KR100570649B1 - 리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 그를 포함하는 리튬이차 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 그를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 상기 음극 활물질은 하기 화학식 1을 갖으며, 1 내지 5g/cc의 탭밀도를 갖는다.

[화학식 1]

Li_xM_yV_zO_2+d

[화학식 1a]

Li_xV_zO_2+d

[화학식 1b]

Li_xM_yV_zO₂

[화학식 1c]

Li_xV_zO₂

(상기 식에서, 0.1 ≤ x ≤ 2.5, 0 < y ≤ 0.5, 0.5 ≤ z ≤ 1.5, 0 < d ≤ 0.5이며, M은 Al, Cr, Mo, Ti, W 및 Zr로 이루어진 군에서 선택되는 것임)

본 발명의 음극 활물질은 고율 특성과 사이클 수명 특성이 우수한 리튬 이차 전지를 제공할 수 있다.

음극활물질,금속산화물,리튬이차전지,기공체적,비표면적

Description

리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 그를 포함하는 리튬 이차 전지{NEGATIVE ACTIVE MATERIAL FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY AND RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY}

도 1은 본 발명의 리튬 이차 전지를 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 음극 활물질의 입도를 나타낸 그래프.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 음극 활물질의 SEM 사진.

도 4는 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 음극 활물질의 SEM 사진.

[산업상 이용 분야]

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 그를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 바람직하게는 용량이 높은 리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 그를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.

[종래 기술]

최근의 휴대용 소형 전자기기의 전원으로서 각광받고 있는 리튬 이차 전지는 유기 전해액을 사용하여 기존의 알칼리 수용액을 사용한 전지보다 2배 이상의 높은 방전 전압을 보임으로써 높은 에너지 밀도를 나타내는 전지이다.

리튬 이차 전지의 양극 활물질로는 LiCoO₂, LiMn₂O₄, LiNi_1-x Co_xO₂(0 < X < 1)등과 같이 리튬이 인터칼레이션이 가능한 구조를 가진 리튬과 전이 금속으로 이루어진 산화물을 주로 사용하였다. 음극 활물질로는 리튬의 삽입/탈리가 가능한 인조, 천연 흑연, 하드 카본을 포함한 다양한 형태의 탄소계 재료가 적용되어 왔다. 상기 탄소 계열 중 흑연은 리튬 대비 방전 전압이 -0.2V로 낮아, 이 음극 활물질을 사용한 전지는 3.6V의 높은 방전 전압을 나타내어, 리튬 전지의 에너지 밀도면에서 이점을 제공하며 또한 뛰어난 가역성으로 리튬 이차 전지의 장수명을 보장하여 가장 널리 사용되고 있다. 그러나 흑연 활물질은 극판 제조시 흑연의 밀도(이론 밀도 2.2g/cc)가 낮아 극판의 단위 부피당 에너지 밀도 측면에서는 용량이 낮은 문제점이 있고, 높은 방전 전압에서는 사용되는 유기 전해액과의 부반응이 일어나기 쉬워, 전지의 오동작 및 과충전 등에 의해 발화 혹은 폭발의 위험성이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 산화물 음극이 최근 개발되고 있다. 후지필름이 연구 개발한 비정질의 주석 산화물은 중량당 800mAh/g의 고용량을 나타내나, 초기 비가역 용량이 50% 정도 되는 치명적인 문제가 있으며, 방전 전위가 0.5V 이상이고 비정질상 특유의 전체적으로 부드러운 전압 프로파일(smooth voltage profile)로 전지로 구현되기 어려운 문제가 있다. 또한 충방전에 의해 주석 산화물 중 일부가 산화물에서 주석 금속으로 환원되는 등 부수적인 문제도 심각하게 발생되고 있어 전지에 의 사용을 더욱 더 어렵게 하고 있는 실정이다.

