KR100975875B1 - Cathode active material, method of preparing the same, and cathode and lithium battery containing the material - Google Patents

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Abstract

대구경 활물질에 대한 소구경 활물질의 평균 입경 D50의 비가 6:1 내지 100:1 인 복합 양극 활물질을 개시한다.A composite positive electrode active material having a ratio of the average particle diameter D50 of the small diameter active material to the large diameter active material is 6: 1 to 100: 1.

상기 복합 양극 활물질은 대구경 양극 활물질 및 소구경 양극 활물질을 포함하며 이들을 일정한 입경비 및 중량비로 혼합하여 충진 밀도를 향상시키는 것이 가능하고 고안정성 물질 및 고전도성 물질을 포함하여 종래의 양극 활물질에 비해 향상된 체적 밀도, 방전 용량, 열안정성 및 고율 방전 용량 등을 얻는 것이 가능하다.The composite positive electrode active material includes a large diameter positive electrode active material and a small diameter positive electrode active material, and it is possible to improve the filling density by mixing them in a constant particle size and weight ratio, and improved compared to the conventional positive electrode active material including high stability material and high conductivity material It is possible to obtain volume density, discharge capacity, thermal stability, high rate discharge capacity and the like.

Description

양극 활물질, 그 제조 방법 및 이를 채용한 양극과 리튬 전지{Cathode active material, method of preparing the same, and cathode and lithium battery containing the material}Cathode active material, method of preparing the same, and cathode and lithium battery containing the material}

도 1 은 서로 다른 두 가지 평균 입경을 가지는 입자들의 입자 크기의 비에 따른 밀도 분율(fractional density)의 이론값을 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the theoretical value of the fractional density according to the ratio of particle size of particles having two different average particle diameters.

도 2 는 서로 다른 두 가지 평균 입경을 가지는 입자들의 혼합비에 따른 충진 밀도(packing density)의 변화를 나타낸 개략도이다.2 is a schematic view showing a change in packing density according to a mixing ratio of particles having two different average particle diameters.

도 3 은 실시예 8 및 비교예 4 에 따라 얻어진 양극의 주사형 차동 열량계(DSC) 측정 결과를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the results of scanning differential calorimetry (DSC) measurement of the positive electrode obtained in Example 8 and Comparative Example 4. FIG.

본 발명은 양극 활물질, 그 제조 방법 및 이를 채용한 양극과 리튬 전지에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 높은 체적 밀도를 갖는 양극 활물질, 그 제조 방법 및 상기 양극 활물질을 채용하여 고전압 안정성, 열 안정성 및 우수한 고율 방전 특성을 나타내는 양극 및 리튬 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a positive electrode active material, a method for manufacturing the same, and a positive electrode and a lithium battery employing the same. More particularly, the present invention relates to a positive electrode active material having a high volume density, a method of manufacturing the same, and the positive electrode active material, thereby providing high voltage stability, thermal stability, and excellent high rate. A positive electrode and a lithium battery exhibiting discharge characteristics.

리튬 이차 전지는 종래의 니켈카드뮴 이차 전지 등에 비해 고전압 및 고용량 을 구비하며, 구체적으로는 양극 활물질로 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4로 대표되는 리튬 전이 금속 복합 산화물을 사용하고 음극 활물질로는 그래파이트, 탄소 섬유 등의 카본을 음극으로 사용할 경우 4V 이상의 고전압 및 고용량을 얻을 수 있으며 단락 등의 부작용도 없어 휴대전화, 노트북 퍼스컴, 디지털 카메라 등과 같은 모바일 전자 기기의 전원으로서 널리 이용되고 있다.The lithium secondary battery has a higher voltage and a higher capacity than a conventional nickel cadmium secondary battery, and the like, and specifically, a lithium transition metal composite oxide represented by LiCoO 2 , LiNiO 2 , or LiMn 2 O 4 is used as the cathode active material. When carbon, such as graphite and carbon fiber, is used as a cathode, high voltage and high capacity of 4V or more can be obtained, and there is no side effect such as short circuit, and thus it is widely used as a power source for mobile electronic devices such as mobile phones, laptop personal computers, and digital cameras.

그러나 모바일 기기가 지속적으로 경량화 소형화 되면서도 다양한 기능이 부여되는 등 고기능화 되어 가고, 고온이나 저온에서의 사용도 요구되는 등 보다 높은 수준의 전기 용량, 충방전 특성 및 안정성이 요구되고 있다. 따라서 양극 활물질로 단순히 일정한 형태의 LiCoO2 분말을 사용하는 종래의 리튬 전지로는 상기에서 필요로 하는 전지 특성을 얻을 수 없다는 문제가 있으며 이러한 요구를 충족시키기 위하여 다양한 종래의 기술이 제시되었다.However, as mobile devices continue to be lighter, smaller, and become more functional, such as being endowed with various functions, higher levels of capacitance, charge and discharge characteristics, and stability are required, such as use at high or low temperatures. Therefore, there is a problem in that a conventional lithium battery using a certain type of LiCoO 2 powder as a positive electrode active material cannot obtain the battery characteristics required above, and various conventional technologies have been proposed to satisfy these requirements.

예를 들어, 양극 활물질 입자를 코팅하는 방법이 제안되고 있으나 이는 공정의 복잡화를 야기하여 실제 적용이 곤란한 문제가 있어 활물질 입자의 충진 밀도를 향상시키는 방법이 제안되었다.For example, a method of coating the positive electrode active material particles has been proposed, but this causes a complicated process and has a problem that it is difficult to actually apply, and thus a method of improving the packing density of the active material particles has been proposed.

일본 특허 공개 제 2000-082466 호는 리튬 코발트 복합 산화물 입자의 평균 입경이 0.1 내지 50 ㎛이면서 입자 분포에서 2개의 피크가 존재하는 양극 활물질을 개시하고 있다. 대한 민국 특허 공개 제 2002-0057825 호는 평균 입경이 7 내지 25㎛인 양극 활물질과 평균 입경이 2 내지 6㎛인 양극 활물질을 혼합한 양극 활물질을 개시하고 있다. 일본 특허 공개 제 2004-119218 호는 평균 입경 7 내지 20㎛인 양극 활물질과 평균 입경이 상기 활물질의 10 내지 30%인 양극 활물질을 혼합한 양극 활물질을 개시하고 있다.Japanese Patent Laid-Open No. 2000-082466 discloses a positive electrode active material in which the average particle diameter of lithium cobalt composite oxide particles is 0.1 to 50 µm and two peaks are present in the particle distribution. Korean Patent Laid-Open No. 2002-0057825 discloses a cathode active material in which a cathode active material having an average particle diameter of 7 to 25 µm and a cathode active material having an average particle diameter of 2 to 6 µm are mixed. Japanese Patent Laid-Open No. 2004-119218 discloses a positive electrode active material in which a positive electrode active material having an average particle diameter of 7 to 20 µm and a positive electrode active material having an average particle diameter of 10 to 30% of the active material are mixed.

상기 종래 기술들은 평균 입경이 다른 2 종류 이상의 양극 활물질을 혼합하거나 평균 입경의 최대값이 2 개 이상인 양극 활물질을 사용한 것으로서 양극 활물질을 조밀하게 충진시켜 전지 용량을 향상시키고자 하는 것이다. 그러나 상기 종래 기술에 의해 얻어진 양극 활물질을 사용하여 제조한 양극 체적 밀도는 3.4g/cm3 이하 였으며 상기 양극을 채용한 것만으로는 리튬 전지의 고전압 안정성, 열 안정성 및 고율 방전 특성의 개선에 한계가 있었다.The conventional techniques are to mix two or more kinds of positive electrode active materials having different average particle diameters or to use two or more positive electrode active materials having a maximum average particle size to densify the positive electrode active material to improve battery capacity. However, the positive electrode volume density manufactured by using the positive electrode active material obtained by the prior art was 3.4 g / cm 3 or less, and the use of the positive electrode alone has limitations in improving the high voltage stability, thermal stability, and high rate discharge characteristics of the lithium battery. there was.

따라서 2 종류 이상의 양극 활물질을 보다 적절히 혼합 및 충진시켜 체적 밀도를 향상시키는 것과 함께 고전압 안정성, 열 안정성, 고율 방전 특성 등의 물성도 향상된 리튬 전지를 제공할 수 있는 복합 양극 활물질을 얻는 것이 여전히 필요한 실정이다.Therefore, there is still a need to obtain a composite cathode active material capable of providing a lithium battery having a more adequate mixing and filling of two or more kinds of cathode active materials to improve volume density and improved physical properties such as high voltage stability, thermal stability, and high rate discharge characteristics. to be.

본 발명이 이루고자 하는 첫번째 기술적 과제는 체적 밀도, 고전압 안정성, 열 안정성 및 고율 방전 특성이 향상된 복합 양극 활물질을 제공하는 것이다.The first technical problem to be achieved by the present invention is to provide a composite cathode active material having improved volume density, high voltage stability, thermal stability and high rate discharge characteristics.

본 발명이 이루고자 하는 두번째 기술적 과제는 상기 복합 양극 활물질을 포함하는 양극 및 리튬 전지를 제공하는 것이다.It is a second object of the present invention to provide a cathode and a lithium battery including the composite cathode active material.

