KR102063604B1 - Secondary Battery and the Design Method Thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 이차전지의 설계방법은 a) 분리막을 사이에 두고 서로 대향하는 양극과 음극이 둘 이상 적층된 적층형 이차전지의 충방전시, 적층 방향으로의 전지내 위치별 온도 프로파일(profile)이 산출되는 단계; 및 b) 상기 위치별 온도 프로파일에 의해, 해당 위치별 양극에 사용되는 양극활물질이 선정되는 단계를 포함한다.According to the present invention, a method of designing a secondary battery includes a) a temperature profile of each position in a battery in a stacking direction during charging and discharging of a stacked secondary battery in which two or more positive and negative electrodes are laminated to each other with a separator therebetween. Calculated steps; And b) selecting the positive electrode active material used for the positive electrode for each position by the positional temperature profile.

Description

이차전지 및 이차전지의 설계 방법{Secondary Battery and the Design Method Thereof}Secondary Battery and the Design Method Thereof}

본 발명은 이차전지 및 이차전지의 설계방법에 관한 것으로, 상세하게, 안정성 및 수명이 향상된 이차전지 및 이의 설계방법에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery and a method for designing a secondary battery, and more particularly, to a secondary battery having improved stability and lifespan and a design method thereof.

전지는 크게 1차 전지와 2차 전지로 구분될 수 있는데, 1차 전지란 비가역적인 반응을 이용하여 전기를 생산하므로 한 번 사용된 후에는 재사용이 불가능한 전지로서 일반적으로 많이 사용하는 건전지, 수은 전지, 볼타 전지 등이 이에 속하며, 2차 전지는 이와는 달리 가역적인 반응을 이용하므로 사용 후 충전하여 재사용이 가능한 전지로서 납 축전지, 리튬 이온 전지, 니카드(Ni-Cd) 전지 등이 이에 속한다.Batteries can be largely divided into primary and secondary batteries. Primary batteries generate electricity by using an irreversible reaction, so they cannot be reused after being used once. In this regard, a voltaic battery, and the like, and the secondary battery uses a reversible reaction, and thus, a rechargeable battery, a lithium ion battery, a Ni-Cd battery, and the like may be used as a rechargeable battery after use.

일반적으로 2차 전지는 그 내부에 다수 개의 단위 셀을 포함하고 있으며, 또한 일반적으로 각 셀의 전극들과 연결된 한 쌍의 외부 단자 탭(즉 각 단위 셀의 양극들이 연결된 하나의 양극, 각 셀의 음극들이 연결된 하나의 음극으로서, 전지 하나당 한 쌍이 구비되어 전극으로서 기능하는 탭)이 외부로 노출되어 있는 형태로 구성된다. 특히, 대한민국 공개특허 제2007-0053614호와 같이, 적층형 리튬이온전지는 전해액에 침지되는 복수의 음극 및 양극이 분리막을 사이에 두고 적층됨과 동시에, 전기적으로 직렬 또는 병렬 연결되는 구조를 갖는다. 이와 같은 2차 전지들은 일반적으로 단일한 음극 및 양극이 사용되기보다는 다수 개의 음극 및 양극이 연결되어 하나의 팩으로서의 배터리를 형성하게 된다.In general, a secondary battery includes a plurality of unit cells therein, and generally includes a pair of external terminal tabs connected to electrodes of each cell (that is, one positive electrode to which positive electrodes of each unit cell are connected, One negative electrode connected to the negative electrode, a pair is provided per cell to serve as an electrode) is configured in the form that is exposed to the outside. In particular, as in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2007-0053614, a stacked lithium ion battery has a structure in which a plurality of negative electrodes and positive electrodes immersed in an electrolyte are stacked with a separator therebetween and electrically connected in series or in parallel. Such secondary batteries generally have a plurality of negative and positive electrodes connected together to form a battery as a pack, rather than a single negative and positive electrode.

이렇게, 다수개의 음극 및 양극이 분리막을 사이에 두고 적층되는 적층형 이차전지는 전지를 구성하는 다수개의 막(음극, 양극, 분리막) 중 단 하나의 막만이 손상되거나 열화되어도 전지 전체를 폐기해야만 하는 한계가 있다. As described above, a stacked secondary battery in which a plurality of negative electrodes and positive electrodes are stacked with a separator interposed therebetween has a limit in that the entire battery must be disposed even if only one of the plurality of films (cathode, anode, separator) constituting the battery is damaged or deteriorated. There is.

대한민국 공개특허 제2007-0053614호Republic of Korea Patent Publication No. 2007-0053614

본 발명은 전지 내 발열에 의한 전지 특성 열화를 방지할 수 있는 이차전지의 설계 방법 및 이차전지를 제공하는 것이다. The present invention provides a secondary battery and a method for designing a secondary battery that can prevent deterioration of battery characteristics due to heat generation in the battery.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계 방법은 a) 분리막을 사이에 두고 양극과 음극이 교번 적층된 적층형 이차전지의 충방전시, 적층 방향으로의 전지내 위치별 온도 프로파일(profile)이 산출되는 단계; 및 b) 위치별 온도 프로파일에 의해, 해당 위치별 양극에 사용되는 양극활물질이 선정되는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a method of designing a secondary battery includes a) a temperature profile of each position in a battery in a stacking direction during charge and discharge of a stacked secondary battery in which an anode and a cathode are alternately stacked with a separator interposed therebetween. Calculated steps; And b) selecting the positive electrode active material used for the positive electrode for each position by the positional temperature profile.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계 방법에 있어, b) 단계는 양극활물질의 물질별 사용온도 상한값을 기준으로, 위치별 온도 프로파일에 따라, 해당 위치별 양극에 사용되는 양극활물질이 선정될 수 있다.In the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, step b) is based on the upper limit of the use temperature of each positive electrode active material, and according to the temperature profile for each location, the positive electrode active material used for the positive electrode for each location is selected. Can be.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계 방법에 있어, b) 단계는 양극활물질의 물질별 사용온도 상한값을 기준으로, 위치별 온도 프로파일 상, 각 양극 위치에서의 온도를 초과하는 사용온도 상한값을 갖는 물질이 각 양극의 양극활물질로 선정되는 단계;를 포함할 수 있다.In the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, step b) is based on the upper limit of the use temperature of each material of the positive electrode active material, on the temperature profile of each position, the upper limit of use temperature exceeding the temperature at each anode position. The material having a step of selecting as the positive electrode active material of each positive electrode; may include.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계 방법에 있어, b) 단계는 b1) 위치별 온도 프로파일에서의 최저 온도 내지 최고 온도 사이의 온도인 적어도 하나 이상의 기준온도가 설정되는 단계; b2) 양극활물질의 물질별 사용온도 상한값을 기준으로, 기준온도를 초과하는 사용온도를 갖는 양극활물질인 저온활물질군이 선정되고, 최고 온도를 초과하는 사용온도를 갖는 양극활물질인 고온활물질군이 선정되는 단계; b3) 위치별 온도 프로파일에서 기준온도 미만의 온도 영역에 위치하는 양극의 양극활물질로, 저온활물질군에 속하는 양극활물질이 선정되는 단계; 및 b4) 위치별 온도 프로파일에서 기준온도 이상의 온도 영역에 위치하는 양극의 양극활물질로, 고온활물질군에 속하는 양극활물질이 선정되는 단계를 포함할 수 있다.In the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, step b) includes: b1) setting at least one reference temperature, which is a temperature between a minimum temperature and a maximum temperature in a location-specific temperature profile; b2) On the basis of the upper limit of the operating temperature for each material of the positive electrode active material, a low temperature active material group, which is a positive electrode active material having a use temperature exceeding a reference temperature, is selected, and a high temperature active material group, a positive electrode active material having a use temperature exceeding a maximum temperature, is selected. Becoming; b3) selecting a positive electrode active material belonging to the low temperature active material group as the positive electrode active material of the positive electrode positioned in the temperature range below the reference temperature in the location-specific temperature profile; And b4) selecting a positive electrode active material belonging to the high temperature active material group as the positive electrode active material of the positive electrode positioned in the temperature range of the reference temperature or more in the location-specific temperature profile.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계 방법은, b) 단계 전, c) 설계되는 이차전지의 충방전 용량이 설정되는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention may further include a step of setting the charge / discharge capacity of the designed secondary battery before step b) and c).

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계 방법에 있어, c) 단계가 더 수행되는 경우, b) 단계는 b5) 양극활물질의 물질별 사용온도 상한값을 기준으로, 위치별 온도 프로파일 상, 각 양극 위치에서의 온도를 초과하는 사용온도 상한값을 갖는 물질이 각 양극의 양극활물질 후보군으로 선정되는 단계; 및 c6) 적층된 양극의 병렬 연결시 설계된 이차전지의 충방전 용량이 만족되도록, 각 양극의 양극활물질 후보군으로부터 각 양극의 양극활물질이 선정되는 단계;를 포함할 수 있다.In the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, when step c) is further performed, step b) is based on a temperature profile of each position on the basis of the upper limit of the use temperature of each material of the positive electrode active material. Selecting a material having an upper limit of use temperature exceeding the temperature at the anode position as a cathode active material candidate group for each anode; And c6) selecting a cathode active material of each cathode from a cathode active material candidate group of each cathode so that the charge / discharge capacity of the secondary battery designed when the stacked anodes are connected in parallel is satisfied.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계 방법에 있어, 이차전지는 리튬 이차전지일 수 있다.In the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, the secondary battery may be a lithium secondary battery.

본 발명은 상술한 설계 방법에 따라 설계된 이차전지를 포함한다.The present invention includes a secondary battery designed according to the above-described design method.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 분리막을 사이에 두고 양극과 음극이 교번 적층된 적층형 이차전지이며, 적층 방향을 기준으로, 중심에 위치하는 양극의 양극활물질과 최외각에 위치하는 양극의 양극활물질이 서로 상이할 수 있다.A secondary battery according to an embodiment of the present invention is a stacked secondary battery in which an anode and a cathode are alternately stacked with a separator interposed therebetween, and based on a stacking direction, a cathode active material of a cathode positioned at a center and an anode disposed at an outermost portion thereof. The positive electrode active materials may be different from each other.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 있어, 이차전지는 적층 방향을 기준으로, 적어도 최하부에 위치하는 양극을 포함하는 제1영역, 중심에 위치하는 양극을 포함하는 제2영역 및 최상부에 위치하는 양극을 포함하는 제3영역으로 구획될 수 있으며, 제1영역 및 제3영역에 위치하는 양극에는 동일한 양극활물질이 구비되고, 제2영역에 위치하는 양극에는 제1영역 및 제2영역의 양극에 구비되는 양극활물질과 상이한 양극활물질이 구비될 수 있다.In the secondary battery according to an embodiment of the present invention, the secondary battery is located in a first region including a positive electrode positioned at least in the lowermost part, a second region including a positive electrode positioned in the center and an uppermost position based on the stacking direction The positive electrode active material may be partitioned into a third region including an anode, and the anode positioned in the first region and the third region is provided with the same cathode active material, and the anode positioned in the second region has the anode of the first region and the second region. A cathode active material different from the cathode active material provided at may be provided.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 있어, 이차전지는, 충방전시 적층 방향으로의 위치별 온도 프로파일(profile)을 기준으로, 위치별 온도 프로파일에서의 최저 온도 내지 최고 온도 사이의 온도인 적어도 하나 이상의 기준온도에 의해, 적어도 최하부에 위치하는 양극을 포함하는 제1영역, 중심에 위치하는 양극을 포함하는 제2영역 및 최상부에 위치하는 양극을 포함하는 제3영역으로 구획될 수 있다.In the secondary battery according to an embodiment of the present invention, the secondary battery is a temperature between the lowest temperature and the highest temperature in the positional temperature profile, based on the positional temperature profile in the stacking direction during charging and discharging. At least one reference temperature may be partitioned into a first region including an anode positioned at least at a lowermost portion, a second region including an anode positioned at a center thereof, and a third region including an anode positioned at an uppermost portion thereof.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 있어, 제1영역 및 제3영역의 양극에 구비되는 양극활물질과 제2영역의 양극에 구비되는 양극활물질은 서로 상이할 수 있다. In the secondary battery according to an embodiment of the present invention, the positive electrode active material provided in the positive electrode of the first region and the third region and the positive electrode active material provided in the positive electrode of the second region may be different from each other.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 있어, 제 1영역 및 제 3영역의 양극에 구비되는 양극활물질은 서로 독립적으로, 리튬, 니켈, 코발트 및 망간을 필수 구성 원소로서 갖는 층상 구조의 리튬 니켈 코발트 망간 복합 산화물을 포함할 수 있다.In the secondary battery according to an embodiment of the present invention, the positive electrode active material provided in the positive electrode of the first region and the third region, independently of each other, lithium nickel having a layered structure having lithium, nickel, cobalt and manganese as essential constituent elements Cobalt manganese complex oxide.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 있어, 제 2영역의 양극에 구비되는 양극활물질은 서로 독립적으로, 스피넬형 리튬망간 산화물을 포함할 수 있다.In the secondary battery according to an embodiment of the present invention, the positive electrode active material provided in the positive electrode of the second region may include a spinel lithium manganese oxide independently of each other.

