KR101013937B1 - Negative active material for rechargeable lithium battery, method of preparing same and rechargeable lithium battery comprising same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로, 상기 음극 활물질은 금속을 포함하는 코어 및 이 코어에 형성된 탄소계 물질을 포함하는 표면층을 포함하며, 메조기공을 갖는 나노와이어들을 포함한다.The present invention relates to a negative electrode active material for a lithium secondary battery, a method for manufacturing the same, and a lithium secondary battery including the same, wherein the negative electrode active material includes a core including a metal and a surface layer including a carbon-based material formed on the core, and includes mesopores. Nanowires having a.

본 발명의 음극 활물질은 사이클 수명 특성 및 고율 특성이 우수하다.The negative electrode active material of the present invention is excellent in cycle life characteristics and high rate characteristics.

음극활물질,주형,코어쉘,나노와이어 Cathode active material, mold, core shell, nano wire

Description

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

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사이클 수명 특성 및 고율 특성이 우수한 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 for manufacturing the same, and a lithium secondary battery including the same. More particularly, the negative electrode active material for a lithium secondary battery having excellent cycle life characteristics and high rate characteristics, a method for preparing the same, and a lithium secondary including the same It relates to a battery.

전지는 양극과 음극에 전기 화학 반응이 가능한 물질을 사용함으로써 전력을 발생시키는 것이다. 이러한 전지 중 대표적인 예로는 양극 및 음극에서 리튬 이온이 인터칼레이션/디인터칼레이션될 때의 화학전위(chemical potential)의 변화에 의하여 전기 에너지를 생성하는 리튬 이차 전지가 있다.A battery generates power by using a material capable of electrochemical reactions at a positive electrode and a negative electrode. A typical example of such a battery is a lithium secondary battery that generates electric energy by a change in chemical potential when lithium ions are intercalated / deintercalated at a positive electrode and a negative electrode.

상기 리튬 이차 전지는 리튬 이온의 가역적인 인터칼레이션/디인터칼레이션이 가능한 물질을 양극과 음극 활물질로 사용하고, 상기 양극과 음극 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시켜 제조한다.The lithium secondary battery is manufactured by using a material capable of reversible intercalation / deintercalation of lithium ions as a positive electrode and a negative electrode active material, and filling an organic electrolyte or a polymer electrolyte between the positive electrode and the negative electrode.

리튬 이차 전지의 양극 활물질로는 리튬 복합금속 화합물이 사용되고 있으 며, 그 예로 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1-xCoxO2(0<x<1), LiMnO2 등의 복합금속 산화물들이 연구되고 있다.A lithium composite metal compound is used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery, and examples thereof include LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNi 1-x Co x O 2 (0 <x <1), and LiMnO 2 . Composite metal oxides are being studied.

음극 활물질로는 리튬의 삽입/탈리가 가능한 인조, 천연 흑연, 하드 카본을 포함한 다양한 형태의 탄소계 재료가 적용되어 왔다. 상기 탄소 계열 중 흑연은 리튬 대비 방전 전압이 -0.2V로 낮아, 이 음극 활물질을 사용한 전지는 3.6V의 높은 방전 전압을 나타내어, 리튬 전지의 에너지 밀도면에서 이점을 제공하며 또한 뛰어난 가역성으로 리튬 이차 전지의 장수명을 보장하여 가장 널리 사용되고 있다. 그러나 흑연 활물질은 극판 제조시 흑연의 밀도(이론 밀도 2.2g/cc)가 낮아 극판의 단위 부피당 에너지 밀도 측면에서는 용량이 낮은 문제점이 있고, 높은 방전 전압에서는 사용되는 유기 전해액과의 부반응이 일어나기 쉬워, 전지의 오동작 및 과충전 등에 의해 발화 혹은 폭발의 위험성이 있다. As the negative electrode active material, various types of carbon-based materials including artificial, natural graphite, and hard carbon capable of inserting / desorbing lithium have been applied. The graphite of the carbon series has a low discharge voltage of -0.2V compared to lithium, and the battery using this negative electrode active material exhibits a high discharge voltage of 3.6V, which provides an advantage in terms of energy density of the lithium battery and also has excellent reversibility in lithium secondary. It is most widely used to ensure the long life of the battery. However, the graphite active material has a problem of low capacity in terms of energy density per unit volume of the electrode plate due to the low graphite density (theoretical density of 2.2 g / cc) in the production of the electrode plate, and side reaction with the organic electrolyte used at high discharge voltage is likely to occur. Risk of fire or explosion due to battery malfunction or overcharging.

