KR20120118721A - Electrode assembly and electrochemical device comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 성능이 향상된 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자에 관한 것이다. The present invention relates to an improved electrode assembly and an electrochemical device comprising the same.
최근 전자 장비의 소형화 및 경량화가 실현되고 휴대용 전자 기기의 사용이 일반화됨에 따라, 고에너지 밀도를 갖는 리튬 이차 전지에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. Recently, miniaturization and lighter weight of electronic equipment have been realized and use of portable electronic devices has become common, so researches on lithium secondary batteries having high energy density have been actively conducted.
리튬 이차 전지는 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 물질을 음극 및 양극으로 사용하고, 상기 양극과 음극 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시켜 제조하며, 리튬 이온이 상기 양극 및 음극에서 삽입 및 탈리될 때의 산화, 환원 반응에 의하여 전기적 에너지를 생성한다.A lithium secondary battery is prepared by using a material capable of inserting and detaching lithium ions as a negative electrode and a positive electrode, and filling an organic or polymer electrolyte between the positive electrode and the negative electrode, and lithium ions can be inserted and removed from the positive electrode and the negative electrode. Electrical energy is generated by oxidation and reduction reactions.
리튬 이차 전지는 리튬 이온이 양극과 음극을 흔들의자처럼 왕복하면서 에너지를 전달하는 역할을 하기 때문에 흔들의자전지(rocking chair battery)라고도 하는데, 첫 번째 충전시 전지의 음극에서 음극 활물질, 예컨대 탄소 입자의 표면과 전해액이 반응하여 고체 전해질 계면 (Solid Electrolyte Interface: SEI) 막(layer)을 형성하게 된다. Lithium secondary batteries are also called rocking chair batteries because lithium ions reciprocate the positive and negative poles like a rocking chair to transfer energy. The surface and the electrolyte react to form a solid electrolyte interface (SEI) layer.
종래의 리튬이차전지의 경우 양극 활물질로는 LiCoO2, LiMnO4, LiNiO2 등 리튬이 삽입되어 있는 전이금속 화합물을 사용하고, 음극 활물질로는 리튬을 인터칼레이션 또는 디인터칼레이션할 수 있는 흑연, 비정질 탄소 또는 저결정성 탄소와 같은 탄소재료를 사용하여 전지를 제조하고 있다.In the case of the conventional lithium secondary battery, a transition metal compound in which lithium is inserted, such as LiCoO 2 , LiMnO 4 , or LiNiO 2 , is used as a positive electrode active material, and a graphite capable of intercalating or deintercalating lithium is used as a negative electrode active material. The battery is manufactured using a carbon material such as amorphous carbon or low crystalline carbon.
이러한 탄소 재료를 사용한 이차전지의 경우 전지의 초기 충전시 탄소 음극 표면에서 유기 용매와 리튬 이온의 반응에 따른 부동태 피막(SEI)이 형성된다. 그것이 안정적으로 형성될수록 탄소 음극 격자 구조의 안전성 및 가역성을 향상시켜 궁극적으로는 전지의 충방전 사이클 수명을 향상시킨다. In the case of the secondary battery using the carbon material, a passivation film (SEI) is formed on the surface of the carbon anode during the initial charging of the battery according to the reaction of the organic solvent and lithium ions. The more stable it is formed, the higher the safety and reversibility of the carbon anode lattice structure, ultimately improving the charge and discharge cycle life of the cell.
그러나 부동태 피막의 생성은 리튬 이온의 소모를 가져와 전지의 용량 저하 및 초기 충방전 비가역 용량을 가지게 되고, 결국 전지의 에너지 밀도 향상을 저해시키고, 제조 공정에서 안정적인 부동태 막을 생성시키기 위해 외부 전류를 가하는 충전 공정이 필수적으로 필요하게 된다.However, the formation of the passivation film leads to the consumption of lithium ions, resulting in a decrease in battery capacity and an initial charge / discharge irreversible capacity, which in turn impedes the improvement of the energy density of the battery and the charging of an external current to generate a stable passivation film in the manufacturing process. The process is necessary.
이를 개선하기 위해 종래에 탄소 음극을 전 리튬화하는 다양한 방법들이 있으나 공정상 매우 어려운 점이 있다.In order to improve this, there are a variety of methods for conventional lithiation of the carbon anode, but the process is very difficult.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제들을 해결하여 음극 표면에 불균일하게 형성되는SEI층으로 인한 전지의 사이클 수명과 용량 저하문제를 해결할 수 있는 전극조립체를 제공하는 데 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide an electrode assembly that can solve the problems of the prior art as described above to solve the problem of cycle life and capacity degradation of the battery due to the non-uniformly formed SEI layer on the surface of the negative electrode.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 전극조립체를 포함하는 전기화학소자를 제공한다. In addition, another object of the present invention to provide an electrochemical device comprising the electrode assembly.
추가의 다른 목적은 상기 전기화학소자를 다수 개 연결하여 이루어진 중대형 전기화학소자를 제공하는 데 있다. A further further object is to provide a medium to large electrochemical device made by connecting a plurality of the electrochemical device.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 전극조립체는 양극, 음극, 분리막을 포함하는 것이고, 리튬 금속을 포함하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to solve the above problems, the electrode assembly according to the embodiment of the present invention is characterized by including a positive electrode, a negative electrode, a separator, and comprises a means containing lithium metal.
상기 리튬 금속을 포함하는 수단은 상기 음극과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 한다. The means comprising the lithium metal is characterized in that it is electrically connected with the cathode.
상기 음극과 리튬 금속을 포함하는 수단은 저항체로 연결된 것을 특징으로 한다. Means comprising the negative electrode and the lithium metal is characterized in that connected by a resistor.