본 발명에 따른 이차전지의 설계 방법은 전지 내부의 위치별 온도 프로파일을 기준하여 각 양극이 설계됨에 따라, 열에 의한 전지 특성 저하를 방지하고 수명을 향상시킬 수 있으며, 과충전 상태에서도 전지의 손상(thermal runaway)을 방지할 수 있으며, 일반적인 범주를 넘어서는 사용환경에서도 전지의 안정성 및 수명을 담보할 수 있다.In the method of designing a secondary battery according to the present invention, as each positive electrode is designed based on a temperature profile for each location inside the battery, it is possible to prevent degradation of battery characteristics due to heat and to improve lifespan. Runaway can be prevented and the battery's stability and lifespan can be guaranteed even in the use environment beyond the general scope.

본 발명에 따른 이차전지는 전지 중심에 위치하는 양극의 양극활물질과 전지 최외각에 위치하는 양극의 양극활물질이 서로 상이하여, 전지 내 온도 불균일성에 의한 열화를 방지할 수 있고, 수명을 향상시킬 수 있으며, 과충전 상태에서도 전지의 손상(thermal runaway)을 방지할 수 있으며, 일반적인 범주를 넘어서는 사용환경에서도 전지의 안정성 및 수명을 담보할 수 있다.In the secondary battery according to the present invention, the positive electrode active material of the positive electrode positioned at the center of the battery and the positive electrode active material of the positive electrode positioned at the outermost side of the battery are different from each other, thereby preventing deterioration due to temperature nonuniformity in the battery and improving lifespan. In addition, it is possible to prevent thermal runaway of the battery even in an overcharged state, and to ensure the stability and life of the battery even in the use environment beyond the general range.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계 방법을 도시한 도면이며,
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지의 설계 방법 및 설계되는 이차전지를 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이차전지의 설계 방법을 도시한 도면이다.1 is a view showing a design method of a secondary battery according to an embodiment of the present invention,
2 is a view showing a method for designing a secondary battery and a secondary battery designed according to another embodiment of the present invention,
3 is a view showing a design method of a secondary battery according to another embodiment of the present invention.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 이차전지 및 이차전지의 설계방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the secondary battery and the secondary battery design method of the present invention. The drawings introduced below are provided by way of example so that the spirit of the invention to those skilled in the art can fully convey. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms, and the drawings presented below may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention. Also, like reference numerals denote like elements throughout the specification.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.At this time, if there is no other definition in the technical terms and scientific terms used, it has a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, the gist of the present invention in the following description and the accompanying drawings Descriptions of well-known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계 방법은 a) 분리막을 사이에 두고 양극과 음극이 교번 적층된 적층형 이차전지의 충방전시, 적층 방향으로의 전지내 위치별 온도 프로파일(profile)이 산출되는 단계; 및 b) 위치별 온도 프로파일에 의해, 해당 위치별 양극에 사용되는 양극활물질이 선정되는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a method of designing a secondary battery includes a) a temperature profile of each position in a battery in a stacking direction during charge and discharge of a stacked secondary battery in which an anode and a cathode are alternately stacked with a separator interposed therebetween. Calculated steps; And b) selecting the positive electrode active material used for the positive electrode for each position by the positional temperature profile.

적층형 이차전지의 외장재의 표면 온도와 외장재 내부의 실제 전극(음극 또는 양극)의 온도는 서로 상이하다. 또한, 적층되는 전극(음극이나 양극)의 수가 증가할수록 그 전지 내부와 외장재 표면간의 온도 차가 커지게 되며, 전극의 위치에 따른 온도 변화 또한 커질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계방법은 전지 내부의 위치별 온도 프로파일을 기준하여 각 위치별 양극이 설계됨에 따라, 전지 면적, 전극 적층수등이 전지 구조가 자유로이 설계 변경되어도, 전지의 열적 안전성이 담보될 수 있는 장점이 있다. The surface temperature of the packaging material of the stacked secondary battery and the temperature of the actual electrode (cathode or anode) inside the packaging material are different from each other. In addition, as the number of stacked electrodes (cathode or anode) increases, the temperature difference between the inside of the battery and the surface of the exterior material increases, and the temperature change according to the position of the electrode may also increase. In the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, as the positive electrode for each position is designed based on the temperature profile for each position inside the battery, the battery area, the number of electrode stacks, and the like may be freely changed in the battery structure. There is an advantage that the thermal safety of the can be secured.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계방법은 상술한 바와 같이, 전지 내부의 위치별 온도 프로파일을 기준하여 각 위치별 양극이 설계됨에 따라, 열에 취약한 양극의 열에 의한 전지 특성 저하를 방지하고 수명을 향상시킬 수 있고, 과충전 상태에서도 전지의 손상(thermal runaway)을 방지할 수 있으며, 일반적인 범주를 넘어서는 사용환경에서도 전지의 안정성 및 수명을 담보할 수 있다.In addition, the secondary battery design method according to an embodiment of the present invention, as described above, based on the temperature profile for each location in the battery as the positive electrode for each position is designed, the battery characteristics due to the heat of the positive electrode vulnerable to heat decrease It can prevent and improve the lifespan, prevent thermal runaway of the battery even in the state of overcharge, and ensure the stability and life of the battery even in the use environment beyond the general range.

상세하게, 위치별 온도 프로파일을 기준하여, 전지 내부 발열에 의해 손상될 수 있는 양극을 선별하고, 이러한 양극에 열적 안정성이 우수한 양극활물질을 사용함으로써, 전지 사용시 부분적인 양극의 손상에 의해 전지 전체가 폐기되는 위험을 원천적으로 방지할 수 있다. Specifically, based on the location-specific temperature profile, by selecting the positive electrode that can be damaged by the heat generated inside the battery, by using a positive electrode active material having excellent thermal stability for such a positive electrode, the entire battery is The risk of disposal can be prevented at the source.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계방법에 있어, 설계되는 이차전지는 양극-분리막-음극이 다수개 적층된 전극조립체; 전극조립체가 함침되는 전해질; 전극조립체 및 전해질이 장입되어 밀봉되는 전지 케이스;를 포함할 수 있으며, 전극조립체를 구성하는 각 양극은 무지부를 통해 서로 병렬 접속된 상태일 수 있으며, 전극조립체를 구성하는 각 음극은 무지부를 통해 서로 병렬 접속된 상태일 수 있다. 또한 전지 케이스에는 전극조립체의 양극 및 음극과 각각 연결되어, 외부와의 전기적 접속을 가능하게 하는 전극 단자(전지 탭)가 구비될 수 있다. In the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, the secondary battery to be designed includes an electrode assembly in which a plurality of anode- separator-cathodes are stacked; An electrolyte in which the electrode assembly is impregnated; And a battery case in which the electrode assembly and the electrolyte are charged and sealed, and each of the positive electrodes constituting the electrode assembly may be connected in parallel to each other through the uncoated portion, and each of the negative electrodes constituting the electrode assembly may pass through the uncoated portion. It may be connected in parallel. In addition, the battery case may be provided with an electrode terminal (battery tab) connected to the positive electrode and the negative electrode of the electrode assembly to enable electrical connection with the outside.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계방법에 있어, 전극조립체는 분리막을 사이에 두고 양극과 음극이 서로 교번 적층된 것일 수 있으며, 전극조립체의 최상부 및 최하부 각각에는 서로 독립적으로, 분리막, 양극 또는 음극이 위치할 수 있다. 전극조립체에 적층되는 양극의 수는 3 내지 100개, 구체적으로 10 내지 100개일 수 있으며, 음극의 수 또한 3 내지 100개, 구체적으로 10 내지 100개일 수 있으며, 상술한 바와 같이, 전극조립체의 최상부 및 최하부를 포함하여 서로 인접하여 위치하는 양극과 음극 사이에는 분리막이 위치할 수 있다. In the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, the electrode assembly may be one in which the positive electrode and the negative electrode are alternately stacked with the separator interposed therebetween, and each of the top and bottom of the electrode assembly may be independently of each other, the separator, The positive or negative electrode may be located. The number of anodes stacked on the electrode assembly may be 3 to 100, specifically 10 to 100, and the number of cathodes may also be 3 to 100, specifically 10 to 100, and as described above, the top of the electrode assembly And a separator may be disposed between the cathode and the anode positioned adjacent to each other, including the lowermost portion.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계방법에 있어, 위치별 온도 프로파일은 양극 및 음극이 교번 적층되는 적층 방향을 기준으로, 각 위치에서의 전지내 온도를 의미할 수 있으며, 일 변수가 위치 정보이며, 다른 일 변수가 그 위치에서의 온도 정보인 2차원 정보일 수 있다.In the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, the temperature profile for each location may refer to the temperature in the battery at each location based on the stacking direction in which the positive electrode and the negative electrode are alternately stacked. The location information, and another variable may be two-dimensional information that is temperature information at the location.

상세하게, 위치별 온도 프로파일은 실험적 또는 시뮬레이션을 통해 산출될 수 있으며, 위치별 온도 프로파일의 산출시, 전지의 사용환경, 전지의 과충전 전압, 충전 전류등 전지 온도에 영향을 줄 수 있는 요소(factor)들은 일정한 조건(전지 운전 환경)으로 제어될 수 있으며, 이러한 일정 조건은 해당 국가에서 규정되거나 표준 또는 생산자에 의해 규정된 안정성 테스트 조건일 수 있다. 일 예로, 위치별 온도 프로파일의 산출시, SOC 0%~100%, 4.2V 이상의 과충전 목표 전압, 0.1C 이상의 충전 전류등의 조건으로 위치별 온도 프로파일이 산출될 수 있다. In detail, the location-specific temperature profile may be calculated through experimentation or simulation.In calculating the location-specific temperature profile, factors that may affect the battery temperature, such as the environment of use of the battery, the overcharge voltage of the battery, and the charging current (factor) ) May be controlled to a certain condition (battery operating environment), which may be a stability test condition specified in the country or defined by a standard or manufacturer. For example, when calculating the location-specific temperature profile, the location-specific temperature profile may be calculated under conditions such as SOC 0% to 100%, an overcharge target voltage of 4.2V or more, and a charging current of 0.1C or more.

구체적인 일 예로, 위치별 온도 프로파일은 과충전 상태에서의 이차전지 내부의 위치별 온도일 수 있다. 즉, 분리막을 사이에 두고 서로 대향하는 양극과 음극이 셋 이상 적층된 적층형 이차전지의 과충전시, 적층 방향으로의 전지내 위치별 온도 프로파일(profile)이 산출될 수 있다. 과충전 상태는 설계되는 전지의 정격 충전 전압(V0)을 기준으로 110% 내지 130%의 충전이 이루어진 상태를 의미할 수 있으며, 리튬 이차전지를 일 예로 하여, 충전 전압이 4.2V를 초과하는 상태를 의미할 수 있다. As a specific example, the location-specific temperature profile may be a location-specific temperature inside the secondary battery in an overcharged state. That is, when overcharging a stacked secondary battery in which three or more positive and negative electrodes that are opposed to each other with a separator interposed therebetween, a temperature profile for each position in the battery in the stacking direction may be calculated. The overcharge state may refer to a state in which 110% to 130% of the charge is made based on the rated charge voltage V0 of the designed battery, and a state in which the charge voltage exceeds 4.2V is taken as an example of a lithium secondary battery. Can mean.

