KR20180041314A - 리튬 이온 전지 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

리튬 이온 전지 및 이를 포함하는 전자 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20180041314A
KR20180041314A KR1020160133286A KR20160133286A KR20180041314A KR 20180041314 A KR20180041314 A KR 20180041314A KR 1020160133286 A KR1020160133286 A KR 1020160133286A KR 20160133286 A KR20160133286 A KR 20160133286A KR 20180041314 A KR20180041314 A KR 20180041314A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal oxide
lithium metal
lithium
active material
negative electrode
Prior art date
Application number
KR1020160133286A
Other languages
English (en)
Inventor
오부근
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020160133286A priority Critical patent/KR20180041314A/ko
Priority to US15/730,898 priority patent/US20180108942A1/en
Priority to PCT/KR2017/011258 priority patent/WO2018070806A1/en
Priority to EP17196459.6A priority patent/EP3309871A1/en
Priority to CN201710957836.4A priority patent/CN107959003A/zh
Publication of KR20180041314A publication Critical patent/KR20180041314A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1395—Processes of manufacture of electrodes based on metals, Si or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/364—Composites as mixtures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/663—Selection of materials containing carbon or carbonaceous materials as conductive part, e.g. graphite, carbon fibres
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/665—Composites
    • H01M4/667—Composites in the form of layers, e.g. coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/381—Alkaline or alkaline earth metals elements
    • H01M4/382—Lithium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y02E60/122—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명의 다양한 실시 예는 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬 이온 전지를 개시한다. 상기 전극조립체는 제1 리튬 금속산화물과 제2 리튬 금속산화물로 구성된 양극 활성 물질을 포함하는 양극판 및 흑연계 물질 및 실리콘산화물계 물질로 구성된 음극 활성 물질을 포함하는 음극판을 포함할 수 있고, 상기 제2 리튬 금속산화물은 상기 제1 리튬 금속산화물에 비하여 리튬 이온에 대한 전리 이온 개수를 더 많이 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시 예는, 상기 리튬 이온 전지를 포함하는 전자 장치를 개시한다. 이 외에도 명세서를 통하여 파악되는 다양한 실시 예에 가능하다.

Description

리튬 이온 전지 및 이를 포함하는 전자 장치{Lithium ion battery and electronic device including the same}
본 문서에서 개시되는 실시 예들은, 리튬 이온 전지의 고 에너지밀도 구현 기술과 관련된다.
최근 독자적인 운영체제가 적용된 전자 장치의 보급이 급속도로 확산되면서, 전자 장치는 통신 기능뿐만 아니라, 인터넷 서비스, 디지털 영상 시청, 모바일 게임 등의 다양한 기능을 지원하는 방향으로 개발되고 있다. 이처럼, 전자 장치가 다기능 매체로 진화함에 따라, 그 운용에 중추적 기반이 되는 이차 전지에 대한 중요성 역시 부각되고 있다.
전자 장치에 탑재되는 이차 전지는 화학 반응에 의한 전기 에너지를 공급하는 동력원으로, 화석연료의 사용을 감소시킬 수 있다는 일차적 장점과 더불어, 에너지 사용에 의한 부산물이 발생되지 않는다는 점에서 친환경 에너지원으로 주목 받고 있다.
이차 전지는 충전물질의 종류에 따라 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 구분될 수 있다. 이 중 리튬 이온 전지는 타 전지들에 비하여 기전력이 크고, 기억효과(예: 충전 시, 전지가 완전히 방전되어 있어야 하는 특성)가 없으며, 자가 방전에 의한 전력 손실이 적다는 이점으로 다양한 제품 군에 적용되고 있다.
리튬 이온 전지의 고성능 구현을 위한 다각도의 연구가 진행되고 있다. 일례로, 리튬 이온 전지의 에너지밀도 특성과 귀결되는 음극 활성 물질의 비용량 향상은 전지 산업 분야의 주요 쟁점이 되고 있다.
상기 음극 활성 물질로써 비교적 비용량이 큰 실리콘, 주석, 납 등의 물질이 적용되고 있다. 그러나, 상술된 음극 활성 물질들은 리튬 이온과의 부가반응 시 부피 팽창이 발생하고, 이는 리튬 이온 전지의 충방전 사이클 효율을 저하시킬 수 있다.
