KR100613260B1 - Negative active material for lithium secondary battery, method of preparing same, and lithium secondary battery comprising same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소질 전구체와, 금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 전구체를 혼합하여 열처리하는 단계를 거쳐, 탄소 원소 및 금속 함유 탄소 개질 원소가 분산되고, 미세 기공이 형성된 리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a negative electrode active material for a lithium secondary battery, a method of manufacturing the same, and a lithium secondary battery including the same, and more particularly, through a heat treatment by mixing a carbonaceous precursor and a precursor containing a metal-containing carbon modifying element, The present invention relates to a negative electrode active material for a lithium secondary battery in which a carbon element and a metal-containing carbon modifying element are dispersed, and micropores are formed, and a method of manufacturing the same.

상기 음극 활물질은 주변 탄소 구조의 개질이 가능한 원소인 전이 금속, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 3A족, 3B족, 4A족 및 4B족 반금속, 5A족, 5B족, 란타늄 계열 또는 악티늄 계열 원소 중 하나 이상을 포함하여, 이러한 금속/비금속 원소가 지닌 고용량 특성과, 탄소질 전구체에서 유래된 탄소의 고출력 특성을 동시에 나타내고, 음극 활물질 내 존재하는 미세 기공에 의해 리튬 이온의 흡장 반응시 전극의 팽창에 따른 균열을 방지할 수 있어 리튬 이차 전지의 충방전 싸이클 및 수명을 효과적으로 증가시킨다. The negative electrode active material is one of transition metals, alkali metals, alkaline earth metals, group 3A, 3B, 4A and 4B semimetals, 5A, 5B, lanthanum-based or actinium-based elements, which are elements capable of modifying the surrounding carbon structure. Including the above, it exhibits the high capacity characteristics of the metal and non-metallic elements and the high output characteristics of carbon derived from the carbonaceous precursor, and due to the expansion of the electrode during the occlusion reaction of lithium ions due to the fine pores present in the negative electrode active material The crack can be prevented, effectively increasing the charge and discharge cycle and life of the lithium secondary battery.

리튬 이차 전지, 탄소질 전구체, 금속 함유 탄소 개질 원소, 고용량, 고효율, 충방전 싸이클, 수명 Lithium secondary batteries, carbonaceous precursors, metal-containing carbon modifiers, high capacity, high efficiency, charge and discharge cycles, lifetime

Description

리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지{NEGATIVE ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, METHOD OF PREPARING SAME, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING SAME} A negative active material for a lithium secondary battery, a method of manufacturing the same, and a lithium secondary battery including the same TECHNICAL FIELD

도 1a는 실시예 1에서 제조된 음극 활물질의 표면 상태를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진.Figure 1a is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the surface state of the negative electrode active material prepared in Example 1.

도 1b는 비교예 1에서 제조된 음극 활물질의 표면 상태를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진. Figure 1b is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the surface state of the negative electrode active material prepared in Comparative Example 1.

도 2a는 실시예 1에서 제조된 음극 활물질의 실리콘 입자의 분산 상태를 보여주는 에너지분산형엑스선분광분석기(EDX) 사진.Figure 2a is an energy dispersive X-ray spectrophotometer (EDX) photograph showing the dispersion state of the silicon particles of the negative electrode active material prepared in Example 1.

도 2b는 비교예 1에서 제조된 음극 활물질의 실리콘 입자의 분산 상태를 보여주는 에너지분산형엑스선분광분석기(EDX) 사진.Figure 2b is an energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) photograph showing the dispersion state of the silicon particles of the negative electrode active material prepared in Comparative Example 1.

[산업상 이용 분야][Industrial use]

본 발명은 고용량 및 고출력을 나타내고, 전지의 충방전 특성 및 수명이 증가된 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a negative electrode active material for a lithium secondary battery, which exhibits a high capacity and a high output, and to which the charge and discharge characteristics and life of the battery are increased, a method of manufacturing the same, and a lithium secondary battery including the same.

[종래기술][Private Technology]

리튬 이차 전지(Lithium secondary battery)용 음극 활물질은 높은 효율과 우수한 충방전(cycle) 특성이 요구되며, 이러한 물질로 천연 흑연 및 인조 흑연과 같은 탄소질 음극 활물질이 주로 사용되어 있다. 그러나, 상기한 탄소질 음극 활물질은 방전용량이 이론 용량인 372 mAh/g을 초과할 수 없어, 차세대의 고용량 및/또는 고출력의 리튬 이차 전지에 적용하기에 부적합하다.The negative electrode active material for a lithium secondary battery requires high efficiency and excellent cycle characteristics, and carbonaceous negative electrode active materials such as natural graphite and artificial graphite are mainly used as such materials. However, the carbonaceous negative electrode active material described above cannot be discharged beyond the theoretical capacity of 372 mAh / g, which is not suitable for the next generation high capacity and / or high output lithium secondary battery.

이에, 1990년대 이후 리튬 이차 전지의 음극 활물질로서 실리콘(Si), 주석(Sn) 및 리튬(Li)과 같은 금속계 음극 활물질; 주석-안티몬(Sn-Sb), 실리콘-주석(Si-Sn), 주석-구리(Sn-Cu), 리튬-실리콘(Li-Si), 리튬-주석(Li-Sn) 및 리튬-안티몬(Li-Sb) 등의 합금계 음극 활물질; 및 Li-Co-N의 질화물계 음극 활물질에 대한 연구가 진행되고 있다. 그러나, 상기한 금속계 음극 활물질로 제조된 리튬 이차 전지는 600 mAh/g 이상, 일부는 1000 mAh/g 이상의 높은 초기 용량을 나타내었으나, 충방전 사이클 특성이 크게 열등하여 실용화에는 적용이 어려운 것으로 보고 되고 있다(Sato 등; 자동차용 대용량 이차전지, CMC 출판, 2003). Accordingly, metal anode active materials such as silicon (Si), tin (Sn), and lithium (Li) as negative electrode active materials of lithium secondary batteries since the 1990s; Tin-antimony (Sn-Sb), silicon-tin (Si-Sn), tin-copper (Sn-Cu), lithium-silicon (Li-Si), lithium-tin (Li-Sn), and lithium-antimony (Li Alloy negative electrode active materials such as -Sb); And research on the nitride-based negative active material of Li-Co-N is in progress. However, although the lithium secondary battery prepared with the metal-based negative electrode active material has a high initial capacity of 600 mAh / g or more and some of 1000 mAh / g or more, it is reported that it is difficult to apply to practical use due to the inferior charge / discharge cycle characteristics. (Sato et al .; automotive high-capacity rechargeable batteries, published by CMC , 2003).

전술한 바와 같이 탄소계 물질에 비해 금속계 음극 활물질은 화학반응에 참여하는 성분 중 비가역적인 화학성분이 많아 충방전 싸이클이 열등하다. 또한, 충전에 의한 리튬 이온의 인터칼레이션 반응시 금속의 팽창이 매우 커서 전극의 부피가 수백배 정도로 크게 팽창하게 되고, 이에 따른 고팽창/수축에 따라 전극 내부에 균열이 발생하거나 미분화되어 전극이 파괴될 우려가 있다.As described above, the metal-based negative active material has an irreversible chemical component among the components participating in the chemical reaction, and thus the charge / discharge cycle is inferior. In addition, during the intercalation reaction of lithium ions due to charging, the expansion of the metal is so large that the volume of the electrode expands to about several hundred times, resulting in the expansion or contraction of the electrode due to the high expansion / contraction. It may be destroyed.

이에, 금속계 음극 활물질을 채용하는 리튬 이차 전지의 충방전 싸이클 특성의 저하를 방지하기 위해 나노 크기의 금속 음극 활물질을 사용하는 등 연구가 진행되고 있으나 아직까지 실용화에까지 도달하지는 못한 실정이다. In order to prevent the deterioration of the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery employing the metal-based negative electrode active material, studies have been conducted such as nano-size metal negative electrode active materials, but have not yet reached practical use.

한편으로, 음극 활물질로서 탄소계 물질의 표면은 화학 증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD)에 의해 실리콘으로 코팅하는 탄소-금속의 복합 물질이 제안되었다(전지기술, 14 3-13, 2002). 그러나 이러한 방법 역시 코팅 반응이 불균일하고, 연속 공정으로 적용하기에 한계가 있어 이 또한 실용화에 도달하기는 곤란하다.On the other hand, a carbon-metal composite material is proposed in which the surface of a carbon-based material as a negative electrode active material is coated with silicon by chemical vapor deposition (CVD) (cell technology, 14 3-13, 2002). However, such a method also has a nonuniform coating reaction and is limited in application in a continuous process, and thus it is difficult to reach practical use.