위치별 온도 프로파일이 산출되는 비 한정적인 일 예로, 적층형 이차전지에 적층방향으로 다수개의 열전대(thermocouple)을 삽입하여 위치별 온도 프로파일이 산출되거나, 위치별 분리막의 손상 정도로 온도 프로파일이 산출될 수 있다. As a non-limiting example in which the temperature profile for each location is calculated, a temperature profile for each location may be calculated by inserting a plurality of thermocouples in a stacking direction into the stacked secondary battery, or the temperature profile may be calculated to a degree of damage of the location-specific separator. .

위치별 온도 프로파일이 산출되는 비 한정적인 일 예로, 수학적 모델링을 이용한 시뮬레이션을 통해 위치별 온도 프로파일이 산출될 수 있으며, 수학적 모델링의 일 예로, Butler-Volmer 식을 이용한 전극 키네틱스(electrode kinetics), 물질 보존식, 전하 보존식, 열 보존식 및 열-전기화학 커플링등을 이용하여 적층형 전지의 수학적 모델링이 가능하다. As a non-limiting example in which the temperature profile for each location is calculated, the temperature profile for each location may be calculated through simulation using mathematical modeling. For example, mathematical kinetics using Butler-Volmer equation, Mathematical modeling of stacked cells is possible using material preservation, charge preservation, heat preservation and thermo-electrochemical coupling.

상세하게, 위치별 온도 프로파일이 산출되는 적층형 이차전지는 전지 케이스 내에 분리막을 사이에 두고 일정한 개 수의 양극과 음극이 교번 적층된 전극조립체를 포함할 수 있으며, 전극조립체의 양극, 음극 및 분리막이 서로 동일하며, 전극조립체가 전해질에 함침된 상태일 수 있다. 즉, 위치별 온도 프로파일이 산출되는 적층형 이차전지인 기준 이차전지는 설계하고자 하는 이차전지에 상응하는 개수의 양극 및 음극이 적층되고, 설계하고자 하는 이차전지에 사용되는 음극, 분리막 및 전해질이 구비되며, 양극은 통상적으로 사용되는 양극활물질로 동일하게 형성된 것일 수 있으며, 기 정해진 사용 환경에 놓여진 전지일 수 있다. 이때, 설계하고자 하는 음극 및 양극의 적층 개수, 음극, 분리막 및 전해질은 전지 용량 및 사용 용도에 따라 기 설정된 값 및 물질일 수 있으며, 양극은 전지의 충방전 반응이 가능한 어떠한 물질이어도 가능하다. In detail, the stacked secondary battery in which the temperature profile for each location is calculated may include an electrode assembly in which a predetermined number of positive and negative electrodes are alternately stacked with a separator interposed in a battery case, and the positive electrode, the negative electrode, and the separator of the electrode assembly may be The same as each other, the electrode assembly may be in the state impregnated with the electrolyte. That is, the reference secondary battery, which is a stacked secondary battery in which a temperature profile for each location is calculated, is laminated with a number of positive and negative electrodes corresponding to the secondary battery to be designed, and includes a negative electrode, a separator, and an electrolyte used for the secondary battery to be designed. The positive electrode may be formed of the same positive electrode active material, and may be a battery placed in a predetermined use environment. At this time, the number of stacks of the negative electrode and the positive electrode to be designed, the negative electrode, the separator and the electrolyte may be a predetermined value and material according to the battery capacity and the intended use, and the positive electrode may be any material capable of charging and discharging of the battery.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계방법은 분리막을 사이에 두고 다수개의 양극 및 음극이 교번 적층되는 적층형 이차전지의 설계방법에 관한 것이며, 전지의 충방전 동작시 적층 방향으로의 위치에 따른 전지 내 해당 위치의 온도인 전지내 위치별 온도 프로파일을 기준으로, 이차전지, 상세하게, 이차전지를 구성하는 각 양극이 설계될 수 있다.As described above, the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention relates to a method of designing a stacked secondary battery in which a plurality of positive and negative electrodes are alternately stacked with a separator interposed therebetween. On the basis of the temperature profile for each position in the battery, which is the temperature of the corresponding position in the battery according to the position in the direction, the secondary battery, in detail, each positive electrode constituting the secondary battery may be designed.

상세하게, 이차전지의 동작시 전극조립체는 전지에서 발생하는 열이 외각을 통해 전지 외부로 전달되어 빠져나감에 따라, 전지 중심부는 전지 외각부보다 온도가 높을 수 있다. In detail, in operation of the secondary battery, the electrode assembly may have a temperature higher than that of the battery outer part as heat generated from the battery is transferred to the outside of the cell through the outer shell.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계방법에 있어, 이러한 전지 내부의 온도 편차를 기준으로, 양극이 설계될 수 있다. 상세하게, 각 양극의 위치에서의 전지 내부 온도를 바탕으로, 위치에 따라 양극에 구비되는 양극활물질이 설계될 수 있다.In the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, the positive electrode may be designed based on the temperature variation inside the battery. Specifically, based on the temperature inside the battery at the position of each positive electrode, the positive electrode active material provided in the positive electrode according to the position can be designed.

도 1(a)는 분리막(10)을 사이에 두고 대향하는 양극(20)과 음극(30)이 5개 적층된 이차전지의 적층 단면을 도시한 일 예이며, 도 1(b)는 산출된 위치별 온도 프로파일을 도시한 일 예이다. 이때, 도 1(a)의 z 방향은 양극 및 음극이 적층되는 적층방향을 의미하며, 도 1(b)는 적층 방향으로의 위치(z)에 따른 위치별 전지 내부 온도이다.FIG. 1 (a) is an example illustrating a laminated cross section of a secondary battery in which five positive electrodes 20 and negative electrodes 30 are laminated with the separator 10 interposed therebetween, and FIG. 1 (b) is calculated. An example of a location-specific temperature profile is shown. At this time, the z-direction of Figure 1 (a) means the stacking direction in which the positive electrode and the negative electrode is stacked, Figure 1 (b) is the internal temperature of the battery for each position according to the position z in the stacking direction.

도 1의 일 예에 도시한 바와 같이, 적층형 전지는 최하부 및 최상부를 통해 열이 전지 외부로 빠져나감에 따라, 전지(전극조립체)의 중심에서 가장 높은 온도를 갖게 되며, 전지(전극조립체)의 최외각(최하부 및 최상부)에서 가장 낮은 온도를 갖게 된다.As shown in the example of FIG. 1, the stacked battery has the highest temperature at the center of the battery (electrode assembly) as heat passes through the bottom and top of the cell to the outside. It will have the lowest temperature at the outermost (bottom and top).

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계방법은 도 1의 일 예로 도시한 바와 같은 위치별 온도 프로파일을 기준으로, 해당 위치별 양극에 사용되는 양극활물질이 선정될 수 있다. 즉, 위치별 온도 프로파일을 기준으로, 각 위치에 따른 양극에 사용되는 양극활물질이 선정될 수 있다. In the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, a cathode active material used for a cathode for each position may be selected based on the temperature profile for each position as shown in FIG. 1. That is, the cathode active material used for the anode according to each position may be selected based on the temperature profile for each position.

상세하게, 위치별 온도 프로파일을 기준으로, 위치별 온도 프로파일 상 서로 다른 온도를 갖는 각 양극에 구비되는 양극활물질이 서로 상이하도록 선정될 수 있다.  In detail, based on the location-specific temperature profile, the cathode active materials provided at each anode having a different temperature on the location-specific temperature profile may be selected to be different from each other.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계방법에 있어, 위치별 온도 프로파일에 따라, 해당 위치별 양극에 사용되는 양극활물질이 선정될 때, 이러한 선정의 기준은 양극활물질의 물질별 사용온도 상한값일 수 있다.In the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, when a cathode active material to be used for a location-specific anode is selected according to a temperature profile for each location, the criterion of the selection is an upper limit on the use temperature of each material of the cathode active material. Can be.

상세하게, 이차전지에 사용 가능한 것으로 알려진 양극활물질은 매우 다양하며, 양극활물질의 물질 자체의 특성에 의해, 양극활물질별로 서로 상이한 열 안정성을 갖게 된다.In detail, the cathode active materials known to be usable in secondary batteries are very diverse, and due to the characteristics of the materials of the cathode active materials, the cathode active materials have different thermal stability.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계방법에 있어, 양극활물질의 물질별 사용온도 상한값에서의 양극활물질은 통상적으로 이차전지의 양극 물질로 사용되는 물질일 수 있다. 일 예로, 양극활물질은 리튬-천이금속 산화물일 수 있으며, 일 예로, 층상 구조의 리튬-금속 산화물, 스피넬 구조의 리튬-금속 산화물 및 올리빈 구조의 리튬-금속 산화물에서 선택되는 리튬-금속 산화물 또는 둘 이상 선택되는 리튬-금속 산화물의 고용체를 들 수 있다.  In the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, the cathode active material at an upper limit of use temperature of each cathode material may be a material that is typically used as a cathode material of a secondary battery. For example, the cathode active material may be a lithium-transition metal oxide, for example, a lithium-metal oxide selected from a lithium-metal oxide having a layer structure, a lithium-metal oxide having a spinel structure, and a lithium-metal oxide having an olivine structure, or And a solid solution of lithium-metal oxide selected from two or more.

구체적인 일 예로, 층상 구조의 리튬-금속 산화물은 LiCoO2로 대표되는 LiMO2(M은 Co 및 Ni에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 전이금속); Mg, Al, Fe, Ni, Cr, Zr, Ce, Ti, B 및 Mn에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 이종 원소로 치환되거나, 이러한 이종 원소의 산화물로 코팅된 LiMO2(M은 Co 및 Ni 에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 전이금속); 또는 LixNiaMnbCocMdO2(0.9≤x≤1.1인 실수, 0.3≤a≤0.55인 실수, 0.3≤b≤0.4인 실수, 0.1≤c≤0.4인 실수, a+b+c+d=1, M은 Mg, Sr, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Mo, W, B, Al, Fe, Cr 및 Ce로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 원소)을 포함할 수 있다. Specific examples days, the layered lithium-metal oxide represented by LiCoO 2 LiMO 2 (transition metal M is selected from at least one or both of Co and Ni); LiMO 2 substituted with one or more heteroatoms selected from Mg, Al, Fe, Ni, Cr, Zr, Ce, Ti, B and Mn, or coated with oxides of these heteroatoms (M is one from Co and Ni Or transition metals selected from two or more); Or Li x Ni a Mn b Co c M d O 2 (real number 0.9≤x≤1.1, real number 0.3≤a≤0.55, real number 0.3≤b≤0.4, real number 0.1≤c≤0.4, a + b + c + d = 1, M may include one or more elements selected from the group consisting of Mg, Sr, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Mo, W, B, Al, Fe, Cr, and Ce) .

구체적인 일 예로, 스피넬 구조의 리튬-금속 산화물은 LiaMn2-xMxO4(M=Al, Co, Ni, Cr, Fe, Zn, Mg, B 및 Ti에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 원소, 1≤a≤1.1인 실수, 0≤x≤0.2인 실수) 또는 Li4Mn5O12를 포함할 수 있다. As a specific example, the spinel structure of the lithium-metal oxide is Li a Mn 2-x M x O 4 (M = Al, Co, Ni, Cr, Fe, Zn, Mg, B and Ti is an element selected from one or more than two , 1 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ x ≦ 0.2) or Li 4 Mn 5 O 12 .

구체적인 일 예로, 올리빈 구조의 리튬-금속 산화물은 LiMPO4(M은 Fe, Co, Mn)을 포함할 수 있다.As a specific example, the lithium-metal oxide of the olivine structure may include LiMPO 4 (M is Fe, Co, Mn).