본 발명은 상기 첫번째 기술적 과제를 달성하기 위하여,The present invention to achieve the first technical problem,

하기 화학식 1 및 2의 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 대구경 활물질 및 하기 화학식 2, 3, 4의 화합물, 탄소계 물질로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 소구경 활물질을 포함하며, 상기 대구경 활물질에 대한 상기 소구경 활물질의 평균 입경 D50의 비가 6:1 내지 100:1 인 복합 양극 활물질을 제공한다.At least one large-diameter active material selected from the group consisting of compounds of Formulas (1) and (2) and at least one small-diameter active material selected from the group consisting of compounds of formulas (2), (3), (4), and carbon-based materials, It provides a composite positive electrode active material having a ratio of the average particle diameter D50 of the small-diameter active material to 6: 1 to 100: 1.

[화학식 1] LixCo1-yMyO2-αXα [Formula 1] Li x Co 1-y M y O 2-α X α

[화학식 2] LixCo1-y-zNiyMzO2-αXα Li x Co 1-yz Ni y M z O 2-α X α

[화학식 3] LixMn2-yMyO4-αXα Li x Mn 2-y M y O 4-α X α

[화학식 4] LixCo2-yMyO4-αXα [Formula 4] Li x Co 2-y M y O 4-α X α

상기 식에서, 0.90≤x≤1.1, 0≤y≤0.9, 0≤z≤0.5, 0≤α≤2 이고, M 은 Al, Ni, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V 및 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소이며, X 는 O, F, S 및 P 로 이루어진 군에서 선택되는 원소이다.Wherein 0.90 ≦ x ≦ 1.1, 0 ≦ y ≦ 0.9, 0 ≦ z ≦ 0.5, 0 ≦ α ≦ 2, and M is composed of Al, Ni, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V and rare earth elements At least one element selected from the group, X is an element selected from the group consisting of O, F, S and P.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 대구경 활물질에 대한 상기 소구경 활물질의 평균 입경 D50의 비가 6:1 내지 20:1 인 것이 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, the ratio of the average particle diameter D50 of the small diameter active material to the large diameter active material is preferably 6: 1 to 20: 1.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 대구경 활물질과 상기 소구경 활물질의 중량비가 (60/Mw1:40/Mw2) 내지 (90/Mw1:10/Mw2)인 것이 바람직하며, 상기 식에서, Mw1 은 대구경 활물질의 분자량이고, Mw2 소구경 활물질의 분자량이며, W1와 W2는 0아닌 정수이다. According to an embodiment of the present invention, the weight ratio of the large-diameter active material and the small-diameter active material is preferably (60 / M w1 : 40 / M w2 ) to (90 / M w1 : 10 / M w2 ), wherein , M w1 is the molecular weight of the large diameter active material, M w2 is It is the molecular weight of a small diameter active material, and W1 and W2 are non-zero integers.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 대구경 활물질과 상기 소구경 활물질의 중량비가 (70/Mw1:30/Mw2) 내지 (80/Mw1:20/Mw2) 인 것이 바람직하며, 상기 식에서, Mw1 은 대구경 활물질의 분자량이고, Mw2 소구경 활물질의 분자량이며, W1와 W2는 0아닌 정수이다.According to an embodiment of the present invention, the weight ratio of the large-diameter active material and the small-diameter active material is preferably (70 / M w1 : 30 / M w2 ) to (80 / M w1 : 20 / M w2 ), wherein , M w1 is the molecular weight of the large diameter active material, M w2 is It is the molecular weight of a small diameter active material, and W1 and W2 are non-zero integers.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄소계 물질이 흑연(graphite), 경질 탄소(hard carbon), 카본 블랙(carbon black), 탄소 섬유, 탄소 나노 튜브(CNT), 등이 바람직하다.According to an embodiment of the present invention, the carbonaceous material is preferably graphite, hard carbon, carbon black, carbon fiber, carbon nanotube (CNT), or the like.

본 발명의 일 실시예에 다르면, 상기 상기 대구경 활물질 및 소구경 활물질 각각의 프레스 밀도가 2.5 내지 4.0 g/cm3 및 1.0 내지 4.0 g/cm3 인 것이 바람직하다.According to an embodiment of the present invention, the press density of each of the large-diameter active material and the small-diameter active material is preferably 2.5 to 4.0 g / cm 3 and 1.0 to 4.0 g / cm 3 .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 대구경 활물질의 평균 입경 D50이 1 내지 25㎛ 인 것이 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, it is preferable that the average particle diameter D50 of the large diameter active material is 1 to 25 μm.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 소구경 활물질의 평균 입경 D50이 0.05 내지 5㎛ 인 것이 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, it is preferable that the average particle diameter D50 of the small diameter active material is 0.05 to 5 μm.

본 발명은 상기 두번째 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상기 복합 양극 활물질을 포함하는 양극 및 이를 채용한 리튬 전지를 제공한다.The present invention provides a cathode including the composite cathode active material and a lithium battery employing the same in order to achieve the second technical problem.

이하 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 복합 양극 활물질은 대구경 양극 활물질 및 소구경 양극 활물질을 포함하며 이들을 특정 입경비 및 중량비로 포함하여 상기 활물질을 포함한 종래의 양극 활물질에 비해 체적 밀도를 향상시키면서 소구경 양극 활물질로 고안전성 및 고전도성 물질을 사용하여 고전압 안정성, 열 안정성 및 고율 방전 특성 등이 개선된 양극 및 리튬 전지를 제조하는 것이 가능하다.The composite positive electrode active material of the present invention includes a large diameter positive electrode active material and a small diameter positive electrode active material, and includes them in a specific particle size and weight ratio to improve the bulk density compared to the conventional positive electrode active material including the active material while maintaining high safety and It is possible to manufacture a positive electrode and a lithium battery using high conductivity materials with improved high voltage stability, thermal stability and high rate discharge characteristics.

리튬 전지용 양극의 전기 용량을 향상시키기 위한 방법들 중의 하나는 단일 또는 이종 분말의 분포를 최적화하는 방법이다. 예를 들어, 단일 종류의 분말을 충진할 경우에 입자들 사이에는 일정한 공극이 생기게 되므로 경질의 구형 입자를 가정할 경우 어떠한 형태로 충진 되더라도 이론적으로 충진율이 64%를 넘을 수 없으며 체적 밀도도 3.2g/cm3 을 초과할 수 없게 되어 최적화에 한계가 있다. 따라서 보다 조밀한 충진을 위해 크기가 다른 2 종류의 입자를 사용하여 대구경 입자들 사이의 빈 공간을 소구경 입자로 채우는 것이 바람직하다. 이 경우 이러한 입자들 사이의 크기의 비가 중요하게 된다.One of the methods for improving the capacitance of a positive electrode for a lithium battery is to optimize the distribution of single or heterogeneous powders. For example, when filling a single type of powder, a certain void is formed between the particles. Therefore, in the case of a hard spherical particle, the filling rate theoretically cannot exceed 64% and the volume density is 3.2g. There is a limit to optimization as it cannot exceed / cm 3 . Therefore, it is preferable to fill the empty space between large diameter particles with small diameter particles by using two kinds of particles having different sizes for denser filling. In this case the ratio of the sizes between these particles becomes important.

본 발명에서는 서로 다른 두 가지 평균 입경을 가지는 입자들의 입자 크기의 비에 따른 밀도 분율(fractional density)을 계산하였다. 상기 계산에서 입자들은 충진에 의해 모양이 변하지 않는 경질 구형 등방성 입자로 가정하였고 계산(시뮬레이션)은 당해 기술 분야에서 일반적인 방법을 사용하였다.In the present invention, the fractional density was calculated according to the ratio of the particle size of the particles having two different average particle diameters. The particles in this calculation were assumed to be hard spherical isotropic particles that did not change shape by filling and the calculations (simulations) used methods common in the art.

도 1에 나타난 바와 같이 계산 결과 입자 크기의 비가 1인 경우에 밀도 분율이 0.6 정도였으나 입자 크기의 비가 증가함에 따라 밀도 분율이 계속 증가하여 0.8에 이르렀다가 입자 크기의 비가 7 이상인 경우에는 0.85 근처의 값으로 수렴하는 패턴을 나타내었다. 상기 입자 크기의 비가 7 인 경우는 3개의 대구경 입자들 사이에 생기는 삼각 기공(triangular pore size)에 1개의 소구경 입자가 채워질 수 있는 크기가 되는 지점이 된다. 따라서 입자 크기의 비가 7 이상인 경우에는 대구경 입자 사이의 공간에 소구경 입자가 채워지는 것이 가능하므로 공간의 효과적인 이용이 가능해지고 우수한 밀도 분율이 얻어질 수 있다.As shown in FIG. 1, when the particle size ratio is 1, the density fraction is about 0.6, but as the ratio of the particle size increases, the density fraction continues to increase to 0.8, and when the particle size ratio is 7 or more, it is near 0.85. The pattern converges by value. When the particle size ratio is 7, the point becomes a size at which one small-diameter particle can be filled in a triangular pore size generated between three large-diameter particles. Therefore, when the ratio of the particle size is 7 or more, the small-diameter particles can be filled in the space between the large-diameter particles, so that the effective use of the space can be achieved and an excellent density fraction can be obtained.