이외에 산화물 음극으로 일본 특허 공개 번호 제 2002-216753 호(스미토모)에 Li_aMg_bVO_c(0.05<=a<=3, 0.12<=b<=2, 2<=2c-a-2b<=5) 음극 활물질이 기술되어 있다. 또한, 일본 전지 토론회 2002년 요지집번호 3B05에서는 Li_1.1V_0.9O₂ 의 리튬 이차 전지 음극 특성에 대해 발표된 바 있다. 그러나 아직 산화물 음극으로는 만족할만한 전지 성능을 나타내지 못하여 그에 관한 연구가 계속 진행 중에 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 용량이 높은 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 상기 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1을 갖으며, 1 내지 5g/cc의 탭밀도를 갖는 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제공한다.

[화학식 1]
Li_xM_yV_zO_2+d
[화학식 1a]
Li_xV_zO_2+d
[화학식 1b]
Li_xM_yV_zO₂
[화학식 1c]
Li_xV_zO₂

삭제

(상기 식에서, 0.1 ≤ x ≤ 2.5, 0 < y ≤ 0.5, 0.5 ≤ z ≤ 1.5, 0 < d ≤ 0.5이며, M은 Al, Cr, Mo, Ti, W 및 Zr로 이루어진 군에서 선택되는 것임)

본 발명은 또한 상기 음극 활물질을 포함하는 음극; 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 양극 활물질을 포함하는 양극; 및 전해 액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.

이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 활물질에 관한 것으로서, 이 음극 활물질은 하기 화학식 1로 표시되는 층상 구조(layered structure)를 갖는 화합물이다.

[화학식 1]
Li_xM_yV_zO_2+d
[화학식 1a]
Li_xV_zO_2+d
[화학식 1b]
Li_xM_yV_zO₂
[화학식 1c]
Li_xV_zO₂

삭제

(상기 식에서, 0.1 ≤ x ≤ 2.5, 0 < y ≤ 0.5, 0.5 ≤ z ≤ 1.5, 0 < d ≤ 0.5이며, M은 Al, Cr, Mo, Ti, W 및 Zr로 이루어진 군에서 선택되는 것임))

본 발명에서는 상기 화학식 1의 화합물의 Li 함량과 합성 조건을 조절하여 고율 특성 및 사이클 수명 특성이 우수한 특정 물성을 갖는 활물질을 제조하였다.

본 발명의 음극 활물질은 상기 화학식 1로 표시되면서, 탭밀도가 바람직하게는 1 내지 5g/cc, 보다 바람직하게는 1.2 내지 4.5g/cc의 값을 나타낸다. 음극 활물질이 탭밀도가 상기 범위를 벗어나는 경우 고밀도 극판 제조시 바람직한 극판 밀도를 나타내기가 어려워 바람직하지 않다. 본 발명의 음극 활물질은 또한 평균 입도가 바람직하게는 1 내지 100㎛이고, 보다 바람직하게는 5 내지 80㎛의 값을 나타낸다. 음극 활물질의 평균 입도가 1㎛ 미만인 경우에는 전해질과의 부반응이 발생할 우려가 있으며, 평균 입도가 100㎛을 초과하는 경우에는 극판을 제조시 충진밀도가 저하될 수 있다. 본 발명의 음극 활물질은 리튬 이차 전지의 음극에 사용되며, 이 리튬 이차 전지는 양극 및 전해액을 포함한다. 상기 음극에서 음극 활물질 로 본 발명의 음극 활물질로만을 사용할 수도 있고, 또한 본 발명의 음극 활물질과 그라파이트와 같은 탄소 계열 음극 활물질을 중량비로 1 내지 99 : 99 내지 1, 바람직하게는 10 내지 90 : 90 내지 10 비율로 혼합하여 사용할 수도 있다.

본 발명의 음극 활물질을 이용하여 제조된 음극의 극판 밀도는 바람직하게 1 내지 5g/cc의 값을 나타내며, 보다 바람직하게는 1.2 내지 4.5g/cc의 값을 나타낸다. 일반적으로 극판 밀도가 증가할수록 많은 양의 활물질을 극판에 사용할 수 있어 고용량 전지를 제공할 수 있으나, 극판 밀도가 지나치게 증가할 경우, 즉, 압연정도가 지나치면 극판의 기공이 급격히 감소하여 전해액 함침이 안되어 고율 특성의 저하가 심각해지는 문제가 있다. 따라서 극판 밀도가 5g/cc보다 증가되는 경우에는 고율 특성 저하 문제가 발생하며, 극판 밀도가 1g/cc보다 작을 경우 용량이 감소되는 문제가 있다.

