KR100972187B1 - Negative active material for rechargeable lithium battery, preparation method thereof and rechargeable lithium battery comprising thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속을 음극 활물질로 사용하는 고용량 리튬 이차 전지의 수명 특성을 개선할 수 있는 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a negative electrode active material for a lithium secondary battery, a method of manufacturing the same, and a lithium secondary battery including the same, and more particularly, a negative electrode for a lithium secondary battery capable of improving life characteristics of a high capacity lithium secondary battery using a metal as a negative electrode active material. It relates to an active material, a method for preparing the same, and a lithium secondary battery including the same.

음극 활물질, 음극, 리튬 이차 전지, Si-C bonding Anode Active Material, Anode, Lithium Secondary Battery, Si-C Bonding

Description

리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지{Negative active material for rechargeable lithium battery, preparation method thereof and rechargeable lithium battery comprising thereof}A negative active material for a lithium secondary battery, a method of manufacturing the same, and a lithium secondary battery comprising the same

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속을 음극 활물질로 사용하는 고용량 리튬 이차 전지의 수명 특성을 개선할 수 있는 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a negative electrode active material for a lithium secondary battery, a method of manufacturing the same, and a lithium secondary battery including the same, and more particularly, a negative electrode for a lithium secondary battery capable of improving life characteristics of a high capacity lithium secondary battery using a metal as a negative electrode active material. It relates to an active material, a method for preparing the same, and a lithium secondary battery including the same.

리튬 이온(Li ion) 전지는 단위 전지 전압(3∼4V)과 에너지 밀도(200Wh/l, 100Wh/kg)가 매우 높고 넓은 사용 온도 범위 때문에 전기 자동차용 전원 뿐 아니라 소위 3C 제품으로 말해지는 휴대용 송수신기, 노트북, 캠코더의 전원 등으로 널리 사용되고 있으며, 그 사용범위가 점차로 확대되고 있기 때문에 전 세계적으로 시장의 규모도 계속 증가하는 추세에 있다. Li-ion batteries have a high unit cell voltage (3-4V) and energy density (200Wh / l, 100Wh / kg) and a wide range of operating temperatures, so they are portable transceivers that are said to be the so-called 3C products as well as power sources for electric vehicles. It is widely used as a power source for laptops, camcorders, camcorders, etc., and its range of use is gradually increasing.

Li 이온의 반복적인 삽입(insertion) 및 탈리(extraction) 반응을 이용하는 리튬 이온 전지는 Rocking-Chair System이라고도 하며, 현재 상품화되어 있는 전지 시스템에서는 양극 활물질로서 LiCoO2, LiNiO2, LiNi1-yCoyO2, LiMn2O4 등의 전이 금속 산화물을 음극 활물질로서 lithium intercalating carbon을 사용하고 있다. 이중 음극 활물질로서 사용되는 탄소(carbon)계 물질은 낮은 온도에서 일축 배향성을 쉽게 가지는 소프트 카본(soft carbon)과 높은 온도에서도 일축 배향성을 갖기가 어려운 하드 카본(hard carbon)으로 나눌 수가 있다. Lithium ion batteries using repeated insertion and extraction reactions of Li ions are also called Rocking-Chair Systems. LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNi 1-y Co y as positive electrode active materials in currently commercialized battery systems Transition metal oxides such as O 2 and LiMn 2 O 4 are used as lithium intercalating carbon as a negative electrode active material. Carbon-based materials used as the anode active material may be classified into soft carbon having a uniaxial orientation at low temperature and hard carbon having a uniaxial orientation at high temperature.

현재 전지에서 상용화되고 있는 흑연(graphite)은 soft carbon에 속하는 물질로서 흑연판 층(graphene layer)의 일축 배향성으로 인해 매우 가역적인 충방전 거동을 보이며 그로 인해 우수한 전극 수명 특성(cycle life)을 보인다. 또한 Li 이온의 충전시 전극전위가 0 VLi/Li+로서 순수한 리튬 금속(Li metal)과 거의 유사한 전위를 나타낼 수 있기 때문에 산화물계 양극과 전지(cell)를 구성할시 더 높은 에너지를 얻을 수 있다는 장점을 가지고 있다. 그러나 고용량의 전지가 요구되는 현 시점에서 graphite의 낮은 이론 용량(372mAh/g, 837mAh/cm3)은 graphite가 음극 재료로서 가지는 위의 장점에도 불구하고 graphite를 계속적으로 음극 재료로서 사용하는데 있어서 결정적인 장애가 되고 있다. 따라서 전지의 고용량화를 위해서는 고용량을 가지는 새로운 음극 재료의 개발이 필요하다.Graphite, which is currently commercialized in batteries, is a material belonging to soft carbon and shows very reversible charge / discharge behavior due to the uniaxial orientation of the graphite layer, thereby showing excellent electrode life. In addition, since the electrode potential is 0 V Li / Li + when the Li ion is charged, the potential is almost similar to that of pure Li metal, and thus higher energy can be obtained when forming an oxide-based anode and a cell. It has advantages However, the low theoretical capacity of graphite (372 mAh / g, 837 mAh / cm 3 ) at the present time when a high capacity battery is required, despite the above advantages of graphite as a negative electrode material, is a critical obstacle to the continuous use of graphite as a negative electrode material. It is becoming. Therefore, in order to increase the capacity of the battery, it is necessary to develop a new negative electrode material having a high capacity.

탄소계 음극 활물질을 대체할 수 있는 신규 재료로는 Si, Sn, Al, Sb 등의 금속 재료가 검토되고 있다. 이러한 금속 재료에서는 Li과의 합금화/비합금화 반응에 의해 충전/방전이 이루어지며, 상용 음극 활물질인 graphite에 비해 높은 용량 을 나타내는 것으로 알려져 있다. 하지만 Si, Sn, Al, Sb 등의 금속은 Li과 합금화/비합금화하는 과정에서 큰 부피 팽창 및 수축을 일으키게 되며, 이로 인한 미분화, 전도 경로(path)의 상실 등으로 인해 수명 특성이 저하되는 문제점을 가지고 있다. 특히 Si의 경우 방전용량 (4200mAh/g), 방전전압(0.4V) 측면에서 고용량 음극 소재로서 가장 적합한 물질인 것으로 알려져 있지만 Li 이온이 물질 내로 삽입(충전)할 시에 유발되는 400%에 이르는 큰 부피 팽창으로 인해 활물질의 퇴화(pulverization)가 발생하여 수명특성의 급격한 저하를 보여왔다.As a novel material that can replace the carbon-based negative electrode active material, metal materials such as Si, Sn, Al, and Sb have been studied. In such a metal material, charging / discharging is performed by an alloying / non-alloying reaction with Li, and it is known to exhibit a higher capacity than graphite, which is a commercial anode active material. However, metals such as Si, Sn, Al, and Sb cause large volume expansion and contraction in the process of alloying / unalloying with Li, resulting in deterioration of life characteristics due to micronization and loss of conductive paths. Have In particular, Si is known to be the most suitable material as a high-capacity cathode material in terms of discharge capacity (4200mAh / g) and discharge voltage (0.4V), but the large amount of 400% caused when Li ions are inserted (charged) into the material Due to volume expansion, pulverization of the active material occurs, which has shown a sharp drop in life characteristics.

최근에 이러한 문제점을 해결하기 위한 활발한 연구가 이루어지고 있으며, 대부분의 연구의 초점은 Si의 미분화를 통한 부피 팽창 자체의 감소와 Si 주변에 전기화학적으로 비활동적인 매트릭스(inactive matrix)를 임의로 만들어줌으로써 Si의 부피 팽창을 흡수하는 데에 맞추어져 있다. 이러한 연구들 가운데 Si의 수명특성에 있어서 향상의 폭이 가장 컸던 연구의 특징은 Si의 합금화/비금화 과정에서 발생하는 부피팽창을 기계적으로 흡수하기에 적합한 soft matrix를 사용했다는 점이다. Soft matrix로서는 다양한 종류의 carbon 물질이 주로 채용되었으며 그 대표적인 첨가 방법으로는 다음과 같은 것이 있다. In recent years, active researches have been made to solve these problems, and the focus of most studies is to reduce the volume expansion itself through the micronization of Si and to randomly create an electrochemically inactive matrix around the Si. It is adapted to absorb the volume expansion of Si. Among the studies, the most significant improvement in the life characteristics of Si was the use of a soft matrix suitable for mechanically absorbing the volume expansion caused by the alloying / non-metallization of Si. As the soft matrix, various kinds of carbon materials were mainly adopted, and the typical addition methods are as follows.