이에 Si과 같은 금속계 활물질이 연구되고 있다. Si 금속계 음극 활물질은 Li4.4Si을 형성하여 약 4200mAh/g의 높은 리튬 용량을 나타내는 것으로 알려져 있다. 그러나 리튬과 반응 전후, 즉 충방전시 300% 이상의 부피 변화를 야기한다. 이로 인하여, 음극 활물질의 미분화(pulverization)가 발생하고, 미분화된 입자가 응집되는 현상이 발생하여, 음극 활물질이 전류 집전체로부터 전기적 탈리되는 현상을 야기한다. 이러한 전기적 탈락은 전지의 용량 유지율을 현저하게 감소시킨다. 따라서, 금속계 음극 활물질의 부피 변화를 억제하기 위하여, 탄소 및 Si 나노입자 복합체를 제조하여 음극 활물질로 사용하기 위한 많은 연구가 있었다. 상 기 탄소 및 Si 나노입자 복합체에서 탄소가 전기적 전도체로서 역할을 하므로 용량 유지율을 향상시킬 수 있었다. 그러나 비교적 우수한 용량 유지율을 얻기 위해서는 복합체에서 탄소 함량이 50 중량%를 넘는 과량이어야 함에 따라 용량이 저하되는 문제가 있고, 이와 같이 탄소를 과량으로 포함시켜도 50 사이클 후의 용량이 1500mAh/g 미만으로 낮은 문제가 있었다. Accordingly, metal-based active materials such as Si have been studied. Si metal-based negative active materials are known to form Li 4.4 Si to exhibit a high lithium capacity of about 4200 mAh / g. However, before and after the reaction with lithium, that is, when the charge and discharge causes a volume change of more than 300%. As a result, pulverization of the negative electrode active material occurs, a phenomenon in which the finely divided particles are aggregated, and a phenomenon in which the negative electrode active material is detached from the current collector is caused. This electrical dropout significantly reduces the capacity retention of the cell. Therefore, in order to suppress the volume change of the metal-based negative electrode active material, there have been many studies for preparing carbon and Si nanoparticle composites and using them as negative electrode active materials. Since carbon acts as an electrical conductor in the carbon and Si nanoparticle composites, capacity retention was improved. However, in order to obtain a relatively good capacity retention rate, there is a problem in that the capacity is reduced as the carbon content in the composite must be over 50% by weight, and thus the capacity after 50 cycles is lower than 1500mAh / g even when carbon is included in an excessive amount. There was.

부피 변화를 억제하기 위한 다른 방법으로는 음극 활물질로 1차원 형상 실리콘 나노와이어에 대한 연구가 일부 있었다. Morales, A. M.; Lieber, C.M. Science, 1998, 279, 208에 기술된 레이저 어블레이션(laser ablation) 시스템에 의해 제조된 Si 나노와이어는 약 10-30nm의 와이어 직경을 갖는다. 그러나 상기 나노와이어의 1회 방전및 충전 용량은 각각 약 1300mAh/g 및 900mAh/g으로, 용량이 다소 낮은 문제가 있다.As another method for suppressing the volume change, there have been some studies on the one-dimensional shape silicon nanowires as the negative electrode active material. Morales, A. M .; Lieber, C.M. Si nanowires produced by the laser ablation system described in Science, 1998, 279, 208 have a wire diameter of about 10-30 nm. However, the one-time discharge and charge capacity of the nanowires is about 1300 mAh / g and 900 mAh / g, respectively.

또 다른 방법으로는 기체 고상(VS) 주형을 사용하지 않고(vapor solid template-free) 성장시킨 50nm 미만의 직경을 갖는 Si 나노와이어가 보고되었다(참고 문헌 12). 이 Si 나노와이어는 2V 내지 0V 및 0.2C에서 약 2000mAh/g의 가역 용량을 나타내었고, 10회 사이클까지 용량 감소가 없었다. 기상-액상-고상(vapor-liquid-solid, VLS, 액상-액상고상(solution-liquid solid: SLS) 및 주형을 사용하지 않는 합성법에 의해 성장된 반도체 나노와이어가 보고되었다(참고 문헌 13-21).Another method reported Si nanowires with a diameter of less than 50 nm grown without vapor solid template-free (VS) template (Ref. 12). This Si nanowire exhibited a reversible capacity of about 2000 mAh / g at 2 V to 0 V and 0.2 C with no capacity reduction up to 10 cycles. Semiconductor nanowires grown by synthesis without vapor-liquid-solid (VLS), solution-liquid solid (SLS) and no template have been reported (Ref. 13-21). .

그러나 이러한 방법으로 제조된 나노와이어도 충분한 용량 유지율을 나타내기 어려웠다.However, even nanowires produced in this way have been difficult to exhibit sufficient capacity retention.

상기 문제점을 해결하기 위한, 본 발명의 목적은 사이클 수명 특성이 우수한 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제공하는 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide an anode active material for a lithium secondary battery excellent in cycle life characteristics.

본 발명의 다른 목적은 상기 음극 활물질의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing the negative electrode active material.

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 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 구현예는 금속을 포함하는 코어 및 이 코어에 형성된 탄소계 물질을 포함하는 표면층을 포함하며, 메조기공을 갖는 나노와이어들을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제공한다.A first embodiment of the present invention for achieving the above object comprises a core including a metal and a surface layer comprising a carbon-based material formed on the core, a negative electrode active material for a lithium secondary battery comprising nanowires having mesopores to provide.

본 발명의 제2 구현예는 무기 산화물 주형과 금속의 전구체 물질을 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 열처리하는 단계 및 상기 무기 산화물 주형을 제거하는 단계를 포함하는 공정을 3회 이상 실시하는 공정을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법을 제공한다.A second embodiment of the present invention comprises the steps of mixing the inorganic oxide template and the precursor material of the metal; It provides a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery comprising the step of performing the step of heat-treating the mixture and the step of removing the inorganic oxide template three or more times.

