KR20220138006A - 전기화학 디바이스 및 전자 디바이스 - Google Patents

전기화학 디바이스 및 전자 디바이스 Download PDF

Info

Publication number
KR20220138006A
KR20220138006A KR1020227033195A KR20227033195A KR20220138006A KR 20220138006 A KR20220138006 A KR 20220138006A KR 1020227033195 A KR1020227033195 A KR 1020227033195A KR 20227033195 A KR20227033195 A KR 20227033195A KR 20220138006 A KR20220138006 A KR 20220138006A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lithium
positive electrode
electrolyte
electrochemical device
present application
Prior art date
Application number
KR1020227033195A
Other languages
English (en)
Inventor
춘루이 쉬
샤오윤 저우
Original Assignee
닝더 엠프렉스 테크놀로지 리미티드
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 닝더 엠프렉스 테크놀로지 리미티드 filed Critical 닝더 엠프렉스 테크놀로지 리미티드
Publication of KR20220138006A publication Critical patent/KR20220138006A/ko

Links

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
    • H01M10/056—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
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • 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
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0568—Liquid materials characterised by the solutes
    • 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
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
    • 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
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
    • 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
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • 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
    • H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • 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
    • H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • 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
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • 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
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M2010/4292—Aspects relating to capacity ratio of electrodes/electrolyte or anode/cathode
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본 출원은 전기화학 디바이스 및 전자 디바이스에 관한 것으로, 본 출원의 전기화학 디바이스는 양극, 음극, 분리막 및 전해액을 포함하고, 전해액은 리튬염, 유기용매 및 첨가제를 포함하되, 여기서, 전해액의 상온에서의 전기전도도는 b mS/cm이고, 상기 양극의 단일 시트의 단일면 도포 중량은 a g/1540.25mm2이며, a와 b의 관계는 b≥50.859a2 - 16.044a + 8.2071을 만족하고, 0.2≤a≤0.55이다. 해당 전기화학 디바이스는 개선된 장기간 사이클 성능, 고온 저장 성능을 가지면서 양호한 전지 충전 성능과 에너지 효율을 유지한다.

Description

전기화학 디바이스 및 전자 디바이스
본 출원은 에너지 저장에 관한 것으로, 상세하게는, 전기화학 디바이스 및 전자 디바이스에 관한 것이다.
현재, 리튬 이온 전지는 전기차, 소비전자 제품, 에너지 저장 장치 등 분야에서 널리 사용되고 있으며, 그의 높은 에너지 밀도와 기억 효과가 없는 등 우세로 점차 상기 분야의 주된 전지로 되었다. 특히, 전기차, 마이크로 파워 및 에너지 저장 산업이 급속한 발전 궤도에 진입함에 따라, 리튬이온 전지의 적용을 위해 더 넓은 블루 오션을 제공하였다. 리튬철인산화물의 양극재 자체의 특질로 인해, 이에 의해 형성되는 전지는 안전 성능이 높고, 사용 수명이 길며, 고온 성능이 높고, 코스트가 낮으며, 녹색적이고 환경 친화적인 특점을 가지므로, 기타 유형의 리튬이온 전지에 비해, 상대적으로 더 큰 우세와 응용 전망을 가지고 있다. 하지만, 비록 그의 수명이 상대적으로 길지만, 동력 전지 및 에너지 저장 분야에서 전지의 사용수명에 대한 요구가 더욱더 높아짐에 따라, 상대적으로 낮은 코스트로 리튬 이온 전지의 저장 성능, 사이클 성능, 안전 성능, 동역학적 성능을 한층 더 향상시킬 수 있는 것은 여전히 중요한 가치가 있다.
에너지 밀도를 향상시키기 위하여, 집전체, 격막 등 부품의 사용을 감소시키는 것으로 코스트를 저감시키고, 극편의 단위 면적당 도포 중량과 압축 밀도를 증가시키는 것이 필연적 선택으로 되고 있다. 하지만 도포 중량과 압축 밀도를 증가시킨 후, 대용량 코어의 함침불량, 전해액 보유량 부족, 사이클 감쇠 급격화, 저온 충전시 리튬 석출, 사용 후기 리튬 석출, 고임피던스로 인해 온도 상승폭 증가 등 도전에 직면하게 되고, 심각한 수명 단축과 안전 위험에 직면하게 된다.
종래 기술에 존재하는 문제점에 감안하여, 본 출원은 전기화학 디바이스를 제공하는 바, 해당 전기화학 디바이스는 개선된 장기간 사이클 성능 및 고온 저장 성능을 가지면서 양호한 전지 충전 성능 및 에너지 효율을 유지한다.
제1 측면에서, 본 출원은 전기화학 디바이스를 제공하는 바, 해당 전기화학 디바이스는 양극, 음극, 분리막 및 전해액을 포함하고, 전해액은 리튬염, 유기용매 및 첨가제를 포함하되, 여기서, 전해액의 상온에서의 전기전도도는 b mS/cm이고, 양극의 단일면 도포 중량은 a g/1540.25mm2이며, a와 b의 관계는 하기를 만족한다. b≥50.859a2 - 16.044a + 8.2071이고, 식 중 0.2≤a≤0.55이다. 본 출원에서, 상온에서의 전기전도도는 20℃내지 30℃의 범위 내의 온도에서 측정된 전기전도도를 지칭한다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 상온에서의 전기전도도는 25℃에서 측정된 전기전도도를 지칭한다.
본 출원은 전해액의 상온에서의 전기전도도가 양극의 단일면 도포 중량과의 관계를 한정함으로써, 양극재의 도포 중량과 압축 밀도로 인한 함침불량, 막형성의 불충분, 사이클 횟수의 급속한 감소 및 충전 윈도우(Window)가 지나치게 좁은 문제들을 해결하였다. 전해액의 상온에서의 전기전도도와 양극의 단일면 도포 중량이 상기 관계를 만족하는 경우, 전기화학 디바이스의 아주 큰 에너지 밀도를 구현함과 동시에 우수한 사용 수명을 구현할 수 있다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, b≤20이다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 리튬염의 질량 분율은, 전해액의 전체 질량에 기반하여 c%이고, c와 a의 관계는 하기를 만족한다. 0.2≤a≤0.4일 경우, c≥1707a3 - 1393.9a2 + 391.4a- 30.28이고, 0.4<a≤0.55일 경우, 12.5≤c≤16.25이다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 0.2≤a≤0.4이고, c≥1707a3 - 1393.9a2 + 391.4a - 30.28이다. 본 출원의 다른 일부 실시형태에 따르면, 리튬염의 질량 분율은, 전해액의 전체 질량에 기반하여 c%이고, c와 a의 관계는, 0.4<a≤0.55, 12.5≤c≤16.25를 만족한다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 리튬염의 질량 분율은, 전해액의 전체 질량에 기반하여 c%이고, 6.25≤c≤18.75이다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 8.75≤c≤16.25이다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 12.5≤c≤16.25이다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 리튬염은 헥사플루오로인산리튬(LiPF6), 헥사플루오로비산리튬, 과염소산리튬, 리튬비스플루오로술포닐이미드(LiFSI) 또는 리튬비스트리플루오로메탄술포닐이미드(LiTFSI)로부터 선택되는 1종 또는 복수 종이다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 상기 리튬염은 LiPF6 을 포함한다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 첨가제는 플루오로카보네이트를 포함한다. 