(1)다양한 carbon 물질과 Si을 단순 혼합한 재료(1) A simple mixture of various carbon materials and Si

(2)실란 커플링제 등을 이용하여 carbon 표면에 미분말의 Si 등을 화학적으로 고정한 재료(2) Chemically fixed fine powder Si etc. on carbon surface using silane coupling agent

(3)Organic precursor의 열분해, CVD(Chemical Vapor Deposition) 등을 통해 Si계 활물질 표면에 비정질 carbon을 고정한 재료(3) A material which fixed amorphous carbon on the surface of Si-based active material through thermal decomposition of organic precursors, chemical vapor deposition (CVD), etc.

그러나, 상기 (1)carbon에 Si 분말을 단순히 혼합한 재료는 충방전이 진행됨에 따라 Si이 수백 %에 이르는 큰 부피 팽창 및 수축을 겪는 과정에서 carbon이 Si으로부터 유리되며, 이로 인한 물질의 전기 전도성 저하로 수명특성이 크게 저하되는 문제점을 가지고 있다.However, in (1) the material in which the Si powder is simply mixed with carbon, the carbon is released from the Si during the process of undergoing large volume expansion and contraction of several hundred percent of Si as charging and discharging proceeds, thereby causing the electrical conductivity of the material. There is a problem that the life characteristics are greatly reduced due to degradation.

또한 상기 (2)실란 커플링제 등을 이용하여 carbon 표면에 미분말의 Si 등을 화학적으로 고정한 재료는 충방전 초기에는 carbon이 Si에 밀착된 상태로 유지되어 Si이 음극 활물질로서 기능할 수 있지만, 충방전 cycle이 진행됨에 따라 Li과 합금화/비합금화에 따른 Si내의 잔여 팽창분이 크게 증가하여, 실란 커플링제에 의한 결합을 파괴하여 Si이 carbon으로부터 유리되고, 이로 인해 리튬이차전지의 수명특성이 크게 저하되는 문제점을 가지고 있다. 더불어 음극 재료 제조 시에 실란 커플링 처리가 균일하게 행해지지 않는 경우가 있어, 안정된 품질의 음극 재료를 용이하게 제조할 수 없다는 문제점이 있다.In addition, the material (2) chemically fixed fine Si on the surface of carbon by using the silane coupling agent or the like remains in a state where carbon is in close contact with Si at the initial stage of charging and discharging, so that Si may function as a negative electrode active material. As the discharge cycle progresses, the residual expansion in Si due to alloying and non-alloying of Li increases significantly, and the Si is liberated from carbon by breaking the bond by the silane coupling agent, which greatly reduces the life characteristics of the lithium secondary battery. I have a problem. In addition, the silane coupling process may not be uniformly performed during the production of the negative electrode material, and there is a problem that a negative electrode material of stable quality cannot be easily produced.

그리고 상기 (3)열분해 carbon, CVD carbon으로 Si계 활물질 표면을 피복한 재료는 (2)실란 커플링제 등을 이용하여 carbon 표면에 미분말의 Si 등을 화학적으로 고정한 재료의 상기 문제점과 동일한 문제점을 가지고 있다.The material coated with the surface of the Si-based active material with (3) pyrolysis carbon and CVD carbon has the same problems as those of the above-mentioned material of chemically fixing fine powder Si on the carbon surface using a silane coupling agent or the like. have.

본 발명의 목적은 향상된 수명 특성을 갖는 전지를 제공할 수 있는 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a negative electrode active material for a lithium secondary battery that can provide a battery having improved life characteristics.

본 발명의 다른 목적은 상기 물성을 갖는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery having the above physical properties.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide a lithium secondary battery including the negative electrode active material.

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 활물질에 있어서, 활성금속과 비활성금속으로 이루어진 합금 및 상기 합금 중의 활성금속과 활성금속-탄소 결합을 통해 결합된 탄소계물질을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제공하고자 한다.The present invention provides a negative electrode active material for a lithium secondary battery, including an alloy consisting of an active metal and an inactive metal and a carbon-based material bonded through an active metal and an active metal-carbon bond in the alloy. .

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조에 있어서, 활성금속과 비활성금속을 합금화하는 단계; 상기 활성금속과 비활성금속의 합금에 탄소계물질을 첨가하여 활성금속-탄소 결합을 형성하고 합금 금속 내의 공극률(porosity)를 조절하는 단계를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention, in the manufacture of a negative electrode active material for a lithium secondary battery, the step of alloying an active metal and an inactive metal; The present invention provides a method of manufacturing a negative electrode active material for a rechargeable lithium battery including adding a carbon-based material to an alloy of the active metal and an inactive metal to form an active metal-carbon bond and controlling porosity in the alloy metal.

본 발명은 리튬 이차 전지에 있어서, 활성금속과 비활성금속으로 이루어진 합금 및 상기 합금 중의 활성금속과 활성금속-탄소 결합을 통해 결합된 탄소계물질을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하고 자 한다.In the lithium secondary battery, a lithium secondary battery comprising an anode active material and an inert metal and an anode active material for a lithium secondary battery comprising an active metal and an carbon-based material bonded through an active metal-carbon bond in the alloy To provide

본 발명의 리튬 이차 전지용 음극 활물질은 종래 고용량 리튬 이차 전지의 음극 활물질로 검토되어 온 금속계 활물질의 부피 팽창에 의한 미분화, 전기적 단락 등의 문제를 해결하여 리튬 이차 전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있다. The negative electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention can improve the life characteristics of a lithium secondary battery by solving problems such as micronization and electrical short circuit caused by volume expansion of a metal-based active material which have been examined as a negative electrode active material of a conventional high capacity lithium secondary battery.

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 나타낸다.This invention shows the negative electrode active material for lithium secondary batteries.

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 활물질에 있어서, 활성금속과 비활성금속으로 이루어진 합금과, 상기 합금 중의 활성금속과 활성금속-탄소 결합을 통해 결합된 탄소계물질을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 나타낸다.The present invention relates to a negative electrode active material for a lithium secondary battery, wherein the negative electrode active material includes an alloy consisting of an active metal and an inactive metal, and a carbon-based material bonded through an active metal and an active metal-carbon bond in the alloy.

상기에서 활성금속은 Si, Sn, Al, Zn, Pb, Bi, Ag, Cd 및 Sb로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 사용할 수 있다.As the active metal, at least one metal selected from the group consisting of Si, Sn, Al, Zn, Pb, Bi, Ag, Cd, and Sb may be used.

상기에서 활성금속은 Si 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 사용할 수 있다.The active metal may be one or more metals selected from the group consisting of Si and Sn.

상기에서 활성금속은 Si를 사용할 수 있다.In the above active metal, Si may be used.

상기에서 비활성금속은 Co, Ni, Mn, Fe 및 Cu로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 사용할 수 있다.In the above-mentioned inert metal, at least one metal selected from the group consisting of Co, Ni, Mn, Fe, and Cu may be used.

상기에서 비활성금속은 Co, Cu 및 Ni으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이 상의 금속을 사용할 수 있다.In the above inert metal may be used one or more metals selected from the group consisting of Co, Cu and Ni.

상기에서 비활성금속은 Cu를 사용할 수 있다.As the inert metal, Cu may be used.

상기에서 탄소계물질은 흑연(Graphite), 탄소 나노튜브(carbon nanotube), 탄소 나노와이어(carbon nanowire), 소프트 카본(soft carbon) 및 하드 카본(hard carbon)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 물질을 사용할 수 있다.The carbonaceous material is at least one material selected from the group consisting of graphite, carbon nanotubes, carbon nanowires, soft carbons, and hard carbons. Can be used.

상기에서 활성금속는 평균 입경이 50㎛ 이하인 분말 형태로 사용할 수 있다.The active metal may be used in the form of a powder having an average particle diameter of 50 μm or less.

상기에서 활성금속는 평균 입경이 1∼50㎛인 분말 형태로 사용할 수 있다.The active metal may be used in the form of a powder having an average particle diameter of 1 to 50㎛.

상기에서 비활성금속는 평균 입경이 50㎛ 이하인 분말 형태로 사용할 수 있다.The inert metal may be used in the form of a powder having an average particle diameter of 50 μm or less.

상기에서 비활성금속 평균 입경은 1∼50㎛인 분말 형태로 사용할 수 있다.In the above, the average particle diameter of the inert metal may be used in the form of a powder having a thickness of 1 to 50 μm.

상기에서 탄소계물질은 평균 입경은 50㎛ 이하인 분말 형태로 사용할 수 있다.The carbonaceous material may be used in the form of a powder having an average particle diameter of 50 μm or less.

상기에서 탄소계물질은 평균 입경은 1∼50㎛인 분말 형태로 사용할 수 있다.The carbonaceous material may be used in the form of a powder having an average particle diameter of 1 to 50㎛.

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법을 나타낸다.This invention shows the manufacturing method of the negative electrode active material for lithium secondary batteries.

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조에 있어서, 활성금속과 비활성금속을 합금화하는 단계; 상기 활성금속과 비활성금속의 합금에 탄소계물질을 첨가하여 활성금속-탄소 결합을 형성하고 합금 금속 내의 공극률(porosity)를 조절하는 단계를 포함하는 것을 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법을 나타낸다.The present invention, in the manufacture of a negative electrode active material for a lithium secondary battery, the step of alloying an active metal and an inactive metal; Adding a carbon-based material to the alloy of the active metal and the inert metal to form an active metal-carbon bond and to adjust the porosity (porosity) in the alloy metal represents a method of manufacturing a negative electrode active material for a lithium secondary battery.

상기 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조시 활성금속과 비활성금속의 합금 화는 볼-밀링(Ball-milling), 메카노-퓨전(mechano-fusion), 아크-멜팅(arc-melting) 중에서 선택된 어느 하나의 방법에 의해 실시할 수 있다.The alloying of the active metal and the inactive metal in the preparation of the negative active material for the lithium secondary battery may be any one selected from ball-milling, mechano-fusion, and arc-melting. It can carry out by a method.

상기 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조시 활성금속과 비활성금속으로 이루어진 합금에 탄소계물질을 첨가하고 볼-밀링(Ball-milling) 또는 메카노-퓨전(mechano-fusion) 시킴으로써 합금 중의 활성금속과 탄소계물질의 활성금속-탄소 결합을 형성할 수 있다.When preparing the negative active material for the lithium secondary battery, the active metal and the carbon-based alloy in the alloy by adding a carbon-based material to the alloy consisting of an active metal and an inactive metal and ball-milling or mechano-fusion It may form an active metal-carbon bond of the material.

상기 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조시 활성금속은 Si, Sn, Al, Zn, Pb, Bi, Ag, Cd 및 Sb로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 사용할 수 있다.In preparing the negative active material for the lithium secondary battery, at least one metal selected from the group consisting of Si, Sn, Al, Zn, Pb, Bi, Ag, Cd, and Sb may be used.

상기 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조시 활성금속은 Si 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 사용할 수 있다.In preparing the negative active material for the lithium secondary battery, the active metal may be one or more metals selected from the group consisting of Si and Sn.

상기 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조시 활성금속은 Si를 사용할 수 있다.Si may be used as an active metal in the preparation of the negative electrode active material for a lithium secondary battery.

상기 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조시 활성금속은 평균 입경이 50㎛ 이하인 분말 형태로 사용할 수 있다.The active metal may be used in the form of a powder having an average particle diameter of 50 μm or less in the preparation of the negative active material for a lithium secondary battery.

상기 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조시 활성금속은 평균 입경이 1∼50㎛인 분말 형태로 사용할 수 있다.In preparing the negative active material for the lithium secondary battery, the active metal may be used in the form of a powder having an average particle diameter of 1 to 50 μm.

상기 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조시 비활성금속은 Co, Ni, Mn, Fe 및 Cu로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 사용할 수 있다.In the manufacture of the negative electrode active material for the lithium secondary battery, an inert metal may use at least one metal selected from the group consisting of Co, Ni, Mn, Fe, and Cu.

상기 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조시 비활성금속은 Co, Cu 및 Ni으 로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 사용할 수 있다.In the manufacture of the negative electrode active material for the lithium secondary battery, the inert metal may be one or more metals selected from the group consisting of Co, Cu, and Ni.

상기 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조시 비활성금속은 Cu를 사용할 수 있다.Cu may be used as an inert metal in the preparation of the negative active material for a lithium secondary battery.

상기 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조시 비활성금속은 평균 입경이 50㎛ 이하인 분말 형태로 사용할 수 있다.An inert metal may be used in the form of a powder having an average particle diameter of 50 μm or less in the preparation of the negative active material for a lithium secondary battery.

상기 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조시 비활성금속은 평균 입경이 1∼50㎛인 분말 형태로 사용할 수 있다.An inert metal may be used in the form of a powder having an average particle diameter of 1 to 50 μm in the preparation of the negative active material for a lithium secondary battery.

상기 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조시 탄소계물질은 흑연(Graphite), 탄소 나노튜브(carbon nanotube), 탄소 나노와이어(carbon nanowire), 소프트 카본(soft carbon) 및 하드 카본(hard carbon)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 물질을 사용할 수 있다.The carbon-based material in the preparation of the negative active material for the lithium secondary battery is a group consisting of graphite, carbon nanotubes, carbon nanowires, soft carbons, and hard carbons. One or more substances selected from can be used.

상기 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조시 탄소계물질은 평균 입경이 50㎛ 이하인 분말 형태로 사용할 수 있다.In preparing the negative active material for the lithium secondary battery, the carbonaceous material may be used in the form of a powder having an average particle diameter of 50 μm or less.

상기 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조시 탄소계물질은 평균 입경이 1∼50㎛인 분말 형태로 사용할 수 있다.In preparing the negative active material for the lithium secondary battery, the carbonaceous material may be used in the form of a powder having an average particle diameter of 1 to 50 μm.

본 발명은 상기에서 언급한 활성금속과 비활성금속으로 이루어진 합금과 상기 합금 중의 활성금속과 활성금속-탄소 결합을 통해 결합된 탄소계물질을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질이 함유된 음극을 포함한다.The present invention includes a negative electrode containing a negative active material for a lithium secondary battery including an alloy made of the above-mentioned active metal and inactive metal and a carbon-based material bonded through an active metal and an active metal-carbon bond in the alloy.

본 발명은 상기에서 언급한 활성금속과 비활성금속으로 이루어진 합금과 상기 합금 중의 활성금속과 활성금속-탄소 결합을 통해 결합된 탄소계물질을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질이 함유된 리튬 이차 전지를 포함한다.The present invention includes a lithium secondary battery containing a negative electrode active material for a lithium secondary battery comprising an alloy made of the above-mentioned active metal and inactive metal and a carbon-based material bonded through an active metal and an active metal-carbon bond in the alloy. do.

본 발명은 상기에서 언급한 활성금속과 비활성금속으로 이루어진 합금과 상기 합금 중의 활성금속과 활성금속-탄소 결합을 통해 결합된 탄소계물질을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질이 음극에 함유된 리튬 이차 전지를 포함한다.The present invention is a lithium secondary battery containing a negative electrode active material for a lithium secondary battery comprising an alloy consisting of the above-mentioned active metal and inactive metal and a carbon-based material bonded through an active metal and an active metal-carbon bond in the alloy It includes.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

금속계 활물질을 리튬 이차 전지의 음극 활물질로 사용할 경우, 충전시에는 리튬 이온이 음극으로 이동하여 금속계 활물질이 리튬과 합금화함으로써 부피가 팽창하고, 방전시에는 리튬 이온이 양극으로 이동함으로써 부피가 수축하게 된다. 이러한 과정이 반복되면, 금속계 활물질에 균열이 발생하고, 결국 미세한 입자로 쪼개지게 되는데, 이를 미분화라고 한다. 또한, 활물질이 음극 내의 집전체 또는 도전재로부터 탈리되어 전기적으로 단절되는 현상이 발생하게 된다. 이들 현상으로 인해 충방전이 거듭되면 음극내의 전기 전도성이 점차 악화되고 이로 인해 이차 전지의 수명특성이 급격히 퇴화하게 된다. When the metal-based active material is used as a negative electrode active material of a lithium secondary battery, lithium ions move to the negative electrode during charging and the volume expands by alloying the metal-based active material with lithium, and during discharge, the volume shrinks due to the movement of lithium ions to the positive electrode. . When this process is repeated, a crack occurs in the metal-based active material, and eventually splits into fine particles, which is called micronization. In addition, a phenomenon in which the active material is detached from the current collector or the conductive material in the negative electrode and is electrically disconnected occurs. Due to these phenomena, when the charge and discharge are repeated, the electrical conductivity in the negative electrode is gradually deteriorated, which causes the life characteristics of the secondary battery to deteriorate rapidly.

본 발명의 음극 활물질은 상기 문제를 해결하기 위하여 활성금속과 비활성금속의 기계적인 복합화로 이루어진 합금과 이 합금에 강한 활성금속-탄소(C) 결합(bonding)을 형성할 수 있는 탄소(carbon)계 물질로 이루어진다.In order to solve the above problem, the negative electrode active material of the present invention is an alloy composed of a mechanical complex of an active metal and an inactive metal and a carbon-based carbon that can form a strong active metal-carbon (C) bonding to the alloy. Made of matter.

상기 활성금속으로는, 전지 반응 중 리튬과 합금을 형성하여 전기화학적 반 응에 참여하는 것이면 특별히 제한되지 않으나, Si, Sn, Al, Zn, Pb, Bi, Ag, Cd 및 Sb 중의 1종 이상이 사용되는 것이 바람직하며, 그 중 용량이 가장 높은 것으로 알려진 Si 및 Sn 중의 1종 이상이 사용되는 것이 더욱 바람직하다.The active metal is not particularly limited as long as it forms an alloy with lithium during battery reaction and participates in electrochemical reaction, but at least one of Si, Sn, Al, Zn, Pb, Bi, Ag, Cd and Sb is It is preferred to be used, and more preferably one or more of Si and Sn, which are known to have the highest capacity.

상기 활성금속은 분말 형태로 사용할 수 있다.The active metal may be used in powder form.

상기 비활성금속으로는, 전지 반응 중 리튬과의 전기화학적 반응에 참여하지 않는 것이면 특별히 제한되지 않으나, Co, Ni, Mn, Fe, Cu 중의 1종 이상이 사용되는 것이 바람직하며, 그 중 전기 전도성이 가장 우수한 것으로 알려진 Cu, Co, Ni 중의 1종 이상이 사용되는 것이 더욱 바람직하다.The inert metal is not particularly limited as long as it does not participate in the electrochemical reaction with lithium during battery reaction, but at least one of Co, Ni, Mn, Fe, and Cu is preferably used, and among them, the electrical conductivity is More preferably, at least one of Cu, Co, and Ni, which is known to be the best, is used.

상기 비활성금속은 분말 형태로 사용할 수 있다.The inert metal may be used in powder form.

본 발명의 음극 활물질에 있어서, 활성금속과 비활성금속의 기계적인 복합화로 이루어진 합금에 강한 활성금속-탄소 결합으로 결합된 탄소계 물질은 상기 활성금속과 비활성금속으로 이루어진 합금의 부피 팽창을 흡수하는 동시에 전기 전도성을 유지시켜주는 역할을 하게 되는데, 다음과 같은 결정질 탄소 또는 비정질 탄소가 사용될 수 있다. 상기 결정질탄소로는 판상, 린편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연을 들 수 있는데, 그 형태로 carbon nanotube, carbon nanowire, carbon fiber 등이 있다. 상기 비정질 carbon으로는 soft carbon, hard carbon, cokes, mesophase pitch 등을 들 수 있다. In the negative electrode active material of the present invention, the carbon-based material bonded by the strong active metal-carbon bond to the alloy consisting of mechanical complexation of the active metal and the inactive metal absorbs the volume expansion of the alloy consisting of the active metal and the inactive metal. It serves to maintain electrical conductivity, crystalline carbon or amorphous carbon may be used as follows. The crystalline carbon may be a natural graphite or artificial graphite in the form of plate, flake, spherical or fibrous, and the like may include carbon nanotube, carbon nanowire, carbon fiber, and the like. Examples of the amorphous carbon include soft carbon, hard carbon, cokes, mesophase pitch, and the like.

상기 결정질 carbon은 (002)면의 X선 회절강도를 I(002)라고 하고, (110)면의 X선 회절강도를 I(110)이라 하면, I(110)/I(002)가 0.2 이하, 바람직하게는 0.04 이하, 보다 바람직하게는 0.002 내지 0.2, 가장 바람직하게는 0.002 내지 0.04인 것을 사용할 수 있다.In the crystalline carbon, if the X-ray diffraction intensity of the (002) plane is I (002) and the X-ray diffraction intensity of the (110) plane is I (110), I (110) / I (002) is 0.2 or less. It is preferably 0.04 or less, more preferably 0.002 to 0.2, most preferably 0.002 to 0.04.

상기 활성금속은 평균 입경이 50㎛ 이하인 분말 형태가 바람직하며, 평균 입경이 1∼40㎛, 1∼30㎛, 1∼20㎛ 또는 1∼10㎛인 분말 형태가 더욱 바람직하다. 상기 활성금속 분말의 평균 입경이 50㎛를 초과하면 활성금속 분말 입자의 전체 표면적이 작아져 그를 포함하는 활물질의 반응성이 떨어지는 문제가 있다. The active metal is preferably in the form of a powder having an average particle diameter of 50 µm or less, more preferably in the form of a powder having an average particle diameter of 1-40 µm, 1-30 µm, 1-20 µm or 1-10 µm. If the average particle diameter of the active metal powder exceeds 50 μm, the total surface area of the active metal powder particles is small, which causes a problem of inferior reactivity of the active material including the active metal powder.

상기 비활성금속은 평균 입경이 50㎛ 이하인 분말 형태가 바람직하며, 평균 입경이 1∼40㎛, 1∼30㎛, 1∼20㎛ 또는 1∼10㎛인 분말 형태가 더욱 바람직하다. 상기 비활성금속 분말 입자의 평균 입경이 50㎛를 초과하면 추가적인 부피 팽창에 의해 전기화학적 열화가 가중되는 문제가 있다. The inert metal is preferably in the form of a powder having an average particle diameter of 50 µm or less, and more preferably in the form of a powder having an average particle diameter of 1-40 µm, 1-30 µm, 1-20 µm or 1-10 µm. If the average particle diameter of the inert metal powder particles exceeds 50㎛, there is a problem that the electrochemical deterioration is increased by the additional volume expansion.

상기 탄소계 물질은 평균 입경이 50㎛ 이하인 분말 형태가 바람직하며, 평균 입경이 1∼40㎛, 1∼30㎛, 1∼20㎛, 또는 1∼10㎛인 분말 형태가 보다 바람직하다.The carbonaceous material is preferably in the form of a powder having an average particle diameter of 50 µm or less, more preferably in the form of a powder having an average particle diameter of 1-40 µm, 1-30 µm, 1-20 µm, or 1-10 µm.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음극 활물질의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 1 is a schematic cross-sectional view of a negative electrode active material according to an embodiment of the present invention.

도 1에 나타난 것과 같이 본 발명의 음극 활물질은 활성금속으로서 Si 입자와 비활성금속으로서 Cu 입자의 기계적인 합성에 의해 형성되는 Si-Cu 합금과 Si-Cu 합금의 Si와 탄소가 Si-C 결합으로 연결되어 있는 탄소계물질(C)로 이루어져 있다. 이때 Si-C 결합의 존재로 인해 충방전 과정에서의 부피팽창에 의한 전기적 단락을 방지할 수 있으며, 음극 활물질 내부에 존재하는 공극(pore)은 부피팽창을 흡수하는 역할을 하게 된다. As shown in FIG. 1, the negative electrode active material of the present invention is a Si-Cu alloy formed by mechanical synthesis of Si particles as an active metal and Cu particles as an inactive metal, and Si and carbon of a Si-Cu alloy are Si-C bonds. It is composed of carbon-based materials (C) connected. At this time, due to the presence of the Si-C bond it can prevent the electrical short circuit due to volume expansion in the charge and discharge process, the pores (pore) inside the negative electrode active material serves to absorb the volume expansion.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음극 활물질의 충전시의 상태를 모식적 으로 나타낸 단면도이다. 2 is a cross-sectional view schematically showing a state during charging of a negative electrode active material according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면 활성금속(Si)과 비활성금속(Cu)으로 이루어진 합금이 팽창하더라도 음극활물질 주변에 분포하는 다량의 공극(pore)에 의해 부피 팽창의 흡수가 가능하며, 또한 상기 합금 중 활성금속인 Si와 탄소계물질의 탄소가 Si-C 결합으로 이어진 탄소계물질의 존재로 인해 팽창으로 인한 전기적 단락의 방지가 가능하다.Referring to FIG. 2, even when an alloy made of an active metal (Si) and an inert metal (Cu) is expanded, a volume expansion can be absorbed by a large amount of pores distributed around a cathode active material, and also among the active metals of the alloy. Due to the presence of the carbon-based material in which the Si and the carbon of the carbon-based material are linked to the Si-C bond, it is possible to prevent an electrical short circuit due to expansion.