본 문서에서는, 양극 활성 물질을 기반으로 음극 활성 물질에 따른 효율 저하를 개선하여 높은 에너지밀도 특성을 구현할 수 있는 리튬 이온 전지 및 이를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
일 실시 예에 따른 전극조립체는 제1 리튬 금속산화물과 제2 리튬 금속산화물로 구성된 양극 활성 물질을 포함하는 양극판 및 흑연계 물질과 실리콘산화물계 물질로 구성된 음극 활성 물질을 포함하는 음극판을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 리튬 금속산화물은 상기 제1 리튬 금속산화물에 비하여 리튬 이온에 대한 전리 이온 개수를 더 많이 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 리튬 이온 전지는 외장재 및 상기 전극조립체를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 전자 장치는, 상기 리튬 이온 전지를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 리튬 이온과 음극 활성 물질 간의 반응 효율을 개선하여, 리튬 이온 전지의 용량 특성을 개선할 수 있다.
또한, 다양한 실시 예에 따르면, 용량 특성이 개선된 리튬 이온 전지를 기반으로 전자 장치의 가용 시간을 늘릴 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 리튬 이온 전지의 형상을 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 문서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다", 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 문서에서 개시되는 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 영상 전화기, 전자책 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC (desktop PC), 랩탑 PC(laptop PC), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 서버, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치(wearable device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시 예들에서, 전자 장치는 가전 제품(home appliance)일 수 있다. 가전 제품은, 예를 들면, 텔레비전, DVD 플레이어(Digital Video Disk player), 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), 홈 오토매이션 컨트롤 패널(home automation control panel), 보안 컨트롤 패널(security control panel), TV 박스(예: 삼성 HomeSync™, 애플TV™, 또는 구글 TV™), 게임 콘솔(예: Xbox™, PlayStation™), 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(Global Navigation Satellite System)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller's machine), 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치(internet of things)(예: 전구, 각종 센서, 전기 또는 가스 미터기, 스프링클러 장치, 화재경보기, 온도조절기(thermostat), 가로등, 토스터(toaster), 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 또한, 본 문서의 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않으며, 기술 발전에 따른 새로운 전자 장치를 포함할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 다양한 실시 예에 따른 리튬 이온 전지 및 이를 포함하는 전자 장치가 설명된다.
도 1은 일 실시 예에 따른 리튬 이온 전지의 형상을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 리튬 이온 전지(100)는 외장재(110) 및 상기 외장재(110)에 내입되는 전극조립체(120)를 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서, 리튬 이온 전지(100)는 상술된 구성요소들 이외의 다른 구성요소를 추가적으로 포함할 수 있다.
외장재(110)는 전극조립체(120)를 수용하여 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 예를 들어, 외장재(110)는 전극조립체(120)와 대응되는 크기 및 형상의 내부공간을 형성하여 전극조립체(120)를 수용하고 예컨대, 열경화성 또는 광경화성 접착부재를 기반으로 상기 내부공간을 밀봉할 수 있다.
일 실시 예에서, 외장재(110)는 다수의 필름 시트 및 금속 시트가 라미네이팅(laminating)되어 형성될 수 있다. 상기 필름 시트는 예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 수지 또는, 나일론(nylon) 수지와 같은 절연물을 포함할 수 있다. 상기 금속 시트는 외장재(110)의 기계적 강도를 유지하는 역할로 예컨대, 알루미늄 시트를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 필름 시트 및 금속 시트의 라미네이팅 두께는 76μm 미만의 두께로 형성될 수 있다. 도 1에서 외장재(110)는 파우치(pouch)형으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 외장재(110)는 파우치형 이외에도 각형, 원통형, 코인(coin)형 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전극조립체(120)는 적어도 하나의 양극판 및 음극판과, 그 사이에 배치되는 세퍼레이터(separator)의 적층 구조를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 각각의 양극판은 적어도 일부 영역으로부터 신장되는 양극탭(121)을 포함하고, 이에 대응하여 각각의 음극판 역시 음극탭(123)을 포함할 수 있다. 