본 발명의 제3 구현예는 상기 양극 활물질을 포함하는 양극, 음극 활물질을 포함하는 음극 및 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.A third embodiment of the present invention provides a lithium secondary battery including a cathode including the cathode active material, an anode including an anode active material, and an electrolyte.

본 발명의 음극 활물질은 사이클 수명 특성 및 고율특성이 우수하다.The negative electrode active material of the present invention is excellent in cycle life characteristics and high rate characteristics.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is presented as an example, by which the present invention is not limited and the present invention is defined only by the scope of the claims to be described later.

본 발명의 제1 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 음극 활물질은 금속을 포함하는 코어 및 이 코어에 형성된 탄소층을 포함하며, 메조기공을 갖는 나노와이어들을 포함한다. The negative electrode active material for a lithium secondary battery according to the first embodiment of the present invention includes a core including a metal and a carbon layer formed on the core, and include nanowires having mesopores.

본 명세서에서, 메조기공이란 나노와이어와 나노와이어가 임의의 간격을 두고 배열되어 있는 공간, 즉 나노와이어와 나노와이어 사이에 형성되는 빈 공간 채널을 의미한다. 또한 상기 임의의 간격을 기공 직경이라 한다.In the present specification, mesopores refer to a space in which nanowires and nanowires are arranged at random intervals, that is, an empty space channel formed between nanowires and nanowires. This arbitrary spacing is also referred to as pore diameter.

이러한 메조기공은 음극 활물질 충방전시 발생하는 부피 변화에 대하여 버퍼층으로서 작용하여, 부피 변화를 억제할 수 있다. 또한 본 발명에서, 상기 메조기공은 일정하게 배열된 것이 전해액이 음극 표면과 접하는 표면에서 보다 균일하게 확산되게 할 수 있어서 바람직하다. 상기 "일정하게 배열되어 있는"이란 나노 와이어와 메조기공들이 규칙적으로 배열되어 있다는 것을 의미한다.These mesopores can act as a buffer layer to the volume change generated during the charge and discharge of the negative electrode active material, thereby suppressing the volume change. In addition, in the present invention, the mesopores are preferably arranged so that the electrolyte is more uniformly diffused on the surface in contact with the surface of the cathode. The "constantly arranged" means that the nanowires and mesopores are regularly arranged.

보다 바람직하게는 상기 음극은 나노 와이어와 나노 와이어 사이의 공간이 아주 규칙적으로 배열된 메조기공을 갖는 나노 와이어를 포함하는 것이 좋다.More preferably, the cathode may include a nanowire having mesopores in which the space between the nanowire and the nanowire is arranged very regularly.

본 발명의 메조기공에 대하여 도 1에 개략적으로 나타내었다. 도 1에 나타 낸 것과 같이, 메조기공(1)은 임의의 간격을 두고 배열된, 즉 서로 인접한 제1 나노와이어(a) 및 제2 나노와이어(b) 사이의 공간을 의미한다. The mesopores of the present invention are schematically shown in FIG. 1. As shown in FIG. 1, the mesopores 1 refer to a space between the first nanowires a and the second nanowires b arranged at random intervals, that is, adjacent to each other.

상기 메조기공은 2 내지 20nm의 평균 기공 직경을 갖는 것이 바람직하고, 2 내지 5nm의 평균 기공 직경을 갖는 것이 더욱 바람직하다. 상기 메조기공의 평균 기공 직경이 2nm 미만이면, 활물질의 부피 팽창/수축시 완충 효과가 미미하여 바람직하지 않고, 20nm를 초과하면 합성이 용이하지 않아 바람직하지 않다.It is preferable that the mesopores have an average pore diameter of 2 to 20 nm, and more preferably have an average pore diameter of 2 to 5 nm. If the mesopores have an average pore diameter of less than 2 nm, the buffering effect at the time of volume expansion / contraction of the active material is not preferable, and if it exceeds 20 nm, the synthesis is not easy and not preferable.

상기 금속을 포함하는 코어에서 금속은 Si, Sn 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.In the core including the metal, the metal may be preferably selected from the group consisting of Si, Sn, and combinations thereof.

상기 탄소층의 두께는 0.5 내지 5nm이 바람직하며, 0.5 내지 2nm이 더욱 바람직하다. 상기 탄소층의 두께가 0.5nm보다 얇으면 고율특성이 저하되는 문제점이 있고, 5nm보다 두꺼우면 용량저하 문제점이 있어 바람직하지 않다.The thickness of the carbon layer is preferably 0.5 to 5 nm, more preferably 0.5 to 2 nm. When the thickness of the carbon layer is thinner than 0.5 nm, there is a problem that the high rate characteristic is lowered, and when the thickness of the carbon layer is thicker than 5 nm, there is a problem in capacity reduction, which is not preferable.