플루오로카보네이트는 전기화학 디바이스의 화성과정에서 음극 표면에 안정한 SEI막을 형성할 수 있어, 전해액 중 기타 성분이 음극 표면에서 환원 분해되는 것을 억제함으로써, 전기화학 디바이스의 사이클 성능을 향상시키는 역할을 하고, 동시에 저장과 사이클 과정에서 가스의 발생을 억제한다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 플루오로카보네이트의 질량 분율은, 전해액의 전체 질량에 기반하여 d%이고, d와 a의 관계는, 10a-3≤d≤4을 만족한다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 10a-3≤d≤4이고, 또한 0.3≤a≤0.55이다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 플루오로카보네이트는 플루오로에틸렌카보네이트이다. 플루오로에틸렌카보네이트의 질량분율이 지나치게 낮은 경우, 음극 표면 SEI에 대한 강화 효과가 현저하지 않고, 전기화학 디바이스의 사이클 성능에 대한 개선 효과가 뚜렷하지 않으며, 플루오로에틸렌카보네이트의 질량분율이 4% 초과할 경우, 플루오로에틸렌카보네이트가 분해되어 더 많은 HF를 생성하고, SEI의 부식을 오히려 악화시키고, 동시에 상대적으로 낮은 전기화학적 안정성으로 인해 코어에 가스가 쉽게 발생될 수 있다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 유기용매는 탄소수≤5이고 또한 비등점≤120℃인 유기용매를 포함한다. 본 출원의 일부 진일보된 실시형태에 따르면, 전해액의 전체 질량에 기반하여, 상기 탄소수≤5이고 또한 비등점≤120℃인 유기용매의 질량분율은 ≥30%이다. 탄소수≤5이고 또한 비등점≤120℃인 유기용매는 낮은 점도와 높은 유전율을 가지므로, 전해액의 함침성능을 현저히 향상시키고, 전해액 보유량을 증가시키며, SEI 막형성 품질을 개선시킬 수 있다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 탄소수≤5이고 또한 비등점≤120℃인 유기용매는 디메틸카보네이트(DMC), 메틸에틸카보네이트(EMC), 메틸아세테이트(MA), 에틸아세테이트(EA), 프로필아세테이트(PA), 메틸프로피오네이트(MP), 에틸프로피오네이트(EP), 메틸포메이트(MF), 에틸포메이트(EF), 프로필포메이트(PF), 테트라히드로푸란(THF), 1,3-디옥솔란(1,3-DOL) 또는 1,2-다이메톡시에테인(DME) 중 적어도 1종을 포함한다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 전해액은 에틸렌카보네이트(EC)를 더 포함한다. 에틸렌카보네이트를 첨가함으로써 리튬이온 전지의 사이클 수명을 한층 더 향상시킬 수 있고, 동시에 전해액이 분해되어 가스를 생성하는 것을 억제하고, 안전 성능을 향상시킴으로써, 더 긴 사이클 수명을 구현할 수 있다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 전해액하기 조건 (I) 내지 (III) 중 적어도 하나를 만족한다. 즉, (I) 탄소수≤5이고 또한 비등점이 120℃보다 작거나 같은 유기용매가 에틸렌카보네이트와의 질량비가 0.75 내지 3인 것; (II) 에틸렌카보네이트가 헥사플루오로인산리튬과의 질량비가 0.031 내지 0.343인 것; (III) 탄소수≤5이고 또한 비등점이 120℃보다 작거나 같은 유기용매가 헥사플루오로인산리튬과의 질량비가 1.8 내지 7.0인 것이다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 첨가제는 S=O 기능원자단 함유 화합물을 포함하고, 상기 S=O 기능원자단 함유 화합물은 1,3-프로판술톤(PS), 에틸렌설페이트(DTD), 메틸렌메탄디설포네이트(MMDS), 프로필렌술톤(PES), 4-메틸에틸렌설페이트(PCS) 또는 1,4-부틸술톤(BS)으로부터 선택되는 적어도 1종이다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, S=O 기능원자단 함유 화합물의 질량 분율은, 전해액의 전체 질량에 기반하여 0.01% 내지 3%이다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, S=O 기능원자단 함유 화합물의 질량 분율은, 전해액의 전체 질량에 기반하여 0.1% 내지 3%이다. S=O 기능원자단 함유 화합물의 질량분율이 0.1 미만인 경우, S=O 기능원자단 함유 화합물이 양극/음극 표면 SEI의 형성에 대한 영향이 불충분하고, 리튬이온 전지의 저장과 고온 저장에 대한 개선이 뚜렷하지 않으며, S=O 기능원자단 함유 화합물의 질량분율이 3% 초과할 경우, 양극/음극 계면에서의 막형성 임피던스가 지나치게 커서, 충전 및 방전 성능, 특히 저온에서의 충방전 성능을 악화시킨다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 첨가제는 리튬함유 첨가제를 포함하고, 상기 리튬함유 첨가제는 LiPO2F2, LiDFOB, LiBOB, LiBF4, B4Li2O7, Li3BO3 또는 CF3LiO3S로부터 선택되는 적어도 1종이다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 리튬함유 첨가제의 질량 분율은 전해액의 전체 질량에 기반하여, 0.01% 내지 3%이다. 리튬함유 첨가제의 질량분율이 0.01% 미만인 경우, 음극의 패시베이션(Passivation) 에 대한 영향이 불충분하고, 전기화학 디바이스의 사이클 성능에 대한 개선이 뚜렷하지 않으며, 리튬함유 첨가제의 질량 백분 함량이 3% 초과할 경우, 음극의 패시베이션(Passivation)에 대한 효과가 뚜렷하게 향상되지 않고, 또한 전해액의 코스트를 증가시켜,가성비가 높지 않다. 하지만, 계속해서 LiFSI, LiTFSI의 용량을 증가시키면, 전해액의 전기전도도를 현저히 향상시킬 수 있고, 전기화학 디바이스를 동역학적으로 개선시킬 수 있다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 상기 양극은 하기 조건 (A) 내지 (D) 중 적어도 하나를 만족한다. 즉, (A) 상기 양극은 양극 활물질층을 포함하고, 양극 활물질층의 압축 밀도가 1.7g/cm3 내지 2.5g/cm3인 것; (B) 상기 양극은 양극 활물질을 포함하고, 상기 양극 활물질은 리튬철인산화물 또는 리튬망간철인산화물 중 적어도 1종을 포함하는 것; (C) 상기 양극은 양극 활물질을 포함하고, 양극 활물질의 입자 D50이 0.5μm 내지 2.0μm인 것; (D) 상기 양극은 양극 활물질을 포함하고, 양극 활물질의 BET가 8m2/g 내지 25m2/g인 것이다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 음극은 흑연 재료를 포함한다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 흑연 재료는 하기 조건 (E) 내지 (H) 중 적어도 하나를 만족한다. 즉, (E) 흑연 재료의 BET가 0.9m2/g 내지 1.7 m2/g인 것; (F) 흑연 재료의 DV50이 12μm 내지 20μm인 것; (G) 흑연 재료의 라만 Id/Ig가 0.25 내지 0.5인 것; (H) 흑연 재료는 Al, Fe, Cu, Zn, Cr, Si, Na, P 또는 S 중의 1종 또는 복수 종을 포함하는 것이다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 흑연 재료는 상술한 조건 (E) 내지 (H) 중 적어도 두 가지 또는 적어도 세 가지를 만족한다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 흑연 재료는 상술한 조건 (E), (F), (G), (H)을 동시에 만족한다.
제2 측면에서, 본 출원은 전자 디바이스를 제공하는 바, 해당 전자 디바이스는 제1 측면의 전기화학 디바이스를 포함한다.
본 출원에서 제공되는 전기화학 디바이스는 전해액의 최적화, 전해액 동역학적 향상, 막형성 임피던스의 저감을 통해, 전기화학 디바이스(예를 들면 리튬이온 전지)의 긴 수명과 안전 성능을 현저히 향상시킴으로써, 코스트를 저감시켜, 상당히 높은 가성비를 갖출 수 있다.
본 발명의 내용 중에 포함되어 있다.
이하, 본 출원의 실시예를 상세히 설명한다. 본 출원의 실시예는 본 발명에 대한 제한으로 해석되어서는 안된다.
용어 "중의 적어도 1 종"에 연결되는 항의 리스트는 나열된 항의 임의의 조합을 의미할 수 있다. 예를 들면, 만약 항 A와 B가 나열된 경우, 어구 "A와 B 중 적어도 1종"은 단지 A; 단지 B; 또는 A와 B를 의미한다. 다른 일 예에 있어서, 만약 항A, B 및 C가 나열된 경우, 어구 "A, B 및 C 중 적어도 1종"은 단지 A; 또는 단지 B; 단지 C; A와 B (C를 제외); A와 C (B를 제외); B와 C (A를 제외); 또는 A, B 및 C의 전부를 의미한다. 항 A는 단일 요소 또는 복수 요소를 포함할 수 있다. 항 B는 단일 요소 또는 복수 요소를 포함할 수 있다. 항 C는 단일 요소 또는 복수 요소를 포함할 수 있다.