상기 양극탭(121) 및 음극탭(123)의 적어도 일부 영역은 도전성 소재의 전극 리드(130)와 연결될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 전극 리드(130)는 타 이차 전지 또는, 외부 장치와 전기적으로 연결되기 위하여 적어도 일부 영역이 외장재(110)의 외부로 노출될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 상술된 구조의 전극조립체(120)는 2.75V 내지 4.45V 범위의 전압에서 동작할 수 있다. 또는, 동작 중인 전극조립체(120)의 전압은 2.75V 내지 4.45V 범위에 포함될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 양극판은 양극 활성 물질로써 제1 리튬 금속산화물을 포함할 수 있다. 상기 제1 리튬 금속산화물은 적어도 하나의 전이금속(예: 코발트, 니켈 등)을 포함하거나 또는, 2종 이상의 전이금속 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 리튬 금속산화물은 표면 또는 내부의 적어도 일부에 제2 리튬 금속산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 리튬 금속산화물은 양극 활성 물질의 총 중량을 기준하여 0.5% 이상 5.0% 미만의 중량으로 상기 제1 리튬 금속산화물에 포함될 수 있다. 또는 다양한 실시 예에서, 상기 제2 리튬 금속산화물은 1.0% 이상 3.0% 미만의 중량으로 상기 제1 리튬 금속산화물에 포함될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제2 리튬 금속산화물은 예컨대, 망간, 리르코늄, 망간-실리콘 원소, 코발트 및 철 중 적어도 하나를 포함하거나, 상술된 물질들에 대한 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 리튬 금속산화물은 상기 제1 리튬 금속산화물에 비하여 리튬 이온에 대한 전리 이온 개수를 더 많이 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 양극판은 상기 양극 활성 물질에 용매, 바인더 및 도전재를 혼합 교반하여 슬러리를 제조한 후, 상기 슬러리를 집전체에 도포 및 건조시키는 일련의 공정을 통하여 제조될 수 있다. 상기 집전체는 예컨대, 알루미늄 및 니켈 중 적어도 하나로 구현되거나 또는, 알루미늄 및 니켈의 조합으로 구현될 수 있다. 다만, 집전체는 상술된 바에 제한되는 것은 아니며, 전도성이 높고, 전극조립체(120)의 전압 범위(예: 2.75V 내지 4.45V)에서 반응하지 않는 다양한 금속을 포함할 수 있다. 상기 용매는 예컨대, N-메틸-2-피롤리돈, 디아세톤 알코올, 디메틸포름알데히드, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 부틸 셀로솔브, 이소프로필 셀로솔브, 아세틸아세톤, 메틸이소부틸케톤, n-부틸아세테이트, 셀로솔브 아세테이트 톨루엔 및 자일렌 중 적어도 하나를 포함하거나, 상술된 물질들을 2종 이상으로 혼합한 혼합물을 포함할 수 있다. 또는, 용매는 물을 포함할 수도 있다. 상기 바인더는 양극 활성 물질 및 구성성분들(예: 용매, 도전재) 간의 결합을 촉진시키는 역할을 수행할 수 있다. 바인더는 예컨대, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리텐 플루오라이드, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무, 상술된 물질들의 수소를 리튬, 나트륨 또는, 칼슘 등으로 치환된 고분자 및 상술된 물질들에 대한 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 도전재는 예컨대, 아세틸렌 블랙, 카본 블랙, 덴카 블랙, 탄소 섬유, 탄소 나노 튜브, 금속 분말 및 도전성 금속산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 음극판은 음극 활성 물질로써, 흑연계 물질 및 고용량 실리콘산화물계(또는, 규소산화물계) 물질의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 고용량 실리콘산화물계 물질은 상기 음극 활성 물질의 총 중량을 기준하여 3.0% 이상 20.0% 미만의 중량으로 상기 흑연계 물질과 혼합될 수 있다. 또는 다양한 실시 예에서, 상기 고용량 실리콘산화물계 물질은 5.0% 이상 10.0% 미만의 중량으로 상기 흑연계 물질과 합성될 수 있다. 상기 실리콘산화물계(또는, 규소산화물계) 물질은 상기 흑연계 물질에 비하여 상대적으로 낮은 전자 전도성을 가질 수 있다. 이와 관련하여, 실리콘산화물계 물질은 음극판의 전체적인 전자 전도성을 감소시켜 저항 증가를 도모함으로써, 전극조립체(120)의 내부 단락 시 발생하는 대전류 통전 현상을 억제시킬 수 있다. 상기 흑연계 물질은 예컨대, 천연 흑연, 인조 흑연, 메조카본 마이크로비즈, 난흑연화성 탄소(hard carbon) 및 이흑연화성 탄소(soft carbon) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시 에에서, 상기 음극판과 관련한 용매, 바인더, 도전재 및 집전체는 양극판을 통하여 설명한 바와 동일 또는, 유사한 물질로 구현될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 고용량 실리콘산화물계(또는, 규소산화물계) 물질은 리튬 이온 전지(100)의 초기 충전 동작 시, 상술된 제1 리튬 금속산화물 또는, 제2 리튬 금속산화물에 포함된 리튬 이온과 전기화학적으로 반응할 수 있다. 이와 관련하여, 양극판(예: 제1 양극판)이 양극 활성 물질로써 제1 리튬 금속산화물만을 포함한다 가정하면, 제1 리튬 금속산화물이 산화되어 실리콘산화물계 물질을 환원시킬 수 있다. 예를 들어, 실리콘산화물계 물질의 가역성으로 인하여, 상기 실리콘산화물계 물질에 리튬 이온이 부가될 수 있다. 이 동작에서, 실리콘산화물계 물질은 결정구조가 변화하여 부피가 팽창할 수 있으며, 리튬 이온 전지(100)는 상기 실리콘산화물계 물질의 부피 팽창 및 실리사이드 화합물의 형성 반응에 기반하여 초기 충방전 효율이 저하될 수 있다. 상술된 제1 양극판에 기초한 리튬 이온 전지(100)의 충전 효율을 제1 효율(예: 80.0% 이하)이라 하면, 리튬 이온 전지(100)는 상기 제1 효율 또는, 상기 제1 효율과 유사한 효율로 충전 및 방전 사이클을 반복 수행할 수 있다.
