特許 7475768 負極及び前記負極を含む二次電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-19

(45)【発行日】2024-04-30

(54)【発明の名称】負極及び前記負極を含む二次電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/133 20100101AFI20240422BHJP

   H01M 4/36 20060101ALI20240422BHJP

   H01M 4/587 20100101ALI20240422BHJP

   H01M 4/62 20060101ALI20240422BHJP

【ＦＩ】

H01M4/133

H01M4/36 D

H01M4/587

H01M4/62 Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022557959

(86)(22)【出願日】2021-07-06

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-05-02

(86)【国際出願番号】 KR2021008568

(87)【国際公開番号】W WO2022010225

(87)【国際公開日】2022-01-13

【審査請求日】2022-09-22

(31)【優先権主張番号】10-2020-0083507

(32)【優先日】2020-07-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】521065355

【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】ヒ・ウォン・チェ

(72)【発明者】

【氏名】サン・ウク・ウ

(72)【発明者】

【氏名】スク・イン・ノ

【審査官】鈴木 雅雄

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１１０６４９２５６（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２２０１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２２９５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１９－０１０２６１２（ＫＲ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０２０－００４４７０３（ＫＲ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０２０－００１９００５（ＫＲ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０８３８３１１６（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０９９３５８９１（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１１３７０６５４（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ４／１３３

Ｈ０１Ｍ ４／３６

Ｈ０１Ｍ ４／５８７

Ｈ０１Ｍ ４／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

集電体及び前記集電体上に形成された負極活物質層を含み、
前記負極活物質層は負極活物質を含み、
前記負極活物質は、第１未被覆人造黒鉛粒子と第２未被覆人造黒鉛粒子を４：６から６：４の重量比で含み、
前記第１未被覆人造黒鉛粒子は、平均粒径（Ｄ_５０）が５μｍから７μｍの単一粒子であり、
前記第２未被覆人造黒鉛粒子は、平均粒径（Ｄ_５０）が２０μｍから２５μｍで、複数の１次粒子が凝集された２次粒子であり、
前記第１未被覆人造黒鉛粒子と前記第２未被覆人造黒鉛粒子の平均粒径（Ｄ _５０ ）の比は１：３から１：５である負極。

【請求項2】

前記負極活物質は、前記第１未被覆人造黒鉛粒子及び前記第２未被覆人造黒鉛粒子からなるものである、請求項１に記載の負極。

【請求項3】

前記２次粒子は、平均粒径（Ｄ_５０）が７μｍから９μｍである複数の１次粒子が凝集されたものである、請求項１または２に記載の負極。

【請求項4】

前記負極活物質のタップ密度は、１．００ｇ／ｃｃから１．２０ｇ／ｃｃである、請求項１から３のいずれか一項に記載の負極。

【請求項5】

前記負極活物質のＢＥＴ比表面積は、１．０ｍ^２／ｇから２．５ｍ^２／ｇである、請求項１から４のいずれか一項に記載の負極。

【請求項6】

前記負極活物質は、前記負極活物質層内に９０重量％から９９重量％で含まれるものである、請求項１から５のいずれか一項に記載の負極。

【請求項7】

前記負極活物質層は、導電材をさらに含み、
前記導電材は、前記負極活物質層内に０．１重量％から１．０重量％で含まれるものである、請求項１から６のいずれか一項に記載の負極。

【請求項8】

前記導電材は、カーボンブラック及び炭素ナノチューブのうちから選択された少なくとも１種を含む、請求項７に記載の負極。

【請求項9】

気孔抵抗が９Ｏｈｍ以下である、請求項１から８のいずれか一項に記載の負極。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか一項に記載の負極と、
正極と、
前記負極と前記正極との間に介在した分離膜と、
電解質と、を含む二次電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願との相互参照］
本出願は、２０２０年７月７日付韓国特許出願第１０－２０２０－００８３５０７号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。

【0002】

本発明は、急速充電性能及び寿命特性に優れた負極及び前記負極を含む二次電池に関し、単一粒子である未被覆人造黒鉛粒子と複数の１次粒子が凝集された２次粒子である未被覆人造黒鉛粒子を同時に含む負極活物質を含む負極及び前記負極を含む二次電池に関する。

【背景技術】

【0003】

化石燃料の使用の急激な増加によって代替エネルギーや清浄エネルギーの使用に対する要求が増加しており、その一環として最も活発に研究されている分野が電気化学反応を利用した発電、蓄電の分野である。

【0004】

現在、このような電気化学的エネルギーを利用する電気化学素子の代表的な例として二次電池を挙げることができ、さらに益々その使用領域が拡がっている傾向である。最近では、携帯用コンピューター、携帯用電話機、カメラなどの携帯用機器に対する技術の開発と需要が増加するに伴い、エネルギー源として二次電池の需要が急激に増加している。また、二次電池の使用時の便宜性向上のために充電時間の短縮化が求められており、これによって優れた急速充電性能が求められている。

【0005】

一般に、二次電池は、正極、負極、電解質、及び分離膜で構成される。負極は、正極から出たリチウムイオンを挿入して脱離させる負極活物質を含む。

【0006】

前記負極活物質としては、一般に黒鉛系活物質、例えば、天然黒鉛または人造黒鉛などが用いられている。しかし、従来に用いられている天然黒鉛は、安価でかつ費用対効果に優れるという点では有利であるが、不規則な構造によって電池への適用時に電解液の浸透や分解反応による非可逆反応が大きく起こるという問題があり、従来用いられている人造黒鉛は、初期充放電効率に優れるとの点では有利であるが、天然黒鉛より発現される放電容量が低いため、電池容量及びエネルギー密度が低下するという問題がある。

【0007】

このような問題を解決するため、従来は通常の天然黒鉛と人造黒鉛を混合した負極活物質、通常の天然黒鉛又は人造黒鉛上に非晶質炭素コーティング層が形成された負極活物質などを利用した。しかし、このような場合、急速充電性能及び常温寿命特性が低下するという問題がある。

【0008】

したがって、高いエネルギー密度を有し、急速充電性能及び寿命特性に優れた二次電池を具現することができる負極材料を含む負極が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２０１９－１７９６８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明が解決しようとする一課題は、高いエネルギー密度を有し、急速充電性能及び寿命特性に優れた負極及び前記負極を含む二次電池を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一実施形態によれば、集電体及び前記集電体上に形成された負極活物質層を含み、前記負極活物質層は負極活物質を含み、前記負極活物質は第１未被覆人造黒鉛粒子と第２未被覆人造黒鉛粒子を４：６から６：４の重量比で含み、前記第１未被覆人造黒鉛粒子は平均粒径（Ｄ_５０）が５μｍから７μｍの単一粒子であり、前記第２未被覆人造黒鉛粒子は平均粒径（Ｄ_５０）が２０μｍから２５μｍで、複数の１次粒子が凝集された２次粒子である負極が提供される。

