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KR20220015222A - Anode for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same - Google Patents

Anode for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same Download PDF

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KR20220015222A
KR20220015222A KR1020200095473A KR20200095473A KR20220015222A KR 20220015222 A KR20220015222 A KR 20220015222A KR 1020200095473 A KR1020200095473 A KR 1020200095473A KR 20200095473 A KR20200095473 A KR 20200095473A KR 20220015222 A KR20220015222 A KR 20220015222A
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KR
South Korea
Prior art keywords
active material
material layer
negative electrode
secondary battery
lithium secondary
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Pending
Application number
KR1020200095473A
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Korean (ko)
Inventor
정광호
김효미
정다빈
Original Assignee
에스케이온 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
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Abstract

A negative electrode for a lithium secondary battery according to exemplary embodiments of the present invention includes: a negative electrode current collector; a first negative electrode active material layer disposed on the negative electrode current collector and including a first binder including an acrylate-styrene butadiene copolymer; and a second negative electrode active material layer disposed on the first negative electrode active material layer, including a second binder including an acrylate-styrene butadiene copolymer, and having porosity in a state swollen by the electrolyte greater than that of the first negative electrode active material layer. The negative electrode for a lithium secondary battery can improve energy density and output characteristics of a battery.

Description

리튬 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 {ANODE FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY AND LITHIUM SECONDARY BATTERY INCLUDING THE SAME}Anode for lithium secondary battery and lithium secondary battery including same

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a negative electrode for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery including the same.

이차 전지는 충전 및 방전이 반복 가능한 전지로서, 정보 통신 및 디스플레이 산업의 발전에 따라, 캠코더, 휴대폰, 노트북PC 등과 같은 휴대용 전자통신 기기들의 동력원으로 널리 적용되고 있다. 또한, 최근에는 하이브리드 자동차와 같은 친환경 자동차의 동력원으로서도 이차 전지를 포함한 전지 팩이 개발 및 적용되고 있다.A secondary battery is a battery that can be repeatedly charged and discharged, and is widely applied as a power source for portable electronic communication devices such as camcorders, mobile phones, and notebook PCs with the development of information communication and display industries. Also, recently, a battery pack including a secondary battery has been developed and applied as a power source for an eco-friendly vehicle such as a hybrid vehicle.

이차 전지로서 예를 들면, 리튬 이차 전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지 등을 들 수 있으며, 이들 중 리튬 이차 전지가 작동 전압 및 단위 중량당 에너지 밀도가 높으며, 충전 속도 및 경량화에 유리하다는 점에서 활발히 연구 개발이 진행되고 있다.Examples of the secondary battery include a lithium secondary battery, a nickel-cadmium battery, a nickel-hydrogen battery, and the like. In this regard, R&D is being actively carried out.

리튬 이차 전지는 양극, 음극 및 분리막(세퍼레이터)을 포함하는 전극 조립체, 및 상기 전극 조립체를 함침시키는 전해질을 포함할 수 있다. 상기 리튬 이차 전지는 상기 전극 조립체 및 전해질을 수용하는 예를 들면, 파우치 형태의 외장재를 더 포함할 수 있다.A lithium secondary battery may include an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator (separator), and an electrolyte impregnating the electrode assembly. The lithium secondary battery may further include, for example, a pouch-type casing accommodating the electrode assembly and the electrolyte.

예를 들면, 리튬 이차전지는 리튬이온을 흡장 및 방출할 수 있는 탄소재 등의 음극, 리튬 함유 산화물 등으로 된 양극 및 혼합 유기용매에 리튬염이 적당량 용해된 비수 전해액을 포함할 수 있다.For example, a lithium secondary battery may include a negative electrode such as a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions, a positive electrode made of a lithium-containing oxide, etc., and a non-aqueous electrolyte in which a lithium salt is dissolved in an appropriate amount in a mixed organic solvent.

한편, 음극에 쓰이는 음극 활물질로는 비정질 탄소 또는 결정질 탄소가 사용되고 있으며, 이 중에서도 결정질 탄소가 용량이 높아 주로 사용되고 있다. 이러한 결정질 탄소로는 천연흑연, 인조 흑연 등이 있다. On the other hand, amorphous carbon or crystalline carbon is used as an anode active material for a negative electrode, and among them, crystalline carbon is mainly used because of its high capacity. Examples of such crystalline carbon include natural graphite, artificial graphite, and the like.

예를 들면, 한국공개특허 제10-2005-0004930호는 인조 흑연을 포함하는 음극 활물질에 관한 기술을 개시하고 있으나, 방전용량이나 출력 등의 개선에는 한계가 있을 수 있다.For example, Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2005-0004930 discloses a technology related to an anode active material including artificial graphite, but there may be limitations in improving discharge capacity or output.

한국공개특허 제10-2005-0004930호Korean Patent Publication No. 10-2005-0004930

본 발명은 급속 충전 성능이 우수한 리튬 이차 전지용 음극을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a negative electrode for a lithium secondary battery having excellent fast charging performance.

또한, 본 발명은 상기 리튬 이차 전지용 음극을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a lithium secondary battery including the negative electrode for a lithium secondary battery.

본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 리튬 이차 전지용 음극은 음극 집전체; 및 상기 음극 집전체 상에 배치되며, 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체를 포함하는 제1 바인더를 포함하는 제1 음극 활물질층 및 상기 제1 음극 활물질층 상에 배치되며, 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체를 포함하는 제2 바인더를 포함하고, 전해액에 의해 팽윤된 상태에서의 기공도는 상기 제1 음극 활물질층보다 큰 제2 음극 활물질층을 포함하는 음극 활물질층을 포함할 수 있다.A negative electrode for a lithium secondary battery according to exemplary embodiments of the present invention includes a negative electrode current collector; and a first anode active material layer disposed on the anode current collector and a first binder including an acrylate-styrene butadiene copolymer and disposed on the first anode active material layer, the acrylate-styrene butadiene copolymer A second binder comprising a, and the porosity in a swollen state by the electrolyte may include a negative active material layer including a second negative active material layer greater than that of the first negative active material layer.

일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 음극 활물질층의 상기 기공도는 상기 제1 음극 활물질층의 상기 기공도보다 3 내지 8% 클 수 있다.In some embodiments, the porosity of the second anode active material layer may be 3 to 8% greater than the porosity of the first anode active material layer.

일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 바인더는 상기 제1 바인더보다 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체 내의 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위의 함량이 더 클 수 있다.In some embodiments, the content of the repeating unit derived from the acrylate monomer in the acrylate-styrene butadiene copolymer may be greater in the second binder than in the first binder.

일부 실시예들에 있어서, 상기 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체 내의 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위의 함량이 상기 제1 바인더는 5 내지 25중량%이고, 상기 제2 바인더는 25 내지 90중량%일 수 있다.In some embodiments, the content of the repeating unit derived from the acrylate monomer in the acrylate-styrene butadiene copolymer may be 5 to 25% by weight of the first binder, and 25 to 90% by weight of the second binder. .

일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 바인더에 포함된 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체 내의 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위의 함량에 대한 상기 제2 바인더에 포함된 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체 내의 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위의 함량의 비는 1 초과 10이하일 수 있다.In some embodiments, the acrylate monomer in the acrylate-styrene butadiene copolymer included in the second binder with respect to the content of the repeating unit derived from the acrylate monomer in the acrylate-styrene butadiene copolymer included in the first binder The ratio of the content of the derived repeating unit may be greater than 1 and less than or equal to 10.

일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 음극 활물질층의 두께는 상기 리튬 이차 전지용 음극의 전체 두께에 대하여 3 내지 70%일 수 있다.In some embodiments, the thickness of the second negative active material layer may be 3 to 70% of the total thickness of the negative electrode for a lithium secondary battery.

일부 실시예들에 있어서, 상기 리튬 이차 전지용 음극은 상기 제1 음극 활물질층 및 상기 제2 음극 활물질층 사이에 배치되는 완충층을 더 포함하며, 상기 완충층의 상기 전해액에 의해 팽윤된 상태에서의 기공도는 상기 제1 음극 활물질층의 상기 기공도 및 상기 제2 음극 활물질층의 상기 기공도의 사이 값을 가질 수 있다.In some embodiments, the negative electrode for a lithium secondary battery further includes a buffer layer disposed between the first negative active material layer and the second negative active material layer, and the porosity of the buffer layer in a state swollen by the electrolyte solution may have a value between the porosity of the first anode active material layer and the porosity of the second anode active material layer.

일부 실시예들에 있어서, 상기 음극 활물질층의 압연 전극 밀도는 1.65 g/cm3 이상 2 g/cm3 이하일 수 있다.In some embodiments, the rolled electrode density of the negative active material layer may be 1.65 g/cm 3 or more and 2 g/cm 3 or less.

