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KR101423595B1 - Secondary Battery Pack with Battery Cell Having Improved Low Temperature Property - Google Patents

Secondary Battery Pack with Battery Cell Having Improved Low Temperature Property Download PDF

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KR101423595B1
KR101423595B1 KR1020110069579A KR20110069579A KR101423595B1 KR 101423595 B1 KR101423595 B1 KR 101423595B1 KR 1020110069579 A KR1020110069579 A KR 1020110069579A KR 20110069579 A KR20110069579 A KR 20110069579A KR 101423595 B1 KR101423595 B1 KR 101423595B1
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battery cell
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유성훈
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 다수의 전지셀들이 전기적으로 연결되어 있고, 전체 전지셀들의 개수를 기준으로 10% 이하의 전지셀(A)는 나머지 전지셀(B)에 비하여 저온 성능이 우수하며, 상기 전지셀(A)는 전극 및/또는 전해질이 저온 고출력 특성을 발휘하는 조성을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.The present invention is characterized in that a plurality of battery cells are electrically connected to each other and a battery cell A having a capacity of 10% or less based on the total number of battery cells is superior in low temperature performance to the remaining battery cells B, A) is characterized in that the electrode and / or the electrolyte include a composition exhibiting low-temperature high-output characteristics.

Description

저온 특성이 우수한 전지셀을 포함하는 이차전지 팩 {Secondary Battery Pack with Battery Cell Having Improved Low Temperature Property}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a secondary battery pack,

본 발명은 이차전지 팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 다수의 전지셀들이 전기적으로 연결되어 있고, 전체 전지셀들의 개수를 기준으로 10% 이하의 전지셀(A)는 나머지 전지셀(B)에 비하여 저온 성능이 우수하며, 상기 전지셀(A)는 전극 및/또는 전해질이 저온 고출력 특성을 발휘하는 조성을 포함하는 전지팩에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery pack, more specifically, a plurality of battery cells are electrically connected, and a battery cell (A) of 10% or less based on the total number of battery cells is connected to a remaining battery cell (B) Temperature performance, and the battery cell (A) includes a composition in which electrodes and / or electrolytes exhibit low-temperature high-output characteristics.

가솔린, 경유 등의 화석 연료를 사용하는 차량의 가장 큰 문제점 중의 하나는 대기오염을 유발한다는 점이다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로서 차량의 동력원을 충방전이 가능한 이차전지로 사용하는 기술이 관심을 끌고 있다. 따라서, 배터리 만으로 운행될 수 있는 전기자동차(EV), 배터리와 기존 엔진을 병용하는 하이브리드 전기자동차(HEV) 등이 개발되었고, 일부는 상용화되어 있다. EV, HEV 등의 동력원으로서의 이차전지는 주로 니켈 금속수소(Ni-MH) 전지가 주로 사용되고 있지만, 최근에는 리튬 이온전지 등의 사용도 시도되고 있다.One of the biggest problems with vehicles using fossil fuels such as gasoline and diesel is that it causes air pollution. As a solution to this problem, a technique of using a power source of a vehicle as a secondary battery capable of charging and discharging has attracted attention. Accordingly, an electric vehicle (EV) that can be operated only by a battery, and a hybrid electric vehicle (HEV) that uses a battery and an existing engine have been developed, and some of them have been commercialized. BACKGROUND ART [0002] Nickel metal hydride (Ni-MH) batteries are mainly used as secondary batteries as power sources for EV, HEV and the like, but recently lithium-ion batteries have also been used.

EV, HEV 등의 동력원으로 사용되기 위해서는 고출력 대용량이 요구되므로, 일반적으로는 다수의 소형 이차전지셀(단위전지)들을 직렬 및/또는 병렬로 연결한 구조의 전지팩이 사용되고 있다.EV, HEV, etc., a high output large capacity is required. Therefore, in general, a battery pack having a structure in which a plurality of small secondary battery cells (unit cells) are connected in series and / or in parallel is used.

일반적인 전지팩은 출력 및 용량 등의 특성이 동일한 전지모듈로 구성되어 있다.A general battery pack is composed of a battery module having the same characteristics such as output and capacity.

구체적으로, 종래의 전지팩은, 출력 및 용량 등의 특성이 동일한 다수 개의 전지셀들로 이루어진 전지모듈과, 그것의 작동을 제어하는 제어부, 및 이를 디바이스에 연결하는 외부 입출력 단자로 구성되어 있다.Specifically, the conventional battery pack includes a battery module including a plurality of battery cells having the same characteristics such as output and capacity, a control unit for controlling the operation thereof, and an external input / output terminal for connecting the battery module to the device.

일반적으로, 디바이스는 다양한 구동조건을 모두 만족시킬 수 있어야 한다. 즉, 영하 20℃ 이하의 온도에서도 적절하게 작동할 수 있어야 하고, 영상 40℃ 이상의 온도에서도 무리없이 작동할 수 있어야 한다. 뿐만 아니라, 디바이스의 초기 구동조건과 중간단계의 구동조건이 일반적으로 상이하므로, 이러한 구동 조건에 효율적으로 대응하여야 한다.Generally, the device must be able to satisfy all of the various driving conditions. That is, it should be able to operate properly at a temperature of minus 20 ° C or lower, and be able to operate without fail even at a temperature of 40 ° C or higher. In addition, since the initial driving condition and the intermediate driving condition of the device are generally different from each other, it is necessary to cope with such driving condition efficiently.