【0012】

本発明の他の実施形態によれば、前記負極を含む二次電池が提供される。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、負極が平均粒径（Ｄ_５０）が５μｍから７μｍの単一粒子である第１未被覆人造黒鉛粒子と、平均粒径（Ｄ_５０）が２０μｍから２５μｍで、複数の１次粒子が凝集された２次粒子である第２未被覆人造黒鉛粒子を特定の重量比で含む負極活物質を含むので、単一粒子が２次粒子の空いた空間を埋めて空隙が減り、ソフトな単一粒子が２次粒子の間で緩衝作用をする。よって、電極の圧延時に受ける物理的損傷と構造の変化が相対的に少なく、電極の圧延時に圧延がよく行われるため電極の厚さを薄く具現でき、結果的に電池の厚さも薄く具現できる。これにより、電池のエネルギー密度を向上させることができる。また、電池の急速充電性能及び寿命特性が改善され得る。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に対する理解を助けるため、本発明をさらに詳しく説明する。

【0015】

本明細書及び特許請求の範囲に用いられた用語や単語は、通常的かつ辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自身の発明を最良の方法で説明するために、用語の概念を適宜定義することができるという原則に即し、本発明の技術的思想に適合する意味と概念として解釈されなければならない。

【0016】

本明細書で用いられる用語は、単に例示的な実施形態を説明するために用いられたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なる意味を有しない限り、複数の表現を含む。

【0017】

本明細書において、「含む」、「備える」又は「有する」等の用語は、実施された特徴、数字、段階、構成要素又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、一つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、構成要素、又はこれらを組み合わせたもの等の存在又は付加の可能性を予め排除しないものとして理解されなければならない。

【0018】

本明細書におけるＤ_５０は、それぞれ粒子の粒度分布曲線（粒度分布度のグラフ曲線）において、体積累積量の５０％に該当する粒径と定義することができる。前記Ｄ_５０は、例えば、レーザー回折法（ｌａｓｅｒ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）を用いて測定することができる。前記レーザー回折法は、一般にサブミクロン（ｓｕｂｍｉｃｒｏｎ）領域から数ｍｍ程度の粒径の測定が可能であり、高再現性及び高分解性の結果を得ることができる。

【0019】

＜負極＞
本発明の一実施形態による負極は、集電体及び前記集電体上に形成された負極活物質層を含み、前記負極活物質層は負極活物質を含み、前記負極活物質は第１未被覆人造黒鉛粒子と第２未被覆人造黒鉛粒子を４：６から６：４の重量比で含み、前記第１未被覆人造黒鉛粒子は平均粒径（Ｄ_５０）が５μｍから７μｍの単一粒子であり、前記第２未被覆人造黒鉛粒子は平均粒径（Ｄ_５０）が２０μｍから２５μｍで、複数の１次粒子が凝集された２次粒子である。

【0020】

本明細書において、「１次粒子」は単一粒子、すなわち、一つの粒子（ｓｉｎｇｌｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ）を意味し、「２次粒子」は前記１次粒子が意図的な組立てまたは結合工程によって複数個凝集された凝集体を意味する。

【0021】

前記負極は、集電体及び前記集電体上に形成された負極活物質層を含む。

【0022】

前記集電体は、前記負極活物質層を支持する役割をする。

【0023】

前記集電体は、当該電池に化学的変化を誘発することなく導電性を有するものであればよく、特に制限されるものではない。例えば、前記集電体としては、銅、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、またはアルミニウムやステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀などで表面処理を施したものなどが用いられてよい。具体的には、銅、ニッケルのような炭素をよく吸着する遷移金属を集電体として用いてもよい。前記集電体の厚さは、６μｍから２０μｍであってよいが、前記集電体の厚さがこれに制限されるものではない。

【0024】

前記負極活物質層は前記集電体上に形成される。前記負極活物質層は、前記集電体の少なくとも一面上に配置されてよく、具体的には一面または両面上に配置されてもよい。

【0025】

前記負極活物質層は負極活物質を含む。前記負極活物質層は、導電材、バインダーなどをさらに含んでよい。

【0026】

前記負極活物質は、第１未被覆人造黒鉛粒子と第２未被覆人造黒鉛粒子を含むことができる。具体的に、前記負極活物質は、第１未被覆人造黒鉛粒子と第２未被覆人造黒鉛粒子からなるものであってよい。すなわち、前記負極活物質は、前記第１未被覆人造黒鉛粒子と第２未被覆人造黒鉛粒子のみからなるものであってよい。

【0027】

本明細書において、未被覆人造黒鉛粒子は被覆されていない人造黒鉛粒子であって、人造黒鉛が表面に全て露出していることを意味する。

【0028】

前記負極活物質は被覆されていない活物質のみを含み、圧延時にクラックが発生しないため、すなわち物理的損傷が少ないため、負極構造をよく維持することができる。

【0029】

前記負極活物質は、特定の大きさを有する単一粒子と２次粒子を特定の重量比で含むことで、負極の製造時に圧延がよく行われて負極の厚さ、結果的に電池の厚さを減らすことができるだけでなく、高いエネルギー密度を有する電池を具現することができ、さらに、電池の急速充電性能及び寿命特性を改善させることができる。

【0030】

前記第１未被覆人造黒鉛粒子は、平均粒径（Ｄ_５０）が５μｍから７μｍの単一粒子であってよい。前記単一粒子の平均粒径（Ｄ_５０）が５μｍ未満の場合、粒径が小さすぎるため活物質の比表面積が大きくなり容量が低くなるという問題があり、７μｍ超過の場合、２次粒子の空いた空間を細かく埋めるには粒径が大きいため、むしろ圧延性能を低下させるという問題がある。

【0031】

前記第２未被覆人造黒鉛粒子は、平均粒径（Ｄ_５０）が２０μｍから２５μｍの２次粒子であってよい。前記２次粒子の平均粒径（Ｄ_５０）が２０μｍ未満の場合、活物質の比表面積が大きいため高温性能が低下するという問題があり、２５μｍ超過の場合、急速充電及び出力などの電池性能が低下するという問題がある。前記２次粒子の平均粒径（Ｄ_５０）は、具体的には２１μｍから２４μｍ、さらに具体的には２２μｍから２３μｍであってよい。２次粒子の平均粒径が前記範囲内である場合、単一粒子と適切な範囲でブレンディングされて電極の圧延性能が極大化され得る。