본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 리튬 이차 전지는 음극, 양극 및 상기 리튬 이차 전지용 음극과 양극 사이에 개재된 분리막을 포함하며, 상기 음극은 음극 집전체; 및 상기 음극 집전체 상에 배치되며, 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체를 포함하는 제1 바인더를 포함하는 제1 음극 활물질층과, 상기 제1 음극 활물질층 상에 배치되며, 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체를 포함하는 제2 바인더를 포함하고, 전해액에 의해 팽윤된 상태에서의 기공도는 상기 제1 음극 활물질층보다 큰 제2 음극 활물질층을 포함할 수 있다.A lithium secondary battery according to exemplary embodiments of the present invention includes a negative electrode, a positive electrode, and a separator interposed between the negative electrode and the positive electrode for the lithium secondary battery, wherein the negative electrode includes a negative electrode current collector; and a first negative active material layer disposed on the negative electrode current collector and including a first binder including an acrylate-styrene butadiene copolymer, and disposed on the first negative electrode active material layer, acrylate-styrene butadiene air The second anode active material layer may include a second binder including a coalescing, and a porosity in a state swollen by the electrolyte is greater than that of the first anode active material layer.

본 발명의 실시예들에 따른 리튬 이차 전지용 음극에 포함된 제2 음극 활물질층은 제2 바인더에 의해 상기 제1 바인더를 포함하는 제1 음극 활물질층보다 전해액에 의해 팽윤된 상태에서의 기공도가 클 수 있다. 기공도가 큰 상기 제2 음극 활물질층에 의해 리튬 이온의 이동이 원활해질 수 있고, 전체적인 전극 저항이 감소할 수 있다. The second anode active material layer included in the negative electrode for a lithium secondary battery according to embodiments of the present invention has a higher porosity in a state swollen by the electrolyte than the first negative active material layer including the first binder by the second binder. can be large The movement of lithium ions may be facilitated by the second anode active material layer having a high porosity, and overall electrode resistance may be reduced.

본 발명의 실시예들에 따른 리튬 이차 전지용 음극에 포함된 제1 음극 활물질층은 상기 제2 음극 활물질층보다 상대적으로 상기 기공도가 작으므로 상기 음극 활물질층의 에너지 밀도가 감소되는 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.Since the first negative active material layer included in the negative electrode for a lithium secondary battery according to the embodiments of the present invention has a relatively smaller porosity than the second negative active material layer, the energy density of the negative electrode active material layer is effectively prevented can do.

이에 따라, 상기 리튬 이차 전지용 음극을 포함하는 리튬 이차 전지는 리튬 이온의 이동을 개선시켜, 감소된 확산 저항(diffusion resistance)으로 인해 리튬 이차 전지의 급속 충전 특성이 향상될 수 있으며, 동시에 우수한 에너지 밀도를 가질 수 있다.Accordingly, the lithium secondary battery including the negative electrode for the lithium secondary battery improves the movement of lithium ions, so that the rapid charging characteristics of the lithium secondary battery can be improved due to reduced diffusion resistance, and at the same time, excellent energy density can have

도 1은 예시적인 리튬 이차 전지의 구조를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 예시적인 리튬 이차 전지용 음극의 구조를 나타내는 개략적인 단면도이다.
1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an exemplary lithium secondary battery.
2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an exemplary negative electrode for a lithium secondary battery.

본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 리튬 이차 전지용 전극은 음극 집전체, 상기 음극 집전체 상에 배치되며, 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체를 포함하는 제1 바인더를 포함하는 제1 음극 활물질층 및 상기 제1 음극 활물질층 상에 배치되며, 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체를 포함하는 제2 바인더를 포함하고, 전해액에 의해 팽윤된 상태에서의 기공도는 상기 제1 음극 활물질층보다 큰 제2 음극 활물질층을 포함한다. 이에 따라, 우수한 급속 충전 특성을 가지면서도, 높은 에너지 밀도를 갖는 리튬 이차전지용 음극을 용이하게 구현할 수 있다.An electrode for a lithium secondary battery according to exemplary embodiments of the present invention includes an anode current collector, a first anode active material layer disposed on the anode current collector, and a first binder comprising an acrylate-styrene butadiene copolymer; A second anode disposed on the first anode active material layer, including a second binder including an acrylate-styrene butadiene copolymer, and having a porosity in a state swollen by an electrolyte solution greater than that of the first anode active material layer and an active material layer. Accordingly, it is possible to easily implement an anode for a lithium secondary battery having a high energy density while having excellent fast charging characteristics.

이하, 도면을 참고하면서 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, this is merely an example, and the present invention is not limited thereto.

도 1은 예시적인 리튬 이차 전지의 구조를 나타내는 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an exemplary lithium secondary battery.

도 1을 참고하면, 본 발명의 리튬 이차 전지(100)는 리튬 이차 전지용 음극(200), 양극(300) 및 리튬 이차 전지용 음극(200)과 양극(300) 사이에 개재된 분리막(400)을 포함할 수 있다.1, the lithium secondary battery 100 of the present invention is a lithium secondary battery negative electrode 200, a positive electrode 300, and a separator 400 interposed between the negative electrode 200 and the positive electrode 300 for a lithium secondary battery. may include

본 발명의 리튬 이차 전지(100)는 본 발명에 따른 리튬 이차 전지용 음극(200)과 양극(300) 사이에 분리막(400)을 개재시킨 전극 구조체로 제조된 후 전지 케이스에 수납하고, 여기에 비수전해액을 주입하여 제조될 수 있다.The lithium secondary battery 100 of the present invention is manufactured as an electrode structure in which a separator 400 is interposed between the negative electrode 200 and the positive electrode 300 for a lithium secondary battery according to the present invention, and then stored in a battery case, and non-water It may be prepared by injecting an electrolyte.

본 발명의 리튬 이차 전지의 외형은 특별한 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등이 될 수 있다.The external shape of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, but may be a cylindrical shape using a can, a prismatic shape, a pouch type, or a coin type.

예를 들면, 리튬 이차 전지용 음극(200)은 음극 집전체(210) 및 음극 활물질층(220)을 포함할 수 있다.For example, the negative electrode 200 for a lithium secondary battery may include a negative electrode current collector 210 and a negative electrode active material layer 220 .

음극 집전체(210)로는 구리 또는 구리 합금이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않고, 스테인레스강, 니켈, 구리, 티탄 또는 이들의 합금, 구리 또는 스테인레스강의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은을 표면 처리시킨 것 등이 사용될 수도 있다.Copper or a copper alloy may be used as the negative electrode current collector 210, but is not limited thereto, and carbon, nickel, titanium, or silver is applied to the surface of stainless steel, nickel, copper, titanium or alloys thereof, copper or stainless steel. Processed ones may be used.

예를 들면, 음극 활물질층(220)은 음극 활물질, 바인더, 용매, 필요에 따라 도전재, 분산재 등을 혼합 및 교반하여 슬러리를 제조한 후 이를 금속 재료의 집전체에 도포(코팅)하고 압축하여 제조할 수 있다.For example, the anode active material layer 220 is prepared by mixing and stirring the anode active material, a binder, a solvent, a conductive material, a dispersing material, etc. as needed to prepare a slurry, then applying (coating) it to a current collector of a metal material and compressing it. can be manufactured.

상기 용매로는 통상적으로 비수계 용매가 사용될 수 있다. 비수계 용매는 예를 들면, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N,N-디메틸아미노프로필아민, 에틸렌옥사이드, 테트라히드로퓨란 등을 포함할 수 있다.As the solvent, a non-aqueous solvent may be generally used. The non-aqueous solvent may include, for example, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, N,N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran, and the like. .

상기 도전재로는 통상적인 도전성 탄소재가 별다른 제한 없이 사용될 수 있다.As the conductive material, a conventional conductive carbon material may be used without particular limitation.

음극 활물질층(220)의 구조, 음극 활물질층(220)에 포함된 상기 음극 활물질 및 상기 바인더의 물성에 대해서는 도 2를 기초로 후술한다.The structure of the anode active material layer 220 and the physical properties of the anode active material and the binder included in the anode active material layer 220 will be described later with reference to FIG. 2 .

예를 들면, 양극(300)은 양극 집전체(310) 및 양극 활물질(320)을 포함할 수 있다. 예를 들면 양극(300)은 양극 집전체(310) 상에 양극 활물질을 코팅하여 제조할 수 있다.For example, the positive electrode 300 may include a positive electrode current collector 310 and a positive electrode active material 320 . For example, the positive electrode 300 may be manufactured by coating the positive electrode active material on the positive electrode current collector 310 .

양극 집전체(310)로는 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않고, 스테인레스강, 니켈, 알루미늄, 티탄 또는 이들의 합금, 알루미늄 또는 스테인레스강의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은을 표면 처리시킨 것 등이 사용될 수도 있다. As the positive electrode current collector 310, aluminum or an aluminum alloy may be used, but is not limited thereto, and carbon, nickel, titanium, or silver is applied to the surface of stainless steel, nickel, aluminum, titanium or alloys thereof, or aluminum or stainless steel. Processed ones may be used.

상기 양극 활물질로는 특별히 한정되지 않고 양극 활물질로 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 코발트, 망간, 니켈에서 선택되는 최소한 1종 및 리튬의 복합산화물 중 1종 이상의 것이 바람직하고, 그 대표적인 예로는 하기에 기재된 리튬 함유 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.The positive electrode active material is not particularly limited, and a commonly used positive electrode active material may be used. As a specific example, at least one selected from cobalt, manganese, and nickel and at least one of lithium complex oxides are preferable, and as a representative example thereof, the lithium-containing compound described below may be preferably used.