이에 따라 본 발명의 복합 양극 활물질에서는 하기 화학식 1 및 2의 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 대구경 활물질에 대한 하기 화학식 2, 3, 4 의 화합물 및 탄소계 물질로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 소구경 활물질의 평균 입경 D50의 비가 6:1 내지 100:1 이다. 상기 평균 입경 D50의 비는 6:1 내지 50:1이 바람직하며 더욱 바람직하게는 6:1 내지 20:1 이고 가장 바람직하게는 7:1 내지 20:1 이다.Accordingly, in the composite cathode active material of the present invention, at least one element selected from the group consisting of compounds of the following formulas 2, 3, and 4 and carbon-based materials for at least one large-diameter active material selected from the group consisting of the compounds of Formulas 1 and 2 The ratio of the average particle diameter D50 of the caliber active material is 6: 1 to 100: 1. The ratio of the average particle diameter D50 is preferably 6: 1 to 50: 1, more preferably 6: 1 to 20: 1 and most preferably 7: 1 to 20: 1.

[화학식 1] LixCo1-yMyO2-αXα [Formula 1] Li x Co 1-y M y O 2-α X α

[화학식 2] LixCo1-y-zNiyMzO2-αXα Li x Co 1-yz Ni y M z O 2-α X α

[화학식 3] LixMn2-yMyO4-αXα Li x Mn 2-y M y O 4-α X α

[화학식 4] LixCo2-yMyO4-αXα [Formula 4] Li x Co 2-y M y O 4-α X α

상기 식에서, 0.90≤x≤1.1, 0≤y≤0.9, 0≤z≤0.5, 0≤α≤2 이고, M 은 Al, Ni, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V 또는 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소이며, X 는 O, F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 원소이다. 상기 화학식 1, 2, 3, 4 및 탄소계 물질에 대하여는 열안정성 등과 관련한 부분에서 상세히 설명하기로 한다.Wherein 0.90 ≦ x ≦ 1.1, 0 ≦ y ≦ 0.9, 0 ≦ z ≦ 0.5, 0 ≦ α ≦ 2, and M is composed of Al, Ni, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V or rare earth elements At least one element selected from the group, X is an element selected from the group consisting of O, F, S and P. The above Chemical Formulas 1, 2, 3, 4 and carbon-based materials will be described in detail in relation to thermal stability.

본 발명에서 공간을 효과적으로 채우기 위해서는 상기의 서로 평균 입경의 크기가 다른 활물질 입자들 사이의 평균 입경의 비도 중요하지만 공간의 최종적인 충진율(packing ratio)을 높이기 위해서는 상기 입자들의 중량비도 중요하다. 도 2에 도시된 바와 같이 서로 입경이 다른 두 종류의 입자를 혼합할 경우 가장 높은 충진 밀도를 나타내는 특정 범위의 중량 조성비가 존재하게 된다. 즉 입경이 큰 입자 사이의 빈 공간에 입경이 작은 입자가 조밀하게 채워지기 위해서는 이들이 적절한 중량비로 혼합되어야 한다. 본 발명에서 이론적인 최대 충진율(maximum packing fraction)은 2 종류의 입자를 사용할 경우 입자 크기의 비가 7:1 이고 중량비가 73:27인 경우에 0.86으로 나타났으며 1 종류의 입자를 사용할 경우 0.64로 나타났다. 따라서 본 발명에서 상기 대구경 활물질과 소구경 활물질의 평균 입경 D50의 크기의 비가 7:1 내지 100:1인 것 외에, 상기 대구경 활물질과 상기 소구경 활물질의 혼합비가 중량비로 60:40 내지 90:10 인 것이 바람직하며 더욱 바람직하게는 중량비로 70:30 내지 80:20 이다.In the present invention, in order to effectively fill the space, the ratio of the average particle size between the active material particles having different sizes of the average particle diameter is also important, but in order to increase the final packing ratio of the space, the weight ratio of the particles is also important. As shown in FIG. 2, when two kinds of particles having different particle diameters are mixed, there is a specific range of weight composition ratio showing the highest packing density. In other words, in order to densely fill particles with small particle sizes in the empty spaces between the particles having large particle sizes, they must be mixed in an appropriate weight ratio. In the present invention, the theoretical maximum packing fraction is 0.86 when the particle size ratio is 7: 1 and the weight ratio is 73:27 when two kinds of particles are used, and 0.64 is used when one type of particle is used. appear. Therefore, in the present invention, the ratio of the average particle diameter D50 of the large-diameter active material and the small-diameter active material is 7: 1 to 100: 1, and the mixing ratio of the large-diameter active material and the small-diameter active material is 60:40 to 90:10 by weight ratio. It is preferably in the weight ratio of 70:30 to 80:20.

그러나, 상기 중량비는 상기 2가지 입자가 크기만 다르고 분자량이 동일한 경우이다. 따라서 입자의 분자량이 서로 다를 경우에 상기 상기 대구경 활물질과 상기 소구경 활물질의 중량비는 (60/Mw1:40/Mw2) 내지 (90/Mw1:10/Mw2)이 바람직하며 더욱 바람직하게는 (70/Mw1:30/Mw2) 내지 (80/Mw1:20/Mw2)이다. 상기 식에서, Mw1 은 대구경 활물질의 분자량이고, Mw2 소구경 활물질의 분자량이며, W1와 W2는 0아닌 정수이다. 상기 혼합비의 범위를 벗어날 경우 충진 밀도가 감소하여 본 발명의 목적을 달성할 수 없게 된다.However, the weight ratio is when the two particles differ only in size and have the same molecular weight. Therefore, when the molecular weight of the particles are different from each other, the weight ratio of the large-diameter active material and the small-diameter active material is preferably (60 / M w1 : 40 / M w2 ) to (90 / M w1 : 10 / M w2 ), more preferably. Is (70 / M w1 : 30 / M w2 ) to (80 / M w1 : 20 / M w2 ). Wherein M w1 is the molecular weight of the large diameter active material, M w2 is It is the molecular weight of a small diameter active material, and W1 and W2 are non-zero integers. When the mixing ratio is out of the range, the filling density decreases, thereby making it impossible to achieve the object of the present invention.

상기에서 2종류의 입자만을 가정하였으나 3종류 이상의 입자를 사용하는 것도 가능하며 이 경우 입자들 사이에 상기와 같은 평균 입경의 비 및 중량비를 갖게 하여 보다 향상된 체적 밀도를 얻을 수 있다. 예를 들어 상기 3종류의 입자가 존재할 경우 이들 사이의 평균 입경의 비가 49:7:1 이고 이들간의 중량비가 75:14:11일 경우에는 이론적 최대 충진율 0.95가 얻어지며, 4종류의 입자가 존재하며 이들 사이의 평균 입경의 비가 343:49:7:1이고 이들 간의 중량비가 73:14;10:3 일 경우에는 상기 이론적 최대 충진율 0.98이 얻어진다. 따라서 보다 추가적인 체적 밀도의 향상을 위해서는 3 종류 이상의 양극 활물질을 상기 비율에 근접하는 범위에서 일정한 평균 입경비 및 중량비로 혼합하는 것이 바람직하다.Although only two kinds of particles are assumed in the above, it is also possible to use three or more kinds of particles. In this case, it is possible to obtain more improved volume density by having the above average particle diameter ratio and weight ratio between the particles. For example, if the above three kinds of particles are present, a theoretical maximum filling ratio of 0.95 is obtained when the average particle size ratio between them is 49: 7: 1 and the weight ratio between them is 75:14:11, and four kinds of particles are present. And the theoretical maximum filling rate of 0.98 is obtained when the ratio of the average particle diameter between them is 343: 49: 7: 1 and the weight ratio between them is 73: 14; 10: 3. Therefore, in order to further improve the volume density, it is preferable to mix three or more kinds of positive electrode active materials in a constant average particle diameter ratio and weight ratio in a range close to the above ratio.

상기와 같이 양극 활물질을 특정한 입경비 및 중량비로 포함하여 체적 밀도를 향상시킴으로써 더욱 증가된 전기 용량을 얻을 수 있다. 그러나 상기 향상된 체적 밀도에 외에 상기 복합 양극 활물질의 소구경 양극 활물질로서 고안전성 물질 및 고전도성 물질을 사용할 경우에 향상된 열안전성 및 고율 방전 특성도 얻을 수 있어 결과적으로 체적 용량 및 충방전 특성이 모두 향상된 전지를 얻을 수 있다.By increasing the volume density by including the positive electrode active material in a specific particle diameter and weight ratio as described above it is possible to obtain further increased electric capacity. However, in addition to the improved volume density, when the high-safety material and the high-conductivity material are used as the small-diameter positive electrode active material of the composite positive electrode active material, improved thermal safety and high rate discharge characteristics can be obtained. As a result, both volumetric capacity and charge / discharge characteristics are improved. A battery can be obtained.