【0032】

前記第２未被覆人造黒鉛粒子は複数の１次粒子が凝集されたものであり、２次粒子をなす１次粒子は、平均粒径（Ｄ_５０）が７μｍから９μｍであるものであってよい。第２未被覆人造黒鉛粒子をなす１次粒子の平均粒径（Ｄ_５０）が前記範囲内である場合、適切な１次粒子の大きさで容量が十分高く、急速充電及び出力などの電池性能を高く維持することができる。

【0033】

前記第２未被覆人造黒鉛粒子において、２次粒子をなす１次粒子の平均粒径（Ｄ_５０）と複数の１次粒子が凝集されたものである２次粒子の平均粒径（Ｄ_５０）の比は、エネルギー密度及び充電性能の向上の側面で１：２から１．５．具体的には１：２から１：３であってよい。

【0034】

前記第１未被覆人造黒鉛粒子の平均粒径（Ｄ_５０）と前記第２未被覆人造黒鉛粒子の平均粒径（Ｄ_５０）の比は１：３から１：５であってよく、具体的には１：３から１：４．５、より具体的には１：３から１：４であってよい。前記第１未被覆人造黒鉛粒子の平均粒径（Ｄ_５０）と前記第２未被覆人造黒鉛粒子の平均粒径（Ｄ_５０）の比が前記範囲内である場合、第２未被覆人造黒鉛粒子の空隙の間を第１未被覆人造黒鉛粒子が満たして負極活物質が高密度で製造され、電池の急速充電性能及び／又は寿命特性が改善されるという効果があり得る。

【0035】

前記負極活物質をタンデム圧延（ｔａｎｄｅｍ ｐｒｅｓｓ）した際の線圧は、８Ｔｏｎ／ｃｍ以下、具体的には４Ｔｏｎ／ｃｍから８Ｔｏｎ／ｃｍ、より具体的には４Ｔｏｎ／ｃｍから６Ｔｏｎ／ｃｍであってよい。本発明において、タンデム圧延時の線圧は、圧延が行われていない負極をコーティングして真空乾燥した後、物理的な圧延方法で測定したものである。負極活物質をタンデム圧延した際の線圧が前記範囲内である場合、電極の製造のための圧延時に物理的な力をより少なく受け、電極の厚さを薄く具現できるという点で有利であり得る。前記タンデム圧延時の線圧は、線圧センシング装置が装着されたロールプレス装置で測定され得る。

【0036】

前記負極活物質のタップ密度は１．００ｇ／ｃｃから１．２０ｇ／ｃｃであってよく、具体的には１．１４ｇ／ｃｃから１．１８ｇ／ｃｃであってよい。負極活物質のタップ密度が前記範囲内である場合、タップ密度が十分高いため電極コーティング時に厚さを薄くコーティングすることができる。

【0037】

前記タップ密度とは、粒子等からなるパウダーの体積当たりの質量であって、一定に叩くか、振動を与えて粒子間の空隙を埋めた密度をいう。前記タップ密度に影響を及ぼす要素としては、粒子の大きさの分布度、水分含量、粒子形状、凝集性などがある。前記タップ密度を介して物質の流動性及び圧縮率を予測することができる。前記タップ密度は、ＡＳＴＭ Ｄ４７８１に基づいて測定することができ、ＴＤ＝Ｗ／Ｖ（ＴＤ：タップ密度、Ｗ：試料重量（ｇ）、Ｖ：タッピング後の試料体積）の式を用いて算出することができる。

【0038】

前記負極活物質のＢＥＴ比表面積は、１．０ｍ^２／ｇから２．５ｍ^２／ｇであってよい。前記負極活物質のＢＥＴ比表面積は、具体的には１．４ｍ^２／ｇから２．０ｍ^２／ｇ、さらに具体的には１．５ｍ^２／ｇから１．９ｍ^２／ｇであってよい。前記ＢＥＴ比表面積はＢＥＬ Ｓｏｒｐｔｉｏｎ機器（ＢＥＬ Ｊａｐａｎ社）を用いて測定することができ、負極活物質のＢＥＴ比表面積が前記範囲内である場合、高温性能を高い水準に維持することができる。

【0039】

前記負極活物質層の気孔体積は１０ｃｍ^３／ｇから２０ｃｍ^３／ｇであってよい。前記負極活物質の気孔体積は、具体的には１０ｃｍ^３／ｇから１５ｃｍ^３／ｇ、又は１５ｃｍ^３／ｇから２０ｃｍ^３／ｇであってよい。負極活物質の気孔体積が前記範囲内である場合、高温サイクル、高温貯蔵などの高温電池性能を高く維持することができる。

【0040】

前記負極活物質は、前記負極活物質層内に９０重量％から９９重量％、具体的には９２重量％から９７重量％で含まれてよい。負極活物質の含量が前記範囲内である場合、目的とする電池の容量が達成され得る。

【0041】

前記第１未被覆人造黒鉛粒子はコークスとバインダーピッチを混合した後、高温熱処理、すなわち、黒鉛化処理をして製造することができる。前記コークスは、針状コークス及び／又は等方コークスであってよく、前記コークスと前記バインダーピッチは８０：２０から９５：５の重量比で混合されてもよい。

【0042】

前記第２未被覆人造黒鉛粒子は、コークスとバインダーピッチを混合した後、高温熱処理をして１次粒子を製造し、前記１次粒子をバインダーピッチと混合した後、高温熱処理、具体的には２，５００℃から３，２００℃の温度で熱処理して製造することができる。前記高温熱処理によって、前記バインダーピッチは黒鉛化されるので、非晶質炭素などの被覆物質が存在しない第２未被覆人造黒鉛粒子の製造が可能である。前記コークスは、針状コークス及び／又は等方コークスであってよく、前記コークスと前記バインダーピッチは８０：２０から９５：５の重量比で混合されてもよく、前記１次粒子とバインダーピッチは８０：２０から９５：５の重量比で混合されてもよい。

【0043】

前記導電材は、当該電池に化学的変化を誘発することなく導電性を有するものであれば、特に制限されるものではなく、例えば、天然黒鉛や人造黒鉛などの黒鉛；アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック；炭素繊維や金属繊維などの導電性繊維；炭素ナノチューブなどの導電性チューブ；フルオロカーボン、アルミニウム、ニッケル粉末などの金属粉末；酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー；酸化チタンなどの導電性金属酸化物；ポリフェニレン誘導体などの導電性素材などが用いられてもよい。