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계방법에 있어, 양극활물질의 물질별 사용온도 상한값은 설계자에 의해 기 설정된 값일 수 있으며, 물질별로, 물질 구조 분석 또는 실험을 이용하여, 열에 의한 구조 붕괴가 발생하는 온도, 또는 보다 안정적인 전지 설계가 가능하도록 구조 붕괴 온도에서 일정한 온도 값을 뺀 온도일 수 있다. 양극활물질별 구조붕괴 발생 온도는 양극활물질의 구체적인 물질에 따라 기 알려진 물성값이다. 즉, 양극활물질별 구조 붕괴 발생 온도는 실험적 또는 문헌적으로 알려진 값이다. 일 예로, LiCoO2의 구조 붕괴 발생 온도는 170℃이며, LiMn2O4의 구조 붕괴 발생 온도는 254℃이며, LiFePO4의 구조 붕괴 발생 온도는 245℃이다. 열적으로 안정한 전지 설계를 위해, 물질별 사용온도 상한값은 해당 물질의 구조붕괴 발생 온도보다 20 내지 50℃ 낮은 온도일 수 있다. In the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, an upper limit on the use temperature of a cathode active material for each material may be a value preset by a designer, and the material collapses by heat using material structure analysis or experiment. It may be a temperature at which is generated, or a temperature obtained by subtracting a constant temperature value from the structure collapse temperature to enable more stable battery design. The temperature of occurrence of structural breakdown for each positive electrode active material is a known physical property value according to the specific material of the positive electrode active material. In other words, the temperature at which the collapse of the cathode active material is caused is an experimental or literature known value. As an example, the structure collapse occurrence temperature of LiCoO 2 is 170 ° C, the structure collapse generation temperature of LiMn 2 O 4 is 254 ° C, and the structure collapse generation temperature of LiFePO 4 is 245 ° C. In order to design a thermally stable battery, the upper limit of use temperature for each material may be 20 to 50 ° C. lower than the temperature at which the material collapses.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계방법에 있어, 양극활물질의 물질별 사용온도 상한값을 기준으로, 위치별 온도 프로파일 상, 각 양극 위치에서의 온도를 초과하는 사용온도 상한값을 갖는 물질이 각 양극의 양극활물질로 선정될 수 있다. 상세하게, 위치별 온도 프로파일 상, 각 양극 위치에서의 온도는 각 양극의 양극활물질 선정 기준이 될 수 있다. 일 예로, 전극조립체의 최하부를 기준으로, N(N>1인 자연수)번째 위치하는 양극의 온도가 T1일 때, N번째 위치하는 양극의 양극활물질은 물질별 사용온도 상한값이 T1을 초과하는 물질들에서 하나 또는 둘 이상 선정될 수 있다.In the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, a material having an upper limit of use temperature exceeding a temperature at each cathode position is based on a positional temperature profile based on the upper limit of use temperature of each positive electrode active material. It can be selected as the cathode active material of each anode. In detail, the temperature at each anode position may be a criterion for selecting the cathode active material of each anode on the location-specific temperature profile. For example, when the temperature of the anode located at the N (N> 1 natural number) -th anode is T1 based on the lowermost part of the electrode assembly, the cathode active material of the anode at the N-th position is a material whose upper limit of use temperature for each material exceeds T1. May be selected from one or more than one.

도 2의 일 예에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계방법은 위치별 온도 프로파일에서의 최저 온도 내지 최고 온도 사이의 온도인 적어도 하나 이상의 기준온도(Tr)가 설정되는 단계; 양극활물질의 물질별 사용온도 상한값을 기준으로, 기준온도(Tr)를 초과하는 사용온도를 갖는 양극활물질인 저온활물질군이 선정되고, 최고 온도(Tm)를 초과하는 사용온도를 갖는 양극활물질인 고온활물질군이 선정되는 단계; 위치별 온도 프로파일에서 기준온도(Tr) 미만의 온도 영역에 위치하는 양극의 양극활물질로, 저온활물질군에 속하는 양극활물질이 선정되는 단계; 및 위치별 온도 프로파일에서 기준온도(Tr) 이상의 온도 영역에 위치하는 양극의 양극활물질로, 고온활물질군에 속하는 양극활물질이 선정되는 단계를 포함할 수 있다.As illustrated in the example of FIG. 2, in the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present disclosure, at least one reference temperature Tr, which is a temperature between a minimum temperature and a maximum temperature in a location-specific temperature profile, is set. Becoming; On the basis of the upper limit of the use temperature of each positive electrode active material, a low temperature active material group, which is a positive electrode active material having a use temperature exceeding the reference temperature (Tr), is selected, and a high temperature that is a positive electrode active material having a use temperature exceeding the maximum temperature (Tm). Selecting an active material group; Selecting a positive electrode active material belonging to the low temperature active material group as the positive electrode active material of the positive electrode positioned in the temperature region below the reference temperature Tr in the positional temperature profile; And selecting the cathode active material belonging to the high temperature active material group as the cathode active material of the anode positioned in the temperature range of the temperature higher than the reference temperature Tr in the location-specific temperature profile.

도 2의 일 예는 하나의 기준 온도(Tr)이 설정되는 경우를 도시한 것이며, 단일한 기준온도(Tr)에 의해, 적층체의 최하부 내지 기준 온도(Tr)에 해당하는 위치까지의 영역인 제1영역(R1), 적층체의 최상부 내지 기준 온도(Tr)에 해당하는 위치까지의 영역인 제3영역(R3) 및 기준온도(Tr)와 위치별 온도 프로파일상 최대 온도(Tm)의 온도 영역에 해당하는 위치인 제2영역(R2)가 구획되는 경우를 도시한 것이다.2 illustrates a case in which one reference temperature Tr is set, which is an area from the bottom of the laminate to a position corresponding to the reference temperature Tr by a single reference temperature Tr. The first region R1, the third region R3 which is the region from the top of the laminate to the position corresponding to the reference temperature Tr, and the temperature of the reference temperature Tr and the maximum temperature Tm in the temperature profile for each position. The case where the second region R2, which is a position corresponding to the region, is divided.

도 2의 일 예에서, 제1영역에 위치하는 양극은 양극의 도면 부호와 함께 괄호 안에 속하는 영역(1)을 나타내었으며, 제2영역에 위치하는 양극 또한 괄호 안에 속하는 영역(2)을 나타내었으며, 제3영역에 위치하는 양극 또한 괄호 안에 속하는 영역(3)을 나타내었다. In the example of FIG. 2, the anode located in the first region represents the region 1 in parentheses together with the reference numerals of the anode, and the anode located in the second region also represents the region 2 in parentheses. , The anode located in the third region also shows the region 3 in parentheses.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 설계방법에 있어, 적층된 양극은 기준온도(Tr)에 의해 영역별로 구획될 수 있으며, 각 영역에 속하는 양극은 기준온도(Tr) 및/또는 영역별 온도 프로파일상 최고온도(Tm)을 기준으로 양극활물질이 선정될 수 있다.As described above, in the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, the stacked anodes may be partitioned by region by a reference temperature Tr, and the anodes belonging to each region may include the reference temperature Tr and And / or the cathode active material may be selected based on the highest temperature (Tm) in the region-specific temperature profile.

상세하게, 구획되는 영역별로 양극의 양극활물질이 설계될 수 있는데, 기준온도(Tr)를 초과하는 물질별 사용온도 상한값을 갖는 양극 활물질들이 저온활물질군으로 선정될 수 있는데, 저온활물질군은 기준온도(Tr)를 초과하는 물질별 사용온도 상한값을 가지며 최고온도(Tm) 이하의 물질별 사용온도 상한값을 갖는 양극 활물질들이 저온활물질군으로 선정될 수 있으며, 최고온도(Tm)를 초과하는 물질별 사용온도 상한값을 갖는 양극 활물질들이 고온활물질군으로 선정될 수 있다. In detail, the positive electrode active material of the positive electrode may be designed for each area to be partitioned, and positive electrode active materials having an upper limit of use temperature for each material that exceeds the reference temperature (Tr) may be selected as the low temperature active material group. Cathode active materials having an upper limit of use temperature for each substance exceeding (Tr) and having an upper limit of use temperature for each substance below the maximum temperature (Tm) may be selected as a low temperature active material group, and used for each substance exceeding the maximum temperature (Tm). Positive electrode active materials having an upper temperature limit may be selected as a high temperature active material group.

기준온도 및 최고온도에 의해 저온활물질군과 고온활물질군이 선정된 후, 영역별 온도 프로파일상 최저 온도 내지 기준온도에 해당하는 영역인 제1영역(R1) 및 제3영역(R3)에 속하는 양극(20(1), 20(3))은, 양극활물질로 저온활물질군에서 하나 또는 둘 이상 선택된 물질이 구비될 수 있다. 위치별 온도 프로파일상 최고 온도 내지 기준온도에 해당하는 영역인 제2영역(R2)에 속하는 양극(20(2))은, 양극활물질로 고온활물질군에서 하나 또는 둘 이상 선택된 물질이 구비될 수 있다. After the low temperature active material group and the high temperature active material group are selected by the reference temperature and the highest temperature, the anodes belonging to the first region R1 and the third region R3 which are the regions corresponding to the lowest to the reference temperature in the region temperature profile 20 (1) and 20 (3) may be provided with one or two or more selected materials from the low temperature active material group as the positive electrode active material. The anode 20 (2) belonging to the second region R2, which is a region corresponding to a maximum temperature or a reference temperature in the positional temperature profile, may be provided with one or more materials selected from the group of high temperature active materials as the cathode active material. .

이때, 동일한 영역에 속하는 양극이라 할지라도, 서로 상이한 양극활물질을 함유할 수 있으며, 양극활물질이 기준 온도 및 최고 온도를 기준으로 물질별 사용온도 상한값에 따라 영역별로 선정된 물질에 속하면 족하다.In this case, even if the positive electrode belonging to the same region, it may contain different positive electrode active material, the positive electrode active material is sufficient to belong to the material selected for each region according to the upper limit of the use temperature of the material based on the reference temperature and the highest temperature.

또한, 도 2를 통해 단일한 기준온도에 의해 영역이 구획되고 영역별 사용될 수 있는 활물질군이 선정되는 예를 상술하였으나, 둘 이상의 기준온도가 설정될 수 있음은 물론이다.In addition, although an example in which the region is divided by a single reference temperature and an active material group that can be used for each region is selected through FIG. 2, two or more reference temperatures may be set.

상술한 바와 같이, 전지의 최하부 내지 최상부를 통해 열이 전지 외부로 빠져나감에 따라, 전지의 중심을 기준으로 대칭적인 온도 프로파일을 가질 수 있다. 이에 의해, L(L>1인 자연수)개의 서로 상이한 기준온도가 설정되는 경우, 2L+1개의 영역이 구획되며, 구획된 영역은 각 영역의 구획의 기준이 되는 기준온도(영역을 구획하는 두 기준 온도 중 보다 높은 온도)를 초과하는 물질별 사용온도 상한값을 갖는 물질들이 해당 영역의 양극에 사용되는 활물질군으로 선정될 수 있다. As described above, as heat passes out of the cell through the bottom and top of the cell, it may have a symmetrical temperature profile with respect to the center of the cell. As a result, when L (L natural numbers of L> 1) different reference temperatures are set, 2L + 1 zones are partitioned, and the partitioned zones are the reference temperatures (the two partitioning zones) as the reference for the partition of each zone. Materials having an upper limit of use temperature for each material exceeding a higher temperature among the reference temperature may be selected as the active material group used for the positive electrode of the corresponding region.

