KR101952249B1 - Positive active material for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 이차전지용 1차 열처리된 전처리 양극 활물질를 개질하여 전기화학적 특성을 개선시킬 수 있는 이차전지용 양극활 물질 및 이를 포함한 리튬 이차전지에 관한 것으로, 구체적으로는 1차 열처리된 전처리 양극 활물질의 구조적인 특성을 개선하여 레이트 특성 및 열화문제를 해결할 수 있는 리튬 이차전지용 전처리 양극 활물질 및 이를 포함한 리튬 이차전지에 관한 것이다. The present invention relates to a cathode active material for a secondary battery and a lithium secondary battery including the same, which can improve the electrochemical characteristics by modifying a pretreated cathode active material subjected to a first heat treatment for a lithium secondary battery, and more particularly, to a lithium secondary battery including a pre- And a lithium secondary battery including the pre-treated cathode active material.

Description

리튬 이차전지용 양극 활물질 및 이를 포함한 리튬 이차전지 {POSITIVE ACTIVE MATERIAL FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY AND RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY INCLUDING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a positive active material for a lithium secondary battery, and a lithium secondary battery including the positive active material and a lithium secondary battery including the same. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 리튬 이차전지용 전구체를 개질하여 전기화학적 특성을 개선시킬 수 있는 이차전지용 양극활 물질 및 이를 포함한 리튬 이차전지에 관한 것으로, 구체적으로는 전구체의 구조적인 특성을 개선하여 레이트 특성 및 열화문제를 해결할 수 있는 리튬 이차전지용 전구체 및 이를 포함한 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a cathode active material for a secondary battery and a lithium secondary battery including the same, which can improve electrochemical characteristics by modifying a precursor for a lithium secondary battery, and more particularly, to a lithium secondary battery including the lithium secondary battery, And a lithium secondary battery including the precursor.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가 하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As the technology development and demand for mobile devices have increased, the demand for secondary batteries has increased sharply as an energy source. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries having high energy density and operating potential, long cycle life, Have been commercialized and widely used.

리튬 이차전지는 음극으로 카본 또는 그라파이트 등의 탄소재료를 사용하고, 양극으로는 칼코겐화(chacogenide) 화합물을 양극 활물질로 사용하며, 세퍼레이터로 다공성 폴리프로필렌/폴리에틸렌 그리고 전해액으로 카보네이트 계열의 유기 용매를 사용한다.The lithium secondary battery uses a carbon material such as carbon or graphite as a negative electrode, a chacogenide compound as a positive electrode active material, a porous polypropylene / polyethylene as a separator, and a carbonate-based organic solvent as an electrolyte do.

양극으로 사용되는 칼코겐화 화합물의 대표적인 예로는 LiCoO2, LiMn2O4, LiMnO2, LiNiO2, LiNi1 - xCoxO2 (0 < x < 1) 등이 있다. 이 중에서 LiCoO2는 양호한 전기 전도도를 갖고, 약 3.7V 정도의 높은 전지 전압을 갖으며, 수명 특성, 안정성 특성 또한 우수하며, 방전 용량도 160mAh/g으로 우수하므로, 현재 소니사 등에서 상업화되어 시판되고 있는 대표적인 양극 물질이다. 그러나 LiCoO2의 가격이 비싸, LiCoO2의 가격이 전지내의 구성 요소(component)중 약 30% 이상을 차지하고 있기 때문에 가격 경쟁력이 떨어지는 문제점이 있다.Typical examples of the chalcogenide compound used as the anode include LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiMnO 2 , LiNiO 2 , and LiNi 1 - x Co x O 2 (0 <x <1). Of these, LiCoO 2 has a good electric conductivity, a high battery voltage of about 3.7 V, excellent lifetime characteristics and stability characteristics, and a discharge capacity of 160 mAh / g, which is commercially available from Sony Corporation It is a typical anode material. However, since LiCoO 2 is expensive, LiCoO 2 costs about 30% or more of components in the battery, resulting in poor price competitiveness.

LiMn2O4, LiMnO2 등의 Mn-계 전극 물질은 합성하기도 쉽고, 값이 비교적 싸며, 환경에 대한 오염도 적고, 전지 전압도 3.9V 이상으로 LiCoO2보다 우수하므로 매력이 있는 물질이기는 하나, 용량이 LiCoO2보다 약 20% 이상 작은 120mAh/g 정도이므로 상대적으로 고용량, 박편 전지를 제조하는 데 문제가 되고 있다. LiNiO2는 위에서 언급한 양극 활물질 중 값이 싸며, 가장 높은 방전 용량의 전지 특성을 나타내고 있으나 합성하기가 어려운 단점을 안고 있다. LiNi1 - xCoxO2 (o < x < 1) 분말의 경우는 방전 용량은 LiCoO2에 비하여 상대적으로 큰 값(200mAh/g)을 나타내고 있으나 방전 전위가 떨어지며, 사이클 진행에 따른 수명 특성이 LiCoO2를 사용한 전지에 비하여 상대적으로 나쁘고 안전성 확보가 완전하지 않아 상업화 되지 못하고 있다.Mn-based electrode materials such as LiMn 2 O 4 and LiMnO 2 are easy to synthesize, are relatively cheap, have less pollution to the environment, and have a battery voltage of 3.9 V or more, which is more attractive than LiCoO 2. Is about 120 mAh / g, which is about 20% smaller than that of LiCoO 2 , so that it is a problem to manufacture a relatively high capacity, flaky battery. LiNiO 2 has a disadvantage in that it is cheap in the above-mentioned cathode active material and exhibits the battery characteristic of the highest discharge capacity, but is difficult to synthesize. In the case of LiNi 1 - x Co x O 2 (o <x <1) powder, the discharge capacity shows a relatively large value ( 200 mAh / g) compared to LiCoO 2 , but the discharge potential is lowered. The battery is relatively inferior to the battery using LiCoO 2 and has not been fully commercialized since its safety is not completely secured.