【0044】

前記導電材は、好ましくはカーボンブラック及び炭素ナノチューブのうち選択された少なくとも１種を含んでよく、さらに好ましくは炭素ナノチューブを含んでよい。

【0045】

前記導電材は、負極活物質層内に０．１重量％から１．０重量％で含まれてよく、具体的には０．３重量％から０．７重量％の含量で含まれてよい。導電材の含量が前記範囲を満たす場合、十分な電気接点の維持と容量低下を防止できるという点で有利であり得る。

【0046】

前記バインダーは、ポリビニリデンフルオライド－ヘキサフルオロプロピレンコポリマー（ＰＶＤＦ－ｃｏ－ＨＦＰ）、ポリビニリデンフルオライド（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ポリアクリロニトリル（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）、ポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、澱粉、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリル酸、エチレン－プロピレン－ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、ポリアクリル酸（ｐｏｌｙ ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、及びこれらの水素がＬｉ、Ｎａ又はＣａ等で置換された物質からなる群から選択される少なくとも何れか一つを含んでよく、また、これらの多様な共重合体を含んでよい。

【0047】

前記バインダーは、負極活物質層内に３０重量％以下で含まれてよく、具体的には０．１重量％から３０重量％で含まれてよい。バインダーの含量が前記範囲を満たす場合、バインダーの使用による接着効果を発現しながらも、目的とする負極の体積当たりの容量を維持させることができる。

【0048】

前記負極は、平均粒径（Ｄ_５０）が５μｍから７μｍの単一粒子である第１未被覆人造黒鉛粒子と、平均粒径（Ｄ_５０）が２０μｍから２５μｍで、複数の１次粒子が凝集された２次粒子である第２未被覆人造黒鉛粒子を特定の重量比で含む負極活物質を含み、気孔抵抗が９Ｏｈｍ以下であってよい。前記負極は、気孔抵抗が好ましくは６Ｏｈｍから９Ｏｈｍであってよい。負極の気孔抵抗が前記範囲内である場合、電解液内の気孔抵抗を最小化することができ、リチウムイオンの拡散経路を最小化することができる。

【0049】

前記気孔抵抗は、前記リチウム二次電池用負極を作動電極（ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）及び対向電極（ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）として同一に用いて製造した対称セル（Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｃｅｌｌ）にリチウムイオンを含む電解液を注入した後、電気化学インピーダンス分析（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｍｐｅｄｅｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＥＩＳ）を行って得た抵抗値と定義され得る。前記気孔抵抗は対称セルでＥＩＳ分析されるので、リチウムイオンは電解液から由来したものだけ存在でき、これによって負極内でのリチウムイオンの拡散抵抗が客観的に測定され得る。

【0050】

＜二次電池＞
本発明の他の実施形態による二次電池は、負極を含んでよく、前記負極は前述した実施例の負極と同一である。

【0051】

具体的に、前記二次電池は、前記負極、正極、前記負極と正極との間に介在した分離膜、及び電解質を含むことができ、前記負極は前述した負極と同一である。前記負極に対しては前述したので、具体的な説明は省略する。

【0052】

前記正極は、正極集電体及び前記集電体上に形成された正極活物質層を含み、前記正極活物質層は正極活物質を含み、前記正極活物質は、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ_２）、リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ_２）などの層状化合物や、１又はそれ以上の遷移金属で置換された化合物；ＬｉＦｅ_３Ｏ_４などのリチウム鉄酸化物；化学式Ｌｉ_１＋ｃ１Ｍｎ_２－ｃ１Ｏ_４（０≦ｃ１≦０．３３）、ＬｉＭｎＯ_３、ＬｉＭｎ_２Ｏ_３、ＬｉＭｎＯ_２などのリチウムマンガン酸化物；リチウム銅酸化物（Ｌｉ_２ＣｕＯ_２）；ＬｉＶ_３Ｏ_８、Ｖ_２Ｏ_５、Ｃｕ_２Ｖ_２Ｏ_７などのバナジウム酸化物；化学式ＬｉＮｉ_１－ｃ２Ｍ_ｃ２Ｏ_２（ここで、Ｍは、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｂ及びＧａからなる群から選択される少なくともいずれか一つであり、０．０１≦ｃ２≦０．３を満たす）で表されるＮｉサイト型リチウムニッケル酸化物；化学式ＬｉＭｎ_２－ｃ３Ｍ_ｃ３Ｏ_２（ここで、Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ及びＴａからなる群から選択される少なくともいずれか一つであり、０．０１≦ｃ３≦０．１を満たす）又はＬｉ_２Ｍｎ_３ＭＯ_８（ここで、Ｍは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＺｎからなる群から選択される少なくともいずれか一つである。）で表されるリチウムマンガン複合酸化物；化学式のＬｉの一部がアルカリ土類金属イオンで置換されたＬｉＭｎ_２Ｏ_４であってよい。

【0053】

前記正極活物質は、好ましくはリチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、及びＬｉ_ａＮｉ_ｘ１Ｃｏ_ｙ１Ｍｎ_ｚ１Ｏ_２（０．９≦ａ≦１．１、０．６≦ｘ１＜１．０、０＜ｙ１＜０．４、０＜ｚ１＜０．４）のうち選択された１種以上であってよい。

【0054】

前記正極において、正極集電体は、電池に化学的変化を誘発することなく導電性を有するものであれば、特に制限されるものではなく、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、又はアルミニウムやステンレス鋼の表面に炭素、ニッケル、チタン、銀などで表面処理を施したものなどが用いられてよい。また、前記正極集電体は、通常３μｍから５００μｍの厚さを有することができ、前記集電体の表面上に微細な凹凸を形成して正極活物質の接着力を高めることもできる。例えば、フィルム、シート、ホイル、ネット、多孔質体、発泡体、不織布体など多様な形態で用いられてもよい。

【0055】

前記正極活物質層は、前記で説明した正極活物質とともに、正極導電材及び正極バインダーを含んでよい。

【0056】

このとき、前記正極導電材は、電極に導電性を付与するために用いられるものであって、構成される電池において、化学変化を引き起こすことなく電子伝導性を有するものであればよく、特別な制限なく使用可能である。具体的な例としては、天然黒鉛や人造黒鉛などの黒鉛；カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック、炭素繊維などの炭素系物質；銅、ニッケル、アルミニウム、銀などの金属粉末又は金属繊維；酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー；酸化チタンなどの導電性金属酸化物；又はポリフェニレン誘導体などの伝導性高分子などが挙げられ、これらのうち１種単独又は２種以上の混合物が用いられてもよい。