또한, 상기 저항체는 상기 전극조립체를 포함하는 전지의 초기 자가 충전 속도가 0.01 ~ 1 C-rate의 속도로 충전될 수 있도록 하는 저항 크기를 갖는 전도성의 금속인 것을 특징으로 한다. In addition, the resistor is characterized in that the conductive metal having a resistance size so that the initial self-charging rate of the battery including the electrode assembly can be charged at a rate of 0.01 ~ 1 C-rate.
또한, 상기 저항체는 상기 전극조립체를 포함하는 전지의 초기 자가 충전 속도가 0.01 ~ 0.1 C-rate의 속도로 충전될 수 있도록 하는 저항 크기를 갖는 전도성의 금속인 것을 특징으로 한다. In addition, the resistor is characterized in that the conductive metal having a resistance size so that the initial self-charging rate of the battery including the electrode assembly can be charged at a rate of 0.01 ~ 0.1 C-rate.
또한, 상기 저항체는 10mΩ ~ 100 mΩ 의 저항 크기를 갖는 금속에서 선택되는 1종 이상의 전도성 금속인 것을 특징으로 한다. In addition, the resistor is characterized in that at least one conductive metal selected from the metal having a resistance size of 10mΩ ~ 100mΩ.
상기 리튬 금속을 포함하는 수단은 리튬 금속을 포함하는 박막인 것을 특징으로 한다. The means containing lithium metal is characterized in that the thin film containing lithium metal.
또한, 상기 리튬 금속을 포함하는 수단은 다공성 시트 상에 리튬 금속을 포함하는 것을 특징으로 하며, In addition, the means including the lithium metal is characterized in that it comprises a lithium metal on the porous sheet,
상기 리튬 금속을 포함하는 수단은 다공성 시트 상에 리튬 금속의 박막을 라미네이트시킨 것을 특징으로 한다. The means including the lithium metal is characterized in that a thin film of lithium metal laminated on the porous sheet.
또한, 상기 리튬 금속을 포함하는 수단에 포함되는 리튬 금속의 양은 사용되는 음극 재료의 비가역 용량과 동일한 것일 수 있으며, In addition, the amount of lithium metal included in the means including the lithium metal may be the same as the irreversible capacity of the negative electrode material used,
상기 리튬 금속을 포함하는 수단에 포함되는 리튬 금속의 양은 사용되는 음극 재료의 비가역 용량보다 5% 미만으로 적은 양인 것을 특징으로 한다. The amount of lithium metal included in the means comprising the lithium metal is characterized in that the amount is less than 5% less than the irreversible capacity of the negative electrode material used.
한편, 상기 리튬 금속을 포함하는 수단은 다수의 전극조립체와 연결되는 것을 특징으로 한다. On the other hand, the means containing the lithium metal is characterized in that it is connected to a plurality of electrode assemblies.
또한, 상기 리튬 금속을 포함하는 수단과 다수의 전극조립체는 상기 각 전극조립체의 음극과 연결되는 것을 특징으로 하며, In addition, the lithium metal means and the plurality of electrode assemblies are characterized in that connected to the negative electrode of each electrode assembly,
상기 전극조립체는 스택형, 젤리-롤형, 스택/폴딩형 스택-z-폴딩형 구조 중에서 선택된 어느 하나의 구조로 이뤄어진 것일 수 있다. The electrode assembly may be formed of any one structure selected from a stack type, a jelly roll type, and a stack / fold type stack-z-fold type structure.
또한 본 발명은 또 다른 과제를 해결하기 위하여 상기 전극조립체를 포함하는 전기화학소자를 제공한다. In another aspect, the present invention provides an electrochemical device including the electrode assembly in order to solve another problem.
또한, 상기 전기화학소자는 리튬 이차 전지인 것일 수 있다. In addition, the electrochemical device may be a lithium secondary battery.
나아가 본 발명은 상기 다수의 전기화학소자를 포함하는 중대형 전지팩을 제공한다. Furthermore, the present invention provides a medium-large battery pack including the plurality of electrochemical devices.
상기 중대형 전지팩은 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 전기 상용차 또는 전력 저장용 시스템으로 선택된 어느 하나 이상의 중대형 디바이스의 전원으로 이용되는 것을 특징으로 한다. The medium-large battery pack includes a power tool; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV); Electric two-wheeled vehicles including E-bikes and E-scooters; Electric golf carts; Electric trucks; It is used as a power source for any one or more medium-large devices selected as an electric commercial vehicle or a power storage system.
본 발명에 따른 전극조립체와 같이 리튬 금속 박막 또는 리튬 금속이 코팅된 다공성 시트와 같은 리튬 금속을 포함하는 전도성 수단을 음극과 전기적으로 연결하는 경우, 리튬 이차전지의 첫 충전이 전지 내에서 자체적으로 진행되어 전지 제조공정에서 음극 표면에 SEI막 형성을 위한 전지의 활성화 공정을 생략할 수 있어, 제조 공정을 단순화시킬 수 있다.When electrically connecting a conductive means including a lithium metal, such as a lithium metal thin film or a lithium metal-coated porous sheet, such as an electrode assembly according to the present invention to the negative electrode, the first charge of the lithium secondary battery proceeds in itself within the battery In this way, in the battery manufacturing process, the battery activation process for forming the SEI film on the negative electrode surface can be omitted, thereby simplifying the manufacturing process.
또한, 상기 음극에 연결된 리튬 금속을 포함하는 전도성 수단으로부터 음극에 공급된 리튬은 종래 음극의 비가역 용량으로 인한 전지의 용량 저하를 방지하여 전지의 사이클 수명 및 용량을 증대시키는 한편, 고온 저장 성능을 향상시키는 효과를 가진다.In addition, the lithium supplied to the negative electrode from the conductive means including the lithium metal connected to the negative electrode prevents a decrease in capacity of the battery due to the irreversible capacity of the conventional negative electrode, thereby increasing the cycle life and capacity of the battery, and improving the high temperature storage performance. It has an effect.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체 구조의 측면에 대한 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 전극조립체와 리튬 금속을 포함하는 수단이 연결된 구조의 전극조립체 구조의 측면에 대한 개략도이다. 1 is a schematic view of the side of the electrode assembly structure according to an embodiment of the present invention,
2 is a schematic view of a side view of an electrode assembly structure of a structure in which a plurality of electrode assemblies and a means including lithium metal are connected according to an embodiment of the present invention.