상기 탄소층은 불규칙 카본(disordered carbon)을 포함하는 것이 적절한 전기전도성을 얻을 수 있어 바람직하며, 특히 라만 적분강도비(integral intensity)인 D/G(I(1357)/I(1582))가 0.1 내지 1.5가 바람직하며, 1 내지 1.5인 것이 더욱 바람직하다. 탄소층의 라만 적분강도비인 D/G 값이 상기 범위에 포함되는 경우, 원하는 전기전도성을 얻을 수 있어 바람직하다.The carbon layer preferably contains irregular carbon, so that suitable electrical conductivity can be obtained. Particularly, the Raman integral intensity D / G (I (1357) / I (1582)) is 0.1. To 1.5 is preferable, and it is more preferable that it is 1 to 1.5. When the D / G value which is the Raman integral strength ratio of a carbon layer is contained in the said range, desired electrical conductivity can be obtained and it is preferable.

본 발명의 음극 활물질에서, 탄소의 함량은 전체 음극 활물질 중량에 대하여 5 내지 10 중량%였다. 탄소 함량이 이 범위에 포함되는 경우, 원하는 용량 및 고율 특성을 얻을 수 있어 바람직하다.In the negative electrode active material of the present invention, the content of carbon was 5 to 10% by weight based on the total weight of the negative electrode active material. If the carbon content is included in this range, it is preferable to obtain the desired capacity and high rate properties.

상기 나노와이어는 3 내지 20nm의 지름을 갖는 것이 바람직하고, 5 내지 10nm의 지름을 갖는 것이 더욱 바람직하다. 나노와이어의 지름이 상기 범위 내일 경우 활물질의 부피 팽창 또는 수축시에도 나노 와이어의 형상이 파괴될 우려가 없어 바람직하다.It is preferable that the said nanowire has a diameter of 3-20 nm, and it is more preferable to have a diameter of 5-10 nm. When the diameter of the nanowire is within the above range, there is no fear that the shape of the nanowire may be destroyed even when the active material is expanded or contracted in volume.

상기 나노와이어는 가능한 넓은 비표면적을 갖는 것이 좋은데, 바람직하게는 30 내지 200m2/g의 비표면적을 갖는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 70 내지 180m2/g의 비표면적을 갖는 것이 좋다. 나노와이어의 음극 활물질의 비표면적이 30m2/g 미만이면 고율 특성이 저하되어 바람직하지 않고, 200m2/g를 초과하면 과다한 전해액 과의 부반응으로 비가역 용량이 증가하여 바람직하지 않다. The nanowires preferably have as large a specific surface area as possible, preferably having a specific surface area of 30 to 200 m 2 / g, and more preferably having a specific surface area of 70 to 180 m 2 / g. If the specific surface area of the negative electrode active material of the nanowire is less than 30 m 2 / g, the high rate characteristic is deteriorated, and it is not preferable. If the specific surface area is more than 200 m 2 / g, the irreversible capacity is increased due to side reaction with excessive electrolyte, which is undesirable.

본 발명의 제2 구현예는 상기 음극 활물질을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 이 제조 방법은 무기 산화물 주형과 금속의 전구체 물질을 혼합하는 단계 상기 혼합물을 열처리하는 단계 및 상기 무기 산화물 주형을 제거하는 단계를 포함하는 공정을 3회 이상, 바람직하게는 3회 내지 5회 실시하는 공정을 포함한다. 이하 제조 방법에 대하여 도 2를 참조하여 자세하게 설명하기로 한다.A second embodiment of the present invention relates to a method of manufacturing the negative electrode active material, which method comprises mixing an inorganic oxide mold and a precursor material of a metal, heat treating the mixture and removing the inorganic oxide mold. It includes a step of performing three or more times, preferably three to five times a process containing. Hereinafter, a manufacturing method will be described in detail with reference to FIG. 2.

무기 산화물 주형과 금속의 전구체 물질을 혼합한다(S1: 혼합 단계)Mixing the inorganic oxide template and the precursor material of the metal (S1: mixing step)

상기 무기 산화물 주형으로는 실리카, 알루미나, 티타니아, 세리아 등으로 제조된 주형을 사용할 수 있는데, 이중에서도 약산성 용액에 의해 쉽게 용해되어 제거될 수 있는 실리카로 제조된 주형이 보다 바람직하다. 상기 무기 산화물 주형은 이차원적이고, 헥사고날 대칭(hexagonal symmetry)를 갖으며, 원통형 기공이 규치적으로 평행하게 배열된 구조 p6mm 대칭을 갖는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.As the inorganic oxide mold, a mold made of silica, alumina, titania, ceria, or the like may be used. Among them, a mold made of silica, which can be easily dissolved and removed by a weakly acidic solution, is more preferable. The inorganic oxide template is preferably two-dimensional, has a hexagonal symmetry (hexagonal symmetry), it is preferably used having a p6mm symmetry of the structure in which the cylindrical pores are arranged in parallel with each other.

상기 무기 산화물 주형은 일반적으로 시판되는 것을 사용할 수도 있고, 다음공정으로 제조하여 사용할 수도 있다.Generally the said inorganic oxide mold may use a commercially available thing, and may be manufactured and used by the following process.