그리고 대한민국 특허공개공보 제10-2001-0004898호에서는 니켈계 복합 산화물의 경우, 단위 부피당 용량을 증가시키기 위하여 니켈의 함량비를 증가시키거나, 양극 활물질의 합제 밀도를 증가시키는 방법을 사용한다. 그러나 상기와 같은 화합물은 높은 온도 (600℃이상)에서 열처리를 한 뒤에는 가공성이 떨어지고, 전지 제조 공정 (슬러리화)에서 균일한 집전체에 도포가 어려우며 또한, 극판 프레스 공정에서 입경에 크렉이 생기거나, 구형입자가 깨져서 전지 성능을 저하시키는 문제점이 있어, 열적 안정성과 용량을 동시에 만족시킬 수 있는 양극 활물질이 요구되고 있다. 그리고 대한민국 등록공보 제10-0912786호가 개시하는 양극 활물질의 경우 니켈의 함량이 낮으면 용량의 한계가 있고, 용량 개선을 위한 리튬원 과량 투입 시 잔류 리튬의 발생으로 부반응이 일어나는 문제점이 있다. Korean Patent Laid-Open No. 10-2001-0004898 discloses a method for increasing the content of nickel in order to increase the capacity per unit volume or increasing the density of the mixture of the cathode active material in the case of the nickel-based composite oxide. However, such a compound has poor processability after heat treatment at a high temperature (600 캜 or higher), and is difficult to apply to a uniform current collector in a battery manufacturing process (slurrying). In addition, , Spherical particles are broken and the performance of the battery is deteriorated, and a cathode active material capable of simultaneously satisfying thermal stability and capacity is required. In the case of the positive electrode active material disclosed in Korean Registered Patent Publication No. 10-0912786, there is a limit in capacity when the content of nickel is low, and a side reaction occurs due to the generation of residual lithium when the lithium source is overcharged for capacity improvement.

또한, 종래에는 이종 분말의 분포를 최적화하기 위해서는 큰 입자와 작은 입자의 크기비를 가능한 크게 해야 하나, 입자 크기가 증가하게 되면 열안정성은 높아지나, 용량 및 레이트 특성이 저하되기 때문에 입자 크기를 무한정 증가시킬 수 없다. 반대로 입자 크기가 작아지게 되면 용량은 증가하지만, 비표면적 증가로 인해 열 안정성이 악화되는 문제점이 있다.Conventionally, in order to optimize the distribution of different kinds of powder, the size ratio of large particles and small particles should be as large as possible. However, as the particle size increases, the thermal stability becomes high. However, Can not be increased. On the contrary, when the particle size is reduced, the capacity is increased, but the thermal stability is deteriorated due to the increase of the specific surface area.

한편, 양극 활물질이 서로 다른 체적 입자 분포를 갖는 제1 리튬 니켈 복합산화물과 제2 리튬 니켈복합산화물을 포함하여 기존의 양극 활물질에 비해 충진 밀도를 향상시킬 수 있는 종래 기술도 레이트 특성이 낮고, 리튬 니켈 복합 산화물을 사용할 경우 열화 문제 해결에 어려움이 있다. 그리고 리튬 니켈 복합산화물 표면에 형성된 금속 산화물 또는 복합 금속 산화물층을 처리하는 제법의 경우 공정이 용이하지 않은 문제점이 있다. On the other hand, the cathode active material includes a first lithium-nickel composite oxide having a different volume particle distribution and a second lithium-nickel composite oxide, which can improve the filling density compared to the conventional cathode active material, Nickel complex oxide is difficult to solve the deterioration problem. In the case of a process for treating a metal oxide or a composite metal oxide layer formed on the surface of a lithium-nickel composite oxide, the process is not easy.

KR 10-2001-0004898 A1 (2001.10.23)KR 10-2001-0004898 A1 (2001.10.23) KR 10-0912786 B1 (2009.08.12)KR 10-0912786 B1 (2009.08.12)

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상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 전처리 양극 활물질의 구조적인 특성을 개선하여 레이트 특성 및 열화문제를 해결하고 리튬을 과량 포함할 때의 문제점도 해결하는 리튬 이차전지용 양극 활물질을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고 본 발명은 상기의 리튬 이차전지용 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention provides a positive electrode active material for a lithium secondary battery, which improves the structural characteristics of the pretreated positive electrode active material to solve the problem of rate characteristics and deterioration, .
Another object of the present invention is to provide a lithium secondary battery including the above-described cathode active material for a lithium secondary battery.

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상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 LixNi0.75Mn0.25O2+y(0<x<0.1, 0≤y<2)로 표시되는 1차 열처리된 전처리 양극 활물질로 제조되는 리튬 이차전지용 양극 활물질을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 리튬 이차전지용 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.
In order to achieve the above object, the present invention provides a positive electrode for a lithium secondary battery, which is made of a pre-treated pre-treated positive electrode active material represented by Li x Ni 0.75 Mn 0.25 O 2 + y (0 <x <0.1, 0 ≦ y <2) Thereby providing an active material.
The present invention also provides a lithium secondary battery comprising the above-described cathode active material for a lithium secondary battery.

본 발명은 니켈, 망간계 복합 수산화물에 소량을 리튬을 혼합하여 1차 열처리를 통해 리튬 이차전지용 양극 활물질의 구조를 개선하여 이차전지의 안정성 및 고용량 특성을 높이고, 사이클 수명 등의 전지 특성이 뛰어난 이차전지용 양극 활물질 및 이를 이용한 리튬 이차전지를 제공하는 효과가 있다.The present invention improves the stability and capacity of a secondary battery by improving the structure of a cathode active material for a lithium secondary battery by mixing lithium and a small amount of nickel and manganese complex hydroxide with a primary heat treatment to improve the stability and high capacity characteristics of the secondary battery, A cathode active material for a battery, and a lithium secondary battery using the same.