반면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 양극판(예: 제2 양극판)은 양극 활성 물질로써, 제1 리튬 금속산화물과 상기 제1 리튬 금속산화물보다 리튬 이온에 대한 전리 이온 개수를 더 많이 포함하는 제2 리튬 금속산화물을 지정된 함량으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 양극판은 제1 리튬 금속산화물 및 제2 리튬 금속산화물을 95.0% 초과 99.5% 이하 : 0.5% 이상 5.0% 미만의 중량비로 포함할 수 있다. 또는 다양한 실시 예에서, 제1 리튬 금속산화물 및 제2 리튬 금속산화물은 97.0% 초과 99.0% 이하 : 1.0% 이상 3.0% 미만의 중량비를 포함할 수 있다. 제2 리튬 금속산화물의 리튬 이온에 대한 전리 이온 개수를 기반으로, 제2 양극판은 제1 리튬 금속산화물만을 포함하는 상기 제1 양극판보다 더 많은 리튬 이온 개수를 포함할 수 있다. 이에 따라, 리튬 이온 전지(100)의 초기 충전 동작 시, 제2 양극판에 포함된 총 리튬 이온 중 제2 리튬 금속산화물에 의한 리튬 이온들이 실리콘계 물질과의 반응에 따른 충전 효율 저하를 보상할 수 있다. 이에 대응하여, 제2 양극판을 기반으로 한 리튬 이온 전지(100)는 상술된 제1 양극판에 따른 제1 효율보다 높은 제2 효율로 충전될 수 있다.
상술에서 언급되었듯이, 상기 제2 리튬 금속산화물은 상기 제1 리튬 금속산화물보다 리튬 이온에 대한 전리 이온 개수를 더 많이 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 제2 리튬 금속산화물은 Li2M103, Li2M2O4 및 LixM3O4(예: x는 5 이상) 중 적어도 하나의 화학 구조를 포함할 수 있다. 상기 M1은 예컨대, 망간 또는 지르코늄을 포함할 수 있고, 상기 M2는 망간-실리콘 원소를 포함할 수 있으며, 상기 M3는 망간, 코발트 및 철 중 적어도 하나를 포함하거나 상술된 물질들에 대한 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 이에 따라, 일 실시 예에서, 상기 제2 리튬 금속산화물의 리튬 이온에 대한 전리 이온 개수가 증가할수록 양극 활성 물질의 총 중량을 기준한 제2 리튬 금속산화물의 중량을 저감시킬 수 있다.