도 3의 일 예는 서로 상이한 3개의 기준 온도(Tr1~Tr3, Tr1<Tr2<Tr3<Tm)가 설정되는 경우, 양극, 분리막 및 음극의 적층 방향으로, 전지(상세하게, 전극조립체)의 각 영역이 구획되는 일 예를 도시한 것이다. 상세하게, 위치별 온도 프로파일상 최저 온도 내지 Tr1에 해당하는 두 영역(R1, R2), Tr1 내지 Tr2에 해당하는 두 영역(R3, R4), Tr2 내지 Tr3에 해당하는 두 영역(R5, R6) 및 Tr3 내지 위치별 온도 프로파일상 최고 온도에 해당하는 한 영역(R7)으로 전지의 적층 영역이 구획될 수 있으며, 구획되는 각 영역에 위치하는 양극(들)은 상술한 바와 같이, 물질별 사용온도 상한값을 기준하여 선택된 양극활물질이 구비될 수 있다.In the example of FIG. 3, when three different reference temperatures Tr1 to Tr3 and Tr1 <Tr2 <Tr3 <Tm are set to each other, each of the cells (in detail, the electrode assembly) in the stacking direction of the positive electrode, the separator, and the negative electrode is illustrated. An example in which an area is partitioned is shown. In detail, two regions (R1 and R2) corresponding to the lowest temperature to Tr1, two regions (R3 and R4) corresponding to Tr1 and Tr2 and two regions (R5 and R6) corresponding to Tr2 and Tr3 in the temperature profile for each location And the stacked region of the battery may be partitioned into one region R7 corresponding to the highest temperature in the temperature profile Tr3 to the location-specific temperature profile, and the anode (s) positioned in each of the partitioned regions may be used as described above. The cathode active material selected based on the upper limit may be provided.

도 3의 일 예로 상술하면, Tr1을 초과하는 물질별 사용온도 상한값을 갖는 양극활물질들과 Tr2를 초과하는 물질별 사용온도 상한값을 갖는 양극활물질들, Tr3를 초과하는 물질별 사용온도 상한값을 갖는 양극활물질들 및 Tm을 초과하는 물질별 사용온도 상한값을 갖는 양극활물질들이 선정될 수 있다. 이때, Tm을 초과하는 물질별 사용온도 상한값을 갖는 양극활물질들의 경우, R1 내지 R7에 모두 사용가능하며, Tr3를 초과하는 물질별 사용온도 상한값을 갖는 양극활물질들의 경우, R1 내지 R6에 모두 사용가능하며, Tr2를 초과하는 물질별 사용온도 상한값을 갖는 양극활물질들은 R1 내지 R4에 모두 사용가능하며, Tr1을 초과하는 물질별 사용온도 상한값을 갖는 양극활물질들은 R1 내지 R2에 사용가능하다. Referring to the example of FIG. 3, the positive electrode active materials having an upper limit of use temperature for each substance exceeding Tr1 and the positive electrode active materials having an upper limit of use temperature of each substance exceeding Tr2, and the positive electrode having an upper limit of use temperature of each substance exceeding Tr3 Cathode active materials having an active temperature and an upper limit of use temperature for each material exceeding Tm may be selected. At this time, in the case of the positive electrode active materials having an upper limit of use temperature for each material exceeding Tm, it can be used in all of R1 to R7, and in the case of the positive electrode active materials having an upper limit of use temperature for each material exceeding Tr3, can be used in both R1 to R6 The positive electrode active materials having an upper limit of use temperature for each material exceeding Tr2 can be used for R1 to R4, and the positive electrode active materials having an upper limit for use temperature for each material exceeding Tr1 can be used for R1 to R2.

상술한 바와 같이, 보다 높은 물질별 사용온도 상한값을 갖는 양극활물질의 경우, 하나 이상의 영역에 공통적으로 사용될 수 있는데, 각 영역에 위치하는 양극에 구비되는 양극활물질은 경제적, 환경적 측면, 수급 용이성의 측면과 함께 전지의 용량을 고려하여 선정될 수 있다. 즉, 기준온도에 의한 영역의 구획 및 물질별 사용온도 상한값에 따른 각 구획별 사용 가능한 양극활물질이 선정된 후, 각 영역에 위치하는 양극에 사용되는 양극활물질은 상술한 열적 조건(기준온도에 의한 영역 구획 및 해당 영역을 구획하는 기준온도 중 보다 높은 기준 온도를 초과하는 물질별 사용온도 상한값)을 만족하는 물질들 중 비용, 환경, 제조의 용이성, 원료 수급의 용이성 및 전지 용량을 고려하여 선정(2차 선정)될 수 있다. 이 중, 전지 용량이 2차 선정의 가장 중요한 기준으로 작용할 수 있다. As described above, in the case of the positive electrode active material having a higher upper limit of use temperature for each material, the positive electrode active material may be commonly used in one or more areas. Along with the side may be selected in consideration of the capacity of the battery. That is, after the positive electrode active material available for each compartment is selected according to the compartment of the zone by the reference temperature and the upper limit of the use temperature of each substance, the positive electrode active material used for the anode located in each zone is subjected to the above-described thermal conditions (by the reference temperature). Among the materials satisfying the higher area of the zone and the reference temperature that divides the zone, the material is selected in consideration of cost, environment, ease of manufacture, ease of supply of raw materials, and battery capacity. Second choice). Of these, battery capacity may serve as the most important criterion for secondary selection.

본 발명의 일 실시예에 따른 설계 방법에 있어, 설계되는 이차전지의 충방전 용량이 설정되는 단계가 더 수행될 수 있으며, 위치별 온도 프로파일과 함께 설정된 충방전 용량에 의해 각 양극의 양극활물질이 선정될 수 있다. In the design method according to an embodiment of the present invention, the step of setting the charge and discharge capacity of the secondary battery to be designed may be further performed, the positive electrode active material of each positive electrode by the charge and discharge capacity set with the temperature profile for each location Can be selected.

상세하게, 양극활물질의 물질별 사용온도 상한값을 기준으로, 상기 위치별 온도 프로파일 상, 각 양극 위치에서의 온도를 초과하는 사용온도 상한값을 갖는 물질이 각 양극의 양극활물질 후보군으로 선정되는 단계; 및 적층된 양극의 병렬 연결시 설계된 이차전지의 충방전 용량이 만족되도록, 각 양극의 양극활물질 후보군으로부터 각 양극의 양극활물질이 선정되는 단계;를 포함할 수 있다.In detail, the step of selecting a material having a use temperature upper limit value exceeding the temperature at each anode position as a positive electrode active material candidate group of each anode based on the temperature-use upper limit of the material of the positive electrode active material; And selecting the positive electrode active material of each positive electrode from the positive electrode active material candidate group of each positive electrode so that the charge / discharge capacity of the designed secondary battery is satisfied when the stacked positive electrodes are connected in parallel.

이차전지에 사용 가능한 것으로 알려진 양극활물질은 매우 다양하며, 각 양극활물질은 물질 자체의 특성에 의해, 이론적 또는 실험적 한계 용량을 갖게 된다.Cathode active materials known to be usable in secondary batteries vary widely, and each cathode active material has a theoretical or experimental limit capacity due to the properties of the material itself.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계방법에 있어, 양극활물질 후보군으로부터 양극활물질이 선정되는 단계에서, 양극활물질의 물질별 용량은 설계자에 의해 기 설정된 값일 수 있으며, 실험적 또는 문헌적으로 알려진 각 양극활물질의 용량으로 설정될 수 있다. In the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, in the step of selecting a positive electrode active material from a positive electrode active material candidate group, the capacity of each positive electrode active material may be a value preset by a designer, and is known experimentally or literature. It can be set to the capacity of each cathode active material.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계방법은 위치별 온도 프로파일에 의해 각 위치의 양극에 사용될 수 있는 양극활물질 후보군이 선정되고, 설정된 전지의 용량을 만족하도록 각 양극활물질 후보군으로부터 각 양극에 사용되는 양극활물질이 선정될 수 있다.As described above, in the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, a cathode active material candidate group that can be used for a cathode at each location is selected by a temperature profile for each location, and each cathode active material is satisfied to satisfy a set battery capacity. A cathode active material used for each anode can be selected from the candidate group.

이에 따라, 열에 의한 전지 특성 저하를 방지하고 수명을 향상시키며, 전지의 손상(thermal runaway)을 방지하고, 전지의 안정성 및 수명을 담보하면서도, 용도에 적합하도록 자유로운 전지 용량의 설계가 가능한 장점이 있다.Accordingly, there is an advantage in that the design of the battery capacity can be freely designed to suit the purpose while preventing the battery characteristic degradation due to heat, improving the lifespan, preventing thermal runaway of the battery, ensuring the stability and life of the battery. .

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계방법에 있어, 설계 대상인 이차전지는 리튬 이차전지일 수 있다. 리튬 이차전지는 리튬 이온 전지 또는 리튬 폴리머 전지일 수 있다.In the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, the secondary battery to be designed may be a lithium secondary battery. The lithium secondary battery may be a lithium ion battery or a lithium polymer battery.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계방법에 있어, 전지의 물리적 형태상, 설계되는 이차전지는 젤리롤형 전극조립체를 갖는 이차전지일 수 있으며, 젤리롤형 전극조립체 및 전해질이 파우치에 밀봉된 파우치형 이차전지일 수 있다. In the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, the secondary battery being designed may be a secondary battery having a jelly roll electrode assembly, and the jelly roll electrode assembly and the electrolyte are sealed in the pouch. It may be a pouch type secondary battery.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 설계방법에 있어, 이차전지의 설계시, 설계의 기본 정보로 사용되는 위치별 온도 프로파일, 양극활물질의 물질별 사용온도 상한값, 양극활물질의 물질별 충방전용량, 설계하고자 하는 전지의 충방전용량, 위치별 온도 프로파일을 기준한 기준온도등은 통상의 입력 장치를 통해 설계자에 의해 입력되어 통상의 메모리 장치에 저장되어 있을 수 있다. 메모리 장치와 연동하며, 상술한 설계 방법에 의해 각 양극에 구비되는 양극활물질을 선정하는 프로그램이 통상의 마이크로프로세서를 통해 구동되는 설계부에 의해 설계(물질의 선정등을 포함함)가 수행될 수 있다.In the method of designing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, in the design of the secondary battery, the temperature profile for each position used as basic information of the design, the upper limit of the operating temperature of the material of the positive electrode active material, the charge and discharge of each material of the positive electrode active material A capacity, a charge / discharge capacity of a battery to be designed, a reference temperature based on a location-specific temperature profile, and the like may be input by a designer through a conventional input device and stored in a conventional memory device. A program (including selection of materials) may be performed by a design unit which is linked to a memory device and selects a cathode active material provided at each anode by a design microprocessor by the above-described design method. .

또한, 양극활물질의 물질별 사용온도 상한값과 같이, 양극활물질의 물질별 원가 및/또는 양극활물질의 물질별 용량등, 양극의 물질 선정에 추가적으로 사용될 수 있는 추가 기준 정보들이 메모리 장치에 같이 저장되어, 양극활물질의 물질별 사용온도 상한값에 의해 위치별 양극의 사용 가능한 양극활물질들이 1차 선정된 후, 추가 기준 정보들에 의해 2차 선정이 이루어질 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이, 2차 선정의 기준은 설계되는 전지 용량일 수 있으며, 전지 용량과 함께 비용(2차 전지 제조 원가)이 2차 선정의 기준이 될 수 있다. In addition, additional reference information that can be additionally used to select the material of the positive electrode, such as the cost per material of the positive electrode active material and / or the capacity of the material of the positive electrode active material, such as the upper limit of the use temperature of each positive electrode active material, is stored together in the memory device. After the available positive electrode active materials of the positive electrode for each position are first selected by the upper limit of the use temperature of each positive electrode active material, the secondary selection may be made based on additional reference information. In this case, as described above, the reference for the secondary selection may be a battery capacity to be designed, and the cost (secondary battery manufacturing cost) together with the battery capacity may be the reference for the secondary selection.