따라서 본 발명의 상기 화학식 1, 2, 3, 4의 화합물 및 탄소계 물질 중에서, 먼저 상기 화학식 1 및 2의 화합물로서는 고용량을 가지는 양극 활물질을 사용하여 양극의 전기 용량을 향상시키도록 만들어 주는 것이 바람직하며 이러한 물질의 예로는 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 , LiNiO2, LiNi0.9Co0.1O2, LiNi0.9Co0.1Al0.1O2 등을 예로 들 수 있으나 이에 한정되지 않으며 당해 기술 분야에서 고용량을 가지는 것으로 알려진 모든 화합물이 사용 가능하다.Therefore, among the compounds of Chemical Formulas 1, 2, 3, 4 and carbon-based materials of the present invention, it is preferable to first use the positive electrode active material having a high capacity as the compound of Chemical Formulas 1 and 2 to improve the electric capacity of the positive electrode. Examples of such materials include, but are not limited to, LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , LiNiO 2 , LiNi 0.9 Co 0.1 O 2 , LiNi 0.9 Co 0.1 Al 0.1 O 2 , but are not limited thereto. All compounds known to be available.

그런 후에 상기 화학식 2, 3, 4의 화합물에 해당하는 소구경 양극 활물질로서 리튬 금속에 대해 4.2V 이상의 고전압에서도 구조적 열적으로 안정하거나 표면 처리를 통하여 상기 안정성을 달성할 수 있는 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 화합물을 사용할 경우 전지를 고전위로 충전하는 것이 가능하여 방전 용량을 상대적으로 증가시키는 것이 가능하므로 고용량화를 실현할 수 있으며 열적으로도 안정하여 많은 충방전 사이클에도 열적 팽창에 의한 부피 변화 등을 줄일 수 있어 전반적인 전지의 성능이 향상된다. 상기 화학식 2, 3, 4에 해당하는 화합물은 보다 구체적으로는 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2, LiMn2O4, LiNi0.5Mn0.5O2, LiCo0.95Mg0.0502, LiCoPO4 및 LiNi1/2Mn3/2O4 등이 바람직하나 이들에 한정되지는 않으며 고전압에서 구조적 열적으로 안정한 것으로 당해 기술분야에서 알려진 모든 화합물이 사용될 수 있다.Then, as a small diameter positive electrode active material corresponding to the compounds of Formulas 2, 3, and 4, it is preferable to use a compound which can achieve the stability through structural thermal stability or surface treatment even at a high voltage of 4.2V or higher with respect to lithium metal. Do. When using such a compound, it is possible to charge the battery at a high potential, so that the discharge capacity can be relatively increased, thereby achieving high capacity and being thermally stable, thereby reducing the volume change due to thermal expansion even in many charge and discharge cycles. Overall battery performance is improved. More specifically, the compounds corresponding to Chemical Formulas 2, 3, and 4 may be more specifically LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiMn 2 O 4 , LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiCo 0.95 Mg 0.05 0 2 , LiCoPO 4 and LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 and the like are preferred, but not limited thereto, and any compound known in the art to be structurally and thermally stable at high voltage may be used.

또한 상기 탄소계 물질에 해당하는 소구경 양극 활물질에 사용할 수 있는 화합물은 전도성이 우수한 탄소계 물질들이 바람직하다. 이러한 화합물들을 사용할 경우 많은 양의 전자가 동시에 흡장 및 방출되는 것이 가능하게 되며 자체 저항이 낮아 전자의 이동이 가역적으로 일어나므로 고율로 방전 전류를 흘려줄 경우에도 전압의 변화가 크지 않아 안정적인 구동 전원으로서 작용할 수 있게 되어 결과적으로 보다 다양한 환경에 사용될 수 있게 만들어준다. 상기 탄소계 물질에 해당하는 화합물은 보다 구체적으로 흑연(graphite), 경질 탄소(hard carbon), 카본 블랙(carbon black), 탄소 섬유(carbon fiber), 탄소 나노 튜브(CNT) 등이 바람직하나 이에 한정되지 않으며 전도성이 우수한 것으로 당해 기술 분야에서 알려진 모든 탄소계 화합물이 사용될 수 있다.In addition, the compound that can be used in the small diameter cathode active material corresponding to the carbon-based material is preferably a carbon-based material having excellent conductivity. When these compounds are used, a large amount of electrons can be simultaneously occluded and released, and since their resistance is low, the movement of electrons occurs reversibly. Therefore, even when the discharge current is flowed at a high rate, the voltage does not change so as a stable driving power source. To be able to work, resulting in a wider variety of environments. More specifically, the compound corresponding to the carbonaceous material is preferably graphite, hard carbon, carbon black, carbon fiber, carbon nanotube (CNT), etc. And all carbon-based compounds known in the art to be excellent in conductivity may be used.

본 발명에서 상기 대구경 활물질 및 소구경 활물질 각각의 프레스 밀도는 2.5 내지 4.0 g/cm3 및 1.0 내지 4.0 g/cm3 인 것이 바람직하다. 본 발명에서 프레스 밀도는 입자 분말을 0.3t/cm3의 압력으로 프레스(press) 압축한 경우의 외관 프레스 밀도를 말한다. 대구경 입자 및 소구경 입자의 프레스 밀도가 상기 범위보다 작은 경우에는 혼합물의 프레스 밀도가 저하되고 큰 경우에는 고율 방전 특성이 저하되는 문제가 있다.In the present invention, the press density of each of the large-diameter active material and the small-diameter active material is preferably 2.5 to 4.0 g / cm 3 and 1.0 to 4.0 g / cm 3 . In the present invention, the press density refers to the appearance press density when the particle powder is pressed by a pressure of 0.3 t / cm 3 . If the press density of the large-diameter particles and the small-diameter particles is smaller than the above range, there is a problem in that the press density of the mixture is lowered, and in the case of a large diameter, the high rate discharge characteristics are lowered.

상기 대구경 활물질 및 소구경 활물질을 혼합한 복합 양극 활물질의 프레스 밀도는 0.3t/cm3의 압력으로 프레스(press) 압축한 경우 활물질과 함께 압축되는 극판의 종류 및 밀도에 따라 값이 달라지지만 일반적으로 3.2 내지 4.0 g/cm3 이 바람직하다. 3.2 g/cm3 미만인 경우에는 체적 밀도가 낮아 높은 전지 용량을 얻기가 힘들고 4.0 g/cm3 를 초과하는 경우에는 일반적으로 얻어지는 밀도 범위를 벗어날 뿐 만 아니라 활물질 입자의 파쇄 문제가 있다.The press density of the composite cathode active material in which the large-diameter active material and the small-diameter active material are mixed is different depending on the type and density of the electrode plate compressed with the active material when press-pressed at a pressure of 0.3 t / cm 3 . Preference is given to 3.2 to 4.0 g / cm 3 . If it is less than 3.2 g / cm 3 It is difficult to obtain a high battery capacity because the volume density is low, and when it exceeds 4.0 g / cm 3 generally not only out of the obtained density range, there is a problem of fracture of the active material particles.

본 발명에서 상기 대구경 활물질의 평균 입경 D50이 1 내지 25㎛ 인 것이 바람직하다. 평균 입경 D50이 1㎛ 미만인 경우에는 전극 성형시 분산이 어려워지는 문제가 있고 평균 입경 D50이 25㎛를 초과하는 경우에는 내부 저항이 높아지는 문제가 있다.In the present invention, it is preferable that the average particle diameter D50 of the large diameter active material is 1 to 25 μm. If the average particle diameter D50 is less than 1 μm, there is a problem in that dispersion becomes difficult during electrode forming, and when the average particle diameter D50 exceeds 25 μm, there is a problem that the internal resistance becomes high.

또한 본 발명에서 상기 소구경 활물질의 평균 입경 D50이 0.05 내지 5㎛ 인 것이 바람직하다. 평균 입경 D50이 0.05㎛ 미만인 경우에는 전극 성형시 분산이 어려워지는 문제가 있고 평균 입경 D50이 5㎛를 초과하는 경우에는 내부 저항이 높아지는 문제가 있다.In addition, in the present invention, the average particle diameter D50 of the small diameter active material is preferably 0.05 to 5 μm. When the average particle diameter D50 is less than 0.05 μm, there is a problem in that dispersion becomes difficult during electrode forming, and when the average particle diameter D50 exceeds 5 μm, there is a problem that the internal resistance becomes high.

다음으로 본 발명의 양극은 상기에 기재된 복합 양극 활물질을 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.Next, the positive electrode of the present invention is characterized by being produced including the composite positive electrode active material described above.

상기 전극은 예를 들어 상기 복합 양극 활물질 및 결착제를 포함하는 양극 혼합 재료를 일정한 형상으로 성형하여도 좋고 상기의 양극 혼합 재료를 알루미늄박 이나 메쉬 등의 집전체에 도포시키는 방법으로 제조된 것도 바람직하다. For example, the electrode may be formed by forming a positive electrode mixed material including the composite positive electrode active material and a binder into a predetermined shape, or manufactured by applying the positive electrode mixed material to a current collector such as aluminum foil or mesh. Do.