상기한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 고용량 및 고출력 특성과 충방전 싸이클 특성이 우수한 리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 이의 제조방법을 제공한다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a negative electrode active material for a lithium secondary battery excellent in high capacity, high output characteristics and charge and discharge cycle characteristics and a method of manufacturing the same.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.In addition, another object of the present invention to provide a lithium secondary battery comprising the negative electrode active material.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 탄소 원소와 주변의 탄소 구조의 개질이 가능한 금속 함유 탄소 개질 원소가 분산되고, 미세 기공이 형성된 탄소 원소-금속 함유 탄소 개질 원소로 이루어진 복합체를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a lithium containing a composite comprising a carbon element and a metal-containing carbon modified element capable of modifying the carbon structure and the surrounding carbon structure is dispersed, micropores formed Provided is a negative active material for a secondary battery.

또한 본 발명은 탄소계 물질; 및 In addition, the present invention is a carbon-based material; And

상기 탄소계 물질 표면에 존재하고, 탄소 원소와 주변의 탄소 구조의 개질이 가능한 금속 함유 탄소 개질 원소가 분산되고, 미세 기공이 형성된 탄소 원소-금속 함유 탄소 개질 원소로 이루어진 복합체A composite comprising a carbon-element-containing carbon-modified element on which the metal-containing carbon-modified element, which is present on the surface of the carbon-based material and capable of modifying the carbon element and the surrounding carbon structure, is dispersed and micropores are formed.

를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제공한다.It provides a negative electrode active material for a lithium secondary battery comprising a.

상기 금속 함유 탄소 개질 원소는 전이 금속, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 3A족, 3B족, 4A족 및 4B족 반금속, 5A족, 5B족, 란타늄 계열 또는 악티늄 계열 원소 중 하나 이상이 가능하다.The metal-containing carbon modifying element may be one or more of transition metals, alkali metals, alkaline earth metals, Group 3A, Group 3B, Group 4A and Group 4B semimetals, Group 5A, Group 5B, lanthanum series or actinium series elements.

이때, 상기 음극 활물질은 통상의 음극 활물질인 비정질 탄소 또는 결정질 탄소 중에서 선택된 1종의 음극 활물질을 더욱 포함한다.In this case, the negative electrode active material further includes one negative electrode active material selected from amorphous carbon or crystalline carbon which is a conventional negative electrode active material.

또한, 본 발명은 In addition, the present invention

ⅰ) 탄소 전구체 및 금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 전구체를 혼합하는 단계;Iii) mixing a precursor comprising a carbon precursor and a metal containing carbon modifying element;

ⅱ) 얻어진 전구체 혼합물을 제1차 열처리하는 단계; 및 Ii) first heat treating the obtained precursor mixture; And

ⅲ) 열처리된 혼합물을 비산화성 분위기 하에서 제2차 열처리하는 단계Iii) a second heat treatment of the heat treated mixture in a non-oxidizing atmosphere

를 포함하는 탄소-금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery comprising a carbon-metal-containing carbon modifying element comprising a.

또한, 본 발명은In addition, the present invention

ⅰ) 탄소 전구체 및 금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 전구체를 혼합하는 단계;Iii) mixing a precursor comprising a carbon precursor and a metal containing carbon modifying element;

ⅱ) 상기에서 얻어진 전구체 혼합물을 탄소계 물질을 도포하여 상기 탄소계 물질 표면에 전구체 혼합물이 코팅되도록 하는 단계;Ii) applying the carbonaceous material to the precursor mixture obtained above so that the precursor mixture is coated on the surface of the carbonaceous material;

ⅲ) 상기에서 얻어진 전구체 혼합물을 제1차 열처리하는 단계; 및 Iii) first heat treatment of the precursor mixture obtained above; And

ⅳ) 상기에서 열처리된 혼합물을 비산화성 분위기 하에서 제2차 열처리하는 단계Iii) a second heat treatment of the mixture heat treated in a non-oxidizing atmosphere

를 포함하여, 탄소계 물질과, 상기 탄소계 물질 표면에 탄소-금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 복합체가 코팅된 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법을 제공한다.Including a, it provides a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery coated with a composite comprising a carbon-based material and a carbon-metal-containing carbon modifying element on the surface of the carbon-based material.

이때, 상기 제1차 열처리는 150 내지 200 ℃에서, 제2차 열처리는 500 내지 1300 ℃에서 수행한다.At this time, the first heat treatment is performed at 150 to 200 ℃, the second heat treatment is performed at 500 to 1300 ℃.

바람직하기로, 상기 탄소질 전구체는 고상 탄소 또는 액상 탄소가 사용된다.Preferably, the carbonaceous precursor is used solid carbon or liquid carbon.

상기 금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 전구체는 전술한 바의 원소를 포함하는 알콕사이드, 염, 산화물, 황화물, 수산화물 및 수소화물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 형태를 가진다.The precursor containing the metal-containing carbon modifying element has one form selected from the group consisting of alkoxides, salts, oxides, sulfides, hydroxides and hydrides containing the elements as described above.

본 발명은 또한 상기 음극 활물질을 포함하는 음극; The present invention also includes a negative electrode comprising the negative electrode active material;

리튬의 가역적인 인터칼레이션/디인터칼레이션이 가능한 양극 활물질을 포함하는 양극; 및 A positive electrode including a positive electrode active material capable of reversible intercalation / deintercalation of lithium; And

상기 음극 및 양극 사이에 위치한 전해질;An electrolyte located between the cathode and the anode;

을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.It provides a lithium secondary battery comprising a.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 음극 활물질은 탄소 원소 및 탄소 개질원소를 포함하는 탄소-금속 함유 탄소 개질 원소 복합체를 그대로 사용하거나, 통상의 탄소계 물질 표면에 도포하여 사용한다. 이때, 상기 탄소-금속 복합체는 탄소 원소 및 금속 함유 탄소 개질 원소가 균일하게 분산되고, 미세 기공이 형성된 구조를 가진다.In the negative electrode active material of the present invention, a carbon-metal-containing carbon-modified element composite including a carbon element and a carbon-modified element is used as it is, or is applied to the surface of a conventional carbon-based material. In this case, the carbon-metal composite has a structure in which carbon elements and metal-containing carbon modifying elements are uniformly dispersed and fine pores are formed.

상기 탄소 원소는 충방전 시 구조적인 안정성이 높고 충방전 싸이클 효율이 비교적 우수한 반면에 용량이 적은 단점이 있어, 이러한 탄소 원소의 문제점을 개선하기 위해 금속 함유 탄소 개질 원소를 이용하여 탄소-금속 함유 탄소 개질 원소 복합체를 형성한다.The carbon element has a high structural stability during charge and discharge and a relatively good charge and discharge cycle efficiency, but has a small capacity, and thus has a disadvantage in that the carbon element uses a carbon-containing carbon modifier to improve the problem of the carbon element. To form a modified element complex.

상기 탄소 원소는 탄소질 전구체를 열처리 하여 얻어지며, 이러한 탄소질 전구체는 열처리 후 결정질 또는 준결정질 상태로 전환되고, 일부 탄소는 금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 산화물에 의해 일산화탄소 또는 이산화탄소로 전환되어 음극 활물질의 미세 기공을 형성한다. The carbon element is obtained by heat treatment of the carbonaceous precursor, the carbonaceous precursor is converted to a crystalline or semi-crystalline state after the heat treatment, some carbon is converted to carbon monoxide or carbon dioxide by an oxide containing a metal-containing carbon modifying element, the cathode Fine pores of the active material are formed.

상기 미세 기공은 음극 활물질로서 사용하는 경우 리튬의 흡장에 의한 활물질의 팽창 공간으로 사용되어, 음극 내 균열을 방지한다. 이에 따라 본 발명에 따른 음극 활물질은 탄소-금속 복합체로 이루어져 탄소의 고용량 특성 및 금속의 고효율 특성을 동시에 지녀 리튬 이차 전지의 충방전 싸이클 특성 및 전지의 수명을 효과적으로 개선한다.When used as a negative electrode active material, the fine pores are used as an expansion space of the active material by occlusion of lithium, thereby preventing cracking in the negative electrode. Accordingly, the negative electrode active material according to the present invention is composed of a carbon-metal composite to have high capacity characteristics of carbon and high efficiency of metal at the same time, thereby effectively improving the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery and the battery life.