LixMn1-yMyA2 Li x Mn 1-y M y A 2

LixMn1-yMyO2-zXz Li x Mn 1-y M y O 2-z X z

LixMn2O4-zXz Li x Mn 2 O 4-z X z

LixMn2-yMyM'zA4 Li x Mn 2-y M y M' z A 4

LixCo1-yMyA2 Li x Co 1-y M y A 2

LixCo1-yMyO2-zXz Li x Co 1-y M y O 2-z X z

LixNi1-yMyA2 Li x Ni 1-y M y A 2

LixNi1-yMyO2-zXz Li x Ni 1-y M y O 2-z X z

LixNi1-yCoyO2-zXz Li x Ni 1-y Co y O 2-z X z

LixNi1-y-zCoyMzAα Li x Ni 1-yz Co y M z A α

LixNi1-y-zCoyMzO2-αXα Li x Ni 1-yz Co y M z O 2-α X α

LixNi1-y-zMnyMzAα Li x Ni 1-yz Mn y M z A α

LixNi1-y-zMnyMzO2-αXLi x Ni 1-yz Mn y M z O 2-α X

식 중에서, 0.9≤x≤1.1, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.5, 0≤α≤2.2이고, M과 M'은 동일하거나 서로 다르며, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Zr, Mn, Cr, Fe, Sr, V 및 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되며, A는 O, F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되고, X는 F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택된다.In the formula, 0.9≤x≤1.1, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.5, 0≤α≤2.2, M and M' are the same or different, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Zr, Mn, Cr, Fe, Sr, V and selected from the group consisting of rare earth elements, A is selected from the group consisting of O, F, S and P selected, and X is selected from the group consisting of F, S and P.

양극 집전체(310) 상에 양극 활물질을 코팅하는 방법은 당업계에서 통상적으로 쓰이는 방식이라면 특별한 제한은 없으며 양극 슬러리를 제조한 후 코팅하는 방법을 사용할 수 있다 A method of coating the positive electrode active material on the positive electrode current collector 310 is not particularly limited as long as it is a method commonly used in the art, and a method of coating after preparing a positive electrode slurry may be used.

구체적으로, 본 발명에 따른 양극(300)은 양극 활물질에 용매, 필요에 따라 바인더, 도전재, 분산재 등을 혼합 및 교반하여 슬러리를 제조한 후 이를 양극 집전체(310) 상에 도포(코팅)하고 압축한 뒤 건조하여 제조할 수 있다.Specifically, in the positive electrode 300 according to the present invention, a slurry is prepared by mixing and stirring a solvent, a binder, a conductive material, a dispersing material, etc., in the positive electrode active material, if necessary, and then applying (coating) it on the positive electrode current collector 310 It can be manufactured by compression and drying.

상기 용매로는 통상적으로 비수계 용매가 사용될 수 있다. 상기 비수계 용매는 예를 들면, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N,N-디메틸아미노프로필아민, 에틸렌옥사이드, 테트라히드로퓨란 등을 포함할 수 있다.As the solvent, a non-aqueous solvent may be generally used. The non-aqueous solvent may include, for example, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, N,N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran, and the like. there is.

상기 바인더는 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride, PVDF), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate) 등의 유기계 바인더, 또는 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 등의 수계 바인더를 포함할 수 있다.The binder is vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidene fluoride (polyvinylidenefluoride, PVDF), polyacrylonitrile (polyacrylonitrile), polymethyl methacrylate (polymethylmethacrylate), etc. of an organic binder or an aqueous binder such as styrene-butadiene rubber (SBR).

예를 들면, 상기 바인더는 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC)와 같은 증점제와 함께 사용할 수 있다. For example, the binder may be used together with a thickener such as carboxymethyl cellulose (CMC).

상기 도전재로는 통상적인 도전성 탄소재가 별다른 제한 없이 사용될 수 있다.As the conductive material, a conventional conductive carbon material may be used without particular limitation.

예를 들면, 분리막(400)으로는 종래에 분리막(400)으로 사용된 통상적인 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있으며, 또는 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, as the separator 400, a conventional porous polymer film conventionally used as the separator 400, for example, ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene/butene copolymer, ethylene/hexene copolymer, and ethylene/ A porous polymer film made of a polyolefin-based polymer such as a methacrylate copolymer may be used alone or by laminating them, or a conventional porous nonwoven fabric, for example, a high melting point glass fiber, a polyethylene terephthalate fiber, or the like. can be used, but is not limited thereto.

분리막(400)을 전지에 적용하는 방법으로는 일반적인 방법인 권취(winding) 이외에도 분리막과 전극의 적층(lamination, stack) 및 접음(folding) 등이 가능하다.As a method of applying the separator 400 to a battery, in addition to the general method of winding, lamination, stacking, and folding of the separator and the electrode are possible.

예를 들면, 상기 비수 전해액은 전해질인 리튬염과 유기 용매를 포함할 수 있다.For example, the non-aqueous electrolyte may include a lithium salt as an electrolyte and an organic solvent.

상기 리튬염은 리튬 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, Li+X-로 표현할 수 있다. As the lithium salt, those commonly used in electrolytes for lithium secondary batteries may be used without limitation, and may be expressed as Li + X .

상기 리튬염의 음이온으로는 특별히 제한되지 않으나, F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N- , CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N- 등을 예시할 수 있다.The anion of the lithium salt is not particularly limited, but F - , Cl - , Br - , I - , NO 3 - , N(CN) 2 - , BF 4 - , ClO 4 - , PF 6 - , (CF 3 ) 2 PF 4 - , (CF 3 ) 3 PF 3 - , (CF 3 ) 4 PF 2 - , (CF 3 ) 5 PF - , (CF 3 ) 6 P - , CF 3 SO 3 - , CF 3 CF 2 SO 3 - , (CF 3 SO 2 ) 2 N - , (FSO 2 ) 2 N - , CF 3 CF 2 (CF 3 ) 2 CO - , (CF 3 SO 2 ) 2 CH - , (SF 5 ) 3 C - , (CF 3 SO 2 ) 3 C - , CF 3 (CF 2 ) 7 SO 3 - , CF 3 CO 2 - , CH 3 CO 2 - , SCN and (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N and the like can be exemplified.

상기 유기 용매는 리튬 이차 전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 대표적으로 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 플루오로 에틸렌카보네이트(FEC), 디메틸설퍼옥사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 비닐렌 카보네이트, 설포란, 감마-부티로락톤, 프로필렌 설파이트 및 테트라하이드로푸란으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 사용될 수 있다.The organic solvent may be used without limitation, those commonly used in electrolytes for lithium secondary batteries, representatively propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (diethyl carbonate, DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethylmethyl carbonate (EMC), methylpropyl carbonate, dipropyl carbonate, fluoroethylene carbonate (FEC), dimethylsulfuroxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, vinylene carbonate , sulfolane, gamma-butyrolactone, any one selected from the group consisting of propylene sulfite and tetrahydrofuran, or a mixture of two or more of these may be used.

도 2는 예시적인 리튬 이차 전지용 음극의 구조를 나타내는 개략적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an exemplary negative electrode for a lithium secondary battery.

도 2를 참조하면, 예시적인 실시예들에 따른 리튬 이차 전지용 음극은 음극 집전체(210), 음극 집전체(210) 상에 배치된 제1 음극 활물질층(222) 및 제1 음극 활물질층(222) 상에 배치된 제2 음극 활물질층(224)을 포함하는 음극 활물질층(220)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , a negative electrode for a lithium secondary battery according to exemplary embodiments includes a negative electrode current collector 210 , a first negative active material layer 222 and a first negative active material layer disposed on the negative current collector 210 ( 222) may include an anode active material layer 220 including a second anode active material layer 224 disposed thereon.

예를 들면, 제2 음극 활물질층(224)은 전해액에 의해 팽윤된 상태에서의 기공도가 제1 음극 활물질층(222)보다 클 수 있다. 예를 들면, 전해액에 의해 팽윤되기 전 제2 음극 활물질층(224)의 기공도는 제1 음극 활물질층(222)의 기공도와 동일할 수 있다.For example, the porosity of the second anode active material layer 224 in a state swollen by the electrolyte may be greater than that of the first anode active material layer 222 . For example, the porosity of the second anode active material layer 224 before swelling by the electrolyte may be the same as the porosity of the first anode active material layer 222 .

이 경우, 제2 음극 활물질층(224)은 상대적으로 큰 기공도로 인해 리튬 이온에 대한 확산 저항(diffusion resistant)가 작을 수 있다. 또한, 제1 음극 활물질층(222)은 상대적으로 작은 기공도로 인해 보다 높은 에너지 밀도를 용이하게 구현할 수 있다.In this case, the second anode active material layer 224 may have low diffusion resistance to lithium ions due to its relatively large porosity. In addition, the first anode active material layer 222 can easily implement a higher energy density due to a relatively small porosity.