상기 세퍼레이터는 양극판 및 음극판 사이에 배치되며 예컨대, 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체 및 에틸렌-메타크 릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름이 단독 또는, 적층되어 구현될 수 있다. 또는, 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 구성된 다공성 부직포로 구현될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 세퍼레이터에의 적어도 일부 영역에는 유기 전해액이 함침되어 있을 수 있다. 상기 유기 전해액은 유기 용매 및 리튬염을 포함할 수 있다. 상기 유기 용매는 예컨대, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 디에틸카보네이트, 디메틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 디프로필카보네이트, 비닐렌카보네이트, 불화에틸렌카보네이트, 비닐에틸렌카보네이트, 디메틸술폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 비닐렌카보네이트, 술포란, 감마-부티로락톤, 프로필렌설파이트 및 테트라하이드로퓨란, 에틸프로피오네이트, 프로필프로피오네이트, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 프로필아세테이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 리튬염은 예컨대, 6불화인산리튬(LiPF6), 4불화붕산리튬(LiBF4), 과염소산리튬(LiClO4), 6불화비소리튬(LiAsF6), 3불화메탄술폰산리튬(LiCF3SO3), 리튬비스트리플루오르메탄술포닐아미드(LiN(CF3SO2)2 및 비스옥살산붕산리튬(LiBOB) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상술한 다양한 실시 예에 따른 전극조립체는, 제1 리튬 금속산화물과 제2 리튬 금속산화물로 구성된 양극 활성 물질을 포함하는 양극판 및 흑연계 물질과 실리콘산화물계 물질로 구성된 음극 활성 물질을 포함하는 음극판을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제2 리튬 금속산화물은 상기 제1 리튬 금속산화물에 비하여 리튬 이온에 대한 전리 이온 개수를 더 많이 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제1 리튬 금속산화물은 코발트, 니켈 및 상기 코발트와 상기 니켈의 혼합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제2 리튬 금속산화물은 망간, 리르코늄, 망간-실리콘 원소, 코발트, 철 및 상기 망간, 리르코늄, 망간-실리콘 원소, 코발트 및 철에 대한 2종 이상의 혼합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 양극 활성 물질은 총 중량을 기준하여 상기 제2 리튬 금속산화물을 2.5% 이상 5% 미만의 중량으로 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 음극 활성 물질은 상기 흑연계 합성 물질과 관련하여 실리콘계 물질 및 규소계 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 음극 활성 물질은 총 중량을 기준하여 상기 실리콘계 물질 및 규소계 물질 중 적어도 하나를 10% 이상 20% 미만의 중량으로 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 전극조립체는 2.75V 내지 4.45V 범위 내의 전압에서 동작할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 전극조립체는 상기 양극판 및 상기 음극판 사이에 배치되며, 적어도 일부 영역에 전해액이 함침된 세퍼레이터를 더 포함할 수 있다.
상술한 다양한 실시 예에 따른 리튬 이온 전지는, 외장재 및 전극조립체를 포함하고, 상기 전극조립체는 제1 리튬 금속산화물 및 상기 제1 리튬 금속산화물에 비하여 리튬 이온에 대한 전리 이온 개수를 더 많이 포함하는 제2 리튬 금속산화물로 구성된 양극 활성 물질을 포함하는 양극판, 흑연계 합성 물질로 구성된 음극 활성 물질을 포함하는 음극판 및 상기 양극판 및 상기 음극판 사이에 배치되며 적어도 일부 영역에 전해액이 함침된 세퍼레이터를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 외장재는 적어도 일부 면이 76μm 미만의 두께를 포함할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(200)는 커버 글라스(210), 터치 스크린 디스플레이(220), 지지 부재(230), 인쇄 회로 기판(240), 배터리(100) 및 하우징(250)을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서, 전자 장치(200)는 상술된 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나, 다른 구성요소를 추가적으로 구비할 수 있다. 또한, 다양한 실시 예에서, 상술된 구성요소들 중 적어도 하나는 연성의 플렉시블(flexible) 특성을 가질 수 있다.
커버 글라스(210)는 터치스크린 디스플레이(220)의 상부에 배치되어 터치스크린 디스플레이(220)에 의해 생성되는 빛을 투과시킬 수 있다. 일 실시 예에서, 사용자는 커버 글라스(210) 상에 전자 장치(200)의 운용 및 제어에 수반되는 입력 동작을 인가할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 커버 글라스(210) 표면에 신체의 일부(예: 손가락) 또는 터치 펜을 이용한 터치, 제스처, 근접 등을 수행하여 입력 동작을 인가할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 커버 글라스(210)는 터치 스크린 디스플레이(220)의 일부 구성요소로써 포함될 수 있다. 또한 다양한 실시 예에서, 커버 글라스(210)는 글라스 윈도우(glass window) 또는 커버 윈도우(cover window)로도 참조될 수 있다.
터치스크린 디스플레이(220)는 커버 글라스(210) 상에 인가되는 사용자의 입력 동작에 대응하여 관련 콘텐츠(예: 텍스트, 이미지, 비디오, 아이콘, 위젯, 심볼 등)를 출력할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 터치스크린 디스플레이(220)는 기능 수행과 관련하여 터치 패널 및 디스플레이 패널을 포함할 수 있다.
상기 터치 패널은 커버 글라스(210) 상에 인가된 사용자의 입력 동작에 따른 신호를 수신하여 전기적 신호로 출력할 수 있다. 이와 관련하여, 터치 패널은 예컨대, 적어도 하나의 전극층 및 제어 회로를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 패널은 사용자의 입력 동작 또는 지정된 스케줄링 정보에 대응하여 콘텐츠를 출력할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널은 전자 장치(200)에 저장된 적어도 하나의 어플리케이션 프로그램과 관련한 콘텐츠를 커버 글라스(210) 상에 표시할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 디스플레이 패널은 액정 디스플레이(liquid crystal display (LCD)), 발광 다이오드(light-emitting diode (LED)) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic LED (OLED)) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템(microelectromechanical systems, MEMS) 디스플레이 및 전자 종이(electronic paper) 디스플레이 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
지지 부재(230)(예: 브래킷)는 터치스크린 디스플레이(220)와 대응되는 크기로 형성되어, 상기 터치스크린 디스플레이(220)를 고정 및 지지하는 역할을 수행할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 지지 부재(230)는 별도의 체결 부재(예: 나사, 밴드 등)를 기반으로 터치스크린 디스플레이(220)와 결속될 수 있다. 또는, 지지 부재(230) 상면의 적어도 일부 영역에는 터치스크린 디스플레이(220)를 교착시키기 위한 점착 물질이 도포될 수 있다.