본 발명에 따른 탄소질 전구체는 통상적으로 사용되는 고상 탄소 또는 액상 탄소가 가능하며 본 발명에서 특별이 한정하지는 않는다. 대표적으로, 상기 고상 탄소는 페놀 수지, 나프탈렌 수지, 폴리비닐알콜 수지, 우레탄 수지, 폴리이미드수지, 퓨란 수지, 풀푸릴 알콜, 셀룰로오스 수지, 에폭시 수지, 폴리스티렌 수지 등 을 약 1000 ℃로 열처리하여 얻을 수 있다. 또한, 석유계, 석탄계 탄소 원료 또는 수지계 탄소를 300 내지 600 ℃로 열처리한 메조페이스 피치, 원료 코크스(raw cokes) 및 탄소 원료를 불융화 처리한 후 또는 불융화 처리하지 않고 600 내지 1500 ℃로 열처리한 메조페이스 핏치 탄화물, 소성된 코크스 등의 비정질 탄소가 가능하다. 상기 액상 탄소는 석탄계 핏치, 석유계 핏치, 타르(tar), 저분자량의 중질유를 약 1000 ℃로 열처리하여 제조된 핏치로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종이 가능하다.The carbonaceous precursor according to the present invention may be solid carbon or liquid carbon which is commonly used, and is not particularly limited in the present invention. Typically, the solid carbon may be obtained by heat-treating a phenol resin, naphthalene resin, polyvinyl alcohol resin, urethane resin, polyimide resin, furan resin, furfuryl alcohol, cellulose resin, epoxy resin, polystyrene resin, and the like at about 1000 ° C. have. In addition, the mesophase pitch of raw petroleum, coal-based carbon raw material or resin-based carbon heat treated at 300 to 600 ° C., raw cokes and raw carbon after heat treatment at 600 to 1500 ° C. after infusible treatment or without infusible treatment. Amorphous carbons such as mesophase pitch carbide, calcined coke and the like are possible. The liquid carbon may be one selected from the group consisting of coal-based pitch, petroleum-based pitch, tar, tar and low molecular weight heavy oil at a temperature of about 1000 ° C.

한편, 본 명세서 전체에 걸쳐 언급되는 "금속 함유 탄소 개질 원소"는 제1차 열처리 후 산화물로 전환되고, 제2차 열처리 후 환원되어 원소 자체로 존재하고, 상기 산화물 내 산소가 주변의 탄소질 전구체로부터 유래되는 탄소와 반응하여, 이산화탄소 또는 일산화탄소의 기체로 전환됨에 따라 탄소-금속 함유 탄소 개질 원소 구조에 미세 기공을 형성할 수 있는 원소를 의미한다.On the other hand, the "metal-containing carbon modifying element" referred to throughout this specification is converted to an oxide after the first heat treatment, reduced after the second heat treatment to exist as the element itself, and oxygen in the oxide is a carbonaceous precursor around By means of reacting with the carbon derived from the carbon dioxide or carbon monoxide is converted to a gas means an element capable of forming fine pores in the carbon-metal-containing carbon modified element structure.

바람직하게는, 상기 금속 함유 탄소 개질 원소는 전이 금속, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 3A족, 3B족, 4A족 및 4B족 반금속, 5A족, 5B족, 란타늄 계열 또는 악티늄 계열 원소 중 하나 이상이 가능하다. 더욱 바람직하게는 Mn, Ni, Fe, Cr, Co, Cu, Mo, W, Te, Re, Ru, Os, Rh, Ir, Pd 또는 Pt의 전이 금속, Li, Na 또는 K의 알칼리 금속, Be, Sr, Ba, Ca 또는 Mg의 알칼리 토금속, Sc, Y, La 또는 Ac의 3A족 반금속, B, Al 또는 Ga의 3B족 반금속, Ti, Zr 또는 Hf의 4A족 반금속, Si, Ge 또는 Sn의 4B족 반금속, V, Nb 또는 Ta의 5A족 원소, P, Sb 또는 Bi의 5B족 원소, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 또는 Lu의 란타늄 계열 원소, 또는 Th, U, Nb 또는 Pu의 악티늄계열 원소 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 가장 바람직하기로는 Si, Sb, Sn 및 Li로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소가 가능하다.Preferably, the metal-containing carbon modifying element is one or more of transition metals, alkali metals, alkaline earth metals, Group 3A, Group 3B, Group 4A and Group 4B semimetals, Group 5A, Group 5B, Lanthanum-based or Actinium-based elements It is possible. More preferably transition metals of Mn, Ni, Fe, Cr, Co, Cu, Mo, W, Te, Re, Ru, Os, Rh, Ir, Pd or Pt, alkali metals of Li, Na or K, Be, Alkaline earth metal of Sr, Ba, Ca or Mg, group 3A semimetal of Sc, Y, La or Ac, group 3B semimetal of B, Al or Ga, group 4A semimetal of Ti, Zr or Hf, Si, Ge or Group 4B semimetals of Sn, Group 5A elements of V, Nb or Ta, Group 5B elements of P, Sb or Bi, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm Or at least one of lanthanum-based elements of Yb or Lu, or actinium-based elements of Th, U, Nb or Pu. Most preferably one or more elements selected from the group consisting of Si, Sb, Sn and Li are possible.

이러한 금속 함유 탄소 개질 원소는 탄소질 전구체와 혼합을 용이하게 하기 위해 액상 상태로 존재하는 것이 바람직하며, 알콕사이드, 염, 산화물, 황화물, 수산화물 및 수소화물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 형태를 포함하는 전구체로 적용된다.The metal-containing carbon modifying element is preferably present in a liquid state to facilitate mixing with the carbonaceous precursor, and includes one type selected from the group consisting of alkoxides, salts, oxides, sulfides, hydroxides and hydrides. Applied as precursor.

상기 금속 함유 탄소 개질 원소의 함량은 최종 열처리 단계에서 이산화탄소의 발생에 의해서 탄소질 전구체에서 유래된 탄소가 일부 소멸된 후에도 탄소가 잔존할 수 있도록, 전체 탄소 원소-금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 복합체에 대해 1 중량% 이상이 되도록 하며, 만약, 상기 금속 함유 탄소 개질 원소의 함량이 1 중량% 보다 적을 경우에 미세 기공의 형성이 미비하고, 탄소의 개질이 덜 일어나게 되어 초기 충방전 효율 향상이 미미해진다. 또한, 상기 금속 함유 탄소 개질 원소의 함량이 증가할수록 탄소 개질 효과가 증가하나 90 중량%를 넘게 되면 효과 증가가 미미한 바, 상기 범위 미만에서 수행하는 것이 바람직하다.The content of the metal-containing carbon-modified element is a composite including the entire carbon-metal-containing carbon-modified element such that carbon remains after some carbons derived from the carbonaceous precursor are destroyed by the generation of carbon dioxide in the final heat treatment step. When the content of the metal-containing carbon-modifying element is less than 1% by weight, the formation of fine pores is insufficient, and the modification of carbon occurs less, so that the initial charge and discharge efficiency is insignificant. Become. In addition, as the content of the metal-containing carbon-modifying element increases, the carbon-modifying effect increases, but when the content exceeds 90% by weight, the effect increase is insignificant.

또한, 본 발명은 상기 전술한 바와 같이 탄소 원소-금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 복합체를 통상의 음극 활물질에 코팅하여 자체 충전 용량을 높인다. 상기 음극 활물질은 탄소 원소-금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 복합체의 표면에 도포되어, 코어-쉘 형태(core-shell type)의 음극 활물질로 제조된다. In addition, the present invention increases the self-filling capacity by coating the composite including the carbon element-metal containing carbon modifying element on a conventional negative electrode active material as described above. The negative electrode active material is applied to the surface of the composite including the carbon element-metal-containing carbon modifying element, to prepare a negative electrode active material of the core-shell type (core-shell type).