【0057】

また、前記正極バインダーは、正極活物質粒子同士の付着及び正極活物質と正極集電体との接着力を向上させる役割を担う。具体的な例としては、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ビニリデンフルオライド－ヘキサフルオロプロピレンコポリマー（ＰＶＤＦ－ｃｏ－ＨＦＰ）、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、澱粉、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－プロピレン－ジエンポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化－ＥＰＤＭ、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、またはこれらの多様な共重合体などが挙げられ、これらのうち１種単独または２種以上の混合物が用いられてよい。

【0058】

前記分離膜としては、負極と正極を分離し、リチウムイオンの移動通路を提供するものであって、通常、二次電池で分離膜として用いられるものであれば、特別な制限なく使用可能であり、特に電解質のイオン移動に対して低抵抗で、且つ電解液含湿能に優れたものが好ましい。具体的には、多孔性高分子フィルム、例えばエチレン単独重合体、プロピレン単独重合体、エチレン／ブテン共重合体、エチレン／ヘキセン共重合体、及びエチレン／メタクリレート共重合体などのようなポリオレフィン系高分子で製造した多孔性高分子フィルム、またはこれらの２層以上の積層構造体が用いられてよい。また、通常の多孔性不織布、例えば高融点のガラス繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維などからなる不織布が用いられてもよい。また、耐熱性または機械的強度を確保するために、セラミック成分または高分子物質が含まれたコーティングされた分離膜が用いられてもよく、選択的に単層または多層構造で用いられてもよい。

【0059】

前記電解質としては、リチウム二次電池の製造時に使用可能な有機系液体電解質、無機系液体電解質、固体高分子電解質、ゲル型高分子電解質、固体無機電解質、溶融型無機電解質などが挙げられ、これらに限定されるものではない。

【0060】

具体的に、前記電解質は、非水系有機溶媒と金属塩を含むことができる。

【0061】

前記非水系有機溶媒としては、例えば、Ｎ－メチル－２－ピロリジノン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ガンマ－ブチロラクトン、１，２－ジメトキシエタン、テトラヒドロキシフラン（ｆｒａｎｃ）、２－メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，３－ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、ギ酸メチル、酢酸メチル、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、１，３－ジメチル－２－イミダゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エーテル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの非プロトン性有機溶媒が用いられてもよい。

【0062】

特に、前記カーボネート系有機溶媒のうち、環状カーボネートであるエチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートは、高粘度の有機溶媒として誘電率が高いためリチウム塩をよく解離させるので、好ましく用いられてよく、このような環状カーボネートにジメチルカーボネート及びジエチルカーボネートのような低粘度、低誘電率の線形カーボネートを適当な割合で混合して用いれば、高い電気伝導率を有する電解質を作製することができるので、より好ましく用いられてよい。

【0063】

前記金属塩は、リチウム塩を用いてもよく、前記リチウム塩は、前記非水電解液に溶解しやすい物質であり、例えば、前記リチウム塩の陰イオンとしては、Ｆ^－、Ｃｌ^－、Ｉ^－、ＮＯ_３ ^－、Ｎ（ＣＮ）_２ ^－、ＢＦ_４ ^－、ＣｌＯ_４ ^－、ＰＦ_６ ^－、（ＣＦ_３）_２ＰＦ_４ ^－、（ＣＦ_３）_３ＰＦ_３ ^－、（ＣＦ_３）_４ＰＦ_２ ^－、（ＣＦ_３）_５ＰＦ^－、（ＣＦ_３）_６Ｐ^－、ＣＦ_３ＳＯ_３ ^－、ＣＦ_３ＣＦ_２ＳＯ_３ ^－、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ^－、（ＦＳＯ_２）_２Ｎ^－、ＣＦ_３ＣＦ_２（ＣＦ_３）_２ＣＯ^－、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２ＣＨ^－、（ＳＦ_５）_３Ｃ^－、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３Ｃ^－、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７ＳＯ_３ ^－、ＣＦ_３ＣＯ_２ ^－、ＣＨ_３ＣＯ_２ ^－、ＳＣＮ^－及び（ＣＦ_３ＣＦ_２ＳＯ_２）_２Ｎ^－からなる群から選択される１種以上を用いてもよい。

【0064】

前記電解質には、前記電解質の構成成分の他にも、電池の寿命特性の向上、電池容量の減少の抑制、電池の放電容量の向上などを目的として、例えば、ジフルオロエチレンカーボネートなどのようなハロアルキレンカーボネート系化合物、ピリジン、トリエチルホスファイト、トリエタノールアミン、環状エーテル、エチレンジアミン、ｎ－グライム（ｇｌｙｍｅ）、ヘキサリン酸トリアミド、ニトロベンゼン誘導体、硫黄、キノンイミン染料、Ｎ－置換オキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ－置換イミダゾリジン、エチレングリコールジアルキルエーテル、アンモニウム塩、ピロール、２－メトキシエタノールまたは三塩化アルミニウムなどの添加剤が１種以上さらに含まれてもよい。

【0065】

本発明のまた他の実施形態によれば、前記二次電池を単位セルとして含む電池モジュール及びこれを含む電池パックを提供する。前記電池モジュール及び電池パックは、高容量、高いレート特性及びサイクル特性を有する前記二次電池を含むので、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグ－インハイブリッド電気自動車及び電力貯蔵用システムからなる群から選択される中大型デバイスの電源として用いられ得る。

【0066】

以下、本発明に対する理解を助けるために好ましい実施例を提示する。ただし、下記実施例は、本記載を例示するだけのものであり、本記載の範疇及び技術思想の範囲内で多様な変更及び修正が可能であるのは当業者において明白なことであり、このような変形及び修正が特許請求の範囲に属するのは当然である。

【0067】

実施例及び比較例
実施例１：負極の製造
平均粒径（Ｄ_５０）が６μｍの単一粒子である第１未被覆人造黒鉛粒子を準備した。複数の１次粒子（平均粒径（Ｄ_５０）：８μｍ）が凝集された２次粒子（平均粒径（Ｄ_５０）：２２．５μｍ）からなる第２未被覆人造黒鉛粒子を準備した。