도 1는 본 발명의 니켈, 망간계 복합 수산화물 전구체, 제조예 1의 LiOH와 1:0.1의 몰비로 혼합한 후 1차 열처리된 전처리 양극 활물질, 제조예 1의 LiOH와 1:1.1의 몰비로 혼합까지 한 뒤 2차 열처리된 양극 활물질, 비교예 2의 양극 활물질, LiNi0.8Mn0.2O2 및 Ni(OH)2의 X선 회절상을 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the relationship between the mixing ratio of the nickel and manganese complex hydroxide precursors of the present invention mixed with LiOH of Production Example 1 at a molar ratio of 1: 0.1, the pretreated cathode active material subjected to the first heat treatment, and LiOH of Production Example 1 at a molar ratio of 1: , The cathode active material of Comparative Example 2, LiNi 0.8 Mn 0.2 O 2, and Ni (OH) 2 in the X-ray diffraction pattern.

이하에서는 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.


본 발명은 LixNi0.75Mn0.25O2+y(0<x<0.1, 0≤y<2) 로 표시되는 1차 열처리된 전처리 양극 활물질를 포함하는 리튬 이차전지용 양극 활물질에 관한 것이다.

The present invention relates to a cathode active material for a lithium secondary battery comprising a pre-treated pre-treated cathode active material represented by Li x Ni 0.75 Mn 0.25 O 2 + y (0 <x <0.1, 0 ≦ y <2)

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한편, 상기 1차 열처리된 전처리 양극 활물질은 결정 구조의 x선 회절상이, (400)면에 귀속되는 피크 P400, (440)면에 귀속되는 피크 P440 및 (222)면에 귀속되는 피크 P222를 가지며, 1차 열처리된 전처리 양극 활물질에 의한 X선 회절 강도비 P400/P222가, 1.5 ~ 2.3의 범위 내에 포함되고 P400/P440가 1.6 ~ 2.4의 범위 내에 포함하며, P222/P440가 0.5 ~ 1.4의 범위내에 포함될 수 있다. On the other hand, in the pre-treated cathode active material of the first heat treatment, the x-ray diffraction image of the crystal structure has a peak P 400 attributed to the (400) plane, a peak P 440 attributed to the (440) has a 222, and included in the X-ray diffraction intensity ratio P 400 / P 222 is, is included in the range of 1.5 ~ 2.3 P 400 / P 440 in the range of 1.6 to 2.4 by the primary heat-treated pre-processing the positive electrode active material, P 222 / P 440 may be included in the range of 0.5 to 1.4.

상기 1차 열처리된 전처리 양극 활물질은 리튬의 몰수와 니켈 망간 전구체의 몰수비 (Li:Me)가 0.01 ~ 1.49:1이 되도록 혼합, 1차 열처리된 것일 수 있으며, 상기 1차 열처리는 300 ~ 800℃에서 공기 및 Air혼합가스, 산소가스, 산소혼합가스 중 적어도 하나 이상의 분위기에서 이루어진 것일 수 있다. 구체적으로는 상기 1차 열처리는 400 ~ 700℃에서 산소가스 분위기에서 이루어진 것일 수 있다.The pre-treated cathode active material subjected to the first heat treatment may be mixed and subjected to a first heat treatment so that the molar ratio of lithium to the manganese ratio of the nickel manganese precursor (Li: Me) is 0.01 to 1.49: 1, and the first heat treatment is 300 to 800 Lt; 0 &gt; C, at least one of air and air mixture gas, oxygen gas, and oxygen mixture gas. Specifically, the first heat treatment may be performed in an oxygen gas atmosphere at 400 to 700 ° C.

상기 1차 열처리된 전처리 양극 활물질의 평균 입자 지름은 0.01 ~ 200μm일 수 있다. 구체적으로는 0.05 ~ 100μm일 수 있다. 1차 열처리된 전처리 양극 활물질의 평균 입자 지름이 0.01μm보다 작을 경우 열안정성이 낮아지고, 200μm보다 클 경우 용량 및 레이트 특성이 저하되는 문제점이 있다. The average particle diameter of the pre-treated cathode active material subjected to the first heat treatment may be 0.01 to 200 탆. Specifically, it may be 0.05 to 100 mu m. When the average particle size of the pre-treated cathode active material subjected to the first heat treatment is smaller than 0.01 탆, the thermal stability is lowered, and when it is larger than 200 탆, the capacity and rate characteristics are deteriorated.

그리고 상기 1차 열처리된 전처리 양극 활물질은 750 ~ 1100℃에서 공기 및 Air혼합가스, 산소가스, 산소혼합가스 중 적어도 하나 이상의 분위기로 2차 열처리 된 것일 수 있다. 구체적으로 상기 전구체는 800 ~ 1000℃에서 산소가스의 분위기로 2차 열처리 될 수 있다.The pre-treated cathode active material subjected to the first heat treatment may be subjected to a second heat treatment at 750 to 1100 ° C in an atmosphere of at least one of air and air mixture gas, oxygen gas, and oxygen mixture gas. Specifically, the precursor may be subjected to a secondary heat treatment in an atmosphere of oxygen gas at 800 to 1000 ° C.

또한, 상기 1차 열처리된 전처리 양극 활물질은 선택적으로 리튬의 몰수와 상기 1차 열처리된 전처리 양극 활물질의 몰수비 (Li:LiMe)가 0.01 ~ 1.49:1 되도록 리튬을 추가적으로 첨가 후 750 ~ 1100℃에서 공기 및 Air혼합가스, 산소가스, 산소혼합가스 중 적어도 하나 이상의 분위기로 2차 열처리 된 것일 수 있다. 구체적으로는 상기 1차 열처리된 전처리 양극 활물질은 800 ~ 1000℃에서 산소가스의 분위기로 2차 열처리 될 수 있다. In addition, the pre-treated cathode active material of the first heat treatment is further added with lithium so that the molar ratio of lithium and the molar ratio (Li: LiMe) of the pre-treated cathode active material to the first heat treatment is 0.01 to 1.49: Treated by an atmosphere of at least one of air and air mixed gas, oxygen gas and oxygen mixed gas. Specifically, the pre-treated cathode active material subjected to the first heat treatment may be subjected to a second heat treatment in an atmosphere of oxygen gas at 800 to 1000 ° C.