본 발명에서 사용되는 음극 활물질은 탄소계 물질이 바람직하며, 이 분야에 서 공지된 바의 천연 흑연, 인조 흑연, 흑연계 탄소 섬유 등의 결정질계 탄소와, 전술한 바의 고상 탄소, 석유계, 석탄계 탄소 원료 또는 수지계 탄소 등을 처리하여 얻어진 비정질계 탄소가 가능하며, 바람직하기로 분말 상태의 결정질계 탄소가 사용된다. 이때, 상기 고상 탄소는 페놀 수지, 나프탈렌 수지, 폴리비닐알콜 수지, 우레탄 수지, 폴리이미드수지, 퓨란 수지, 풀푸릴 알콜, 셀룰로오스 수지, 에폭시 수지, 폴리스티렌 수지 등을 약 1000 ℃로 열처리하여 얻을 수 있다. 또한, 석유계, 석탄계 탄소 원료 또는 수지계 탄소를 300 내지 600 ℃로 열처리한 메조페이스 피치, 원료 코크스(raw cokes) 및 탄소 원료를 불융화 처리한 후 또는 불융화 처리하지 않고 600 내지 1500 ℃로 열처리한 메조페이스 핏치 탄화물, 소성된 코크스 등의 비정질 탄소가 가능하다. 상기 액상 탄소는 석탄계 핏치, 석유계 핏치, 타르(tar), 저분자량의 중질유를 약 1000 ℃로 열처리하여 제조된 핏치로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종이 가능하다.The negative electrode active material used in the present invention is preferably a carbon-based material, crystalline carbon such as natural graphite, artificial graphite, graphite carbon fiber, and the like, and solid carbon, petroleum, and the like as known in the art. Amorphous carbon obtained by treating coal-based carbon raw materials, resin-based carbon, or the like is possible, and preferably crystalline carbon in a powder state is used. In this case, the solid carbon may be obtained by heat-treating a phenol resin, naphthalene resin, polyvinyl alcohol resin, urethane resin, polyimide resin, furan resin, fufuryl alcohol, cellulose resin, epoxy resin, polystyrene resin and the like at about 1000 ° C. . In addition, the mesophase pitch of raw petroleum, coal-based carbon raw material or resin-based carbon heat treated at 300 to 600 ° C., raw cokes and raw carbon after heat treatment at 600 to 1500 ° C. after infusible treatment or without infusible treatment. Amorphous carbons such as mesophase pitch carbide, calcined coke and the like are possible. The liquid carbon may be one selected from the group consisting of coal-based pitch, petroleum-based pitch, tar, tar and low molecular weight heavy oil at a temperature of about 1000 ° C.

이때, 상기 탄소계 물질은 탄소 원소-금속 함유 탄소 개질 원소 복합체의 표면을 충분히 코팅하여 금속 함유 탄소 개질 원소에 따른 효과를 얻기 위해, 탄소질 전구체 및 탄소 개질 원소 전구체 혼합물 100 중량부에 대하여 상기 탄소계 물질을 최소 1 중량부 이상으로 사용하는 것이 바람직하며, 상기 혼합물의 함량에 대해 과량으로 사용하여도 무방하며, 상기 혼합물 100 중량부에 대하여 1000 중량부 까지도 사용할 수 있다.In this case, the carbonaceous material is a carbonaceous precursor and a carbon modified element precursor mixture in order to sufficiently coat the surface of the carbon element-metal-containing carbon modified element composite to obtain an effect according to the metal-containing carbon modified element It is preferable to use the carbon-based material at least 1 part by weight or more with respect to 100 parts by weight, and may be used in an excessive amount with respect to the content of the mixture, and may be used up to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the mixture. .

이러한 조성을 갖는 본 발명의 음극 활물질은The negative electrode active material of the present invention having such a composition

ⅰ) 탄소질 전구체 및 금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 전구체를 혼합 하는 단계;Iii) mixing a precursor comprising a carbonaceous precursor and a metal containing carbon modifying element;

ⅱ) 얻어진 전구체 혼합물을 제1차 열처리하는 단계; 및Ii) first heat treating the obtained precursor mixture; And

ⅲ) 열처리된 혼합물을 비산화성 분위기 하에서 제2차 열처리하는 단계를 거쳐 제조된다.V) The heat-treated mixture is prepared by a second heat treatment in a non-oxidizing atmosphere.

이하, 각 단계별로 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, each step will be described in more detail.

ⅰ) 전구체 혼합물 제조단계Iii) preparing the precursor mixture

본 단계에서는 탄소 전구체 및 금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 전구체를 일정비로 혼합하여 탄소-금속 복합 전구체를 제조한다. 이때 각각의 탄소질 전구체 및 금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 전구체의 종류 및 함량은 전술한 바를 따른다.In this step, a carbon-metal composite precursor is prepared by mixing a precursor including a carbon precursor and a metal-containing carbon modifying element in a predetermined ratio. At this time, the type and content of the precursor including each carbonaceous precursor and the metal-containing carbon modifying element are as described above.

상기 혼합 방법은 상기 탄소질 전구체가 고상 또는 액상에 따라 달라질 수 있으며, 혼합을 용이하게 하기 위해 탄소질 전구체를 용매에 희석하여 사용할 수 있다. 상기 희석 용매로는 물, 에탄올, 이소프로필알콜, 톨루엔, 벤젠, 헥산 및 테트라하이드로퓨란와 같은 유기 용매 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 가능하며, 이때, 희석 농도는 균일 혼합이 가능한 정도의 농도가 바람직하며 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 적절히 조절될 수 있다.In the mixing method, the carbonaceous precursor may vary depending on a solid phase or a liquid phase, and the carbonaceous precursor may be diluted with a solvent to facilitate mixing. The dilution solvent may be at least one selected from the group consisting of organic solvents such as water, ethanol, isopropyl alcohol, toluene, benzene, hexane and tetrahydrofuran and mixtures thereof, wherein the dilution concentration may be uniformly mixed. Degree of concentration is preferred and can be appropriately adjusted by one of ordinary skill in the art.

ⅱ) 제1차 열처리 단계Ii) first heat treatment step

본 단계에서는 상기 단계 ⅰ)에서 제조된 전구체 혼합물을 300 ℃ 미만, 바람직하기로 150 내지 300 ℃의 산화 분위기 하에서 열처리하는 단계를 수행한다.In this step, the precursor mixture prepared in step iii) is subjected to a heat treatment under an oxidizing atmosphere of less than 300 ° C, preferably 150 to 300 ° C.

본 제1차 열처리 공정 중 탄소질 전구체 및 금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 전구체는 중축합 반응이 일어난다. During the first heat treatment process, the precursor containing the carbonaceous precursor and the metal-containing carbon modifying element undergoes a polycondensation reaction.

ⅲ) 제2차 열처리 단계Iii) second heat treatment step

본 단계에서는 상기 단계 ⅱ)에서 제1차 열처리된 혼합물을 500 내지 1300 ℃의 환원성 분위기 하에서 열처리하여, 탄소-금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 복합체로 이루어진 음극 활물질을 제조한다.In this step, the first heat-treated mixture in step ii) is heat-treated under a reducing atmosphere of 500 to 1300 ° C. to prepare a negative electrode active material including a composite including a carbon-metal-containing carbon modifying element.

이때, 제1차 열처리를 통해 중축합된 금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 화합물은 제2차 열처리를 위한 온도 상승시 약 500 ℃ 이하에서 금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 산화물로 전환되고, 이러한 산화물은 500 ℃ 이상에서 상기 산화물 주변에 있는 탄소 전구체로부터 유래된 탄소와 반응하여 금속으로 환원됨과 동시에, 상기 탄소는 이산화탄소(또는 일산화탄소)로 산화된다(하기 반응식 1의 (1) 참조). 상기 이산화탄소(또는 일산화탄소)는 기체 상태로 존재하여 열처리 도중 방출됨으로써 이러한 이산화탄소(또는 일산화탄소)에 해당하는 미세 기공(또는 보이드)이 형성된다. 일예로 실리콘을 이용하여 제2차 열처리 단계에서의 화학반응을 하기 반응식 1에 나타내었다.In this case, the compound containing the metal-containing carbon-modified element polycondensed through the first heat treatment is converted into an oxide containing the metal-containing carbon-modified element at about 500 ℃ or less at the temperature rise for the second heat treatment, such an oxide Is reacted with carbon derived from a carbon precursor surrounding the oxide at 500 ° C. or higher to be reduced to metal, and the carbon is oxidized to carbon dioxide (or carbon monoxide) (see (1) in Scheme 1 below). The carbon dioxide (or carbon monoxide) is present in a gaseous state and released during heat treatment to form fine pores (or voids) corresponding to the carbon dioxide (or carbon monoxide). As an example, the chemical reaction in the second heat treatment step using silicon is shown in Scheme 1 below.

Figure 112004042571614-pat00001
Figure 112004042571614-pat00001

상기 반응식 1에 따르면, 제2차 열처리는 500 내지 1300 ℃에서 수행하며, 만약 상기 열처리 온도가 500 ℃ 미만이면 탄소-금속 복합 전구체 중의 탄소질 전구체의 탄화 반응이 종료되지 않아, 탄소질 전구체의 고분자가 잔존할 수 있어 바람직하지 못하다. 또한 1300 ℃를 초과하게 되면 금속 전구체가 금속으로 환원되지 않고, 다시 탄소질 전구체에서 유래하는 탄소와 반응하여 탄화물로 이행할 가능성이 있고, 이러한 음극 활물질 내 탄화물의 존재는 음극 활물질의 전기 전도성을 감소시켜 결국에는 음극 활물질의 성능을 저하시킨다. According to Scheme 1, the second heat treatment is performed at 500 to 1300 ° C., and if the heat treatment temperature is less than 500 ° C., the carbonization reaction of the carbonaceous precursor in the carbon-metal composite precursor is not terminated, thereby polymerizing the carbonaceous precursor May remain and is undesirable. In addition, when it exceeds 1300 ℃, the metal precursor is not reduced to the metal, and may react with the carbon derived from the carbonaceous precursor to transition to carbides, the presence of carbide in the negative electrode active material reduces the electrical conductivity of the negative electrode active material This eventually lowers the performance of the negative electrode active material.