【0068】

具体的に、前記第２未被覆人造黒鉛粒子は、コークス原料を平均粒径（Ｄ_５０）が８μｍであるコークスに粉砕した後、前記粉砕されたコークスをピッチと混合して２次粒子形態に造粒（ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ）された中間体を製造し、３，０００℃まで徐々に昇温させ、３，０００℃を６０時間維持してから常温まで徐々に温度を下げて熱処理して黒鉛化及び２次粒子化し、前記２次粒子の平均粒径（Ｄ_５０）を２２．５μｍに調節して製造されたものである。このとき、前記中間体の総熱処理時間は２週間であった。

【0069】

前記第１未被覆人造黒鉛粒子と前記第２未被覆人造黒鉛粒子を５：５の重量比で混合したものを負極活物質（ＢＥＴ比表面積：１．５ｍ^２／ｇ）として、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）をバインダーとして、ＣＮＴを導電材として、カルボキシエチルセルロース（ＣＭＣ）を増粘剤として用いた。

【0070】

前記負極活物質９６．４５重量部、前記バインダー１．９重量部、前記導電材０．５重量部、前記増粘剤１．１５重量部を蒸留水１０重量部に投入した後、混合して負極スラリーを製造した。前記負極スラリーを厚さが８μｍである銅箔（集電体）に１０ｍｇ／ｃｍ^２のローディング量で塗布してから乾燥させた。このとき、循環される空気の温度は１３０℃であった。次いで、前記負極スラリーが塗布された集電体を圧延（ｒｏｌｌ ｐｒｅｓｓ）し、１３０℃の真空オーブンで１時間乾燥させた後、１５．２ｃｍ^２の矩形に打抜きして負極活物質層を含む負極を製造した。

【0071】

前記負極活物質をタンデム圧延した際の線圧は４．５Ｔｏｎ／ｃｍであった。

【0072】

実施例２：負極の製造
実施例１の第１未被覆人造黒鉛粒子と第２未被覆人造黒鉛粒子を４：６の重量比で混合したものを負極活物質として使用したことを除き、実施例１と同一の方法で負極を製造した。

【0073】

前記負極活物質のＢＥＴ比表面積は１．６ｍ^２／ｇであった。前記負極活物質をタンデム圧延した際の線圧は５．５Ｔｏｎ／ｃｍであった。

【0074】

実施例３：負極の製造
実施例１の第１未被覆人造黒鉛粒子と第２未被覆人造黒鉛粒子を６：４の重量比で混合したものを負極活物質として使用したことを除き、実施例１と同一の方法で負極を製造した。

【0075】

前記負極活物質のＢＥＴ比表面積は１．５ｍ^２／ｇであった。前記負極活物質をタンデム圧延した際の線圧は６．５Ｔｏｎ／ｃｍであった。

【0076】

実施例４：負極の製造
平均粒径（Ｄ_５０）が５μｍの単一粒子である第１未被覆人造黒鉛粒子を準備した。

【0077】

実施例１の第１未被覆人造黒鉛粒子の代わりに前記第１未被覆人造黒鉛粒子を使用したことを除き、実施例１と同一の方法で負極を製造した。

【0078】

前記負極活物質のＢＥＴ比表面積は１．７ｍ^２／ｇであった。前記負極活物質をタンデム圧延した際の線圧は７．５Ｔｏｎ／ｃｍであった。

【0079】

実施例５：負極の製造
平均粒径（Ｄ_５０）が７μｍの単一粒子である第１未被覆人造黒鉛粒子を準備した。

【0080】

実施例１の第１未被覆人造黒鉛粒子の代わりに前記第１未被覆人造黒鉛粒子を使用したことを除き、実施例１と同一の方法で負極を製造した。

【0081】

前記負極活物質のＢＥＴ比表面積は１．６ｍ^２／ｇであった。前記負極活物質をタンデム圧延した際の線圧は６．５Ｔｏｎ／ｃｍであった。

【0082】

実施例６：負極の製造
複数の１次粒子（平均粒径（Ｄ_５０）：６μｍ）が凝集された２次粒子（平均粒径（Ｄ_５０）：２０μｍ）からなる未被覆人造黒鉛粒子を準備した。

【0083】

具体的に、前記未被覆人造黒鉛粒子は、コークス原料を平均粒径（Ｄ_５０）が６μｍであるコークスに粉砕した後、前記粉砕されたコークスをピッチと混合して２次粒子形態に造粒（ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ）された中間体を製造し、前記中間体を３，０００℃まで徐々に昇温させ、３，０００℃を６０時間維持してから常温まで徐々に温度を下げて熱処理して黒鉛化及び２次粒子化し、前記２次粒子の平均粒径（Ｄ_５０）を２０μｍに調節して製造されたものである。このとき、前記中間体の総熱処理時間は２週間であった。

【0084】

実施例１の第２未被覆人造黒鉛粒子の代わりに前記未被覆人造黒鉛粒子を第２未被覆人造黒鉛粒子として使用したことを除き、実施例１と同一の方法で負極を製造した。

【0085】

前記負極活物質のＢＥＴ比表面積は１．９ｍ^２／ｇであった。前記負極活物質をタンデム圧延した際の線圧は５．５Ｔｏｎ／ｃｍであった。

【0086】

実施例７：負極の製造
複数の１次粒子（平均粒径（Ｄ_５０）：６μｍ）が凝集された２次粒子（平均粒径（Ｄ_５０）：２５μｍ）からなる未被覆人造黒鉛粒子を準備した。

【0087】

具体的に、前記未被覆人造黒鉛粒子は、コークス原料を平均粒径（Ｄ_５０）が６μｍであるコークスに粉砕した後、前記粉砕されたコークスをピッチと混合して２次粒子形態に造粒（ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ）された中間体を製造し、前記中間体を３，０００℃まで徐々に昇温させ、３，０００℃を６０時間維持してから常温まで徐々に温度を下げて熱処理して黒鉛化及び２次粒子化し、前記２次粒子の平均粒径（Ｄ_５０）を２５μｍに調節して製造されたものである。このとき、前記中間体の総熱処理時間は２週間であった。