상기 양극에서 양극 활물질은 리튬을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 양극 활물질을 포함하며, 이 양극 활물질의 대표적인 예로는 리티에이티드 인터칼레이션 산화물로서 구체적인 예로는 LiCoO₂, LiNiO₂, LiMnO₂, LiMn₂O₄, LiNi_1-x-yCo_xM_yO₂, LiNi_1-yM_yO₂, LiNi_1-xCo_xO₂ 또는 LiNiO₂ (0<x≤1, 0<y≤1, 0<x+y≤1, M은 Al, Sr, Mg, La 등의 금속)와 같은 리튬-전이금속 산화물을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 리튬 이차 전지에서 양극 활물질로 사용할 수 있는 것은 어떠한 것도 사용 가능하다. 본 발명의 전해액은 비수성 유기 용매와 리튬염을 포함한다. 상기 비수성 유기 용매는 전지의 전기화학적인 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다. 상기 비수성 유기 용매로는 카보네이트, 에스테르, 에테르 또는 케톤을 사용할 수 있다. 상기 카보네이트로는 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 에틸프로필 카보네이트, 메틸에틸 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트 등이 사용될 수 있으며, 상기 에스테르로는 γ-부티로락톤, n-메틸 아세테이트, n-에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트 등이 사용될 수 있고, 상기 에테르로의 예로는 디부틸 에테르가 있으며, 상기 케톤으로는 폴리메틸비닐 케톤이 있다. 상기 비수성 규기 용매 중 카보네이트계 용매의 경우 환형(cyclic) 카보네이트와 사슬형(chain) 카보네이트를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트는 1 : 1 내지 1 : 9의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하며, 상기 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트의 혼합 비율이 상기 범위에 포함되어야 전해질의 성능이 바람직하게 나타날 수 있다.

상기 비수성 유기 용매는 또한 방향족 탄화수소계 유기 용매를 더욱 포함할 수 있으며, 이 경우에는 카보네이트 유기 용매와 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 상기 방향족 탄화수소계 유기 용매는 하기 화학식 2의 방향족 탄화 수소계 화합물이 사용될 수 있다.

[화학식 2]

(상기 식에서, R1은 할로겐 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고, n은 0 내 지 6의 정수임)

상기 방향족 탄화 수소계 유기 용매의 구체적인 예로는 벤젠, 플루오로 벤젠, 클로로벤젠, 니크로 벤젠, 톨루엔, 플루오로톨루엔, 트리플루오로톨루엔, 자일렌 등을 들 수 있다. 방향족 탄화 수소계 유기 용매를 포함하는 전해질에서 카보네이트 용매/방향족 탄화 수소계 용매의 부피비가 1 : 1 내지 30 : 1인 것이 바람직하다. 상기 부피비로 혼합되어야 전해질의 성능이 바람직하게 나타날 수 있다.

상기 리튬염은 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 전지의 작동을 가능하게 하며, 비수성 유기 용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다. 상기 리튬염으로는 LiPF₆, LiBF₄ , LiSbF₆, LiAsF₆, LiClO₄, CF₃SO₃Li, LiN(SO ₂CF₃)₂, LiC₄F₉SO₃, LiAlO₄ , LiAlOCl₄, LiN(SO₂C₂F₅)₂), LiN(C_xF_2x+1SO ₂)(C_yF_2y+1SO₂)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl 및 LiI들 중의 하나 혹은 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 전해액에서, 상기 지지 전해염의 농도는 0.1 내지 2.0M이 바람직하다. 상기 지지전해염의 농도가 0.1M 미만이면, 전해질의 전도도가 낮아져 전해질 성능이 떨어지고 2.0M을 초과하는 경우에는 전해질의 점도가 증가하여 리튬 이온의 이동성이 감소되는 문제점이 있다.