예를 들면, 상기 기공도는 음극 활물질층(220)이 전해액에 의해 팽윤된 상태로 측정되며, 하기 식 1에 의해 계산될 수 있다.For example, the porosity is measured in a state in which the anode active material layer 220 is swollen by the electrolyte, and may be calculated by Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

예를 들면, 제1 음극 활물질층(222) 및 제2 음극 활물질(224)을 포함하는 음극 활물질층(220)은 확산 저항이 낮아 급속 충전 특성이 우수할 뿐만 아니라, 동시에 우수한 에너지 밀도를 가질 수 있다.For example, the anode active material layer 220 including the first anode active material layer 222 and the second anode active material 224 has a low diffusion resistance and thus has excellent fast charging characteristics and at the same time has excellent energy density. there is.

예를 들면, 음극 집전체, 제1 음극 활물질층(222) 및 제2 음극 활물질층(224)을 순차적으로 배치되어, 제2 음극 활물질층(224)이 분리막(400)과 인접하게 배치됨에 따라, 제2 음극 활물질층(224)에 의한 확산 저항 감소효과가 보다 향상될 수 있다.For example, as the anode current collector, the first anode active material layer 222 and the second anode active material layer 224 are sequentially disposed, and the second anode active material layer 224 is disposed adjacent to the separator 400 , , the diffusion resistance reduction effect by the second anode active material layer 224 may be further improved.

일부 실시예들에 따르면, 제2 음극 활물질층(224)의 상기 기공도는 제1 음극 활물질층(222)의 상기 기공도보다 3 내지 8% 클 수 있다. 예를 들면, 제2 음극 활물질층(224) 및 제1 음극 활물질층(222)의 기공도 차이가 상기 범위를 만족하는 경우 제2 음극 활물질층(224)에 의한 확산 저항 감소 효과 및 제1 음극 활물질층(222)에 의한 에너지 밀도 증가 효과가 보다 향상될 수 있다.According to some embodiments, the porosity of the second anode active material layer 224 may be 3 to 8% greater than the porosity of the first anode active material layer 222 . For example, when the porosity difference between the second anode active material layer 224 and the first anode active material layer 222 satisfies the above range, the diffusion resistance reduction effect by the second anode active material layer 224 and the first anode The effect of increasing the energy density by the active material layer 222 may be further improved.

예를 들면, 제2 음극 활물질층(224)의 상기 기공도와 제1 음극 활물질층(222)의 상기 기공도 차이가 8%를 초과 경우, 제2 음극 활물질층(224) 및 제1 음극 활물질층(222)가 전해액에 의해 팽윤된 상태에서의 기공도 차이가 너무 커서 제1 음극 활물질층(222) 및 제2 음극 활물질층(222) 사이의 계면이 불안정해져, 리튬 이차 전지의 용량 유지율이 저하될 수 있다. For example, when the difference between the porosity of the second anode active material layer 224 and the porosity of the first anode active material layer 222 exceeds 8%, the second anode active material layer 224 and the first anode active material layer The porosity difference in the state in which 222 is swollen by the electrolyte is too large, so that the interface between the first negative active material layer 222 and the second negative active material layer 222 is unstable, and the capacity retention rate of the lithium secondary battery is lowered can be

예를 들면, 제1 음극 활물질층(222)은 제1 음극 활물질 및 제1 바인더를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 음극 활물질층(224)은 제2 음극 활물질 및 제2 바인더를 포함할 수 있다.For example, the first anode active material layer 222 may include a first anode active material and a first binder. For example, the second anode active material layer 224 may include a second anode active material and a second binder.

이 경우, 상기 제1 음극 활물질의 라만 분광법에 따른 피크 강도비(ID/IG)는 상기 제2 음극활물질의 라만 분광법에 따른 피크 강도비(ID/IG)보다 작을 수 있다.In this case, the peak intensity ratio (ID/IG) of the first negative active material according to the Raman spectroscopy method may be smaller than the peak intensity ratio (ID/IG) of the second negative electrode active material according to the Raman spectroscopy method.

상기 라만 분광법에 따른 피크 강도비(ID/IG)는 리튬 이차 전지용 음극(200)의 복수의 지점을 맵핑(mapping)하여 각 지점별 음극 활물질의 D band 인텐시티(ID) 및 G band 인텐시티(IG)를 측정한 후, G band 인텐시티(IG)에 대한 D band 인텐시티(ID)의 비율(ID/IG)을 평균한 값을 의미할 수 있다. The peak intensity ratio (ID/IG) according to the Raman spectroscopy method maps a plurality of points of the negative electrode 200 for a lithium secondary battery to the D band intensity (ID) and G band intensity (IG) of the negative active material for each point After measuring , it may mean a value obtained by averaging the ratio (ID/IG) of D band intensity (ID) to G band intensity (IG).

예를 들면, D band는 라만 분광 측정 장치를 이용하여, 여기(excited) 파장 532nm에서 측정된 스펙트럼 중 1,300 내지 1,420 cm-1의 영역에서의 피크 강도를 의미할 수 있다. 예를 들면, G band는 라만 분광 측정 장치를 이용하여, 여기(excited) 파장 532nm에서 측정된 스펙트럼 중 1,540 내지 1,620 cm-1에서의 피크 강도를 의미할 수 있다.For example, the D band may mean a peak intensity in a region of 1,300 to 1,420 cm −1 in a spectrum measured at an excited wavelength of 532 nm using a Raman spectrometer. For example, the G band may mean a peak intensity at 1,540 to 1,620 cm −1 in a spectrum measured at an excited wavelength of 532 nm using a Raman spectrometer.

예를 들면, 상기 라만 분광법에 따른 피크 강도비(ID/IG)가 작을수록 상기 음극 활물질의 Basal Plane이 긴 경우를 의미할 수 있다. 반대로, 상기 라만 분광법에 따른 피크 강도비(ID/IG)가 클수록 상기 음극 활물질 내 노출된 Edge Plane의 면접이 넓은 경우를 의미할 수 있다.For example, as the peak intensity ratio (ID/IG) according to the Raman spectroscopy is smaller, it may mean that the basal plane of the negative active material is long. Conversely, as the peak intensity ratio (ID/IG) according to the Raman spectroscopy method increases, it may mean a case where the surface of the edge plane exposed in the negative electrode active material is wide.

이 경우, 음극 집전체(210) 상에 배치된 제1 음극 활물질층(222)은 Basal Plane이 긴 음극 활물질을 포함하며, 제1 음극 활물질층(222) 상에 배치된 제2 음극 활물질층(224)은 노출된 Edge Plane의 면접이 넓은 음극 활물질을 포함할 수 있다.In this case, the first anode active material layer 222 disposed on the anode current collector 210 includes an anode active material having a long basal plane, and a second anode active material layer disposed on the first anode active material layer 222 ( 224) may include an anode active material with a wide surface of the exposed edge plane.

예를 들면, 제2 음극 활물질층(224)에 포함된 노출된 Edge Plane의 면접이 넓은 음극 활물질은 리튬 이온과의 인터칼레이션(intercalation)을 용이하게 수행할 수 있다. 이에 따라, 제2 음극 활물질층(224)의 저저항 특성이 향상될 수 있다.For example, the anode active material having a wide surface of the exposed edge plane included in the second anode active material layer 224 may easily perform intercalation with lithium ions. Accordingly, the low resistance characteristic of the second anode active material layer 224 may be improved.

또한, 제1 음극 활물질층(222)에 포함된 Basal Plane이 긴 음극 활물질은 제1 음극 활물질층(222) 및 음극 집전체(210) 사이의 접착 특성을 보다 향상시킬 수 있다.In addition, the anode active material having a long basal plane included in the first anode active material layer 222 may further improve adhesion properties between the first anode active material layer 222 and the anode current collector 210 .

예를 들면, 상기 음극 활물질은 흑연질 입자를 포함할 수 있다. 흑연질 입자는 입자표면의 적어도 일부가 흑연질인 것을 가리킨다. 상기 흑연질 입자는 석탄계, 석유계의 순 코크스, 카사인코크스, 니들 코크스(Coke, Car Sign coke, Needle coke)등의 코크스류, 메조페이스(Mesophase) 소구체, 벌크 메조페이스(Bulk mesophase)등의 메조페이스 카본류 등의 흑연 전구체를 약 150℃ 이상, 바람직하게는 약 2,800℃∼3,200℃로 흑연화 처리한 인조흑연, 인편상, 괴상의 천연 흑연, 인편상 천연흑연을 구형화 분쇄, 조립 구형화한 구형 천연흑연을 포함할 수 있다.For example, the negative active material may include graphite particles. The graphite particle indicates that at least a part of the particle surface is graphite. The graphite particles are coal-based, petroleum-based pure coke, casine coke, coke such as needle coke (Coke, Car Sign coke, needle coke), mesophase globules, bulk mesophase, etc. Artificial graphite obtained by graphitizing graphite precursors such as mesophase carbons at about 150° C. or higher, preferably about 2,800° C. to 3,200° C., natural graphite in flaky, lumpy form, and spheroidizing, pulverizing and granulating natural graphite It may contain spherical spherical natural graphite.