본 발명의 상기 1차 열처리된 전처리 양극 활물질로 제조되는 리튬 이차전지용 양극 활물질은 니켈, 망간계 복합 산화물로 제조되는 리튬 이차전지용 양극 활물질의 구조를 개선하여 전지의 안정성 및 고용량 특성을 높이고, 사이클 수명 등의 전지 특성이 뛰어난 이차전지용 양극 활물질 및 이를 이용한 리튬 이차전지를 제공하는 효과가 있다.The cathode active material for a lithium secondary battery produced from the pre-treated pre-treated cathode active material of the present invention improves the structure of a cathode active material for a lithium secondary battery made of nickel and manganese composite oxides to improve the stability and high capacity characteristics of the battery, And the like, and a lithium secondary battery using the positive electrode active material.

본 발명의 리튬 이차전지용 양극 활물질은 니켈, 망간계 복합 산화물로 제조된 전처리 양극 활물질의 구조를 개선하여 전지의 안정성 및 고용량 특성을 높이고, 사이클 수명 등의 전지 특성이 뛰어난 효과가 있다.The positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention improves the structure of a pre-treated positive electrode active material made of a nickel or manganese composite oxide to improve the stability and high capacity characteristics of the battery and has excellent cell characteristics such as cycle life.

그리고 본 발명은 상기의 리튬 이차전지용 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다. 구체적으로 상기 리튬 이차전지용 양극활물질은 하기의 화학식으로 표시될 수 있다.The present invention also relates to a lithium secondary battery including the above-mentioned cathode active material for a lithium secondary battery. Specifically, the cathode active material for a lithium secondary battery may be represented by the following chemical formula.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

LiNixMnyMzO2 LiNi x Mn y M z O 2

각 M은 독립적으로 Co, Al, Mg, Cr, Fe, Ti, Zr, Mo 및 이들의 합금으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속.Each M is independently at least one metal selected from Co, Al, Mg, Cr, Fe, Ti, Zr, Mo and alloys thereof.

x=1-y-z, 0.1≤y≤0.9 및 0≤z≤0.5 x = 1-y-z, 0.1? y? 0.9 and 0? z? 0.5

상기 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막 및 리튬염 함유 전해액으로 구성될 수 있다.The lithium secondary battery may be composed of a cathode, a cathode, a separator, and an electrolytic solution containing a lithium salt.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 리튬 이차전지용 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared, for example, by applying a mixture of a positive electrode active material for a lithium secondary battery, a conductive material and a binder on a positive electrode current collector, and then drying the resultant. Optionally, a filler may be further added to the mixture.

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

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카 본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 50 wt% based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바 와 같은 성분들이 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by applying and drying an anode active material on an anode current collector, and if necessary, may further include the above-described components.

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

상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LiyFe2O3(0≤y≤1), LiyWO2(0≤y≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할 로겐; 0≤x≤1; 0≤y≤1; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.Examples of the negative electrode active material include carbon such as non-graphitized carbon and graphite carbon; Al, B, P, Si, Group 1 of the periodic table, LieFe2O3 (0? Y? 1), LiyWO2 (0? Y? 1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, 2 group, Group 3 element, and halogen; 0? X? 1; 0? Y? 1; 1? Z? 8); Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; Metal oxides such as SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.

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

상기 리튬염 함유 전해액은 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 구체적으로 상기 전해액은 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 혼합 될 수 있다.The electrolyte solution containing a lithium salt is composed of an electrolyte solution and a lithium salt. Specifically, the electrolyte solution may be a non-aqueous organic solvent, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, or the like.

상기 비수계 유기용매는 구체적으로 비닐렌카보네이트, 비닐에틸렌카보네이트, 포스파젠 및 플루오르벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고, 더욱 구체적으로는 N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등이 사용될 수 있다.The non-aqueous organic solvent may specifically be selected from the group consisting of vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, phosphazene and fluorobenzene, and more specifically, N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene But are not limited to, carbonates, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma-butylolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, Dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivative, Propanecarbonate derivatives, tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate, and the like may be used. There.

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

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다Examples of the inorganic solid electrolyte include Li, such as Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4- LiI- LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4- LiI- LiOH, Li3PO4- Li2S- Nitrides, halides, sulfates and the like can be used

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로 로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a substance that is soluble in the non-aqueous electrolyte. For example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, 2NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium 4-phenylborate, imide, and the like can be used.

또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알 킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불 연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보 존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.For the purpose of improving the charge / discharge characteristics and the flame retardancy, the electrolytic solution is preferably mixed with an organic solvent such as pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, Benzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride, . In some cases, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride, ethylene trifluoride or the like may be further added to impart flammability, and a carbon dioxide gas may be further added to improve the high-temperature storage characteristics.