본 발명의 음극 활물질에 있어서, 활성금속과 비활성금속으로 이루어진 합금과 탄소계물질 계면에는 활성금속-탄소 결합이 존재하며 음극 활물질내 활성금속-탄소 상이 형성되더라도 본 발명의 범위에 속한다. 탄소계 물질로 결정질 탄소가 사용될 경우, 리튬의 삽입으로 인해 lithiated carbon이 형성될 수가 있는데, 음극 활물질이 이러한 lithiated carbon을 포함하더라도 본 발명의 범위에 포함됨은 물론이다. In the negative electrode active material of the present invention, an active metal-carbon bond is present at the interface between the alloy and the carbon-based material composed of the active metal and the inactive metal, and the active metal-carbon phase in the negative electrode active material is within the scope of the present invention. When crystalline carbon is used as the carbon-based material, lithiated carbon may be formed due to the insertion of lithium. Even if the negative active material includes such lithiated carbon, it is included in the scope of the present invention.

본 발명의 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법은 활성금속과 비활성금속을 ball-milling법, mechano-fusion법을 통해 기계적으로 합금화하거나 또는 arc-melting 등을 이용한 melting법으로 합금화하는 단계, 그리고 합금화된 입자와 탄소 입자를 역시 Ball-milling 혹은 mechano-fusion시킴으로써 활성금속 입자와 탄소 사이에 활성금속-탄소 결합을 형성하고 음극 활물질 입자내의 공극률(porosity)을 조절하는 단계를 포함한다.In the method of manufacturing a negative electrode active material for a secondary battery of the present invention, the step of alloying the active metal and the inactive metal mechanically by ball-milling method, mechano-fusion method or melting method using arc-melting, and alloyed particles And forming the active metal-carbon bonds between the active metal particles and the carbon and controlling the porosity in the negative electrode active material particles by ball-milling or mechano-fusion.

우선 활성금속과 비활성금속의 비율을 정한 후 적절한 금속간 화합 물(intermetallic compound)을 포함한 합금으로 만들기 위해 이 혼합 분말에 기계적으로 에너지를 가한다. 이때 효과적인 합금화를 위해서는 에너지가 작은 planetary ball-miller가 아니라 high energy ball-miller 혹은 짧은 시간에 높은 에너지를 가하는 것이 가능한 mechano-fusion 등을 사용하는 것이 바람직하다. 목적하는 합금 조성을 얻기 위해 ball-milling 법의 경우 유지 시간, ball-to-powder ratio의 조절이 가능하며, mechano-fusion 법의 경우 회전 rpm의 조절이 가능하다. First, the ratio of active and inactive metals is determined and mechanically energized to the mixed powder to make an alloy containing the appropriate intermetallic compound. In this case, it is preferable to use a high energy ball-miller or mechano-fusion that can apply high energy in a short time, rather than a small planetary ball-miller for effective alloying. In order to obtain the desired alloy composition, it is possible to adjust the holding time and ball-to-powder ratio in the ball-milling method and the rotation rpm in the mechano-fusion method.

이때 활성금속과 비활성금속으로 이루어진 합급 제조시 활성금속 100중량부에 대하여 비활성금속 10∼100중량부를 사용하여 합금화할 수 있다.At this time, the alloy can be alloyed using 10 to 100 parts by weight of the inert metal with respect to 100 parts by weight of the active metal when preparing the alloy consisting of the active metal and the inactive metal.

상기 활성금속으로는 전기 화학적으로 리튬과 합금화가 가능한 Si, Sn, Al, Zn, Pb, Bi, Ag, Cd 및 Sb의 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 비활성금속으로는 Co, Ni, Mn, Fe, Cu 의 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.The active metal may be one or more selected from the group consisting of Si, Sn, Al, Zn, Pb, Bi, Ag, Cd and Sb, which may be alloyed with lithium electrochemically, and Co, Ni, One or more types selected from the group of Mn, Fe, and Cu can be used.

그런 다음 얻어진 활성금속과 비활성금속으로 이루어진 합금과 탄소계물질을 원하는 비율로 혼합하고 얻어진 혼합물에 ball-milling법 또는 mechano-fusion법에 의해 에너지를 가함으로써 최종적으로 활성금속-탄소 결합, 다량의 공극(pore)을 함유하는 음극 활물질을 형성할 수 있다. Then, an alloy of the active metal and the inactive metal and the carbon-based material obtained are mixed at a desired ratio, and the resulting mixture is energized by ball-milling method or mechano-fusion method. A negative electrode active material containing (pore) can be formed.

이때 활성금속과 비활성금속으로 이루어진 합급과 탄소계물질은 활성금속과 비활성금속으로 이루어진 합금 100중량부에 대하여 탄소계물질 20∼120중량부를 혼합한 후 ball-milling법 또는 mechano-fusion법에 의해 에너지를 가함으로써 최종적으로 활성금속-탄소 결합, 다량의 공극(pore)을 함유하는 음극 활물질을 형성할 수 있다.At this time, the alloy and the carbon-based material composed of the active metal and the inactive metal are mixed with 20-120 parts by weight of the carbon-based material with respect to 100 parts by weight of the alloy consisting of the active metal and the inactive metal, and then energy is obtained by the ball-milling method or the mechano-fusion method. Finally, the negative electrode active material containing the active metal-carbon bond and a large amount of pores can be formed.

상기 탄소계물질은 Graphite, carbon nanotube, carbon nanowire, soft carbon 및 hard carbon으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. The carbonaceous material may be used at least one selected from the group consisting of graphite, carbon nanotube, carbon nanowire, soft carbon and hard carbon.

활성금속과 비활성금속으로 이루어진 합급과 탄소계물질은 활성금속과 비활성금속으로 이루어진 합금 100중량부에 대하여 탄소계물질 20∼120중량부를 혼합한 후 ball-milling법 또는 mechano-fusion법에 의해 에너지를 가함으로써 최종적으로 공극(pore)을 조절할 수 있다. Alloys and carbonaceous materials composed of active metals and inactive metals are mixed with 20 to 120 parts by weight of carbonaceous materials with respect to 100 parts by weight of alloys consisting of active metals and inert metals, and then energy is obtained by ball-milling or mechano-fusion. Finally, the pore can be adjusted.

상기에서 공극률을 조정하는 이유는 공극률이 Li과 같은 비활성금속과 Si과 같은 활성합금과의 합금화시 부피팽창을 흡수함으로써 그 수명 특성의 열화를 막을 수 있음은 물론 전해질 함침에도 직접적인 영향을 미치기 때문이다. 탄소물질도 공극 형성에 기여를 하고 있으며, ball milling condition에 합금의 size가 변하기 때문에 이러한 제반 조건도 공극 형성에 기여할 수 있다.The reason for adjusting the porosity is that the porosity absorbs volume expansion when alloying an inert metal such as Li and an active alloy such as Si, thereby preventing deterioration of its lifetime characteristics and directly affecting electrolyte impregnation. . Carbon materials also contribute to the formation of voids, and because the size of the alloy changes in ball milling conditions, these conditions can also contribute to the formation of voids.

한편 본 발명의 리튬 이차 전지용 음극 활물질에 있어서, 활성금속과 비활성금속으로 이루어진 합금에 탄소계물질 첨가에 의해 활성금속-탄소 결합을 형성하는데 탄소계 물질의 첨가를 통해 공극 형성을 통한 부피팽창의 흡수, 전체적인 활물질의 전기 전도성 증가 등을 기대할 수 있지만 활성금속인 Si, Sn의 부피 팽창이 워낙 크기 때문에 부피 팽창에 의한 퇴화를 탄소계 물질의 첨가를 통해서만 막을 수는 없다. 활성 금속과 비활성 금속을 합금화 해주면 비활성 금속 부분이 추가적으로 활성 금속의 Li과같은 비활성금속의 합금화에 따른 부피팽창을 흡수해줄 수 있기 때문에 시너지(synergy)를 위해 활성 금속, 비활성금속, 탄소계 물질을 모두 사용한 이유이다.Meanwhile, in the negative electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention, an active metal-carbon bond is formed by adding a carbon-based material to an alloy composed of an active metal and an inactive metal, and absorption of volume expansion through formation of pores through the addition of a carbon-based material In addition, the increase in the electrical conductivity of the active material as a whole can be expected, but due to the large volume expansion of the active metals Si and Sn, the degradation due to volume expansion cannot be prevented only through the addition of a carbon-based material. The alloying of the active metal and the inactive metal allows the inactive metal part to additionally absorb the volume expansion caused by the alloying of the inactive metal such as Li of the active metal. This is why it was used.

본 발명은 상기에서 언급한 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다. The present invention provides a lithium secondary battery comprising the above-mentioned negative electrode active material for a lithium secondary battery.

본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다. The present invention provides a lithium secondary battery comprising a negative electrode active material for a lithium secondary battery produced by the above-mentioned method.

