강도 측정기를 사용하여 양극 활물질 층과 전류 집전체의 결합 정도를 측정한 값이다. 상기 비저항은 극판 전도도 측정기를 사용하여 저항을 측정한 후 이를 통해 비저항을 계산한 값이다.
상기 표 1을 참고하면, 실시예 1 및 2의 경우 비교예 1에 비하여 건조 후 결착력이 증가하였음을 알 수 있다. 이에 따라 로딩 레벨을 높일 수 있고, 고 전류 밀도의 설계가 가능하다.
또한 실시예 1 내지 3의 경우 비교예 1에 비하여 건조 후 비저항이 감소하였음을 확인할 수 있다. 이를 통해 수명 특성과 저온 및 상온에서의 율 특성의 향상이 가능하다.
극판 품질과 관련하여 비교예 1의 경우 극판이 갈라지거나 끊어지는 편상이 발생하고 극판의 만곡 현상이 심각한데 반하여, 실시예 1 내지 3의 경우 극판의 끊어짐 현상이 없고 만곡 현상도 경미하여 극판의 품질이 우수함을 알 수 있다.
평가예 2: 전지의 수명 특성 평가
실시예 1 및 2와 비교예 1에서 제조한 전지에 대하여 25℃, 1C/1C 조건으로 수명 특성을 평가하였고 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3은 실시예 1 및 2와 비교예 1에 따른 리튬 이차 전지의 수명 특성을 나타내는 그래프이다.
도 3을 참고하면, 실시예 1 및 2의 경우 비교예 1에 비하여 수명 특성이 더욱 우수하다는 것을 알 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (13)

  1. 양극 활물질, 구형 도전재 및 판상형 도전재를 포함하고,
    상기 구형 도전재는 상기 판상형 도전재 1 중량부에 대하여 1.1 내지 10 중량부로 포함되며,
    상기 구형 도전재는 카본블랙이고,
    상기 판상형 도전재는 플레이크 형태의 카본인 리튬 이차 전지용 양극 조성물.
  2. 제1항에서,
    상기 구형 도전재는 상기 양극 조성물의 총량에 대하여 1 내지 15 중량%로 포함되는 리튬 이차 전지용 양극 조성물.
  3. 제1항에서,
    상기 판상형 도전재는 상기 양극 조성물의 총량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 포함되는 리튬 이차 전지용 양극 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1항에서,
    상기 구형 도전재의 평균 입경은 1nm 내지 500nm인 리튬 이차 전지용 양극 조성물.
  6. 삭제
  7. 제1항에서,
    상기 판상형 도전재의 장경은 4㎛ 내지 7㎛인 리튬 이차 전지용 양극 조성물.
  8. 제1항에서,
    상기 양극 조성물은 바인더를 더 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 조성물.
  9. 제1항에서,
    상기 양극 활물질은 리튬망간계 산화물, 리튬니켈계 산화물, 리튬코발트계 산화물, 리튬니켈망간계 산화물, 리튬니켈코발트계 산화물, 리튬니켈코발트망간계 산화물, 리튬니켈코발트알루미늄계 산화물, 리튬인산철계 화합물, 리튬인산망간계 화합물, 리튬인산코발트계 화합물, 리튬인산바나듐계 화합물 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 조성물.
  10. 제1항 내지 제3항, 제5항 및 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항의 양극 조성물
    을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극.
  11. 제10항에서,
    상기 양극의 로딩 레벨은 33 내지 45 mg/cm2 인 리튬 이차 전지용 양극.
  12. 제10항의 양극;
    음극; 및
    전해액
    을 포함하는 리튬 이차 전지.
  13. 제12항에서,
    상기 리튬 이차 전지의 전류 밀도는 2 내지 8 mA/cm2인 리튬 이차 전지.
KR1020140100542A 2014-08-05 2014-08-05 리튬 이차 전지용 양극 조성물, 그리고 이를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 및 리튬 이차 전지 Active KR102270513B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140100542A KR102270513B1 (ko) 2014-08-05 2014-08-05 리튬 이차 전지용 양극 조성물, 그리고 이를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 및 리튬 이차 전지
EP15158352.3A EP2983229A1 (en) 2014-08-05 2015-03-10 Positive electrode composition for rechargeable lithium battery, and positive electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same
CN201510165725.0A CN105322172A (zh) 2014-08-05 2015-04-09 可再充电锂电池用的正极组合物、正极和可再充电锂电池
US14/726,236 US9627690B2 (en) 2014-08-05 2015-05-29 Positive electrode composition for rechargeable lithium battery, and positive electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same
JP2015154940A JP2016039142A (ja) 2014-08-05 2015-08-05 リチウム二次電池用正極組成物、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140100542A KR102270513B1 (ko) 2014-08-05 2014-08-05 리튬 이차 전지용 양극 조성물, 그리고 이를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 및 리튬 이차 전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160017364A KR20160017364A (ko) 2016-02-16
KR102270513B1 true KR102270513B1 (ko) 2021-06-30

Family

ID=52736832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140100542A Active KR102270513B1 (ko) 2014-08-05 2014-08-05 리튬 이차 전지용 양극 조성물, 그리고 이를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 및 리튬 이차 전지