또한, 리튬 이차 전지에서 양극 및 음극 사이에 단락을 방지하는 세퍼레이터를 포함할 수 있으며, 이러한 세퍼레이터로는 폴리올레핀, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 고분자막 또는 이들의 다중막, 미세다공성 필름, 직포 및 부직포와 같은 공지된 것을 사용할 수 있다.

상술한 전해액, 양극, 음극 및 세퍼레이터를 포함하는 리튬 이차 전지는 양극/세퍼레이터/음극의 구조를 갖는 단위 전지, 양극/세퍼레이터/음극/세퍼레이터/양극의 구조를 갖는 바이셀, 또는 단위 전지의 구조가 반복되는 적층 전지의 구조로 형성할 수 있다. 이러한 구성을 갖는 본 발명의 리튬 이차 전지의 대표적인 예를 도 1에 나타내었다. 도 1은 양극(2), 음극(3) 및 상기 양극(2)과 음극(3) 사이에 위치하는 세퍼레이터(4)를 포함하고, 상기 양극(2) 및 상기 음극(3) 사이에 전해액(미도시)이 위치하는 케이스(5)를 포함하는 각형 타입의 리튬 이온 전지(1)를 나타낸 것이다. 물론, 본 발명의 리튬 이차 전지가 이 형상으로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 양극 활물질을 포함하며 전지로서 작동할 수 있는 원통형, 파우치 등 어떠한 형성도 가능함은 당연하다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

V₂O₃, Li₂CO₃ 및 MoO₃를 Li:V:Mo의 비가 1.08:0.9:0.02가 되도록 고상 혼합하였다. 상기 고상 혼합물을 질소 분위기 하에서 1000℃로 10시간 동안 열처리 한 후 상온까지 냉각하였다. 얻어진 생성물을 분급하여 평균입도(D50)가 35㎛m인 음극활물질을 얻었다. 상기 실시예 1의 방법으로 제조된 음극 활물질의 입도를 측정하고 그 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2에 나타낸 것과 같이, 평균 입도(D50)가 약 35㎛인 것을 알 수 있다.

(실시예 2)

V₂O₃, Li₂CO₃ 및 MoO₃를 Li:V:Mo의 비가 1.08:0.9:0.02가 되도록 고상 혼합하고, 이 혼합물을 질소 분위기 하에서 1000℃로 10시간 동안 열처리한 후 상온까지 냉각하였다. 얻어진 생성물을 분급하여 평균 입도(D50)가 80㎛인 음극 활물질을 얻었다.

(실시예 3)

V₂O₄, Li₂CO₃ 및 WO₃를 Li:V:W의 비가 1.1:0.85:0.05가 되도록 고상 혼합하고, 이 혼합물을 질소 분위기 하에서 1000℃로 10시간 동안 열처리한 후 상온까지 냉각하였다. 얻어진 생성물을 분급하여 평균 입도(D50)가 25㎛인 음극 활물질을 얻었다.

(실시예 4)

V₂O₄, Li₂CO₃ 및 WO₃를 Li:V:W의 비가 1.1:0.85:0.05가 되도록 고상 혼합하고, 이 혼합물을 질소 분위기 하에서 1000℃로 10시간 동안 열처리 한 후 상온까지 냉각하였다. 얻어진 생성물을 분급하여 평균 입도(D50)가 80㎛인 음극 활물질을 얻었다.

(비교예 1)

V₂O₃, Li₂CO₃ 및 MoO₃를 Li:V:Mo의 비가 1:0.95:0.05가 되도록 고상 혼합하고, 이 혼합물을 질소 분위기 하에서 1000℃로 10시간 동안 열처리 한 후 상온까지 냉 각하였다. 얻어진 생성물을 분급하여 평균 입도(D50)가 120㎛인 음극 활물질을 얻었다.

(비교예 2)

V₂O₃, Li₂CO₃ 및 MoO₃를 Li:V:Mo의 비가 3:0.85:0.05가 되도록 고상 혼합하고, 이 혼합물을 질소 분위기 하에서 1000℃로 10시간 동안 열처리 한 후 상온까지 냉각하였다. 얻어진 생성물을 분급하여 평균 입도(D50)가 30㎛인 음극 활물질을 얻었다.