이와 독립적으로, 설계부는 각 위치별 양극에 대해, 양극활물질로 선정된 물질들을 디스플레이 장치나 프린터와 같은 통상의 출력부를 통해 출력할 수 있다. 설계자는 이러한 출력 결과를 바탕으로, 전지 제조비용, 원료(활물질)의 수급 용이성, 원료(활물질)가 환경적 영향, 설계되는 전지 용량등을 고려하여, 각 위치별 양극에 양극활물질로 사용할 수 있는 물질들 중, 최종적으로 사용할 양극활물질을 선택할 수 있다. 그러나, 이는 설계자가 설계 장치에서 산출된 결과들에서 각 양극의 양극활물질로 선정된 물질들이 다수개 존재할 때, 산출된 결과 내에서, 비용, 환경에 미치는 영향등을 고려하여 보다 바람직한 경우를 선택하는 것일 뿐이며, 해당 양극의 양극활물질로 선정된 어떠한 물질이라도 해당 양극의 양극활물질로 사용될 수 있음은 물론이다.Independently, the design unit may output materials selected as the positive electrode active materials for the positive electrode at each position through a conventional output unit such as a display device or a printer. Based on these outputs, the designer can use the cathode active material for each location in consideration of battery manufacturing cost, availability of raw materials (active materials), environmental impact of raw materials (active materials), and designed battery capacity. Among the materials, the cathode active material to be used finally can be selected. However, this means that when there are a plurality of materials selected as anode active materials for each anode in the results calculated by the design device, the designer selects a more preferable case in consideration of cost and environmental impact. Of course, any material selected as the positive electrode active material of the positive electrode may be used as the positive electrode active material of the positive electrode.

본 발명은 상술한 설계방법으로 설계된 이차전지를 포함한다.The present invention includes a secondary battery designed by the above-described design method.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 분리막을 사이에 두고 양극과 음극이 교번 적층된 적층형 이차전지이며, 적층 방향을 기준으로, 중심에 위치하는 양극의 양극활물질과 최외각에 위치하는 양극의 양극활물질이 서로 상이할 수 있다.A secondary battery according to an embodiment of the present invention is a stacked secondary battery in which an anode and a cathode are alternately stacked with a separator interposed therebetween, and based on a stacking direction, a cathode active material of a cathode positioned at a center and an anode disposed at an outermost portion thereof. The positive electrode active materials may be different from each other.

적층형 이차전지의 충방전시 내부 발열이 발생할 수 있으며, 발생되는 열의 싱크(heat sink)는 전지 표면임에 따라, 전지 중심 영역은 전지 외각 영역 보다 상대적으로 온도가 높을 수 있다. 설사, 전지 발열에 의한 전지 특성 저하를 고려한다 하더라도, 단지 전지 케이스 부근의 온도를 측정하는 온도 센서에 의해 전지의 온도가 고려되고 있음에 따라, 단지 전지 용량 및 전지 표면 온도만을 고려하여 이차전지를 제조하는 경우, 상대적으로 온도가 높은 전지 중심에서 양극활물질의 열화가 발생하여, 전체적인 전지의 특성이 저하될 수 있다. Internal charge may be generated during charging and discharging of the stacked secondary battery, and as the heat sink generated is the surface of the battery, the battery center region may have a relatively higher temperature than the battery outer region. Even if the deterioration of battery characteristics due to battery heat generation is taken into consideration, the temperature of the battery is considered by a temperature sensor that measures the temperature near the battery case. Therefore, the secondary battery is considered only by considering the battery capacity and the battery surface temperature. In the case of manufacturing, deterioration of the positive electrode active material occurs in the center of the relatively high temperature battery, the overall characteristics of the battery may be reduced.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 전지 중심에 위치하는 양극의 양극활물질과 전지 최외각에 위치하는 양극의 양극활물질이 서로 상이하여, 전지 내 온도 불균일성에 의한 열화를 방지할 수 있고, 수명을 향상시킬 수 있으며, 과충전 상태에서도 전지의 손상(thermal runaway)을 방지할 수 있으며, 일반적인 범주를 넘어서는 사용환경에서도 전지의 안정성 및 수명을 담보할 수 있다.However, in the secondary battery according to the exemplary embodiment of the present invention, the positive electrode active material of the positive electrode positioned at the center of the battery and the positive electrode active material of the positive electrode positioned at the outermost part of the battery are different from each other, thereby preventing deterioration due to temperature nonuniformity in the battery. In addition, the battery life can be improved, the battery can be prevented from thermal runaway even in an overcharged state, and the battery can be secured even in the use environment beyond the general scope.

이때, 전지(전극조립체)의 최 하부 내지 최 상부를 통해 열이 빠져나감에 따라, 양극 내지 음극의 적층 방향을 기준한 전지 내 위치별 온도 프로파일은 전지(전극조립체) 중심을 기준으로 서로 대칭을 이룰 수 있다. At this time, as the heat escapes through the bottom to the top of the battery (electrode assembly), the temperature profiles for each location in the cell based on the stacking direction of the positive electrode and the negative electrode are symmetrical with respect to the center of the battery (electrode assembly). Can be achieved.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 적층 방향을 기준으로, 적어도 최하부에 위치하는 양극을 포함하는 제1영역, 중심에 위치하는 양극을 포함하는 제2영역 및 최상부에 위치하는 양극을 포함하는 제3영역으로 구획될 수 있으며, 상기 제1영역 및 제3영역에 위치하는 양극에는 동일한 양극활물질이 구비될 수 있으며, 상기 제2영역에 위치하는 양극에는 상기 제1영역 및 제3영역의 양극에 구비되는 양극활물질과 상이한 양극활물질이 구비될 수 있다.A secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a first region including a positive electrode positioned at a lowermost portion, a second region including a positive electrode positioned at a center thereof, and a positive electrode positioned at an uppermost position based on a stacking direction The anode may be partitioned into a third region, and the anode may be provided in the first region and the third region, and the same cathode active material may be provided. The anode located in the second region may be the anode of the first region and the third region. A cathode active material different from the cathode active material provided at may be provided.

적어도 제1영역 내지 제3영역으로 구획되는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 보다 상세히 설명하면, 제1영역 내지 제3영역의 영역은 충방전시 적층 방향으로의 위치별 온도 프로파일(profile)을 기준으로 구획될 수 있으며, 상세하게, 위치별 온도 프로파일에서의 최저 온도 내지 최고 온도 사이의 온도인 적어도 하나 이상의 기준온도에 의해 영역이 구획될 수 있다.Referring to the secondary battery according to an embodiment of the present invention, which is divided into at least first to third regions, in detail, the region of the first to third regions may have a temperature profile for each position in the stacking direction during charging and discharging. ), And in detail, the region may be partitioned by at least one reference temperature that is a temperature between the lowest and highest temperatures in the location-specific temperature profile.

보다 상세하게, 상술한 전지내 위치별 온도의 불균일성 및 대칭형의 위치별 온도 프로파일을 고려하여, 전지(전극조립체)는 적어도 최하부에 위치하는 양극을 포함하는 제1영역, 중심에 위치하는 양극을 포함하는 제2영역 및 최상부에 위치하는 양극을 포함하는 제3영역으로 구획될 수 있으며, 제1영역 및 제3영역은 위치별 온도 프로파일에서 최저 온도 내지 기준온도 사이의 온도를 갖는 전지(전극조립체) 영역일 수 있으며, 제2영역은 기준온도 내지 위치별 온도 프로파일에서 최고 온도 사이의 온도를 갖는 전지(전극조립체) 영역일 수 있다.More specifically, in consideration of the above-described temperature nonuniformity of position-by-position temperature and symmetric position-specific temperature profile, the battery (electrode assembly) includes a first region including an anode located at least at the bottom and an anode located at the center thereof. And a third region including a second region and an anode positioned at an uppermost portion, wherein the first region and the third region have a temperature between a minimum temperature and a reference temperature in a location-specific temperature profile (electrode assembly). The second region may be a battery (electrode assembly) region having a temperature between a reference temperature and a maximum temperature in a location-specific temperature profile.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 전지내 온도 불균일성에 의한 특성 저하를 방지하기 위해, 서로 다른 양극활물질이 구비되는 영역으로 나뉘어 질 수 있으며, 구획된 영역을 기준으로 적어도 두 영역에 위치하는 양극의 양극활물질이 서로 상이할 수 있다. 상세하게, 전지의 충방전시, 위치별 온도 프로파일을 기준으로 설계된 이차전지일 수 있으며, 위치별 온도 프로파일이 전지 중심에서 가장 높은 온도를 가지며, 전지 중심에서 멀어질수록 온도가 낮아지는 대칭적인 온도 변화를 가짐에 따라, 전지가 적어도, 상술한 제1영역, 제2영역 및 제3영역으로 구획될 수 있으며, 제2영역에 위치하는 양극은 제1영역 및 제3영역에 위치하는 양극과 서로 상이한 양극활물질을 함유할 수 있다. 보다 상세하게, 전지의 중심에 위치하는 양극을 포함하는 제2영역에는 양극활물질의 열적 열화(열적 구조 붕괴등)를 방지할 수 있는 양극활물질을 함유하는 양극이 구비될 수 있다. That is, the secondary battery according to an embodiment of the present invention may be divided into regions in which different cathode active materials are provided in order to prevent deterioration of characteristics due to temperature nonuniformity in the battery, and may be divided into at least two regions based on partitioned regions. The positive electrode active materials of the positioned anode may be different from each other. In detail, the rechargeable battery may be a secondary battery designed based on a location-specific temperature profile, and the location-specific temperature profile has the highest temperature at the center of the battery, and the symmetrical temperature at which the temperature decreases as the distance from the battery center decreases. As a result, the battery may be divided into at least the first region, the second region, and the third region, and the anode located in the second region may be different from the anode located in the first region and the third region. It can contain different positive electrode active materials. More specifically, the second region including the positive electrode positioned in the center of the battery may be provided with a positive electrode containing a positive electrode active material that can prevent thermal degradation (thermal structure collapse, etc.) of the positive electrode active material.

영역 구획의 기준이 되는 위치별 온도 프로파일은 실험적 또는 시뮬레이션을 통해 산출될 수 있으며, 위치별 온도 프로파일의 산출시, 전지의 사용환경, 전지의 (과)충전 전압, 충전 전류등 전지 온도에 영향을 줄 수 있는 요소(factor)들은 일정한 조건(전지 운전 환경)으로 제어될 수 있으며, 이러한 일정 조건은 해당 국가에서 규정되거나 표준 또는 생산자에 의해 규정된 안정성 테스트 조건일 수 있으며, 과충전 상태와 같은 극한의 상황에 해당하는 조건일 수 있다.The location-specific temperature profile, which is the standard of the area section, can be calculated through experimentation or simulation.In calculating the location-specific temperature profile, the temperature of the battery, such as the operating environment of the battery, the overcharge voltage of the battery, and the charging current, are affected. Factors that can be given can be controlled to a certain condition (battery operating environment), which may be a stability test condition specified in the country or standard or manufacturer's, and may be subject to extreme conditions such as overcharge conditions. It may be a condition corresponding to the situation.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 리튬 이차전지일 수 있으며, 리튬 이차전지는 리튬 이온 이차전지 또는 리튬 폴리머 이차전지를 포함할 수 있다.The secondary battery according to an embodiment of the present invention may be a lithium secondary battery, and the lithium secondary battery may include a lithium ion secondary battery or a lithium polymer secondary battery.

리튬 이차전지를 기준한, 제1영역 및 제3영역은 위치별 온도 프로파일상 최저 온도 내지 기준 온도에 해당하는 영역일 수 있으며, 제2영역은 기준 온도 내지 최고 온도에 해당하는 영역일 수 있다.The first region and the third region based on the lithium secondary battery may be a region corresponding to the lowest temperature or the reference temperature in the location-specific temperature profile, and the second region may be a region corresponding to the reference temperature to the highest temperature.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 있어, 제 1영역 및 제 3영역의 양극에 구비되는 양극활물질은 서로 독립적으로, 리튬, 니켈, 코발트 및 망간을 필수 구성 원소로서 갖는 층상 구조의 리튬 니켈 코발트 망간 복합 산화물을 포함할 수 있다.In the secondary battery according to an embodiment of the present invention, the positive electrode active material provided in the positive electrode of the first region and the third region, independently of each other, lithium nickel having a layered structure having lithium, nickel, cobalt and manganese as essential constituent elements Cobalt manganese complex oxide.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 있어, 리튬 니켈 코발트 망간 복합 산화물은 하기 화학식 1을 만족하는 물질일 수 있다.In the secondary battery according to an embodiment of the present invention, the lithium nickel cobalt manganese composite oxide may be a material satisfying the following Chemical Formula 1.

