본 발명은 리튬 이차 전지용 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 이 리튬 이차 전지용 전극은 집전체, 상기 집전체에 형성된 활물질 층 및 상기 활물질 층에 형성된 리튬 이온 전도성 폴리머와 하기 화학식 1의 무기 물질을 포함하는 코팅층을 포함한다.[화학식 1]MwHxPyOz(상기 화학식 1에서, M은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이 금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 원소이고, 1 ≤ w ≤ 4, 0 ≤ x ≤ 4, 1 ≤ y ≤ 7, 2 ≤ z
본 발명은 리튬 이차 전지용 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 이 리튬 이차 전지용 전극은 집전체, 상기 집전체에 형성된 활물질 층 및 상기 활물질 층에 형성된 리튬 이온 전도성 폴리머와 하기 화학식 1의 무기 물질을 포함하는 코팅층을 포함한다.[화학식 1]MwHxPyOz(상기 화학식 1에서, M은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이 금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 원소이고, 1 ≤ w ≤ 4, 0 ≤ x ≤ 4, 1 ≤ y ≤ 7, 2 ≤ z ≤ 30임)본 발명의 리튬 이차 전지용 전극은 무기 물질 및 리튬 이온 전도성 폴리머를 포함하는 코팅층을 활물질 층에 형성시켜, 안전성, 열적 안정성 및 사이클 수명 특성이 우수한 리튬 이차 전지를 제공할 수 있다.
대표청구항▼
집전체;상기 집전체에 형성된 활물질 층; 및상기 활물질 층에 형성된 리튬 이온 전도성 폴리머와 하기 화학식 1의 무기 물질을 포함하는 코팅층을 포함하는 리튬 이차 전지용 전극.[화학식 1]MwHxPyOz(상기 화학식 1에서, M은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이 금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 원소이고, 1 ≤ w ≤ 4, 0 ≤ x ≤ 4, 1 ≤ y ≤ 7, 2 ≤ z ≤ 30임)제1항에 있어서,상기 리튬 이온 전도성 폴리머는 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비
집전체;상기 집전체에 형성된 활물질 층; 및상기 활물질 층에 형성된 리튬 이온 전도성 폴리머와 하기 화학식 1의 무기 물질을 포함하는 코팅층을 포함하는 리튬 이차 전지용 전극.[화학식 1]MwHxPyOz(상기 화학식 1에서, M은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이 금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 원소이고, 1 ≤ w ≤ 4, 0 ≤ x ≤ 4, 1 ≤ y ≤ 7, 2 ≤ z ≤ 30임)제1항에 있어서,상기 리튬 이온 전도성 폴리머는 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드와 헥사플루오로프로필렌의 코폴리머, 폴리(비닐아세테이트), 폴리(비닐 부티랄-코-비닐 알코올-코-비닐 아세테이트), 폴리(메틸메타크릴레이트-코-에틸 아크릴레이트), 폴리아크릴로니트릴, 폴리 비닐클로라이드 코-비닐 아세테이트, 폴리비닐 알코올, 폴리(1-비닐피롤리돈-코-비닐 아세테이트), 셀룰로즈 아세테이트, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리올레핀류(polyolefins), 폴리우레탄류(polyurethanes), 폴리비닐에테르류(polyvinyl ethers), 아크릴로니트릴-부타디엔 러버, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 설폰화 스티렌/에틸렌-부틸렌/스티렌 트리블록 폴리머, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌과 헥사플루오로프로필렌의 코폴리머, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지용 전극.제2항에 있어서,상기 리튬 이온 전도성 폴리머는 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드와 헥사플루오로프로필렌의 코폴리머 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지용 전극.제1항에 있어서,상기 코팅층은 0.1 내지 30㎛의 두께를 갖는 것인 리튬 이차 전지용 전극.제4항에 있어서,상기 코팅층은 0.5 내지 20㎛의 두께를 갖는 것인 리튬 이차 전지용 전극.제1항에 있어서,상기 M은 Mg, Al, Fe, Zr, Ni, Sn, Zn, Ca, Na, K 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지용 전극.제1항에 있어서,상기 무기 물질은 Mg2P2O7, AlPO4 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지용 전극.