이하에서 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" may include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise. Also, as used herein, "comprise" and / or "comprising" specifies the presence of the mentioned shapes, numbers, steps, actions, members, elements and / or groups of these. It is not intended to exclude the presence or the addition of one or more other shapes, numbers, acts, members, elements and / or groups.
본 발명은 양극, 음극, 및 분리막으로 이루어진 전극조립체의 음극에 리튬 금속을 포함하는 전도성 수단을 전기적으로 연결함으로써 전지 제조 공정에서 음극 표면상에 SEI 막 형성을 위한 활성화 공정을 생략할 수 있고, 비가역 용량 감소에 따른 에너지 밀도 및 사이클 수명의 저하 현상을 개선한 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자에 관한 것이다.
The present invention can omit the activation process for forming the SEI film on the negative electrode surface in the battery manufacturing process by electrically connecting a conductive means including lithium metal to the negative electrode of the electrode assembly consisting of a positive electrode, a negative electrode, and a separator, irreversible The present invention relates to an electrode assembly and an electrochemical device including the same, which improve a reduction in energy density and cycle life due to a decrease in capacity.
통상의 전기화학소자, 특별히 리튬 이차전지는 양극, 음극, 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 전극조립체와 비수계 전해액을 포함하여 구성된다. Conventional electrochemical devices, particularly lithium secondary batteries, comprise an electrode assembly composed of a separator interposed between a positive electrode, a negative electrode, a positive electrode and a negative electrode and a non-aqueous electrolyte.
이러한 종래 전극조립체는 전술한 바와 같이, 전지의 초기 충전시 탄소 음극 표면에서 유기 용매와 리튬 이온의 반응에 따른 부동태 피막(SEI)이 형성되나, 이를 형성하기 위한 별도의 공정이 필요하고, 이와 같이 형성된 SEI막 또한 균일하고 안정적으로 형성되는 것이 어려우며, 부동태 피막을 형성하기 위하여 양극의 리튬 이온이 소모되는바, 전지의 용량 저하 및 초기 충방전 비가역 용량을 증가시키는 문제가 있다.
As described above, in the conventional electrode assembly, a passivation film (SEI) is formed on the surface of the carbon anode during initial charging of the battery according to the reaction of the organic solvent and lithium ions, but a separate process is required to form the same. The formed SEI film is also difficult to be formed uniformly and stably, and the lithium ions of the positive electrode are consumed to form the passivation film, there is a problem of reducing the capacity of the battery and increase the initial charge-discharge irreversible capacity.
이에 본 발명에서는 상기 음극 표면에 형성되는 SEI의 소스를 제공하기 위하여 다음 도 1과 같이 리튬 금속을 포함하는 전도성 수단(240)을 음극탭(220)과 전기적으로 연결한 전극조립체(200)를 제공하여 상기 리튬 금속을 포함하는 전도성 수단으로부터 리튬 이온 소스를 제공하도록 하였다. 또한, 상기 음극탭(220)과 리튬 금속을 포함하는 전도성 수단(240)을 저항체(150)로 연결하여 자가 충전이 가능하도록 하였다. Accordingly, the present invention provides an
상기와 같이 리튬 금속을 포함하는 전도성 수단(240)을 음극탭(220)에 연결하는 경우에는, 하프셀(half-cell)과 같이, 리튬 금속을 포함하는 전도성 수단(240)에서 음극탭(220)을 거쳐 음극으로 리튬 이온이 계속적으로 이동하게 되는바, 음극 표면의 피막 형성을 위해 별도의 포메이션 공정이 필요 없게 되며, SEI형성을 위한 리튬 이온 또한 양극이 아닌 리튬 금속을 포함하는 전도성 수단(240)으로부터 제공되므로, 전지의 비가역 용량을 크게 낮출 수 있다. When connecting the conductive means 240 containing lithium metal to the
한편, 본 발명에 따른 전극조립체는 리튬 금속을 포함하는 전도성 수단(240)과 음극탭(220)을 저항체(150)로 연결한 것일 수 있다. On the other hand, the electrode assembly according to the present invention may be connected to the
이와 같이, 리튬 금속을 포함하는 전도성 수단(240)과 음극탭(220)을 저항체(150)로 연결함으로써, 상기 전도성 수단에서 음극으로의 리튬 이온의 이동량이나 이동 속도 등을 조절할 수 있게 된다. As such, by connecting the
이와 같이 저항체의 저항 크기에 따라 리튬 이온의 이동 속도를 조절함으로써 안정한 SEI층을 형성하는 효과가 있고 이로 인하여 급격한 충전시 불안정한SEI층의 형성, 또는 음극에서 리튬 석출, 및 불균일한 SEI층 형성 등의 문제를 방지할 수 있다. As such, the effect of forming a stable SEI layer by controlling the movement speed of the lithium ions according to the resistance of the resistor is thus generated, such as the formation of an unstable SEI layer during rapid charging, or the deposition of lithium at the cathode, and the formation of an uneven SEI layer. Problems can be prevented.
리튬 이온의 이동 속도를 조절하기 위한 상기 저항체(150)는 통상적으로 리튬 금속을 포함하는 전도성 수단이라면 특별히 한정하지 않는다. 구체적으로 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따라 리튬 금속 박막 또는 리튬 금속이 코팅된 다공성 시트 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The
다만, 상기 저항체(150)는 전지의 초기 자가 충전 속도가 0.01 ~ 1 C-rate의 속도로 충전되는 저항 크기를 갖는 전도성 수단일 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.01 ~ 0.1 C-rate의 속도로 전지가 충전될 수 있도록 하는 저항의 크기를 갖는 금속일 수 있다.However, the
구체적인 저항의 크기는 전지의 용도나 용량, 사이즈 등에 따라 달라질 수 있으며, 해당 전지의 상기와 같은 조건을 기준으로 초기 자가 충전 속도가 0.01 ~ 1 C-rate의 속도로 충전될 수 있도록 하는 저항체일 것을 요한다. The specific resistance may vary depending on the use, capacity, size, etc. of the battery, and may be a resistor that allows the initial self-charging rate to be charged at a rate of 0.01 to 1 C-rate based on the conditions described above. It costs.