고분자 함유 용액에 산을 첨가하고 가열한 후 알코올을 첨가하여 혼합 용액을 제조하거나, 또는 고분자 및 알코올을 포함하는 혼합물에 산을 첨가한 후 가열하여 혼합 용액을 제조하는 단계 및 상기 혼합 용액에 무기 산화물 원료 물질을 첨가하여 반응시킨 후 건조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.Preparing a mixed solution by adding an acid to a polymer-containing solution and heating and then adding an alcohol, or preparing an mixed solution by adding an acid to a mixture containing a polymer and an alcohol and heating the inorganic oxide to the mixed solution. It can be prepared by a manufacturing method comprising the step of adding a raw material to react and then drying.

상기 고분자로는 에틸렌옥사이드(EO)와 프로필렌 옥사이드(PO)의 블록 공중합체를 사용할 수 있으며, 구체적으로는 PEO-PPO-PEO의 삼중블럭 공중합체(Pluronic계 고분자, Aldrich사제) 등을 사용할 수 있다.As the polymer, a block copolymer of ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO) may be used, and specifically, a triple block copolymer of PEO-PPO-PEO (Pluronic polymer, manufactured by Aldrich) may be used. .

상기 산으로는 염산, 황산, 인산, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.The acid may be selected from the group consisting of hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, and mixtures thereof.

또한 상기 산을 첨가시 용매를 함께 첨가할 수도 있으며, 이때 용매로는 물이 일반적으로 사용되고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 상기 고분자 함유 용액에서의 용매 또한 물이 일반적으로 사용되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, when the acid is added, a solvent may be added together, and water is generally used as a solvent, but is not limited thereto. In addition, the solvent in the polymer-containing solution is also generally used, but is not limited thereto.

상기 산은 고분자 100 중량부에 대하여 20 내지 60 중량부로 사용되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30 내지 50 중량부로 사용되는 것이 좋다. 상기 산의 사용량 범위일 때 본 발명에 따른 무기 산화물 주형을 용이하게 형성할 수 있다.The acid is preferably used in 20 to 60 parts by weight, more preferably 30 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer. When the acid is used within the range, the inorganic oxide mold according to the present invention can be easily formed.

상기 가열공정은 40 내지 200℃에서 실시되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 40 내지 150℃에서 실시되는 것이 좋다. 상기 온도 범위 내일 때 본 발명에 따른 무기 산화물 주형을 용이하게 형성할 수 있다.It is preferable that the said heating process is performed at 40-200 degreeC, More preferably, it is performed at 40-150 degreeC. Within the above temperature range, the inorganic oxide mold according to the present invention can be easily formed.

상기 알코올은 용매의 역할을 하는 것으로, 상기 알코올로는 탄소수 1 내지 6의 저급 알코을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 n-부탄올을 사용할 수 있다.The alcohol serves as a solvent, and as the alcohol, lower alcohols having 1 to 6 carbon atoms may be used, and n-butanol may be preferably used.

이어서 상기 제조된 혼합용액에 무기 산화물 원료 물질을 첨가하여 반응시킨 후 건조하여 무기 산화물 주형을 제조한다. 상기 반응 공정은 열수처리(hydrothermal treatment) 공정으로 실시하는 것이 적당하다. 상기 무기 산화물 원료 물질은 금속 나이트레이트, 금속 클로라이드, 금속 아세테이트, 금속 하이드록사이드 또는 이들을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 무기 산화물 원료 물질의 대표적인 예로는 테트라에톡시실란을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 금속으로는 Si, Sn 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 들 수 있다.Subsequently, an inorganic oxide raw material is added to the mixed solution, followed by reaction, followed by drying to prepare an inorganic oxide mold. The reaction process is preferably carried out by a hydrothermal treatment process. The inorganic oxide raw material may be used a metal nitrate, a metal chloride, a metal acetate, a metal hydroxide or a mixture of one or more thereof. Representative examples of the inorganic oxide raw material may include, but are not limited to, tetraethoxysilane. Examples of the metal include Si, Sn, and combinations thereof.

상기 금속의 전구체 물질은 유기 작용기로 보호된(organic functional group-capped) Si, Sn 또는 이들의 조합으로부터 이루어진 군에서 선택된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유기 작용기로는 메틸기, 에틸기, 부틸기 또는 이들의 조합이 바람직하다. 상기 유기 작용기로 보호하는 공정은 당해 분야에 널리 알려진 공정이므로 본 명세서에서 자세한 설명은 생략하나, 이에 대하여 당해 분야에 종사하는 사람들에게는 쉽게 이해될 수 있음은 물론이다.It is preferable to use a precursor material of the metal selected from the group consisting of Si, Sn, or a combination thereof which is organic functional group-capped. As said organic functional group, a methyl group, an ethyl group, a butyl group, or a combination thereof is preferable. Since the process of protecting the organic functional group is a well known process in the art, a detailed description thereof will be omitted, but it can be easily understood by those skilled in the art.

상기 금속의 전구체 물질은 상기 무기 산화물 주형 100 중량부에 대하여 50 내지 100 중량부의 양으로 사용하는 것이 바람직하고, 80 내지 100 중량부로 사용하는 것이 보다 바람직하다. 금속의 전구체 물질을 상기 범위로 사용하는 것이 본 발명에 따른 음극 활물질을 보다 용이하게 제조할 수 있다.The precursor material of the metal is preferably used in an amount of 50 to 100 parts by weight, more preferably 80 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the inorganic oxide mold. Using the precursor material of the metal in the above range can more easily prepare the negative electrode active material according to the present invention.