(비교예 3)

V₂O₃, Li₂CO₃ 및 WO₃를 Li:V:W의 비가 1.1:0.05:0.85가 되도록 고상 혼합하고, 이 혼합물을 질소 분위기 하에서 800℃로 10시간 동안 열처리 한 후 상온까지 냉각하였다. 얻어진 생성물을 분급하여 평균 입도(D50)가 30㎛인 음극 활물질을 얻었다.

< SEM 사진>

상기 실시예 1 내지 2의 방법으로 제조된 음극 활물질의 SEM 사진을 도 3 및 도 4에 각각 나타내었다. 도 3 및 도 4에 나타낸 것과 같이, 실시예 1 내지 2의 방법으로 제조된 음극 활물질은 그 형상이 타원형과 유사한 형태로 모두 비슷함을 알 수 있다.

<탭밀도 측정법>

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1의 방법으로 제조된 음극 활물질의 탭밀도 를 다음과 같은 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 미리 질량을 측정해 놓았던 용량 100mL의 메스실린더에 숟가락을 이용하여 서서히 분말시료를 250mm 메쉬(mesh)를 통해서 100mL 투입하고 마개를 하여 질량, M을 측정하였다. 그 질량으로부터 메스실린더의 질량, M₀을 공제한 것으로 분말 시료의 질량을 구하였다. 이어서, 그 다음에 그 상태의 메스실린더를 고무판에 대고 18mm의 높이에서 500회 낙하시켜 압축된 시료 분말의 부피, V를 읽었다. 측정된 M, M₀ 및 V값을 하기 수학식 1에 대입하여 탭밀도(g/cc)를 계산하였다(장비명: MT-1000, Seishin)

[수학식 1]

D = (M-M₀)/V

상기 수학식 1에서,

D: 탭밀도(g/cc)

M : 메스실린더와 시료 분말의 질량(g)

M_o: 메스실린더 중량(g)

V : 500회 낙하후의 메스실린더 중의 시료 분말의 부피

< 전지 특성 평가>

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3의 방법으로 제조된 음극 활물질을 이용한 전기화학적 특성 평가(용량 및 수명특성)는 다음과 같이 하였다. 즉, 음극 활물질/흑연 도전재/폴리비닐리덴 플루와이드 결착제 = 45/45/10의 무게비율로 측량한 후 N-메틸-2-피롤리돈 용매에 녹여 극판 제조용 슬러리를 제조하였다. 이 슬 러리를 Cu 포일 위에 코팅하여 얇은 극판의 형태로 만든 후(40~50㎛, Cu 포일 두께 포함), 135℃ 오븐에서 3시간 이상 건조한 후 압연하여 음극을 제작하였다. 그리고 Li 금속을 대극으로 사용하여 2016 코인 타입의 반쪽 전지를 구성한 후 0.01V 내지 2.0V 사이에서 0.2C↔0.2C(1회), 0.01V 내지 1.0V 사이에서 0.2C↔0.2C(1회), 0.01V 내지 1.0V 사이에서 1C↔1C(50회)의 조건으로 전지의 전기적 특성을 평가하였다. 측정된 초기 충전 용량, 중량당 초기 방전 용량 및 부피당 초기 방전 용량, 초기 효율 및 사이클 수명 특성(1C로 50 사이클 충방전을 실시한 후, 측정된 방전 용량을 초기 방전 용량에 대해 % 비율로 나타낸 값)을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

	평균 입도 (㎛)	탭밀도 (g/cc)	극판 밀도 (g/cc)	초기 충전 용량 (mAh/g)	초기 방전 용량 (mAh/g)	초기 방전 용량 (mAh/cc)	초기 효율(%)	사이클 수명(%)
실시예 1	35	2.2	2.4	350	316	758.4	90	85
실시예 2	80	2	2.2	362	322	708.4	89	83
실시예 3	25	2.1	2.6	377	338	878.8	90	79
실시예 4	80	2	2.3	364	325	747.5	89	80
비교예 1	120	1.1	1.5	318	250	375	79	68
비교예 2	30	1.5	1.9	362	204	387.6	56	-
비교예 3	30	1.8	1.7	401	183	311.1	46	-