이와 같이, 저항체(150)의 저항값을 조절하여 리튬 금속을 포함하는 수단(240)으로부터 상기 음극탭(220)을 거쳐 음극으로 공급되는 리튬 이온의 이동 속도를 조절할 수 있다. As such, by adjusting the resistance of the
상기 저항체의 저항값이 너무 커서, 전지의 초기 자가 충전 속도가 0.01C-rate 미만인 경우에는 충전이 진행되기 어렵거나 매우 느리게 진행되는 문제가 있어 바람직하지 못하며, 반대로, 저항체의 저항값이 너무 작아 전지의 초기 자가 충전 속도가 1 C-rate 를 초과하는 경우에는 충전이 급속도로 진행되어 불안정한 SEI층 형성 및 리튬 석출의 문제가 발생할 수 있다. If the resistance value of the resistor is too large, and the initial self-charging rate of the battery is less than 0.01 C-rate, the charging may be difficult to proceed or may be very slow, which is not preferable. On the contrary, the resistance of the resistor is too small. When the initial self-charging rate of exceeds 1 C-rate, charging may proceed rapidly, resulting in unstable SEI layer formation and lithium precipitation.
본 발명에서는 리튬 금속을 포함하는 수단을 저항체를 통해 음극과 연결하더라도 전지의 다른 성능을 저해시키거나, 전지 두께가 두꺼워지는 등의 문제를 발생시키지 않는다.In the present invention, even if the means including the lithium metal is connected to the cathode through the resistor, the other performance of the battery is not impaired, or the thickness of the battery is not increased.
또한 상기 리튬 금속을 포함하는 수단의 전지 내의 위치는 특별히 한정하지 아니할 것이며, 전지 내부의 어느 공간에나 위치하여 음극과 연결될 수 있음은 물론이다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예를 도시한 도 1 또는 도 2과 같이 전극조립체의 외부 표면 어느 한쪽에 얇게 배치되어 개재될 수 있으며(도 1), 전극조립체가 다수인 경우(도 2)에는 전극조립체 사이에 얇게 개재되어 전지의 부피 증가를 줄일 수 있을 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, the position in the battery of the means containing the lithium metal is not particularly limited, and may be located in any space inside the battery and connected to the negative electrode. For example, as shown in FIG. 1 or FIG. 2 showing an embodiment of the present invention, the electrode assembly may be interposed thinly on either side of the electrode assembly (FIG. 1), and in the case of multiple electrode assemblies (FIG. 2). Is interposed thinly between the electrode assembly may reduce the increase in volume of the battery, but is not limited thereto.
상기 저항체의 연결은 전극조립체로부터 음극 단자를 연결할 때 용접 등의 방법을 이용하여 동시에 진행할 수 있기 때문에 별도의 추가 공정이 필요하지 않다. Since the connection of the resistor may proceed at the same time by using a method such as welding when connecting the negative terminal from the electrode assembly, no additional process is required.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 리튬 금속을 포함하는 전도성 수단은 리튬 금속 분말로부터 제조된 박막일 수 있으며, 그 두께는 특별히 한정되지 않고 원하는 용도에 따라 적절히 조절할 수 있다. 그러나, 이하에서 설명하는 바와 같이, 소정의 리튬 함량이 포함되도록 리튬 금속을 포함하여 그 두께를 조절하는 것이 바람직하다. According to one embodiment of the present invention, the conductive means including the lithium metal may be a thin film made from lithium metal powder, the thickness is not particularly limited and can be appropriately adjusted according to the desired use. However, as described below, it is preferable to adjust the thickness of the lithium metal to include a predetermined lithium content.
리튬 금속의 경우 공기 중에서 취급하는 것이 용이하지 못하므로, 일정한 조건에서 압연의 방법으로 제조된 박막을 사용하는 것이 바람직하다 할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.In the case of lithium metal is not easy to handle in the air, it may be preferable to use a thin film prepared by the rolling method under a certain condition, but is not particularly limited thereto.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 리튬 금속을 포함하는 수단은 다공성 시트 상에 리튬 금속을 코팅한 것일 수 있다. 여기서 다공성 시트란 통상의 리튬이차전지의 분리막에 사용되는 올레핀 계열의 고분자로서, 예를 들면, PE, PP 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the means including the lithium metal may be a coating of lithium metal on the porous sheet. Here, the porous sheet is an olefin-based polymer used in a separator of a conventional lithium secondary battery, and examples thereof include PE and PP, but are not limited thereto.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 리튬 금속을 포함하는 수단은 다공성 시트 상에 리튬 금속의 박막을 라미네이트시킨 것일 수 있다. 다공성 시트는 상기 언급한 바와 동일하며, 리튬 금속의 박막은 별도로 제조된 것을 상기 다공성 시트 상에 라미네이트 등의 방법으로 적층시킨 것일 수 있으나, 그 방법에 한정되는 것은 아니다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the means including the lithium metal may be a laminate of a thin film of lithium metal on the porous sheet. The porous sheet is the same as mentioned above, and the thin film of lithium metal may be a laminate prepared by a method such as a laminate on the porous sheet, but is not limited thereto.
상기 리튬 금속을 포함하는 수단에 포함되는 리튬 금속의 양은 사용되는 음극 재료의 비가역 용량과 동일하거나 5중량% 미만으로 적게 포함된 것일 수 있다.The amount of lithium metal included in the means including the lithium metal may be less than or equal to less than 5% by weight of the irreversible capacity of the negative electrode material used.