제1항에 있어서,상기 무기 물질은 1nm 내지 1㎛의 평균 입경을 갖는 입자 형태인 리튬 이차전지용 전극.제8항에 있어서,상기 무기 물질은 5nm 내지 500nm의 평균 입경을 갖는 입자 형태인 리튬 이차 전지용 전극.제1항에 있어서,상기 활물질은 하기 화학식 2 내지 12 중 어느 하나로 표현되는 화합물 및 이들의 혼합물을 포함하는 양극 활물질인 리튬 이차 전지용 전극.[화학식 2]Lia1Nib1Coc1M1d1O2(상기 화학식 2에서, 0.95 ≤ a1 ≤ 1.1, 0 ≤ b1 ≤ 0.9, 0 ≤ c1 ≤ 0.5, 0 ≤ d1 ≤ 0.2이고,M1은 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.)[화학식 3]Lia2Nib2Coc2Mnd2M2e2O2(상기 화학식 3에서, 0.95 ≤ a2 ≤ 1.1, 0 ≤ b2 ≤ 0.9, 0 ≤ c2 ≤ 0.5, 0 ≤ d2 ≤ 0.5, 0 ≤ e2 ≤ 0.2이고,M2는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.)[화학식 4]Lia3Mn2M3b3O4(상기 화학식 4에서, 0.95 ≤ a3 ≤ 1.1, 0 ≤ b3 ≤ 0.2이고,M3은 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db,Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, P, As, Sb, Bi,S, Se, Te, Po 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.)[화학식 5]GS2(상기 화학식 5에서, G는 Ti 또는 Mo임)[화학식 6]LiJS2(상기 화학식 6에서, J는 Ti 또는 Mo임)[화학식 7]V2O5[화학식 8]LiV2O5[화학식 9]LiKO2(상기 화학식 9에서, K는 Cr, V, Fe, Ti, Sc 및 Y으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다)[화학식 10]LiNiVO4[화학식 11]Li(3-a4)M'2(PO4)3(상기 화학식 11에서, 0 < a4 < 3, M'은 V, Cr, Mn, Co, Ni 및 Cu로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.)[화학식 12]Li(3-a')Fe2(PO4)3(상기 화학식 12에서, 0 ≤ a ≤ 2)제10항에 있어서,상기 d1은 0.001 ≤ d1 ≤ 0.2인 리튬 이차 전지용 전극.제10항에 있어서,상기 e1은 0.001 ≤ e1 ≤ 0.2인 리튬 이차 전지용 전극.제10항에 있어서,상기 b3은 0.001 ≤ b3 ≤ 0.2인 리튬 이차 전지용 전극.제1항에 있어서,상기 활물질은 탄소 계열 물질, 리튬 금속, 리튬 금속의 합금 및 리튬과 화합물을 형성할 수 있는 물질로 이루어진 군에서 선택되는 음극 활물질인 리튬 이차 전지용 전극.제14항에 있어서,상기 음극 활물질은 탄소 계열 물질인 리튬 이차 전지용 전극.제15항에 있어서,상기 탄소 계열 물질은 X-선 회절에 의한 Lc가 10nm 이상이고, 700℃ 이상에서 발열 피크를 갖는 결정성 탄소 계열 물질인 리튬 이차 전지용 전극.제15항에 있어서,상기 탄소 계열 물질은 메조페이스 구형 입자로부터 탄화 단계 및 흑연화 단계를 거쳐 제조된 탄소 물질 또는 섬유형 메조페이스 핏치로부터 탄화 단계 및 흑연화 단계를 거쳐 제조된 섬유형 흑연인 리튬 이차 전지용 전극.양극;음극; 및비수성 유기 용매 및 리튬염을 포함하는 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지로서,상기 양극 및 음극 중 적어도 하나는 제1항 내지 제17항 중 하나의 전극인 리튬 이차 전지.제18항에 있어서,상기 비수성 유기 용매는 카보네이트계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계, 알코올계, 비양성자성 용매 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지.제18항에 있어서,상기 리튬염은 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiCF3SO3, LiN(SO2C2F5)2, LiN(CF3SO2)2, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, LiI, LiB(C2O4)2(리튬 비스(옥살레이토) 보레이트(lithium bis(oxalato) borate), LiBOB) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지.제18항에 있어서,상기 리튬염의 농도는 0.1 내지 2.0M인 리튬 이차 전지.
발명자의 다른 특허 :
연구과제 타임라인
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이 특허에 인용된 특허 (1)
[한국]
유/무기 복합 다공성 코팅층이 형성된 전극 및 이를포함하는 전기 화학 소자 |
이상영,
김석구,
용현항,
안순호
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