KR100936571B1 - Negative active material used for secondary battery, electrode of secondary battery and secondary battery including the same - Google Patents

Negative active material used for secondary battery, electrode of secondary battery and secondary battery including the same Download PDF

Info

Publication number
KR100936571B1
KR100936571B1 KR1020080033166A KR20080033166A KR100936571B1 KR 100936571 B1 KR100936571 B1 KR 100936571B1 KR 1020080033166 A KR1020080033166 A KR 1020080033166A KR 20080033166 A KR20080033166 A KR 20080033166A KR 100936571 B1 KR100936571 B1 KR 100936571B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
secondary battery
active material
negative electrode
electrode active
carbide layer
Prior art date
Application number
KR1020080033166A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20090107740A (en
Inventor
염철
오정훈
김종성
한경희
한정민
Original Assignee
엘에스엠트론 주식회사
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 엘에스엠트론 주식회사 filed Critical 엘에스엠트론 주식회사
Priority to KR1020080033166A priority Critical patent/KR100936571B1/en
Priority to PCT/KR2008/007549 priority patent/WO2009125909A1/en
Priority to CN2008801292230A priority patent/CN102057524A/en
Priority to JP2010507341A priority patent/JP2010522969A/en
Priority to EP08873866A priority patent/EP2266157A4/en
Publication of KR20090107740A publication Critical patent/KR20090107740A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100936571B1 publication Critical patent/KR100936571B1/en

Links

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
    • H01M4/58Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • 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
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • 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
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • H01M4/1393Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • 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
    • H01M4/58Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • 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
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 2차 전지용 음극 활물질, 이를 포함하는 2차 전지용 전극 및 2차 전지를 개시한다. 본 발명에 따른 2차 전지용 음극 활물질은, 엣지 일부 또는 전부가 탄화물층에 의해 피복된 심재 탄소재료를 포함하고, 63.704Mpa의 압력을 2초간 가하였을 때의 제1압축 밀도와 6.3704Mpa의 압력을 2초간 가하였을 때의 제2압축밀도 차이(압축 밀도 변화량)가 0.5g/cc 이상인 것을 특징으로 한다. The present invention discloses a negative electrode active material for a secondary battery, a secondary battery electrode and a secondary battery comprising the same. The negative electrode active material for a secondary battery according to the present invention includes a core carbon material whose part or all of the edges are covered by a carbide layer, and applies a first compression density and a pressure of 6.3704 Mpa when a pressure of 63.704 Mpa is applied for 2 seconds. The second compression density difference (compression density change amount) when applied for 2 seconds is characterized by being 0.5 g / cc or more.

본 발명에 따른 2차 전지용 음극 활물질로 2차 전지를 제조하면, 전극 압착 공정이 적용되더라도 탄화물층의 파쇄로 의한 2차 전지의 특성 열화를 방지할 수 있다. 그 결과, 2차 전지의 효율 및 장기 사이클에서의 용량 유지율을 향상시킬 수 있다.When the secondary battery is manufactured from the negative electrode active material for the secondary battery according to the present invention, deterioration of characteristics of the secondary battery due to fracture of the carbide layer can be prevented even when the electrode pressing process is applied. As a result, the efficiency of the secondary battery and the capacity retention rate in a long cycle can be improved.

2차 전지, 천연흑연, 피치, 탄화물층, 엣지, 전해액 분해 Secondary battery, natural graphite, pitch, carbide layer, edge, electrolyte decomposition

Description

2차 전지용 음극 활물질, 이를 포함하는 2차 전지용 전극 및 2차 전지 {Negative active material used for secondary battery, electrode of secondary battery and secondary battery including the same}A negative active material for a secondary battery, a secondary battery electrode and a secondary battery comprising the same {Negative active material used for secondary battery, electrode of secondary battery and secondary battery including the same}

본 발명은 2차 전지용 음극 활물질에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 엣지의 일부 또는 전부가 탄화물층에 의해 피복된 심재 탄소재료로 이루어진 2차 전지용 음극 활물질, 이를 포함하는 2차 전지용 전극 및 2차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a negative electrode active material for a secondary battery, and more particularly, a negative electrode active material for a secondary battery made of a core carbon material in which part or all of an edge is covered by a carbide layer, an electrode for a secondary battery and a secondary battery comprising the same. It is about.

최근 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 전기 자동차 등 전지를 사용하는 전자기구의 급속한 보급에 수반하여 소형 경량이면서도 상대적으로 고 용량인 2차 전지의 수요가 급속히 증대되고 있다. 특히, 리튬 2차 전지는 경량이고 고 에너지 밀도를 가지고 있어 휴대 기기의 구동 전원으로서 각광을 받고 있다. 이에 따라, 리튬 2차 전지의 성능 향상을 위한 연구개발 노력이 활발하게 진행되고 있다.Recently, with the rapid spread of electronic devices using batteries such as mobile phones, notebook computers, and electric vehicles, the demand for small, lightweight, and relatively high capacity secondary batteries is rapidly increasing. In particular, lithium secondary batteries have attracted attention as a driving power source for portable devices due to their light weight and high energy density. Accordingly, research and development efforts for improving performance of lithium secondary batteries have been actively conducted.

리튬 2차 전지는 리튬 이온의 삽입(intercalations) 및 탈리(deintercalation)가 가능한 활물질로 이루어진 음극과 양극 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시킨 상태에서 리튬 이온이 양극 및 음극에서 삽입/탈리 될 때의 산화, 환원 반응에 의해 전기 에너지를 생산한다.Lithium secondary batteries are used when lithium ions are inserted / desorbed from the positive electrode and the negative electrode in a state in which an organic or polymer electrolyte is charged between a negative electrode and a positive electrode made of an active material capable of intercalations and deintercalation of lithium ions. Produces electrical energy by oxidation and reduction reactions.

리튬 2차 전지의 양극 활물질로는 리튬 코발트 옥사이드(LiCoO2), 리튬 니켈 옥사이드(LiNiO2), 리튬 망간 옥사이드(LiMnO2) 등과 같은 전이금속 화합물이 주로 사용된다. As a cathode active material of a lithium secondary battery, transition metal compounds such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), lithium manganese oxide (LiMnO 2 ), and the like are mainly used.

그리고 음극 활물질로는 일반적으로 연화 정도가 큰 천연흑연이나 인조흑연과 같은 결정질계 탄소재료, 또는 1000 ~ 1500℃의 낮은 온도에서 탄화수소나 고분자 등을 탄화시켜 얻은 슈도-그라파이트(pseudo-graphite) 구조 또는 터보스트래틱 구조를 가지는 비정질계(low crystalline) 탄소재료가 사용된다.The negative active material is generally a crystalline carbon material such as natural graphite or artificial graphite having a high softening degree, or a pseudo-graphite structure obtained by carbonizing a hydrocarbon or a polymer at a low temperature of 1000 to 1500 ° C or A low crystalline carbon material having a turbostatic structure is used.

결정질계 탄소재료는 밀도(true density)가 높으므로 활물질을 패킹하는데 유리하고 전위 평탄성, 초도 용량 및 충방전 가역성이 우수하다는 장점이 있지만, 전지가 사용되면 될수록 충방전 효율과 사이클 용량이 떨어지는 문제가 있다. 이러한 문제는 전지의 충 방전 사이클이 증가할수록 결정질계 탄소재료의 엣지 부분에서 전해액 분해 반응이 유발되기 때문인 것으로 분석되고 있다.The crystalline carbon material has a high true density, which is advantageous for packing the active material and has excellent potential flatness, initial capacity, and charge / discharge reversibility. However, the more the battery is used, the lower the charge / discharge efficiency and cycle capacity are. have. This problem is analyzed to be due to the electrolytic solution decomposition reaction at the edge portion of the crystalline carbon material as the charge and discharge cycle of the battery increases.

일본 특개평 2002-348109는 결정질계 탄소재료의 엣지 부분에서 전해액의 분해 반응이 유발되는 것을 방지하기 위해탄화물층을 코팅한 탄소재료계 음극 활물질을 개시하고 있다. 상기 탄소재료계 음극 활물질에서, 탄화물층은 탄소재료의 표면에 피치를 코팅한 후 1000℃ 이상에서 열처리를 수행하여 형성한다. 탄소재료에 탄화물층을 코팅하면, 2차 전지의 초도 용량은 소량 감소되나 충방전 효율과 사이클 용량 특성이 개선되는 효과가 발생된다. 특히, 고온 열처리를 통해 피복재 코팅층을 인조 흑연화할 경우 초도 용량의 감소량을 줄이면서도 전해액의 분해 반응을 효 과적으로 억제할 수 있다.Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-348109 discloses a carbon-based negative electrode active material coated with a carbide layer in order to prevent the decomposition reaction of the electrolyte from occurring at the edge portion of the crystalline carbon material. In the carbon material-based negative active material, the carbide layer is formed by coating a pitch on the surface of the carbon material and performing heat treatment at 1000 ° C. or higher. When the carbide layer is coated on the carbon material, the initial capacity of the secondary battery is reduced by a small amount, but the charging and discharging efficiency and the cycle capacity characteristics are improved. In particular, when artificial graphitization of the coating material coating layer through high temperature heat treatment, it is possible to effectively suppress the decomposition reaction of the electrolyte solution while reducing the amount of initial capacity reduction.

그런데 상기 탄소재료계 음극 활물질을 금속집전체에 코팅하여 2차 전지의 전극을 제조하게 되면 탄화물층의 피복 효과가 저감되는 문제가 발생된다. 2차 전지의 전극 제조 시에는 음극 활물질과 금속 집전체 간의 긴밀한 결착을 위해 압착 공정을 수행하게 되는데, 이 때 탄소재료의 엣지를 피복하고 있던 탄화물층이 파쇄되어 전해액 분해 반응이 유발되는 엣지가 다시 노출되기 때문이다.However, when the carbon material-based negative electrode active material is coated on a metal current collector to produce an electrode of a secondary battery, a problem of reducing a coating effect of a carbide layer occurs. When manufacturing the electrode of the secondary battery, a compression process is performed for tight bonding between the negative electrode active material and the metal current collector. At this time, the carbide layer covering the edge of the carbon material is crushed, and the edge which causes the electrolyte decomposition reaction is returned. Because it is exposed.

따라서 종래의 탄소재료계 음극 활물질을 이용하여 2차 전지를 제조하기 위해서는 음극 활물질의 물성 파라미터를 새롭게 정의하고 정의된 물성 파라미터와 2차 전지의 전기 화학적 특성 간의 상관 관계를 명확히 파악하여 탄화물층의 파쇄에 의해 2차 전지의 전기 화학적 특성이 열화되는 것을 방지할 필요가 있다.Therefore, in order to manufacture a secondary battery using a conventional carbonaceous material negative active material, the carbide layer is broken by newly defining the physical property parameters of the negative electrode active material and clearly identifying the correlation between the defined physical property parameters and the electrochemical properties of the secondary battery. It is necessary to prevent deterioration of the electrochemical characteristics of the secondary battery.

하지만 상기 선행기술은 전해액의 분해 반응을 효과적으로 억제하기 위해 필요한 탄소재료와 탄화물층의 질량비, 탄화물층의 피복 및 소성 조건, XRD와 라만 분석을 통한 탄화물층의 결정학적 물성, 탄화물층의 비표면적 조건 등을 상세하게 기술하고 있을 뿐, 전극 제조 과정에서 탄화물층의 파쇄로 인해 발생되는 문제와 이의 해결책에 대해서는 어떠한 언급도 하고 있지 않다.However, the above-mentioned prior art shows that the mass ratio of carbon material and carbide layer, the coating and firing conditions of the carbide layer, the crystallographic properties of the carbide layer through XRD and Raman analysis, the specific surface area conditions of the carbide layer are necessary to effectively suppress the decomposition reaction of the electrolyte. The present invention is described in detail, and no mention is made about the problem caused by the fracture of the carbide layer in the electrode manufacturing process and its solution.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 2차 전지용 음극 활물질의 물성 파라미터를 새롭게 정의하고 정의된 물성 파라미터와 2차 전지의 전기 화학적 특성간의 상관 관계를 파악함으로써, 2차 전지용 전극 의 제조를 위해 압착 공정을 진행하더라도 2차 전지의 전기 화학적 특성이 열화되지 않는 물성 파라미터 값을 갖는 탄소재료계 음극 활물질을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, by defining a physical property parameter of the negative active material for the secondary battery newly and grasping the correlation between the defined physical property parameter and the electrochemical characteristics of the secondary battery, It is an object of the present invention to provide a carbon-based negative electrode active material having a physical property parameter value that does not deteriorate the electrochemical characteristics of a secondary battery even when a compression process is performed to manufacture a battery electrode.

본 발명의 다른 목적은, 새롭게 정의된 물성 파라미터 값이 최적화된 탄소재료계 음극 활물질을 이용하여 제조된 2차 전지용 전극 및 이를 포함하는 2차 전지를 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a secondary battery electrode and a secondary battery including the same, which are manufactured using a carbonaceous material negative electrode active material having a newly defined property parameter value optimized.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 2차 전지용 음극 활물질은, 엣지 일부 또는 전부가 탄화물층에 의해 피복된 심재 탄소재료를 포함하고, 63.704Mpa의 압력을 2초간 가하였을 때의 제1압축 밀도와 6.3704Mpa의압력을 2초간 가하였을 때의 제2압축밀도 차이(압축 밀도 변화량)가 0.5g/cc이상인 것을 특징으로 한다. The negative electrode active material for a secondary battery according to the present invention for achieving the above technical problem, the core portion of the edge portion of the core material is covered with a carbide layer, the first compression when applying a pressure of 63.704Mpa for 2 seconds The second compression density difference (compression density change amount) when the density and the pressure of 6.3704Mpa is applied for 2 seconds is characterized by being 0.5 g / cc or more.

본 발명에 있어서, 상기 63.704MPa의 압력은 음극 활물질 2g을 Φ1.4cm의 홀 컵에 담은 후 프레스기를 이용하여 1t의 하중을 가할 경우 음극 활물질에 인가되는 압력이고, 상기 6.3704MPa의 압력은 음극 활물질 2g을 Φ1.4cm의 홀 컵에 담은 후 프레스기를 이용하여 0.1t의 하중을 음극 활물질에 가할 경우 인가되는 압력이다. In the present invention, the pressure of 63.704MPa is a pressure applied to the negative electrode active material when a 2g of the negative electrode active material is placed in a hole cup of Φ1.4cm and a load of 1t is applied using a press machine, and the pressure of 6.3704MPa is a negative electrode active material. It is the pressure applied when 2g is put in a hole cup of Φ1.4cm and a load of 0.1t is applied to the negative electrode active material using a press.

바람직하게, 상기 심재 탄소재료는 고결정성을 갖는 구상의 천연흑연이다.Preferably, the core carbon material is spherical natural graphite having high crystallinity.

대안적으로, 상기 심재 탄소재료는 타원형상, 파쇄상, 비늘상 또는 휘스커상을 갖는 천연흑연, 인조흑연, 메소카본마이크로 비즈, 메소페즈 피치 미분, 등방성 피치 미분, 수지탄, 및 슈도-그라파이트(pseudo-graphite) 구조 또는 터보스트래틱 구조를 갖는 비정질계(low crystalline) 탄소 미분으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물이다.Alternatively, the core carbon material may be a natural graphite, artificial graphite, mesocarbon micro beads, mesopeze pitch fine powder, isotropic pitch fine powder, resin coal, and pseudo-graphite having an elliptical shape, a crushed shape, a scale shape, or a whisker shape. one or a mixture thereof selected from the group consisting of low crystalline carbon fine powder having a pseudo-graphite structure or a turbostrattic structure.

바람직하게, 상기 탄화물층은 상기 심재 탄소재료에 석탄계 또는 석유계로부터 유래하는 피치, 타르 또는 이들의 혼합물을 코팅한 후 탄화 소성하여 형성한 저결정성 탄화물층이다. Preferably, the carbide layer is a low crystalline carbide layer formed by coating the core carbon material with pitch, tar or mixtures thereof derived from coal or petroleum and then carbonizing and firing.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 2차 전지용 전극은, 금속 집전체와 상기 금속 집전체 상에 결착된 음극 활물질을 포함하고, 상기 음극 활물질은 63.704Mpa의 압력을 2초간 가하였을 때의 제1압축 밀도와 6.3704Mpa의 압력을 2초간 가하였을 때의 제2압축밀도 차이(압축 밀도 변화량)가 0.5g/cc 이상인 것을 특징으로 한다.The secondary battery electrode according to the present invention for achieving the above technical problem includes a metal current collector and a negative electrode active material bound on the metal current collector, the negative electrode active material when the pressure of 63.704Mpa applied for 2 seconds The second compression density difference (compression density change amount) when the first compression density and the pressure of 6.3704 Mpa is applied for 2 seconds is characterized by being 0.5 g / cc or more.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 2차 전지는, 음극 활물질이 코팅된 음극 집전체, 양극 활물질이 코팅된 양극 집전체, 상기 음극 집전체와 양극 집전체 사이에 개재되는 세퍼레이터 및 상기 세퍼레이터에 충진된 전해액을 포함하고, 상기 음극 활물질은 63.704Mpa의 압력을 2초간 가하였을 때의 제1압축 밀도와 6.3704Mpa의 압력을 2초간 가하였을 때의 제2압축밀도 차이(압축 밀도 변화량)가0.5g/cc 이상인 것을 특징으로 한다. A secondary battery according to the present invention for achieving the above technical problem, a negative electrode current collector coated with a negative electrode active material, a positive electrode current collector coated with a positive electrode active material, a separator interposed between the negative electrode current collector and the positive electrode current collector and the separator In the negative electrode active material, the first compression density when the pressure of 63.704Mpa is applied for 2 seconds and the second compression density difference (the amount of change in the compression density) when the pressure of 6.3704Mpa is applied for 2 seconds It is characterized by more than 0.5g / cc.

바람직하게, 상기 2차 전지는 첫 번째 사이클의 효율이 93% 이상이고, 30번째 사이클의 용량 유지율이 2번째 사이클의 방전용량 대비 95% 이상이다.Preferably, the secondary battery has an efficiency of at least 93% of a first cycle, and a capacity retention rate of a 30th cycle of at least 95% of a discharge capacity of a second cycle.

본 발명에 따른 2차 전지용 음극 활물질로 2차 전지를 제조하면, 전극 압착 공정이 적용되더라도 탄화물층의 파쇄로 인한 2차 전지의 특성 열화를 방지할 수 있다. 그 결과, 2차 전지의 효율 및 장기 사이클에서의 용량 유지율을 향상시킬 수 있다.When the secondary battery is manufactured from the negative electrode active material for the secondary battery according to the present invention, even when the electrode pressing process is applied, the deterioration of characteristics of the secondary battery due to the fracture of the carbide layer can be prevented. As a result, the efficiency of the secondary battery and the capacity retention rate in a long cycle can be improved.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the exemplary embodiments described herein are only exemplary embodiments of the present invention and do not represent all of the technical ideas of the present invention, and various equivalents and modifications that may substitute them at the time of the present application may be used. It should be understood that there may be.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2차 전지용 음극 활물질은 엣지 일부 또는 전부가 탄화물층에 의해 피복된 심재 탄소재료를 포함하고, 63.704Mpa의 압력을 2초간 가하였을 때의 제1압축 밀도와 6.3704Mpa의압력을 2초간 가하였을 때의 제2압축밀도 차이(압축 밀도 변화량)가 0.5g/cc 이상인 것이 특징이다. The negative electrode active material for a secondary battery according to a preferred embodiment of the present invention includes a core carbon material whose part or all of the edges are covered by a carbide layer, and has a first compression density and 6.3704 Mpa when a pressure of 63.704 Mpa is applied for 2 seconds. The second compression density difference (compression density change amount) when the pressure is applied for 2 seconds is characterized by being 0.5 g / cc or more.

상기 압축 밀도 변화량의 계산식은 다음 수학식1과 같다.The calculation formula of the change amount of the compression density is shown in Equation 1 below.

<수학식 1><Equation 1>

dP.D.=PDh - PDi dP.D. = PD h -PD i

상기 수학식1에서, dP.D.는 압축 밀도 변화량이고, PDh는 음극 활물질에 63.704MPa의 압력을 2초간 인가한 후 측정한 제1압축 밀도, PDi는 음극 활물질에 6.3704MPa의 압력을 2초간 인가한 후 측정한 제2압축 밀도이다. In Equation 1, dP.D. is a change in compression density, PD h is the first compression density measured after applying a pressure of 63.704MPa to the negative electrode active material for 2 seconds, PD i is a pressure of 6.3704MPa to the negative electrode active material It is the 2nd compression density measured after applying for 2 second.

상기 63.704MPa의 압력은 음극 활물질 2g을 Φ1.4cm의 홀 컵에 담은 후 프레스기를 이용하여 1t의 하중을 가할 경우 음극 활물질에 인가되는 압력이다. 그리고 6.3704MPa의 압력은 음극 활물질 2g을 Φ1.4cm의 홀 컵에 담은 후 프레스기를 이용하여 0.1t의 하중을 음극 활물질에 가할 경우 인가되는 압력이다. The pressure of 63.704MPa is a pressure applied to the negative electrode active material when 2g of the negative electrode active material is placed in a hole cup of Φ 1.4 cm and a load of 1 ton is applied by using a press. The pressure of 6.3704MPa is a pressure applied when 2g of the negative electrode active material is placed in a hole cup of Φ 1.4 cm and a load of 0.1 t is applied to the negative electrode active material using a press.

본 발명에 있어서, 상기 심재 탄소재료는 구상의 고결정성 천연흑연인 것이 바람직하다. 대안적으로, 상기 심재 탄소재료는 타원형상, 파쇄상, 비늘상, 휘스커상 등을 갖는 천연흑연, 인조흑연, 메소카본마이크로 비즈, 메소페즈 피치 미분, 등방성 피치 미분, 수지탄, 및 슈도-그라파이트(pseudo-graphite) 구조 또는 터보스트래틱 구조를 갖는 비정질계(low crystalline) 탄소 미분으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수도 있다.In the present invention, the core carbon material is preferably spherical high crystalline natural graphite. Alternatively, the core carbon material may be formed of natural graphite, artificial graphite, mesocarbon micro beads, mesopez pitch fine powder, isotropic pitch fine powder, resin charcoal, and pseudo-graphite having an oval shape, a crushed shape, a scale shape, a whisker shape, or the like. It may be any one selected from the group consisting of low crystalline carbon fine powder having a pseudo-graphite structure or a turbostrattic structure or a mixture thereof.

바람직하게, 상기 탄화물층은 심재 탄소재료에 석탄계 또는 석유계로부터 유래하는 피치, 타르 또는 이들의 혼합물을 코팅한 후 탄화 소성하여 형성한 저결정성 탄화물층이다. 여기서, 저결정성이라 함은 심재 탄소재료에 비해 탄화물층의 결정화도가 낮다는 것을 의미한다. 상기 탄화물층은 심재 탄소재료의 세공을 매립하여 비표면적을 감소시키며 전해액의 분해반응 사이트를 감소시키는 기능을 한다.Preferably, the carbide layer is a low crystalline carbide layer formed by coating a core carbon material with pitch, tar or mixtures thereof derived from coal or petroleum and then carbonizing and firing the same. Here, low crystallinity means that the carbide layer has a lower crystallinity than the core carbon material. The carbide layer serves to reduce the specific surface area by filling the pores of the core carbon material and to reduce the decomposition reaction site of the electrolyte.

상기 압축 밀도 변화량의 수치범위와 관련하여 압축 밀도 변화량이 0.5 이상 이면, 음극 활물질이 압착되었을 때 심재 탄소재료의 엣지 일부 또는 전부를 피복하고 있는 탄화물층의 일부가 파쇄되어 전해액과 반응할 수 있는 엣지가 한계 이상으로 노출됨으로써 2차 전지의 효율과 장기 사이클에서의 용량 유지율이 급속하게 열화되는 문제를 방지할 수 있다.If the change in the compressive density is 0.5 or more in relation to the numerical range of the change in the compressive density, when the negative electrode active material is compressed, a part of the edge of the core carbon material or a part of the carbide layer covering all of the edges may be broken to react with the electrolyte. Is exposed above the limit, it is possible to prevent the problem that the efficiency of the secondary battery and the capacity retention rate in the long-term cycle rapidly deteriorate.

상술한 본 발명에 따른 2차 전지용 음극 활물질은, 입자 형태를 갖는 심재 탄소재료와 석탄계 또는 석유계로부터 유래하는 탄소재료를 습식또는 건식으로 혼합하여 심재 탄소재료의 표면에 탄소재료 코팅층을 형성하는 단계와, 상기 탄소재료 코팅층이 형성된 심재 탄소재료를 소성하여 심재 탄소재료의 엣지 일부 또는 전부에 탄화물층을 형성하는 단계를 진행하여 제조할 수 있다.In the negative electrode active material for a secondary battery according to the present invention described above, the carbon material derived from coal-based or petroleum-based carbonaceous material having a particle form is wet or dry mixed to form a carbon material coating layer on the surface of the core carbon material. And, by firing the core carbon material having the carbon material coating layer is formed by proceeding the step of forming a carbide layer on part or all of the edge of the core carbon material.

바람직하게, 음극 활물질의 압축 밀도 변화량은 심재 탄소재료와 석탄계 또는 석유계로부터 유래하는 탄소재료의 혼합 비율, 소성을 위한 승온속도, 소성온도, 소성 시간 등을 제어하여 0.5 이상이 되도록 조절한다. Preferably, the amount of change in the compression density of the negative electrode active material is controlled to be 0.5 or more by controlling the mixing ratio of the core carbon material and the carbon material derived from coal or petroleum, heating rate for firing, firing temperature, firing time and the like.

바람직하게, 상기 심재 탄소재료로는 구상의 고결정성 천연흑연을 사용한다. 대안적으로, 타원형상, 파쇄상, 비늘상, 휘스커상 등을 갖는 천연흑연, 인조흑연, 메소카본마이크로 비즈, 메소페즈 피치 미분, 등방성 피치 미분, 수지탄, 및 슈도-그라파이트(pseudo-graphite) 구조 또는 터보스트래틱 구조를 갖는 비정질계(low crystalline) 탄소 미분으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 심재 탄소재료로 사용할 수 있다.Preferably, the core carbon material is spherical high crystalline natural graphite. Alternatively, natural graphite, artificial graphite, mesocarbon micro beads, mesopeze pitch fine powder, isotropic pitch fine powder, resin coal, and pseudo-graphite having elliptical shape, crushed shape, scale shape, whisker shape and the like. Any one or a mixture thereof selected from the group consisting of low crystalline carbon fine powder having a structure or a turbostratactic structure can be used as the core carbon material.

바람직하게, 상기 석탄계 또는 석유계로부터 유래하는 탄소재료로는 피치, 타르 또는 이들의 혼합물을 사용한다.Preferably, pitch, tar or a mixture thereof is used as the carbon material derived from coal or petroleum.

상술한 방법에 의해 제조된 2차 전지용 음극 활물질은 도전재, 바인더 및 유기 용매와 혼합하여 활물질 페이스트로 제조할 수 있다. 그런 다음 활물질 페이스트를 구리 포일(foil)과 같은 금속 집전체에 도포한 후 건조, 열처리 및 압착하여 2차 전지용 전극(음극)을 제조할 수 있다. The negative electrode active material for a secondary battery manufactured by the above-described method may be mixed with a conductive material, a binder, and an organic solvent to prepare an active material paste. Then, the active material paste may be applied to a metal current collector such as a copper foil, and then dried, heat treated, and pressed to prepare an electrode for a secondary battery (cathode).

또한 이와 같이 제조된 2차 전지용 전극은 리튬 2차 전지의 제조를 위해 사용할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 음극 활물질이 소정 두께로 결착된 금속 집전체와 Li계 전이금속 화합물이 소정 두께로 결착된 금속 집전체를 세퍼레이터를 사이에 두고 대향시킨 후 세퍼레이터에 리튬 2차 전지용 전해액을 함침시키면 반복적인 충방전이 가능한 리튬 2차 전지의 제조도 가능하다. 이러한 2차 전지용 전극 및 2차 전지 제조 방법은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. In addition, the secondary battery electrode thus prepared can be used for the production of a lithium secondary battery. That is, a metal current collector in which the negative electrode active material is bound to a predetermined thickness and a metal current collector in which the Li-based transition metal compound is bound to a predetermined thickness are opposed to each other with a separator therebetween, and the separator is impregnated with an electrolyte for a lithium secondary battery. If possible, it is also possible to manufacture a lithium secondary battery that can be repeatedly charged and discharged. Since the secondary battery electrode and the secondary battery manufacturing method are well known to those skilled in the art to which the present invention pertains, a detailed description thereof will be omitted.

한편, 본 발명은 2차 전지용 음극 활물질의 물성에 특징이 있다. 따라서 본 발명에 따른 음극 활물질을 이용하여 2차 전지용 전극과 이를 포함하는 2차 전지를 제조할 때에는 본 발명이 속한 기술분야에서 공지된 다양한 방식을 적용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 음극 활물질이 활용될 수 있는 2차 전지의 종류는 리튬 2차 전지에만 국한되지 않을 것임은 자명하다.On the other hand, the present invention is characterized in the physical properties of the negative electrode active material for secondary batteries. Therefore, when manufacturing a secondary battery electrode and a secondary battery including the same using the negative electrode active material according to the present invention can be applied to a variety of methods known in the art. In addition, it is apparent that the type of secondary battery in which the negative electrode active material according to the present invention may be utilized is not limited to the lithium secondary battery.

<실 시 예><Actual example>

[실시예 1]Example 1

구상의 천연흑연에 테트라하이드로퓨란으로 녹인피치를 천연흑연 중량 대비 10 중량%로 섞고 상압에서 2 시간 이상 습식 교반한 후 건조하여 혼합물을 얻었다. 그런 다음혼합물을 소성 챔버에 인입하고 승온 속도 10℃/분으로 1,100℃까지 승온시킨 후1,100 ℃에서 1 시간 동안 소성하고, 분급 및 미분 제거 공정을 진행하여 음극 활물질을 제조하였다. 이렇게 제조된 음극 활물질의 제1압축 밀도, 제2압축 밀도 및 압축 밀도 변화량을 측정해 본 결과 그 값은 각각1.73g/cc, 1.42g/cc 및 0.31g/cc이었다. The pitch melted with tetrahydrofuran in spherical natural graphite was mixed by 10% by weight relative to the weight of natural graphite, wet stirred at normal pressure for 2 hours or more, and dried to obtain a mixture. Then, the mixture was introduced into a firing chamber, and the temperature was raised to 1,100 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min, and then calcined at 1,100 ° C. for 1 hour, and a classification and fine powder removal process was performed to prepare a negative electrode active material. As a result of measuring the first compression density, the second compression density and the compression density change of the negative electrode active material thus prepared, the values were 1.73 g / cc, 1.42 g / cc and 0.31 g / cc, respectively.

[실시예 2]Example 2

천연흑연 대비 피치의 혼합비를 천연흑연 중량 대비 7 중량%로 조절하고, 혼합물의 소성을 위한 승온속도를 5℃/분으로 조절하였다는 점만 제외하고 나머지 공정 조건은실시예 1과 동일하게적용하여 음극 활물질을 제조하였다. 이렇게 제조된 음극 활물질의 제1압축 밀도, 제2압축 밀도 및 압축 밀도 변화량을 측정해 본 결과 그 값은 각각 1.76g/cc, 1.36g/cc 및 0.40g/cc이었다. Except for adjusting the mixing ratio of the natural graphite pitch to 7% by weight based on the weight of the natural graphite, and adjusting the temperature increase rate for baking the mixture to 5 ℃ / min, the rest of the process conditions are applied in the same manner as in Example 1 An active material was prepared. As a result of measuring the first compression density, the second compression density and the compression density change of the negative electrode active material thus prepared, the values were 1.76 g / cc, 1.36 g / cc and 0.40 g / cc, respectively.

[실시예 3]Example 3

천연흑연 대비 피치의 혼합비를 천연흑연 중량 대비 5 중량%로 조절하고, 승온속도를 1℃/분으로 조절하였다는 점만 제외하고 나머지 공정 조건은 실시예 1과 동일하게 적용하여 음극 활물질을 제조하였다. 이렇게 제조된 음극 활물질의 제1압축 밀도, 제2압축 밀도 및 압축 밀도 변화량을 측정해 본 결과 그 값은 각각 1.92g/cc, 1.43g/cc 및 0.49g/cc이었다. A negative electrode active material was prepared by applying the same process as in Example 1 except that the mixing ratio of the natural graphite was adjusted to 5% by weight based on the weight of the natural graphite and the temperature increase rate was adjusted to 1 ° C./min. As a result of measuring the first compression density, the second compression density and the compression density variation of the negative electrode active material thus prepared, the values were 1.92 g / cc, 1.43 g / cc and 0.49 g / cc, respectively.

[실시예 4]Example 4

천연흑연 대비 피치의 혼합비를 천연흑연 중량 대비 3 중량%로 조절하고, 승온속도를 0.3℃/분으로 조절하였다는 점만 제외하고 나머지 공정 조건은 실시예 1과 동일하게 적용하여 음극 활물질을 제조하였다. 이렇게 제조된 음극 활물질의 제1압축 밀도, 제2압축 밀도 및 압축 밀도 변화량을 측정해 본 결과 그 값은 각각 2.00g/cc, 1.38g/cc 및 0.62g/cc이었다. Except for adjusting the mixing ratio of the natural graphite pitch to 3% by weight based on the weight of the natural graphite, and the temperature increase rate was adjusted to 0.3 ℃ / min was applied in the same manner as in Example 1 to prepare a negative electrode active material. As a result of measuring the first compression density, the second compression density and the compression density change of the negative electrode active material thus prepared, the values were 2.00 g / cc, 1.38 g / cc and 0.62 g / cc, respectively.

[실시예 5]Example 5

천연흑연 대비 피치의 혼합비를 천연흑연 중량 대비 1 중량%로 조절하고, 승온속도를 0.15℃/분으로 조절하였다는 점만 제외하고 나머지 공정 조건은 실시예 1과 동일하게 적용하여 음극 활물질을 제조하였다. 이렇게 제조된 음극 활물질의 제1압축 밀도, 제2압축 밀도 및 압축 밀도 변화량을 측정해 본 결과 그 값은 각각 2.11g/cc, 1.40g/cc 및 0.71g/cc이었다. The negative electrode active material was prepared by applying the same process as in Example 1 except that the mixing ratio of natural graphite was adjusted to 1 wt% based on the weight of natural graphite and the temperature increase rate was adjusted to 0.15 ° C./minute. As a result of measuring the first compression density, the second compression density and the compression density change of the negative electrode active material thus prepared, the values were 2.11 g / cc, 1.40 g / cc and 0.71 g / cc, respectively.

<2차 전지용 전극 및 코인 셀의 제작><Production of Secondary Battery Electrode and Coin Cell>

상기 실시예 1 ~ 5에서 제조한 각각의 2차 전지용 음극 활물질을 원료 물질로 하여 2차 전지용 전극을 제작하였다. 먼저 음극 활물질 100g을 500 ㎖의 반응기에 넣고 소량의 N-메틸피롤리돈(NMP)과 바인더로서 폴리불화비닐리덴(PVDF)을 투입하여 혼합하였다. 이어서 혼합물을 믹서(mixer)로 혼련한 다음 음극 집전체인 구리 박막에 코팅, 건조 및 가열하고 1.65g/cm3의 밀도로 압착하여 2차 전지용 전극을 제작하였다. 그러고 나서 음극 활물질의 충방전 특성 평가를 위해 각 실시예 별로 Li을 상대 전극으로 하는 2016 규격의 코인 셀(coin cell)을 제작하였다. Secondary battery electrodes were prepared using the respective negative electrode active materials for secondary batteries prepared in Examples 1 to 5 as raw materials. First, 100 g of the negative electrode active material was placed in a 500 ml reactor, and a small amount of N-methylpyrrolidone (NMP) and polyvinylidene fluoride (PVDF) were added as a binder and mixed. Subsequently, the mixture was kneaded with a mixer, and then coated, dried and heated on a copper thin film, which is a negative electrode current collector, and pressed at a density of 1.65 g / cm 3 to prepare an electrode for a secondary battery. Then, in order to evaluate the charge and discharge characteristics of the negative electrode active material, a coin cell of a 2016 standard using Li as a counter electrode was manufactured for each example.

<코인 셀의 충방전 특성 평가><Charge / Discharge Characteristics Evaluation of Coin Cell>

1 사이클부터 30 사이클까지 충방전 시험을 수행하였다. 각 사이클의 충방전 시험은 전위를 0.01~1.5V의 범위로 규제하여, 충전전류0.5mA/cm2로 0.01V 될 때까지 충전을 진행하고, 또한 0.01V의 전압을 유지하며 충전전류가 0.02mA/cm2 될 때까지 충전을 계속하였다. 그리고 방전전류는 0.5mA/cm2로 1.5V까지의 방전을 행하였다. Charge and discharge tests were performed from 1 cycle to 30 cycles. The charge / discharge test of each cycle regulates the potential in the range of 0.01 to 1.5V, proceeds with charging until it becomes 0.01V at a charging current of 0.5mA / cm 2 , and maintains a voltage of 0.01V and charge current is 0.02mA. Charging continued until / cm 2 . The discharge current was discharged up to 1.5 V at 0.5 mA / cm 2 .

하기 표 1은 실시예 1~5에 따라 제조된 각 음극 활물질의 압축 밀도 변화량과 각 음극 활물질을 이용하여 제작한 코인 셀의 충방전 특성 측정 결과를 나타낸다. 하기 표 1에서 30번째 사이클의 방전용량 유지율은 2번째 사이클의 방전용량을 기준으로 한 것이다.Table 1 below shows the changes in the compression density of each negative electrode active material prepared according to Examples 1 to 5 and the measurement results of charge and discharge characteristics of the coin cell produced using each negative electrode active material. In Table 1 below, the discharge capacity retention rate of the 30th cycle is based on the discharge capacity of the second cycle.

<표 1>TABLE 1

Figure 112008025626014-pat00001
Figure 112008025626014-pat00001

상기 표 1을 참조하면, 음극 활물질의 압축 밀도 변화량과 2차 전지 성능의 상관관계를 확인할 수 있다. 즉, 압축 밀도 변화량과 첫 번째 사이클의 방전용량(즉, 초도 용량)과는 상관 관계가 크지 않으나 압축 밀도 변화량이 작을수록 첫 번째 사이클의 효율과 30번째 사이클에서의 충전 유지율이 급격히 열화되는 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, the correlation between the change in the compression density of the negative electrode active material and the secondary battery performance can be confirmed. In other words, there is no correlation between the change in compression density and the discharge capacity of the first cycle (that is, the initial capacity), but the smaller the change in the compression density, the faster the efficiency of the first cycle and the charge retention rate in the 30th cycle are confirmed. Can be.

여기서, 압축 밀도 변화량이 작다는 것은 전극 밀도를 맞추기 위한 압착 공정 시 천연흑연을 피복하고 있던 탄화물층이 파쇄되어 전해액 분해반응을 일으키는 천연흑연의 표면적이 새롭게 노출되었을 가능성이 그 만큼 높다는 것을 의미한다. Here, the small change in the compression density means that the surface area of the natural graphite, which causes the decomposition of the electrolyte due to fracture of the carbide layer covering the natural graphite during the pressing process for adjusting the electrode density, is high.

표 1에 의하면, 음극 활물질의 압축 밀도 변화량이 0.5g/cc 이상인 실시예 4 ~ 5는 실시예 1 ~ 3에 비해 첫 번째 사이클의 효율과 30번째 사이클에서의 충전 유지율이 높으므로 전지 성능이 매우 우수하다는 것을 확인할 수 있다. According to Table 1, Examples 4 to 5 in which the compression density change amount of the negative electrode active material is 0.5 g / cc or more have high battery performance because the efficiency of the first cycle and the charge retention rate in the 30th cycle are higher than those of Examples 1 to 3. It can be confirmed that it is excellent.

즉, 압축 밀도 변화량이 0.5g/cc 이상이면, 첫 번째 사이클의 효율이 93.7% 이상이고 30 번째 사이클의 용량 유지율이 95.2% 이상이므로 2차 전지의 성능이 우수하다는 것을 알 수 있다.That is, when the amount of change in the compression density is 0.5 g / cc or more, the efficiency of the secondary battery is excellent because the efficiency of the first cycle is 93.7% or more and the capacity retention rate of the 30th cycle is 95.2% or more.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

Claims (8)

엣지 일부 또는 전부가 탄화물층에 의해 피복된 심재 탄소재료를 포함하는 음극 활물질에 있어서, In the negative electrode active material comprising a core carbon material, part or all of the edge is covered by a carbide layer, 63.704Mpa의 압력을 2초간 가하였을 때의 제1압축 밀도와 6.3704Mpa의 압력을 2초간 가하였을 때의 제2압축밀도 차이(압축 밀도 변화량)가 0.5g/cc 이상인 것을 특징으로 하는 2차 전지용 음극 활물질.The second compression density difference (compression density change amount) when the first compression density when the pressure of 63.704Mpa is applied for 2 seconds and the pressure of 6.3704Mpa for 2 seconds is 0.5g / cc or more. Negative electrode active material. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 63.704MPa의 압력은 음극 활물질 2g을 Φ1.4cm의 홀 컵에 담은 후 프레스기를 이용하여 1t의 하중을 가할 경우 음극 활물질에 인가되는 압력이고,The pressure of 63.704MPa is a pressure applied to the negative electrode active material when 2g of the negative electrode active material is placed in a hole cup of Φ1.4cm and a load of 1t is applied by using a press. 상기 6.3704MPa의 압력은 음극 활물질 2g을 Φ1.4cm의 홀 컵에 담은 후 프레스기를 이용하여 0.1t의 하중을 음극 활물질에 가할 경우 인가되는 압력인 것을 특징으로 하는 2차 전지용 음극 활물질.The pressure of 6.3704MPa is a negative electrode active material for the secondary battery, characterized in that the pressure applied when applying a load of 0.1t to the negative electrode active material by using a press after putting 2g of the negative electrode active material in a hole cup of Φ1.4cm. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 심재 탄소재료는 상기 탄화물층보다 결정성이 높은 구상의 천연흑연인 것을 특징으로 하는 2차 전지용 음극 활물질.The core carbon material is a spherical natural graphite having a higher crystallinity than the carbide layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 심재 탄소재료는 타원형상, 파쇄상, 비늘상 또는 휘스커상을 갖는 천연흑연, 인조흑연, 메소카본마이크로 비즈, 메소페즈 피치 미분, 등방성 피치 미분, 수지탄, 및 슈도-그라파이트(pseudo-graphite) 구조 또는 터보스트래틱 구조를 갖는 비정질계(low crystalline) 탄소 미분으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 2차 전지용 음극 활물질.The core carbon material may be natural graphite, artificial graphite, mesocarbon micro beads, mesopeze pitch fine powder, isotropic pitch fine powder, resin charcoal, and pseudo-graphite having elliptical shape, crushed shape, scale shape or whisker shape. A negative active material for a secondary battery, characterized in that any one or a mixture thereof selected from the group consisting of low crystalline carbon fine powder having a structure or a turbostratactic structure. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탄화물층은 상기 심재 탄소재료에 석탄계 또는 석유계로부터 유래하는 피치, 타르 또는 이들의 혼합물을 코팅한 후 탄화 소성하여 형성한 저결정성 탄화물층임을 특징으로 하는 2차 전지용 음극 활물질.And the carbide layer is a low crystalline carbide layer formed by coating carbon on the core carbon material with pitch, tar, or a mixture thereof derived from coal or petroleum, and carbonizing and firing the same. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 음극 활물질이 코팅된 금속 집전체로 이루어진 2차 전지용 전극.A secondary battery electrode comprising a metal current collector coated with the negative electrode active material according to any one of claims 1 to 5. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 음극 활물질이 코팅된 음극 집전체, 양극 활물질이 코팅된 양극 집전체, 상기 음극 집전체와 양극 집전체 사이에 개재되는 세퍼레이터 및 상기 세퍼레이터에 충진된 전해액을 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지.A negative electrode current collector coated with a negative electrode active material according to any one of claims 1 to 5, a positive electrode current collector coated with a positive electrode active material, a separator interposed between the negative electrode current collector and the positive electrode current collector and filled in the separator A secondary battery comprising an electrolyte solution. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 첫 번째 사이클의 효율이 93% 이상이고, 30번째 사이클의 용량 유지율이 2번째 사이클의 방전용량 대비 95% 이상인 것을 특징으로 하는 2차 전지.A secondary battery, wherein the efficiency of the first cycle is 93% or more, and the capacity retention rate of the 30th cycle is 95% or more of the discharge capacity of the second cycle.
KR1020080033166A 2008-04-10 2008-04-10 Negative active material used for secondary battery, electrode of secondary battery and secondary battery including the same KR100936571B1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080033166A KR100936571B1 (en) 2008-04-10 2008-04-10 Negative active material used for secondary battery, electrode of secondary battery and secondary battery including the same
PCT/KR2008/007549 WO2009125909A1 (en) 2008-04-10 2008-12-19 Negative active material for secondary battery, and electrode and secondary battery including the same
CN2008801292230A CN102057524A (en) 2008-04-10 2008-12-19 Negative active material for secondary battery, and electrode and secondary battery including the same
JP2010507341A JP2010522969A (en) 2008-04-10 2008-12-19 Negative electrode active material for secondary battery, electrode for secondary battery including the same, and secondary battery
EP08873866A EP2266157A4 (en) 2008-04-10 2008-12-19 Negative active material for secondary battery, and electrode and secondary battery including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080033166A KR100936571B1 (en) 2008-04-10 2008-04-10 Negative active material used for secondary battery, electrode of secondary battery and secondary battery including the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090107740A KR20090107740A (en) 2009-10-14
KR100936571B1 true KR100936571B1 (en) 2010-01-13

Family

ID=41162035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080033166A KR100936571B1 (en) 2008-04-10 2008-04-10 Negative active material used for secondary battery, electrode of secondary battery and secondary battery including the same

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2266157A4 (en)
JP (1) JP2010522969A (en)
KR (1) KR100936571B1 (en)
CN (1) CN102057524A (en)
WO (1) WO2009125909A1 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102640199B1 (en) 2016-06-22 2024-02-22 에스케이온 주식회사 Lithium secondary battery
KR101966144B1 (en) * 2016-09-29 2019-04-05 주식회사 엘지화학 Multi-layer Anode Comprising Natural Graphite and Artificial Graphite and Lithium Secondary Battery Comprising the Same
CN107195903B (en) * 2017-03-23 2020-04-07 广东东岛新能源股份有限公司 Small-particle-size natural graphite negative electrode material for lithium ion power battery and preparation method thereof
CN107039654A (en) * 2017-03-24 2017-08-11 上海杉杉科技有限公司 A kind of preparation method of high power capacity long circulating artificial plumbago negative pole material
KR20180130182A (en) * 2017-05-29 2018-12-07 에스케이이노베이션 주식회사 Lithium secondary battery
KR102304736B1 (en) 2018-03-15 2021-09-24 주식회사 엘지에너지솔루션 Negative electrode active material for lithium secondary battery and negative electrode comprising the same
CN111463416B (en) * 2020-04-14 2021-09-07 广东东岛新能源股份有限公司 Low-cost low-expansion-rate long-circulation natural graphite-based composite material and preparation method and application thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001283844A (en) 2000-03-29 2001-10-12 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte battery
KR20050100505A (en) * 2004-04-14 2005-10-19 삼성에스디아이 주식회사 Negative material for lithium secondary battery and negative electrode and lithium secondary battery comprising same
KR20060084430A (en) * 2003-09-05 2006-07-24 히다치 가세고교 가부시끼가이샤 Non-aqueous electrolyte secondary battery-use cathode material, production method therefor, non-aqueous electrolyte secondary battery-use cathode and non-aqueous electrolyte secondary battery using the cathode material

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3716818B2 (en) * 2002-06-25 2005-11-16 日本カーボン株式会社 Method for producing negative electrode material for high performance lithium ion secondary battery using natural graphite
CN1279635C (en) * 2003-05-16 2006-10-11 比亚迪股份有限公司 Method for producing modified graphite
CN1259740C (en) * 2003-05-20 2006-06-14 比亚迪股份有限公司 A lithium ion secondary battery
CN1305150C (en) * 2003-08-16 2007-03-14 比亚迪股份有限公司 Modified graphite and its preparing method
KR20060022230A (en) * 2003-07-22 2006-03-09 비와이디 컴퍼니 리미티드 Improved graphite granules and their method of fabrication
CN101641285B (en) * 2007-01-31 2012-10-10 中央电气工业株式会社 Carbon material and process for producing the carbon material
KR100817977B1 (en) * 2007-05-03 2008-03-31 엘에스전선 주식회사 Anode material of secondary battery and secondary battery using the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001283844A (en) 2000-03-29 2001-10-12 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte battery
KR20060084430A (en) * 2003-09-05 2006-07-24 히다치 가세고교 가부시끼가이샤 Non-aqueous electrolyte secondary battery-use cathode material, production method therefor, non-aqueous electrolyte secondary battery-use cathode and non-aqueous electrolyte secondary battery using the cathode material
KR20050100505A (en) * 2004-04-14 2005-10-19 삼성에스디아이 주식회사 Negative material for lithium secondary battery and negative electrode and lithium secondary battery comprising same

Also Published As

Publication number Publication date
EP2266157A1 (en) 2010-12-29
EP2266157A4 (en) 2013-01-30
JP2010522969A (en) 2010-07-08
CN102057524A (en) 2011-05-11
KR20090107740A (en) 2009-10-14
WO2009125909A1 (en) 2009-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101790400B1 (en) Anode active material and lithium secondary battery comprising the same
KR101552763B1 (en) Anode comprising silicon based material and carbon material, and lithium secondary battery comprising the same
KR101626026B1 (en) Anode active material for lithium secondary battery And Lithium secondary battery comprising the same
KR100936571B1 (en) Negative active material used for secondary battery, electrode of secondary battery and secondary battery including the same
CN101663781A (en) Core-shell type anode active material for lithium secondary battery, method for preparing the same and lithium secondary battery comprising the same
KR101631735B1 (en) Anode active material for lithium secondary battery and preparation method of thereof
KR100945619B1 (en) Negative active material used for secondary battery, secondary battery including the same, and method thereof
KR20100118808A (en) Method of preparing a composition for making anode of lithium secondary battery and lithium secondary battery prepared by using the same
KR100978422B1 (en) Negative active material used for secondary battery, electrode of secondary battery and secondary battery including the same
KR20090111129A (en) Negative active material used for secondary battery, electrode of secondary battery and secondary battery including the same, and method thereof
KR101140866B1 (en) Anode active material for lithium secondary battery And Lithium secondary battery comprising the same
KR101142533B1 (en) Metal based Zn Negative Active Material and Lithium Secondary Battery Comprising thereof
KR101091546B1 (en) Anode active material for lithium secondary battery And Lithium secondary battery comprising the same
KR100884431B1 (en) Anode material of secondary battery and secondary battery using the same
KR101065248B1 (en) Preparing Method of Anode Active Material For Lithium Secondary Battery And Lithium Secondary Battery Comprising Anode Active Material Formed Therefrom
KR20090111289A (en) Negative active material used for secondary battery, electrode of secondary battery and secondary battery including the same, and method thereof
KR100855802B1 (en) Anode material of secondary battery and secondary battery using the same
KR0161633B1 (en) Manufacturing method of pitch coke for carbon anode and manufacturing method for battery
KR100886529B1 (en) Anode material of secondary battery and secondary battery using the same
JP2000195502A (en) Nonaqueous system secondary battery
KR20110069455A (en) Negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same
KR20080097876A (en) Anode material of secondary battery and secondary battery using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121011

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140107

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150106

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160105

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170104

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180104

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200107

Year of fee payment: 11