하지만, 종래의 전지팩은 한 종류의 전지모듈(동일한 종류의 단위전지들의 기계적 및 전기적 연결체)로 구성되어 있으므로, 상기 다양한 구동조건에 효율적으로 대응하지 못하는 한계를 지닌다.However, since the conventional battery pack is composed of one type of battery module (a mechanical and electrical connection body of the same type of unit cells), it has a limitation that it can not efficiently cope with the various driving conditions.

또한, 모든 상황에서 만족할만한 성능을 나타내는 전지의 제조는 실질적으로 불가능하므로, 보통 한 가지 특성을 향상시키기 위해서는 다른 특성의 저하를 감수하여야만 한다.In addition, since it is substantially impossible to manufacture a battery exhibiting satisfactory performance in all situations, it is usually necessary to take measures to deteriorate other characteristics in order to improve one characteristic.

특히, 이러한 문제는 저온에서 디바이스의 시동 시 가장 문제가 된다. 상기 고온 문제는 셀 자체의 발열 때문에라도 별도의 냉각 시스템을 설치하는 것이 일반적이다. 또한, 저온에서도 시동 후에는 셀 자체의 발열로 인하여 더 이상 저온 조건이 아닌 상황에서 구동하게 되기 때문이다.In particular, this problem is most problematic at startup of the device at low temperatures. The high temperature problem is generally due to the fact that a separate cooling system is installed even for the heat of the cell itself. This is because, even at a low temperature, it is driven in a state where the temperature is no longer a low temperature condition due to heat generation of the cell itself after startup.

이러한 저온 시동을 위하여, 기존과 같이 저온 특성이 우수한 셀 단독으로 전지팩을 구성하는 경우, 다른 모든 성능의 저하를 감수해야만 한다.In order to perform low-temperature start-up, when the battery pack is constructed by a single cell having excellent low-temperature characteristics as in the prior art, all other performance deterioration must be avoided.

이러한 점을 고려할 때, 복합 특성이 요구되는 시스템에 적용 가능하며, 저온 시동 성능이 향상된 새로운 개념의 전지팩의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.Considering this point, there is an urgent need to develop a new concept battery pack which can be applied to a system requiring complex characteristics and has improved low-temperature starting performance.

따라서, 이와 같은 문제점을 해결하려는 노력이 관련 분야에서 꾸준하게 이루어져 왔으며, 이러한 기술적 배경 하에서 본 발명이 안출되었다.Accordingly, efforts to solve such a problem have been consistently made in the related field, and the present invention has been made based on this technical background.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.

구체적으로, 본 발명의 목적은 다른 종류의 전지셀을 조합함으로써, 저온 시동 시 원활하게 작동하고 전체 용량 및 기타 성능이 실질적으로 저하되지 않거나 저하되는 정도를 최소화한 전지팩을 제공하는 것이다.Specifically, it is an object of the present invention to provide a battery pack which can operate smoothly at a low-temperature start-up and minimize the degree of deterioration or degradation of the entire capacity and other performance by combining battery cells of different kinds.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 다수의 전지셀들이 전기적으로 연결되어 있고, 전체 전지셀들의 개수를 기준으로 10% 이하의 전지셀(A)가 나머지 전지셀(B)에 비하여 저온 성능이 우수하며, 상기 전지셀(A)가 전극 및/또는 전해질이 저온 고출력 특성을 발휘하는 조성을 포함하는 전지팩을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a battery pack including a plurality of battery cells electrically connected to each other, wherein a battery cell (A) of 10% or less based on the total number of battery cells has a low temperature performance And the battery cell (A) includes a composition in which the electrode and / or the electrolyte exhibits low-temperature high-output characteristics.

전지셀(A)는 전체 전지셀들의 개수를 기준으로 10% 이하이며, 바람직하게는 0.5 내지 10%이고, 더욱 바람직하게는 전체 전지셀들의 개수를 기준으로 1 내지 5%로 구성될 수 있다.The battery cell A may be 10% or less, preferably 0.5 to 10%, and more preferably 1 to 5% based on the total number of the battery cells.

본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 전지셀(A)는 셀 내부에 첨가제로 술포닐기-함유 이미드 리튬 화합물을 포함할 수 있다.In one preferred example of the present invention, the battery cell (A) may contain a sulfonyl group-containing imide lithium compound as an additive in the cell.

다른 하나의 예에서, 상기 전지셀(A)는 셀 내부에 첨가제로 하기 화학식 1의 무기염을 포함할 수 있다.In another example, the battery cell (A) may contain an inorganic salt represented by the following formula (1) as an additive in the cell.

R4X+YZn - (1)R 4 X + YZ n - (1)

상기 식에서,In this formula,

R은 C3-C10 알킬이고;R is C 3 -C 10 alkyl;

X는 질소 또는 인이고;X is nitrogen or phosphorus;

Y는 붕소 또는 인이고;Y is boron or phosphorus;

Z는 C3-C10 알킬, C4-C10 시클로 또는 방향족, 또는 할로겐이고;Z is C 3 -C 10 alkyl, C 4 -C 10 cyclo or aromatic, or halogen;

n은 상기 X 및 Y의 선택에 따른 Y의 산화수(oxidation number)에 의해 4 또는 6이다.n is 4 or 6 due to the oxidation number of Y according to the selection of X and Y. [

상기 전지셀(A)는 바람직하게는 전해질 중의 전해액으로 프로필렌 카보네이트(PC), 또는 PC와 선형 카보네이트의 혼합용매를 사용할 수 있고, 상기 선형 카보네이트는 디에틸 카보네이트(DEC) 및 디메틸 카보네이트(DMC)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.Preferably, the battery cell (A) is made of propylene carbonate (PC) or a mixed solvent of PC and linear carbonate as an electrolyte solution in the electrolyte, and the linear carbonate is a mixture of diethyl carbonate (DEC) and dimethyl carbonate And may be one or more selected from the group consisting of

상기 전지셀(A)는 바람직하게는 음극 활물질로 비흑연계 탄소재료를 사용할 수 있고, 상기 비흑연계 탄소재료는 중량비로 50% 이상의 난흑연화 탄소를 포함하는 것이 바람직하다.The battery cell (A) may preferably use a non-black carbon material as a negative electrode active material, and the non-black carbon material preferably contains non-graphitized carbon of 50% or more by weight.