이는 상기 음극에서 소모되는 비가역 용량에 해당되는 리튬 함량을 리튬 금속을 포함하는 수단에 의하여 별도로 공급하기 위한 것이며, 리튬 금속을 다량 포함하여 비가역 용량을 초과하여 공급되더라도 그 실효성이 크기 않으며, 오히려 남는 리튬 이온이 음극에 덴드라이트를 형성하여 전지의 성능을 저하시킬 수 있기 때문이다. 또한, 음극 재료의 비가역 용량보다 5중량% 이상으로 리튬 금속을 적게 포함하는 경우에는 음극에 리튬 이온이 충분히 제공되지 못하여 음극 표면상에 SEI막이 안정적으로 고르게 형성되기 어려우며, 전지의 비가역 현상을 방지하기 어렵기 때문이다. This is for separately supplying the lithium content corresponding to the irreversible capacity consumed in the negative electrode by means including lithium metal, and even if the lithium content is supplied in excess of the irreversible capacity including a large amount of lithium metal, its effectiveness is not large, but the remaining lithium This is because ions can form dendrites on the negative electrode, which may degrade the performance of the battery. In addition, in the case of containing less lithium metal by 5 wt% or more than the irreversible capacity of the negative electrode material, the lithium ion is not sufficiently provided to the negative electrode, so that it is difficult to stably and evenly form the SEI film on the negative electrode surface, and to prevent the irreversible phenomenon of the battery. Because it is difficult.
이 경우 음극의 비가역 용량은 사용되는 음극 재료에 따라 다를 수 있으나, 사용되는 탄소 재료에 따른 비가역 용량은 당업자들에게 어느 정도 자명한 사항이므로 사용되는 음극 재료에 따라 리튬 금속을 포함하는 수단에 포함되는 리튬 금속의 양을 미리 정할 수 있다. In this case, the irreversible capacity of the negative electrode may vary depending on the negative electrode material used, but since the irreversible capacity according to the carbon material used is somewhat obvious to those skilled in the art, it is included in the means including lithium metal according to the negative electrode material used. The amount of lithium metal can be predetermined.
본 발명에서는 통상의 음극 활물질로 사용되는 탄소재를 사용하는 바, 상기 탄소재는 천연흑연, 인조흑연, 섬유(fiber)상 흑연, 비정질 카본 및 비정질 카본이 피복된 흑연으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
In the present invention, a carbon material used as a conventional negative electrode active material is used. The carbon material is selected from the group consisting of natural graphite, artificial graphite, fibrous graphite, amorphous carbon and graphite coated with amorphous carbon. It may be abnormal.
본 발명에 따른 전기화학소자는 상기와 같이 음극에 저항체를 통해 전기적으로 연결된 리튬 금속을 포함하는 수단을 추가함으로써 전해액 주입 후 전압 차이에 의한 리튬 금속의 탄소 음극으로의 자가 충전을 유도할 수 있고, 저항체 조절에 의해 자가 충전 속도를 조절함으로써 부동태 피막의 안정적인 형성을 유도할 수 있으며, 제조 공정에서 부동태 막 형성을 위한 활성화 공정을 없앰으로써 제조 공정을 단순화시킬 수 있다.
The electrochemical device according to the present invention can induce self-charging of the lithium metal into the carbon anode due to the voltage difference after the electrolyte is injected by adding the lithium metal-containing means electrically connected to the anode through the resistor, It is possible to induce stable formation of the passive film by controlling the self-charging rate by controlling the resistor, and the manufacturing process can be simplified by eliminating the activation process for forming the passive film in the manufacturing process.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 다음 도 2에서와 같이 상기 리튬 금속을 포함하는 수단(340)은 다수의 전극조립체(300a, 300b)와 연결되는 것일 수 있다. 여기서 상기 리튬 금속을 포함하는 전도성 수단(340)과 다수의 전극조립체는 상기 각 전극조립체의 음극탭들(320a, 320b)과 연결된다. 즉, 전극조립체가 복수 개로 포함되더라도 각 전극조립체에 있는 음극과 전기적으로 연결되는 것이므로, 리튬 금속을 포함하는 수단은 하나만 사용해도 무방하다. Meanwhile, according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the means including the
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전극조립체의 형태나 구성은 특별히 한정하지 아니하고 공지된 구성의 전극조립체는 모두 적용이 가능할 수 있을 것이며, 예를 들어 연속적으로 길게 재단된 분리필름 위에 바이셀(Bi-cell)과 풀셀(Full-cell)이 교차하여 놓은 상태에서 일 방향으로 폴딩하여 제조하는 스택&폴딩형 전극조립체, 바이셀만을 상기 분리필름 위에 놓은 상태에서 폴딩하여 제조하는 스택&폴딩형 전극조립체, 풀셀만을 상기 분리필름 위에 놓은 상태에서 폴딩하여 제조하는 스택&폴딩형 전극조립체, 상기 바이셀 또는 풀셀을 분리필름으로 지그재그 방향으로 폴딩하여 제조하는 Z형 스택&폴딩 전극조립체, 상기 바이셀 또는 풀셀을 동일한 방향으로 연속하여 폴딩하여 제조하는 스택& z-폴딩형 전극조립체, 길게 재단된 분리필름 위에 양극 및 음극을 교차하여 놓은 상태에서 폴딩하여 제조하는 전극조립체, 양극판, 분리막, 음극판 순으로 배치된 상태에서 일방향으로 와인딩하여 제조하는 젤리-롤형 전극조립체, 및 스택형 전극조립체 등이 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. According to an embodiment of the present invention, the shape or configuration of the electrode assembly is not particularly limited and all of the electrode assemblies of the known configuration may be applicable, for example, a bicell (Bi) on a continuously cut separator film. Stack & Foldable Electrode Assembly manufactured by folding in one direction when Cross-Cell and Full-Cell are crossed, Stack & Folded Electrode Assembly manufactured by folding only Bicell on the separation film Stack and folding electrode assemblies manufactured by folding only full cells on the separation film; Z-shaped stack and folding electrode assemblies manufactured by folding the bi-cells or full cells in a zigzag direction with a separation film, and the bi-cells or full cells. Stack & z-fold type electrode assembly for continuous folding in the same direction, anode and cathode on long cut separator film Electrode assembly prepared by folding in a cross-laid state, a positive electrode plate, a separator, a jelly-roll type electrode assembly prepared by winding in one direction in a state arranged in the order of the negative electrode, and stacked electrode assembly may be applied, but is not limited thereto. no.