특히, 본 제2차 열처리 공정을 1000 ℃ 이상에서 상기 반응식 (2)에 나타낸 바와 같이 언급한 SiC와 같은 탄화물의 형성이 일어날 우려가 있으나, 이러한 탄화물은 아주 장시간동안 열처리 하는 경우 생성되는 바, 그다지 우려할 사항은 아니다.Particularly, although the formation of carbides such as SiC mentioned above may occur at 1000 ° C. or above, as shown in the above reaction formula (2), such carbides are produced when heat-treated for a very long time. This is not a concern.

이때, 열처리는 금속의 환원 반응을 용이하게 하기 위해 환원성 분위기 하에서 수행하며, 바람직하게는 수소, 질소 및 아르곤 단독 및 이들의 혼합 기체를 주입하여 수행한다. At this time, the heat treatment is carried out under a reducing atmosphere to facilitate the reduction reaction of the metal, preferably by injecting hydrogen, nitrogen and argon alone and a mixed gas thereof.

상기한 방법으로 제조된 탄소 원소-금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 복합체는 탄소 원소와, 주변의 탄소 구조의 개질이 가능한 금속 함유 탄소 개질 원소가 분산되고, 미세 기공을 포함하는 구조를 가지며, 리튬 이차 전지용 음극 활물질로 바람직하게 적용가능하다. The composite containing the carbon element-metal-containing carbon modified element prepared by the above method is a carbon element and a metal-containing carbon modified element capable of modifying the surrounding carbon structure is dispersed, and has a structure containing fine pores, lithium It is preferably applicable as a negative electrode active material for secondary batteries.

또한 본 발명은 탄소계 물질; 및 상기 탄소계 물질 표면에 존재하고, 탄소 원소와 주변의 탄소 구조의 개질이 가능한 금속 함유 탄소 개질 원소가 분산되고, 미세 기공이 형성된 탄소 원소-금속 함유 탄소 개질 원소로 이루어진 복합체를 제 공한다. In addition, the present invention is a carbon-based material; And a metal-containing carbon-modified element present on the surface of the carbon-based material and capable of modifying the carbon element and the surrounding carbon structure, wherein the carbon-containing metal-modified carbon-modified element is formed with fine pores.

이러한 코어-쉘 형태(core-shell type)의 음극 활물질은 The core-shell type negative electrode active material is

ⅰ) 탄소 전구체 및 금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 전구체를 혼합하는 단계;Iii) mixing a precursor comprising a carbon precursor and a metal containing carbon modifying element;

ⅱ) 상기에서 얻어진 전구체 혼합물을 탄소계 물질을 도포하여 상기 탄소계 물질 표면에 전구체 혼합물이 코팅되도록 하는 단계;Ii) applying the carbonaceous material to the precursor mixture obtained above so that the precursor mixture is coated on the surface of the carbonaceous material;

ⅲ) 상기에서 얻어진 전구체 혼합물을 제1차 열처리하는 단계; 및 Iii) first heat treatment of the precursor mixture obtained above; And

ⅳ) 상기에서 열처리된 혼합물을 비산화성 분위기 하에서 제2차 열처리하는 단계를 거쳐 제조된다.Iii) the mixture is heat-treated in the above non-oxidizing atmosphere is prepared through a second heat treatment step.

상기 ⅰ) 단계에서 얻어진 전구체 혼합물에 탄소계 물질을 추가로 혼합하는 경우 각각의 전구체를 혼합한 후, 탄소계 물질을 일정 비율로 혼합한다. 바람직하기로, 상기 탄소계 물질의 조성 및 함량은 전술한 바와 같다.In the case where the carbon-based material is further mixed with the precursor mixture obtained in step iii), after mixing the respective precursors, the carbon-based material is mixed at a predetermined ratio. Preferably, the composition and content of the carbonaceous material is as described above.

상기 탄소계 물질이 고상인 경우 주로 기계적인 혼합 방법으로 코팅공정을 실시할 수 있는데, 기계적 혼합 방법의 일 예로 니딩(kneading)하는 방법 및 혼합시 전단 응력(shear stress)이 걸릴 수 있도록 혼합기(mixer)의 날개 구조를 바꾼 미케니컬 혼합(mechanical mixing) 또는 기계적으로 입자간의 전단력을 가하여 입자 표면간의 융합을 유도하는 미케노케미칼(mechanochemical)법 등을 이용하는 방법을 들 수 있다. When the carbon-based material is a solid phase, the coating process may be mainly performed by a mechanical mixing method. As an example of the mechanical mixing method, a kneading method and a shear stress may occur during mixing. Or a mechanical mixing method that changes the wing structure of the blade) or mechanically applies a shear force between particles to induce fusion between particle surfaces.

액상으로 혼합하는 경우에는 고상으로 혼합하는 경우와 같이 기계적으로 혼합하거나, 또는 분무 건조(spray drying)하거나, 분무 열분해(spray pyrolysis)하 거나, 냉동 건조(freeze drying)하여 실시할 수 있다. 액상 혼합의 경우 첨가되는 상기 탄소질 전구체와 같이 용매에 희석하여 사용한다.In the case of mixing in a liquid phase, as in the case of mixing in a solid phase, mechanical mixing, spray drying, spray pyrolysis, or freeze drying may be performed. In the case of liquid phase mixing, it is diluted with a solvent and used as said carbonaceous precursor added.

이후의 제1차 및 제2차 열처리 공정은 전술한 바와 동일하게 수행한다.The first and second heat treatment processes thereafter are performed in the same manner as described above.

본 발명에 따른 리튬 이차 전지는 본 발명에 따른 탄소-금속 복합체를 포함하는 음극 활물질과, 도전재 및 바인더를 포함하는 음극과, 통상의 양극 활물질과, 도전재 및 바인더를 포함하는 양극과, 상기 양극 및 음극 사이에 위치한 전해질을 포함한다. 이때, 상기 전해질에 따라 세퍼레이터를 더욱 포함하거나 미포함할 수 있다.The lithium secondary battery according to the present invention includes a negative electrode active material comprising a carbon-metal composite according to the present invention, a negative electrode including a conductive material and a binder, a normal positive electrode active material, a positive electrode including a conductive material and a binder, and An electrolyte located between the positive and negative electrodes. In this case, the separator may be further included or not included depending on the electrolyte.

상기 도전재는 통상적으로 사용되는 니켈 분말, 산화 코발트, 산화 티탄, 케첸 블랙, 아세틸렌 블랙, 퍼니스 블랙, 흑연, 탄소 섬유, 플러렌 등이 있으며, 상기 양극 활물질 또한 이 분야에서 공지되어 있으며 리튬을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션 할 수 있는 화합물인 LiMn2O4, LiCoO2, LiNiO2 , LiFeO2, V2O5, TiS 및 MoS 등이 사용 가능하다. 이때 세퍼레이터는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 계열의 고분자막 또는 이들의 다중막, 미세 다공성 필름, 직포 및 부직포와 같은 공지된 것을 사용할 수 있다.The conductive material includes nickel powder, cobalt oxide, titanium oxide, ketjen black, acetylene black, furnace black, graphite, carbon fiber, and fullerene which are commonly used, and the positive electrode active material is also known in the art, and reversibly intercalates lithium. LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiFeO 2 , V 2 O 5 , TiS, and MoS, which are compounds capable of being calcinated / deintercalated, can be used. At this time, the separator may be a polyolefin-based polymer membrane such as polyethylene or polypropylene, or a known membrane such as a multilayer, microporous film, woven fabric, or nonwoven fabric.

전해액으로는 카보네이트계; 테트하하이드로푸란계; 에틸렌글리콜계 및 디메틸에테르 등의 비프로톤성 용매, 또는 이들 용매 중 2종 이상을 혼합한 혼합 용매에, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF 3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO 3, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF 2y+1SO2)(단, x, y는 자연수), LiCl, LiI 등의 리튬염으로 이루어진 전해질 1종 또는 2종 이상을 혼합시킨 것을 용해한 것을 사용할 수 있다. Examples of the electrolyte include carbonates; Tetrahydrofuran system; LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiN (CxF 2x + 1 SO 2 ) (CyF 2y + 1 SO 2 ) (where x and y are natural numbers), What melt | dissolved what mixed 1 type (s) or 2 or more types of electrolytes which consist of lithium salts, such as LiCl and LiI, can be used.