얻어진 무기 산화물 주형과 금속의 전구체 물질의 혼합물을 열처리하고(열처리 단계), 이어서 무기 산화물 주형을 제거한다(S2: 주형 제거 단계). 상기 열처리 공정은 700 내지 1000℃에서 실시하는 것이 바람직하며, 800 내지 900℃에서 실시하는 것이 더욱 바람직하다. 열처리시 온도가 700℃ 미만이면 카본층의 결정화도가 낮은 문제가 있어 바람직하지 않고, 1000℃를 초과하면 기공이 붕괴되어 바람직하지 않다. 이 열처리 공정은 진공 분위기하에서 실시하는 것이 부반응이 발생하는 것을 방지할 수 있어 바람직하다. 상기 열처리 공정에 따라 금속의 전구체 물질 중 유기 작용기가 분해되어 탄소만 남게되어, 금속 표면에 탄소층을 형성하게 된다. 이 탄소층이 형성됨에 따라 금속 코어 및 무기 산화물의 직접적인 반응을 억제할 수 있어, 고온 열처리가 가능하여, 일반적으로 고온에서 주형으로 사용하기 어려운 무기 산화물을 주형으로 사용할 수 있다. The mixture of the obtained inorganic oxide mold and the precursor material of the metal is heat treated (heat treatment step), and then the inorganic oxide mold is removed (S2: mold removing step). It is preferable to perform the said heat processing process at 700-1000 degreeC, and it is more preferable to carry out at 800-900 degreeC. If the temperature at the time of heat treatment is less than 700 ℃ there is a problem of low crystallinity of the carbon layer is not preferable, and if it exceeds 1000 ℃ it is not preferable because the pores collapse. This heat treatment step is preferably performed in a vacuum atmosphere because it can prevent side reactions from occurring. According to the heat treatment process, the organic functional group in the precursor material of the metal is decomposed to leave only carbon, thereby forming a carbon layer on the metal surface. As the carbon layer is formed, direct reaction of the metal core and the inorganic oxide can be suppressed, and high temperature heat treatment is possible, and an inorganic oxide, which is generally difficult to use as a mold at a high temperature, can be used as a mold.

상기 무기 산화물 주형을 제거하는 공정은 수산화나트륨, 수산화 칼륨 등과 같은 염기성 물질 또는 HF 등과 같은 산성 물질에 열처리한 생성물을 첨가하여 실시하는 것이 바람직하다. 상기 첨가 공정은 무기 산화물 주형이 제거될 수 있는 적절한 시간동안, 예를 들어 2 내지 3시간 동안 실시하는 것이 적당하다. 이와 같이 열처리한 생성물로부터 무기 산화물 주형을 제거한다.The step of removing the inorganic oxide template is preferably performed by adding a heat-treated product to a basic material such as sodium hydroxide, potassium hydroxide or the like or an acidic material such as HF. The addition process is suitably carried out for a suitable time, for example 2 to 3 hours, during which the inorganic oxide template can be removed. The inorganic oxide template is removed from the heat treated product in this way.

상술한 혼합 단계, 열처리 단계 및 주형 제거 단계를 포함하는 공정을 3회 이상, 바람직하게는 3회 내지 5회 실시한다. 상기 혼합 단계, 열처리 단계 및 주형 제거 단계를 3회 미만으로 실시하는 경우에는 원하는 나노와이어 형상의 메조기공을 갖는 음극 활물질을 얻을 수 없어 바람직하지 않다. 또한, 상기 공정을 5회 실시하면 원하는 음극 활물질이 얻어지므로, 더 이상 실시할 필요는 없다. 상기 혼합 단계, 열처리 단계 및 주형 제거 단계를 3회 이상, 바람직하게는 3회 내지 5회 실시하는 경우, 금속을 포함하는 코어 및 이 코어에 형성된 탄소층을 포함하며, 메조기공을 갖는 나노와이어들을 포함하는 본 발명의 음극 활물질이 제조된다. The process including the mixing step, heat treatment step and mold removal step described above is carried out three or more times, preferably three to five times. When the mixing step, the heat treatment step and the mold removing step are performed less than three times, the negative electrode active material having the desired nanowire-shaped mesopores cannot be obtained. In addition, since the desired negative electrode active material is obtained by performing the above-mentioned process five times, it is not necessary to carry out any more. When the mixing step, the heat treatment step and the mold removing step are performed three or more times, preferably three to five times, nanowires including a core including a metal and a carbon layer formed on the core and having mesopores are formed. A negative electrode active material of the present invention containing is prepared.

본 발명의 음극 활물질은 리튬 이차 전지와 같은 전기 화학 셀의 음극에 유용하게 사용될 수 있다. 상기 리튬 이차 전지는 상기 음극과 함께 양극 활물질을 포함하는 양극 및 전해질을 포함한다.The negative electrode active material of the present invention can be usefully used for the negative electrode of an electrochemical cell such as a lithium secondary battery. The lithium secondary battery includes a cathode and an electrolyte including a cathode active material together with the anode.

상기 음극은 본 발명에 따른 음극 활물질과, 도전재, 결합제 및 용매를 혼합하여 음극 활물질 조성물을 제조한 다음, 구리 집전체 상에 직접 코팅 및 건조하여 제조한다. 또는 상기 음극 활물질 조성물을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 알루미늄 집전체 상에 라미네이션하여 제조가 가능하다.The negative electrode is prepared by mixing a negative electrode active material according to the present invention, a conductive material, a binder and a solvent to prepare a negative electrode active material composition, and then coating and drying the copper active material directly on a current collector. Alternatively, the negative electrode active material composition may be cast on a separate support, and then the film obtained by peeling from the support may be manufactured by laminating on an aluminum current collector.

이때 도전재는 카본 블랙, 흑연, 금속 분말을 사용하며, 결합제는 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 그 혼합물이 가능하다. 또한 용매는 N-메틸피롤리돈, 아세톤, 테트라하이드로퓨란, 데칸 등을 사용한다. 이때 양극 활물질, 도전재, 결합제 및 용매의 함량은 리튬 이차 전지에 서 통상적으로 사용하는 수준으로 사용된다.The conductive material is carbon black, graphite, metal powder, the binder is vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polytetrafluoroethylene And mixtures thereof. In addition, N-methylpyrrolidone, acetone, tetrahydrofuran, decane, etc. are used as a solvent. In this case, the content of the positive electrode active material, the conductive material, the binder, and the solvent is used at a level commonly used in a lithium secondary battery.

상기 양극은 음극과 마찬가지로 양극 활물질, 결합제 및 용매를 혼합하여 애노드 활물질 조성물을 제조하며, 이를 알루미늄 집전체에 직접 코팅하거나 별도의 지지체 상에 캐스팅하고 이 지지체로부터 박리시킨 양극 활물질 필름을 구리 집전체에 라미네이션하여 제조한다. 이때 양극 활물질 조성물에는 필요한 경우에는 도전재를 더욱 함유하기도 한다.Like the negative electrode, the positive electrode is mixed with a positive electrode active material, a binder, and a solvent to prepare an anode active material composition, which is directly coated on an aluminum current collector or cast on a separate support and peeled from the support to a copper current collector. It is prepared by lamination. At this time, the positive electrode active material composition may further contain a conductive material if necessary.

상기 양극 활물질로는 리튬을 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 재료가 사용되고, 대표적으로, 상기 양극 활물질로는 금속 산화물, 리튬 복합 금속 산화물, 리튬 복합 금속 황화물 및 리튬 복합 금속 질화물 등이 사용된다.As the cathode active material, a material capable of intercalating / deintercalating lithium is used. Typically, the cathode active material is a metal oxide, a lithium composite metal oxide, a lithium composite metal sulfide, a lithium composite metal nitride, or the like. do.

상기 세퍼레이터는 리튬 이차 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 다 사용가능하며, 일예로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있음은 물론이다.The separator may be used as long as it is commonly used in lithium secondary batteries. For example, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride or two or more multilayer films thereof may be used, and a polyethylene / polypropylene two-layer separator, It goes without saying that a mixed multilayer film such as polyethylene / polypropylene / polyethylene three-layer separator, polypropylene / polyethylene / polypropylene three-layer separator and the like can be used.

상기 리튬 이차 전지에 충전되는 전해질로는 비수성 전해질 또는 공지된 고체 전해질 등이 사용 가능하며, 리튬염이 용해된 것을 사용한다. As the electrolyte to be charged in the lithium secondary battery, a non-aqueous electrolyte or a known solid electrolyte may be used, and a lithium salt is used.

상기 비수성 전해질의 용매는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 비닐렌카보네이트 등의 환상 카보네이트 디메틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 디에틸카보네이트 등의 쇄상 카보네 이트 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산프로필, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸, γ-부티로락톤 등의 에스테르류1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 테트라히드로푸란, 1,2-디옥산, 2-메틸테트라히드로푸란 등의 에테르류 아세토니트릴 등의 니트릴류 디메틸포름아미드 등의 아미드류 등을 사용할 수 있다. 이들을 단독 또는 복수개 조합하여 사용할 수 있다. 특히, 환상 카보네이트와 쇄상 카보네이트와의 혼합 용매를 바람직하게 사용할 수 있다.Although the solvent of the said non-aqueous electrolyte is not specifically limited, Chain carbonate methyl acetate, acetic acid, such as cyclic carbonate dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, such as ethylene carbonate, a propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate Esters such as ethyl, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate and γ-butyrolactone 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 1,2-dioxane, 2-methyl Amides, such as nitriles, dimethylformamide, such as ethers, acetonitrile, such as tetrahydrofuran, etc. can be used. These can be used individually or in combination of two or more. In particular, a mixed solvent of a cyclic carbonate and a linear carbonate can be preferably used.

또한 전해질로서, 폴리에틸렌옥시드, 폴리아크릴로니트릴 등의 중합체 전해질에 전해액을 함침한 겔상 중합체 전해질이나, LiI, Li3N 등의 무기 고체 전해질이 가능하다.As the electrolyte, a gel polymer electrolyte in which an electrolyte solution is impregnated with a polymer electrolyte such as polyethylene oxide or polyacrylonitrile, or an inorganic solid electrolyte such as LiI or Li 3 N can be used.