예를 들면 상기 흑연질 입자는 화학적 혹은 물리적 처리를 실시하여 제조할 수도 있다. 상기 화학적 혹은 물리적 처리법은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면 분쇄, 분급, 조립, 적층, 압축, 복합, 혼합, 피복, 산화, 증착, 메카노케미컬(Mechano Chemical)처리, 모따기, 구형화, 만곡화, 열처리 등을 들 수 있다.For example, the graphite particles may be prepared by chemical or physical treatment. The chemical or physical treatment method is not particularly limited, but, for example, pulverization, classification, granulation, lamination, compression, compounding, mixing, coating, oxidation, vapor deposition, mechanochemical treatment, chamfering, spheroidization, and curvature , heat treatment, and the like.

일부 예시적인 실시예들에 따르면, 제1 음극 활물질층(222)은 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체를 포함하는 제1 바인더를 포함하며, 제2 음극 활물질층(224)은 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체를 포함하는 제2 바인더를 포함할 수 있다.According to some exemplary embodiments, the first anode active material layer 222 includes a first binder including an acrylate-styrene butadiene copolymer, and the second anode active material layer 224 includes an acrylate-styrene butadiene copolymer. A second binder including a coalescence may be included.

예를 들면, 상기 제2 바인더는 상기 제1 바인더보다 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체 내의 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위의 함량이 더 클 수 있다. For example, the content of the repeating unit derived from the acrylate monomer in the acrylate-styrene butadiene copolymer may be greater in the second binder than in the first binder.

예를 들면, 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체 내의 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위의 함량이 큰 상기 제2 바인더를 포함하는 제2 음극 활물질층(224)은 상기 제2 바인더에 의해 전해질에 의해 팽윤된 상태에서의 상기 기공도가 증가될 수 있다.For example, the second negative active material layer 224 including the second binder having a large content of repeating units derived from acrylate monomers in the acrylate-styrene butadiene copolymer is swollen by the electrolyte by the second binder. The porosity in the can be increased.

예를 들면, 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체 내의 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위의 함량이 작은 상기 제1 바인더를 포함하는 제1 음극 활물질층(222)은 상기 제1 바인더에 의해 전해질에 의해 팽윤된 상태에서의 상기 기공도가 감소될 수 있다.For example, the first negative active material layer 222 including the first binder having a small content of repeating units derived from acrylate monomers in the acrylate-styrene butadiene copolymer is swollen by the electrolyte by the first binder. The porosity in the can be reduced.

이에 따라, 제1 음극 활물질층(222)의 상기 기공도 보다 제2 음극 활물질층(224)의 상기 기공도가 클 수 있어, 확산 저항이 낮으면서도, 에너지 밀도가 우수한 리튬 이차 전지용 음극을 보다 용이하게 구현할 수 있다.Accordingly, the porosity of the second anode active material layer 224 may be greater than the porosity of the first anode active material layer 222, so that a negative electrode for a lithium secondary battery having low diffusion resistance and excellent energy density is easier can be implemented

예를 들면, 상기 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체 내의 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위의 함량이 상기 제1 바인더는 약 5 내지 25중량%이고, 상기 제2 바인더는 약 25 내지 90중량%일 수 있다.For example, the content of the repeating unit derived from the acrylate monomer in the acrylate-styrene butadiene copolymer may be about 5 to 25% by weight of the first binder, and about 25 to 90% by weight of the second binder.

예를 들면, 음극 집전체(210) 상에 배치되는 제1 음극 활물질층(222)이 상기 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위의 함량이 상기 범위를 만족하는 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체를 포함하는 상기 제1 바인더를 포함함에 따라, 음극 활물질층(220)의 에너지 밀도가 보다 향상될 수 있다. 또한, 음극 집전체(210)와 제1 음극 활물질(222) 사이의 접착력이 향상될 수 있다. For example, the first negative active material layer 222 disposed on the negative electrode current collector 210 includes an acrylate-styrene butadiene copolymer in which the content of the repeating unit derived from the acrylate monomer satisfies the above range. 1 By including the binder, the energy density of the anode active material layer 220 may be further improved. In addition, adhesion between the negative electrode current collector 210 and the first negative electrode active material 222 may be improved.

예를 들면, 제1 음극 활물질층(222) 상에 배치되는 제2 음극 활물질층(224)은 상기 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위의 함량이 상기 범위를 만족하는 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체를 포함하는 상기 제2 바인더를 포함함에 따라, 음극 활물질층(220)의 확산 저항 특성이 보다 향상되며, For example, the second anode active material layer 224 disposed on the first anode active material layer 222 may include an acrylate-styrene butadiene copolymer in which the content of the repeating unit derived from the acrylate monomer satisfies the above range. As the second binder is included, the diffusion resistance property of the anode active material layer 220 is further improved,

이에 따라, 저저항 특성을 가져 우수한 급속 충전 특성을 가지면서도, 에너지 밀도가 우수하며, 음극 집전체(210)와의 접착력이 동시에 우수한 음극 활물질층(220)을 용이하게 구현할 수 있다.Accordingly, it is possible to easily implement the anode active material layer 220 having a low resistance characteristic, excellent fast charging characteristics, excellent energy density, and excellent adhesion to the anode current collector 210 at the same time.

일부 실시예들에 따르면, 상기 제1 바인더의 함량은 제1 음극 활물질층(222)의 총 중량에 대하여 약 1 내지 3중량%일 수 있다. 예를 들면, 상기 범위를 만족하는 경우, 음극 활물질층(220)에 포함된 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위의 함량이 낮은 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체의 함량이 증가됨에 따라 음극 활물질층(220)의 에너지 밀도가 향상될 수 있다.According to some embodiments, the content of the first binder may be about 1 to 3% by weight based on the total weight of the first negative active material layer 222 . For example, when the above range is satisfied, as the content of the acrylate-styrene butadiene copolymer having a low content of acrylate monomer-derived repeating units included in the anode active material layer 220 is increased, the anode active material layer 220 is Energy density can be improved.

한편, 상기 제1 바인더 함량의 하한은 특별히 한정하지 않으나 전극의 기능을 유지할 수 있을 정도이면 되고, 예를 들면, 제1 음극 활물질층(222)의 총 중량에 대하여 약 0.1 중량% 이상일 수 있다.Meanwhile, the lower limit of the content of the first binder is not particularly limited, but may be sufficient as long as it can maintain the function of the electrode, for example, it may be about 0.1% by weight or more based on the total weight of the first negative active material layer 222 .

일부 실시예들에 따르면, 상기 제2 바인더의 함량은 제2 음극 활물질층(224)의 총 중량에 대하여 1.5중량% 이하 일 수 있다. 예를 들면, 제2 활물질층(224) 내 상기 제2 바인더의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우, 제2 음극 활물질층(220)과 제1 음극 활물질층 사이의 기공도 차이가 적절하여, 급속충전 특성이 우수하면서도 에너지 밀도 또한 동시에 우수한 리튬 이차 전지를 용이하게 구현할 수 있다.According to some embodiments, the content of the second binder may be 1.5% by weight or less based on the total weight of the second negative active material layer 224 . For example, when the content of the second binder in the second active material layer 224 satisfies the above range, the porosity difference between the second negative active material layer 220 and the first negative active material layer is appropriate, so that the rapid It is possible to easily implement a lithium secondary battery having excellent charging characteristics and excellent energy density at the same time.

일부 실시예들에 따르면, 상기 제1 바인더에 포함된 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체 내의 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위의 함량에 대한 상기 제2 바인더에 포함된 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체 내의 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위의 함량비는 약 1 초과 10 이하일 수 있다.According to some embodiments, the acrylate monomer in the acrylate-styrene butadiene copolymer included in the second binder with respect to the content of the repeating unit derived from the acrylate monomer in the acrylate-styrene butadiene copolymer included in the first binder The content ratio of the derived repeating unit may be greater than about 1 and less than or equal to 10.

예를 들면 제1 바인더에 대한 제2 바인더의 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위의 함량비가 상기 범위를 만족하는 경우, 저저항 특성을 만족하면서도 에너지 밀도가 동시에 우수한 음극 활물질층(220)을 보다 용이하게 구현할 수 있다.For example, when the content ratio of the acrylate monomer-derived repeating unit of the second binder to the first binder satisfies the above range, the anode active material layer 220 having excellent energy density while satisfying low resistance characteristics can be more easily implemented. can

일부 실시예들에 따르면, 상기 제1 바인더 또는 상기 제2 바인더에 포함된 상기 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체는 코어-쉘(core-shell) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체의 코어(core)는 스티렌 및/또는 부타디엔를 포함할 수 있으며, 상기 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체의 쉘(shell)은 아크릴레이트 작용기를 다수 포함할 수 있다.In some embodiments, the acrylate-styrene butadiene copolymer included in the first binder or the second binder may have a core-shell structure. In this case, the core of the acrylate-styrene butadiene copolymer may include styrene and/or butadiene, and the shell of the acrylate-styrene butadiene copolymer may include a plurality of acrylate functional groups. .