상기 전극조립체의 구조는 특별히 한정되지 않고 나아가 복수 개의 전극조립체가 연결되어 사용될 수 있음은 물론이며, 그 용도에 따라 적절히 그 개수를 조절하여 포함될 수 있다. The structure of the electrode assembly is not particularly limited, and furthermore, a plurality of electrode assemblies may be connected and used, and of course, the number may be appropriately adjusted according to the use thereof.
또한, 본 발명은 상기와 같은 구조를 가지는 전극조립체를 포함하는 전기화학소자를 제공한다.In addition, the present invention provides an electrochemical device comprising an electrode assembly having the above structure.
본 발명에 따른 전기화학소자는 전기 화학 반응을 하는 모든 소자를 포함하며, 구체적인 예를 들면, 모든 종류의 1차, 2차 전지 등이 있다. 특히, 리튬 이차 전지가 바람직하며, 상기 리튬 이차 전지는 리튬 금속 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등을 포함한다.The electrochemical device according to the present invention includes all devices that undergo an electrochemical reaction, and specific examples thereof include all kinds of primary and secondary batteries. In particular, a lithium secondary battery is preferable, and the lithium secondary battery includes a lithium metal secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery or a lithium ion polymer secondary battery.
또한, 상기 다수의 전기화학소자를 전기적으로 연결하여 포함하는 중대형 전지팩을 제공할 수도 있다. In addition, it is possible to provide a medium-large battery pack including a plurality of electrically connected with the electrochemical device.
이들 중대형 전지팩은 중대형 디바이스에 이용될 수 있으며, 상기 중대형 디바이스의 바람직한 예로는 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 전기 상용차 또는 전력 저장용 시스템 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. These medium and large battery packs may be used in medium and large devices, and preferred examples of the medium and large device include a power tool; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV); Electric two-wheeled vehicles including E-bikes and E-scooters; Electric golf carts; Electric trucks; Although an electric commercial vehicle or the system for electric power storage is mentioned, It is not limited only to these.
본 발명의 전기 화학 소자를 제조하는 방법은 당업계에 알려진 통상적인 방법을 사용할 수 있으며, 이의 일 실시예를 들면, 상기 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 조립한 후 비수전해액을 주입하여 제조된다.The method of manufacturing the electrochemical device of the present invention may use a conventional method known in the art, for example, is prepared by injecting a non-aqueous electrolyte after assembling through a separator between the positive electrode and the negative electrode. .
이때, 본 발명에 따른 양극과 음극은 당 분야에 알려져 있는 통상적인 방법에 따라 각각 전극 활물질 즉, 양극 활물질과 음극 활물질을 포함하는 전극 슬러리를 제조하고, 제조된 전극 슬러리를 각 전류 집전체에 도포한 후 용매나 분산매를 건조 등으로 제거하고, 집전체에 활물질을 결착시킴과 더불어 활물질 간을 결착시켜 제조할 수 있다. 이때 선택적으로 도전제 및/또는 바인더를 소량 첨가할 수 있다.At this time, the positive electrode and the negative electrode according to the present invention are prepared according to the conventional methods known in the art, the electrode slurry including the electrode active material, that is, the positive electrode active material and the negative electrode active material, and apply the prepared electrode slurry to each current collector Thereafter, the solvent or the dispersion medium may be removed by drying or the like to bind the active material to the current collector, and may also be produced by binding the active material. In this case, a small amount of a conductive agent and / or a binder may be optionally added.
상기 음극은 상기 음극 활물질을 포함하는 분말에, 예를 들면, 도전제, 바인더, 필러, 분산제, 이온 전기 전도제, 압력증강제 등의 첨가제를 적절히 선택하여 배합하여 이루어진 것일 수 있다.The negative electrode may be formed by appropriately selecting and blending an additive including, for example, a conductive agent, a binder, a filler, a dispersant, an ion conductive agent, and a pressure enhancer, to the powder containing the negative electrode active material.
상기 도전제로서는, 예를 들면, 흑연, 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 탄소 섬유, 금속분 등이 있고, 상기 바인더로서는, 예를 들면, 폴리테트라플루오로 에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌 등이 있으나, 통상의 음극 활물질에 포함되는 것들이면 모두 사용 가능하고 특별히 한정되지 않는다.Examples of the conductive agent include graphite, carbon black, acetylene black, Ketjen black, carbon fiber, metal powder, and the like. Examples of the binder include polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, and the like. There are, however, any one included in a conventional negative electrode active material can be used and is not particularly limited.
상기 음극 활물질과 각종 첨가제와의 혼합물을 물이나 유기 용매 등의 용매에 첨가해서 슬러리 또는 페이스트화한다. 얻어진 슬러리 또는 페이스트를 전극 지지 기판에 닥터 블레이드법 등을 이용하여 도포하고, 건조한 후 압연 롤 등으로 압연화하여, 음극을 제작할 수 있다.A mixture of the negative electrode active material and various additives is added to a solvent such as water or an organic solvent to slurry or paste. The obtained slurry or paste can be applied to an electrode support substrate using a doctor blade method or the like, dried and then rolled into a roll or the like to produce a cathode.
또한, 양극은 통상적인 양극활물질, 예컨대 LiCoO2, LiNiO2, LiClO4, LiCF3SO3, LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiN(CF3SO2)2 또는 LiMn2O4 등의 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬철산화물 또는 이들의 조합에 의하여 형성되는 복합산화물 등과 같은 리튬흡착물질(lithium intercalation material) 등의 양극 활물질에, 도전제, 바인더 등을 첨가하여 제조할 수 있다. In addition, the positive electrode may be a conventional positive electrode active material such as lithium manganese such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2, or LiMn 2 O 4 . It can be prepared by adding a conductive agent, a binder, or the like to a positive electrode active material such as a lithium intercalation material such as an oxide, a lithium cobalt oxide, a lithium nickel oxide, a lithium iron oxide or a composite oxide formed by a combination thereof. have.
도전제로는 구성된 전지 내에서 화학변화를 일으키지 않는 전자전도성 재료이면 무엇이든지 사용 가능하다. 예를 들면 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 파네스블랙, 서멀블랙 등의 카본블랙; 천연흑연, 인조흑연, 도전성 낱소섬유 등을 사용할 수 있다. 특히 카본블랙, 흑연분말, 탄소섬유가 바람직하다.As the conductive agent, any electronically conductive material which does not cause chemical change in the battery constructed can be used. For example, carbon black, such as acetylene black, Ketjen black, Farnes black, and thermal black; Natural graphite, artificial graphite, conductive yarn fibers, and the like can be used. Carbon black, graphite powder and carbon fiber are particularly preferable.
바인더로는 열가소성 수지, 열경화성 수지 중 어느 하나를 사용하더라도 좋으며, 이들을 조합하여 사용할 수도 있다. 이들 중에서는 폴리불화비닐리덴 (PVdF) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)이 바람직하다. As the binder, any one of a thermoplastic resin and a thermosetting resin may be used, or a combination thereof may be used. Among these, polyvinylidene fluoride (PVdF) or polytetrafluoroethylene (PTFE) is preferable.
또한, 분산매로는 이소프로필 알콜, N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤 등이 사용 가능하다.In addition, isopropyl alcohol, N-methylpyrrolidone (NMP), acetone, etc. can be used as a dispersion medium.
전류 집전체용 금속 재료는 전도성이 높은 금속으로서, 상기 재료의 페이스트에 용이하게 접착될 수 있는 금속이라면 사용상 제한이 없다. 양극 전류 집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있으며, 음극 전류 집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.The metal material for the current collector is a metal having high conductivity, and there is no limitation in use as long as it is a metal that can be easily adhered to the paste of the material. Non-limiting examples of the positive electrode current collector is a foil produced by aluminum, nickel or a combination thereof, and non-limiting examples of the negative electrode current collector by copper, gold, nickel or copper alloy or a combination thereof Foils produced.
본 발명에서 사용될 수 있는 전해액은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고 B-는 PF6-, BF4-, Cl-, Br-, I-, ClO4-, ASF6-, CH3CO2-, CF3SO3-, N(CF3SO2)2-, C(CF2SO2)3-와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마 부티로락톤(γ-부티로락톤) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The electrolyte solution that can be used in the present invention is a salt having a structure such as A + B-, A + includes an ion composed of an alkali metal cation such as Li +, Na +, K + or a combination thereof, and B-is PF 6- , BF 4 -, Cl-, Br-, I-, ClO 4- , ASF 6- , CH 3 CO 2- , CF 3 SO 3- , N (CF 3 SO 2 ) 2- , C (CF 2 SO 2 ) 3- Salts containing ions consisting of anions or combinations thereof such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC), dimethyl sulfoxide , Acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), ethylmethyl carbonate (EMC), gamma butyrolactone (γ-butyrolactone) or their Some are dissolved or dissociated in an organic solvent composed of a mixture, but are not limited thereto.
분리막은 양 전극의 내부 단락을 차단하고 전해액을 함침하는 역할을 하는 다공성 분리막을 사용할 수 있으며, 이의 비제한적인 예를 들면 폴리프로필렌계, 폴리에틸렌계, 폴리올레핀계 다공성 분리막 등이 있다.The separator may use a porous separator that blocks internal short circuits of both electrodes and impregnates the electrolyte, and non-limiting examples thereof include a polypropylene-based, polyethylene-based, and polyolefin-based porous separator.
상기의 방법으로 제작된 전기 화학 소자, 바람직하게는 리튬 이차 전지의 외형은 제한이 없으며, 예를 들어 캔으로 된 원통형, 각형 또는 파우치(pouch)형인 것이 바람직하다.
The external shape of the electrochemical device, preferably a lithium secondary battery, produced by the above method is not limited, and is preferably, for example, a cylindrical, square or pouch type of can.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
The embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples can be modified in various other forms, and the scope of the present invention is It is not limited to an Example. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the inventive concept to those skilled in the art.
실시예Example
1-1. 전극조립체의 제조1-1. Preparation of Electrode Assembly
양극 활물질로 Li(Ni1 /3Co1 /3Mn1 /3)O2와 LiMnO2를 혼합한 혼합 양극활물질을 94중량%, 및 Super-P(도전제) 3.5 중량%, PVdF(결합제) 2.5 중량%를 용제인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조한 후, 알루미늄 호일상에 코팅, 건조 및 압착하여 양극을 제조하고, 음극 활물질로는 인조흑연을 사용하였고, 인조흑연 94 중량%, 및 Super-P(도전제) 1 중량%, PVdF(결합제) 5 중량%를 용제인 NMP에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조한 후, 구리 호일 상에 코팅, 건조 및 압착하여 음극을 제조하였으며, 폴리프로필렌을 건식 방법을 사용하여 일축 연신하여, 융점이 165℃이고, 일측의 너비가 200 mm인 미세 다공성 구조의 분리막을 제조하여, 상기 양극과 음극 사이에 상기 분리막을 개재하여 스택형 전극조립체를 제조하였다.