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9627690B2 (ko)
EP (1) EP2983229A1 (ko)
JP (1) JP2016039142A (ko)
KR (1) KR102270513B1 (ko)
CN (1) CN105322172A (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102272269B1 (ko) * 2016-10-10 2021-07-02 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR20180060779A (ko) * 2016-11-29 2018-06-07 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지
CN108695487B (zh) * 2017-04-07 2021-09-21 宁德时代新能源科技股份有限公司 正极片及储能装置
KR102093971B1 (ko) * 2017-06-21 2020-05-21 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지
JP6952784B2 (ja) * 2017-09-14 2021-10-20 株式会社東芝 電極及び非水電解質電池
KR102591515B1 (ko) 2018-02-22 2023-10-24 삼성전자주식회사 양극 및 이를 포함하는 리튬전지
KR102666367B1 (ko) 2018-08-28 2024-05-20 삼성전자주식회사 양극 및 이를 포함하는 리튬전지
CN113574711A (zh) * 2019-03-14 2021-10-29 印度空间研究组织 一种制备锂离子电池复合正极的方法
CN112467107A (zh) * 2020-11-25 2021-03-09 珠海冠宇动力电池有限公司 高安全正极片及其锂离子电池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011105593A (ja) * 2009-11-18 2011-06-02 Samsung Sdi Co Ltd スーパー導電性ナノ粒子、スーパー導電性ナノ粒子の粉末及びこれを具備したリチウム電池
US20130323585A1 (en) 2012-06-01 2013-12-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Negative electrode for power storage device and power storage device
JP2014035859A (ja) 2012-08-08 2014-02-24 Toyota Motor Corp 正極活物質複合材料およびその利用
JP2014505002A (ja) * 2010-12-10 2014-02-27 東レ株式会社 グラフェン粉末、グラフェン粉末の製造方法およびグラフェン粉末を含むリチウム二次電池用電気化学素子

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4161376B2 (ja) * 1996-07-30 2008-10-08 ソニー株式会社 非水電解液二次電池
KR100591615B1 (ko) 2000-03-21 2006-06-20 에스케이씨 주식회사 리튬 2차 전지
JP3719139B2 (ja) 2000-12-26 2005-11-24 新神戸電機株式会社 非水電解液二次電池
JP4025094B2 (ja) * 2002-03-04 2007-12-19 三菱電線工業株式会社 リチウムイオン二次電池用正極および該正極を用いたリチウムイオン二次電池
KR100570747B1 (ko) 2003-11-20 2006-04-12 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR100907621B1 (ko) * 2006-08-28 2009-07-15 주식회사 엘지화학 두 성분의 도전재를 포함하는 양극 합제 및 그것으로구성된 리튬 이차전지
KR101117623B1 (ko) * 2009-06-05 2012-02-29 에스비리모티브 주식회사 리튬 이차 전지용 양극 및 상기 양극을 포함하는 리튬 이차 전지
CN103891028B (zh) * 2011-10-28 2016-04-13 旭化成株式会社 非水系二次电池
JP6016597B2 (ja) * 2011-12-16 2016-10-26 株式会社半導体エネルギー研究所 リチウムイオン二次電池用正極の製造方法
WO2014051067A1 (ja) * 2012-09-28 2014-04-03 日本ゼオン株式会社 リチウムイオン二次電池
US9490472B2 (en) * 2013-03-28 2016-11-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing electrode for storage battery

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011105593A (ja) * 2009-11-18 2011-06-02 Samsung Sdi Co Ltd スーパー導電性ナノ粒子、スーパー導電性ナノ粒子の粉末及びこれを具備したリチウム電池
JP2014505002A (ja) * 2010-12-10 2014-02-27 東レ株式会社 グラフェン粉末、グラフェン粉末の製造方法およびグラフェン粉末を含むリチウム二次電池用電気化学素子
US20130323585A1 (en) 2012-06-01 2013-12-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Negative electrode for power storage device and power storage device
JP2014035859A (ja) 2012-08-08 2014-02-24 Toyota Motor Corp 正極活物質複合材料およびその利用

Also Published As

Publication number Publication date
CN105322172A (zh) 2016-02-10
US20160043403A1 (en) 2016-02-11
JP2016039142A (ja) 2016-03-22
EP2983229A1 (en) 2016-02-10
KR20160017364A (ko) 2016-02-16
US9627690B2 (en) 2017-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102468483B (zh) 可再充电锂电池用负极活性材料及含其的可再充电锂电池
KR102270513B1 (ko) 리튬 이차 전지용 양극 조성물, 그리고 이를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 및 리튬 이차 전지
KR101084076B1 (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
US11515520B2 (en) Negative electrode active material for lithium secondary battery, preparation method therefor, and lithium secondary battery comprising same
KR102258081B1 (ko) 리튬 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR101609544B1 (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 이용한 리튬 이차 전지
KR20170134049A (ko) 리튬 이차 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
CN111095656A (zh) 锂二次电池
KR102290316B1 (ko) 리튬 이차 전지
KR102338842B1 (ko) 리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR20140095810A (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR20180027261A (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR20210137419A (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
CN102479953B (zh) 正极活性材料及其制造方法和可充电锂电池
KR20180027260A (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR20150093451A (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조 방법, 및 리튬 이차 전지
KR20140055979A (ko) 리튬 이차 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR20170118483A (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR20180031609A (ko) 리튬 이차 전지용 세퍼레이터 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR102515097B1 (ko) 리튬 이차 전지
KR101702983B1 (ko) 리튬 이차 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR20220048837A (ko) 리튬 이차 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR20140095652A (ko) 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR20210135832A (ko) 리튬 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR20180014962A (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20140805

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20190701

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20140805

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20200829

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20210422

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20210623

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20210623

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration