KR100681465B1 - Electrode active material with high capacity and good cycleability and lithium secondary cell comprising the same - Google Patents

Electrode active material with high capacity and good cycleability and lithium secondary cell comprising the same Download PDF

Info

Publication number
KR100681465B1
KR100681465B1 KR1020040060226A KR20040060226A KR100681465B1 KR 100681465 B1 KR100681465 B1 KR 100681465B1 KR 1020040060226 A KR1020040060226 A KR 1020040060226A KR 20040060226 A KR20040060226 A KR 20040060226A KR 100681465 B1 KR100681465 B1 KR 100681465B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
compound
active material
electrode active
lithium secondary
silicon
Prior art date
Application number
KR1020040060226A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20060011393A (en
Inventor
김광훈
최승돈
박홍규
이영주
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020040060226A priority Critical patent/KR100681465B1/en
Publication of KR20060011393A publication Critical patent/KR20060011393A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100681465B1 publication Critical patent/KR100681465B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

본 발명은 하기 일반식 (Ⅰ)로 표기되는 리튬 이차 전지 전극활물질용 신규 화합물 및 이의 제조방법, 상기 화합물을 포함하는 전극 및 이를 이용한 리튬 이차 전지를 제공한다.The present invention provides a novel compound for a lithium secondary battery electrode active material represented by the following general formula (I), a preparation method thereof, an electrode including the compound, and a lithium secondary battery using the same.

NaxMySizOα(Ⅰ) Na x M y Si z O α (Ⅰ)

(상기에 있어서, M은 Cu, Co, Ni, Al, Sn 및 Mn으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속이고, 0<x<1, 0<y<2, 0<z<1, 0<α<2이다.)(In the above, M is a metal selected from the group consisting of Cu, Co, Ni, Al, Sn and Mn, and 0 <x <1, 0 <y <2, 0 <z <1, 0 <α <2) .)

본 발명의 상기 화학식 1로 표기되는 화합물은 공침된 금속 원자(M)로 인해 전자 전도성이 향상될 뿐만 아니라 충방전에 따른 전극의 퇴화 현상이 억제되어 고용량 및 장수명 특성을 갖는 리튬 이차 전지를 제공할 수 있다.The compound represented by Chemical Formula 1 of the present invention not only improves the electronic conductivity due to the co-precipitated metal atom (M) but also suppresses the deterioration of the electrode due to charging and discharging, thereby providing a lithium secondary battery having high capacity and long life characteristics. Can be.

전극활물질, 공침, 리튬 이차 전지, 충방전 용량, 수명 특성Electrode active material, coprecipitation, lithium secondary battery, charge and discharge capacity, lifespan characteristics

Description

고용량 및 장수명 특성을 갖는 전극활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지{ELECTRODE ACTIVE MATERIAL WITH HIGH CAPACITY AND GOOD CYCLEABILITY AND LITHIUM SECONDARY CELL COMPRISING THE SAME}ELECTRODE ACTIVE MATERIAL WITH HIGH CAPACITY AND GOOD CYCLEABILITY AND LITHIUM SECONDARY CELL COMPRISING THE SAME

도 1a는 실시예 2에서 제조된 화합물(Na0.15Ni0.5Si0.45O0.7) 입자의 전자현미경 (SEM) 사진이며, 도 1b, 도 1c 및 도 1d는 상기 화합물 성분 중 Na, Si 및 Ni의 각 EDX 분석도이다.FIG. 1A is an electron microscope (SEM) photograph of the compound (Na 0.15 Ni 0.5 Si 0.45 O 0.7 ) particles prepared in Example 2, and FIGS. 1B, 1C, and 1D are angles of Na, Si, and Ni in the compound component. EDX analysis.

도 2은 실시예 1에서 제조된 화합물(Na0.14Cu0.4Si0.45O0.7) 입자의 XRD 분석도이다. Figure 2 is an XRD analysis of the compound (Na 0.14 Cu 0.4 Si 0.45 O 0.7 ) particles prepared in Example 1.

도 3는 실시예 1 내지 4에서 제조된 화합물을 각각 전극활물질로 이용한 실시예 9 내지 12의 코인형 리튬 이차 반쪽 전지(coin type half cell)와 순수한 규소 및 실리콘 모노옥사이드를 각각 전극활물질로 이용한 비교예 3 내지 4의 코인형 리튬 이차 반쪽 전지의 충방전 싸이클에 따른 효율 변화(수명 특성)를 나타낸 도이다. 3 is a comparison using the coin-type lithium secondary half cells (Example 9 to 12) using the compounds prepared in Examples 1 to 4 as the electrode active material and pure silicon and silicon monooxide as the electrode active material, respectively It is a figure which shows the efficiency change (life characteristic) according to the charge / discharge cycle of the coin type lithium secondary half battery of Examples 3-4.

본 발명은 높은 충방전 용량 및 장수명 특성을 갖는 전극활물질용 신규화합물, 이를 포함하는 전극 및 이를 구비한 리튬 이차 전지에 관한 것이다. The present invention relates to a novel compound for an electrode active material having high charge and discharge capacity and long life characteristics, an electrode including the same, and a lithium secondary battery having the same.

최근 휴대용 전화기, 비디오 카메라, 컴퓨터 등의 전자기기들이 휴대화 및 소형화되는 추세이며, 이러한 상황과 더불어 이들 기기에서 전원의 주요 공급 장치인 배터리의 경우도 소형화되고 있다. 게다가 이들 기기들의 기능이 다양화되기 때문에 소모되는 전력은 오히려 증가하는 방향으로 가고 있다. 이러한 요구조건에 부합하는 전지 중의 하나가 리튬 이온 이차 전지로서, 이는 고용량이며 높은 전압을 나타낸다.Recently, electronic devices such as mobile phones, video cameras, computers, etc. are becoming more portable and miniaturized. In addition to these situations, the battery, which is a main power supply device in these devices, is also miniaturized. In addition, the power of these devices is diversified, so the power consumed is on the rise. One battery that meets these requirements is a lithium ion secondary battery, which is high in capacity and exhibits high voltage.

종래의 리튬 이온 이차 전지는 부극활물질로서 흑연 등의 탄소 성질의 재료를 이용하였으나, 이때의 리튬 이온 이차 전지의 최대 이론 용량은 372mAh/g로서 높은 충방전 용량과 장수명 특성을 갖는 전지를 제조하는데 한계가 있었다.Conventional lithium ion secondary batteries use a carbonaceous material such as graphite as a negative electrode active material, but the maximum theoretical capacity of the lithium ion secondary battery at this time is 372 mAh / g, which is a limitation in manufacturing a battery having high charge and discharge capacity and long life characteristics. There was.