본 출원자는 연구와 수많은 실험적 검증을 거쳐, 리튬철인산화물 체계의 전지는 에너지 밀도를 개선하고 코스트를 절감하기 위해 극편의 단위 면적당 도포 중량 및 압축 밀도를 증가시킨 후, 코어의 함침불량, 전해액 보유량 부족, 사이클 감쇠 급격화, 저온 충전시 리튬 석출, 사용 후기 리튬 석출, 고임피던스로 인해 온도 상승폭 증가 등 도전에 직면하게 되고, 심각한 수명 단축과 안전 위험에 직면하게 되며, 용량이 증가됨에 따라 리스크가 현저히 증가되는 것을 발견하였다. 본 출원은 전해액의 상온에서의 전기전도도(electrical conductivity)와 양극의 단일면 도포 중량과의 관계를 한정함으로써, 양극재의 도포 중량과 압축 밀도로 인한 함침불량, 막형성의 불충분, 사이클 횟수의 급속한 감소 및 충전 윈도우가 지나치게 좁은 문제들을 해결하였다.
제1 측면에서, 본 출원은 전기화학 디바이스를 제공하는 바, 해당 전기화학 디바이스는 양극, 음극, 분리막 및 전해액을 포함하고, 전해액은 리튬염, 유기용매 및 첨가제를 포함하되, 여기서, 전해액의 상온에서의 전기전도도는 b mS/cm이고, 양극의 단일면 도포 중량은 a g/1540.25mm2이며, a와 b의 관계는 b≥50.859a2 - 16.044a + 8.2071을 만족하고, 여기서 0.2≤a≤0.55이다. 본 출원에서, 상온에서의 전기전도도는 20℃내지 30℃의 범위 내의 온도에서 측정된 전기전도도를 지칭한다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 상온에서의 전기전도도는 25℃에서 측정된 전기전도도를 지칭한다. 전해액의 상온에서의 전기전도도와 양극의 단일면 도포 중량이 상기 관계를 만족하는 경우, 전기화학 디바이스의 아주 큰 에너지 밀도를 구현함과 동시에 우수한 사용 수명을 구현할 수 있다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, b≤20이다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 8≤b≤20이다. 일부 실시예에서, b는 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 또는 이들 중 임의의 두 수치로 이루어진 범위 내에 있다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 리튬염의 질량 분율은, 전해액의 전체 질량에 기반하여 c%이고, c와 a의 관계는, 0.2≤a≤0.4일 경우, c≥1707a3 - 1393.9a2 + 391.4a- 30.28를 만족하고, 0.4<a≤0.55일 경우, 12.5≤c≤16.25을 만족한다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 0.2≤a≤0.4이고, c≥1707a3 - 1393.9a2 + 391.4a- 30.28이다. 본 출원의 다른 일부 실시형태에 따르면, 리튬염의 질량 분율은, 전해액의 전체 질량에 기반하여 c%이고, c와 a의 관계는 0.4<a≤0.55, 12.5≤c≤16.25을 만족한다. 리튬염의 농도를 적당히 증가시킴으로써 두꺼운 극편으로 인한 농도차 분극(concentration polarization)의 증가, 음극 계면의 검은 반점과 리튬 석출 문제를 감소시킬 수 있다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 리튬염의 질량 분율은, 전해액의 전체 질량에 기반하여 c%이고, 6.25≤c≤18.75이다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 8.75≤c≤16.25이다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 12.5≤c≤16.25이다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 리튬염은 헥사플루오로인산리튬(LiPF6), 헥사플루오로비산리튬, 과염소산리튬, 리튬비스플루오로술포닐이미드(LiFSI) 또는 리튬비스트리플루오로메탄술포닐이미드(LiTFSI)로부터 선택되는 1종 또는 복수 종이다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 상기 리튬염은 LiPF6을 포함한다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 첨가제는 플루오로카보네이트를 포함하고, 플루오로카보네이트의 함유량은 d%이며, d와 a의 관계는, 10a-3≤d≤4를 만족한다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 첨가제는 플루오로카보네이트를 포함하고, 플루오로카보네이트의 함유량은 d%이며, d와 a의 관계는, 10a-3≤d≤4를 만족하고, 또한 0.3≤a≤0.55이다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 플루오로카보네이트는 플루오로에틸렌카보네이트(FEC)이다. 플루오로에틸렌카보네이트를 첨가함으로써 음극 계면에 저임피던스의 SEI을 형성하고, 사용과정에서 양호한 자가복구를 수행하며, 사이클 과정에서 리튬 석출, 검은 반점의 생성을 억제함으로써, 아주 긴 사이클 수명을 구현할 수 있다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 유기용매는 탄소수≤5이고 또한 비등점≤120℃인 유기용매를 포함하고, 전해액의 질량에 기반하여, 탄소수≤5이고 또한 비등점≤120℃인 유기용매의 질량분율은 ≥30%이다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 탄소수≤5이고 또한 비등점≤120℃인 유기용매는 디메틸카보네이트(DMC), 메틸에틸카보네이트(EMC), 메틸아세테이트(MA), 에틸아세테이트(EA), 프로필아세테이트(PA), 메틸프로피오네이트(MP), 에틸프로피오네이트(EP), 메틸포메이트(MF), 에틸포메이트(EF), 프로필포메이트(PF), 테트라히드로푸란(THF), 1,3-디옥솔란(1,3-DOL) 또는 1,2-다이메톡시에테인(DME) 중 적어도 1종을 포함한다. 탄소수≤5이고 또한 비등점≤120℃인 유기용매는 낮은 점도와 높은 유전율을 가지므로, 전해액의 함침성능을 향상시키고, 전해액 보유량을 증가시키며, SEI 막형성 품질을 개선시킬 수 있다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 전해액은 에틸렌카보네이트를 더 포함한다. 에틸렌카보네이트를 첨가함으로써 리튬이온 전지의 사이클 수명을 한층 더 향상시킬 수 있고, 동시에 전해액이 분해되어 가스를 생성하는 것을 억제하고, 안전 성능을 향상시킴으로써, 더 긴 사이클 수명을 구현할 수 있다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 전해액은 하기 조건 (I) 내지 (III) 중 적어도 하나를 만족한다. (I) 탄소수≤5이고 또한 비등점이 120℃보다 작거나 같은 유기용매가 에틸렌카보네이트와의 질량비가 0.75 내지 3인 것; (II) 에틸렌카보네이트가 헥사플루오로인산리튬과의 질량비가 0.031 내지 0.343인 것; (III) 탄소수≤5이고 또한 비등점이 120℃보다 작거나 같은 유기용매가 헥사플루오로인산리튬과의 질량비가 1.8 내지 7.0인 것이다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 첨가제는 S=O 기능원자단 함유 화합물을 포함한다. S=O 기능원자단 함유 화합물을 첨가함으로써 리튬이온 전지의 사이클 수명을 한층 더 향상시킬 수 있고, 동시에 전해액이 분해되어 가스를 생성하는 것을 억제하며, 안전 성능을 향상시킴으로써, 더 긴 사이클 수명을 구현할 수 있다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, S=O 기능원자단 함유 화합물의 질량 분율은, 전해액의 전체 질량에 기반하여 0.01% 내지 3%이다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, S=O 기능원자단 함유 화합물의 질량 분율은, 전해액의 전체 질량에 기반하여 0.1% 내지 3%이다. S=O 기능원자단 함유 화합물은 질량분율이 0.1 미만인 경우, 양극/음극 표면 SEI의 형성에 대한 영향이 불충분하고, 리튬이온 전지의 저장과 고온 저장에 대한 개선이 뚜렷하지 않으며, S=O 기능원자단 함유 화합물의 질량분율이 3% 초과할 경우, 양극/음극 계면에서의 성막 임피던스가 너무 커서, 충전 및 방전 성능, 특히 저온에서의 충방전 성능을 악화시킨다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 상기 S=O 기능원자단 함유 화합물은 1,3-프로판술톤(PS), 에틸렌설페이트(Ethylene sulfate, DTD), 메틸렌메탄디설포네이트(MMDS), 프로필렌술톤(PES), 4-메틸에틸렌설페이트(PCS) 또는 1,4-부틸술톤(BS)으로부터 선택되는 적어도 1종이다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 첨가제는 LiPO2F2, LiDFOB, LiBOB, LiBF4, B4Li2O7, Li3BO3 또는 CF3LiO3S 중 적어도 1종을 포함하고, 이러한 리튬염 함유 첨가제를 첨가함으로써 리튬이온 전지의 사이클 수명을 한층 더 향상시킬 수 있고, 동시에 전해액이 분해되어 가스를 생성하는 것을 억제하며, 안전 성능을 향상시킴으로써, 더 긴 사이클 수명을 구현할 수 있다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 리튬함유 첨가제의 질량 분율은 전해액의 전체 질량에 기반하여, 0.01% 내지 3%이다. 