(화학식 1)(Formula 1)

LixNiaMnbCocMdO2 Li x Ni a Mn b Co c M d O 2

화학식 1에서, x는 0.9 내지 1.1의 실수이며, a는 0.3 내지 0.55의 실수이며, b는 0.3 내지 0.4의 실수이며, c는 0.1 내지 0.4의 실수이며, a+b+c+d=1이며, 상기 M은 Mg, Sr, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Mo, W, B, Al, Fe, Cr 및 Ce로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 원소이다.In formula (1), x is a real number of 0.9 to 1.1, a is a real number of 0.3 to 0.55, b is a real number of 0.3 to 0.4, c is a real number of 0.1 to 0.4, a + b + c + d = 1 , M is one or more elements selected from the group consisting of Mg, Sr, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Mo, W, B, Al, Fe, Cr and Ce.

화학식 1의 물질은 Ni-Mn-Co의 3원계 기반 리튬 이차전지용 양극활물질로, 고용량 전지의 구현을 가능하게 하는 고용량 물질 중 하나이다. 그러나, 다양한 양극활물질중, 열적 안정성이 상대적으로 떨어짐에 따라, 설계되는 전지의 용량을 구현하면서도, 전지의 열적 열화를 방지하고, 수명을 향상시키기 위해, 제1영역 및 제3영역에 화학식 1의 물질을 함유하는 양극이 구비될 수 있다. 이때, 화학식 1의 물질을 포함하는 양극이 구비되는 영역(제1영역 및 제3영역)의 기준이 되는 기준온도는 130 내지 150℃일 수 있으며, 이러한 기준온도 미만의 영역에 속하는 제1영역 및 제3영역에는 양극 활물질로, 화학식 1의 물질을 함유하는 양극이 구비될 수 있다.The material of Chemical Formula 1 is a cathode active material for a ternary based lithium secondary battery of Ni-Mn-Co, which is one of high capacity materials that enables the implementation of a high capacity battery. However, as the thermal stability of the various cathode active materials decreases relatively, in order to prevent the thermal deterioration and improve the life of the battery, while implementing the capacity of the designed battery, the formula 1 An anode containing the material may be provided. In this case, the reference temperature as a reference of the region (first region and the third region) including the anode including the material of Formula 1 may be 130 to 150 ℃, the first region belonging to the region below the reference temperature and In the third region, a cathode including a material of Formula 1 may be provided as a cathode active material.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 있어, 제 2영역의 양극에 구비되는 양극활물질은 서로 독립적으로, 스피넬형 리튬망간 산화물을 함유할 수 있다.In the secondary battery according to the exemplary embodiment of the present invention, the positive electrode active material provided in the positive electrode of the second region may independently contain a spinel lithium manganese oxide.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 있어, 스피넬형 리튬망간 산화물은 하기 화학식 2를 만족하는 물질일 수 있다.In the secondary battery according to an embodiment of the present invention, the spinel type lithium manganese oxide may be a material satisfying the following Chemical Formula 2.

(화학식 2) (Formula 2)

LiyMn2-eMeO4 Li y Mn 2-e M e O 4

화학식 2에서, y는 1 내지 1.1인 실수이며, e는 0 내지 0.2인 실수이며, M는 Al, Co, Ni, Cr, Fe, Zn, Mg, B 및 Ti로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 원소이다. In Formula 2, y is a real number of 1 to 1.1, e is a real number of 0 to 0.2, M is one or more elements selected from the group consisting of Al, Co, Ni, Cr, Fe, Zn, Mg, B and Ti to be.

화학식 2의 물질은 리튬 이차전지용 양극활물질로, 다양한 양극활물질 중, 열적 안정성이 상대적으로 우수한 물질이며, LiMn2O4를 일 예로 상술하면, 구조붕괴 온도가 254℃로 매우 높은 열안정성을 갖는 물질이다. Material of formula 2 is a material having a lithium secondary battery, as a cathode active material, and a relatively excellent material as the thermal stability of a variety of positive electrode active material, LiMn 2 O 4 to if above an example, very high thermal stability, a structural collapse temperature of 254 ℃ to be.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 있어, 제 3영역에 위치하는 양극은 양극활물질로 스피넬형 리튬망간 산화물, 상세하게는 화학식 2를 만족하는 스피넬형 리튬망간 산화물을 함유할 수 있다.In the secondary battery according to the exemplary embodiment of the present invention, the positive electrode positioned in the third region may contain a spinel lithium manganese oxide as a cathode active material, specifically, a spinel lithium manganese oxide satisfying Formula 2.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 분리막을 사이에 두고 서로 대향하는 양극 및 음극이 교번 적층된 전극조립체; 전극조립체가 함침되는 전해질; 및 전극조립체와 전해질을 밀봉하는 전지 케이스;를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a secondary battery includes: an electrode assembly in which positive and negative electrodes are alternately stacked with a separator interposed therebetween; An electrolyte in which the electrode assembly is impregnated; And a battery case sealing the electrode assembly and the electrolyte.

전극조립체의 각 양극은 서로 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있으며, 각 음극 또한 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있다. 이때, 양극은 집전체 및 집전체상 양극활물질을 함유하는 양극활물질층을 포함할 수 있으며, 양극은 집전체 상 양극활물질층이 형성되지 않은 무지부를 포함할 수 있다. 음극 또한, 집전체 및 집전체상 음극활물질을 함유하는 음극활물질층을 포함할 수 있으며, 음극활물질층이 형성되지 않은 무지부를 포함할 수 있다. 전극조립체의 각 양극 또는 각 음극간의 전기적 연결은 이러한 무지부를 통해 이루어질 수 있다.Each anode of the electrode assembly may be connected in series, in parallel or in parallel with each other, each cathode may also be connected in series, in parallel or in parallel. In this case, the positive electrode may include a positive electrode active material layer containing a current collector and a positive electrode active material on the current collector, and the positive electrode may include an uncoated portion in which the positive electrode active material layer is not formed on the current collector. The negative electrode may also include a negative electrode active material layer containing a current collector and a negative electrode active material on the current collector, and may include an uncoated portion in which the negative electrode active material layer is not formed. Electrical connection between each positive electrode or each negative electrode of the electrode assembly may be made through this plain portion.

전극조립체 각 양극 및/또는 각 음극의 집전체는 다공성 전도체일 수 있으며, 보다 상세하게, 집전체는 전도성 물질의 폼(foam), 박(film), 메쉬(mesh), 펠트(felt) 또는 다공성 박(perforated film)일 수 있다. 보다 더 상세하게, 집전체는 전도도가 우수하며 전지의 충방전시 화학적으로 안정한 그라파이트, 그래핀, 티타늄, 구리, 플라티늄, 알루미늄, 니켈, 은, 금, 또는 카본나노튜브를 포함하는 전도성 물질일 수 있으며, 이러한 전도성 물질의 폼(foam), 박(film), 메쉬(mesh), 펠트(felt) 또는 다공성(perforated) 박의 형태일 수 있으며, 서로 상이한 전도성 물질로 코팅 또는 적층된 복합체일 수 있다.Electrode Assembly The current collector of each positive electrode and / or each negative electrode may be a porous conductor, and more particularly, the current collector may be a foam, film, mesh, felt or porous of conductive material. It may be a perforated film. In more detail, the current collector may be a conductive material including graphite, graphene, titanium, copper, platinum, aluminum, nickel, silver, gold, or carbon nanotubes that have excellent conductivity and are chemically stable during charging and discharging of a battery. And may be in the form of a foam, film, mesh, felt or perforated foil of the conductive material, and may be a composite coated or laminated with different conductive materials. .

전극조립체 각 음극의 음극활물질은 이차전지의 음극에 통상적으로 사용되는 활물질이면 사용 가능하다. 리튬 이차전지의 일 예로, 음극활물질은 리튬 인터칼레이션 가능한 물질이면 족하다. 리튬 이차전지를 기준한, 비 한정적인 일 예로, 음극활물질은 이흑연화성 탄소, 난흑연화성 탄소, 그라파이트, 실리콘, Sn 합금, Si 합금, Sn 산화물, Si 산화물 및 리튬-티타늄 산화물에서 하나 이상 선택된 물질일 수 있다.The negative electrode active material of each negative electrode of the electrode assembly may be used as long as it is an active material commonly used in the negative electrode of the secondary battery. As an example of the lithium secondary battery, the negative electrode active material may be a material capable of intercalating lithium. As a non-limiting example, based on a lithium secondary battery, the negative electrode active material is selected from at least one selected from digraphitizable carbon, nongraphitizable carbon, graphite, silicon, Sn alloy, Si alloy, Sn oxide, Si oxide, and lithium-titanium oxide. It may be a substance.

전극조립체에서, 서로 인접하는 양극과 음극 사이에 위치하는 분리막은 양극과 음극의 적층 방향에 따라 위치별로 서로 상이하거나 동일할 수 있으며, 통상의 이차전지에서 음극과 양극의 단락을 방지하기 위해 통상적으로 사용되는 분리막이면 족하다. 리튬 이차전지를 기준한, 비 한정적인 일 예로, 분리막은 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계, 폴리올레핀계에서 하나 이상 선택되는 물질일 수 있으며, 미세 다공막 구조일 수 있다. 또한, 과전류 방지기능, 전해질 유지 기능, 물리적 강도 향상을 위해 폴리에틸렌막, 폴리프로필렌막, 부직포등의 다수개의 유기막이 적층된 적층구조를 가질 수 있다.In the electrode assembly, the separators positioned between the anodes and the cathodes adjacent to each other may be different from each other or the same according to the stacking direction of the cathode and the anode, and are generally used to prevent a short circuit between the anode and the cathode in a conventional secondary battery. All the separators used are sufficient. As a non-limiting example based on the lithium secondary battery, the separator may be a material selected from one or more of polyethylene, polypropylene, and polyolefin, and may have a fine porous membrane structure. In addition, the present invention may have a laminated structure in which a plurality of organic films, such as a polyethylene film, a polypropylene film, and a nonwoven fabric, are laminated in order to prevent an overcurrent, maintain an electrolyte, and improve physical strength.

상술한 전극 조립체는 통상의 젤리롤형 전극 조립체의 제조방법을 통해 제조될수 있는데, 일 예로, 분리막의 일 면에 서로 교번되어 이격 배치되는 다수개의 양극과 음극이 롤링(rolling)되어 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명이 상술한 전극 조립체의 제조방법에 의해 한정될 수 없음은 물론이다. The above-described electrode assembly may be manufactured through a conventional method for manufacturing a jelly roll-type electrode assembly. For example, a plurality of anodes and cathodes alternately spaced apart from each other on one surface of a separator may be rolled. However, it is a matter of course that the present invention cannot be limited by the above-described method of manufacturing the electrode assembly.