이상과 같은 전해질 구성 및 전극 구성은 전지셀(A)의 저온 고출력 특성에 특히 바람직한 조합이라 할 수 있다.The electrolyte composition and the electrode configuration as described above can be said to be a particularly preferable combination for the low temperature high output characteristic of the battery cell (A).

하나의 바람직한 예에서, 상기 전지셀(A)는 전지셀(B)와 직렬 및/또는 병렬로 외부 입출력 단자에 하나의 회로로 연결되어 있거나, 상기 전지셀(A)는 전지셀(B)와 전기적으로 분리되어 외부 입출력 단자에 별도의 회로로 연결되어 있을 수 있다.In one preferred embodiment, the battery cell A is connected to the external input / output terminal in series and / or in parallel with the battery cell B by a single circuit, or the battery cell A is connected to the battery cells B, It may be electrically separated and connected to the external input / output terminal by a separate circuit.

본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a device including the battery pack as a power source.

상기 디바이스는 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart), 또는 전력저장용 시스템일 수 있다.The device comprising: a power tool powered by an electric motor; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), and the like; An electric motorcycle including an electric bike (E-bike) and an electric scooter (E-scooter); An electric golf cart, or a system for power storage.

바람직한 하나의 예로, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차이고, 전지셀(A)가 별도의 회로로 시동 장치에 연결되어 있는 것을 들 수 있다.In one preferred example, the device is an electric vehicle, a hybrid electric vehicle or a plug-in hybrid electric vehicle, and the battery cell A is connected to the starter by a separate circuit.

상기에서 설명하는 바와 같이, 저온 성능이 우수한 전지셀(A)를 전체 전지셀들의 개수를 기준으로 10% 이하로 조합하여 구성함으로써, 본 발명에 따른 전지팩은 저온 특성이 우수하면서도 전체적인 성능 손실을 최대한 방지할 수 있다.As described above, since the battery cell A having excellent low-temperature performance is constituted by combining 10% or less based on the total number of the battery cells, the battery pack according to the present invention has excellent low-temperature characteristics, As much as possible.

이하에서 본 발명의 내용을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 다수의 전지셀들이 전기적으로 연결되어 있고, 전체 전지셀들의 개수를 기준으로 10% 이하의 전지셀(A)는 나머지 전지셀(B)에 비하여 저온 성능이 우수하며, 상기 전지셀(A)는 전극 및/또는 전해질이 저온 고출력 특성을 발휘하는 조성을 포함하는 전지팩을 제공한다.As described above, according to the present invention, a plurality of battery cells are electrically connected to each other, and a battery cell (A) of 10% or less based on the total number of battery cells has a low temperature performance And the battery cell (A) includes a composition in which an electrode and / or an electrolyte exhibit low-temperature high-output characteristics.

디바이스의 시동을 거는 경우, 요구되는 출력은 높은 편이지만, 요구되는 에너지량은 많지 않다. 즉, 시동을 위해서 모든 전지셀을 가동할 필요는 없다. 즉, 일부의 전지셀(A)만으로 시동을 거는 것이 가능하므로, 상기 전지셀(A)를 나머지 전지셀(B)에 비하여 저온 성능이 우수한 전지셀로 조합하여 전지팩을 제조하는 경우, 저온 시동 성능 및 다양한 구동조건을 만족시킬 수 있다.When starting the device, the required output is high, but the amount of energy required is not large. That is, it is not necessary to start all the battery cells for starting. That is, since it is possible to start the battery cell A only with a part of the battery cells A, when the battery cell A is combined with the battery cells having excellent low temperature performance as compared with the remaining battery cells B, Performance and various driving conditions can be satisfied.

상기 전지셀(A)는 전체 전지셀들의 개수를 기준으로 앞서 정의한 바와 같이 10% 이하로 설정하는 필요하다. 본 출원의 발명자들이 확인한 바로는, 전지셀(A)의 개수가 상기 범위를 넘어서는 경우에는 저온 특성이 증가하는 반면에, 저온 특성 증가에 따른 효과 대비 전지팩 전체의 용량 저하의 반작용이 상대적으로 큰 것으로 확인되었다. The battery cell A needs to be set to 10% or less as described above based on the total number of battery cells. It has been confirmed by the inventors of the present application that if the number of battery cells A exceeds the above range, the low-temperature characteristics are increased, but the reaction of reducing the capacity of the battery pack as a whole is relatively large Respectively.

상기 저온 출력 특성의 높고 낮음은 상대적인 개념이므로 특별히 제한되는 것은 아니다.The high and low temperatures of the low temperature output characteristics are not particularly limited as they are relative concepts.