본 발명은 상기에서 언급한 리튬 이차 전지용 음극 활물질이 함유된 음극을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다. The present invention provides a lithium secondary battery including the negative electrode containing the negative electrode active material for the lithium secondary battery mentioned above.

본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 리튬 이차 전지용 음극 활물질이 함유된 음극을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다. The present invention provides a lithium secondary battery comprising a negative electrode containing a negative electrode active material for a lithium secondary battery prepared by the above-mentioned method.

본 발명은 상기에서 언급한 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 포함하는 음극, 리튬의 가역적인 삽입/탈리(intercalation/de-intercalation)가 가능한 양극 활물질을 포함하는 양극 및 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다. The present invention provides a lithium secondary battery comprising a cathode including an anode active material for the lithium secondary battery mentioned above, a cathode including an anode active material capable of reversible intercalation / de-intercalation of lithium, and an electrolyte solution. .

본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 포함하는 음극, 리튬의 가역적인 삽입/탈리(intercalation/de-intercalation)가 가능한 양극 활물질을 포함하는 양극 및 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다. The present invention provides a negative electrode including a negative electrode active material for a lithium secondary battery prepared by the above-mentioned method, a positive electrode including a positive electrode active material capable of reversible intercalation / de-intercalation of lithium, and a lithium including an electrolyte solution. It provides a secondary battery.

본 발명의 리튬 이차 전지는 미분화되거나 도전재 및 집전체로부터 쉽게 탈리되지 않는 본 발명의 음극 활물질을 포함함으로써 향상된 수명 특성을 나타낸다.The lithium secondary battery of the present invention exhibits improved lifetime characteristics by including the negative electrode active material of the present invention which is not micronized or easily detached from the conductive material and the current collector.

상기 리튬 이차 전지에서 음극은 본 발명에 따른 음극 활물질을 바인더와 혼합하여 제조된 읍극 합제를 구리 등의 집전체에 도포하여 음극으로 제조될 수 있으며, 필요에 따라 도전재를 첨가하여 음극으로 제조될 수 있다.In the lithium secondary battery, the negative electrode may be prepared as a negative electrode by applying a sorbent mixture prepared by mixing the negative electrode active material according to the present invention with a binder to a current collector such as copper, and may be prepared as a negative electrode by adding a conductive material as necessary. Can be.

상기 도전재의 예로는, 니켈 분말, 산화 코발트, 산화 티탄, carbon 등이 있으며, 상기 도전재로 사용되는 carbon의 예로는, 케첸 블랙, 아세틸렌 블랙, 퍼니스 블랙, 흑연, 플러렌 등이 있다. 이 중에서도 흑연은 도전재로서의 역할 뿐만아니라 전극 구조 골격재로서의 역할을 하기도 한다.Examples of the conductive material include nickel powder, cobalt oxide, titanium oxide, carbon, and the like, and examples of carbon used as the conductive material include ketjen black, acetylene black, furnace black, graphite, and fullerene. Among these, graphite plays a role not only as a conductive material but also as an electrode structure skeleton.

상기 바인더의 예로는, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐 클루오라이드를 들 수 있다.Examples of the binder include polyvinylidene fluoride and polyvinyl fluoride.

도 3은 본 발명의 리튬 이차 전지의 일예를 나타낸 분해사시도이다. 리튬 이차 전지는 음극, 양극, 상기 음극과 양극 사이에 배치된 세퍼레이터, 상기 음극, 양극 및 세퍼레이터에 함침된 전해액과, 전지 용기와, 전지 용기를 봉입하는 봉입부재를 주된 부분으로 하여 구성되어 있다. 3 is an exploded perspective view showing an example of a lithium secondary battery of the present invention. The lithium secondary battery is composed mainly of a negative electrode, a positive electrode, a separator disposed between the negative electrode and the positive electrode, an electrolyte solution impregnated in the negative electrode, the positive electrode and the separator, a battery container, and a sealing member for sealing the battery container.

도 3에 도시된 리튬 이차 전지의 형태는 원통형이나 이외에 각형, 코인형 또는 쉬트형 등의 다양한 형상으로 될 수 있다.The shape of the lithium secondary battery illustrated in FIG. 3 may be in various shapes such as a cylindrical shape, a coin shape, a sheet shape, or the like.

상기 리튬 이차 전지에서 양극은 양극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함한다. In the lithium secondary battery, the positive electrode includes a positive electrode active material, a conductive material, and a binder.

상기 양극 활물질로는 리튬을 가역적으로 intercalation/de-intercalation할 수 있는 화합물로 LiMn2O4, LiCoO2, LiNiO2, LiFeO2, V2O5, TiS, MoS 또는 LiFePO4 등 이 있다. 세퍼레이터로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 다공질 필름을 사용할 수 있다.The cathode active material is a compound capable of reversibly intercalation / de-intercalation of lithium, such as LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiFeO 2 , V 2 O 5 , TiS, MoS or LiFePO 4 . As the separator, an olefin porous film such as polyethylene or polypropylene can be used.

상기 리튬 이차 전지에서 전해액은 비수성 유기 용매와 리튬염을 포함한다.In the lithium secondary battery, the electrolyte solution includes a non-aqueous organic solvent and a lithium salt.

상기 비수성 유기 용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다. 상기 비수성 유기 용매의 예로는 벤젠, 톨루엔, 플루오로벤젠, 1,2-디플루오로벤젠, 1,2,4-트리플루오로벤젠, 클로로벤젠, 1,2-디클로로벤젠, 1,3-디클로로벤젠, 1,4-디클로로벤젠, 1,2,3-트리클로로벤젠, 1,2,4-트리클로로벤젠, 아이오도벤젠, 1,2-디이오도벤젠, 1,3-디이오도벤젠, 1,4-디이오도벤젠, 1,2,3-트리이오도벤젠, 1,2,4-트리이오도벤젠, 플루오로톨루엔, 1,2-디플루오로톨루엔, 1,3-디플루오로톨루엔, 1,4-디플루오로톨루엔, 1,2,3-트리플루오로톨루엔, 1,2,4-트리플루오로톨루엔, 클로로톨루엔, 1,2-디클로로톨루엔, 1,3-디클로로톨루엔, 1,4-디클로로톨루엔, 1,2,3-트리클로로톨루엔, 1,2,4-트리클로로톨루엔, 이오도톨루엔, 1,2-디이오도톨루엔, 1,3-디이오도톨루엔, 1,4-디이오도톨루엔, 1,2,3-트리이오도톨루엔, 1,2,4-트리이오도톨루엔, R-CN(여기에서, R은 carbon수 2-50개의 직쇄상, 분지상 또는 환 구조의 탄화 수소기이며, 이중결합, 방향환, 또는 에테르 결합을 포함할 수 있음), 디메틸포름아마이드, 디메틸아세테이트, 크실렌, 사이클로헥산, 테트라하이드로퓨란, 2-메틸테트라하이드로퓨란, 사이클로헥사논, 에탄올, 이소프로필 알콜, 디메틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 앗테이트, 디메 톡시에탄, 1,3-디옥솔란, 디글라임, 테트라글라임, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 설포란, 발레로탁톤, 데카놀라이드, 메발로락톤 중의 하나 혹은 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 유기 용매를 하나 이상 혼합하여 사용하는 경우의 혼합 비율은 목적하는 전지 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있으며, 이는 당해 분야에 종사하는 사람들에게는 널리 이해될 수 있다. 상기 리튬염은 유기 용매에 용해되어, 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 이차 전지의 작동을 가능하게 하고, 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 촉진하는 역할을 하는 물질이다. 이러한 리튬염의 대표적인 예로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CaF2a+1SO2)(CbF2b+1SO2) (단, a, b는 자연수), LiCl, LiI 등을 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. The non-aqueous organic solvent serves as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the cell can move. Examples of the non-aqueous organic solvent include benzene, toluene, fluorobenzene, 1,2-difluorobenzene, 1,2,4-trifluorobenzene, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,3- Dichlorobenzene, 1,4-dichlorobenzene, 1,2,3-trichlorobenzene, 1,2,4-trichlorobenzene, iodobenzene, 1,2-diiobenzene, 1,3-diiodo Benzene, 1,4-diiodobenzene, 1,2,3-triiodobenzene, 1,2,4-triiodobenzene, fluorotoluene, 1,2-difluorotoluene, 1,3- Difluorotoluene, 1,4-difluorotoluene, 1,2,3-trifluorotoluene, 1,2,4-trifluorotoluene, chlorotoluene, 1,2-dichlorotoluene, 1,3- Dichlorotoluene, 1,4-dichlorotoluene, 1,2,3-trichlorotoluene, 1,2,4-trichlorotoluene, iodotoluene, 1,2-diiodotoluene, 1,3-diiodo Toluene, 1,4-diiodotoluene, 1,2,3-triiodotoluene, 1,2,4-triiodotoluene, R-CN (where R is 2-50 carbon atoms Linear, branched or cyclic hydrocarbon groups, which may include double bonds, aromatic rings, or ether bonds), dimethylformamide, dimethylacetate, xylene, cyclohexane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydro Furan, cyclohexanone, ethanol, isopropyl alcohol, dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, diethyl carbonate, methylpropyl carbonate, propylene carbonate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, One or two or more of dimethoxyethane, 1,3-dioxolane, diglyme, tetraglyme, ethylene carbonate, propylene carbonate, sulfolane, valerotactone, decanolide, and mevalolactone may be used in combination. The mixing ratio in the case of mixing one or more of the organic solvents can be appropriately adjusted according to the desired battery performance, which can be widely understood by those skilled in the art. The lithium salt is a substance that dissolves in an organic solvent and acts as a source of lithium ions in the battery to enable the operation of a basic lithium secondary battery and to promote the movement of lithium ions between the positive electrode and the negative electrode. Representative examples of such lithium salts are LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiN (C a F 2a + 1 SO 2 ) (C b F 2b + 1 SO 2 ) (where a and b are natural waters), LiCl, LiI and the like may be used alone or in combination of two or more thereof. .