상기 리튬 이차 전지는 공지의 방법에 의해 제조될 수 있다. 구체적으로, 양극을 제조하기 위하여 양극 활물질, 양극 도전제 및 결착제를 적절한 용매에 현탁하고, 이 현탁된 슬러리를 정극 집전체에 도포, 건조하여, 정극 활물질 함유층을 제작한 후, 프레스를 실시하여 제작할 수 있다. 더욱 구체적으로 상기 현탁된 슬러리를 25μm의 두께로 알루미늄 박위에 코팅하여 얇은 극판 형태로 만든 후, 110 ~ 135℃에서 2시간 이상 건조시킨 후, 압연(pressing)하여 양극을 제조할 수 있다. 상기 도전제로는 카본 블랙을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 결합제로는 폴리테트라 플루오르 에틸렌, 폴리 불화비닐리덴, 폴리불화비닐, 폴리 아크릴로니트릴, 니트릴고무, 폴리부타디엔, 폴리스틸렌, 스티렌 부타디엔 고무 다황화 고무, 부틸고무, 수첨 스티렌 부타디엔 고무, 니트로 셀룰로오스, 및 카복시메틸셀룰로오스 중에 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 이 때 양극 활물질, 도전제, 결합제 및 용매의 함량은 리튬 이차 전지에서 통상적으로 사용하는 수준으로 사용할 수 있다. The lithium secondary battery can be manufactured by a known method. Specifically, in order to produce a positive electrode, a positive electrode active material, a positive electrode conductive agent, and a binder are suspended in a suitable solvent, and the suspended slurry is applied to a positive electrode current collector and dried to produce a positive electrode active material- Can be produced. More specifically, the suspended slurry is coated on an aluminum foil to a thickness of 25 mu m to form a thin electrode plate, dried at 110 to 135 DEG C for 2 hours or more, and then pressed to produce a positive electrode. As the conductive agent, it is preferable to use carbon black. Examples of the binder include polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, polyacrylonitrile, nitrile rubber, polybutadiene, polystyrene, styrene butadiene rubber, , Butyl rubber, hydrogenated styrene-butadiene rubber, nitrocellulose, and carboxymethylcellulose. At this time, the content of the cathode active material, the conductive agent, the binder and the solvent can be used at a level commonly used in a lithium secondary battery.

한편, 세퍼레이터로는 리튬 이차 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 다 사용 할 수 있고 구체적으로 리튬 이차 전지 내에서 전기 화학적으로 안정한 30 ~ 60부피%의 기공도를 갖는 절연 필름은 모두 사용 가능 하다. On the other hand, any separator can be used as long as it is commonly used in a lithium secondary battery. Specifically, any insulating film having a porosity of 30 to 60 vol% electrochemically stable in a lithium secondary battery can be used.

유기 전해액은 리튬염과 유기용매를 포함할 수 있다. 상기 리튬염은 격자에너지가 작아 해리도가 커서 이온 전도도가 우수하고 열안정성 및 내산화성이 좋은 것을 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로 LiPF6, LibF4, LiClO4, LiN(CF3SO2)2, LICF3SO3, LIC(CF3SO3)3, 및 LiAsF6 중에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 리튬염의 농도는 0.4M 내지 1.5M이 바람직하며 상기 범위의 리튬염의 농도는 유기 전해액 내에서 리튬염의 이온 전도도가 가장 높게 나타나기 때문이다. The organic electrolytic solution may include a lithium salt and an organic solvent. LiBF 4, LiClO 4, LiN (CF 3 SO 2) 2, LICF 3 SO 3, LIC (CF 3 SO 3) 2, LiCF 3 SO 3, and LiCF 3 SO 3 are preferably used as the lithium salt, 3, and LiAsF6 may be used. The concentration of the lithium salt is preferably 0.4M to 1.5M, and the concentration of the lithium salt in the above range is highest in the ionic conductivity of the lithium salt in the organic electrolyte solution.

또한, 상기 유기용매는 이온의 해리도를 높여 이온의 전도를 원활하게 하기 위해 유전율(극성)이 크고 저점도를 가질 뿐만 아니라 리튬금속에 대한 반응성이 적은 것을 사용할 수 있다. 구체적으로, 고유전율, 고점도를 갖는 용매와 저유전율, 저점도를 갖는 용매로 구성된 두가지 이상의 혼합용액을 사용하는 것이 바람직하며, 예컨대 폴리에틸렌 카보네이트, 에틸렌카보네?, 프로필렌 카보네이트로 이루어진 군에서 선택된 고리형 카보네이트와, 디메틸카보네이트 및 디에틸카보네이트로 이루어진 군에서 선택된 사슬형 카보네이트의 혼합물일 수 있다. The organic solvent may be one having a high dielectric constant (polarity) and a low viscosity as well as a low reactivity with lithium metal in order to increase ion dissociation and smooth ion conduction. Concretely, it is preferable to use two or more mixed solutions composed of a solvent having a high dielectric constant and a high viscosity and a solvent having a low dielectric constant and a low viscosity. For example, it is preferable to use two or more mixed solutions of a cyclic type selected from the group consisting of polyethylene carbonate, ethylene carbonate, Carbonate, and a mixture of a chain carbonate selected from the group consisting of dimethyl carbonate and diethyl carbonate.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 다만, 실시예는 본 발명의 일 예시일 뿐 본 발명의 범위가 실시예의 범위로 한정되지 않는다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the embodiments are only examples of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the scope of the embodiments.

[실시예][Example]

재조예 1: 1차 열처리된 전처리 양극활물질 합성(Li/Me 0.1M) 후 2차 열처리된 양극 활물질 합성(Li/Me 1.1M) Reaction 1: Synthesis of cathode active material (Li / Me 1.1M) after the first heat treated pretreatment cathode active material synthesis (Li / Me 0.1M)

Li함유 화합물로서 LiOH, Ni함유 화합물로서 NiSO4-xH2O 및 Mn함유 화합물로서 MnSO4-H2O를 이용하였고,Li-containing compound as a NiSO4-xH2O as a Mn-containing compound and a compound containing LiOH, Ni was used for MnSO 4 -H 2 O,

Ni황화물과 Mn황화물을 공침법을 통하여 수화물 형태로 제조하되, 구체적으로 Ni, Mn황화물을 각각 0.75몰, 0.25몰을 증류수에 용해하여 2.3M의 니켈 망간 전구체 용액을 준비하였다. Ni sulfide and Mn sulfide were prepared by coprecipitation method. Specifically, 0.75 mol and 0.25 mol of Ni and Mn sulfides were respectively dissolved in distilled water to prepare a 2.3 M nickel manganese precursor solution.