상기 전지팩을 구성하는 각각의 이차전지셀(단위전지)들은 다양할 수 있으며, 바람직하게는 리튬 이차전지일 수 있다. 리튬 이차전지는 양극 활물질 및/또는 음극 활물질의 구성, 전해질의 종류, 첨가제 유무 등 다양한 요소에 의해 저온 출력 특성을 조절할 수 있으므로, 그에 따라 저온 고출력 전지셀을 용이하게 제조할 수 있다.Each of the secondary battery cells (unit cells) constituting the battery pack may be various, and may be preferably a lithium secondary battery. The lithium secondary battery can control the low temperature output characteristics by various factors such as the constitution of the positive electrode active material and / or the negative electrode active material, the type of the electrolyte, the presence or absence of the additive, and accordingly, the low temperature high output battery cell can be easily manufactured.

상기 리튬 이차전지는 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극조립체에 리튬염 함유 비수계 전해액이 함침되어 있는 구조로 이루어져 있다.The lithium secondary battery has a structure in which a non-aqueous electrolyte solution containing a lithium salt is impregnated in an electrode assembly having a separator interposed between an anode and a cathode.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질을 도포, 건조 및 도포하여 제작되며, 바인더, 도전재 등과 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.The positive electrode may be formed by applying, drying and applying a positive electrode active material on a positive electrode current collector, for example, and may further include components such as a binder, a conductive material, and the like selectively.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체는, 상기 음극 집전체에서와 마찬가지로, 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The cathode current collector generally has a thickness of 3 to 500 mu m. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, or a surface of aluminum or stainless steel Treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like may be used. The positive electrode current collector may have fine unevenness formed on the surface thereof to increase the adhesive force of the positive electrode active material as in the case of the negative electrode current collector. Alternatively, the positive electrode current collector may have various properties such as a film, sheet, foil, net, porous body, Form is possible.

상기 양극 활물질은 전기화학적 반응을 일으킬 수 있는 물질로서, 리튬 전이금속 산화물로서, 2 이상의 전이금속을 포함하고, 예를 들어, 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물; 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 망간 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn 또는 Ga 이고 상기 원소 중 하나 이상의 원소를 포함, 0.01≤y≤0.7 임)으로 표현되는 리튬 니켈계 산화물; Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2, Li1 + zNi0 .4Mn0 .4Co0 .2O2 등과 같이 Li1 + zNibMncCo1 -(b+c+d)MdO(2-e)Ae (여기서, -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b+c+d<1 임, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si 또는 Y 이고, A = F, P 또는 Cl 임)으로 표현되는 리튬 니켈 코발트 망간 복합산화물; 화학식 Li1+xM1-yM'yPO4-zXz(여기서, M = 전이금속, 바람직하게는 Fe, Mn, Co 또는 Ni 이고, M' = Al, Mg 또는 Ti 이고, X = F, S 또는 N 이며, -0.5≤x≤+0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.1 임)로 표현되는 올리빈계 리튬 금속 포스페이트 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material is a material capable of causing an electrochemical reaction. Examples of the lithium transition metal oxide include lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) containing two or more transition metals and substituted with one or more transition metals, lithium Layered compounds such as nickel oxide (LiNiO 2 ); Lithium manganese oxide substituted with one or more transition metals; Formula LiNi 1-y M y O 2 ( where, M = Co, Mn, Al , Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn or Ga and Lim, 0.01≤y≤0.7 include one or more elements of the element) A lithium nickel-based oxide represented by the following formula: Li 1 + z Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2, Li 1 + z Ni 0 .4 Mn 0 .4 Co 0 .2 O 2 Li , such as 1 + z Ni b Mn c Co 1 - (b + c + d) M d O (2-e) A e B + c &lt; = 0.8, 0.1? C? 0.8, 0? D? 0.2, 0? E? 0.2, b + c + d <1, M = Al, Mg, Cr , Ti, Si or Y and A = F, P or Cl); And the formula Li 1 + x M 1-y M 'y PO 4-z X z ( wherein, M = a transition metal, preferably Fe, Mn, Co or Ni, M' = Al, Mg or Ti, X = F, S or N, and -0.5? X? +0.5, 0? Y? 0.5, and 0? Z? 0.1), but the present invention is not limited thereto.

상기 바인더는 집전체에 도포되는 전극 합제 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%의 범위에서 바인더가 포함될 수 있고, 선택적으로 0 내지 20 중량%의 범위에서 도전재가 포함될 수 있다.The binder may include a binder in an amount of 1 to 20% by weight, and may optionally include a conductive material in a range of 0 to 20% by weight based on the total weight of the electrode mixture applied to the current collector.

상기 바인더의 예로는, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 셀룰로오즈, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체, 고분자 고검화 폴리비닐알콜 등을 들 수 있다.Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), cellulose, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber, fluorine rubber, various copolymers, high molecular weight polyolefins such as polyolefin, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, Vinyl alcohol, and the like.

상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 그라파이트; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼니스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다. 시판되고 있는 도전재의 구체적인 예로는 아세틸렌 블랙 계열인 쉐브론 케미칼 컴퍼니(Chevron Chemical Company)나 덴카 블랙(Denka Singapore Private Limited), 걸프 오일 컴퍼니(Gulf Oil Company) 제품 등), 케트젠블랙(Ketjenblack), EC 계열(아르막 컴퍼니(Armak Company) 제품), 불칸(Vulcan) XC-72(캐보트 컴퍼니(Cabot Company) 제품) 및 수퍼(Super) P(Timcal 사 제품) 등이 있다.The conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used. Concrete examples of commercially available conductive materials include acetylene black series such as Chevron Chemical Company, Denka Singapore Private Limited, Gulf Oil Company, etc.), Ketjenblack, EC (Armak Company), Vulcan XC-72 (Cabot Company), and Super P (Timcal).