【0088】

実施例１の第２未被覆人造黒鉛粒子の代わりに前記未被覆人造黒鉛粒子を第２未被覆人造黒鉛粒子として使用したことを除き、実施例１と同一の方法で負極を製造した。

【0089】

前記負極活物質のＢＥＴ比表面積は１．６ｍ^２／ｇであった。前記負極活物質をタンデム圧延した際の線圧は５．５Ｔｏｎ／ｃｍであった。

【0090】

比較例１：負極の製造
平均粒径（Ｄ_５０）が４μｍの単一粒子である第１未被覆人造黒鉛粒子を準備した。

【0091】

実施例１の第１未被覆人造黒鉛粒子の代わりに前記第１未被覆人造黒鉛粒子を使用したことを除き、実施例１と同一の方法で負極を製造した。

【0092】

前記負極活物質のＢＥＴ比表面積は１．５ｍ^２／ｇであった。前記負極活物質をタンデム圧延した際の線圧は９．５Ｔｏｎ／ｃｍであった。

【0093】

比較例２：負極の製造
平均粒径（Ｄ_５０）が８μｍの単一粒子である第１未被覆人造黒鉛粒子を準備した。

【0094】

実施例１の第１未被覆人造黒鉛粒子の代わりに前記第１未被覆人造黒鉛粒子を使用したことを除き、実施例１と同一の方法で負極を製造した。

【0095】

前記負極活物質のＢＥＴ比表面積は１．６ｍ^２／ｇであった。前記負極活物質をタンデム圧延した際の線圧は８．５Ｔｏｎ／ｃｍであった。

【0096】

比較例３：負極の製造
複数の１次粒子（平均粒径（Ｄ_５０）：８μｍ）が凝集された２次粒子（平均粒径（Ｄ_５０）：１９μｍ）からなる未被覆人造黒鉛粒子を準備した。

【0097】

具体的に、前記未被覆人造黒鉛粒子は、コークス原料を平均粒径（Ｄ_５０）が８μｍであるコークスに粉砕した後、前記粉砕されたコークスをピッチと混合して２次粒子形態に造粒（ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ）された中間体を製造し、前記中間体を３，０００℃まで徐々に昇温させ、３，０００℃を６０時間維持してから常温まで徐々に温度を下げて熱処理して黒鉛化及び２次粒子化し、前記２次粒子の平均粒径（Ｄ_５０）を１９μｍに調節して製造されたものである。このとき、前記中間体の総熱処理時間は２週間であった。

【0098】

実施例１の第２未被覆人造黒鉛粒子の代わりに前記未被覆人造黒鉛粒子を第２未被覆人造黒鉛粒子として使用したことを除き、実施例１と同一の方法で負極を製造した。

【0099】

前記負極活物質のＢＥＴ比表面積は１．７ｍ^２／ｇであった。前記負極活物質をタンデム圧延した際の線圧は９．５Ｔｏｎ／ｃｍであった。

【0100】

比較例４：負極の製造
複数の１次粒子（平均粒径（Ｄ_５０）：８μｍ）が凝集された２次粒子（平均粒径（Ｄ_５０）：２６μｍ）からなる未被覆人造黒鉛粒子を準備した。

【0101】

具体的に、前記未被覆人造黒鉛粒子は、コークス原料を平均粒径（Ｄ_５０）が６μｍであるコークスに粉砕した後、前記粉砕されたコークスをピッチと混合して２次粒子形態に造粒（ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ）された中間体を製造し、前記中間体を３，０００℃まで徐々に昇温させ、３，０００℃を６０時間維持してから常温まで徐々に温度を下げて熱処理して黒鉛化及び２次粒子化し、前記２次粒子の平均粒径（Ｄ_５０）を２６μｍに調節して製造されたものである。このとき、前記中間体の総熱処理時間は２週間であった。

【0102】

実施例１の第２未被覆人造黒鉛粒子の代わりに前記未被覆人造黒鉛粒子を第２未被覆人造黒鉛粒子として使用したことを除き、実施例１と同一の方法で負極を製造した。

【0103】

前記負極活物質のＢＥＴ比表面積は１．５ｍ^２／ｇであった。前記負極活物質をタンデム圧延した際の線圧は８．５Ｔｏｎ／ｃｍであった。

【0104】

比較例５：負極の製造
実施例１の第１未被覆人造黒鉛粒子と第２未被覆人造黒鉛粒子を３：７の重量比で混合したものを負極活物質として使用したことを除き、実施例１と同一の方法で負極を製造した。

【0105】

前記負極活物質のＢＥＴ比表面積は１．８ｍ^２／ｇであった。前記負極活物質をタンデム圧延した際の線圧は１０．５Ｔｏｎ／ｃｍであった。

【0106】

比較例６：負極の製造
実施例１の第１未被覆人造黒鉛粒子と第２未被覆人造黒鉛粒子を７：３の重量比で混合したものを負極活物質として使用したことを除き、実施例１と同一の方法で負極を製造した。

【0107】

前記負極活物質のＢＥＴ比表面積は１．７ｍ^２／ｇであった。前記負極活物質をタンデム圧延した際の線圧は１１．５Ｔｏｎ／ｃｍであった。

【0108】

比較例７：負極の製造
平均粒径（Ｄ_５０）が９μｍの単一粒子である第１未被覆人造黒鉛粒子を準備した。

【0109】

複数の１次粒子（平均粒径（Ｄ_５０）：４μｍ）が凝集された２次粒子（平均粒径（Ｄ_５０）：１７．５μｍ）からなる第２未被覆人造黒鉛粒子を準備した。

【0110】

具体的に、前記第２未被覆人造黒鉛粒子は、コークス原料を平均粒径（Ｄ_５０）が４μｍであるコークスに粉砕した後、前記粉砕されたコークスをピッチと混合して２次粒子形態に造粒（ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ）された中間体を製造し、前記中間体を３，０００℃まで徐々に昇温させ、３，０００℃を６０時間維持してから常温まで徐々に温度を下げて熱処理して黒鉛化及び２次粒子化し、前記２次粒子の平均粒径（Ｄ_５０）を１７．５μｍに調節して製造されたものである。このとき、前記中間体の総熱処理時間は２週間であった。

【0111】

前記第１未被覆人造黒鉛粒子と前記第２未被覆人造黒鉛粒子を３：７の重量比で混合したものを負極活物質として使用したことを除き、実施例１と同一の方法で負極を製造した。

【0112】

前記負極活物質のＢＥＴ比表面積は１．５ｍ^２／ｇであった。前記負極活物質をタンデム圧延した際の線圧は５．５Ｔｏｎ／ｃｍであった。

【0113】

比較例８：負極の製造
実施例１の第１未被覆人造黒鉛粒子９０重量部とピッチ１０重量部を混合し、１，２００℃で１０時間熱処理してソフトカーボンが被覆された人造黒鉛粒子（平均粒径（Ｄ_５０）：６．５μｍ）を製造した。

【0114】

前記ソフトカーボンで被覆された人造黒鉛粒子と実施例１の第２未被覆人造黒鉛粒子を３：７の重量比で混合したものを負極活物質として使用したことを除き、実施例１と同一の方法で負極を製造した。