전극 조립체가 함침되는 전해질은 통상의 이차전지에서, 전지의 충전 및 방전에 관여하는 이온을 원활히 전도시키는 통상의 수계 또는 비수계 전해질이면 족하다. 리튬 이차전지를 기준한, 비 한정적인 일 예로, 전해질은 비수계 전해질일 수 있으며, 비수계 전해질은 비수계 용매 및 리튬염을 포함할 수 있다. 비 한정적인 일 예로, 전해질에 함유되는 리튬염은 리튬 양이온 및 NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN-, 및 (CF3CF2SO2)2N-에서 하나 이상 선택되는 음이온을 제공하는 염일 수 있다. 전해질의 용매는 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 프로필렌 카보네이트, 1,2-부틸렌 카보네이트, 2,3-부틸렌 카보네이트, 1,2-펜틸렌 카보네이트, 2,3-펜틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디(2,2,2-트리플루오로에틸) 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 디부틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 메틸 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 에틸프로필카보네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 프로필 카보네이트, 메틸 포르메이트(methyl formate), 에틸 포르메이트, 프로필 포르메이트, 부틸 포르메이트, 디메틸 에테르(dimethyl ether), 디에틸 에테르, 디프로필 에테르, 메틸에틸 에테르, 메틸프로필 에테르, 에틸프로필 에테르, 메틸 아세테이트(methyl acetate), 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트(ethyl propionate), 프로필 프로피오네이트, 부틸 프로피오네이트, 메틸 부티레이트(methyl butyrate), 에틸 부티레이트, 프로필 부티레이트, 부틸 부티레이트, γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), 2-메틸-γ-부티로락톤, 3-메틸-γ-부티로락톤, 4-메틸-γ-부티로락톤, γ-티오부티로락톤, γ-에틸-γ-부티로락톤, β-메틸-γ-부티로락톤, γ-발레로락톤(γ-valerolactone), σ-발레로락톤, γ-카프로락톤(γ-caprolactone), ε-카프로락톤, β-프로피오락톤(β-propiolactone), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), 2-메틸 테트라하이드로퓨란, 3-메틸테트라하이드로퓨란, 트리메틸 포스페이트(trimethyl phosphate), 트리에틸 포스페이트, 트리스(2-클로로에틸) 포스페이트, 트리스(2,2,2-트리플루오로에틸) 포스페이트, 트리프로필 포스페이트, 트리이소프로필 포스페이트, 트리부틸 포스페이트, 트리헥실 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 트리톨릴 포스페이트, 메틸 에틸렌 포스페이트, 에틸 에틸렌 포스페이트, 디메틸 설폰(dimethyl sulfone), 에틸 메틸 설폰, 메틸 트리플루오로메틸 설폰, 에틸 트리플루오로메틸 설폰, 메틸 펜타플루오로에틸 설폰, 에틸 펜타플루오로에틸 설폰, 디(트리플루오로메틸)설폰, 디(펜타플루오로에틸) 설폰, 트리플루오로메틸 펜타플루오로에틸 설폰, 트리플루오로메틸 노나플루오로부틸 설폰, 펜타플루오로에틸 노나플루오로부틸 설폰, 술포란(sulfolane), 3-메틸술포란, 2-메틸술포란, 3-에틸술포란 및 2-에틸술포란 그룹에서 하나 이상 선택된 용매를 들 수 있다.The electrolyte in which the electrode assembly is impregnated may be any conventional aqueous or non-aqueous electrolyte that smoothly conducts ions involved in charging and discharging the battery in a conventional secondary battery. As a non-limiting example, based on a lithium secondary battery, the electrolyte may be a non-aqueous electrolyte, and the non-aqueous electrolyte may include a non-aqueous solvent and a lithium salt. An example non-limiting one, the lithium salt contained in the electrolyte is a lithium cation and NO 3 -, N (CN) 2 -, BF 4 -, ClO 4 -, PF 6 -, (CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3) 3 PF 3 -, ( CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF, (CF 3) 6 P -, CF 3 SO 3 -, CF 3 CF 2 SO 3 -, (CF 3 SO 2 ) 2 N -, (FSO 2 ) 2 N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, (SF 5) 3 C -, (CF 3 SO 2) 3 C -, CF 3 (CF 2 ) 7 SO 3 -, CF 3 CO 2 -, CH 3 CO 2 -, SCN -, and (CF 3 CF 2 SO 2) 2 N - in providing the anion is selected one or more of It may be a salt. The solvent of the electrolyte is ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, 2,3-pentylene carbonate, vinylene carbonate, Dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate, dipropyl carbonate, dibutyl carbonate, ethylmethyl carbonate, 2,2,2-trifluoroethyl methyl carbonate, methylpropyl carbonate , Ethylpropyl carbonate, 2,2,2-trifluoroethyl propyl carbonate, methyl formate, ethyl formate, propyl formate, butyl formate, dimethyl ether, diethyl ether, di Propyl ether, methylethyl ether, methylpropyl ether, ethylpropyl ether, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl butyl Tate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, butyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, ethyl butyrate, propyl butyrate, butyl butyrate, γ-butyrolactone (γ- butyrolactone), 2-methyl-γ-butyrolactone, 3-methyl-γ-butyrolactone, 4-methyl-γ-butyrolactone, γ-thiobutyrolactone, γ-ethyl-γ-butyrolactone, β-methyl-γ-butyrolactone, γ-valerolactone, σ-valerolactone, γ-caprolactone, γ-caprolactone, β-propiolactone (β- propiolactone, tetrahydrofuran, 2-methyl tetrahydrofuran, 3-methyltetrahydrofuran, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tris (2-chloroethyl) phosphate, tris (2,2, 2-trifluoroethyl) phosphate, tripropyl phosphate, triisopropyl Phosphate, tributyl phosphate, trihexyl phosphate, triphenyl phosphate, tritolyl phosphate, methyl ethylene phosphate, ethyl ethylene phosphate, dimethyl sulfone, ethyl methyl sulfone, methyl trifluoromethyl sulfone, ethyl trifluoromethyl sulfone , Methyl pentafluoroethyl sulfone, ethyl pentafluoroethyl sulfone, di (trifluoromethyl) sulfone, di (pentafluoroethyl) sulfone, trifluoromethyl pentafluoroethyl sulfone, trifluoromethyl nonafluoro One or more solvents selected from the group consisting of butyl sulfone, pentafluoroethyl nonafluorobutyl sulfone, sulfolane, 3-methylsulfuran, 2-methylsulforan, 3-ethylsulforan and 2-ethylsulforan Can be.

이때, 분리막은 이차전지에서 음극과 양극의 단락을 방지하기 위해 이차전지에서 통상적으로 사용되는 분리막을 포함할 수 있으며, 전해질을 지지하는 역할을 수행할 수 있음은 물론이다. 분리막의 일 예로, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리올레핀을 포함하는 미세 다공막을 들 수 있으며, 과전류 방지기능, 전해질 유지 기능, 물리적 강도 향상을 위해 다수개의 폴리에틸렌막, 폴리프로필렌막, 부직포등의 유기막이 적층된 적층구조를 가질 수 있다.In this case, the separator may include a separator commonly used in a secondary battery to prevent a short circuit between the negative electrode and the positive electrode in the secondary battery, and may serve to support the electrolyte. An example of the separation membrane is a microporous membrane including polyethylene, polypropylene, and polyolefin, and a plurality of polyethylene membranes, polypropylene membranes, and nonwoven fabrics are laminated in order to prevent overcurrent, electrolyte retention, and physical strength. It may have a laminated structure.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.  In the present invention as described above has been described by specific embodiments and limited embodiments and drawings, but this is provided only to help a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, the present invention Those skilled in the art can make various modifications and variations from this description.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all the things that are equivalent to or equivalent to the claims as well as the following claims will belong to the scope of the present invention. .

Claims (9)

분리막을 사이에 두고 양극과 음극이 교번 적층된 적층형 이차전지이며,
양극-분리막-음극의 단위가 다수개 적층된 전극조립체는, 충방전시 적층 방향으로의 위치별 온도 프로파일(profile)을 기준으로, L(L은 1이상의 자연수)개의 기준온도에 의해 2L+1개의 영역으로 구획되고, 기준온도는 상기 위치별 온도 프로파일의 최저 온도와 최대 온도 사이의 온도이며,
구획된 상기 영역 별로 양극에 구비되는 양극활물질이 달라지는 이차전지.A stacked secondary battery in which an anode and a cathode are alternately stacked with a separator interposed therebetween,
The electrode assembly in which a plurality of anode-membrane-cathode units are stacked is 2L + 1 based on L (L is one or more natural numbers) reference temperatures based on the temperature profile of each position in the stacking direction during charging and discharging. The reference temperature is a temperature between the lowest temperature and the maximum temperature of the location-specific temperature profile,
A secondary battery in which a cathode active material provided in a cathode is changed for each of the partitioned regions. 제 1항에 있어서,
상기 L은 1이며, 전극조립체의 구획된 영역은, 적어도 최하부에 위치하는 양극을 포함하는 제1영역, 중심에 위치하는 양극을 포함하는 제2영역 및 최상부에 위치하는 양극을 포함하는 제3영역을 포함하고,
상기 제1영역 및 제3영역에 위치하는 양극에는 동일한 양극활물질이 구비되며,
상기 제2영역에 위치하는 양극에는 상기 제1영역 및 제3영역의 양극에 구비되는 양극활물질과 상이한 양극활물질이 구비되는 이차전지.The method of claim 1,
L is 1, and the partitioned region of the electrode assembly includes at least a first region including an anode positioned at a lowermost portion, a second region including an anode positioned at a center thereof, and a third region including an anode positioned at an uppermost portion Including,
The anode located in the first region and the third region is provided with the same cathode active material,
The secondary battery having a positive electrode active material different from the positive electrode active material provided in the positive electrode of the first region and the third region is disposed in the second region. 제 1항에 있어서,
상기 위치별 온도 프로파일은 과충전 상태에서의 위치별 온도 프로파일인 이차전지.The method of claim 1,
The location-specific temperature profile is a secondary battery is a location-specific temperature profile in an overcharged state. 제 3항에 있어서,
상기 과충전 상태는 정격 충전 전압(V0)을 기준으로 110 내지 130% 충전 상태인 이차전지. The method of claim 3,
The overcharge state is a secondary battery of 110 to 130% state of charge based on the rated charging voltage (V0). 제 2항에 있어서,
상기 제 1영역 및 제 3영역의 양극에 구비되는 양극활물질은 서로 독립적으로, 리튬, 니켈, 코발트 및 망간을 필수 구성 원소로서 갖는 층상 구조의 리튬 니켈 코발트 망간 복합 산화물을 포함하는 이차전지.The method of claim 2,
A positive electrode active material provided in the positive electrode of the first region and the third region is a secondary battery comprising a lithium nickel cobalt manganese composite oxide of a layered structure having lithium, nickel, cobalt and manganese as essential constituent elements independently of each other. 제 5항에 있어서,
제 2영역의 양극에 구비되는 양극활물질은 서로 독립적으로, 스피넬형 리튬망간 산화물을 포함하는 이차전지.The method of claim 5,
A secondary battery comprising a spinel lithium manganese oxide, the positive electrode active material provided in the positive electrode of the second region independently of each other. 제 1항에 있어서,
상기 영역 별로 양극에 구비되는 양극활물질이 달라지되, 각 영역에 속하는 양극의 양극활물질은 해당 영역의 경계를 형성하는 기준 온도를 초과하는 최대 사용온도를 갖거나, 해당 영역이 전극조립체의 중심에 위치하는 양극을 포함하는 경우 상기 위치별 온도 프로파일에서 최고 온도를 초과하는 최대 사용온도를 갖는 이차전지.The method of claim 1,
The positive electrode active material provided in the positive electrode is different for each of the areas, and the positive electrode active material of the positive electrode belonging to each area has a maximum use temperature exceeding a reference temperature forming a boundary of the corresponding area, or the corresponding area is located at the center of the electrode assembly. Secondary battery having a maximum use temperature exceeding the maximum temperature in the location-specific temperature profile when including a positive electrode. 제 2항에 있어서,
상기 제1영역 또는 제3영역에 속하는 양극의 양극활물질은, 기준온도를 초과하는 최대 사용온도를 갖는 양극활물질이며, 상기 제2영역에 속하는 양극의 양극활물질은 상기 위치별 온도 프로파일에서 최고 온도를 초과하는 최대 사용온도를 갖는 양극활물질인 이차전지.The method of claim 2,
The positive electrode active material of the positive electrode belonging to the first area or the third area is a positive electrode active material having a maximum use temperature exceeding a reference temperature, and the positive electrode active material of the positive electrode belonging to the second area has a maximum temperature in the location-specific temperature profile. Secondary battery that is a positive electrode active material having a maximum use temperature exceeding. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
상기 최대 사용온도는 양극활물질의 물질별 구조붕괴 온도 또는 구조붕괴 온도보다 20 내지 50℃ 낮은 온도인 이차전지.The method according to claim 7 or 8,
The maximum use temperature is a secondary battery having a temperature 20 to 50 ℃ lower than the structure collapse temperature or structure collapse temperature of each material of the positive electrode active material.
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