인쇄 회로 기판(240) 상에는 전자 장치(200)의 운용과 관계된 다양한 전자 부품이 실장될 수 있다. 예를 들어, 인쇄 회로 기판(240)에는 메모리 및 프로세서 중 적어도 하나가 실장될 수 있다. 상기 메모리는 전자 장치(200)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 구성요소들과 관계된 제어, 통신 연산 및 데이터 처리 등을 수행할 수 있다. 또한, 인쇄 회로 기판(240) 상에는 적어도 하나의 전자 소자(예: 스피커(241), 카메라(243) 등) 및 상기 전자 소자와 관계된 회로선 등이 실장될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 인쇄 회로 기판(240)은 복수로 구비될 수 있으며, 복수의 인쇄 회로 기판(240) 중 적어도 일부는 적층되어 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
배터리(100)는 전자 장치(200)에 포함된 구성요소들에 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(100)는 인쇄 회로 기판(240)과 전기적으로 연결되어 상기 인쇄 회로 기판(240) 상의 전자 부품들에 전원을 공급할 수 있다. 일 실시 예에서, 배터리(100)는 도 1을 통하여 상술된 리튬 이온 전지를 포함할 수 있다. 상기 리튬 이온 전지는 전극조립체(도 1의 120)를 포함할 수 있으며, 양극 활성 물질로써 제1 리튬 금속산화물 및 제2 리튬 금속산화물을 포함할 수 있다. 상기 제2 리튬 금속산화물은 상기 제1 리튬 금속산화물에 비하여 리튬 이온에 대한 전리 이온 개수를 더 많이 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제2 리튬 금속산화물에 포함된 리튬 이온들은 배터리(100)의 초기 충전 시, 음극 활성 물질(예: 실리콘계 물질)과 리튬 이온 반응에 따른 충전 효율 저하를 보상할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 배터리(100)는 전자 장치(200)와 일체형으로 구성되거나 또는, 전자 장치(200)에 탈착 가능하도록 구성될 수 있다.
하우징(250)은 전자 장치(200)의 외관을 형성하는 동시에, 상술된 구성요소들을 수용하는 역할을 수행할 수 있다. 하우징(250)의 적어도 일 영역(예: 상면의 적어도 일부 영역)은 개구될 수 있으며, 이에 따라 하우징(250)은 적어도 일 방향으로 개방된 내부공간을 형성할 수 있다. 상술된 구성요소들(예: 커버 글라스(210), 터치스크린 디스플레이(220) 등)은 하우징(250)의 개구된 영역을 통하여 내부공간으로 내입될 수 있다. 이때, 커버 글라스(210)는 상기 내부공간으로 수용되되, 적어도 일부 영역이 개구된 영역으로 노출되도록 결합되어 상기 개구 영역을 마감할 수 있다.