또한 상기 전해액 대신에 고분자 고체 전해질을 사용하여도 좋으며, 이 경우는 리튬 이온에 대한 이온 전도성이 높은 고분자를 사용하는 것이 바람직하고, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이도, 폴리에틸렌이민 등을 사용할 수 있고, 또한 이것의 고분자에 상기 용매와 용질을 첨가하여 겔상으로 한 것을 사용할 수도 있다.In addition, a polymer solid electrolyte may be used instead of the electrolyte solution. In this case, it is preferable to use a polymer having high ion conductivity with respect to lithium ions, and polyethylene oxide, polypropylene oxido, polyethyleneimine, and the like may be used. A gel obtained by adding the solvent and the solute to this polymer can also be used.

이하 본 발명의 내용을 실시예 및 시험예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위 가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Test Examples. However, these are intended to explain the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited thereto.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

활성금속으로 평균 입경이 17㎛인 분말 형태인 결정질 Si를 사용하고, 비활성금속으로 Cu(일본 고순도 화학 제품) 평균 입경이 17㎛인 분말을 사용하여 Si-Cu 합금을 제조하였다.Si-Cu alloys were prepared using crystalline Si in powder form having an average particle diameter of 17 μm as the active metal, and powder having an average particle size of Cu (Japanese high purity chemical product) as 17 μm as the inactive metal.

Si-Cu 합금 제조시 Mechanical alloying 방법의 일종인 High energy ball-milling method를 이용하였으며 Si과 Cu가 균일하게 분포하고 Si과 Cu 사이에 발생할 수 있는 intermetallic compound의 비율을 조정하기 위해 ball-milling 시간을 8시간 동안 실시하였고, Si과 Cu는 1:1의 무게비로 첨가하여 Si-Cu 합금을 제조하였다. When manufacturing Si-Cu alloy, high energy ball-milling method, which is a kind of mechanical alloying method, was used, and the ball-milling time was adjusted to adjust the proportion of intermetallic compounds that can be uniformly distributed between Si and Cu. It was carried out for 8 hours, Si and Cu were added in a weight ratio of 1: 1 to prepare a Si-Cu alloy.

ball-milling시 분말은 Stainless steel ball과 함께 Stainless steel 용기에 밀봉하였는데 이때 ball-to-powder ratio는 7.5 : 1으로 하였으며 Stainless steel 용기 내부는 아르곤(Ar)으로 유지하여 Ball-milling시 나타날 수 있는 산화반응을 억제하도록 하였다. 사용된 Ball-milling 장비는 rpm이 500인 SPEX-8000이었다. During ball-milling, the powder was sealed in a stainless steel container together with stainless steel ball. At this time, the ball-to-powder ratio was 7.5: 1 and the inside of the stainless steel container was kept at argon (Ar) to show oxidation during ball-milling. The reaction was allowed to be suppressed. The ball-milling equipment used was the SPEX-8000 with a rpm of 500.

상기에서 얻은 Si-Cu 합금과 평균 입경이 17㎛인 탄소 분말을 무게비 1 : 1으로 칭량한 후 30분 동안 ball-milling을 함으로써 활성금속, 비활성금속 및 탄소를 포함하는 복합체(Si-Cu/C composite)를 제조하였다. Si-Cu alloy obtained above and a carbon powder having an average particle diameter of 17 μm were weighed at a weight ratio of 1: 1, and then ball-milled for 30 minutes to produce a composite containing an active metal, an inactive metal, and carbon (Si-Cu / C composite) was prepared.

<비교예 1>Comparative Example 1

Si과 탄소를 무게비 1 : 1으로 칭량한 후 30분 동안 ball-milling을 함으로써 Si/탄소 복합체(Si/C composite)를 제조하였다. Si and carbon were weighed at a weight ratio of 1: 1, and then Si / C composite was prepared by ball-milling for 30 minutes.

<제조예 1><Manufacture example 1>

상기 실시예 1에서 제조된 활성금속, 비활성금속 및 탄소를 포함하는 복합체(Si-Cu/C composite)를 음극 활물질로 하고, 이 음극 활물질과 도전재인 탄소 분말을 N-메틸피롤리디논 용매에 폴리비닐리덴 바인더를 녹인 바인더 액에 첨가하고 혼합하여 음극 활물질 슬러리를 제조하였다. 제조된 음극 활물질 슬러리를 Cu foil에 도포하여 110℃의 진공 오븐에서 건조한 후 프레스로 압착하여 음극을 제조하였다.A composite including an active metal, an inert metal, and carbon prepared in Example 1 was used as a negative electrode active material, and the negative active material and the carbon powder, which is a conductive material, were prepared in N-methylpyrrolidinone solvent. A vinylidene binder was added to the dissolved binder solution and mixed to prepare a negative electrode active material slurry. The negative electrode active material slurry was coated on Cu foil, dried in a vacuum oven at 110 ° C., and pressed in a press to prepare a negative electrode.

상기의 음극과 Li 금속 대극을 사용하여 리튬 이차 전지 반쪽 전지를 제조하였다. 이때, 전해질은 1M LiPF6이 용해된 에틸렌 카보네이트 및 디에틸렌 카보네이트의 혼합용액(1:1 부피비)을 사용하였다.The lithium secondary battery half battery was produced using the said negative electrode and Li metal counter electrode. In this case, a mixed solution (1: 1 volume ratio) of ethylene carbonate and diethylene carbonate in which 1M LiPF 6 was dissolved was used.

<제조예 2><Manufacture example 2>

상기 비교예 1에서 제조한 Si/탄소 복합체(Si/C composite)를 음극 활물질로 사용하는 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Preparation Example 1, except that Si / C composite prepared in Comparative Example 1 was used as a negative electrode active material.

<시험예 1><Test Example 1>

상기 실시예 1에 따라 제조된 음극 활물질의 XRD pattern, 주사 전자 현미경 사진을 도 4 및 도 5에 각각 나타내었다. XRD pattern and scanning electron micrographs of the negative electrode active material prepared according to Example 1 are shown in FIGS. 4 and 5, respectively.

도 4를 통해 Si과 Cu의 합금화를 통해 intermetallic compound인 Cu3Si가 일부 발생했음을 알 수 있으며, carbon은 SiC상의 형성없이 그 결정성을 잘 유지하고 있음을 알 수 있다. It can be seen from FIG. 4 that the intermetallic compound Cu 3 Si is partially generated through the alloying of Si and Cu, and the carbon maintains its crystallinity well without forming a SiC phase.

또한 도 5를 통해 Si-Cu 합금 분말과 carbon 분말이 잘 조립되어 있음을 알 수 있다.In addition, it can be seen from FIG. 5 that the Si-Cu alloy powder and the carbon powder are well assembled.

<시험예 2><Test Example 2>

상기 실시예 1에 따라 제조된 음극 활물질의 구조적인 우수성은 도 6, 도 7 및 도 8에 잘 나타나 있다. Structural excellence of the negative electrode active material prepared according to Example 1 is well illustrated in FIGS. 6, 7, and 8.