리튬함유 첨가제는 질량분율이 0.01% 미만인 경우, 음극의 패시베이션(Passivation) 에 대한 영향이 불충분하고, 전기화학 디바이스의 사이클 성능에 대한 개선이 뚜렷하지 않으며, 리튬함유 첨가제의 질량 백분 함량이 3% 초과할 경우, 음극의 패시베이션(Passivation) 에 대한 효과가 뚜렷하게 향상되지 않고, 또한 전해액의 코스트를 증가시켜, 가성비가 높지 않다. 하지만, 계속해서 LiFSI, LiTFSI의 용량을 증가시키면, 전해액의 전기전도도를 현저히 향상시킬 수 있고, 전기화학 디바이스를 동역학적으로 개선시킬 수 있다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 상기 양극은 하기 조건 (A) 내지 (D) 중 적어도 하나를 만족한다. (A) 상기 양극은 양극 활물질층을 포함하고, 양극 활물질층의 압축 밀도가 1.7g/cm3 내지 2.5g/cm3인 것; (B) 상기 양극은 양극 활물질을 포함하고, 상기 양극 활물질은 리튬철인산화물 또는 리튬망간철인산화물 중 적어도 1종을 포함하는 것; (C) 상기 양극은 양극 활물질을 포함하고, 양극 활물질의 입자 D50이 0.5μm 내지 2.0μm인 것; (D) 상기 양극은 양극 활물질을 포함하고, 양극 활물질의 BET가 8m2/g 내지 25m2/g인 것이다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 양극은 양극 활물질층을 포함하고, 양극 활물질층의 압축 밀도가 1.7g/cm3 내지 2.5g/cm3이다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 양극은 양극 활물질을 포함하고, 양극 활물질은 리튬철인산화물 또는 리튬망간철인산화물 중 적어도 1종을 포함한다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 양극은 양극 활물질을 포함하고, 양극 활물질의 입자 D50이 0.5μm 내지 2.0μm이다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 양극은 양극 활물질을 포함하고, 양극 활물질의 BET가 8m2/g 내지 25m2/g이다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 양극은 집전체 및 해당 집전체 상에 있는 양극 활물질층을 포함한다. 일부 실시예에서, 집전체는 알루미늄을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 양극 활물질층은 리튬철인산화물 또는 리튬망간철인산화물 중 적어도 1종을 포함한다. 양극 활물질층은 점착제를 더 포함할 수 있고, 또한 선택적으로 도전재를 포함할 수 있다. 점착제는 양극 활물질의 입자 간의 결합을 향상시키고, 또한 양극 활물질과 집전체와의 결합을 향상시킨다. 일부 실시예에서, 점착제는, 폴리비닐알코올, 히드록시프로필셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스, 폴리염화비닐, 카르복실화된 폴리염화비닐, 폴리불화비닐, 에틸렌옥사이드 함유 중합체, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 1,1-디플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌 부타디엔 고무, 아크릴화(에스테르화) 스티렌 부타디엔 고무, 에폭시수지 또는 나일론 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 도전재는, 탄소기반 재료, 금속기반 재료, 전도성 중합체 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 탄소기반 재료는 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙(ketjen black), 탄소 섬유 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다. 일부 실시예에서, 금속기반 재료는 금속 분말, 금속 섬유, 구리, 니켈, 알루미늄 또는 은으로부터 선택된다. 일부 실시예에서, 전도성 중합체는 폴리페닐렌 유도체이다.
양극은 해당 분야에서 공지된 제조 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 양극은 하기의 방법을 통해 얻을 수 있다. 용매에 활물질, 도전재 및 점착제를 혼합하여, 활물질 조성물을 제조하고, 해당 활물질 조성물을 집전체에 코팅한다. 일부 실시예에서, 용매는 N-메틸피롤리돈을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 음극은 흑연 재료를 포함한다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 흑연 재료는 하기 조건 (E) 내지 (H) 중 적어도 하나를 만족한다. (E) 흑연 재료의 BET가 0.9m2/g 내지 1.7 m2/g인 것; (F) 흑연 재료의 DV50이 12μm 내지 20μm인 것; (G) 흑연 재료의 라만 Id/Ig가 0.25 내지 0.5인 것; (H) 흑연 재료는 Al, Fe, Cu, Zn, Cr, Si, Na, P 또는 S 중의 1종 또는 복수 종을 포함하는 것이다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 흑연 재료는 상술한 조건 (E) 내지 (H) 중 적어도 두개 또는 적어도 세개를 만족한다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 흑연 재료는 상술한 조건 (E), (F), (G), (H)를 동시에 만족한다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 음극은 도전제와 바인더를 더 포함한다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 도전제는 탄소기반 재료, 금속기반 재료, 전도성 중합체 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 탄소기반 재료는 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 탄소 섬유 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다. 일부 실시예에서, 금속기반 재료는 금속 분말, 금속 섬유, 구리, 니켈, 알루미늄 또는 은으로부터 선택된다. 일부 실시예에서, 전도성 중합체는 폴리페닐렌 유도체이다. 본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 바인더는, 폴리비닐알코올, 히드록시프로필셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스, 폴리염화비닐, 카르복실화된 폴리염화비닐, 폴리불화비닐, 에틸렌옥사이드 함유 중합체, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 1,1-디플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌 부타디엔 고무, 아크릴화(에스테르화) 스티렌 부타디엔 고무, 에폭시수지 또는 나일론 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
본 출원의 일부 실시형태에 따르면, 음극은 집전체를 더 포함하고, 음극활물질은 집전체 상에 있다. 일부 실시예에서, 집전체는 구리박, 니켈박, 스테인리스강박, 티타늄박, 니켈 발포체, 구리 발포체, 전도성 금속으로 피복된 중합체 베이스 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
본 출원의 음극은 해당 분야에서 공지된 방법으로 제조할 수 있다. 일반적으로, 음극활물질 및 선택 가능한 도전제(예를 들면 카본 블랙 등 탄소 재료와 금속 입자 등), 바인더(예를 들면 SBR), 기타 선택 가능한 첨가제(예를 들면 PTC 서미스터 재료) 등 재료를 함께 혼합하여 용매(예를 들면 탈이온수)에 분산시키고, 균일하게 교반한 후 음극집전체에 균일하게 코팅하고, 건조시켜, 음극 활성층을 함유하는 음극을 얻는다. 그리고, 음극 활성층을 함유하는 음극에 대해 리튬 보충 처리를 수행하여, 본 출원에서의 리튬 보충 음극을 얻는다. 금속박 또는 다공성 금속판 등 재료를 음극 집전체로 사용할 수 있다.