상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 다양한 연구가 진행되어 왔다. 일본 특허공개 평 10-284056호는 리튬과 금속 합금을 형성할 수 있는 규소 산화물을 부극활물질로서 이용하고, 도전제로서 흑연을 이용하여 높은 충방전 용량을 구현하는 것이 제안되었다. 그러나 규소의 낮은 전자 전도성으로 인해 전지의 용량 감소 및 전지의 수명 특성 저하와 같은 문제점이 초래되었다.Various studies have been conducted to solve the above problems. Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 10-284056 proposes to realize high charge and discharge capacity using silicon oxide capable of forming a metal alloy with lithium as a negative electrode active material and graphite as a conductive agent. However, the low electronic conductivity of silicon has led to problems such as reduced battery capacity and reduced battery life characteristics.

또한, 일본 특허공개 평 2003-223892A호에는 규소 화합물의 미분말, 흑연 및 도전제를 혼합하여 볼밀링(Ball milling)한 후 소성하여 전지의 높은 방전 용량 및 장수명 특성을 향상시키는 기술이 기재되었다. 그러나 상기의 방법은 규소 화합물이 흑연 및 도전제와 일체가 되기 때문에 전지의 용량을 향상시키거나 전기적인 저 항을 작게 하여 수명 특성을 개선시킬 가능성이 있으나, 규소 화합물의 충방전시 발생하는 큰 부피 변화로 인해 규소화합물이 흑연 및 도전제와 탈착되어 오히려 전지의 성능을 저하시키는 문제점을 초래하였다.In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-223892A discloses a technique for improving high discharge capacity and long life characteristics of a battery by mixing and milling a fine powder of a silicon compound, graphite, and a conductive agent, followed by firing. However, in the above method, since the silicon compound is integrated with graphite and the conductive agent, there is a possibility of improving the battery capacity or improving the life characteristics by reducing the electrical resistance, but a large volume generated during charging and discharging of the silicon compound Due to the change, the silicon compound is desorbed from the graphite and the conductive agent, which causes a problem of degrading the performance of the battery.

본 발명자들은 상기 종래 기술의 문제점을 분석하여, 구리, 코발트, 니켈 또는 망간 등의 전이금속을 포함하는 금속 전구체 화합물과 규소 전구체 화합물의 공침에 의해 형성된 비정질 구조의 화합물을 리튬 이차 전지의 부극활물질로 사용시, 전지의 높은 충방전 용량 및 장수명 특성을 나타낸다는 사실을 밝혀내었다. The present inventors have analyzed the problems of the prior art, by using a metal precursor compound containing a transition metal such as copper, cobalt, nickel or manganese and a compound having an amorphous structure formed by the coprecipitation of the silicon precursor compound as a negative electrode active material of a lithium secondary battery In use, it was found that the battery exhibits high charge and discharge capacity and long life characteristics.

이에 본 발명은 고용량 및 장수명 특성을 갖는 전극활물질용 신규화합물 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel compound for an electrode active material having a high capacity and long life and a method for producing the same.

또한, 상기 화합물을 포함하는 전극 및 이를 이용한 리튬 이차 전지를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다. In addition, another object of the present invention is to provide an electrode including the compound and a lithium secondary battery using the same.

본 발명은 하기 화학식 1로 표기되는 신규 화합물을 제공하며, 상기 화합물은 리튬 이차 전지용 전극활물질, 바람직하게는 부극활물질로 사용될 수 있다. The present invention provides a novel compound represented by Formula 1 below, which may be used as an electrode active material for lithium secondary batteries, preferably as a negative electrode active material.

NaxMySizOα(Ⅰ)Na x M y Si z O α (Ⅰ)

상기에 있어서, In the above,

M은 Cu, Co, Ni, Al, Sn 및 Mn으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속이고, 0<x<1, 0<y<2, 0<z<1, 0<α<2이다.M is a metal selected from the group consisting of Cu, Co, Ni, Al, Sn and Mn, and 0 <x <1, 0 <y <2, 0 <z <1, 0 <α <2.

또한, 상기 화학식 1로 표기되는 화합물을 포함하는 전극 및 이를 이용한 리튬 이차 전지를 제공한다.In addition, an electrode including a compound represented by Chemical Formula 1 and a lithium secondary battery using the same are provided.

추가적으로, 본 발명은 a) Cu, Co, Ni, Al, Sn 및 Mn으로 이루어진 군으로부터 선택된 전이금속을 포함하는 금속 전구체 화합물 및 규소 전구체 화합물을 각각 용매에 용해시키는 단계; b) 상기 단계 a)에서 제조된 전이금속을 포함하는 금속 용액 및 규소를 포함하는 용액을 혼합, 공침 및 건조하는 단계; c) 상기 단계 b)의 공침물을 열처리하는 단계를 포함하는 상기 화학식 1로 표기되는 화합물의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of a) dissolving a metal precursor compound and a silicon precursor compound comprising a transition metal selected from the group consisting of Cu, Co, Ni, Al, Sn and Mn in a solvent, respectively; b) mixing, coprecipitation and drying a metal solution comprising a transition metal prepared in step a) and a solution comprising silicon; c) providing a method for preparing a compound represented by Chemical Formula 1 including the step of heat-treating the co-precipitate of step b).

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

본 발명에 따른 전극활물질용 신규 화합물의 원소 성분 중 하나는 리튬을 흡장 및 방출할 수 있는 규소(Si)가 바람직하다. 이는 종래 흑연 등과 같은 탄소재에 비해 큰 용량을 나타낼 수 있기 때문이다. 규소는 큰 용량과 같은 장점을 가짐에도 불구하고 낮은 전자 전도도와 심한 부피 변화에 따른 전극의 퇴화문제를 가짐으로써, 부극활물질로서의 응용이 제한적이다.One of the elemental components of the novel compound for electrode active material according to the present invention is preferably silicon (Si) capable of occluding and releasing lithium. This is because it can exhibit a large capacity compared to the carbon material such as conventional graphite. Although silicon has advantages such as large capacity, silicon has a problem of degradation of the electrode due to low electron conductivity and severe volume change, thereby limiting its application as a negative electrode active material.

이에 본 발명은 상기 규소를 포함하는 전구체 화합물과 우수한 전도성을 갖는 금속 화합물을 공침하여 상기 화학식 1로 표기되는 신규 화합물을 생성함으로써, 이를 리튬 이차 전지용 전극활물질로 사용시 전자 전도성 향상 및 충방전에 따른 전극활물질의 퇴화 현상 없이 높은 충방전 용량을 유지하며 상온에서의 수명 특성을 향상시킬 수 있다. Accordingly, the present invention produces a new compound represented by Chemical Formula 1 by coprecipitating a metal compound having excellent conductivity with a precursor compound including silicon, and thus using the electrode active material for a lithium secondary battery as an electrode active material for improving electron conductivity and charging and discharging. It can maintain a high charge and discharge capacity without degradation of the active material and improve the life characteristics at room temperature.                     

그러므로 본 발명에 따른 전극활물질용 신규 화합물의 원소 성분 중 다른 하나는 우수한 전도성을 갖는 것이 바람직하다. 규소는 비저항값이 2.3×105cm인 반도체이므로, 우수한 전도성을 갖는 금속으로 인해 전도도를 향상시킬 수 있기 때문이다. 또한 전이금속이 바람직하다. 이는 형성된 공침물의 열처리시, 전이금속이 아닌 금속은 쉽게 환원되지 않기 때문이다. 전도성이 우수한 전이금속의 비제한적인 예로는 Cu, Ni, Co, Al, Sn, Zn, Cr, Fe 또는 Mn 등이 있다.Therefore, it is preferable that the other one of the elemental components of the novel compound for electrode active material according to the present invention has excellent conductivity. Since silicon is a semiconductor having a resistivity of 2.3 × 10 5 cm, the conductivity can be improved due to the metal having excellent conductivity. Also preferred are transition metals. This is because, in the heat treatment of the formed coprecipitation, metals other than transition metals are not easily reduced. Non-limiting examples of the conductive metal having excellent conductivity include Cu, Ni, Co, Al, Sn, Zn, Cr, Fe, or Mn.

또한, 본 발명의 전극활물질용 신규 화합물의 원소 성분 중 또 다른 하나인 나트륨은 규소 전구체 화합물인 규산나트륨(Na2SiO3)에 기인한다. 따라서, 화학식 1 중 Na가 다른 원소로 대체된 경우도 본 발명의 균등 범위에 속한다.In addition, sodium, which is another elementary component of the novel compound for electrode active materials of the present invention, is attributable to sodium silicate (Na 2 SiO 3 ), which is a silicon precursor compound. Therefore, the case where Na in the general formula (1) is replaced by another element is also within the equivalent scope of the present invention.

이와 같이, 전도성이 우수한 Cu, Ni, Co, Al, Sn 또는 Mn 등의 전이금속, 규소 및 나트륨 성분을 포함하는 화학식 1의 복합산화물은 비정질, 결정질 또는 이들의 혼합 형태로 존재할 수 있으며, 특히 비정질이 바람직하다. 비정질 구조는 격자의 장범위 규칙성이 없으므로 격자 팽창시 자체적으로 일부분의 팽창을 흡수할 수 있으며, 전극 내부로 리튬의 많은 확산 경로를 제공할 수 있기 때문이다. As such, the composite oxide of Chemical Formula 1 including transition metals such as Cu, Ni, Co, Al, Sn, or Mn having excellent conductivity, silicon, and sodium components may be present in amorphous, crystalline, or mixed form thereof, particularly amorphous. This is preferable. Because the amorphous structure has no long range regularity of the lattice, it can absorb part of the expansion itself upon lattice expansion, and can provide many diffusion paths of lithium into the electrode.

본 발명의 화학식 1로 표기되는 신규 화합물은 비정질 형태일 뿐만 아니라 전기화학적으로 리튬과 반응하여 리튬 고용체 또는 금속간 화합물을 형성하지 않고 inert한 금속 산화물 네트워크를 형성함으로써, 규소의 부피 팽창을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한 규소 자체도 비정질 형태이므로 결정질에 비해 부피 팽창도 크지 않다. The novel compounds represented by the general formula (1) of the present invention are not only amorphous but also electrochemically react with lithium to form a metal oxide network inert without forming lithium solid solution or intermetallic compound, thereby effectively inhibiting the volume expansion of silicon. Can be. In addition, silicon itself is in amorphous form, so the volume expansion is not large compared to crystalline.                     

상기 화학식 1의 화합물은 하기와 같은 공침법에 의해 제조될 수 있다. 이의 일 실시예를 들면, 우선 Cu, Co, Ni, Al, Sn 또는 Mn 등의 전이금속을 포함하는 금속 전구체 화합물과 규소를 포함하는 전구체 화합물을 용매에 용해시켜 각각 용액을 제조한다.The compound of Formula 1 may be prepared by the coprecipitation method as follows. For example, first, a solution is prepared by dissolving a metal precursor compound including a transition metal such as Cu, Co, Ni, Al, Sn or Mn and a precursor compound including silicon in a solvent.

규소를 포함하는 전구체 화합물로는 수용성인 화합물은 모두 사용 가능하며, 특히 pH가 12 내지 14 범위인 화합물이 바람직하다. 이는 다른 반응물과 pH 차이를 이용한 공침 반응을 용이하게 진행할 수 있기 때문이다. pH가 12 내지 14 범위이며, 수용성인 규소 전구체 화합물의 예로는 규산나트륨(Na2SiO3)이 있다. As the precursor compound containing silicon, any water-soluble compound can be used, and a compound having a pH in the range of 12 to 14 is particularly preferable. This is because the coprecipitation reaction using the pH difference with other reactants can be easily performed. An example of a silicon precursor compound having a pH ranging from 12 to 14 and water soluble is sodium silicate (Na 2 SiO 3 ).

Cu, Ni, Co, Al, Sn 또는 Mn 등의 전이금속을 포함하는 화합물로는 상기 금속을 포함하는 수용성 화합물이 사용 가능하며, 이들의 비제한적인 예로는 각 금속을 포함하는 알콕시드, 나이트레이트, 아세테이트, 할로겐화물, 하이드록사이드, 옥사이드, 카보네이트, 옥살레이트, 설페이트 또는 상기 원소를 포함하는 염으로서, 이온화가 가능한 화합물 등이 있다. 특히, pH가 4 내지 6정도의 약산인 금속초산화물 또는 금속염화물이 바람직하다. 이는 pH가 12 내지 14 범위인 규소를 포함하는 전구체 화합물, 바람직하게는 pH가 14인 규산나트륨과의 pH 차이로 인해 용이한 공침 반응을 진행할 수 있기 때문이다. Cu, Ni, Co, Al, Sn 또는 Mn 등을 포함하는 금속초산화물 또는 금속염화물의 구체적인 예로는 (CH3COO)2Cu, (CH3COO) 2Co, (CH3COO)2Mn, (CH3COO)2Ni, (CH3COO)2Al, (CH3COO)2Sn, SnCl4, SnCl2 또는 이들의 혼합물 등이 있다. As a compound containing a transition metal such as Cu, Ni, Co, Al, Sn, or Mn, a water-soluble compound including the metal may be used, and non-limiting examples thereof include alkoxides and nitrates containing each metal. And acetates, halides, hydroxides, oxides, carbonates, oxalates, sulfates, or salts containing the above elements, and compounds which can be ionized. In particular, metal superoxide or metal chloride whose pH is about 4-6 weak acid is preferable. This is because the coprecipitation reaction can proceed easily due to the pH difference with the precursor compound including silicon having a pH in the range of 12 to 14, preferably sodium silicate having a pH of 14. Specific examples of metal oxides or metal chlorides including Cu, Ni, Co, Al, Sn, or Mn include (CH 3 COO) 2 Cu, (CH 3 COO) 2 Co, (CH 3 COO) 2 Mn, ( CH 3 COO) 2 Ni, (CH 3 COO) 2 Al, (CH 3 COO) 2 Sn, SnCl 4 , SnCl 2 or mixtures thereof.

용매는 물 또는 저급 알코올 등과 같은 극성 용매를 사용할 수 있다. 상기 규소를 포함하는 용액 및 전이금속을 포함하는 용액의 농도는 각각 0.1 내지 1M 농도인 것이 바람직하다. 0.1M 미만일 경우 높은 충방전 용량을 가진 전극 재료를 제조할 수가 없으며, 1M을 초과할 경우 규소와 전이금속이 공침되지 않고 각각 침전되어, 수명 특성의 저하를 일으키게 된다.The solvent may be a polar solvent such as water or lower alcohol. The concentration of the solution containing the silicon and the solution containing the transition metal is preferably 0.1 to 1M each. If it is less than 0.1M, the electrode material having a high charge / discharge capacity cannot be manufactured, and if it is more than 1M, silicon and transition metal do not co-precipitate, respectively, which causes degradation of life characteristics.

제조된 Cu, Co, Ni, Al, Sn 또는 Mn 등의 전이금속을 포함하는 금속 용액과 규소를 포함하는 용액을 적절한 농도비로 교반(stirring)하여 혼합한다. The prepared metal solution containing a transition metal such as Cu, Co, Ni, Al, Sn or Mn and a solution containing silicon are stirred and mixed at an appropriate concentration ratio.

pH가 4 내지 6인 전이금속을 포함한 수용액과 pH가 12 내지 14인 규소를 포함한 수용액을 혼합할 경우, 급작스러운 pH 상승으로 인해 규소 및 전이금속이 포함된 복합수산화물로 공침하게 된다. 이때 두 용액의 pH 차이는 전술한 바와 마찬가지로 6 내지 10 정도가 바람직하며, 기타 pH 조절제 또는 침전제를 사용하여도 무방하다. When an aqueous solution containing a transition metal having a pH of 4 to 6 and an aqueous solution containing silicon having a pH of 12 to 14 are mixed, a sudden increase in pH causes coprecipitation with a composite hydroxide containing silicon and a transition metal. In this case, the pH difference between the two solutions is preferably about 6 to 10, as described above, and other pH adjusting or precipitating agents may be used.

상기 전이금속을 포함하는 용액과 규소를 포함하는 용액의 몰 농도비는 1 : 0.5 ~ 1이 바람직하다. 몰 농도비가 1:0.5 미만일 경우에는 전지의 높은 충방전 용량을 얻을 수 없으며, 1:1을 초과할 경우에는 전자 전도성이 저하되어 수명 특성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다. 또한, 교반 시간은 0.1 내지 1 시간이 바람직하며, 몰 농도비와 교반 시간은 목적에 맞게 상기 범위 내에서 조절할 수 있다.The molar concentration ratio of the solution containing the transition metal and the solution containing silicon is preferably 1: 0.5 to 1. When the molar concentration ratio is less than 1: 0.5, the high charge / discharge capacity of the battery cannot be obtained, and when the molar ratio is greater than 1: 1, the electronic conductivity is deteriorated and the lifespan characteristics are deteriorated. In addition, the stirring time is preferably 0.1 to 1 hour, the molar concentration ratio and the stirring time can be adjusted within the above range to suit the purpose.

이렇게 공침된 물질은 65 내지 80℃ 온도 범위에서 24 내지 48시간 정도 건조한 후, 열처리 단계를 거쳐 이루어진다. The co-precipitated material is dried in a temperature range of 65 to 80 ° C. for 24 to 48 hours and then subjected to a heat treatment step.

이때 열처리 시간은 6 내지 18시간이 바람직하며, 열처리 온도는 500 내지 800℃ 범위가 바람직하다. 열처리 온도가 500℃ 미만일 경우에는 공침물에서 Cu, Ni, Co, Al, Sn 또는 Mn 등과 같은 전이금속이 환원되지 않아, 전극활물질의 전자 전도성 저하로 인한 수명 특성이 저하되며, 800℃를 초과할 경우에는 활물질의 결정화가 이루어져 높은 충방전 용량을 구현할 수 없게 된다. The heat treatment time is preferably 6 to 18 hours, the heat treatment temperature is preferably in the range of 500 to 800 ℃. When the heat treatment temperature is less than 500 ° C, transition metals such as Cu, Ni, Co, Al, Sn, Mn, etc. are not reduced in the coprecipitation, so that the life characteristics due to the decrease in the electronic conductivity of the electrode active material are lowered, and may exceed 800 ° C In this case, the active material is crystallized, and thus it is impossible to implement high charge and discharge capacity.

또한, 열처리는 비활성 기체와 수소 기체가 혼합된 환원 분위기하에서 이루어지는 것이 바람직하며, 이때 혼합 기체 중 수소 기체의 혼합 비율은 1 내지 10% 인 것이 바람직하다. In addition, the heat treatment is preferably performed in a reducing atmosphere in which an inert gas and hydrogen gas are mixed, and in this case, the mixing ratio of hydrogen gas in the mixed gas is preferably 1 to 10%.

환원 분위기하에서의 열처리를 수행함으로써 수산화물 형태로 존재하던 전이금속은 환원되어 금속 상태가 되고, 수산화물 형태의 화합물들은 비정질의 산화물 형태가 되며, 이로 인해 본 발명의 화학식 1로 표기되는 신규 전이금속, 나트륨 및 규소의 복합 산화물이 이루어진다. 이때 전이금속의 환원여부는 XRD를 통해 확인할 수 있으며, 또한 ICP 분석을 통하여 화합물의 산화수를 결정할 수 있다.By carrying out the heat treatment in a reducing atmosphere, the transition metal present in the hydroxide form is reduced to a metal state, and the compounds in the hydroxide form become amorphous oxide forms, thereby forming a novel transition metal, sodium and A composite oxide of silicon is made. At this time, the reduction of the transition metal can be confirmed through XRD, and also the oxidation number of the compound can be determined through ICP analysis.

이와 같이 제조된 화학식 1의 신규 화합물은 전극활물질, 바람직하게는 부극활물질로 단독 사용 가능하며, 또는 일반적인 전극활물질 재료의 표면상에 코팅하여 사용하여도 무방하다. The novel compound of Formula 1 thus prepared may be used alone as an electrode active material, preferably as a negative electrode active material, or may be used by coating on the surface of a general electrode active material.

상기 화학식 1의 화합물은 전극 재료인 양(兩) 전극활물질, 바람직하게는 부극활물질로 사용하여 전극 슬러리를 제조하고, 제조된 전극 슬러리를 전류 집전체에 코팅함으로써 전극을 제조할 수 있다. 이와 같은 전극의 제조 방법으로는 당 기술 분야에 알려져 있는 통상의 방법을 이용할 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다. The compound of Formula 1 may be prepared by preparing an electrode slurry using a positive electrode active material, preferably a negative electrode active material as an electrode material, and coating the prepared electrode slurry on a current collector. As a manufacturing method of such an electrode, the conventional method known in the art can be used, and is not particularly limited.

또한, 본 발명은 a) 리튬을 흡장 및 방출할 수 있는 정극활물질을 포함하는 정극; b) 상기 화학식 1로 표기되는 화합물을 포함하는 부극; c) 분리막 및 d) 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다. 본 발명의 리튬 이차 전지는 당 기술 분야에 알려져 있는 통상적인 방법으로 정극과 부극 사이에 다공성의 분리막을 넣고 비수 전해액을 투입하여 제조할 수 있다. In addition, the present invention a) a positive electrode comprising a positive electrode active material capable of occluding and releasing lithium; b) a negative electrode comprising a compound represented by Formula 1; It provides a lithium secondary battery comprising c) a separator and d) an electrolyte. The lithium secondary battery of the present invention may be prepared by inserting a porous separator between a positive electrode and a negative electrode by a conventional method known in the art and adding a nonaqueous electrolyte.

본 발명의 전극을 제조하기 위한 정극 활물질로서는 리튬 함유 전이금속 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn 2O4, Li(NiaCobMnc)O2 (0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi1- YCoYO2, LiCo1- YMn YO2, LiNi1-YMnYO2 (여기에서, 0≤Y<1), Li(NiaCobMnc)O 4 (0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn2-zNizO4, LiMn2- zCozO4 (여기에서, 0<Z<2), LiCoPO4 및 LiFePO4로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택된 것을 사용할 수 있으며, 이중 LiCoO2가 더욱 바람직하다. As a positive electrode active material for manufacturing the electrode of this invention, it is preferable to use a lithium containing transition metal oxide. For example, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li (Ni a Co b Mn c ) O 2 (0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, a + b + c = 1), LiNi 1- Y Co Y O 2 , LiCo 1- Y Mn Y O 2 , LiNi 1-Y Mn Y O 2 (where 0 ≦ Y <1), Li (Ni a Co b Mn c ) O 4 (0 <a <2, 0 <b <2, 0 <c <2, a + b + c = 2), LiMn 2-z Ni z O 4 , LiMn 2- z Co z O 4 (here , 0 <Z <2), at least one selected from the group consisting of LiCoPO 4 and LiFePO 4 can be used, of which LiCoO 2 is more preferred.

본 발명의 분리막으로는 다공성 분리막을 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들면 폴리프로필렌계, 폴리에틸렌계, 폴리올레핀계 다공성 분리막을 사용할 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.As the separator of the present invention, it is preferable to use a porous separator. For example, a polypropylene-based, polyethylene-based, or polyolefin-based porous separator may be used, but is not limited thereto.

본 발명에서 사용할 수 있는 리튬 이차 전지의 비수전해액은 환형 카보네이트와 선형 카보네이트를 포함할 수 있다. 상기 환형 카보네이트의 예로는 에틸렌 카보네이트 (EC), 프로필렌 카보네이트 (PC), 감마부티로락톤(GBL) 등이 있다. 상기 선형 카보네이트의 예로는 디에틸 카보네이트 (DEC), 디메틸 카보네이트 (DMC), 에틸메틸카보네이트 (EMC) 및 메틸 프로필 카보네이트 (MPC)로 이루어진 군으로부 터 선택되는 1종 이상이 있다. 또한, 본 발명의 리튬 이차 전지의 비수전해액은 상기 카보네이트 화합물과 함께 리튬염을 포함하며, 구체적인 예로는 LiClO4, LiCF3SO3, LiPF6, LiBF4, LiAsF6 및 LiN(CF3 SO2)2로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택된 것이 바람직하다.The nonaqueous electrolyte of the lithium secondary battery that can be used in the present invention may include a cyclic carbonate and a linear carbonate. Examples of the cyclic carbonates include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), gamma butyrolactone (GBL), and the like. Examples of the linear carbonates include one or more selected from the group consisting of diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethylmethyl carbonate (EMC) and methyl propyl carbonate (MPC). In addition, the non-aqueous electrolyte of the lithium secondary battery of the present invention includes a lithium salt together with the carbonate compound, and specific examples thereof include LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 and LiN (CF 3 SO 2 ) It is preferable that at least one selected from the group consisting of two be selected.

본 발명에 따른 리튬 이차 전지의 외형은 캔으로 된 원통형, 각형 또는 파우치(pouch)형인 것이 바람직하다.The external shape of the lithium secondary battery according to the present invention is preferably a cylindrical, square or pouch type of cans.

이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 한정하는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples. However, an Example is for illustrating this invention and is not limited only to these.

실시예Example 1. Na Na 0.140.14 CuCu 0.40.4 SiSi 0.45 0.45 OO 0.70.7 제조 Produce

구리 초산화물과 규산 나트륨을 물에 용해시켜 각각 0.4M 농도의 수용액을 제조한 후, 이들의 몰 농도비를 1:1로 하여 혼합하였다. 30분간 교반한 후 65℃의 오븐에서 24시간 동안 건조시켰으며, 상기의 공침된 물질을 수소가 아르곤 대비 부피비로 4%로 혼합된 혼합 가스 하에서 500℃, 12시간 동안 열처리하여 Na0.14Cu0.4Si0.45O0.7를 제조하였다.Copper acetate and sodium silicate were dissolved in water to prepare an aqueous solution of 0.4 M concentration, respectively, and then mixed at a molar ratio of 1: 1. The mixture was stirred for 30 minutes and then dried in an oven at 65 ° C. for 24 hours. The co-precipitated material was heat-treated at 500 ° C. for 12 hours under a mixed gas in which hydrogen was mixed at a volume ratio of 4% by argon to Na 0.14 Cu 0.4 Si 0.45 O 0.7 was prepared.

실시예Example 2. Na 2. Na 0.150.15 NiNi 0.50.5 SiSi 0.45 0.45 OO 0.7 0.7 제조Produce

구리 초산화물 대신 니켈 초산화물을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 Na0.15Ni0.5Si0.45O0.7을 제조하였다. Na 0.15 Ni 0.5 Si 0.45 O 0.7 was prepared in the same manner as in Example 1, except that nickel acetate was used instead of copper acetate .

실시예Example 3. Na 3. Na 0.150.15 CoCo 0.50.5 SiSi 0.45 0.45 OO 0.7 0.7 제조Produce

구리 초산화물 대신 코발트 초산화물을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 Na0.15Co0.5Si0.45O0.7을 제조하였다. Na 0.15 Co 0.5 Si 0.45 O 0.7 was prepared in the same manner as in Example 1, except that cobalt superoxide was used instead of copper superoxide .

실시예Example 4. Na 4. Na 0.150.15 MnMn 0.550.55 SiSi 0.45 0.45 OO 0.7 0.7 제조Produce

구리 초산화물 대신 망간 초산화물을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 Na0.15Mn0.55Si0.45O0.7을 제조하였다. Na 0.15 Mn 0.55 Si 0.45 O 0.7 was prepared in the same manner as in Example 1, except that manganese superoxide was used instead of copper superoxide .

실시예Example 5-8. 전극 제조 5-8. Electrode manufacturing

상기 실시예 1 내지 4의 각 화합물을 전극 활물질로 사용하고, 활물질 대비 10%의 아세틸렌 블랙(도전재), 10%의 PVdF (결합제)와 함께 NMP(n-methyl pyrrolidinone) 용매에 분산시켜 슬러리를 얻었다. 슬러리를 구리 호일에 코팅 및 가열한 후, NMP 용매를 증발시켜 건조시키고, 500 kg/cm2 정도의 압력을 가해 압착시켜 전극을 제조하였다.Each compound of Examples 1 to 4 was used as an electrode active material, and the slurry was dispersed in an N-methyl pyrrolidinone (NMP) solvent with 10% acetylene black (conductive material) and 10% PVdF (binder) relative to the active material. Got it. After the slurry was coated on a copper foil and heated, the NMP solvent was evaporated to dryness, and pressed to apply a pressure of about 500 kg / cm 2 to prepare an electrode.

비교예Comparative example 1-2. 전극 제조 1-2. Electrode manufacturing

전극 활물질로 각각 순수한 규소 및 실리콘 모노옥사이드를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 5와 동일한 방법을 수행하여 비교예 1 및 2의 전극을 제조하였다.The electrodes of Comparative Examples 1 and 2 were prepared by the same method as Example 5, except that pure silicon and silicon monooxide were used as electrode active materials, respectively.

실시예Example 9-12. 리튬 이차 반쪽 전지의 제조 9-12. Fabrication of Lithium Secondary Half Battery

상기 실시예 5 내지 8의 전극을 정극으로 사용하고, 부극으로 리튬 금속을 사용하여 코인형(coin type)의 반쪽 전지를 제조하였다. 이때 사용한 전해질은 EC(ethylene carbonate)와 EMC(ethylmethyl carbonate)가 부피비로 1:2로 혼합된 용매에 LiPF6가 1몰 용해된 용액을 사용하였다.Coin type half cells were manufactured using the electrodes of Examples 5 to 8 as the positive electrode and using lithium metal as the negative electrode. The electrolyte used was a solution in which 1 mol of LiPF 6 was dissolved in a solvent in which EC (ethylene carbonate) and EMC (ethylmethyl carbonate) were mixed at a volume ratio of 1: 2.

비교예Comparative example 3-4. 리튬 이차 반쪽 전지 제조 3-4. Lithium Secondary Half Battery Manufacture

정극으로 상기 비교예 1의 순수한 규소 전극 및 비교예 2의 실리콘 모노옥사이드 전극을 각각 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 9와 동일한 방법을 수행하여 반쪽 전지를 제조하였다.A half cell was manufactured by the same method as Example 9, except that the pure silicon electrode of Comparative Example 1 and the silicon monooxide electrode of Comparative Example 2 were used as the positive electrode, respectively.

실험예Experimental Example 1. 화합물의 분석 1. Analysis of Compound

본 발명에 따라 제조된 화학식 1로 표기되는 화합물의 성분 및 표면을 평가하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.In order to evaluate the components and the surface of the compound represented by Formula 1 prepared according to the present invention, the following experiment was performed.

1-1. ICP(Inductively Coupled Plasma) 분석1-1. Inductively Coupled Plasma Analysis

ICP 분석으로 실시예 1의 화합물의 조성을 확인한 결과, 나트륨은 5.78 중량%, 구리는 45.65 중량% 및 규소는 22.64 중량%이었으며, 산소의 산화가는 계산에 의해 산출하였다. 이를 통해 각 물질의 몰 비율을 결정한 결과, Na0.14Cu0.4Si0.45 O0.7임을 알 수 있었다. As a result of confirming the composition of the compound of Example 1 by ICP analysis, 5.78 wt% of sodium, 45.65 wt% of copper, and 22.64 wt% of silicon were calculated by calculation of the oxidation value of oxygen. As a result of determining the molar ratio of each material, it was found that Na 0.14 Cu 0.4 Si 0.45 O 0.7 .

1-2. 1-2. SEMSEM &  & EDXEDX 분석 analysis

시료는 실시예 2의 화합물 입자를 사용하였다. The sample particle | grains of Example 2 were used for the sample.

전자현미경(SEM)과 EDX(Energy Dispersive X-ray spectrometer)로 분석한 결과, 본 발명의 Na0.15Ni0.5Si0.45O0.7 화합물은 공침법에 의해 니켈과 규소가 나노 미터 단위로 존재함을 확인할 수 있었으며(도 1a 참조), 특히 EDX로 분석한 결과, Na, Si 및 Ni 성분이 모두 균일하게 혼합되어 있음을 알 수 있었다(도 1b, 도 1c 및 도 1d 참조).As a result of analysis by electron microscope (SEM) and EDX (Energy Dispersive X-ray spectrometer), Na 0.15 Ni 0.5 Si 0.45 O 0.7 compound of the present invention can be confirmed that the presence of nickel and silicon in nanometer units by coprecipitation method In particular, it was found that Na, Si, and Ni components were all uniformly mixed (see FIGS. 1B, 1C, and 1D).

1-3. X선 회절 분석 (1-3. X-ray diffraction analysis XRDXRD : X-ray Diffraction)X-ray Diffraction

시료는 실시예 1의 화합물 입자를 사용하였다. The sample particle | grains of Example 1 were used for the sample.

XRD를 사용하여 측정한 결과, 본 발명에 따라 규소와 전이금속의 공침으로 형성된 Na0.14Cu0.4Si0.45O0.7 화합물은 SiO 피크 뿐만 아니라 순수한 구리 피크가 존재함을 확인할 수 있었다(도 2 참조).As a result of measurement using XRD, it was confirmed that Na 0.14 Cu 0.4 Si 0.45 O 0.7 compound formed by coprecipitation of silicon and transition metal according to the present invention not only SiO peak but also pure copper peak (see FIG. 2).

실험예Experimental Example 1. 리튬 이차 전지의 성능 평가 1. Performance Evaluation of Lithium Secondary Battery

본 발명에 따라 제조된 화학식 1의 화합물을 전극활물질로 이용한 리튬 이차 전지의 성능 평가를 하기와 같이 수행하였다.Performance evaluation of the lithium secondary battery using the compound of Formula 1 prepared according to the present invention as an electrode active material was performed as follows.

실시예 1 내지 4에서 제조된 각 신규 화합물을 이용한 실시예 9 내지 12의 리튬 이차 전지와 순수한 규소 전극 및 실리콘 모노옥사이드 전극을 각각 이용한 비교예 3 및 4의 리튬 이차 전지를 사용하였다. 각 전지의 충방전 전압 범위는 0.005 내지 1.5V로 하였고, 0.1C/0.1C로 충방전하였다. 충방전에 따른 효율은 각 싸이클에서 방전용량을 충전용량으로 나누어 백분율로 표시하였으며, 이의 결과는 하기 표 1에 기재하였다.The lithium secondary batteries of Examples 9 to 12 using each of the novel compounds prepared in Examples 1 to 4, and the lithium secondary batteries of Comparative Examples 3 and 4 using pure silicon electrodes and silicon monooxide electrodes, respectively. The charge and discharge voltage range of each battery was 0.005 to 1.5V, and was charged and discharged at 0.1C / 0.1C. Efficiency according to charge and discharge was expressed as a percentage by dividing the discharge capacity in each cycle by the charge capacity, the results are shown in Table 1 below.

초기 방전 용량을 확인한 결과, 본 발명의 화학식 1로 표기되는 화합물을 전극활물질로 이용한 리튬 이차 전지는 종래의 흑연 등과 같은 탄소재의 이론 용량인 372mAh/g보다 현저하게 높은 고용량을 보여주었다. 또한 50번째 싸이클에서의 충방전 효율을 확인한 결과, 본 발명의 리튬 이차 전지는 기존 규소 또는 실리콘 모노 옥사이드를 이용한 비교예 3 및 4의 전지에 비해 높은 충방전 효율 및 장수명 특성을 가짐을 확인할 수 있었다(표 1 및 도 3 참조).As a result of confirming the initial discharge capacity, the lithium secondary battery using the compound represented by the formula (1) of the present invention as an electrode active material showed a significantly higher capacity than the theoretical capacity of 372mAh / g of the carbon material, such as conventional graphite. In addition, as a result of checking the charge and discharge efficiency in the 50th cycle, it was confirmed that the lithium secondary battery of the present invention had higher charge and discharge efficiency and longer life characteristics than the cells of Comparative Examples 3 and 4 using silicon or silicon monooxide. (See Table 1 and FIG. 3).

전지battery 초기 방전 용량(mAh/g)Initial discharge capacity (mAh / g) 50번째 싸이클에서의 충방전 효율(%)Charge / discharge efficiency at 50th cycle (%) 실시예 9Example 9 800800 9999 실시예 10Example 10 750750 9898 실시예 11Example 11 700700 9898 실시예 12Example 12 700700 9898 비교예 3Comparative Example 3 30003000 3030 비교예 4Comparative Example 4 10001000 5050

본 발명의 화학식 1로 표기되는 신규 화합물은 공침된 금속 원자로 인해 전자 전도성을 향상시킬 뿐만 아니라 충방전에 따른 전극의 퇴화 현상을 방지함으로써, 전지의 충방전 용량 및 수명 특성을 향상시킬 수 있다.The novel compound represented by Chemical Formula 1 of the present invention not only improves the electronic conductivity due to the co-precipitated metal atoms, but also prevents the degeneration of the electrode due to the charge and discharge, thereby improving the charge / discharge capacity and life characteristics of the battery.

Claims (11)

하기 일반식 (Ⅰ)로 표기되는 화합물:Compound represented by the following general formula (I): NaxMySizOα(Ⅰ)Na x M y Si z O α (Ⅰ) 상기에 있어서, M은 Cu, Co, Ni, Al, Sn 및 Mn으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속이고, 0<x<1, 0<y<2, 0<z<1, 0<α<2이다.In the above, M is a metal selected from the group consisting of Cu, Co, Ni, Al, Sn and Mn, and 0 <x <1, 0 <y <2, 0 <z <1, 0 <α <2. 제 1항에 있어서, 상기 화합물은 비정질 구조인 화합물.The compound of claim 1, wherein the compound is in an amorphous structure. 제 1항 또는 제 2항의 화합물을 포함하는 전극활물질.An electrode active material comprising the compound of claim 1 or 2. a) 리튬을 흡장 및 방출할 수 있는 정극활물질을 포함하는 정극;a) a positive electrode comprising a positive electrode active material capable of occluding and releasing lithium; b) 제 1항 또는 제 2항의 화합물을 포함하는 부극;b) a negative electrode comprising the compound of claim 1 or 2; c) 분리막; 및c) membrane; And d) 전해질d) electrolyte 을 포함하는 리튬 이차 전지.Lithium secondary battery comprising a. a) Cu, Co, Ni, Al, Sn 및 Mn으로 이루어진 군으로부터 선택된 전이금속을 포함하는 금속 전구체 화합물 및 규소 전구체 화합물을 각각 용매에 용해시키는 단 계;a) dissolving a metal precursor compound and a silicon precursor compound comprising a transition metal selected from the group consisting of Cu, Co, Ni, Al, Sn and Mn in a solvent, respectively; b) 상기 단계 a)에서 제조된 전이금속을 포함하는 용액 및 규소를 포함하는 용액을 혼합, 공침 및 건조하는 단계;b) mixing, coprecipitation and drying the solution comprising the transition metal prepared in step a) and the solution comprising silicon; c) 상기 단계 b)의 공침물을 열처리하는 단계c) heat-treating the coprecipitates of step b) 를 포함하는 제 1항 또는 제 2항의 하기 일반식 (Ⅰ)로 표기되는 화합물의 제조방법:Method for preparing a compound represented by the following general formula (I) of claim 1 or claim 2 comprising: NaxMySizOα(Ⅰ)Na x M y Si z O α (Ⅰ) 상기에 있어서, M은 Cu, Co, Ni, Al, Sn 및 Mn으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속이고, 0<x<1, 0<y<2, 0<z<1, 0<α<2이다.In the above, M is a metal selected from the group consisting of Cu, Co, Ni, Al, Sn and Mn, and 0 <x <1, 0 <y <2, 0 <z <1, 0 <α <2. 제 5항에 있어서, 상기 Cu, Co, Ni, Al, Sn 및 Mn으로 이루어진 군으로부터 선택된 전이금속을 포함하는 금속 전구체 화합물은 pH가 4 내지 6 범위의 화합물인 제조방법.The method of claim 5, wherein the metal precursor compound comprising a transition metal selected from the group consisting of Cu, Co, Ni, Al, Sn, and Mn is a compound having a pH in the range of 4-6. 제 5항에 있어서, 상기 규소 전구체 화합물은 pH가 12 내지 14 범위의 화합물인 제조방법.The method of claim 5, wherein the silicon precursor compound is a compound having a pH in the range of 12-14. 제 7항에 있어서, 상기 규소 전구체 화합물은 규산나트륨(Na2SiO3)인 제조방법.The method of claim 7, wherein the silicon precursor compound is sodium silicate (Na 2 SiO 3 ). 제 5항에 있어서, 상기 Cu, Co, Ni, Al, Sn 및 Mn으로 이루어진 군으로부터 선택된 전이금속을 포함하는 금속 전구체 화합물 용액 및 규소 전구체 화합물 용액의 몰 농도비는 1 : 0.5 ~ 1인 제조방법.The method according to claim 5, wherein the molar concentration ratio of the metal precursor compound solution and the silicon precursor compound solution including the transition metal selected from the group consisting of Cu, Co, Ni, Al, Sn and Mn is 1: 0.5 to 1. 제 5항에 있어서, 상기 열처리 단계 c)는 수소가 1 내지 10%의 부피비로 포함된 비활성 기체와 수소의 혼합 기체 하에서 수행하는 제조방법. The method according to claim 5, wherein the heat treatment step c) is performed under a mixed gas of inert gas and hydrogen containing hydrogen in a volume ratio of 1 to 10%. 제 5항에 있어서, 상기 열처리 온도는 500 내지 800℃ 범위인 제조방법. The method of claim 5, wherein the heat treatment temperature is in the range of 500 to 800 ° C. 7.
KR1020040060226A 2004-07-30 2004-07-30 Electrode active material with high capacity and good cycleability and lithium secondary cell comprising the same KR100681465B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040060226A KR100681465B1 (en) 2004-07-30 2004-07-30 Electrode active material with high capacity and good cycleability and lithium secondary cell comprising the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040060226A KR100681465B1 (en) 2004-07-30 2004-07-30 Electrode active material with high capacity and good cycleability and lithium secondary cell comprising the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060011393A KR20060011393A (en) 2006-02-03
KR100681465B1 true KR100681465B1 (en) 2007-02-09

Family

ID=37121448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040060226A KR100681465B1 (en) 2004-07-30 2004-07-30 Electrode active material with high capacity and good cycleability and lithium secondary cell comprising the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100681465B1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007129842A1 (en) * 2006-05-04 2007-11-15 Lg Chem, Ltd. Electrode active material with high stability and electrochemical device using the same
KR100786779B1 (en) 2006-12-21 2007-12-18 주식회사 엘 앤 에프 Positive active material for lithium secondary battery, method of preparing thereof, and lithium secondary battery comprising the same
KR101427743B1 (en) * 2012-06-13 2014-08-06 주식회사 예일전자 Metal-doped silicon oxide, anode material for secondary battery including the samme, and manufacturing method thereof
CN103178248B (en) * 2013-04-18 2015-08-05 厦门大学 The preparation method of tin-cobalt alloy cathode material of lithium ion battery
US20160365578A1 (en) * 2015-06-12 2016-12-15 Sharp Kabushiki Kaisha Sodium transition metal silicate and method of forming same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0630064A1 (en) 1993-04-28 1994-12-21 Fuji Photo Film Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte-secondary battery
JPH09147863A (en) * 1995-11-24 1997-06-06 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte battery
JPH11176441A (en) 1997-12-15 1999-07-02 Hitachi Ltd Lithium secondary battery
JP2001093524A (en) 1999-09-24 2001-04-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd Negative electrode for a non-aqueous electrolytic secondary cell, preparation thereof, and non-aqueous electrolytic secondary cell

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0630064A1 (en) 1993-04-28 1994-12-21 Fuji Photo Film Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte-secondary battery
JPH09147863A (en) * 1995-11-24 1997-06-06 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte battery
JPH11176441A (en) 1997-12-15 1999-07-02 Hitachi Ltd Lithium secondary battery
JP2001093524A (en) 1999-09-24 2001-04-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd Negative electrode for a non-aqueous electrolytic secondary cell, preparation thereof, and non-aqueous electrolytic secondary cell

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060011393A (en) 2006-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3683873B1 (en) Lithium secondary battery
KR100797099B1 (en) Positive active material for a lithium secondary battery, method of preparing thereof, and lithium secondary battery comprising the same
JP5232631B2 (en) Non-aqueous electrolyte battery
JP5115697B2 (en) Positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same
KR100807970B1 (en) The surface-coated cathode material for lithium secondary battery
EP1923352B1 (en) Negative active material for rechargeable lithium battery, method of preparing the same, and rechargeable lithium battery including the same
EP2498323A2 (en) Positive active material, and electrode and lithium battery containing the material
JP5079291B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR20120099375A (en) Metal oxide coated positive electrode materials for lithium-based batteries
JP6828770B2 (en) Lithium ion secondary battery
JP2003034534A (en) Carbon-containing lithium iron complex oxide for positive electrode active substance for lithium secondary cell and method for producing the same
WO2005064714A1 (en) Negative electrode material for secondary battery, negative electrode for secondary battery and secondary battery using same
KR20150089388A (en) Positive active material, lithium battery containing the material and manufacturing method of the material
KR20170024490A (en) Composite positive active material, positive electrode including the same, and lithium battery including the positive electrode
JP2003317705A (en) Battery
JP5145994B2 (en) Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for producing the same
KR100786779B1 (en) Positive active material for lithium secondary battery, method of preparing thereof, and lithium secondary battery comprising the same
KR20150115531A (en) Composite cathode active material preparation method, composite cathode active material, cathode and lithium battery containing the material
JP5176317B2 (en) Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same
WO2014073701A1 (en) Positive electrode active material, lithium battery, and manufacturing method for positive electrode active material
KR100681465B1 (en) Electrode active material with high capacity and good cycleability and lithium secondary cell comprising the same
JP5141356B2 (en) Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same
EP4205884A1 (en) Negative-electrode active material for secondary batteries, and secondary battery
JP5181455B2 (en) Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same
JPH0935714A (en) Lithium secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130111

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140103

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150130

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160128

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170202

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180116

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190116

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200116

Year of fee payment: 14