상술한 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 사용자 제어에 대응하여 관련 콘텐츠를 출력하는 터치스크린 디스플레이, 상기 터치스크린 디스플레이와 전기적으로 연결된 프로세서 및 상기 터치스크린 디스플레이 및 상기 프로세서 중 적어도 하나에 전원을 공급하는 배터리를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 배터리는 리튬 이온 전지를 포함하며, 상기 리튬 이온 전지는 외장재 및 전극조립체를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 전극조립체는 제1 리튬 금속산화물 및 상기 제1 리튬 금속산화물에 비하여 리튬 이온에 대한 전리 이온 개수를 더 많이 포함하는 제2 리튬 금속산화물로 구성된 양극 활성 물질을 포함하는 양극판, 흑연계 합성 물질로 구성된 음극 활성 물질을 포함하는 음극판 및 상기 양극판 및 상기 음극판 사이에 배치되며, 적어도 일부 영역에 전해액이 함침된 세퍼레이터를 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 실시 예는, 개시된 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 문서의 범위는, 본 발명의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시 예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (11)

  1. 제1 리튬 금속산화물 및 제2 리튬 금속산화물로 구성된 양극 활성 물질을 포함하는 양극판; 및
    흑연계 물질 및 실리콘산화물계 물질로 구성된 음극 활성 물질을 포함하는 음극판;을 포함하고,
    상기 제2 리튬 금속산화물은,
    상기 제1 리튬 금속산화물에 비하여 리튬 이온에 대한 전리 이온 개수를 더 많이 포함하는, 전극조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 리튬 금속산화물은,
    코발트, 니켈 및 상기 코발트와 상기 니켈의 혼합물 중 적어도 하나를 포함하는, 전극조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 리튬 금속산화물은,
    망간, 리르코늄, 망간-실리콘 원소, 코발트, 철 및 상기 망간, 리르코늄, 망간-실리콘 원소, 코발트 및 철에 대한 2종 이상의 혼합물 중 적어도 하나를 포함하는, 전극조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 양극 활성 물질은,
    총 중량을 기준하여 상기 제2 리튬 금속산화물을 2.5% 이상 5% 미만의 중량으로 포함하는, 전극조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 음극 활성 물질은,
    상기 흑연계 합성 물질과 관련하여 실리콘계 물질 및 규소계 물질 중 적어도 하나를 포함하는, 전극조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 음극 활성 물질은,
    총 중량을 기준하여 상기 실리콘계 물질 및 규소계 물질 중 적어도 하나를 10% 이상 20% 미만의 중량으로 포함하는, 전극조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전극조립체는,
    2.75V 내지 4.45V 범위 내의 전압에서 동작하는, 전극조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전극조립체는,
    상기 양극판 및 상기 음극판 사이에 배치되며, 적어도 일부 영역에 전해액이 함침된 세퍼레이터;를 더 포함하는, 전극조립체.
  9. 외장재; 및
    전극조립체;를 포함하고,
    상기 전극조립체는,
    제1 리튬 금속산화물 및 상기 제1 리튬 금속산화물에 비하여 리튬 이온에 대한 전리 이온 개수를 더 많이 포함하는 제2 리튬 금속산화물로 구성된 양극 활성 물질을 포함하는 양극판;
    흑연계 합성 물질로 구성된 음극 활성 물질을 포함하는 음극판; 및
    상기 양극판 및 상기 음극판 사이에 배치되며, 적어도 일부 영역에 전해액이 함침된 세퍼레이터;를 포함하는, 리튬 이온 전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 외장재는,
    적어도 일부 면이 76μm 미만의 두께를 포함하는, 리튬 이차 전지.
  11. 터치스크린 디스플레이;
    상기 터치스크린 디스플레이와 전기적으로 연결된 프로세서; 및
    상기 터치스크린 디스플레이 및 상기 프로세서 중 적어도 하나에 전원을 공급하는 배터리;를 포함하고,
    상기 배터리는 리튬 이온 전지를 포함하며,
    상기 리튬 이온 전지는,
    외장재; 및
    전극조립체;를 포함하되,
    상기 전극조립체는,
    제1 리튬 금속산화물 및 상기 제1 리튬 금속산화물에 비하여 리튬 이온에 대한 전리 이온 개수를 더 많이 포함하는 제2 리튬 금속산화물로 구성된 양극 활성 물질을 포함하는 양극판;
    흑연계 합성 물질로 구성된 음극 활성 물질을 포함하는 음극판; 및
    상기 양극판 및 상기 음극판 사이에 배치되며, 적어도 일부 영역에 전해액이 함침된 세퍼레이터;를 포함하는, 전자 장치.