도 6의 투과 전자 현미경 사진에서 Si-Cu 합금 분말과 carbon 분말 사이에 amorhpous carbon 층이 존재하고 있음을 알 수가 있으며, 도 7을 통해 이 carbon층에서 Si과 carbon 사이의 bonding이 존재함을 확인할 수 있다. 이러한 Si-C bonding은 Li 삽입에 따른 Si의 부피팽창 시 발생할 수 있는 전기적인 단락을 방지해주는 역할을 한다. 또한 도 8에서는 Si-Cu/C composite 내부에 다량의 nano-size pore가 존재함을 확인할 수 있는데 이러한 pore는 Li 삽입 시 발생하는 Si의 부피 팽창 자체를 흡수하는 역할을 함으로 Si-Cu/C composite의 전기화학적 퇴화를 막아주는 중요한 요소이다.In the transmission electron micrograph of FIG. 6, it can be seen that an amorhpous carbon layer exists between the Si-Cu alloy powder and the carbon powder, and FIG. 7 shows that bonding between Si and carbon exists in this carbon layer. have. This Si-C bonding serves to prevent the electrical short that may occur during the volume expansion of Si by Li insertion. In addition, in FIG. 8, it can be seen that a large amount of nano-size pores exist in the Si-Cu / C composite, which is a function of absorbing the volume expansion of Si generated during Li insertion. Is an important factor in preventing electrochemical degradation.

<시험예 3><Test Example 3>

상기 제조예 1에서 제조된 리튬 이차 전지의 충방전, 수명 특성을 측정하여 도 9, 도 10에 각각 나타내었다. 도 11은 제조예 2에 따라 제조된 전지의 수명 특성이다.Charge and discharge and life characteristics of the lithium secondary battery manufactured in Preparation Example 1 were measured and shown in FIGS. 9 and 10, respectively. 11 is a lifespan characteristics of a battery prepared according to Preparation Example 2. FIG.

도 10과 11의 비교에서 나타나듯이 Si-Cu/C composite을 음극 활물질로 채용한 전지의 수명 특성은 Si 분말 혹은 Si/C composite을 음극 활물질로 채용한 전지의 수명 특성에 비해 훨씬 향상된 결과를 나타내었다. 이를 통해 본 발명의 리튬 이차 전지용 음극 활물질은 종래 고용량 리튬 이차 전지의 음극 활물질로 검토되어 온 금속계 활물질의 부피 팽창에 의한 미분화, 전기적 단락 등의 문제를 해결하여 리튬 이차 전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다. As shown in the comparison of FIGS. 10 and 11, the life characteristics of the battery employing the Si-Cu / C composite as the negative electrode active material are much improved compared to the life characteristics of the battery employing Si powder or the Si / C composite as the negative electrode active material. It was. Through this, the negative electrode active material of the lithium secondary battery of the present invention can improve the life characteristics of the lithium secondary battery by solving problems such as micronization and electrical short circuit caused by volume expansion of the metal-based active material, which have been examined as a negative electrode active material of a conventional high capacity lithium secondary battery. It could be confirmed.

상기 도 9에서 얇은 단선은 첫 번째 cycle의 충방전 곡선이며, 굵은 선은 2~50 cycle까지의 충방전 곡선이 겹쳐서 나타난 것이다.In FIG. 9, the thin disconnection is the charge / discharge curve of the first cycle, and the thick line is the overlapping charge / discharge curve from 2 to 50 cycles.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and modified within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. It will be appreciated that it can be changed.

본 발명의 리튬 이차 전지용 음극 활물질은 종래 고용량 리튬 이차 전지의 음극 활물질로 검토되어 온 금속계 활물질의 부피 팽창에 의한 미분화, 전기적 단락 등의 문제를 해결하여 리튬 이차 전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.The negative electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention can improve the life characteristics of a lithium secondary battery by solving problems such as micronization and electrical short circuit caused by volume expansion of a metal-based active material which have been examined as a negative electrode active material of a conventional high capacity lithium secondary battery.

따라서 본 발명의 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지는 전지의 고용량화를 가능하게 함으로써 종래 리튬 이전 전지를 사용하는 휴대용 송수신기, 노트북, 캠코더의 전원의 활용을 더욱 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 보다 고용량화가 필요한 전기 자동차의 전원으로 적용가능성을 높여 산업 발전에 기여할 수 있다.Therefore, the lithium secondary battery including the negative electrode active material for the lithium secondary battery of the present invention can increase the capacity of the portable transceiver, the notebook, and the camcorder using a conventional lithium battery, by further increasing the capacity of the battery. It can contribute to the industrial development by increasing the applicability as the power source of electric vehicles requiring high capacity.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음극 활물질의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a schematic cross-sectional view of a negative electrode active material according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음극 활물질의 충전시의 상태를 모식적으로 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing a state during charging of the negative electrode active material according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지를 나타낸 분해 사시도이다.3 is an exploded perspective view illustrating a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예1에 따른 음극 활물질의 XRD(X-ray Diffraction) pattern이다.4 is an X-ray diffraction (XRD) pattern of the anode active material according to Example 1 of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예1에 따른 음극 활물질의 주사 전자 현미경 사진이다.5 is a scanning electron micrograph of a negative electrode active material according to Example 1 of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예1에 따른 음극 활물질의 투과 전자 현미경 사진이다.6 is a transmission electron micrograph of a negative electrode active material according to Example 1 of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예1에 따른 음극 활물질의 FTIR(Fourier Transform Infrared) Spectra이다.7 is a Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectra of the anode active material according to Example 1 of the present invention.

도 8은 본 발명의 실시예1에 따른 음극 활물질의 Pore distribution이다.8 is a Pore distribution of the negative electrode active material according to Example 1 of the present invention.

도 9는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 리튬 이차 전지의 충방전 특성을 나타낸 그래프이다.9 is a graph showing charge and discharge characteristics of a lithium secondary battery manufactured according to Example 1 of the present invention.

도 10은 실시예 1에 따라 제조된 리튬 이차 전지의 수명특성을 나타낸 그래프이다.10 is a graph showing the life characteristics of the lithium secondary battery prepared according to Example 1.

도 11은 비교예 1에 따라 제조된 리튬 이차 전지의 수명 특성을 나타낸 그래프이다.11 is a graph showing the life characteristics of the lithium secondary battery prepared according to Comparative Example 1.

Claims (17)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조에 있어서,In the manufacture of the negative electrode active material for a lithium secondary battery, Si, Sn, Al, Zn, Pb, Bi, Ag, Cd 및 Sb로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 활성금속 100중량부에 대하여 Co, Ni, Mn, Fe 및 Cu로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 비활성금속 10∼100중량부를 사용하여 합금화하는 단계;1 type selected from the group consisting of Co, Ni, Mn, Fe and Cu with respect to 100 parts by weight of at least one active metal selected from the group consisting of Si, Sn, Al, Zn, Pb, Bi, Ag, Cd and Sb Alloying using 10 to 100 parts by weight of the above inert metal; 상기 활성금속과 비활성금속의 합금 100중량부에 대하여 carbon nanotube, carbon nanowire, soft carbon 및 hard carbon으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 탄소계물질 20∼120중량부를 첨가하고 Ball-milling 또는 mechano-fusion에 의해 활성금속-탄소 결합을 형성하고 합금 금속 내의 공극률(porosity)을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법.20 to 120 parts by weight of at least one carbon-based material selected from the group consisting of carbon nanotube, carbon nanowire, soft carbon and hard carbon is added to 100 parts by weight of the alloy of the active metal and the inactive metal, and ball-milling or mechano-fusion is added. Forming an active metal-carbon bond and adjusting a porosity in the alloy metal. 제8항에 있어서, 활성금속과 비활성금속의 합금화는 Ball-milling, mechano-fusion, arc-melting 중에서 선택된 어느 하나의 방법에 의해 실시하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법.The method of claim 8, wherein the alloying of the active metal and the inactive metal is performed by any one method selected from ball milling, mechano-fusion, and arc-melting. 삭제delete 삭제delete 제8항에 있어서, 상기 활성금속은 평균 입경이 1∼50㎛인 분말인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법.The method of claim 8, wherein the active metal is a powder having an average particle diameter of 1 to 50 μm. 삭제delete 제8항에 있어서, 상기 비활성금속은 평균 입경이 1∼50㎛인 분말인 것을 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법.The method of claim 8, wherein the inert metal is a powder having an average particle diameter of 1 to 50 μm. 삭제delete 제8항에 있어서, 상기 탄소계물질은 평균 입경이 1∼50㎛인 분말인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법.The method of claim 8, wherein the carbonaceous material is a powder having an average particle diameter of 1 to 50 μm. 특허청구범위 제8항의 방법에 의해 제조한 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지.A lithium secondary battery comprising a negative electrode active material for a lithium secondary battery produced by the method of claim 8.
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