본 출원의 전기화학 디바이스는 분리막을 더 포함하되, 본 출원의 전기화학 디바이스에서 사용되는 분리막의 재료와 형태는 종래기술에서 개시된 임의의 기술일 수 있고, 특별히 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 분리막은 본 출원의 전해액에 대해 안정적인 재료로 형성된 중합체 또는 무기물 등을 포함한다. 예를 들면, 분리막은 기재층과 표면처리층을 포함할 수 있다. 기재층은 다공성 구조를 갖는 부직포, 막 또는 복합막이고, 기재층의 재료는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌글리콜테레프탈레이트 및 폴리이미드로부터 선택되는 적어도 1종이다. 상세하게는, 폴리프로필렌 다공성막, 폴리에틸렌 다공성막, 폴리프로필렌 부직포, 폴리에틸렌 부직포 또는 폴리프로필렌-폴리에틸렌-폴리프로필렌 다공성복합막을 선택하여 사용할 수 있다. 기재층의 적어도 한 표면에 표면처리층이 설치되어 있고, 표면처리층은 중합체층 또는 무기물층일 수도 있고, 중합체와 무기물을 혼합하여 형성한 층일 수도 있다. 무기물층은 무기입자와 바인더를 포함하고, 무기입자는 산화알루미늄, 산화규소, 산화마그네슘, 산화티타늄, 산화하프늄, 산화주석, 이산화세륨, 산화니켈, 산화아연, 산화칼슘, 산화지르코늄, 산화이트륨, 탄화규소, 베마이트, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 수산화칼슘과 황산바륨으로부터 선택되는 적어도 1종이다. 바인더는 폴리비닐리덴디플루오라이드, 비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌의 공중합체, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산염, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌알콕시(polyethylene alcoxy), 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리헥사플루오로프로필렌으로부터 선택되는 적어도 1종이다. 중합체층에 중합체가 포함되어 있고, 중합체의 재료는 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 아크릴레이트 중합체, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산염, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌알콕시, 폴리비닐리덴디플루오라이드, 폴리(비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌)으로부터 선택되는 적어도 1종이다.
제2 측면에서, 본 출원은 전자 디바이스를 제공하는 바, 해당 전자 디바이스는 제1 측면의 전기화학 디바이스를 포함한다.
본 출원의 전자 장비 또는 디바이스는 특별히 한정되지 않는다. 일부 실시예에서, 본 출원의 전자 장비는 노트북, 펜 입력 컴퓨터, 모바일 컴퓨터, 전자책 플레이어, 휴대용 전화기, 휴대용 팩스, 휴대용 복사기, 휴대용 프린터, 헤드셋, 비디오, 액정 TV, 휴대용 청소기, 휴대용 CD 플레이어, 미니디스크, 송수신기, 전자 메모장, 계산기, 메모리 카드, 휴대용 녹음기, 라디오, 백업 전원 공급 장치, 전동기, 자동차, 오토바이, 전동 자전거, 자전거, 조명 장비, 장난감, 게임기, 시계, 전동 공구, 섬광등, 카메라, 가정용 대용량 축전지 및 리튬이온 커패시터 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
이하, 실시예를 결합하여, 본 출원을 더 상세하게 설명한다. 이들 실시예는 단지 본 출원을 예시하기 위해 사용된 것이며 본 출원의 범위를 제한하지 않는다는 것을 이해해야 한다.
첫째. 리튬이온 전지의 제조
실시예 및 비교예 중의 리튬이온 전지는 모두 하기 방법에 따라 제조하였다.
1. 양극 극편의 제조
양극 활물질인 리튬철인산화물 재료(LFP), 도전제인 Super P, 바인더인 폴리비닐리덴디플루오라이드를 중량비 96.3:1.5:2.2에 따라 혼합시키고, N-메틸피롤리돈(NMP)을 첨가하고,
진공 교반기의 작용하에 체계가 균일하고 투명해질 때까지 교반하여 양극 슬러리를 얻고 - 여기서 양극 슬러리의 고형분 함량은 72wt%임 -; 양극 집전체인 알루미늄박에 양극 슬러리를 균일하게 코팅하고; 알루미늄박을 85℃에서 건조시킨 후, 냉간 압착, 시트 타발(sheet blanking), 슬리팅을 거쳐, 85℃의 진공 조건에서 4h 동안 건조시켜, 양극 극편을 얻는다.
2. 음극 극편의 제조
음극 활물질인 인조 흑연, 도전제인 Super P, 증점제인 카르복시메틸셀룰로오스나트륨(CMC), 바인더인 스티렌 부타디엔 고무(SBR)를 중량비 96.4:1.5:0.5:1.6에 따라 혼합시키고, 탈이온수를 첨가하고, 진공 교반기의 작용하에 음극 슬러리를 얻고, - 여기서 음극 슬러리의 고형분 함량은 54wt%임 -; 음극 집전체인 구리박에 음극 슬러리를 균일하게 코팅하며; 구리박을 85℃에서 건조시킨 후, 냉간 압착, 시트 타발, 슬리팅을 거쳐, 120℃의 진공 조건에서 12h 동안 건조시켜, 음극 극편을 얻는다.
3. 전해액의 제조
건조한 아르곤 가스 분위기의 글러브 박스 내에서, 에틸렌카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC), 메틸에틸카보네이트(EMC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC) 등을 실시예와 비교예에 따라 혼합시키고, 이어서, 첨가제를 첨가하고, 용해시키고, 충분히 교반한 후 리튬염 LiPF6을 첨가하고, 균일하게 혼합시켜 전해액을 얻는다.
4. 분리막의 제조
7μm 두께의 폴리에틸렌(PE) 분리막을 선택 사용한다.
5, 리튬이온 전지의 제조
분리막이 양극 극편과 음극 극편 사이에 위치하여 분리 작용을 발휘하도록 양극 극편, 분리막, 음극 극편을 순서대로 적층한 후, 권취하여 전극 구성소자를 얻고; 탭을 용접한 후, 전극 구성소자를 외부 포장박인 알루미늄 플라스틱 필름 속에 두고, 상기에서 이미 제조된 전해액을 건조한 전극 구성소자에 주입하고, 진공 캡슐화, 정치, 화성(0.02C로 3.3V까지 정전류로 충전한 다음, 0.1C로 3.6V까지 정전류로 충전함), 성형, 용량 테스트 등 공정을 거쳐, 소프트팩 리튬이온 전지(두께 3.3mm, 폭 넓이 39mm, 길이 96mm임)를 얻는다.
둘째. 리튬이온 전지의 테스트 과정
1. 리튬이온 전지의 사이클 성능 테스트
리튬이온 전지를 25℃ 항온박스에 놓고, 30분 동안 정치시켜, 리튬이온 전지가 항온에 도달하게 한다. 항온에 도달한 리튬이온 전지를 1C으로 전압이 3.65V로 될 때까지 정전류로 충전시킨 후, 3.65V로 전류가 0.05C으로 될 때까지 정전압으로 충전시키고, 이어서, 1C으로 전압이 2.5V로 될 때까지 정전류로 방전하되, 이것을 하나의 충방전 사이클로 한다. 최초의 방전 용량을 100%로 하여, 방전용량이 65%로 감쇠될 때까지 충방전 사이클을 반복하여 수행한 후, 테스트를 중지시켜, 사이클 횟수를 기록하여, 리튬이온 전지사이클 성능의 평가 지표로 한다.
동시에 리튬이온 전지의 45℃에서의 사이클 성능을 테스트하되, 테스트 방법은 상술한 25℃에서의 사이클 성능 테스트와 동일하다.