일부 실시예들에 따르면, 상기 제1 음극 활물질층 또는 상기 제2 음극 활물질층은 부바인더로서 폴리비닐리덴플로우라이드(polyvinylidene fluoride) 및 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 부바인더에 의해 상기 제1 음극 활물질층의 접착 특성이 보다 향상되거나, 상기 제2 음극 활물질층의 저저항 특성이 보다 향상될 수 있다.According to some embodiments, the first anode active material layer or the second anode active material layer may further include at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride and carboxymethyl cellulose as a sub-binder. may include For example, the adhesive property of the first anode active material layer may be further improved or the low resistance property of the second anode active material layer may be further improved by the sub-binder.

일부 실시예들에 따르면, 제2 음극 활물질층(224)의 두께는 음극 활물질층(220) 전체 두께에 대하여 약 3 내지 70%일 수 있다. 예를 들면, 제2 음극 활물질층(224)의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 음극 활물질층(220)이 보다 향상된 저저항 특성을 보다 용이하게 구현할 수 있어, 리튬 이차 전지용 음극의 급속 충전 특성이 보다 향상될 수 있다.According to some embodiments, the thickness of the second anode active material layer 224 may be about 3 to 70% of the total thickness of the anode active material layer 220 . For example, when the thickness of the second anode active material layer 224 satisfies the above range, the anode active material layer 220 can more easily implement improved low-resistance characteristics, so that the fast charging characteristics of the negative electrode for lithium secondary batteries This can be further improved.

일부 실시예들에 따르면, 리튬 이차 전지용 음극(200)은 제1 음극 활물질층(222) 및 제2 음극 활물질층(224) 사이에 배치되는 완충층을 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 완충층의 상기 전해액에 의해 팽윤된 상태에서의 기공도는 제1 음극 활물질층(222)의 상기 기공도 및 제2 음극 활물질층(224)의 상기 기공도의 사이 값을 가질 수 있다.According to some embodiments, the negative electrode 200 for a lithium secondary battery may further include a buffer layer disposed between the first negative active material layer 222 and the second negative active material layer 224 . In this case, the porosity of the buffer layer in a state swollen by the electrolyte may have a value between the porosity of the first negative active material layer 222 and the porosity of the second negative active material layer 224 .

예를 들면, 상기 완충층은 제1 음극 활물질층(222) 및 제2 음극 활물질층(224)을 형성하는 과정에서, 제1 음극 활물질층(222)의 형성을 위한 조성물과 제2 음극 활물질층(224)의 형성을 위한 조성물이 일부 혼합됨에 따라 형성될 수 있다. 때문에, 상기 완충층은 제1 음극 활물질층(222)의 상기 기공도 및 제2 음극 활물질층(224)의 상기 기공도의 사이 값을 가질 수 있다.For example, in the process of forming the first anode active material layer 222 and the second anode active material layer 224, the buffer layer includes a composition for forming the first anode active material layer 222 and a second anode active material layer ( 224) may be formed by mixing some of the composition. Therefore, the buffer layer may have a value between the porosity of the first negative active material layer 222 and the porosity of the second negative active material layer 224 .

예를 들면, 상기 완충층은 제1 음극 활물질층(222) 및 제2 음극 활물질(224)층 사이에 배치되어, 제1 음극 활물질층(222) 및 제2 음극 활물질층(224) 사이의 결합력(Cohesion)을 강화시켜, 리튬 이차 전지용 음극(200)의 기계적 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 완충층을 활용하여 에너지 밀도가 우수하며, 급속 충전 특성이 우수한 리튬 이차 전지를 보다 용이하게 구현할 수 있다.For example, the buffer layer is disposed between the first anode active material layer 222 and the second anode active material layer 224, and the bonding force between the first anode active material layer 222 and the second anode active material layer 224 ( Cohesion), it is possible to improve the mechanical durability of the negative electrode 200 for a lithium secondary battery. In addition, by utilizing the buffer layer, it is possible to more easily implement a lithium secondary battery having excellent energy density and excellent fast charging characteristics.

일부 실시예들에 따르면, 음극 활물질층(210)의 로딩 레벨(loading level) 레벨은 8mg/cm2 이상 20 mg/cm2이하일 수 있다. 예를 들면, 로딩 레벨(loading level)은 음극 집전체(210) 상에 단위 면적당 배치된 음극 활물질을 양을 의미할 수 있다.According to some embodiments, the loading level of the anode active material layer 210 may be 8 mg/cm 2 or more and 20 mg/cm 2 or less. For example, the loading level may mean the amount of the negative active material disposed on the negative electrode current collector 210 per unit area.

예를 들면, 상기 로딩 레벨(loading level)이 상기 범위를 만족하는 경우 리튬 이차 전지용 음극의 에너지 밀도가 보다 향상될 수 있다. 따라서, 급속 충전 특성 및 에너지 밀도가 동시에 우수한 리튬 이차 전지를 보다 용이하게 구현할 수 있다.For example, when the loading level satisfies the above range, the energy density of the negative electrode for a lithium secondary battery may be further improved. Therefore, it is possible to more easily implement a lithium secondary battery having excellent fast charging characteristics and energy density at the same time.

일부 실시예들에 따르면, 음극 활물질층(220)의 압연 전극 밀도는 1.65g/cm3 이상 2g/cm3이하일 수 있다. 예를 들면, 상기 압연 전극 밀도는 압연기에서 롤(roll)로 압력을 가하여 전극의 두께를 줄인 후에 특정한 음극 활물질층(220)의 밀도일 수 있다.According to some embodiments, the rolled electrode density of the anode active material layer 220 may be 1.65 g/cm 3 or more and 2 g/cm 3 or less. For example, the rolled electrode density may be a specific density of the negative electrode active material layer 220 after reducing the thickness of the electrode by applying pressure with a roll in the rolling mill.

예를 들면, 상기 압연 전극 밀도가 상기 범위를 만족하는 경우 리튬 이차 전지용 음극의 에너지 밀도가 보다 향상될 수 있다. 따라서, 급속 충전 특성 및 에너지 밀도가 동시에 우수한 리튬 이차 전지를 보다 용이하게 구현할 수 있다.For example, when the rolled electrode density satisfies the above range, the energy density of the negative electrode for a lithium secondary battery may be further improved. Therefore, it is possible to more easily implement a lithium secondary battery having excellent fast charging characteristics and energy density at the same time.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Hereinafter, preferred embodiments are presented to help the understanding of the present invention, but these examples are merely illustrative of the present invention and do not limit the appended claims, and are within the scope and spirit of the present invention. It is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible, and it is natural that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.

실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples

실시예 1Example 1

<음극><Cathode>

제1 음극 활물질로 단입자 흑연, 아크릴레이트 모노머의 함량이 9%인 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체를 포함하는 제1 바인더를 혼합한 이후 이온이 제거된 증류수에 분산시켜 제1 음극 슬러리를 준비하고 상기 제1 음극 슬러리를 Cu-호일 집전체의 일면에 도포하여 제1 음극 활물질층을 형성하였다. 상기 제1 바인더의 함량은 상기 제1 음극 활물질층 전체 중량에 대하여 2 중량%이었다A first negative electrode slurry was prepared by mixing single-particle graphite as a first negative active material and a first binder including an acrylate-styrene butadiene copolymer having an acrylate monomer content of 9% and then dispersing it in distilled water from which ions have been removed, The first negative electrode slurry was applied to one surface of a Cu-foil current collector to form a first negative electrode active material layer. The content of the first binder was 2% by weight based on the total weight of the first negative active material layer.

제2 음극 활물질로 조립형 흑연, 아크릴레이트 모노머의 함량이 50%인 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체를 포함하는 제2 바인더를 혼합한 이후 이온이 제거된 증류수에 분산시켜 제2 음극 슬러리를 준비하고 상기 제2 음극 슬러리를 상기 제1 음극 활물질층의 일면에 도포하여 제2 음극 활물질층을 형성하였다. 상기 제2 바인더의 함량은 상기 제2 음극 활물질층 전체 중량에 대하여 1 중량%이었다.A second negative electrode slurry is prepared by mixing granulated graphite as a second negative active material and a second binder containing an acrylate-styrene butadiene copolymer having an acrylate monomer content of 50% and then dispersing it in distilled water from which ions have been removed, The second negative electrode slurry was applied to one surface of the first negative electrode active material layer to form a second negative electrode active material layer. The content of the second binder was 1 wt% based on the total weight of the second anode active material layer.

이 후 건조 및 가압하여 10cm×10cm×50㎛ 크기의 음극 활물질층을 형성함으로써 음극을 제작하였다.Thereafter, a negative electrode was manufactured by drying and pressing to form a negative active material layer having a size of 10 cm × 10 cm × 50 μm.

상기 제1 음극 활물질층의 두께는 전체 음극 활물질층 두께에 대하여 30%였으며, 제2 음극 활물질층의 두께는 전체 음극 활물질층 두께에 대하여 70%였다. 상기 음극 활물질층의 로딩 레벨(loading level)은 14.5 mg/cm2이며, 압연 전극 밀도는 1.70 g/cm3이었다.The thickness of the first negative active material layer was 30% of the total thickness of the negative active material layer, and the thickness of the second negative active material layer was 70% of the total thickness of the negative active material layer. The loading level of the negative active material layer was 14.5 mg/cm 2 , and the rolled electrode density was 1.70 g/cm 3 .