또한 상기 전해액 대신에 고분자 고체 전해질을 사용하여도 좋으며, 이 경우는 리튬이온에 대한 이온도전성이 높은 고분자를 사용하는 것이 바람직하고, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리에틸렌이민 등을 사용할 수 있고, 또한 이것의 고분자에 상기 용매와 용질을 첨가하여 겔상으로 한 것을 사용할 수 도 있다.In addition, a polymer solid electrolyte may be used instead of the electrolyte solution. In this case, it is preferable to use a polymer having high ion conductivity with respect to lithium ions, and polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethyleneimine and the like can be used. It is also possible to use a gel in which the solvent and the solute are added to the polymer of.

이러한 리튬 이차 전지는 원통형이나 이외에 원통형, 각형, 코인형 또는 쉬트형 등의 다양한 형상으로 될 수 있다.The lithium secondary battery may have a cylindrical shape, but may have various shapes such as a cylindrical shape, a square shape, a coin shape or a sheet shape.

이와 같이 본 발명에 따른 리튬 이차 전지는 고용량 및 고출력을 나타낼 수 있는 음극 활물질을 채용함에 따라, 휴대폰 및 노트북과 같은 소형 전지와 전기 자동차, 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 연료전지 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV) 및 전지 스쿠터와 같은 운송 장치 등에 사용되는 대형 전지로 바람직하게 적용될 수 있다.As described above, the lithium secondary battery according to the present invention employs a negative electrode active material capable of exhibiting high capacity and high power, thereby allowing small batteries such as mobile phones and laptops, electric vehicles, hybrid electric vehicles (HEVs), and fuel cell vehicles (Fuel). It can be preferably applied to large batteries used in transportation devices such as Cell Electric Vehicles (FCEV) and battery scooters.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐, 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are only preferred embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

[실시예 1]Example 1

음극 활물질로 탄소-실리콘 복합체를 제조하기 위해, 먼저 탄소질 전구체로서 액상 페놀 수지를 사용하고, 금속 전구체로서 테트라에틸-o-실리케이트(tetra ethyl ortho silicate; TEOS, Si(OH)4)를 테트라하이드로푸란(THF)에 1 : 2의 비율로 희석하여 복합 전구체를 제조하였다. To prepare a carbon-silicon composite as a negative electrode active material, first, a liquid phenolic resin is used as a carbonaceous precursor, and tetraethyl ortho silicate (TEOS, Si (OH) 4 ) is used as a metal precursor. Dilute to 1: 2 in furan (THF) to prepare a composite precursor.

상기 제조된 복합 전구체를 코어로 흑연계 음극 활물질(용량 360mAh/g, 효율 85%)에 C : Si = 5 : 1 의 비율이 되도록 혼합하여 상기 음극 활물질을 복합 전구체로 코팅하였다. The prepared composite precursor was mixed with a graphite-based negative electrode active material (capacity 360mAh / g, efficiency 85%) in a ratio of C: Si = 5: 1 to coat the negative electrode active material with the composite precursor.

상기 얻어진 혼합물을 200 ℃에서 24 시간 동안 열처리하여 중축합을 수행한 후, 이어서 혼합가스 분위기(수소/질소=9/1), 700 ℃에서 10 시간 동안 열처리하여 탄소-실리콘 복합체로 개질된 흑연 분말로 이루어진 음극 활물질을 제조하였다.After the obtained mixture was subjected to polycondensation by heat treatment at 200 ° C. for 24 hours, and then heat treatment at mixed gas atmosphere (hydrogen / nitrogen = 9/1) for 10 hours at 700 ° C. to modify the carbon-silicon composite. A negative electrode active material was prepared.

[비교예 1]Comparative Example 1

상기 실시예 1과 동일한 흑연 분말에 고순도(99%, 325 mesh) 실리콘 금속을 혼합하여 실리콘 금속 및 흑연 분말이 분산된 음극 활물질을 제조하였다.A high purity (99%, 325 mesh) silicon metal was mixed with the same graphite powder as in Example 1 to prepare an anode active material in which silicon metal and graphite powder were dispersed.

[실험예 1] Experimental Example 1

상기 실시예 1과 비교예 1에서 제조된 음극 활물질의 표면 상태를 알아보기 위하여 SEM/EDX를 이용하여 측정하였으며, 얻어진 결과를 도 1a 내지 도 2b에 나타내었다. In order to determine the surface state of the negative electrode active material prepared in Example 1 and Comparative Example 1 was measured using SEM / EDX, the results obtained are shown in Figures 1a to 2b.

도 1a 및 도 1b는 실시예 1 및 비교예 1 각각에서 제조된 음극 활물질을 나타낸 주사전자현미경 사진이고 도 2a 및 도 2b는 각각에서의 실리콘 분포 정도를 나타낸 에너지분산형엑스선분광분석기 사진이다.1A and 1B are scanning electron micrographs showing negative electrode active materials prepared in Example 1 and Comparative Example 1, respectively, and FIGS. 2A and 2B are energy dispersive X-ray spectroscopy photographs showing the degree of silicon distribution in each.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명에 의해 제조된 음극 활물질(도 1a)은 균일한 크기의 입자 상태로 존재하며, 표면에 균일하게 실리콘이 형성되어 있음을 예측할 수 있다. 이에 비하여 도 1b에 나타낸 비교예 1에서 제조된 음극 활물질의 경우 흑연 분말과 실리콘 입자가 서로 분리되어 있음을 알 수 있다.Referring to FIGS. 1A and 1B, the negative active material (FIG. 1A) prepared by the present invention may exist in a state of particles having a uniform size, and it may be predicted that silicon is uniformly formed on a surface thereof. In contrast, in the case of the negative electrode active material prepared in Comparative Example 1 shown in FIG. 1B, the graphite powder and the silicon particles are separated from each other.

또한, 에너지분산형엑스선분광분석기(energy dispersive x-ray analyser; EDX) 분석에 있어서도, 본 발명에 따른 실시예 1의 음극 활물질은 실리콘이 균일하게 분산되어 있는 것에 비하여(도 2a), 비교예 1의 그것(도 2b)은 흑연 분말과 별도로 실리콘 금속이 분포되어 있음을 알 수 있다.In addition, in the energy dispersive x-ray analyzer (EDX) analysis, the negative electrode active material of Example 1 according to the present invention was compared with that in which silicon was uniformly dispersed (FIG. 2A), and Comparative Example 1 It can be seen that (Fig. 2b) is a silicon metal is distributed separately from the graphite powder.

이러한 결과는 하기에서 측정되는 충방전 싸이클 특성에서 더욱 확실하게 알 수 있다.These results can be seen more clearly in the charge and discharge cycle characteristics measured below.

[실험예 2] 충방전 싸이클 특성Experimental Example 2 Characteristics of Charge and Discharge Cycles

A: 전지 제조A: battery manufacturing

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 음극 활물질을 이용하여 통상의 방법에 의해 음극을 제조하고 충방전 시험을 실시하였다. Using the negative electrode active material prepared in Example 1 and Comparative Example 1, a negative electrode was prepared by a conventional method and a charge and discharge test was performed.

먼저, 상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 음극 활물질과 폴리비닐리덴플루오라이드(Polyvinylidenefluoride;PVdF, Aldrich, 중량평균분자량(Mw.): 534,000) 결합재를 90:10의 비율로 1-메틸-2-피롤리돈(1-Methyl-2-Pyrrolidinone; NMP, Aldrich)에서 혼합하여 적당한 점도를 가지게 교반한 후 집전체인 구리 호일(Cu foil)에 닥터 블레이드법으로 두께가 약 50 ㎛가 되도록 코팅하였다. First, the negative electrode active material and the polyvinylidene fluoride (PVdF, Aldrich, weight average molecular weight (Mw.): 534,000) binders prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were 1-methyl- in a ratio of 90:10. After mixing in 2-pyrrolidone (1-Methyl-2-Pyrrolidinone (NMP, Aldrich), stirring to have an appropriate viscosity, and coating the copper foil (Cu foil), the current collector to the thickness of about 50 ㎛ by the doctor blade method It was.

상기 음극 활물질층이 형성된 구리 호일을 건조한 후, 롤간 압연기(roll press)를 사용하여 압착하였으며, 셀의 크기에 맞추어 원형으로 재단, 절단하여 음 극으로 사용하였다. After drying the copper foil having the negative electrode active material layer was pressed using a roll roll (roll press), it was cut in a circular shape, cut to fit the size of the cell was used as a negative electrode.