그리고 2 ~ 4M 수산화 나트륨 수용액 및 암모니아수를 혼합하여 pH 11 ~ 14에서 55 ~ 65℃ 온도에서 700 ~ 1000rpm 속도로 교반하되 용액의 반응조 내 평균 체류시간은 6 ~ 15시간이 되도록 공침하였다. Then, 2 to 4 M sodium hydroxide aqueous solution and ammonia water were mixed and stirred at a pH of 11 to 14 at a temperature of 55 to 65 ° C at a speed of 700 to 1000 rpm, but the average residence time of the solution was coprecipitated for 6 to 15 hours.

상기 공침된 전구체를 수세, 건조하여 LiOH와 1:0.1의 몰비로 혼합한 후 산소분위기 하에서 1 ~ 5℃/min의 승온 속도로 600℃에서 10시간 1차 열처리 하였다. The coprecipitated precursor was washed with water, dried, mixed with LiOH in a molar ratio of 1: 0.1, and then subjected to a first heat treatment at 600 ° C for 10 hours at a rate of 1 to 5 ° C / min in an oxygen atmosphere.

1차 열처리된 전처리 양극활물질을 LiOH와 1:1.1의 몰비로 혼합한 후, 산소 분위기 하에서 1 ~ 5℃/min의 승온 속도로 800 ~ 1000℃에서 4 ~ 15시간 동안 2차 열처리 하여 2차 열처리된 양극활물질 LiNi0.75Mn0.25O2를 제조하였다.The pre-treated cathode active material subjected to the first heat treatment was mixed with LiOH at a molar ratio of 1: 1.1, and then subjected to a secondary heat treatment at 800 to 1000 ° C for 4 to 15 hours at a temperature rising rate of 1 to 5 ° C / min in an oxygen atmosphere, Thereby preparing LiNi 0.75 Mn 0.25 O 2 .

제조예 2: 1차 열처리된 전처리 양극 활물질 합성(Li/Me 0.6M) 후 2차 열처리된 양극활물질 합성(Li/Me 0.6M)Preparation Example 2: Synthesis of cathode active material (Li / Me 0.6M) and secondary heat-treated cathode active material synthesis (Li / Me 0.6M)

공침된 전구체를 LiOH와 1:0.6의 몰비로 혼합하고, 1차 열처리된 전처리 양극활물질와 LiOH의 1:0.6의 몰비로 혼합하는 것을 제외하고, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 2차 열처리된 양극 활물질을 제조하였다.The cathode-treated precursor was mixed with LiOH at a molar ratio of 1: 0.6 and mixed in a molar ratio of 1: 0.6 of the pre-treated cathode active material and LiOH to prepare a secondary heat-treated cathode active material .

제조예 3: 1차 열처리된 전처리 양극 활물질 합성(Li/Me 1.1M) 후 2차 열처리된 양극활물질 합성(Li/Me 0.1M)Preparation Example 3: Synthesis of Li / Me 0.1M Secondary Heat-treated Cathode Active Material Synthesis After Pretreatment Cathode Active Material Synthesis (Li / Me 1.1M)

공침된 전구체를 LiOH와 1:1.1의 몰비로 혼합하고, 1차 열처리된 전처리 양극 활물질과 LiOH의 1:0.1의 몰비로 혼합하는 것을 제외하고, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 2차 열처리된 양극 활물질을 제조하였다.The same procedure as in Preparation Example 1 was repeated except that the coprecipitated precursor was mixed at a molar ratio of LiOH to 1: 1.1 and mixed at a molar ratio of 1: 0.1 of LiOH to the pre-treated cathode active material subjected to the first heat treatment. To prepare an active material.

비교예 1: 전구체 2단 열처리 비적용 리튬복합양극활물질 합성(Li/Me 1.0M)Comparative Example 1: Synthesis of Lithium composite cathode active material (Li / Me 1.0M)

Li함유 화합물로서 LiOH, Ni함유 화합물로서 NiSO4-xH2O 및 Mn함유 화합물로서 MnSO4-H2O를 이용하였고,LiOH as the Li-containing compound, NiSO 4 -xH 2 O as the Ni-containing compound and MnSO 4 -H 2 O as the Mn-containing compound,

Ni황화물과 Mn황화물을 공침법을 통하여 수화물 형태로 제조하되, 구체적으로 Ni, Mn황화물을 각각 0.75몰, 0.25몰을 증류수에 용해하여 2.3M의 니켈 망간 전구체 용액을 준비하였다. Ni sulfide and Mn sulfide were prepared by coprecipitation method. Specifically, 0.75 mol and 0.25 mol of Ni and Mn sulfides were respectively dissolved in distilled water to prepare a 2.3 M nickel manganese precursor solution.

그리고 2 ~ 4M 수산화 나트륨 수용액 및 암모니아수를 혼합하여 pH 11 ~ 14에서 55 ~ 65℃ 온도에서 700 ~ 1000rpm 속도로 교반하되 용액의 반응조 내 평균 체류시간은 6~15시간이 되도록 공침하였다. Then, 2 to 4 M sodium hydroxide aqueous solution and ammonia water were mixed and stirred at a pH of 11 to 14 at a temperature of 55 to 65 ° C at a speed of 700 to 1000 rpm, but the average residence time of the solution was coprecipitated for 6 to 15 hours.