<양극><Anode>

양극활물질로 Li1.0Ni0.6Co0.2Mn0.2O2, 도전재로 Denka Black, 바인더로 PVDF를 사용하고, 용매로 N-메틸 피롤리돈(N-Methyl pyrrolidone)을 사용하여 46: 2.5: 1.5: 50의 각각의 질량비 조성으로 양극 슬러리를 제조한 후, 이를 알루미늄 기재 위에 코팅, 건조, 프레스를 실시하여 양극을 제조하였다.Li 1.0 Ni 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 as a cathode active material, Denka Black as a conductive material, PVDF as a binder, and N-methyl pyrrolidone as a solvent 46: 2.5: 1.5: After preparing a positive electrode slurry with each mass ratio composition of 50, it was coated, dried, and pressed on an aluminum substrate to prepare a positive electrode.

<전지><Battery>

상기 제조된 양극과 음극을 각각 적당한 사이즈로 Notching하여 적층하고 양극 극판과 음극 극판사이에 분리막(폴리에틸렌, 두께 25㎛)를 개재하여 전지를 구성하고, 양극의 탭부분과 음극의 탭부분을 각각 용접을 하였다. 용접된 양극/분리막/음극의 조합체를 파우치 안에 넣고, 탭이 있는 부분은 실링 부위에 포함시켜 전해액 주액부면을 제외한 3면을 실링하였다. 나머지 한 부분으로 전해액을 주액하고 남은 한 면을 실링한 후, 12시간 이상 함침시켰다. 전해액은 에틸렌카보네이트(EC)/에틸메틸카보네이트(EMC)/디에틸렌카보네이트(DEC) (25/45/30; 부피비)의 혼합 용매로 1M LiPF6 용액을 제조한 후, 비닐렌 카보네이트(VC) 1.5 wt%, 1,3-프로펜설톤(PRS) 0.5wt% 를 첨가한 것을 사용하였다.The prepared positive electrode and negative electrode are each stacked by notching to an appropriate size, and a separator (polyethylene, thickness 25㎛) is interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate to construct a battery, and the tab part of the positive electrode and the tab part of the negative electrode are welded, respectively. did The welded anode/separator/cathode combination was placed in a pouch, and the tab portion was included in the sealing area to seal three sides except for the electrolyte injection side. After injecting the electrolyte into the remaining part and sealing the remaining side, it was impregnated for more than 12 hours. The electrolyte is a 1M LiPF 6 solution with a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) / ethylmethyl carbonate (EMC) / diethylene carbonate (DEC) (25/45/30; volume ratio), and then vinylene carbonate (VC) 1.5 wt%, 0.5 wt% of 1,3-propensultone (PRS) was used.

이후, 0.25C에 해당하는 전류로 60분 동안 Pre-charging을 실시하였다. 1시간 후에 Degasing을 하고 24시간 이상 에이징한 후, 화성충방전을 실시하였다(충전조건 CC-CV 0.2C 4.2V 0.05C CUT-OFF, 방전조건 CC 0.2C 2.5V CUT-OFF). 그 후, 표준충방전을 실시하였다(충전조건 CC-CV 1/3 C 4.2V 0.05C CUT-OFF, 방전조건 CC 0.5C 2.5V CUT-OFF). Thereafter, pre-charging was performed for 60 minutes at a current corresponding to 0.25C. After 1 hour of degasing and aging for more than 24 hours, chemical charge and discharge were performed (charge condition CC-CV 0.2C 4.2V 0.05C CUT-OFF, discharge condition CC 0.2C 2.5V CUT-OFF). After that, standard charge/discharge was performed (charge condition CC-CV 1/3 C 4.2V 0.05C CUT-OFF, discharge condition CC 0.5C 2.5V CUT-OFF).

<기공도 측정><Measurement of porosity>

전해액에 의해 팽윤된 상태의 상기 제1 음극 활물질층, 상기 제2 음극 활물질층 및 상기 음극 활물질층 전체의 기공도를 하기 식 1에 따라 계산하였다. The porosity of the first negative active material layer, the second negative active material layer, and the entire negative electrode active material layer swollen by the electrolyte was calculated according to Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

제1 음극 활물질층의 기공도는 30%이었으며, 제2 음극 활물질층의 기공도는 34%였으며, 음극 활물질층 전체의 기공도는 32%이었다.The porosity of the first anode active material layer was 30%, the porosity of the second anode active material layer was 34%, and the porosity of the entire anode active material layer was 32%.

실시예 2 내지 4 및 비교예 1Examples 2 to 4 and Comparative Example 1

상기 제1 음극 활물질층에 포함된 상기 제1 바인더의 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체 내의 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위의 함량, 상기 제2 음극 활물질층에 포함된 상기 제2 바인더의 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체 내의 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위의 함량, 음극 활물질층의 로딩 레벨 및 음극 활물질층의 압연 전극 밀도가 하기 표 1와 같은 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 동일한 방법으로 리튬 이차 전지를 제조하였다.The content of the repeating unit derived from the acrylate monomer in the acrylate-styrene butadiene copolymer of the first binder included in the first anode active material layer, the acrylate of the second binder included in the second anode active material layer-styrene butadiene A lithium secondary battery in the same manner as in Example 1, except that the content of the repeating unit derived from the acrylate monomer in the copolymer, the loading level of the negative active material layer, and the rolled electrode density of the negative active material layer are as shown in Table 1 below. was prepared.

또한, 계산된 상기 제1 음극 활물질층의 기공도, 상기 제2 음극 활물질층의 기공도 및 상기 음극 활물질층 전체의 기공도를 계산하여 하기 표 1에 기재하였다.In addition, the calculated porosity of the first negative active material layer, the porosity of the second negative active material layer, and the total porosity of the negative active material layer were calculated and are shown in Table 1 below.

비교예 2 및 3Comparative Examples 2 and 3

Cu-호일 집전체 상에 제1 음극 활물질층과 동일 특성의 활물질층만을 형성하거나(비교예 2), Cu-호일 집전체 상에 제2 음극 활물질층과 동일 특성의 활물질층만을 형성한 점을 제외하고(비교예 3), 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지를 제조하였다.Only the active material layer having the same characteristics as the first anode active material layer was formed on the Cu-foil current collector (Comparative Example 2), or only the active material layer having the same characteristics as the second anode active material layer was formed on the Cu-foil current collector. Except (Comparative Example 3), a lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1.

구분division 제1 바인더의 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위 함량(%)Recurring unit content (%) derived from acrylate monomers in the first binder 제2 바인더의 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위 함량(%)Content of repeating units derived from acrylate monomers in the second binder (%) 음극 활물질층의 로딩레벨
(mg/cm2)
Loading level of the anode active material layer
(mg/cm 2 )
음극 활물질층의 압연 전극 밀도
(g/cm3)
Rolled electrode density of negative electrode active material layer
(g/cm 3 )
실시예 1Example 1 99 5050 14.514.5 1.71.7 실시예 2Example 2 4040 2525 14.514.5 1.71.7 실시예 3Example 3 2525 4040 14.514.5 1.71.7 실시예 4Example 4 44 9595 14.514.5 1.71.7 비교예 1Comparative Example 1 5050 99 14.514.5 1.71.7 비교예 2Comparative Example 2 99 -- 14.514.5 1.71.7 비교예 3Comparative Example 3 -- 5050 14.514.5 1.71.7 구분division 제1 음극활물질층의 함침 기공도(%)Impregnation porosity of the first negative electrode active material layer (%) 제2 음극활물질층의 함침 기공도(%)Impregnation porosity of the second anode active material layer (%) 음극활물질층의 전체 기공도(%)Total porosity of the anode active material layer (%) 실시예 1Example 1 3030 3434 3232 실시예 2Example 2 3131 3333 3232 실시예 3Example 3 2929 3535 3232 실시예 4Example 4 2727 3737 3232 비교예 1Comparative Example 1 3434 3030 3232

실험예 실시예 및 비교예들에 따라 제조된 음극들에 대해 접착력 분석 실험 및 실시예 및 비교예들에 따라 제조된 리튬 이차 전지들에 대해 급속 충전 특성 실험을 수행하였다. Experimental Example Adhesive force analysis experiments on the negative electrodes prepared according to Examples and Comparative Examples, and fast charging characteristics experiments were performed on lithium secondary batteries prepared according to Examples and Comparative Examples.

<급속 충전 특성><Quick Charge Characteristics>

실시예 및 비교예들에 따라 제조된 음극 및 모두 동일한 양극을 사용하여 10Ah 이상의 대용량을 가진 셀(cell)을 제작하였다. 이 때, Ref. 전극(기준전극)을 양극과 음극 사이에 삽입하여, 삼전극 셀을 제작하였고, 이를 통해 충전시 음극의 전위를 확인하고자 하였다. Cells having a large capacity of 10 Ah or more were manufactured using the negative electrodes prepared according to Examples and Comparative Examples and the same positive electrode. In this case, Ref. A three-electrode cell was manufactured by inserting an electrode (reference electrode) between the positive electrode and the negative electrode, and through this, the potential of the negative electrode during charging was checked.