KR1020160133286A 2016-10-14 2016-10-14 리튬 이온 전지 및 이를 포함하는 전자 장치 KR20180041314A (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160133286A KR20180041314A (ko) 2016-10-14 2016-10-14 리튬 이온 전지 및 이를 포함하는 전자 장치
US15/730,898 US20180108942A1 (en) 2016-10-14 2017-10-12 Electrode assembly, lithium ion battery and electronic device including the same
PCT/KR2017/011258 WO2018070806A1 (en) 2016-10-14 2017-10-12 Electrode assembly, lithium ion battery and electronic device including the same
EP17196459.6A EP3309871A1 (en) 2016-10-14 2017-10-13 Electrode assembly, lithium ion battery and electronic device including the same
CN201710957836.4A CN107959003A (zh) 2016-10-14 2017-10-13 电极组件、锂离子电池和包括该锂离子电池的电子设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160133286A KR20180041314A (ko) 2016-10-14 2016-10-14 리튬 이온 전지 및 이를 포함하는 전자 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180041314A true KR20180041314A (ko) 2018-04-24

Family

ID=60083892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160133286A KR20180041314A (ko) 2016-10-14 2016-10-14 리튬 이온 전지 및 이를 포함하는 전자 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20180108942A1 (ko)
EP (1) EP3309871A1 (ko)
KR (1) KR20180041314A (ko)
CN (1) CN107959003A (ko)
WO (1) WO2018070806A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019221510A1 (en) * 2018-05-16 2019-11-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device including battery with notch formed in at least a portion of uncoated part of the battery

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3877235A4 (en) 2018-11-09 2023-07-19 Iocurrents, Inc. MACHINE LEARNING-BASED PREDICTION, PLANNING AND OPTIMIZATION OF TRAVEL TIME, TRAVEL COSTS AND/OR POLLUTANT EMISSION DURING NAVIGATION

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5744265A (en) * 1996-06-13 1998-04-28 Valence Technology, Inc. Lithium cell having mixed lithium--metal--chalcogenide cathode
TWI286849B (en) * 2003-03-25 2007-09-11 Nichia Corp Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP4445447B2 (ja) * 2005-09-15 2010-04-07 株式会社東芝 非水電解質電池および電池パック
TWI405559B (zh) * 2008-08-14 2013-08-21 Univ Nat Taiwan 手持式睡眠輔助裝置及其輔助方法
KR101093705B1 (ko) * 2009-04-29 2011-12-19 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지
US9093702B2 (en) * 2009-09-03 2015-07-28 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrolytic solution for lithium battery, lithium battery employing the same and method for operating the lithium battery
JP5577838B2 (ja) * 2010-05-13 2014-08-27 ソニー株式会社 バッテリパック、電子機器及びバッテリパックの検査方法
TWI597878B (zh) * 2011-09-29 2017-09-01 Hitachi Maxell Lithium battery
WO2014189329A1 (ko) * 2013-05-23 2014-11-27 주식회사 엘지화학 다층의 활물질층을 포함하는 리튬 이차전지
CN105552303B (zh) * 2014-10-24 2020-08-07 株式会社半导体能源研究所 二次电池及二次电池的制造方法
KR102381779B1 (ko) * 2015-02-13 2022-04-01 삼성에스디아이 주식회사 가요성 이차 전지
KR102325042B1 (ko) 2015-05-12 2021-11-11 현대모비스 주식회사 차량 램프용 렌즈 성형장치 및 이를 이용한 차량 램프용 렌즈의 제조방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019221510A1 (en) * 2018-05-16 2019-11-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device including battery with notch formed in at least a portion of uncoated part of the battery
US10522839B2 (en) 2018-05-16 2019-12-31 Samsung Electronics Co., Ltd Electronic device including battery with notch formed in at least a portion of uncoated part of the battery
EP3782219A4 (en) * 2018-05-16 2021-07-14 Samsung Electronics Co., Ltd. ELECTRONIC DEVICE WITH BATTERY WITH A RECESS SHAPED IN AT LEAST A SECTION OF AN UNCOATED PART OF THE BATTERY

Also Published As

Publication number Publication date
US20180108942A1 (en) 2018-04-19
CN107959003A (zh) 2018-04-24
EP3309871A1 (en) 2018-04-18
WO2018070806A1 (en) 2018-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102344328B1 (ko) 축전 장치의 제어 시스템, 축전 시스템, 및 전기 기기
US11699782B2 (en) Secondary battery
JP6674008B2 (ja) 蓄電装置
US10044076B2 (en) Power storage device
JP4455461B2 (ja) 蓄電システム
US20180198106A1 (en) Power storage device, method for manufacturing the same, and electronic device
JP6723683B2 (ja) 非水系二次電池
WO2015166636A1 (ja) 電解液、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム
US9577290B2 (en) Nonaqueous solvent, nonaqueous electrolyte, and power storage device
JP6935459B2 (ja) 電極およびその製造方法
Naoi et al. Nonflammable hydrofluoroether for lithium-ion batteries: Enhanced rate capability, cyclability, and low-temperature performance
WO2014109272A1 (en) Electronic device charging method
JP2022180526A (ja) 正極の製造方法
US20150099161A1 (en) Power storage unit
JP2022186760A (ja) 電気化学デバイス
JP6683259B2 (ja) 電池及び電子機器
KR20180041314A (ko) 리튬 이온 전지 및 이를 포함하는 전자 장치
CN110945743A (zh) 充电装置以及充电方法
US20230194621A1 (en) Information processing device, information processing method, and program
US11641033B2 (en) Electronic device having solid-state battery
US20230108353A1 (en) Synergistic additives for high volume lithium ion batteries