상기 제조된 음극을 진공 건조기에서 다시 건조하여 글로브 박스에서 코인셀(coin cell)의 형태의 전지를 제조하였다. 이때, 작동 전극으로 상기 제조된 전극을, 카운터 및 기준 전극으로 리윰 호일(Li hoil)을 사용하였으며, 세퍼레이터로 폴리에틸렌(polyethylene) 재질의 것을 사용하였다. 이때 전해질은 1M LiPF6 염이 용해된 1:1의 부피비율의 에틸렌 카보네이트/디에틸 카보네이트(Ethylene carbonate; EC)/(diethyl carbonate; DEC) 전해액을 사용하였다.The negative electrode was dried again in a vacuum dryer to prepare a cell in the form of a coin cell (coin cell) in a glove box. In this case, the manufactured electrode was used as a working electrode, a Li hoil was used as a counter and a reference electrode, and a polyethylene material was used as a separator. In this case, 1 M LiPF 6 salt was dissolved in an ethylene carbonate / diethyl carbonate (Ethylene carbonate; EC) / (diethyl carbonate; DEC) electrolyte in a volume ratio of 1: 1.

B: 충·방전 시험B: charge and discharge test

충·방전 시험은 충·방전 시험기(Toscat 3100, Toyo.)를 사용하여 정전류정전압시험법을 사용하여 측정하였다. Charge and discharge tests were measured using a constant current constant voltage test method using a charge and discharge tester (Toscat 3100, Toyo.).

먼저, 전류밀도 0.1 C로 충전후 10 mV에서 정전압 충전하고 1 C의 5%의 전류에서 컷-오프(cut-off)하였다. 방전은 정전류법(galvanostatic)으로 전류밀도는 0.1 C로 2.0 V에서 컷-오프하였다. First, the battery was charged with a current density of 0.1 C, and then constant voltage charged at 10 mV, and cut-off at a current of 5% of 1 C. The discharge was galvanostatic and cut-off at 2.0 V with a current density of 0.1 C.

그 결과, 본 발명에 따른 실시예 1의 음극 활물질은 용량이 372 mAh/g을 나타내고, 효율이 90%로서, 코어로 사용되는 흑연 분말(용량 360 mAh/g, 효율 85%)과 비교하여 용량 및 효율면에서 증가하였다.As a result, the negative electrode active material of Example 1 according to the present invention had a capacity of 372 mAh / g and had an efficiency of 90%, compared with graphite powder (capacity 360 mAh / g, 85% efficiency) used as a core. And efficiency.

이에 비하여 비교예 1의 음극 활물질은 용량이 560 mAh/g 이고, 효율이 60%로서, 코어의 흑연 분말(용량 360 mAh/g, 효율 85%)에 비해 용량은 크게 증가하였지만, 효율이 크게 저하하는 결과를 나타내었다.On the other hand, the negative electrode active material of Comparative Example 1 had a capacity of 560 mAh / g and an efficiency of 60%, which greatly increased the capacity compared with the graphite powder of the core (capacity 360 mAh / g, efficiency of 85%), but the efficiency decreased significantly. The results are shown.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 제조방법은 탄소계 분말을 탄소-금속 복합체로 코팅된 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조할 수 있다. 상기 얻어진 음극 활물질은 탄소의 고용량 특성 및 금속의 고효율 특성을 동시에 지녀 리튬 이차 전지의 충방전 싸이클 특성 및 전지의 수명을 효과적으로 개선할 수 있다.As described above, the manufacturing method according to the present invention may produce a negative active material for a lithium secondary battery coated with a carbon-based powder with a carbon-metal composite. The obtained negative electrode active material has high capacity characteristics of carbon and high efficiency characteristics of metal at the same time, thereby effectively improving the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery and the battery life.

Claims (25)