2. 리튬이온 전지의 고SOC 고온 저장 테스트
리튬이온 전지를 25℃ 항온박스에 두고, 30분 동안 정치시키고, 리튬이온 전지가 항온에 도달하게 한다. 1 C으로 3.65V까지 정전류로 충전시키고, 전류가 0.05 C으로 될 때까지 정전압으로 충전시킨 후, 1 C으로 2.5 V까지 정전류로 방전시키고, 방전 용량을 기록하여, 리튬이온 전지의 최초 용량으로 한다. 그리고, 0.5 C으로 3.65V까지 정전류로 충전시키고, 전류가 0.05 C으로 될 때까지 정전압으로 충전시킨 후, 마이크로미터로 전지의 두께를 테스트하고 기록한다. 테스트 대상인 리튬이온 전지를 60℃항온박스로 옮겨 90일 동안 저장하되, 그 동안 매 30일에 한 번씩 전지 두께를 테스트하고 기록하며, 또한 전지를 25℃ 항온박스로 옮겨, 60분 동안 정치시키고, 1 C으로 2.5 V까지 정전류로 방전시키고, 방전 용량을 기록하여, 리튬이온 전지의 잔여 용량으로 한다. 1 C으로 3.65V까지 정전류로 충전시키고, 전류가 0.05 C으로 될 때까지 정전압으로 충전시킨 후, 1 C으로 2.5 V까지 정전류로 방전시키고, 방전 용량을 기록하여, 리튬이온 전지의 복구 가능한 용량으로 한다. 전지의 THK(두께), OCV(개방 회로 전압), IMP( 임피던스)를 테스트한다. 2.5 V까지 1C DC를 가하고, 방전 복구 용량을 기록하고 리튬이온 전지 저장의 잔여 용량 유지율 및 복구 가능 용량 유지율을 계산하여, 리튬이온 전지의 고온 저장 성능을 평가하는 지표로 한다.
Figure pct00001
Figure pct00002
3. 리튬이온 전지의 저 0% SOC 고온 저장 테스트
리튬이온 전지를 25℃ 항온박스에 두고, 30분 동안 정치시키고, 리튬이온 전지가 항온에 도달하게 한다. 1 C으로 3.65V까지 정전류로 충전시키고, 전류가 0.05 C으로 될 때까지 정전압으로 충전시킨 후, 1 C으로 2.5 V까지 정전류로 방전시키고, 방전 용량을 기록하여, 리튬이온 전지의 최초 용량으로 한다. 그 후, 마이크로미터로 전지 두께를 테스트하고 기록한다. 테스트 대상인 리튬이온 전지를 60℃ 항온박스로 옮겨 90일 동안 저장하고, 그 동안 매 30일에 한 번씩 전지의 두께를 테스트하고 기록하고, 또한 전지를 25℃ 항온박스로 옮겨, 60분 동안 정치시키고, 1 C으로 3.65V까지 정전류로 충전시키고, 전류가 0.05 C으로 될 때까지 정전압으로 충전시킨 후, 1 C으로 2.5 V까지 정전류로 방전시키고, 방전 용량을 기록하여, 리튬이온 전지의 복구 가능 용량으로 한다. 전지의 THK(두께), OCV(개방 회로 전압), IMP( 임피던스)를 테스트한다. 2.5 V까지 1C DC를 가하고, 리튬이온 전지의 저장 과정에서의 두께의 팽창률을 기록하고 계산하여, 리튬이온 전지의 0% SOC 고온 저장 성능을 평가하는 지표로 한다.
Figure pct00003
4. 리튬이온 전지의 직류 임피던스 DCR(-10℃)
리튬이온 전지를 -10℃ 고저온박스에 두고, 4시간 동안 정치시키고, 리튬이온 전지가 항온에 도달하게 한다. 0.1C으로 3.65V까지 정전류로 충전시키고, 3.65V로 전류가 0.05 C으로 될 때까지 정전압으로 충전시킨 후, 10분 동안 정치시킨다. 그리고 0.1C으로 2.5V까지 정전류로 방전시키고, 이 단계의 용량을 실제 방전용량 D0으로 기록한다. 이어서 5분 동안 정치시키고, 0.1C으로 3.65V까지 정전류로 충전시키고, 3.65V로 전류가 0.05C으로 될 때까지 정전압으로 충전시킨다(전류는 D0에 대응되는 용량으로 계산함). 10분 동안 정치시키고, 0.1C으로 3H 동안 정전류로 방전(전류는 D0에 대응되는 용량으로 계산함)시키고, 이 때의 전압 V1을 기록한다. 이어서, 1C으로 1S 동안 정전류로 방전시키고(100ms 점을 채집하고, 전류는 코어의 표기 용량에 대응하여 계산함), 이 때의 전압 V2를 기록한다. 그리고, 코어의 70% 충전 상태(SOC)에 대응되는 직류 임피던스(DCR)를 계산하되, 계산 공식은 하기와 같다.
Figure pct00004
5. 리튬이온 전지의 에너지 전환 효율 RTE(25℃)
리튬이온 전지를 25℃ 항온박스에 두고, 30분 동안 정치시키고, 리튬이온 전지가 항온에 도달하게 한다. 0.5C으로 2.5V까지 정전류로 방전시키고, 15min 동안 정치시킨다. 0.5 C으로 3.65V까지 정전류로 충전시키고, 3.65V로 전류가 0.05 C으로 될 때까지 정전압으로 충전시킨 후, 60min 동안 정치시킨 후, 0.5 C으로 2.5 V까지 정전류로 방전시킨다. 상술한 전류 크기에 따라 연속적으로 3회 충방전시켜, 충전 및 방전 에너지를 각각 기록하며, 마지막 1회의 사이클의 충전 에너지 Ec와 방전 에너지 Ed를 취하여 에너지 전환 효율을 계산한다.
Figure pct00005
6. 리튬이온 전지의 충전 성능 테스트(리튬 석출 상황)
1) 리튬이온 전지를 -10℃ 고저온 박스에 두고, 30분 동안 정치시키고, 리튬이온 전지가 항온에 도달하게 하고; 2) 항온에 도달한 리튬이온 전지를 0.5C으로 전압이 2.5V로 될 때까지 정전류로 방전시키고; 3) 10min동안 정치시킨 후, 0.1C으로 전압이 3.65V로 될 때까지 정전류로 충전시키며, 그 다음 3.65V로 전류가 0.05C으로 될 때까지 정전압으로 충전시키고(충전 용량 C1을 기록); 4) 10min 동안 정치시킨 후, 0.5C으로 전압이 2.5V로 될 때까지 정전류로 방전시키고, 10min 동안 정치시킨 후, 0.025C으로 전압이 2.5V로 될 때까지 정전류로 방전시키며, 계속하여 10min 동안 정치시킨 후, 0.005C으로 전압이 2.5V로 될 때까지 정전류로 방전시켜, 해당 단계의 전반의 방전 용량을 D1로 기록하며; 5) 10min 동안 정치시킨 후, 0.3C으로 전압이 3.65V로 될 때까지 정전류로 충전시킨 후, 3.65V로 전류가 0.05C로 될 때까지 정전압으로 충전시키며; 6) 10min 동안 정치시킨 후, 0.5C으로 전압이 2.5V로 될 때까지 정전류로 방전시키고, 10min 동안 정치시킨 후, 0.025C으로 전압이 2.5V로 될 때까지 정전류로 방전시키며, 계속하여 10min 동안 정치시킨 후, 0.005C으로 전압이 2.5V로 될 때까지 정전류로 방전시키고; 7) 단계 5) 단계, 6)단계를 12회 반복하고, 마지막 1회의 전반의 방전 용량 D12를 기록한다. 리튬 석출량을 계산하여 충전 성능을 판단하는 의거로 삼되(리튬 석출량이 적으면 적을 수록, 리튬 석출 정도가 약하고; 리튬 석출량이 0.3 미만인 경우, 육안으로 리튬 석출을 보아내기 어려윰), 리튬 석출량은 하기와 같이 계산한다:
Figure pct00006
7. 리튬이온 전지의 상온 방전시의 온도 상승(25℃)
리튬이온 전지를 25℃ 항온박스에 두고, 30분 동안 정치시키고, 리튬이온 전지가 항온에 도달하게 한다. 0.5C으로 2.5V까지 정전류로 방전시키고, 15min 동안 정치시킨다. 0.5 C으로 3.65V까지 정전류로 충전시키고, 3.65V로 전류가 0.05 C으로 될 때까지 정전압으로 충전시킨 후, 60min 동안 정치시키고, 그 다음 6 C으로 2.5 V까지 정전류로 방전시켜, 전지의 방전과정에서의 코어의 외표면 정중앙부의 온도 T를 기록하고, 온도 상승폭을 계산한다(T-25℃)
8. 리튬이온 전지의 충전 성능 테스트
전지를 25℃에서 0.5C으로 2.5V까지 방전시키고, 1C으로 6.5V까지 정전류로 충전시키며, 또 3h 동안 정전압으로 충전시키고, 코어 표면의 온도 변화를 모니터링한다(합격 표준은 코어에 발화, 연소, 폭발이 일어나지 않은 것임).