더욱 구체적으로는 양극 재료 조성물을 제조하여, 이를 알루미늄박 이나 메쉬 집전체에 직접 코팅하거나, 별도의 지지체상에 캐스팅하고 이 지지체로부터 박리시킨 양극 활물질 필름을 알루미늄박 이나 메쉬 집전체에 라미네이션하여 양극 극판을 얻는다. 또한 본 발명의 양극은 상기에서 열거한 형태에 한정되는 것은 아니고 열거한 형태 이외의 형태라도 가능하다.More specifically, a cathode material composition may be prepared and coated directly on an aluminum foil or a mesh current collector, or the cathode active material film cast on a separate support and peeled from the support may be laminated on an aluminum foil or a mesh current collector to form a cathode electrode plate. Get In addition, the anode of this invention is not limited to the form enumerated above, The form other than the enumerated form is possible.

전지는 고용량화를 위해서 대량의 전류를 충방전하는 것이 필수적이며 이를 위하여는 전극의 전기 저항이 낮은 재료가 요구되고 있다. 따라서 전극의 저항을 감소시키기 위하여 각종 도전재의 첨가가 일반적이며 주로 사용되는 도전재로는 카본 블랙, 흑연 미립자 등이 있다.In order to increase the capacity of the battery, it is necessary to charge and discharge a large amount of current, and for this purpose, a material having low electrical resistance of the electrode is required. Therefore, in order to reduce the resistance of the electrode, the addition of various conductive materials is common, and mainly used conductive materials include carbon black and graphite fine particles.

또한 본 발명의 리튬 전지는 상기의 양극을 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 리튬 전지는 다음과 같이 제조할 수 있다.In addition, the lithium battery of the present invention is characterized by being manufactured including the positive electrode. The lithium battery of the present invention can be produced as follows.

먼저, 음극 활물질, 도전재, 결합재 및 용매를 혼합하여 음극 활물질 조성물을 준비한다. 상기 음극 활물질 조성물을 금속 집전체상에 직접 코팅 및 건조하여 음극판을 준비한다. 상기 음극 활물질 조성물을 별도의 지지체상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 금속 집전체상에 라미네이션하여 음극판을 제조하는 것도 가능하다.First, a negative electrode active material composition is prepared by mixing a negative electrode active material, a conductive material, a binder, and a solvent. The negative electrode active material composition is directly coated and dried on a metal current collector to prepare a negative electrode plate. It is also possible to produce a negative electrode plate by casting the negative electrode active material composition on a separate support and then laminating the film obtained by peeling from the support onto a metal current collector.

상기 음극 활물질로는 리튬 금속, 리튬 합금, 탄소 재료, 주기율표 14, 15족의 금속을 주체로 하는 산화물, 탄소 화합물, 탄소 규소 화합물, 산화 규소 화합물, 황화 티탄, 탄화 붕소 화합물, 탄소 금속 복합물 등을 들 수 있다. 탄소 재료로서는 여러 가지 열분해 조건으로 유기물을 열분해 한 것이나 인조 흑연, 천연 흑연, 토양 흑연, 팽창 흑연, 비늘 조각 형태 흑연 등을 사용할 수 있다. Examples of the negative electrode active material include a lithium metal, a lithium alloy, a carbon material, oxides, carbon compounds, carbon silicon compounds, silicon oxide compounds, titanium sulfides, boron carbide compounds, and carbon metal composites mainly composed of metals of the Periodic Tables 14 and 15. Can be mentioned. As the carbon material, those obtained by pyrolysing organic substances under various pyrolysis conditions, artificial graphite, natural graphite, soil graphite, expanded graphite, scaly graphite, and the like can be used.

도전재로는 카본 블랙을 사용하며, 결합재로는 비닐리덴 플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 카르복시메틸셀룰로오스 및 그 혼합물, 스티렌 부타디엔 고무계 폴리머를 사용하며, 용매로는 N-메틸피롤리돈, 아세톤, 물 등을 사용한다. 이 때 음극 활물질, 도전재, 결합재 및 용매의 함량은 리 튬 전지에서 통상적으로 사용하는 수준이다.Carbon black is used as the conductive material, and vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polytetrafluoroethylene, and carboxymethyl Cellulose and mixtures thereof, styrene butadiene rubber-based polymers are used, and N-methylpyrrolidone, acetone, water and the like are used as the solvent. At this time, the content of the negative electrode active material, the conductive material, the binder, and the solvent is at a level commonly used in lithium batteries.

세퍼레이터로는 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용가능하다. 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 유리 섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 그 조합물중에서 선택된 재질로서, 부직포 또는 직포 형태이어도 무방하다. 이를 보다 상세하게 설명하면 리튬 이온 전지의 경우에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 재료로 된 권취가능한 세퍼레이터를 사용하며, 리튬 이온 폴리머 전지의 경우에는 유기전해액 함침 능력이 우수한 세퍼레이터를 사용하는데, 이러한 세퍼레이터는 하기 방법에 따라 제조가능하다.As the separator, any one commonly used in lithium batteries can be used. In particular, it is preferable that it is low resistance with respect to the ion migration of electrolyte, and is excellent in electrolyte-moisture capability. More specifically, the material selected from glass fiber, polyester, teflon, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), and combinations thereof may be nonwoven or woven. In more detail, a lithium ion battery uses a rollable separator made of a material such as polyethylene or polypropylene, and a lithium ion polymer battery uses a separator having excellent organic electrolyte impregnation ability. It can be manufactured according to the method.

즉, 고분자 수지, 충진제 및 용매를 혼합하여 세퍼레이터 조성물을 준비한 다음, 상기 세퍼레이터 조성물을 전극 상부에 직접 코팅 및 건조하여 세퍼레이터 필름을 형성하거나, 또는 상기 세퍼레이터 조성물을 지지체상에 캐스팅 및 건조한 후, 상기 지지체로부터 박리시킨 세퍼레이터 필름을 전극 상부에 라미네이션하여 형성할 수 있다. That is, a separator composition is prepared by mixing a polymer resin, a filler, and a solvent, and the separator composition is directly coated and dried on an electrode to form a separator film, or the separator composition is cast and dried on a support, and then the support The separator film peeled off can be laminated on the electrode and formed.

상기 고분자 수지는 특별히 한정되지는 않으며, 전극판의 결합재에 사용되는 물질들이 모두 사용가능하다. 예를 들면 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트 및 그 혼합물을 사용할 수 있다.The polymer resin is not particularly limited, and any material used for the binder of the electrode plate may be used. For example, vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate and mixtures thereof can be used.

전해액으로는 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 에틸 메틸 카보네이트, 메틸 프로필 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 벤조니트릴, 아세토니트릴, 테트라히드로퓨란, 2-메틸테트라히드로퓨란, γ-부티로락톤, 디옥소란, 4-메틸디옥소란, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 디옥산, 1,2-디메톡시에탄, 설포란, 디클로로에탄, 클로로벤젠, 니트로벤젠, 디메틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 메틸이소프로필카보네이트, 에틸프로필카보네이트, 디프로필카보네이트, 디부틸카보네이트, 디에틸렌글리콜 또는 디메틸에테르 등의 용매 또는 이들의 혼합 용매에 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(단 x,y는 자연수), LiCl, LiI 등의 리튬 염으로 이루어진 전해질 중의 1종 또는 이들을 2종 이상 혼합한 것을 용해하여 사용할 수 있다.Examples of the electrolyte include propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, butylene carbonate, benzonitrile, acetonitrile, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, γ-butyrolactone, and dioxo Column, 4-methyldioxolane, N, N-dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, dioxane, 1,2-dimethoxyethane, sulfolane, dichloroethane, chlorobenzene, nitrobenzene, dimethyl carbonate LiPF 6 , LiBF 4 in a solvent such as methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, ethyl propyl carbonate, dipropyl carbonate, dibutyl carbonate, diethylene glycol or dimethyl ether, or a mixed solvent thereof. , 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 x F 2x + 1 SO2) (C y F 2y + 1 SO 2 ) (where x and y are natural waters), one or more electrolytes consisting of lithium salts such as LiCl and LiI or a mixture of two or more thereof are dissolved Can be used.

상술한 바와 같은 음극 극판과 양극 극판 사이에 세퍼레이터를 배치하여 전지 구조체를 형성한다. 이러한 전지 구조체를 와인딩하거나 접어서 원통형 전지 케이스나 또는 각형 전지 케이스에 넣은 다음, 본 발명의 유기 전해액을 주입하면 리튬 이온 전지가 완성된다. The separator is disposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate as described above to form a battery structure. The battery structure is wound or folded, placed in a cylindrical battery case or a square battery case, and then the organic electrolyte solution of the present invention is injected to complete a lithium ion battery.

또한 상기 전지 구조체를 바이셀 구조로 적층한 다음, 이를 유기 전해액에 함침시키고, 얻어진 결과물을 파우치에 넣어 밀봉하면 리튬 이온 폴리머 전지가 완성된다.In addition, after stacking the battery structure in a bi-cell structure, it is impregnated in an organic electrolyte, and the resultant is placed in a pouch and sealed to complete a lithium ion polymer battery.