탄소 원소와, 주변의 탄소 구조의 개질이 가능한 금속 함유 탄소 개질 원소가 분산되고, 미세 기공이 형성된 탄소 원소-금속 함유 탄소 개질 원소로 이루어진 복합체를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.A negative electrode active material for a lithium secondary battery, comprising a composite comprising a carbon element and a metal-containing carbon modifying element capable of modifying the surrounding carbon structure, wherein the carbon element-metal-containing carbon modifying element has fine pores formed therein. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 함유 탄소 개질 원소는 전이 금속, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 3A족, 3B족, 4A족 및 4B족 반금속, 5A족, 5B족, 란타늄 계열, 악티늄 계열 원소, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 활물질.The method of claim 1, wherein the metal-containing carbon-modified element is a transition metal, alkali metal, alkaline earth metal, Group 3A, Group 3B, Group 4A and Group 4B semimetals, Group 5A, Group 5B, Lanthanum-based, Actinium-based elements, and An anode active material comprising an element selected from the group consisting of a combination of these. 제 2 항에 있어서, 상기 전이 금속은 Mn, Ni, Fe, Cr, Co, Cu, Mo, W, Te, Re, Ru, Os, Rh, Ir, Pd 및 Pt로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 알칼리 금속은 Li, Na 및 K로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 알칼리 토금속은 Be, Sr, Ba, Ca 및 Mg로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 3A족 반금속은 Sc, Y, La 및 Ac로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 3B족 반금속은 B, Al 및 Ga로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 4A족 반금속은 Ti, Zr 및 Hf로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 4B족 반금속은 Si, Ge 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 5A족 원소는 V, Nb 및 Ta로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 5B족 원소는 P, Sb 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 란타늄 계열 원소는 Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 악티늄 계열 원소는 Th, U, Nb, Pu, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 활물질.The method of claim 2, wherein the transition metal is selected from the group consisting of Mn, Ni, Fe, Cr, Co, Cu, Mo, W, Te, Re, Ru, Os, Rh, Ir, Pd and Pt, the alkali The metal is selected from the group consisting of Li, Na and K, the alkaline earth metal is selected from the group consisting of Be, Sr, Ba, Ca and Mg, the Group 3A semimetal is the group consisting of Sc, Y, La and Ac Group 3B semimetal is selected from the group consisting of B, Al and Ga, the Group 4A semimetal is selected from the group consisting of Ti, Zr and Hf, the Group 4B semimetal is Si, Ge and It is selected from the group consisting of Sn, the Group 5A element is selected from the group consisting of V, Nb and Ta, the Group 5B element is selected from the group consisting of P, Sb and Bi, the lanthanum-based element is Ce, Pr , Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu, wherein the actinium-based elements are Th, U, Nb, Pu, and their groups An anode active material comprising an element selected from the group consisting of a sum. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 함유 탄소 개질 원소는 전체 탄소 원소-금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 복합체에 대해 1 내지 90중량%로 함유되는 것을 특징으로 하는 음극 활물질.The negative electrode active material of claim 1, wherein the metal-containing carbon modifying element is contained in an amount of 1 to 90% by weight based on the composite including the entire carbon element-metal-containing carbon modifying element. 탄소계 물질; 및 Carbon-based materials; And 상기 탄소계 물질 표면에 존재하고, 탄소 원소와 주변의 탄소 구조의 개질이 가능한 금속 함유 탄소 개질 원소가 분산되고, 미세 기공이 형성된 탄소 원소-금속 함유 탄소 개질 원소로 이루어진 복합체A composite comprising a carbon-element-containing carbon-modified element on which the metal-containing carbon-modified element, which is present on the surface of the carbon-based material and capable of modifying the carbon element and the surrounding carbon structure, is dispersed and micropores are formed. 를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.A negative electrode active material for a lithium secondary battery comprising a. 제 5 항에 있어서, 상기 금속 함유 탄소 개질 원소는 전이 금속, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 3A족, 3B족, 4A족 및 4B족 반금속, 5A족, 5B족, 란타늄 계열, 악티늄 계열 원소, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 활물질.The method of claim 5, wherein the metal-containing carbon-modified element is a transition metal, alkali metal, alkaline earth metal, Group 3A, Group 3B, Group 4A and Group 4B semimetals, Group 5A, Group 5B, lanthanum series, actinium-based elements, and An anode active material comprising an element selected from the group consisting of a combination of these. 제 6 항에 있어서, 상기 전이 금속은 Mn, Ni, Fe, Cr, Co, Cu, Mo, W, Te, Re, Ru, Os, Rh, Ir, Pd 및 Pt로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 알칼리 금속은 Li, Na 및 K로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 알칼리 토금속은 Be, Sr, Ba, Ca 및 Mg로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 3A족 반금속은 Sc, Y, La 및 Ac로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 3B족 반금속은 B, Al 및 Ga로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 4A족 반금속은 Ti, Zr 및 Hf로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 4B족 반금속은 Si, Ge 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 5A족 원소는 V, Nb 및 Ta로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 5B족 원소는 P, Sb 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 란타늄 계열 원소는 Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 악티늄 계열 원소는 Th, U, Nb, Pu, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 활물질.The method of claim 6, wherein the transition metal is selected from the group consisting of Mn, Ni, Fe, Cr, Co, Cu, Mo, W, Te, Re, Ru, Os, Rh, Ir, Pd and Pt, the alkali The metal is selected from the group consisting of Li, Na and K, the alkaline earth metal is selected from the group consisting of Be, Sr, Ba, Ca and Mg, the Group 3A semimetal is the group consisting of Sc, Y, La and Ac Group 3B semimetal is selected from the group consisting of B, Al and Ga, the Group 4A semimetal is selected from the group consisting of Ti, Zr and Hf, the Group 4B semimetal is Si, Ge and It is selected from the group consisting of Sn, the Group 5A element is selected from the group consisting of V, Nb and Ta, the Group 5B element is selected from the group consisting of P, Sb and Bi, the lanthanum-based element is Ce, Pr , Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu, wherein the actinium-based elements are Th, U, Nb, Pu, and their groups An anode active material comprising an element selected from the group consisting of a sum. 제 5 항에 있어서, 상기 금속 함유 탄소 개질 원소는 전체 탄소 원소-금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 복합체에 대해 1 내지 90중량%로 함유되는 것을 특징으로 하는 음극 활물질.The anode active material according to claim 5, wherein the metal-containing carbon modifying element is contained in an amount of 1 to 90% by weight based on the composite including the entire carbon element-metal-containing carbon modifying element. 제 5 항에 있어서, 상기 탄소계 물질은 천연 흑연, 인조 흑연, 흑연계 탄소 섬유의 결정질계 탄소; 고상 탄소, 석유계, 석탄계 탄소 원료, 수지계 탄소, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 탄소 원료를 처리하여 얻어진 비정질계 탄소; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 활물질.The method of claim 5, wherein the carbonaceous material is natural graphite, artificial graphite, crystalline carbon of graphite carbon fiber; Amorphous carbon obtained by treating a carbon raw material selected from the group consisting of solid carbon, petroleum, coal based carbon raw materials, resin based carbon, and combinations thereof; And a combination selected from the group consisting of a negative electrode active material. 제 5 항에 있어서, 상기 탄소계 물질은 탄소질 전구체 및 탄소 개질 원소 전구체 혼합물 100 중량부에 대하여 1 내지 1000중량부로 사용하는 것을 특징으로 하는 음극 활물질.The mixture of claim 5, wherein the carbonaceous material is a carbonaceous precursor and a carbon modified element precursor mixture. An anode active material, characterized in that it is used in 1 to 1000 parts by weight based on 100 parts by weight. ⅰ) 탄소 전구체 및 금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 전구체를 혼합하는 단계;Iii) mixing a precursor comprising a carbon precursor and a metal containing carbon modifying element; ⅱ) 얻어진 전구체 혼합물을 제1차 열처리하는 단계; 및 Ii) first heat treating the obtained precursor mixture; And ⅲ) 열처리된 혼합물을 비산화성 분위기 하에서 제2차 열처리하는 단계Iii) a second heat treatment of the heat treated mixture in a non-oxidizing atmosphere 를 포함하는 탄소-금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법.Method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery comprising a carbon-metal-containing carbon modifying element comprising a. 제 11 항에 있어서, 상기 탄소 전구체는 고상 탄소 또는 액상 탄소 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 음극 활물질의 제조방법.12. The method of claim 11, wherein the carbon precursor is any one selected from solid carbon or liquid carbon. 제 11 항에 있어서, 상기 금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 전구체는 전이 금속, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 3A족, 3B족, 4A족 및 4B족 반금속, 5A족, 5B족, 란타늄 계열 또는 악티늄 계열 원소 중 하나 이상을 포함하는 알콕사이드, 염, 산화물, 황화물, 수산화물 및 수소화물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 형태 인 것을 특징으로 하는 음극 활물질의 제조방법.The method of claim 11, wherein the precursor containing the metal-containing carbon-modifying element is a transition metal, alkali metal, alkaline earth metal, Group 3A, 3B, 4A and 4B semimetals, Group 5A, 5B, lanthanum series or actinium A method for producing a negative electrode active material, characterized in that it is one type selected from the group consisting of alkoxides, salts, oxides, sulfides, hydroxides and hydrides containing at least one of the series elements. 제 11 항에 있어서, 상기 제1차 열처리는 150 내지 300 ℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 11, wherein the first heat treatment is performed at 150 to 300 ℃. 제 11 항에 있어서, 상기 제1차 열처리는 산화 분위기 하에서 수행하는 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 11, wherein the first heat treatment is performed under an oxidizing atmosphere. 제 11 항에 있어서, 상기 제2차 열처리는 500 내지 1300 ℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 제조방법.12. The method of claim 11, wherein the second heat treatment is performed at 500 to 1300 ° C. 제 11 항에 있어서, 상기 제2차 열처리는 환원 분위기 하에서 수행하는 것을 특징으로 하는 제조방법.12. The method of claim 11, wherein the second heat treatment is performed under a reducing atmosphere. ⅰ) 탄소 전구체 및 금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 전구체를 혼합하는 단계;Iii) mixing a precursor comprising a carbon precursor and a metal containing carbon modifying element; ⅱ) 상기에서 얻어진 전구체 혼합물을 탄소계 물질을 도포하여 상기 탄소계 물질 표면에 전구체 혼합물이 코팅되도록 하는 단계;Ii) applying the carbonaceous material to the precursor mixture obtained above so that the precursor mixture is coated on the surface of the carbonaceous material; ⅲ) 상기에서 얻어진 전구체 혼합물을 제1차 열처리하는 단계; 및 Iii) first heat treatment of the precursor mixture obtained above; And ⅳ) 상기에서 열처리된 혼합물을 비산화성 분위기 하에서 제2차 열처리하는 단계Iii) a second heat treatment of the mixture heat treated in a non-oxidizing atmosphere 를 포함하여, 탄소계 물질과, 상기 탄소계 물질 표면에 탄소-금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 복합체가 코팅된 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법.Including, a method of manufacturing a negative electrode active material for a lithium secondary battery coated with a composite comprising a carbon-based material and a carbon-containing carbon modifying element on the surface of the carbon-based material. 제 18 항에 있어서, 상기 탄소 전구체는 고상 탄소 또는 액상 탄소 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 음극 활물질의 제조방법.19. The method of claim 18, wherein the carbon precursor is any one selected from solid carbon or liquid carbon. 제 18 항에 있어서, 상기 금속 함유 탄소 개질 원소를 포함하는 전구체는 전이 금속, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 3A족, 3B족, 4A족 및 4B족 반금속, 5A족, 5B족, 란타늄 계열 또는 악티늄 계열 원소 중 하나 이상을 포함하는 알콕사이드, 염, 산화물, 황화물, 수산화물 및 수소화물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 형태인 것을 특징으로 하는 음극 활물질의 제조방법.19. The method of claim 18, wherein the precursor containing the metal-containing carbon modifying element is a transition metal, an alkali metal, an alkaline earth metal, a Group 3A, 3B, 4A and 4B semimetal, Group 5A, 5B, lanthanide series or actinium. A method for producing a negative electrode active material, characterized in that it is one type selected from the group consisting of alkoxides, salts, oxides, sulfides, hydroxides and hydrides containing at least one of the series elements. 제 18 항에 있어서, 상기 제1차 열처리는 150 내지 300 ℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 18, wherein the first heat treatment is performed at 150 to 300 ℃. 제 18 항에 있어서, 상기 제1차 열처리는 산화 분위기 하에서 수행하는 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 18, wherein the first heat treatment is performed under an oxidizing atmosphere. 제 18 항에 있어서, 상기 제2차 열처리는 500 내지 1300 ℃에서 수행하는 것 을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 18, wherein the second heat treatment is performed at 500 to 1300 ℃. 제 18 항에 있어서, 상기 제2차 열처리는 환원 분위기 하에서 수행하는 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 18, wherein the second heat treatment is performed under a reducing atmosphere. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 하나의 항에 따른 음극 활물질을 포함하는 음극; A negative electrode comprising the negative electrode active material according to any one of claims 1 to 10; 리튬의 가역적인 인터칼레이션/디인터칼레이션이 가능한 양극 활물질을 포함하는 양극; 및 A positive electrode including a positive electrode active material capable of reversible intercalation / deintercalation of lithium; And 상기 음극 및 양극 사이에 존재하는 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지.Lithium secondary battery comprising an electrolyte existing between the negative electrode and the positive electrode.
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