경우에 따라서는, 전극의 팽창을 억제하는 성분으로서 충진제가 선택적으로 첨가될 수 있다. 이러한 충진제는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.In some cases, a filler may be optionally added as a component for suppressing the expansion of the electrode. Such a filler is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery, and examples thereof include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

또한, 점도 조절제, 접착 촉진제 등의 기타의 성분들이 선택적으로 또는 둘 이상의 조합으로서 더 포함될 수 있다.In addition, other components such as a viscosity adjusting agent, an adhesion promoter and the like may be further included as a selective or a combination of two or more.

상기 점도 조절제는 전극 합제의 혼합 공정과 그것의 집전체 상의 도포 공정이 용이할 수 있도록 전극 합제의 점도를 조절하는 성분으로서, 전극 합제 전체 중량을 기준으로 30 중량%까지 첨가될 수 있다. 이러한 점도 조절제의 예로는, 카르복시메틸셀룰로우즈, 폴리비닐리덴 플로라이드 등이 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 경우에 따라서는, 앞서 설명한 용매가 점도 조절제로서의 역할을 병행할 수 있다.The viscosity adjusting agent may be added up to 30% by weight based on the total weight of the electrode mixture, so as to control the viscosity of the electrode mixture so that the mixing process of the electrode mixture and the coating process on the collector may be easy. Examples of such viscosity modifiers include carboxymethylcellulose, polyvinylidene fluoride and the like, but are not limited thereto. In some cases, the above-described solvent may play a role as a viscosity adjusting agent.

상기 접착 촉진제는 집전체에 대한 활물질의 접착력을 향상시키기 위해 첨가되는 보조성분으로서, 바인더 대비 10 중량% 이하로 첨가될 수 있으며, 예를 들어 옥살산 (oxalic acid), 아디프산(adipic acid), 포름산(formic acid), 아크릴산(acrylic acid) 유도체, 이타콘산(itaconic acid) 유도체 등을 들 수 있다.The adhesion promoter may be added in an amount of 10% by weight or less based on the binder, for example, oxalic acid, adipic acid, Formic acid, acrylic acid derivatives, itaconic acid derivatives, and the like.

상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 재료를 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 도전재, 바인더 등의 성분들이 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by coating a negative electrode material on a negative electrode collector and drying the same, and if necessary, may further include components such as a conductive material and a binder as described above.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, like the positive electrode collector, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams and nonwoven fabrics.

상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 천연 흑연, 인조 흑연, 팽창 흑연, 탄소섬유, 난흑연화성 탄소, 카본블랙, 카본나노튜브, 플러렌, 활성탄 등의 탄소 및 흑연재료; 리튬과 합금이 가능한 Al, Si, Sn, Ag, Bi, Mg, Zn, In, Ge, Pb, Pd, Pt, Ti 등의 금속 및 이러한 원소를 포함하는 화합물; 금속 및 그 화합물과 탄소 및 흑연재료의 복합물; 리튬 함유 질화물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 탄소계 활물질, 규소계 활물질, 주석계 활물질, 또는 규소-탄소계 활물질이 더욱 바람직하며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수도 있다.Examples of the negative electrode active material include carbon and graphite materials such as natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, carbon fiber, non-graphitizable carbon, carbon black, carbon nanotube, fullerene and activated carbon; Metals such as Al, Si, Sn, Ag, Bi, Mg, Zn, In, Ge, Pb, Pd, Pt and Ti which can be alloyed with lithium and compounds containing these elements; Complexes of metals and their compounds and carbon and graphite materials; Lithium-containing nitrides, and the like. Among them, a carbon-based active material, a silicon-based active material, a tin-based active material, or a silicon-carbon based active material is more preferable, and these may be used singly or in combination of two or more.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separation membrane is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.

상기 리튬염 함유 비수계 전해질은, 비수 전해질과 리튬염으로 이루어져 있다. 상기 비수 전해질로는 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte is composed of a non-aqueous electrolyte and a lithium salt. As the non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte, a solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte and the like are used.

상기 비수 전해액으로는, 예를 들어, n-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the nonaqueous electrolytic solution include n-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, But are not limited to, lactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, Nitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivatives , Tetrahydrofuran derivatives, ether, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

또한, 비수계 전해질에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene carbonate), PRS(Propene sultone), FPC(Fluoro-Propylene carbonate) 등을 더 포함시킬 수 있다.For the purpose of improving charge / discharge characteristics, flame retardancy, etc., non-aqueous electrolytes may be used in the form of, for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride, etc. are added It is possible. In some cases, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability. In order to improve the high-temperature storage characteristics, carbon dioxide gas may be further added. FEC (Fluoro-Ethylene carbonate, PRS (propene sultone), FPC (fluoro-propylene carbonate), and the like.

본 발명에 있어서, 상기 전지셀들(A)는 저온 특성을 발휘하기 위하여, 셀 내부에 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 첨가제들은 저온 성능을 향상시키는 것이면 어느 것이든 제한되지 않는다.In the present invention, the battery cells (A) may further include additives in the cells to exhibit low-temperature characteristics. The additives are not limited as long as they improve the low-temperature performance.

상기 첨가제의 하나의 예로, 리튬 이차전지용 리튬염과 술포닐기-함유 이미드 리튬 화합물로 이루어진 리튬 혼합염을 들 수 있다.One example of the additive is a lithium mixed salt composed of a lithium salt for a lithium secondary battery and a sulfonyl group-containing imide lithium compound.