상기 표 1에 나타낸 것과 같이, 실시예 1 내지 4의 음극 활물질은 탭밀도가 2 내지 2.2g/cc이고, 평균 입도가 25 내지 80㎛로서, 극판 밀도가 우수하다. 이에 따라 실시예 1 내지 4의 음극 활물질을 이용한 전지는 중량당 초기 충전 용량, 방 전 용량 및 부피당 방전 용량이 비교예 1 내지 3의 전지에 비하여 우수하고 또한 충방전 효율과 사이클 수명 특성을 탁월함을 알 수 있다.

이에 반하여, 실시예 1 내지 4의 전지와 유사한 화학 조성을 갖는 비교예 1의 전지는 평균 입도가 120㎛로서 그 크기가 너무 큰 음극 활물질을 사용함에 따라 극판 밀도가 저하되어 용량이 저하되고 또한 이러한 큰 입자를 사용함에 따른 문제점은 충방전 효율 및 사이클 수명 특성 저하에 보다 큰 영향을 미침을 알 수 있다.

아울러, 실시예 1 내지 4의 음극 활물질과 전혀 다른 조성을 갖는 음극 활물질을 사용한 비교예 2 내지 3의 전지는 평균 입도 및 충전 밀도가 실시예 1 내지 4와 유사하더라도, 음극 활물질 자체의 물성에 따라 충방전 효율이 좋지 않고 또한 사이클 수명 특성은 아예 측정이 불가능하였음을 알 수 있다.

본 발명의 음극 활물질은 고용량 리튬 이차 전지를 제공할 수 있다.

Claims (10)

1. 하기 화학식 1을 갖으며, 1 내지 5g/cc의 탭밀도를 갖는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.

   [화학식 1]

   Li_xM_yV_zO_2+d

   [화학식 1a]

   Li_xV_zO_2+d

   [화학식 1b]

   Li_xM_yV_zO₂

   [화학식 1c]

   Li_xV_zO₂

   (상기 식에서, 0.1 ≤ x ≤ 2.5, 0 < y ≤ 0.5, 0.5 ≤ z ≤ 1.5, 0 < d ≤ 0.5이며, M은 Al, Cr, Mo, Ti, W 및 Zr로 이루어진 군에서 선택되는 것임)
2. 제 1 항에 있어서, 상기 활물질은 1.2 내지 4.5g/cc의 탭밀도를 갖는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 활물질은 1 내지 100㎛의 평균 입경을 갖는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 활물질은 5 내지 80㎛의 평균 입경을 갖는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
5. 하기 화학식 1을 갖으며, 1 내지 5g/cc의 탭밀도를 갖는 음극 활물질을 포함하는 음극;

   리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 양극 활물질을 포함하는 양극; 및

   전해액

   을 포함하는 리튬 이차 전지.

   [화학식 1]

   Li_xM_yV_zO_2+d

   [화학식 1a]

   Li_xV_zO_2+d

   [화학식 1b]

   Li_xM_yV_zO₂

   [화학식 1c]

   Li_xV_zO₂

   (상기 식에서, 0.1 ≤ x ≤ 2.5, 0 < y ≤ 0.5, 0.5 ≤ z ≤ 1.5, 0 < d ≤ 0.5이며, M은 Al, Cr, Mo, Ti, W 및 Zr로 이루어진 군에서 선택되는 것임)
6. 제 5 항에 있어서, 상기 음극의 밀도는 1 내지 5g/cc인 리튬 이차 전지.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 음극의 밀도는 1.2 내지 4.5g/cc인 리튬 이차 전지.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 활물질은 1.2 내지 4.5g/cc의 탭밀도를 갖는 리튬 이차 전지.
9. 제 5 항에 있어서, 상기 활물질은 1 내지 100㎛의 평균 입경을 갖는 리튬 이차 전지.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 활물질은 5 내지 80㎛의 평균 입경을 갖는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.

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