상기 공침된 전구체를 수세, 건조하여 LiOH와 1:1의 몰비로 혼합한 후, 산소분위기 하에서 1 ~ 5℃/min의 승온 속도로 600℃에서 10 시간 1차 열처리 하고, 산소 분위기 하에서 1 ~ 5℃/min의 승온 속도로 800 ~ 1000℃에서 4 ~ 15시간 동안 2차 열처리 하여 LiNi0.75Mn0.25O2를 제조하였다.The coprecipitated precursor was washed with water, dried and mixed with LiOH at a molar ratio of 1: 1, and then subjected to a first heat treatment at 600 ° C for 10 hours under an oxygen atmosphere at a rate of 1 to 5 ° C / min. LiNi 0.75 Mn 0.25 O 2 was prepared by secondary heat treatment at 800-1000 캜 for 4-15 hours at a heating rate of 캜 / min.

비교예 2: 전구체 2단 열처리 비적용 리튬복합양극활물질 합성(Li/Me 1.2M) Comparative Example 2: Synthesis of Lithium composite cathode active material having no precursor 2-stage annealing (Li / Me 1.2M)

공침된 전구체와 LiOH를 1:1.2의 몰비로 혼합하는 것을 제외하고, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극 활물질을 제조하였다.A cathode active material for a lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the coprecipitated precursor and LiOH were mixed in a molar ratio of 1: 1.2.

비교예 3: 전구체 2단 열처리 비적용 리튬복합양극활물질 합성(Li/Me 1.4M) Comparative Example 3: Synthesis of Lithium composite cathode active material having no precursory two-stage annealing (Li / Me 1.4M)

공침된 전구체와 LiOH를 1:1.4의 몰비로 혼합하는 것을 제외하고, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극 활물질을 제조하였다.A cathode active material for a lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that the coprecipitated precursor and LiOH were mixed at a molar ratio of 1: 1.4.

실험예 1: 본 발명 및 종래의 양극활물질들의 상온 조건(25℃) 전지화학적 특성 비교Experimental Example 1: Comparison of chemical characteristics of the present invention and conventional cathode active materials at room temperature (25 ° C)

본 발명의 전구체 열처리 및 종래의 비 열처리 적용 양극 활물질의 상온조건에서의 전지화학적 특성을 비교하기 위하여 제조예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지를 아래의 조건에서의 방전용량 및 효율을 측정, 비교 하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. In order to compare the battery chemical characteristics of the precursor heat treatment of the present invention and the conventional non-heat-treated applied positive electrode active material at room temperature, a lithium secondary battery comprising the cathode active materials of Production Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 was tested under the following conditions Were measured and compared. The results are shown in Table 1. &lt; tb &gt; &lt; TABLE &gt;

상온 조건(25℃)에서의 전지 화학적 특성 비교Comparison of chemical properties at room temperature (25 ℃) 항목Item 0.2C/1.0C(3.0~4.3V)0.2C / 1.0C (3.0-4.3V) 0.2C/1.0C(3.0~4.4V)0.2C / 1.0C (3.0-4.4V) 방전용량(mAh/g)Discharge capacity (mAh / g) 효율(%)efficiency(%) 방전용량(mAh/g)Discharge capacity (mAh / g) 효율(%)efficiency(%) 제조예Manufacturing example 1One 155.2155.2 99.2699.26 178.8178.8 99.1799.17 22 148.7148.7 99.5899.58 169.7169.7 99.1299.12 33 140.4140.4 99.0499.04 161.4161.4 98.8498.84 비교예Comparative Example 1One 152.7152.7 99.1199.11 173.9173.9 99.2499.24 22 149.6149.6 99.6699.66 169.1169.1 99.3899.38 33 127.8127.8 99.2699.26 139.2139.2 99.0599.05

상기 표 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 제조예 1의 양극 활물질이 포함된 리튬 이차전지가 0.2C/1.0C(3.0~4.3V)에서의 방전용량 및 0.2C/1.0C(3.0~4.4V)에서의 방전용량이 가장 우수한 것으로 확인되었고, 그외 0.2C/1.0C(3.0~4.3V)에서의 효율 및 0.2C/1.0C(3.0~4.4V)에서의 효율 또한 우수한 수준인 것을 확인할 수 있었다. As shown in Table 1, the lithium secondary battery including the cathode active material of Production Example 1 of the present invention had a discharge capacity at 0.2C / 1.0C (3.0 to 4.3V) and a discharge capacity at 0.2C / 1.0C ), And it was confirmed that the efficiency at 0.2C / 1.0C (3.0 to 4.3V) and the efficiency at 0.2C / 1.0C (3.0 to 4.4V) were also excellent levels .

실험예 2: 본 발명의 전구체 및 여러 가지의 화합물의 X선 회절상 분석 Experimental Example 2: X-ray diffraction analysis of the precursor of the present invention and various compounds

본 발명의 전구체, 제조예 1의 LiOH와 1:0.1의 몰비로 혼합한 후 1차 열처리된 전처리 양극 활물질, 제조예 1의 LiOH와 1:1.1의 몰비로 혼합까지 한 뒤 2차 열처리된 양극 활물질, 양극 활물질, 비교예 2의 양극 활물질, Ni0.8Mn0.2O2 및 Ni(OH)2의 X선 회절상을 X선 회절법(Ultima, Rigaku社)에 의하여 상온 25℃, CuKα, 전압 40kV, 전류 3mA, 10 ~ 90 deg, 스텝폭 0.01 deg, 스텝 스캔(step scan)으로 측정하였고, 분석결과를 도 1에 나타내었다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 1차 열처리된 전처리 양극 활물질은 (400)면에 귀속되는 피크 P400, (440)면에 귀속되는 피크 P440 및 (222)면에 귀속되는 피크 P222를 가지며,
1차 열처리된 전처리 양극 활물질에 의한 X선 회절 강도비 P400/P222가, 1.5 ~ 2.3의 범위 내에 포함되고 P400/P440가 1.6 ~ 2.4의 범위 내에 포함하며, P222/P440가 0.5 ~ 1.4의 범위내에 포함되는 것을 확인할 수 있다.
The precursor of the present invention and the LiOH of Production Example 1 were mixed at a molar ratio of 1: 0.1, followed by mixing at a molar ratio of 1: 1.1 with LiOH of Preparation Example 1, a pre-treated cathode active material subjected to a first heat treatment, , A positive electrode active material of Comparative Example 2, a Ni 0.8 Mn 0.2 O 2 and a Ni (OH) 2 were subjected to X-ray diffraction analysis using an X-ray diffraction method (Ultima, Rigaku) 3 mA, 10 to 90 deg, a step width of 0.01 deg, and a step scan. The results of the analysis are shown in Fig.
As shown in FIG. 1, the pre-treated cathode active material of the present invention has a peak P 400 attributed to the (400) plane, a peak P 440 attributed to the (440) plane, and a peak P 222 attributed to the (222) Lt; / RTI &gt;
A primary X-rays by the heat-treated pre-processing the positive electrode active material diffraction intensity ratio P 400 / P 222, and is included in the range of 1.5 to 2.3 P 400 / P 440 contained in the range of 1.6 to 2.4, the P 222 / P 440 0.5 to 1.4. &Lt; tb &gt;&lt; TABLE &gt;