As a cathode active material, Li (Ni 1/3 Co 1 /3 Mn 1/3) O 94% by weight of the 2 and LiMnO mixed positive electrode active material a mixture of 2, and Super-P (conductive agent) 3.5% by weight, PVdF (binder) 2.5 wt% was added to NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) as a solvent to prepare a positive electrode mixture slurry, followed by coating, drying and pressing on aluminum foil to prepare a positive electrode, and using artificial graphite as a negative electrode active material. 94% by weight of artificial graphite, 1% by weight of Super-P (conductor), and 5% by weight of PVdF (binder) were added to NMP as a solvent to prepare a negative electrode mixture slurry, which was then coated, dried and The negative electrode was prepared by pressing, and uniaxially stretched polypropylene using a dry method to prepare a separator having a microporous structure having a melting point of 165 ° C. and a width of 200 mm on one side, and separating the separator between the positive electrode and the negative electrode. A stacked electrode assembly was prepared through the intervening electrode.
1-2. 리튬 금속을 포함하는 수단의 제조1-2. Preparation of Means Including Lithium Metal
상기 음극의 비가역 용량(전지용량의 약 10%)에 따라 비가역 용량의 95%를 가지는 리튬 0.128g을 포함하는 얇은 금속 박막을 제조하였으며, 전지의 초기 자가 충전 속도가 0.01C가 되도록 60Ω의 저항을 갖는 저항체를 이용하여 상기 금속 박막과 상기 전극조립체의 음극 단자를 용접하여 연결하였다.
A thin metal thin film containing 0.128 g of lithium having 95% of the irreversible capacity was manufactured according to the irreversible capacity (about 10% of the battery capacity) of the negative electrode. The resistance of 60Ω was applied so that the initial self-charging rate of the battery was 0.01C. The metal thin film and the negative electrode terminal of the electrode assembly were connected to each other by using a resistor having the same.
1-3. 전지의 제조1-3. Manufacture of batteries
상기 리튬 금속을 포함하는 수단이 연결된 전극조립체를 파우치형 전지케이스에 내장한 후 1M LiPF6 카보네이트계 용액 전해액을 주입하여 전지를 완성하였다.
After the electrode assembly including the lithium metal means connected to the pouch-type battery case was injected 1M LiPF6 carbonate-based electrolyte solution to complete the battery.
비교예Comparative example
리튬 금속을 포함하는 수단을 포함하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.
A battery was manufactured in the same manner as in the above example, except that no means including lithium metal was included.
실험예Experimental Example 1 One
상기 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 전지를 이용하여 초기 용량, 초기 출력 등을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. Initial capacity, initial output, and the like were evaluated using the batteries prepared according to Examples and Comparative Examples, and the results are shown in Table 1 below.
초기 용량의 측정은 제조된 단위전지에 대해 1C의 속도로 충전/방전을 진행한 후 방전 용량을 측정하는 방법으로 수행하였다.The initial capacity was measured by the method of measuring the discharge capacity after the charge / discharge at a rate of 1C for the prepared unit cell.
초기 출력의 측정은 제조된 단위전지 용량의 절반을 충전한 후에 120A의 전류로 10초간 방전하면서 측정하였다. The initial output was measured by discharging for 10 seconds with a current of 120 A after charging half of the manufactured unit cell capacity.
실험예Experimental Example 2 2
상기 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 전지에 대하여 충/방전 특성 및 고온 저장 특성을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다. The charge / discharge characteristics and the high temperature storage characteristics of the batteries prepared according to the above Examples and Comparative Examples were evaluated, and the results are shown in Table 2 below.
충/방전 특성은 상온에서 2차 전지 용량의 1C 속도로 충전/방전 과정을 200회 반복한 후 용량 및 출력을 확인하는 방법으로 수행하였다. The charge / discharge characteristics were performed by repeating the charging / discharging
고온저장 특성은 60℃의 챔버에서 4주간 보관 후 용량 및 출력을 확인하는 방법으로 수행하였다. The high temperature storage characteristics were performed by checking the capacity and output after storage for 4 weeks in a chamber at 60 ℃.
용량(Ah)After 200 charge / discharge cycles
Capacity (Ah)
출력(W)After 200 charge / discharge cycles
Output (W)
용량(Ah)After high temperature storage
Capacity (Ah)
출력 (W)After high temperature storage
Output (W)
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 전지의 경우, 평균적인 초기 용량과 초기 출력이 모두 종래의 전극조립체를 포함하는 전지(비교예)에 비해 향상된 것을 알 수 있다. As can be seen in Table 1, in the case of the battery manufactured according to the present invention, it can be seen that the average initial capacity and initial output are both improved compared to the battery (comparative example) including the conventional electrode assembly.
또한, 상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지의 경우, 여러 차례 충/방전이 반복된 후의 용량 및 출력에 있어서도 종래의 전극조립체를 포함하는 이차전지에 비해 우수한 결과를 나타내며, 고온저장 특성 또한 크게 향상된 것을 확인할 수 있다.
In addition, as can be seen in Table 2, in the case of the secondary battery according to the present invention, it shows excellent results compared to the secondary battery containing a conventional electrode assembly in the capacity and output after repeated charge / discharge several times. In addition, it can be seen that the high temperature storage characteristics were also greatly improved.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개재된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all the technologies within the equivalent scope of the present invention. The spirit will be construed as being included in the scope of the invention.
200, 300a, 300b 전극조립체
240, 340 전도성 수단
220, 320a, 320b 음극탭
210, 310a, 310b 양극탭
150, 350 저항체200, 300a, 300b electrode assembly
240, 340 conductive means
220, 320a, 320b negative electrode tab
210, 310a, 310b positive electrode tab
150, 350 resistor
Claims (18)
리튬 금속을 포함하는 수단을 포함하는 전극조립체. An electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator,
An electrode assembly comprising means comprising lithium metal.
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