종래 비수 전해질용 리튬염으로 사용되던 LiPF6 등은 저온 해리도가 저하되는 문제를 가지고 있었다. 즉, 저온에서 리튬이온과 PF6 음이온의 해리도가 저하되어 전지 저항이 급격히 증가되는 문제점을 가지고 있다. 반면에, 상기 술포닐기-함유 이미드 리튬 화합물을 함께 전해액에 첨가하면, 그것의 큰 음이온 크기로 인해 리튬이온과의 회합정수가 저온에서도 낮으므로, 리튬이온이 음이온과 쉽게 해리되어 비수성 전해액 내에서 양극과 음극 사이를 원활하게 이동할 수 있게 된다. 따라서, 리튬이온 이차전지의 저온 저항이 감소하고 그에 따라 저온 출력 특성이 개선된다.LiPF 6 used as a lithium salt for a non-aqueous electrolyte conventionally has a problem that the degree of low-temperature dissociation is lowered. That is, there is a problem that the dissociation degree of lithium ions and PF 6 anions is lowered at a low temperature and the battery resistance is rapidly increased. On the other hand, when the sulfonyl group-containing imide lithium compound is added to the electrolytic solution together with the sulfonium group-containing imide lithium compound, the association with the lithium ion is low even at a low temperature due to its large anion size, so that lithium ions are easily dissociated from the anion, It is possible to smoothly move between the anode and the cathode. Therefore, the low-temperature resistance of the lithium ion secondary battery is reduced, thereby improving the low-temperature output characteristics.

상기 "술포닐기-함유 이미드 리튬 화합물"은 상기한 바와 같이, 큰 크기의 음이온기에 작은 리튬이온이 배위하고 있는 구조로 되어 있는 화합물이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, Lithium bis(Trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI), Lithium bis(perfluoroethylsulfonyl) imide (BETI), Lithium Bis[(perfluoroalkyl)sulfonyl]imide, lithiumpoly[4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphenoxy]sulfonylimide (LiPHFIPSI) 등이 사용될 수 있으며, 이들의 둘 또는 그 이상의 조합으로 사용될 수도 있다. 그 중에서도, 저온 성능뿐만 아니라 고온 저장 및 사이클 특성이 안정한 Lithium bis(Trifluoromethanesulfonyl)imide ('LiTFSI') 염이 특히 바람직하다.As described above, the "sulfonyl group-containing imide lithium compound" is not particularly limited as long as it is a compound having a structure in which small lithium ions are coordinated to an anion group having a large size. Lithium bis (Trifluoromethanesulfonyl) (perfluoroethylsulfonyl) imide (BETI), lithium bis [(perfluoroalkyl) sulfonyl] imide, lithiumpoly [4,4'- (hexafluoroisopropylidene) diphenoxy] sulfonylimide (LiPHFIPSI) Or a combination thereof. Among them, Lithium bis (Trifluoromethanesulfonyl) imide ('LiTFSI') salt having a stable high-temperature storage and cycle characteristics as well as low-temperature performance is particularly preferable.

상기 화합물의 함량은 전해액 전체 중량을 기준으로 10% 내지 60%인 것이 바람직하고, 30% 내지 40%인 것이 더욱 바람직하다. 함량이 상기 범위보다 적으면 첨가에 따른 효과, 즉, 저온 특성의 향상을 기대하기 어렵고, 반대로 상기 범위보다 많으면, 전해액의 점도가 높아져 전기 전도율이 떨어지는 문제점이 발생하므로 바람직하지 않다.The content of the compound is preferably 10% to 60%, more preferably 30% to 40%, based on the total weight of the electrolytic solution. If the content is less than the above range, it is difficult to expect the effect of the addition, that is, the improvement of the low-temperature characteristics. On the contrary, if it is more than the above range, the viscosity of the electrolytic solution becomes high and the electric conductivity becomes low.

본 발명에 따라, 술포닐기-함유 이미드 리튬 화합물과 함께 리튬 혼합염을 구성하는 기타 리튬염은 종래에 알려져 있는 리튬염들이 그대로 사용될 수 있으며, 그것의 예로는 LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬 등이 있고, 그 중 LiPF6가 특히 바람직하다.According to the present invention, other lithium salts constituting the lithium mixed salt together with the sulfonyl group-containing imide lithium compound may be lithium salts known in the art. Examples thereof include LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi , Chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylate lithium, lithium 4-phenylborate, and the like, among which LiPF 6 is particularly preferable.

상기 첨가제의 다른 하나의 예로, 하기 화학식 1의 무기염을 들 수 있다.Another example of the additive is an inorganic salt represented by the following general formula (1).

R4X+YZn - (1)R 4 X + YZ n - (1)

상기 식에서, R은 C3-C10 알킬이고; X는 질소 또는 인이고; Y는 붕소 또는 인이고; Z는 C3-C10 알킬, C4-C10 시클로 또는 방향족, 또는 할로겐이고; n은 상기 X 및 Y의 선택에 따른 Y의 산화수(oxidation number)에 의해 4 또는 6이다.Wherein, R is C 3 -C 10 alkyl; X is nitrogen or phosphorus; Y is boron or phosphorus; Z is C 3 -C 10 alkyl, C 4 -C 10 cyclo or aromatic, or halogen; n is 4 or 6 due to the oxidation number of Y according to the selection of X and Y. [