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Claims (11)

LixNi0.75Mn0.25O2+y(0<x<0.1, 0≤y<2)로 표시되는 1차 열처리된 전처리 양극 활물질로 제조되는 리튬 이차전지용 양극 활물질로서,
상기 1차 열처리된 전처리 양극 활물질은 평균 입자지름이 0.05 ~ 100μm 이고, 결정 구조 x선 회절상이, (400)면에 귀속되는 피크 P400, (440)면에 귀속되는 피크 P440 및 (222)면에 귀속되는 피크 P222를 가지며,
상기 1차 열처리된 전처리 양극 활물질에 의한 X선 회절 강도비 P400/P222가, 1.5 ~ 2.3의 범위 내이고 P400/P440가 1.6 ~ 2.4의 범위 내이며, P222/P440가 0.5 ~ 1.4의 범위 내인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극 활물질.
A positive electrode active material for a lithium secondary battery, which is produced from a pre-treated pre-treated positive electrode active material represented by Li x Ni 0.75 Mn 0.25 O 2 + y (0 <x <0.1, 0 ≦ y <2)
And the primary heat-treated pre-processing the positive electrode active material is an average particle diameter of 0.05 ~ 100μm, the crystal structure of x-ray diffraction is, the peak P 440 and 222 attributable to the peak P 400, (440) plane attributed to surface 400 Gt; P &lt; / RTI &gt;
Wherein the X-ray diffraction intensity ratio P 400 / P 222 of the pre-treated cathode active material subjected to the first heat treatment is in the range of 1.5 to 2.3, P 400 / P 440 is in the range of 1.6 to 2.4, P 222 / P 440 is in the range of 0.5 To 1.4. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 1. &lt; / RTI &gt;
1) 니켈 망간 전구체 용액을 수산화 나트륨 수용액 및 암모니아수와 혼합하여 공침하여 전구체를 제조하는 단계;
2) 리튬과 상기 니켈 망간 전구체의 몰수비 (Li:Me)가 0.1: 1 되도록 혼합하고 300 ~ 800℃에서 공기 및 Air혼합가스, 산소가스, 산소혼합가스 중 적어도 하나 이상의 분위기에서 1차 열처리 하는 단계;
3) 리튬과 상기 1차 열처리된 전처리 양극 활물질의 몰수비 (Li:LiMe)가 1.1:1 되도록 리튬을 추가적으로 혼합하고 750 ~ 1100℃에서 공기 및 Air혼합가스, 산소가스, 산소혼합가스 중 적어도 하나 이상의 분위기로 2차 열처리 하는 단계를 포함하는 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법.
1) preparing a precursor by coprecipitation of a nickel manganese precursor solution with an aqueous solution of sodium hydroxide and ammonia water;
2) mixing the lithium and the nickel manganese precursor at a molar ratio (Li: Me) of 0.1: 1, and performing a first heat treatment in an atmosphere of at least one of air and air mixture gas, oxygen gas and oxygen mixture gas at 300 to 800 ° C step;
3) Lithium is further mixed so that the mole ratio (Li: LiMe) of lithium and the pre-treated cathode active material subjected to the first heat treatment is 1.1: 1, and at least one of air and air mixture gas, oxygen gas, And a second heat treatment step of subjecting the resultant mixture to an atmospheric heat treatment.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항의 리튬 이차전지용 양극 활물질 또는 제2항에 의해 제조된 리튬 이차전지용 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지.A lithium secondary battery comprising the cathode active material for a lithium secondary battery of claim 1 or a cathode active material for a lithium secondary battery produced by the method of claim 2. 제 9항에 있어서,
상기 리튬 이차전지용 양극 활물질은 하기의 화학식으로 표시되는 리튬 이차전지.
[화학식 1]
LiNixMnyMzO2
각 M은 독립적으로 Co, Al, Mg, Cr, Fe, Ti, Zr, Mo 및 이들의 합금으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속.
x=1-y-z, 0.1≤y≤0.9, 0≤z≤0.5
10. The method of claim 9,
Wherein the positive electrode active material for a lithium secondary battery is represented by the following formula.
[Chemical Formula 1]
LiNi x Mn y MzO 2
Each M is independently at least one metal selected from Co, Al, Mg, Cr, Fe, Ti, Zr, Mo and alloys thereof.
x = 1-yz, 0.1? y? 0.9, 0? z? 0.5
제9항에 있어서,
상기 리튬 이차전지는 비수계 전해액으로 비닐렌카보네이트, 비닐에틸렌카보네이트, 포스파젠 및 플루오르벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 리튬 이차전지.
10. The method of claim 9,
Wherein the lithium secondary battery comprises at least one non-aqueous liquid electrolyte selected from the group consisting of vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, phosphazene, and fluorobenzene.
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