9. 전해액의 전기전도도 테스트(25℃)
전해액을 25℃ 항온 수조에 넣고 1시간 동안 온도를 유지하면서, 전기전도도 측정기로 상온에서의 전기전도도 테스트를 수행하고, 데이터를 기록한다. (주의 사항: 테스트 과정에서 온도가 항상 일정하도록 유지해야 함)
10. 전해액의 표면 장력 테스트(25℃
전해액을 25℃ 항온 수조에 넣고 1시간 동안 온도를 유지하면서, 표면 장력 측정기로 상온에서의 표면 장력 테스트를 수행하고, 데이터를 기록한다(주의 사항: 테스트 과정에서 온도가 항상 일정하도록 유지해야 함).
셋째. 테스트 결과
1. 전해액의 전기전도도가 전지 성능에 미치는 영향
실시예 1-1 내지 1-20 및 비교예 1-1 내지 1-6의 양극 단일면 도포 중량, 전해액의 상온(25℃) 전기전도도의 파라미터 및 전지 성능 데이터는 표 1을 참조한다.
Figure pct00007
Figure pct00008
Figure pct00009
주석: 표 1의 실시예 및 비교예 중의 상온에서의 전기전도도는 용매의 종류, 비율 및 리튬염 농도를 조절하는 것으로 구현된다.
표 1의 실시예 및 비교예에서 알수 있듯이, 전해액의 전기전도도가 높을 수록, 동역학적으로 더 좋고, 두껍게 도포한 상황에서 사이클 성능이 더 좋으며, 임피던스가 더 낮고, 리튬 석출 정도가 더 경미하며, 큰 전류(heavy current)에서 방전시 온도 상승폭이 더 낮으며, 전해액의 표면 장력이 더 작고, 침윤을 실현하기 더 쉽다.
2. 리튬염 함유량이 양극 도포 중량과의 관계가 전지 성능에 미치는 영향
실시예 2-1 내지 2-8 및 비교예 2-1 내지 2-6의 양극의 단일면 도포 중량, 전해액의 리튬염의 파라미터 및 전지 성능 데이터는 표 2를 참조한다.
Figure pct00010
Figure pct00011
표 2의 실시예 및 비교예에서 알수 있듯이, 전해액의 리튬염 함유량이 높을 수록(16.25% 이내), 농도차 분극이 더 작고, 동역학적으로 더 좋고, 두껍게 도포한 상황에서 리튬 석출 정도가 더 경미하며, SEI 분해가 더 느리고, 음극의 자반이 더 경미하며, 사이클 성능이 더 좋고, 임피던스가 더 낮으며, 큰 전류(heavy current)에서 방전시 온도 상승폭이 더 낮다.
3. 플루오로카보네이트 첨가제가 전지 성능에 미치는 영향
실시예 3-1 내지 실시예 3-29의 전해액의 파라미터 및 전지 성능 데이터는 표 3을 참조한다.
Figure pct00012
Figure pct00013
Figure pct00014
표 3의 실시예 및 비교예에서 알수 있듯이, 두껍게 도포한 상황에서, FEC 함유량을 적당히 증가하면, 사이클 성능이 더 좋고, 임피던스가 더 낮으며, 큰 전류(heavy current)에서 방전시 온도 상승폭이 더 낮다. 이는 주로 FEC가 증가됨에 따라, 음극 계면에 안정한 저임피던스의 SEI가 형성되고, 리튬 석출 정도가 더 경미해지고, SEI 분해가 더 느리게 되고, 음극의 자반이 더 경미해졌기 때문이다.
4. C 원자수≤5이고 또한 비등점≤120℃인 유기용매가 전지 성능에 미치는 영향
실시예 4-1 내지 4-29 및 비교예 4-1 내지 4-4의 전해액의 파라미터 및 전지 성능 데이터는 표 4를 참조한다.
Figure pct00015
Figure pct00016
Figure pct00017
표 4의 실시예 및 비교예에서 알수 있듯이, 도포 중량이 증가됨에 따라, 코어의 사이클 성능, 전지의 충전 성능, 방전시의 온도 상승, 에너지 전환 효율이 현저히 악화되었다. 고동역학적 용매(30wt% 이상)을 도입한 경우, 두껍게 도포한 상황에서, 코어의 사이클 성능, 전지의 충전 성능, 방전시의 온도 상승이 현저히 개선되었다. 이는 주로 도포 중량이 상대적으로 큰 경우, 전해액의 함침이 극도로 어려워지고, 충방전 과정에서의 분극이 극도로 커져, 최초의 SEI막의 형성이 불충분하여, 사이클 과정에서 음극 표면에 리튬이 계속 석출되고, 이로 인해 활성 리튬의 소모가 초래되어, 용량이 빠른 속도로 감쇠되었기 때문이다. EMC, DMC, EA, MA, EP, DME 등 고동역학적 용매를 도입한 경우, 전극이 단시간 내에 충분한 침윤을 실현할 수 있고, 음극 계면에 균일한 SEI가 형성되며, 또한 분극이 감소되고, 리튬 석출이 억제되며, SEI 분해가 느려지고, 음극 자반이 경미해지고, 사이클 성능이 향상되고, 임피던스가 저감되고, 큰 전류에서 방전시 온도 상승폭이 현저히 감소된다.
5. S=O 함유 화합물 첨가제가 전지 성능에 미치는 영향
실시예 5-1 내지 실시예 5-11 및 비교예 5-1의 전해액의 파라미터 및 전지 성능 데이터는 표 5를 참조한다.
Figure pct00018
Figure pct00019
표 5의 실시예 및 비교예에서 알수 있듯이, 두껍게 도포한 상황에서, S=O함유 화합물을 첨가한 후, 사이클 성능, 저장한 후의 용량 유지율, 저장 중 가스 발생에 대한 억제, 안전 성능의 전부가 현저히 향상되었다. 이는 주로 두껍게 도포한 상황에서, SEI의 분해가 상대적으로 빠르고, 사이클 횟수의 급속한 감소 현상이 쉽게 일어나며, 코어의 사용 수명이 감소되었기 때문이다. S=O 함유 화합물은 양극/음극 표면에 열안정적이고 화학적으로 안정적인 양호한 보호막을 형성할 수 있어, 전극과 전해액의 부반응을 억제하고, 우수한 사이클 안정성과 저장 안정성(가스 발생을 억제하고 용량 유지율을 향상시킴) 및 동역학적 성능, 안전 성능을 실현할 수 있다. 술폰산 에스테르 화합물과 고동역학적 용매가 조합된 경우, 고동역학적 용매로 인한 저장 중의 가스 발생을 억제할 수 있고, 고동역학성을 유지하는 전제 하에서, 상대적으로 우수한 사용 가능 수명과 안전 성능을 실현할 수 있다.