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

복합 양극 활물질 및 양극 제조Composite Cathode Active Material and Cathode Manufacturing

실시예 1Example 1

평균 입경 14㎛의 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 분말 1.4g, 평균 입경 2㎛의 LiCoO2 분말 0.6g, 도전재로서 평균지름 6㎛의 아세틸렌 블랙 분말 0.6g 및 결착제로서 불화폴리비닐리덴(PVdF) 0.045g을 혼합하고 5mL의 N-메틸-피롤리돈을 투입한 후 기계식 교반기를 사용하여 30분간 교반하여 슬러리를 제조하였다.1.4 g of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 powder having an average particle diameter of 14 μm, 0.6 g of LiCoO 2 powder having an average particle diameter of 2 μm, 0.6 g of acetylene black powder having an average diameter of 6 μm as a conductive material, and polyvinylidene fluoride as a binder ( PVdF) 0.045g was mixed and 5mL of N-methyl-pyrrolidone was added thereto, followed by stirring for 30 minutes using a mechanical stirrer to prepare a slurry.

이 슬러리를 닥터 블레이드(doctor blade)를 사용하여 알루미늄(Al) 집전체 위에 약 200㎛의 두께로 도포하고 건조한 후 진공, 섭씨 110℃의 조건에서 다시 한번 건조하여 양극판을 제조하였다. 상기 양극판을 롤 프레스(roll press)로 압연하여 시트 형태로 만들었다.The slurry was applied to an aluminum (Al) current collector using a doctor blade to a thickness of about 200 μm, dried, and dried again under vacuum and 110 ° C. to prepare a positive electrode plate. The positive electrode plate was rolled by roll press to form a sheet.

실시예 2Example 2

평균 입경이 14㎛인 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 분말, 평균 입경이 1.3 ㎛인 LiCoO2 분말을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 조건에서 실험하였다.The experiment was carried out under the same conditions as in Example 1 except that LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 powder having an average particle diameter of 14 μm and LiCoO 2 powder having an average particle diameter of 1.3 μm were used.

실시예 3Example 3

평균 입경이 14㎛인 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 분말, 평균 입경이 0.7㎛인 LiCoO2 분말을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 조건에서 실험하였다.The experiment was carried out under the same conditions as in Example 1 except that LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 powder having an average particle diameter of 14 μm and LiCoO 2 powder having an average particle diameter of 0.7 μm were used.

실시예 4Example 4

평균 입경이 14㎛인 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 분말, 평균 입경이 0.28㎛인 LiCoO2 분말을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 조건에서 실험하였다.The experiment was carried out under the same conditions as in Example 1 except that LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 powder having an average particle diameter of 14 μm and LiCoO 2 powder having an average particle diameter of 0.28 μm were used.

실시예 5Example 5

평균 입경이 14㎛인 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 분말 1.2g, 평균 입경이 2㎛인 LiCoO2 분말 0.8g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 조건에서 실험하였다.1.2 g of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 powder having an average particle diameter of 14 μm and 0.8 g of LiCoO 2 powder having an average particle diameter of 2 μm were used under the same conditions as in Example 1.

실시예 6Example 6

평균 입경이 14㎛인 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 분말 1.4g, 평균 입경이 2㎛인 LiCoO2 분말 0.5 g 을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 조건에서 실험하였다.1.4 g of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 powder having an average particle diameter of 14 μm and 0.5 g of LiCoO 2 powder having an average particle diameter of 2 μm were used under the same conditions as in Example 1.

실시예 7Example 7

평균 입경이 14㎛인 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 분말 1.8g, 평균 입경이 2㎛인 LiCoO2 분말 0.2g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 조건에서 실험하였다.1.8 g of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 powder having an average particle diameter of 14 μm and 0.2 g of LiCoO 2 powder having an average particle diameter of 2 μm were used under the same conditions as in Example 1.

실시예 8Example 8

평균 입경이 12㎛인 LiCoO2 분말 1.6g, 평균 입경이 1㎛인 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 분말 0.4g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 조건에서 실험하였다.Experiment was carried out under the same conditions as in Example 1 except that 1.6 g of LiCoO 2 powder having an average particle diameter of 12 μm and 0.4 g of LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 powder having an average particle diameter of 1 μm were used. .

실시예 9Example 9

평균 입경이 12㎛인 LiCoO2 분말 1.6g, 평균 입경이 1㎛인 LiMn2O4 분말 0.4g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 조건에서 실험하였다.The experiment was carried out under the same conditions as in Example 1, except that 1.6 g of LiCoO 2 powder having an average particle diameter of 12 μm and 0.4 g of LiMn 2 O 4 powder having an average particle diameter of 1 μm were used.

실시예 10Example 10

평균 입경이 14㎛인 LiCoO2 분말 1.4g, 평균 입경이 1㎛인 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 분말 0.6g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 조건에서 실험하였다.The experiment was carried out under the same conditions as in Example 1, except that 1.4 g of LiCoO 2 powder having an average particle diameter of 14 μm and 0.6 g of LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 powder having an average particle diameter of 1 μm were used. .

실시예 11Example 11

평균 입경이 14㎛인 LiCoO2 분말 1.4g, 평균 입경이 1㎛인 LiNi0.5Mn0.5O2 분말 0.6g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 조건에서 실험하였다.The experiment was carried out under the same conditions as in Example 1 except that 1.4 g of LiCoO 2 powder having an average particle diameter of 14 μm and 0.6 g of LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 powder having an average particle diameter of 1 μm were used.

실시예 12Example 12

평균 입경이 7㎛인 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 분말 1g, 평균 입경이 1㎛인 흑연 분말 1g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 조건에서 실험하였다.The experiment was carried out under the same conditions as in Example 1 except that 1 g of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 powder having an average particle diameter of 7 μm and 1 g of graphite powder having an average particle diameter of 1 μm were used.

실시예 13Example 13

평균 입경이 6㎛인 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 분말 1g, 평균 입경이 1㎛인 흑연 분말 1g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 조건에서 실험하였다.The experiment was carried out under the same conditions as in Example 1 except that 1 g of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 powder having an average particle diameter of 6 μm and 1 g of graphite powder having an average particle diameter of 1 μm were used.

실시예 14Example 14

평균 입경이 7㎛인 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 분말 1g, 평균 입경이 0.4㎛인 흑연 분말 1g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 조건에서 실험하였다.The experiment was carried out under the same conditions as in Example 1 except that 1 g of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 powder having an average particle diameter of 7 μm and 1 g of graphite powder having an average particle diameter of 0.4 μm were used.

비교예 1Comparative Example 1

평균 입경이 14㎛인 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 분말, 평균 입경이 10㎛인 LiCoO2 분말을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 조건에서 실험하였다.The experiment was carried out under the same conditions as in Example 1 except that LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 powder having an average particle diameter of 14 μm and LiCoO 2 powder having an average particle diameter of 10 μm were used.

비교예 2Comparative Example 2

평균 입경이 14㎛인 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 분말 1g, 평균 입경이 2㎛인 LiCoO2 분말 1g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 조건에서 실험하였다.The experiment was carried out under the same conditions as in Example 1, except that 1 g of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 powder having an average particle diameter of 14 μm and 1 g of LiCoO 2 powder having an average particle diameter of 2 μm were used.

비교예 3Comparative Example 3

평균 입경이 14㎛인 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 분말만을 2g 사용하였고 LiCoO2 분말은 사용하지 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 조건에서 실험하였다.Except that 2g of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 powder having an average particle diameter of 14 μm was used and LiCoO 2 powder was not used.

비교예 4Comparative Example 4

평균 입경이 12㎛인 LiCoO2 분말만을 2g 사용하고 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 분말은 사용하지 사용한 것을 제외하고는 실시예 8 과 동일한 조건에서 실험하였다.The experiment was carried out under the same conditions as in Example 8 except that only 2 g of LiCoO 2 powder having an average particle diameter of 12 μm and no LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 powder were used.

비교예 5Comparative Example 5

평균 입경이 7㎛인 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 분말 2g 만을 사용하고 흑연 분말은 사용하지 사용한 것을 제외하고는 실시예 12 와 동일한 조건에서 실험하였다.The experiment was carried out under the same conditions as in Example 12 except that only 2 g of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 powder having an average particle diameter of 7 μm and no graphite powder were used.

실험예 1 : 전극 밀도 측정Experimental Example 1 electrode density measurement

상기 실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 5 에서 제조한 양극의 전극 밀도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.The electrode densities of the anodes prepared in Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 5 were measured and shown in Table 1 below.

종류Kinds 실시예Example 비교예Comparative example 1One 22 33 44 55 66 77 88 99 1010 1111 1212 1313 1414 1One 22 33 44 55 밀도
(g/cm3)
density
(g / cm 3)
3.553.55 3.573.57 3.593.59 3.603.60 3.533.53 3.583.58 3.523.52 3.683.68 3.653.65 3.73.7 3.643.64 3.253.25 3.223.22 3.273.27 3.323.32 3.393.39 3.293.29 3.473.47 3.303.30

상기 표 1에 도시된 바와 같이 대구경 입자와 소구경 입자 사이의 평균 입경의 비가 6:1 내지 100:1 이면서 상기 입자들의 혼합비가 60:40 내지 90:10 인 경우에 실시예들이 상기 범위를 벗어나는 비교예들에 비해 상대적으로 향상된 전극 밀도를 나타내었다. 다만 실시예 12 내지 14 의 경우는 흑연을 사용한 경우로서 비교예 5와 비교하여야 한다. 이러한 향상된 전극 밀도는 양극 활물질들이 상기 범위에서 보다 조밀하게 충진되었기 때문으로 여겨진다.As shown in Table 1, when the ratio of the average particle diameter between the large-diameter particles and the small-diameter particles is 6: 1 to 100: 1 and the mixing ratio of the particles is 60:40 to 90:10, the embodiments are out of the range. The electrode density was relatively improved compared to the comparative examples. However, Examples 12 to 14 should be compared with Comparative Example 5 as using graphite. This improved electrode density is believed to be due to the more densely packed positive electrode active materials in this range.