【0115】

前記負極活物質のＢＥＴ比表面積は１．１ｍ^２／ｇであった。前記負極活物質をタンデム圧延した際の線圧は６．５Ｔｏｎ／ｃｍであった。

【0116】

比較例９：負極の製造
実施例１の第２未被覆人造黒鉛粒子のみを負極活物質として使用したことを除き、実施例１と同一の方法で負極を製造した。

【0117】

前記負極活物質のＢＥＴ比表面積は０．９ｍ^２／ｇであった。前記負極活物質をタンデム圧延した際の線圧は７．５Ｔｏｎ／ｃｍであった。

【0118】

比較例１０：負極の製造
実施例１の第２未被覆人造黒鉛粒子９０重量部とピッチ１０重量部を混合し、１，２００℃で１０時間熱処理してソフトカーボンが被覆された人造黒鉛粒子（平均粒径（Ｄ_５０）：２３μｍ）を製造した。

【0119】

前記ソフトカーボンで被覆された人造黒鉛粒子を負極活物質として使用したことを除き、実施例１と同一の方法で負極を製造した。

【0120】

前記負極活物質のＢＥＴ比表面積は０．８ｍ^２／ｇであった。前記負極活物質をタンデム圧延した際の線圧は１０．５Ｔｏｎ／ｃｍであった。

【0121】

比較例１１：負極の製造
実施例１の第１未被覆人造黒鉛粒子のみを負極活物質として使用したことを除き、実施例１と同一の方法で負極を製造した。

【0122】

前記負極活物質のＢＥＴ比表面積は１．２ｍ^２／ｇであった。前記負極活物質をタンデム圧延した際の線圧は１１．５Ｔｏｎ／ｃｍであった。

【0123】

比較例１２：負極の製造
天然黒鉛（ポスコケミカル社、ＰＡＳ－Ｃ３Ｂ）を負極活物質として使用したことを除き、実施例１と同一の方法で負極を製造した。

【0124】

前記天然黒鉛に含まれる２次粒子の平均粒径（Ｄ_５０）は２２．５μｍであり、ＢＥＴ比表面積は２．９ｍ^２／ｇであり、前記負極活物質をタンデム圧延した際の線圧は９．５Ｔｏｎ／ｃｍであった。

【0125】

【表1】

【0126】

製造例
実施例１から７及び比較例１から１２の負極を用いて下記のように電池を製造した。

【0127】

正極活物質のＬＣＯ、カーボンブラック系列の導電材、バインダーのＰＶＤＦパウダーをそれぞれ９２：２：６の重量比で溶媒であるＮ－メチル－２ピロリドンに混合して正極スラリーを製造した。

【0128】

製造された正極スラリーを厚さが２０μｍである正極集電体に電極ローディング（ｍｇ／ｃｍ^２）が単位面積当たり２３．４ｍｇとなるように塗布し、１３０℃の真空オーブンで１時間乾燥した後、８０℃に加熱されたロールの間に１５ＭＰａの圧力で圧延し、最終の厚さ（集電体＋活物質層）７２．５μｍである正極を製造した。

【0129】

実施例１から７及び比較例１から１２で製造されたそれぞれの負極と正極との間に多孔性ポリエチレン分離膜を位置させた後、スタッキング（Ｓｔａｃｋｉｎｇ）方式を用いて組み立て、組み立てられた電池に電解液（エチレンカーボネート（ＥＣ）／エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）＝１：４（体積比）、リチウムヘキサフルオロホスフェート（ＬｉＰＦ_６の１モル）、電解液重量を基準にしてビニリデンカーボネート（ＶＣ）含量０．５重量％）を注入してリチウム二次電池をそれぞれ製造した。

【0130】

実験例
実験例１：電池のエネルギー密度評価
ＰＮＥ充放電器（ＰＮＥソリューション社）を用いて、実施例１から７及び比較例１から１２の負極の体積当たりのエネルギー密度を測定した。その結果を下記表２に示した。

【0131】

実験例２：電池の寿命特性評価
前記製造された電池に対して、ＳＯＣ０％からＳＯＣ１００％まで充電範囲を定めた後、１サイクル目は０．１Ｃの電流速度で、２サイクル目は０．２Ｃの電流速度で、３サイクル目から１００サイクル目まで０．５Ｃでそれぞれ充放電させた後、下記式１のように電池の充電性能を計算した。その結果を下記表２に示した。

【0132】

［式１］
充電性能（％）＝［１００サイクル後の充電容量／初期充電容量］×１００

【0133】

実験例３：負極の気孔抵抗評価
実施例１から７及び比較例１から１２の負極を作動電極（ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）及び対極（ｃｏｕｎｔｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）として同一に使用し、作動電極と対極との間にポリエチレン分離膜を介在して電極組立体を製造した。前記電極組立体にエチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチレンカーボネート（ＥＭＣ）が１：４の体積比で混合された溶媒に１ＭのＬｉＰＦ_６を溶解した電解液を注入して対称セルを製造した。

【0134】

前記対称セルを電気化学インピーダンス分析装置でＦｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒａｎｇｅを１０^６Ｈｚ～０．０５Ｈｚまで設定し、インピーダンスを測定し、電解液抵抗と気孔抵抗を分離して気孔抵抗を測定した。その結果を下記表２に示した。

【0135】

【表2】

【0136】

表２を参照すれば、本発明に係る負極である実施例１から７は、比較例１から１２の負極に比べてエネルギー密度が高いことが確認できる。これは、実施例１から５の負極が平均粒径（Ｄ_５０）が５μｍから７μｍの単一粒子である未被覆人造黒鉛粒子と、平均粒径（Ｄ_５０）が２０μｍから２５μｍで、複数の１次粒子が凝集された２次粒子である未被覆人造黒鉛粒子を特定の重量比で含む負極活物質を含むことで、タンデム圧延時に測定された線圧が小さく、電極を圧延する時に相対的に少ない力でも電極の圧延がよく行われ、電極の厚さを薄く具現できるためである。

【0137】

また、本発明に係る実施例１から７の負極を含む電池は、充電性能が比較例の負極を含む電池よりも顕著に優れていることが確認できる。

【0138】

そして、本発明に係る負極は、気孔抵抗が９Ｏｈｍ以下に小さいことが確認できる。これによって、本発明に係る負極は、電極の構造を十分に維持させるとともに、電解液の拡散抵抗を下げて充電特性を高く維持できるということが分かる。