본 명세서에서 설명성적인 실시예를 선보이고 설명하였지만, 본 출원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진자라면, 본 발명은 전술한 실시예에 의해 제한된다는 것으로 해석되어서는 안 되며, 본 발명의 사상, 원리 및 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 실시예를 변경, 동등 치환 및 수정할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 전기화학 디바이스에 있어서,
    양극, 음극, 분리막 및 전해액을 포함하고, 상기 전해액은 리튬염, 유기용매 및 첨가제를 포함하되, 여기서, 상기 전해액의 상온에서의 전기전도도가 b mS/cm이고, 상기 양극의 단일면 도포 중량이 a g/1540.25mm2이며, a와 b의 관계는,
    b≥50.859a2 - 16.044a + 8.2071을 만족하고, 여기서, 0.2≤a≤0.55인, 전기화학 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    b≤20인, 전기화학 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 리튬염의 질량 분율은, 상기 전해액의 전체 질량에 기반하여 c%이고, c와 a의 관계는,
    0.2≤a≤0.4일 경우, c≥1707a3 - 1393.9a2 + 391.4a- 30.28을 만족하고,
    0.4<a≤0.55일 경우, 12.5≤c≤16.25를 만족하는, 전기화학 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 리튬염의 질량 분율은, 상기 전해액의 전체 질량에 기반하여 c%이고, 6.25≤c≤18.75인, 전기화학 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 첨가제는 플루오로카보네이트를 포함하고, 상기 플루오로카보네이트의 질량 분율은, 상기 전해액의 전체 질량에 기반하여 d%이고, d와 a의 관계는,
    10a-3≤d≤4이고, 0.3≤a≤0.55를 만족하는, 전기화학 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기용매는 탄소수≤5인 유기용매를 포함하고, 또한 전해액의 전체 질량에 기반하여, 상기 탄소수≤5인 유기용매의 질량 분율≥30%인, 전기화학 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 탄소수≤5이고 또한 비등점≤120℃인 유기용매는 디메틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 프로필아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, 메틸포메이트, 에틸포메이트, 프로필포메이트, 테트라히드로푸란, 1,3-디옥솔란 또는 1,2-다이메톡시에테인 중 적어도 1종을 포함하는, 전기화학 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전해액은 에틸렌카보네이트를 더 포함하는, 전기화학 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 첨가제는 S=O 기능원자단 함유 화합물을 포함하고, 상기 S=O 기능원자단 함유 화합물은 1,3-프로판술톤, 에틸렌설페이트, 메틸렌메탄디설포네이트, 프로필렌술톤, 4-메틸에틸렌설페이트 또는 1,4-부틸술톤 중 적어도 1종을 포함하는, 전기화학 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    S=O 기능원자단 함유 화합물의 질량 분율은 전해액의 전체 질량에 기반하여 0.01% 내지 3%인, 전기화학 디바이스.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 전해액은 하기 조건:
    (I) 탄소수≤5이고 또한 비등점≤120℃인 유기용매가 에틸렌카보네이트와의 질량비가 0.75 내지 3인 것,
    (II) 에틸렌카보네이트가 헥사플루오로인산리튬과의 질량비가 0.031 내지 0.343인 것, 및
    (III) 탄소수≤5이고 또한 비등점≤120℃인 유기용매가 헥사플루오로인산리튬과의 질량비가 1.8 내지 7.0인 것
    중 적어도 하나를 만족하는, 전기화학 디바이스.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 리튬염은 헥사플루오로인산리튬, 헥사플루오로비산리튬, 과염소산리튬, 리튬비스플루오로술포닐이미드 또는 리튬비스트리플루오로메탄술포닐이미드로부터 선택되는 적어도 1종이고;
    상기 첨가제는 리튬함유 첨가제를 포함하며, 상기 리튬함유 첨가제는 LiPO2F2, LiDFOB, LiBOB, LiBF4, B4Li2O7, Li3BO3 또는 CF3LiO3S으로부터 선택되는 적어도 1종인, 전기화학 디바이스.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극은 하기 조건:
    (A) 상기 양극은 양극 활물질층을 포함하고, 상기 양극 활물질층의 압축 밀도가 1.7g/cm3 내지 2.5g/cm3인 것,
    (B) 상기 양극은 양극 활물질을 포함하고, 상기 양극 활물질은 리튬철인산화물 또는 리튬망간철인산화물 중 적어도 1종을 포함하는 것,
    (C) 상기 양극은 양극 활물질을 포함하고, 상기 양극 활물질의 입자 D50이 0.5μm 내지 2.0μm인 것, 및
    (D) 상기 양극은 양극 활물질을 포함하고, 상기 양극 활물질의 BET가 8m2/g 내지 25m2/g인 것
    중 적어도 하나를 만족하는, 전기화학 디바이스.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 음극은 흑연 재료를 포함하고, 상기 흑연 재료는 하기 조건:
    (E) 상기 흑연 재료의 BET가 0.9m2/g 내지 1.7 m2/g인 것,
    (F) 상기 흑연 재료의 DV50이 12μm 내지 20μm인 것,
    (G) 상기 흑연 재료의 라만 Id/Ig가 0.25 내지 0.5인 것, 및
    (H) 상기 흑연 재료는 Al, Fe, Cu, Zn, Cr, Si, Na, P 또는 S 중의 1종 또는 복수 종을 포함하는 것
    중 적어도 하나를 만족하는, 전기화학 디바이스.
  15. 전자 디바이스에 있어서,
    제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 전기화학 디바이스를 포함하는, 전자 디바이스.
KR1020227033195A 2021-11-18 2021-11-18 전기화학 디바이스 및 전자 디바이스 KR20220138006A (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2021/131471 WO2023087209A1 (zh) 2021-11-18 2021-11-18 电化学装置及电子装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220138006A true KR20220138006A (ko) 2022-10-12

Family

ID=82862887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227033195A KR20220138006A (ko) 2021-11-18 2021-11-18 전기화학 디바이스 및 전자 디바이스

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2023554205A (ko)
KR (1) KR20220138006A (ko)
CN (1) CN114938689A (ko)
WO (1) WO2023087209A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116666729A (zh) * 2022-09-26 2023-08-29 欣旺达电动汽车电池有限公司 二次电池及用电装置
WO2024087225A1 (zh) * 2022-10-28 2024-05-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电池单体、电池及用电装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102255105B (zh) * 2011-06-10 2016-03-02 东莞新能源科技有限公司 二次注液的锂离子电池
CN102938328A (zh) * 2011-08-15 2013-02-20 海洋王照明科技股份有限公司 电化学电容器及其制备方法
JP7108372B2 (ja) * 2015-06-18 2022-07-28 帝人株式会社 非水電解質二次電池用電極合剤層、非水電解質二次電池用電極及び非水電解質二次電池
JP2017103163A (ja) * 2015-12-03 2017-06-08 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池
CN111969182B (zh) * 2018-08-31 2021-06-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 正极极片、其制备方法及其相关的锂离子二次电池、电动车辆和电子产品
CN112909318B (zh) * 2018-08-31 2022-06-03 宁德时代新能源科技股份有限公司 锂离子二次电池及其制备方法与包含锂离子二次电池的电子产品和电动产品
CN212907803U (zh) * 2020-08-11 2021-04-06 东莞市聚和新能源有限公司 一种高倍率充放电的锂离子电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN114938689A (zh) 2022-08-23
JP2023554205A (ja) 2023-12-27
WO2023087209A1 (zh) 2023-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3678229A1 (en) Anode active material and anode using same, electrochemical device and electronic device
CN113809399B (zh) 一种电解液、包含该电解液的电化学装置和电子装置
KR20220147692A (ko) 음극 활물질 및 이를 사용하는 전기화학 디바이스와 전자 디바이스
JP7295232B2 (ja) 電気化学装置及びそれを含む電子装置
CN111697266B (zh) 电解液和包括其的电化学装置及电子装置
CN114068910A (zh) 一种电化学装置及电子装置
CN109830749B (zh) 一种电解液及电化学装置
CN112400249A (zh) 一种电解液及电化学装置
KR20220138006A (ko) 전기화학 디바이스 및 전자 디바이스
CN114094192A (zh) 一种电解液、包含该电解液的电化学装置及电子装置
CN116097471A (zh) 一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置
WO2023164794A1 (zh) 电化学装置及包含该电化学装置的电子装置
CN114744294A (zh) 电化学装置及电子装置
JP7432608B2 (ja) 正極片、当該正極片を含む電気化学装置及び電子装置
CN112103561B (zh) 一种电解液及电化学装置
WO2021189455A1 (zh) 电化学装置及包含其的电子装置
CN111740162A (zh) 电解液和包括电解液的电化学装置及电子装置
US20220223915A1 (en) Electrolyte, electrochemical device including same, and electronic device
CN116053461B (zh) 电化学装置和包括其的电子装置
WO2023123427A1 (zh) 电化学装置和包含其的电子装置
CN116783749A (zh) 电化学装置及电子装置
US20240079635A1 (en) Electrochemical Apparatus and Electronic Apparatus Containing Same
WO2023137701A1 (zh) 电化学装置及包含其的电子装置
CN113921908A (zh) 一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置
CN117199534A (zh) 一种电解液、电化学装置及电子设备