리튬 전지 제조Lithium battery manufacturers

실시예 8 내지 14 및 비교예 4 내지 5 에서 제조한 상기 양극으로 흑연 전극을 상대 전극으로 하고, PE 격리막(separator)과 1 M LiPF6가 EC(에틸렌 카보네이트) + DEC(디에틸 카보네이트)(3:7)에 녹아있는 용액을 전해질로 하여 2000mAh 급 18650 원통형 리튬 전지를 제조하였다.Examples 8 to 14 and Comparative Example 4, the graphite electrode to the positive electrode manufactured to 5 as a counter electrode, and a PE separator (separator), and 1 M LiPF 6 EC (ethylene carbonate) + DEC (diethyl carbonate) (3 The solution dissolved in (7) was used as an electrolyte to prepare a 2000 mAh 18650 cylindrical lithium battery.

실험예 2 : 방전 용량 측정Experimental Example 2 Discharge Capacity Measurement

상기 실시예 8 내지 14 및 비교예 4 내지 5 에서 제조한 양극을 채용한 리튬 전지를 이용하여 활물질 1g당 약 70 mA의 전류로 Li 전극에 대하여 각각 4.2, 4.3 및 4.5V에 도달할 때까지 1000mA의 전류로 정전류 충전하였다. 충전이 완료된 셀은 약 30분간의 휴지 기간을 거친 후, 활물질 1g당 약 70 mA의 전류로 전압이 3.0V에 이를 때까지 정전류 방전하여 g당 방전 용량을 구하였다. 상기 방전 용량 실험 결과를 하기 표 2 에 나타내었다.1000 mA until the Li electrode reached 4.2, 4.3, and 4.5 V, respectively, at a current of about 70 mA per gram of the active material using the lithium batteries employing the positive electrodes prepared in Examples 8-14 and Comparative Examples 4-5. The constant current was charged with a current of. After the charging was completed, the cell was subjected to a rest period of about 30 minutes, and then a constant current discharge was performed at a current of about 70 mA per gram of active material until the voltage reached 3.0 V to obtain a discharge capacity per gram. The discharge capacity test results are shown in Table 2 below.

4.2V 충전후
방전 용량(mAh/g)
After charging 4.2V
Discharge Capacity (mAh / g)
4.3V 충전후
방전 용량(mAh/g)
After charging 4.3V
Discharge Capacity (mAh / g)
4.5V 충전후
방전 용량(mAh/g)
4.5V after charging
Discharge Capacity (mAh / g)
실시예 8Example 8 143143 158158 187187 실시예 9Example 9 139139 156156 183183 실시예 10Example 10 144144 159159 191191 실시예 11Example 11 138138 155155 182182 비교예 4Comparative Example 4 145145 159159 179179

상기 표 2에 나타난 바와 같이 고안전성 물질인 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 분말을 사용한 실시예 8 내지 11의 경우에는 4.2V 까지 충전할 경우 약 140mAh/g 수준의 방전 용량 만을 얻을 수 있었으나, 4.3V 및 4.5V까지 충전할 경우 각각 약 160mAh/g 및 약 190mAh/g 수준의 높은 방전 용량을 안정적으로 얻을 수 있었다.As shown in Table 2, in Examples 8 to 11 using the high safety material LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 powder, the discharge capacity of about 140mAh / g when charged to 4.2V However, only a high discharge capacity of about 160mAh / g and about 190mAh / g was obtained when charging to 4.3V and 4.5V, respectively.

이에 반해 비교예 4의 경우에는 4.3V 및 4.5V까지 충전할 경우 비가역 용량이 증가하는 문제가 있었다. On the contrary, in the case of Comparative Example 4, there was a problem in that irreversible capacity increased when charging to 4.3V and 4.5V.

실험예 3 : 열안정성 측정Experimental Example 3 Measurement of Thermal Stability

상기 초기 충전 용량 실험이 끝난 후 상기 실시예 8 내지 11 및 비교예 4의 양극을 채용한 리튬 전지를 해체하여 충전된 양극 시트를 꺼내고 세척한 후 전해질과 함께 알루미늄 캡슐로 밀폐하고 주사형 차동 열량계(DSC:Differential Scanning Calorimeter)를 5℃/분의 속도로 승온하여 발열 개시 온도와 발열량을 측정하였다. 상기 실시예 및 비교예의 발열 개시 온도를 하기 표 3 및 도 3에 나타내었다.After completion of the initial charge capacity experiment, the lithium batteries employing the positive electrodes of Examples 8 to 11 and Comparative Example 4 were taken out, and the charged positive electrode sheet was taken out and washed, sealed with an aluminum capsule together with an electrolyte, and a scanning differential calorimeter ( The DSC: Differential Scanning Calorimeter was heated at a rate of 5 ° C / min to measure the exothermic onset temperature and calorific value. Exothermic onset temperatures of the above Examples and Comparative Examples are shown in Table 3 and FIG.

4.3V 충전 후 발열 개시 온도(℃)Exothermic onset temperature (℃) after 4.3V charging 4.5V 충전 후 발열 개시 온도(℃)Exothermic onset temperature (℃) after 4.5V charging 실시예 8Example 8 241241 221221 실시예 9Example 9 233233 218218 실시예 10Example 10 244244 225225 실시예 11Example 11 231231 218218 비교예 4Comparative Example 4 220220 195195

상기 표 3 에 나타난 바와 같이 실시예 8 내지 11은 4.3V 까지 충전한 경우에 발열 개시 온도가 230 내지 245℃ 였으며 4.5V 까지 충전한 경우에 발열 개시 온도가 218 내지 225℃ 이었다. 이에 반해 비교예 4의 경우에는 발열 개시 온도가 220 및 195 ℃로서 상기 실시예에 비해 낮게 나타났다. 또한 도 3에 도시된 바와 같이 실시예 8의 경우 발열량도 비교예 4에 비해 낮게 나타났다. 이는 고안전성 물질인 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 분말을 사용하여 고전압에서도 안정한 화학적 상태를 유지하여 발열 반응이 억제되기 때문으로 여겨진다.As shown in Table 3, Examples 8 to 11 had an exotherm onset temperature of 230 to 245 ° C. when charged to 4.3V and an exotherm onset temperature of 218 to 225 ° C when charged to 4.5V. On the contrary, in the case of Comparative Example 4, the exothermic onset temperatures were 220 and 195 ° C., which were lower than those of the above Examples. In addition, as shown in FIG. 3, the amount of heat generated in Example 8 was also lower than in Comparative Example 4. This is considered to be because the exothermic reaction is suppressed by maintaining a stable chemical state even at high voltage using LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 powder which is a high safety material.

실험예 4 : 고율 방전 용량 측정Experimental Example 4 Measurement of High Rate Discharge Capacity

상기 실시예 12 내지 14 및 비교예 5 에서 제조한 양극을 채용한 리튬 전지를 이용하여 흑연 전극에 대하여 각각 4.2V에 도달할 때까지 1000mA의 전류로 정전류 충전하였다. 충전이 완료된 전지는 약 30분간의 휴지 기간을 거친 후, 1C 내지 10C의 조건으로 정전류 방전하여 고율 방전 용량을 측정하였다. 상기 실시예 및 비교예의 고율 방전 용량 실험 결과를 하기 표 4 에 나타내었다.Using lithium batteries employing the positive electrodes prepared in Examples 12 to 14 and Comparative Example 5, constant current was charged at a current of 1000 mA until the graphite electrodes reached 4.2 V, respectively. After the battery was fully charged, the battery was subjected to a rest period of about 30 minutes, and then subjected to constant current discharge under conditions of 1C to 10C to measure high rate discharge capacity. Table 4 shows the results of the high rate discharge capacity of the Examples and Comparative Examples.

1C에서의
방전 용량(mAh)
At 1C
Discharge Capacity (mAh)
2C에서의
방전 용량(mAh)
At 2C
Discharge capacity (mAh)
5C에서의
방전 용량(mAh)
At 5C
Discharge capacity (mAh)
10C에서의
방전 용량(mAh)
At 10C
Discharge Capacity (mAh)
실시예 12Example 12 20102010 19801980 18601860 17031703 실시예 13Example 13 20112011 19831983 18661866 17131713 실시예 14Example 14 20132013 19861986 18691869 17291729 비교예 5Comparative Example 5 20132013 19501950 18041804 16181618

상기 표 4에 기재된 바와 같이 실시에 12 내지 14의 경우에는 전류량이 증가할 수 록 방전 용량이 감소하지만 10C와 같은 고율 방전의 경우에도 방전 용량의 감소가 1C에서의 방전 용량을 기준으로 15% 미만이었으나 비교예 5의 경우에는 20% 정도의 방전 용량의 감소가 나타났다. 이것은 실시예의 경우에는 고전도성 물질인 흑연 분말을 소구경 입자로 사용함으로써 많은 양의 전류를 흘려줄 경우에도 전자의 이동이 용이하나 비교예의 경우에는 이러한 고전도성 물질이 존재하지 않아 그만큼 전자의 이동이 용이하지 못하기 때문으로 여겨진다.As shown in Table 4, in the case of 12 to 14, the discharge capacity decreases as the amount of current increases, but in the case of high-rate discharge such as 10C, the decrease in discharge capacity is less than 15% based on the discharge capacity at 1C. In Comparative Example 5, however, the discharge capacity was reduced by about 20%. In the case of the embodiment, the graphite powder, which is a highly conductive material, is used as the small-diameter particles, so that the electrons are easy to move even when a large amount of current is flowed. It is considered that it is not easy.