기준 전극이 삽입된 삼전극셀을 0.75 내지 2.5C 범위의 C-rate로 4.2V까지 CC 충전하면서 각 C-rate 별 음극의 CCV값이 0V 이하에서 일정해 지는 SOC 지점을 찾고, 이 지점을 충전한계로 지정하여 비교예와 실시예의 step-charging protocol을 구성하였다.While CC charging the three-electrode cell with the reference electrode inserted to 4.2V at a C-rate in the range of 0.75 to 2.5C, find the SOC point at which the CCV value of the cathode at each C-rate becomes constant below 0V, and charge this point. By designating the limit, the step-charging protocol of Comparative Examples and Examples was constructed.

삼전극셀을 이용하여 제작한 step charging protocol로 비교예와 실시예의 충전 시간을 계산하였으며, 각각의 step charging protocol을 적용하여 500 cycle 동안 급속충전-1/3C 방전을 반복하여 용량유지율을 계산하였다.The charging times of Comparative Examples and Examples were calculated with a step charging protocol prepared using a three-electrode cell, and the capacity retention rate was calculated by repeating rapid charging-1/3C discharge for 500 cycles by applying each step charging protocol.

<리튬 이차 전지의 에너지 밀도><Energy density of lithium secondary battery>

실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 3에 따른 리튬 이차 전지에 대하여, 셀(cell)의 용량 X 평균 전압) / (Cell면적 X 출하셀(SOC100) 두께)로부터 에너지 밀도를 계산하였다. 계산 결과를 표 2에 나타내었다.For the lithium secondary batteries according to Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3, energy density was calculated from cell capacity X average voltage) / (cell area X shipment cell (SOC100) thickness). The calculation results are shown in Table 2.

급속 충전 시간(분)Quick Charge Time (min) 급속충전 사이클 용량 유지율(%)
(@500th)
Fast charge cycle capacity retention rate (%)
(@500 th )
에너지 밀도 (SOC 100기준)Energy density (based on SOC 100)
실시예 1Example 1 34.834.8 95.195.1 555555 실시예 2Example 2 40.840.8 91.291.2 554554 실시예 3Example 3 38.138.1 96.096.0 556556 실시예 4Example 4 34.534.5 92.192.1 556556 비교예 1Comparative Example 1 41.241.2 89.589.5 553553 비교예 2Comparative Example 2 45.545.5 88.288.2 560560 비교예 3Comparative Example 3 34.634.6 95.495.4 544544

상기 표 2를 참조하면, 제2 음극 활물질층의 기공도가 제1 음극 활물질층의 기공도보다 높은 실시예들에 따른 리튬 이차 전지는 비교예들 보다 급속 충전 특성이 우수함과 동시에 리튬 이차 전지의 충방전 용량 또한 우수하였다.또한, 실시예 5의 경우, 제1 음극 활물질층 및 제2 음극 활물질 층의 기공도 차이가 커짐에 따라, 상기 제1 음극 활물질층 및 상기 제2 음극 활물질층 사이 계면이 불안정해져 용량 유지율이 다소 저하되었다.Referring to Table 2, the lithium secondary batteries according to the embodiments in which the porosity of the second anode active material layer is higher than that of the first anode active material layer have superior fast charging characteristics than those of Comparative Examples and at the same time In addition, in the case of Example 5, as the porosity difference between the first anode active material layer and the second anode active material layer increased, the interface between the first anode active material layer and the second anode active material layer This became unstable, and the capacity retention rate decreased to some extent.

100: 리튬 이차 전지 200: 리튬 이차 전지용 음극
210: 음극 집전체 220: 음극 활물질층
222: 제1 음극 활물질층 224: 제2 음극 활물질층
300: 양극 310: 양극 집전체
320: 양극 활물질층 400: 분리막
100: lithium secondary battery 200: negative electrode for lithium secondary battery
210: negative electrode current collector 220: negative electrode active material layer
222: first anode active material layer 224: second anode active material layer
300: positive electrode 310: positive electrode current collector
320: positive active material layer 400: separator

Claims (9)

음극 집전체; 및
상기 음극 집전체 상에 배치되며, 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체를 포함하는 제1 바인더를 포함하는 제1 음극 활물질층; 및
상기 제1 음극 활물질층 상에 배치되며, 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체를 포함하는 제2 바인더를 포함하고, 전해액에 의해 팽윤된 상태에서의 기공도는 상기 제1 음극 활물질층보다 큰 제2 음극 활물질층;을 포함하는, 리튬 이차 전지용 음극.
negative electrode current collector; and
a first negative active material layer disposed on the negative electrode current collector and including a first binder including an acrylate-styrene butadiene copolymer; and
A second anode disposed on the first anode active material layer, including a second binder including an acrylate-styrene butadiene copolymer, and having a porosity in a state swollen by an electrolyte solution greater than that of the first anode active material layer A negative electrode for a lithium secondary battery comprising; an active material layer.
청구항 1에 있어서, 상기 제2 음극 활물질층의 상기 기공도는 상기 제1 음극 활물질층의 상기 기공도보다 3 내지 8% 큰, 리튬 이차 전지용 음극. -
The negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the porosity of the second negative active material layer is 3 to 8% greater than the porosity of the first negative active material layer. -
청구항 1에 있어서, 상기 제2 바인더는 상기 제1 바인더보다 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체 내의 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위의 함량이 더 큰, 리튬 이차 전지용 음극.
The negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the second binder has a greater content of repeating units derived from acrylate monomers in the acrylate-styrene butadiene copolymer than the first binder.
청구항 3에 있어서, 상기 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체 내의 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위의 함량이 상기 제1 바인더는 5 내지 25중량%이고, 상기 제2 바인더는 25 내지 90중량%인, 리튬 이차 전지용 음극.
The method according to claim 3, The content of the acrylate monomer-derived repeating unit in the acrylate-styrene butadiene copolymer is 5 to 25% by weight of the first binder, and 25 to 90% by weight of the second binder, for a lithium secondary battery cathode.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 바인더에 포함된 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체 내의 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위의 함량에 대한 상기 제2 바인더에 포함된 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체 내의 아크릴레이트 모노머 유래 반복단위의 함량의 비는 1 초과 10 이하인, 리튬 이차 전지용 음극.
The method according to claim 1, The content of the acrylate monomer-derived repeating unit in the acrylate-styrene butadiene copolymer included in the first binder relative to the content of the acrylate monomer-derived repeating unit in the acrylate-styrene butadiene copolymer included in the second binder The ratio of the content of the unit is more than 1 and 10 or less, a negative electrode for a lithium secondary battery.
청구항 1에 있어서, 상기 제2 음극 활물질층의 두께는 상기 리튬 이차 전지용 음극의 전체 두께에 대하여 3 내지 70%인, 리튬 이차 전지용 음극.
The negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the thickness of the second negative active material layer is 3 to 70% of the total thickness of the negative electrode for a lithium secondary battery.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 음극 활물질층 및 상기 제2 음극 활물질층 사이에 배치되는 완충층을 더 포함하며,
상기 완충층의 전해액에 의해 팽윤된 상태에서의 기공도는 상기 제1 음극 활물질층의 상기 기공도 및 상기 제2 음극 활물질층의 상기 기공도의 사이 값을 갖는,리튬 이차 전지용 음극.
The method according to claim 1, further comprising a buffer layer disposed between the first anode active material layer and the second anode active material layer,
The porosity of the buffer layer in a state swollen by the electrolyte has a value between the porosity of the first negative active material layer and the porosity of the second negative active material layer, A negative electrode for a lithium secondary battery.
청구항 1에 있어서, 상기 음극 활물질층의 압연 전극 밀도는 1.65 g/cm3 이상 2 g/cm3 이하인, 리튬 이차 전지용 음극.
The negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the rolled electrode density of the negative electrode active material layer is 1.65 g/cm 3 or more and 2 g/cm 3 or less.
음극;
양극; 및
상기 리튬 이차 전지용 음극과 양극 사이에 개재된 분리막을 포함하며
상기 음극은,
음극 집전체; 및
상기 음극 집전체 상에 배치되며, 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체를 포함하는 제1 바인더를 포함하는 제1 음극 활물질층과,
상기 제1 음극 활물질층 상에 배치되며, 아크릴레이트-스티렌 부타디엔 공중합체를 포함하는 제2 바인더를 포함하고, 전해액에 의해 팽윤된 상태에서의 기공도는 상기 제1 음극 활물질층보다 큰 제2 음극 활물질층을 포함하는, 리튬 이차 전지.
cathode;
anode; and
and a separator interposed between the negative electrode for the lithium secondary battery and the positive electrode,
The cathode is
negative electrode current collector; and
a first anode active material layer disposed on the anode current collector and comprising a first binder comprising an acrylate-styrene butadiene copolymer;
A second anode disposed on the first anode active material layer, including a second binder including an acrylate-styrene butadiene copolymer, and having a porosity in a state swollen by an electrolyte solution greater than that of the first anode active material layer A lithium secondary battery comprising an active material layer.
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