상기 화학식 1의 무기염은 전해질 용매 내에서 높은 해리도를 나타내고, 해리된 양이온과 음이온이 리튬 전지내의 양극 및 음극과 반응하지 않으며, 양극과 음극 계면에서 전하 이중층을 형성할 수 있는 화합물이다. 즉, 상기 화학식 1의 화합물은 저온에서의 충방전시 양극과 음극 계면에 전하 이중층을 생성하여 Li 이온과 전극의 반응성을 향상시켜 전극 계면의 저항 감소 및 그에 따른 출력 성능의 향상에 이바지할 수 있다. 실험에 의하면, -20 내지 -30℃의 저온에서 종래의 리튬 이차전지에 비해 약 40% 이상의 저항 감소 및 40% 이상의 출력 증가가 얻어지는 것으로 확인되었다.The inorganic salt of Formula 1 has a high degree of dissociation in the electrolyte solvent, and dissociated cations and anions do not react with the positive and negative electrodes in the lithium battery, and form a charge double layer at the interface between the positive and negative electrodes. That is, the compound of formula (I) may generate a charge double layer at the interface between the positive electrode and the negative electrode during charging / discharging at a low temperature to improve the reactivity between the Li ion and the electrode, thereby reducing the resistance of the electrode interface and thereby improving the output performance . According to the experiment, it was confirmed that a resistance reduction of about 40% or more and an output increase of 40% or more were obtained at a low temperature of -20 to -30 占 폚 as compared with the conventional lithium secondary battery.

상기 화학식 1에서, R은 바람직하게는 탄소 3 내지 10의 알킬, 더욱 바람직하게는 부틸일 수 있다.In the above formula (1), R is preferably an alkyl having 3 to 10 carbon atoms, more preferably butyl.

상기 화학식 1의 무기염 중 특히 바람직한 예로는 (C4H9)4NB(C4H9)4, (C4H9)4NBF4, (C4H9)4NB(C6H5)4, (C4H9)4NPF6 및 (C4H9)4PBF4로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 들 수 있다.Especially preferred examples of the inorganic salt of the formula (1) (C 4 H 9) 4 NB (C 4 H 9) 4, (C 4 H 9) 4 NBF 4, (C 4 H 9) 4 NB (C 6 H 5 ) 4 , (C 4 H 9 ) 4 NPF 6, and (C 4 H 9 ) 4 PBF 4 .

상기 화학식 1의 무기염은 전해액 전체 중량을 기준으로 0.1 ~ 20 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다. 첨가량이 너무 적으면 첨가에 따른 효과를 얻기 어려우며, 반대로 너무 많으면 전해액의 점도가 상승하고 내부 저항이 증가하는 등의 문제점을 유발하므로 바람직하지 않다.The inorganic salt of Formula 1 is preferably added in an amount of 0.1 to 20% by weight based on the total weight of the electrolytic solution. If the addition amount is too small, it is difficult to obtain the effect of the addition. On the other hand, if it is too much, the viscosity of the electrolytic solution increases and the internal resistance increases.

하나의 바람직한 예에서, 상기 전지셀들(A)는 전해질 중의 전해액으로, 프로필렌 카보네이트(PC) 또는 PC 이외에 디에틸 카보네이트(DEC), 디메틸 카보네이트(DMC) 등의 선형 카보네이트를 포함하는 혼합 용매를 사용할 수 있다.In one preferred embodiment, the battery cells (A) use a mixed solvent containing linear carbonates such as diethyl carbonate (DEC) and dimethyl carbonate (DMC) in addition to propylene carbonate (PC) .

상기 PC는 에틸렌 카보네이트(EC)에 비해 어는 점이 낮은 특성을 가지고 있으므로 저온에서 작동이 요구되는 전지의 재료에 바람직하다.The PC is preferable to a material of a battery which requires operation at a low temperature since it has characteristics of low freezing point compared to ethylene carbonate (EC).

다른 하나의 바람직한 예에서, 상기 전지셀들(A)는 음극 활물질로 비흑연계 탄소재료를 사용할 수 있다. 상기 "비흑연계 탄소재료"란 비흑연계 탄소재료가 적어도 50% 이상 함유되어 있어서 흑연계 탄소재료로 볼 수 없는 경우를 포괄적으로 의미한다.In another preferred example, the battery cells (A) can use a non-black carbon material as the negative electrode active material. The term "non-black carbon material" as used herein refers to a case where at least 50% of the non-black carbon material is contained and can not be regarded as a graphite carbon material.

더욱 바람직한 예로, 상기 비흑연계 탄소재료는 중량비로 50% 이상의 난흑연화 탄소를 포함하여 구성된 음극 재료일 수 있다.As a more preferable example, the graphite carbon material may be a negative electrode material comprising 50% or more of non-graphitized carbon in a weight ratio.

흑연 및 이흑연화 탄소는 리튬 이차전지에서 상기 재료의 특성으로 인해 전해질 용매로서 주로 에틸렌 카보네이트(EC)를 사용하는 반면에, 난흑연화 탄소는 전해질 용매로서 프로필렌 카보네이트(PC)를 사용할 수 있으므로, 저온 특성을 향상시킬 수 있다.Graphite and graphitized carbon mainly use ethylene carbonate (EC) as an electrolyte solvent due to the characteristics of the material in a lithium secondary battery, whereas non-graphitized carbon can use propylene carbonate (PC) as an electrolyte solvent, The characteristics can be improved.

본 발명에 있어서, 상기 전지셀들(A)는 전지셀들(B)와 직렬 및/또는 병렬로 외부 입출력 단자에 하나의 회로로 연결되어 있을 수 있다.In the present invention, the battery cells A may be connected to the external input / output terminals by a single circuit in series and / or in parallel with the battery cells B.