본 발명에 의한 복합 양극 활물질은 대구경 양극 활물질 및 소구경 양극 활물질을 포함하며 이들을 일정한 입경비 및 중량비로 혼합하여 충진 밀도를 향상시키는 것이 가능하고 고안정성 물질 및 고전도성 물질을 포함하여 종래의 양극 활물질에 비해 향상된 체적 밀도, 방전 용량, 열안정성 및 고율 방전 용량 등을 얻는 것이 가능하다.The composite positive electrode active material according to the present invention includes a large diameter positive electrode active material and a small diameter positive electrode active material, and it is possible to improve the filling density by mixing them at a constant particle size ratio and weight ratio, and includes a conventional positive electrode active material including a high stability material and a high conductivity material. Compared with the above, it is possible to obtain improved volume density, discharge capacity, thermal stability and high rate discharge capacity.

Claims (12)

하기 화학식 1 및 2의 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 대구경 활물질 및 하기 화학식 2, 3, 4의 화합물 및 탄소계 물질로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 소구경 활물질을 포함하며, 상기 대구경 활물질에 대한 상기 소구경 활물질의 평균 입경 D50의 비가 6:1 내지 20:1 인 복합 양극 활물질로서,At least one large-diameter active material selected from the group consisting of compounds of Formulas (1) and (2) and at least one small-diameter active material selected from the group consisting of compounds of formulas (2), (3), (4) and carbon-based materials, As a composite positive electrode active material having a ratio of the average particle diameter D50 of the small-diameter active material to 6: 1 to 20: 1, 상기 복합 양극 활물질의 프레스 밀도가 3.2 내지 4.0g/cm3이며,The press density of the composite cathode active material is 3.2 to 4.0 g / cm 3 , 상기 대구경 활물질과 소구경 활물질이 서로 다른 활물질인 복합 양극 활물질:A composite positive electrode active material wherein the large diameter active material and the small diameter active material are different from each other: [화학식 1] LixCo1-yMyO2-αXα [Formula 1] Li x Co 1-y M y O 2-α X α [화학식 2] LixCo1-y-zNiyMzO2-αXα Li x Co 1-yz Ni y M z O 2-α X α [화학식 3] LixMn2-yMyO4-αXα Li x Mn 2-y M y O 4-α X α [화학식 4] LixCo2-yMyO4-αXα [Formula 4] Li x Co 2-y M y O 4-α X α 상기 식에서, 0.90≤x≤1.1, 0≤y≤0.9, 0≤z≤0.5, 0≤α≤2 이고, M 은 Al, Ni, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V 또는 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소이며, X 는 O, F, S 및 P 로 이루어진 군에서 선택되는 원소이다.Wherein 0.90 ≦ x ≦ 1.1, 0 ≦ y ≦ 0.9, 0 ≦ z ≦ 0.5, 0 ≦ α ≦ 2, and M is composed of Al, Ni, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V or rare earth elements At least one element selected from the group, X is an element selected from the group consisting of O, F, S and P. 제 1 항에 있어서, 상기 대구경 활물질과 상기 소구경 활물질의 중량비가 (60/Mw1:40/Mw2) 내지 (90/Mw1:10/Mw2)인 복합 양극 활물질로서, 상기 식에서, Mw1 은 대구경 활물질의 분자량이고, Mw2 소구경 활물질의 분자량이며, W1와 W2는 0아닌 정수인 것을 특징으로 하는 복합 양극 활물질.The composite cathode active material according to claim 1, wherein a weight ratio of the large-diameter active material and the small-diameter active material is (60 / M w1 : 40 / M w2 ) to (90 / M w1 : 10 / M w2 ), wherein M w1 is the molecular weight of the large diameter active material, M w2 is It is the molecular weight of a small diameter active material, W1 and W2 are nonzero integers, The composite positive electrode active material characterized by the above-mentioned. 제 1 항에 있어서, 상기 대구경 활물질과 상기 소구경 활물질의 중량비가 (70/Mw1:30/Mw2) 내지 (80/Mw1:20/Mw2) 인 것을 특징으로 하는 복합 양극 활물질로서, 상기 식에서, Mw1 은 대구경 활물질의 분자량이고, Mw2 소구경 활물질의 분자량이며, W1와 W2는 0아닌 정수인 것을 특징으로 하는 복합 양극 활물질.The composite cathode active material of claim 1, wherein a weight ratio of the large-diameter active material to the small-diameter active material is (70 / M w1 : 30 / M w2 ) to (80 / M w1 : 20 / M w2 ). Wherein M w1 is the molecular weight of the large diameter active material, M w2 is It is the molecular weight of a small diameter active material, W1 and W2 are nonzero integers, The composite positive electrode active material characterized by the above-mentioned. 제 1 항에 있어서, 상기 대구경 활물질이 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2, LiCoO2, LiNiO2, LiNi0.9Co0.1O2 및 LiNi0.9Co0.1Al0.1O2 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물이며,The method of claim 1, wherein the large-diameter active material is at least one compound selected from the group consisting of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNi 0.9 Co 0.1 O 2 and LiNi 0.9 Co 0.1 Al 0.1 O 2 . , 상기 소구경 활물질이 LiCoO2, LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2, LiMnO2, LiNi0.5Mn0.5O2, LiCo0.95Mg0.05O2,LiCoPO4, LiNi1/2Mn2/3O4 및 탄소계 물질로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물인 것을 특징으로 하는 복합 양극 활물질.The small-diameter active material is LiCoO 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiMnO 2 , LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiCo 0.95 Mg 0.05 O 2 , LiCoPO 4 , LiNi 1/2 Mn 2 / Composite active material, characterized in that at least one compound selected from the group consisting of 3 O 4 and a carbon-based material. 제 1 항에 있어서, 상기 대구경 활물질이 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2이고, 상기 소구경 활물질이 LiCoO2, 및 탄소계 물질로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물인 것을 특징으로 하는 복합 양극 활물질.The composite cathode active material of claim 1, wherein the large diameter active material is LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , and the small diameter active material is at least one compound selected from the group consisting of LiCoO 2 and a carbon-based material. . 제 1 항에 있어서, 상기 대구경 활물질이 LiCoO2이고,The method of claim 1, wherein the large diameter active material is LiCoO 2 , 상기 소구경 활물질이 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2, LiMnO2, LiNi0.5Mn0.5O2, 및 탄소계 물질로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물인 것을 특징으로 하는 복합 양극 활물질The small diameter active material is at least one compound selected from the group consisting of LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiMnO 2 , LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , and a carbon-based material Positive electrode active material 제 1 항에 있어서, 상기 탄소계 물질이 흑연(graphite), 경질 탄소(hard carbon), 카본 블랙(carbon black), 탄소 섬유 및 탄소 나노 튜브(CNT)로 이루어진 군에서 선택된 1 이상인 것을 특징으로 하는 복합 양극 활물질.The method of claim 1, wherein the carbon-based material is characterized in that at least one selected from the group consisting of graphite, hard carbon, carbon black, carbon fiber and carbon nanotubes (CNT). Composite cathode active material. 제 1 항에 있어서, 상기 대구경 활물질 및 소구경 활물질 각각의 프레스 밀도가 2.5 내지 4.0 g/cm3 및 1.0 내지 4.0 g/cm3 인 것을 특징으로 하는 복합 양극 활물질.The composite cathode active material according to claim 1, wherein the press densities of the large-diameter active material and the small-diameter active material are 2.5 to 4.0 g / cm 3 and 1.0 to 4.0 g / cm 3 , respectively. 제 1 항에 있어서, 상기 대구경 활물질의 평균 입경 D50이 1 내지 25㎛ 인 것을 특징으로 하는 복합 양극 활물질.The composite cathode active material according to claim 1, wherein the large diameter active material has an average particle diameter D50 of 1 to 25 µm. 제 1 항에 있어서, 상기 소구경 활물질의 평균 입경 D50이 0.05 내지 5㎛ 인 것을 특징으로 하는 복합 양극 활물질.The composite positive electrode active material according to claim 1, wherein an average particle diameter D50 of the small diameter active material is 0.05 to 5 µm. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 복합 양극 활물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 양극.A positive electrode comprising the composite positive electrode active material according to any one of claims 1 to 10. 제 11 항에 따른 양극을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 전지.A lithium battery comprising the positive electrode according to claim 11.
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