반면에, 상기 전지셀들(A)는 전지셀들(B)와 전기적으로 분리되어 외부 입출력 단자에 별도의 회로로 연결되어 있을 수 있다. 이 경우, 초기 시동 시 전지셀들(A)가 외부 입출력 단자에 연결되고, 시동 후 전지셀들(B)가 외부 입출력 단자에 연결될 수 있다. 이를 위해, 별도의 스위치가 필요할 수 있고, 상기 스위치는 회로 시스템에 포함되어 있을 수 있다.On the other hand, the battery cells A may be electrically separated from the battery cells B and connected to the external input / output terminals through separate circuits. In this case, the battery cells A may be connected to the external input / output terminals at the time of initial startup, and the battery cells B may be connected to the external input / output terminals after the startup. To this end, a separate switch may be required and the switch may be included in the circuit system.

본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a device including the battery pack as a power source.

상기 디바이스의 바람직한 예로는 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템 등을 들 수 있다.Preferred examples of such devices include: a power tool powered by an electric motor; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), and the like; An electric motorcycle including an electric bike (E-bike) and an electric scooter (E-scooter); An electric golf cart; And a power storage system.

하나의 바람직한 예로, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차일 수 있고, 전지셀들(A)가 별도의 회로로 시동 장치에 연결되어 있는 구성일 수 있다.
In one preferred embodiment, the device may be an electric vehicle, a hybrid electric vehicle or a plug-in hybrid electric vehicle, and the battery cells A may be connected to the starter device as a separate circuit.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

Claims (14)

다수의 전지셀들이 전기적으로 연결되어 있고,
전체 전지셀들의 개수를 기준으로 10% 이하의 전지셀(A)는 나머지 전지셀(B)에 비하여 저온 성능이 우수하며,
상기 전지셀(A)는 전극 및/또는 전해질이 저온 고출력 특성을 발휘하기 위해, 셀 내부에 첨가제로 술포닐기-함유 이미드 리튬 화합물 또는 하기 화학식 1의 무기염을 포함하고,
상기 전지셀(A)는 전해질 중의 전해액으로 프로필렌 카보네이트(PC), 또는 PC와 선형 카보네이트의 혼합용매를 사용하는 것을 특징으로 하는 전지팩;
R4X+YZn - (1)
상기 식에서,
R은 C3-C10 알킬이고;
X는 질소 또는 인이고;
Y는 붕소 또는 인이고;
Z는 C3-C10 알킬, C4-C10 시클로 또는 방향족, 또는 할로겐이고;
N은 상기 X 및 Y의 선택에 따른 Y의 산화수(oxidation number)에 의해 4 또는 6이다.
A plurality of battery cells are electrically connected,
The battery cell A having a capacity of 10% or less based on the total number of battery cells is superior in low temperature performance to the remaining battery cells B,
The battery cell (A) comprises a sulfonyl group-containing imide lithium compound or an inorganic salt represented by the following formula (1) as an additive in the cell so that the electrode and / or the electrolyte exhibit low-temperature high-
Wherein the battery cell (A) uses propylene carbonate (PC) or a mixed solvent of PC and linear carbonate as an electrolyte solution in the electrolyte .
R 4 X + YZ n - (1)
In this formula,
R is C 3 -C 10 alkyl;
X is nitrogen or phosphorus;
Y is boron or phosphorus;
Z is C 3 -C 10 alkyl, C 4 -C 10 cyclo or aromatic, or halogen;
N is 4 or 6 due to the oxidation number of Y according to the selection of X and Y. [
제 1 항에 있어서, 상기 전지셀(A)는 전체 전지셀들의 개수를 기준으로 0.5 내지 10%로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the battery cell (A) comprises 0.5 to 10% based on the total number of battery cells. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀(A)는 전체 전지셀들의 개수를 기준으로 1 내지 5%로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the battery cell (A) comprises 1 to 5% based on the total number of battery cells. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 선형 카보네이트는 디에틸 카보네이트(DEC) 및 디메틸 카보네이트(DMC)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the linear carbonate is at least one selected from the group consisting of diethyl carbonate (DEC) and dimethyl carbonate (DMC). 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀(A)는 음극 활물질로 비흑연계 탄소재료를 사용하는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the battery cell (A) uses a non-black carbon material as the negative electrode active material. 제 8 항에 있어서, 상기 비흑연계 탄소재료는 중량비로 50% 이상의 난흑연화 탄소를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 8, wherein the graphite carbon material comprises at least 50% by weight of non-graphitized carbon. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀(A)는 전지셀(B)와 직렬 및/또는 병렬로 외부 입출력 단자에 하나의 회로로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the battery cell (A) is connected to the external input / output terminal in series and / or in parallel with the battery cell (B) by a single circuit. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀(A)는 전지셀(B)와 전기적으로 분리되어 외부 입출력 단자에 별도의 회로로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the battery cell (A) is electrically separated from the battery cell (B) and connected to an external input / output terminal by a separate circuit. 제 1 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.10. A device comprising the battery pack according to claim 1 as a power source. 제 12 항에 있어서, 상기 디바이스는 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart), 또는 전력저장용 시스템인 것을 특징으로 하는 디바이스.13. The apparatus of claim 12, wherein the device comprises: a power tool powered by an electric motor; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), and the like; An electric motorcycle including an electric bike (E-bike) and an electric scooter (E-scooter); An electric golf cart, or a system for power storage. 제 13 항에 있어서, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차이고, 전지셀(A)가 별도의 회로로 시동 장치에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
14. The device according to claim 13, wherein the device is an electric vehicle, a hybrid electric vehicle or a plug-in hybrid electric vehicle, and the battery cell (A) is connected to the starting device as a separate circuit.
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