이때 리튬염은 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4, LiCl, 및 LiI로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다.The lithium salt is 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 , One selected from the group consisting of LiCl and LiI is possible.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are preferred examples of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

(실시예 1)(Example 1)

* 부틸기로 보호된 Si 전구체 제조* Preparation of Si precursor protected with butyl group

SiCl4(순도 99.99%, 알드리치사) 40ml 및 헥산(순도 99.9%, 알드리치사)를 불활성 분위기하에서 완전하게 혼합하고, 이 혼합액을 상온에서 4시간 동안 교반하 였다. 이어서, 그리니아드 시약인 n-부틸리튬 60ml를 얻어진 혼합액에 첨가하였다. 이때, 그리니아드 시약인 n-부틸리튬이 SiCl4와 하기 반응식 1과 같이 반응하여 부틸기로 보호된 Si 전구체(Si-C4H9)가 형성되었다. 이어서, 얻어진 부틸기로 보호된 Si액을 물로 6번 세척하여 LiCl을 제거하여 부틸기로 보호된 Si 전구체(Si-C4H9)만을 얻었다.40 ml of SiCl 4 (purity 99.99%, Aldrich) and hexane (purity 99.9%, Aldrich) were thoroughly mixed in an inert atmosphere, and the mixture was stirred at room temperature for 4 hours. Subsequently, 60 ml of n-butyllithium, a Grignard reagent, was added to the obtained liquid mixture. At this time, n-butyllithium, which is a Grignard reagent, reacted with SiCl 4 as in Scheme 1 to form a Si precursor (Si-C 4 H 9 ) protected with a butyl group. Subsequently, the obtained Si liquid protected with a butyl group was washed six times with water to remove LiCl to obtain only a Si precursor (Si-C 4 H 9 ) protected with a butyl group.

[반응식 1]Scheme 1

LiC4H9 + SiCl4 → Si-C4H9 +LiClLiC 4 H 9 + SiCl 4 → Si-C 4 H 9 + LiCl

* 실리카 주형 제조 * Silica Mold Manufacturing

Pluronic 123(EO20PO70EO20, 중량평균분자량 5800, 알드리치사) 30g 및 n-부탄올(순도 99.9%, 알드리치사)을 40℃에서 교반하면서 증류수 2000g 및 30 중량% 농도의 HCl 수용액 60g 에 용해하였다. 상기 혼합액을 40℃에서 교반하면서, 테트라에톡시실란 45g을 상기 혼합액에 첨가하였다. 얻어진 혼합물을 40℃에서 24시간 동안 교반하면서 방치한 후, 100℃에서 24시간 동안 열수처리(hydrothermal treatment)하였다. 이어서, 얻어진 생성물을 500℃에서 3시간 소성하여 헥사고날 p6mm SBA-15 실리카 주형을 제조하였다.30 g of Pluronic 123 (EO 20 PO 70 EO 20 , weight average molecular weight 5800, Aldrich) and n-butanol (purity 99.9%, Aldrich) were dissolved in 2000 g of distilled water and 60 g of 30 wt% HCl aqueous solution with stirring at 40 ° C. It was. 45 g of tetraethoxysilane was added to the liquid mixture while stirring the liquid mixture at 40 ° C. The resulting mixture was left stirring at 40 ° C. for 24 hours and then hydrothermal treated at 100 ° C. for 24 hours. The resulting product was then calcined at 500 ° C. for 3 hours to prepare a hexagonal p6mm SBA-15 silica template.

* 음극 활물질 제조* Manufacture of negative electrode active material

상기 공정에 따라 제조된 부틸기로 보호된 Si 전구체 및 SBA-15 실리카 주형을 사용하여 다음과 같은 공정으로 음극 활물질을 제조하였다.Using the butyl group-protected Si precursor and SBA-15 silica template prepared according to the above process to prepare a negative electrode active material in the following process.

부틸기로 보호된 Si 전구체 2g을 SBA-15 실리카 주형 0.5g과 혼합하였다. 이 혼합물을 900℃에서 소성하고, 소성 생성물을 HF에 2시간 동안 침지하여 상기 실리카 주형을 제거하였다. 2 g of Si precursor protected with butyl group were mixed with 0.5 g of SBA-15 silica template. The mixture was calcined at 900 ° C. and the calcined product was immersed in HF for 2 hours to remove the silica template.

얻어진 생성물을 이용하여 상기 실리카 주형과 혼합, 900℃에서 소성 및 HF로 실리카 주형을 제거하는 공정을 3회 더욱 실시하여, 음극 활물질을 제조하였다. 제조된 음극 활물질은 Si 코어 및 이 코어에 형성된 탄소층을 포함하고, 메조기공을 포함하는 나노와이어 형상을 나타내었다. 이때, 상기 메조기공은 2.3nm의 평균 기공 직경을 갖으며, 탄소층의 두께는 0.5nm이었다. 또한 상기 나노와이어의 직경은 6.5nm이었고, 비표면적은 154m2/g이었다. Using the obtained product, the process of mixing with the said silica mold, baking at 900 degreeC, and removing a silica template with HF was further performed 3 times, and the negative electrode active material was manufactured. The prepared negative active material includes a Si core and a carbon layer formed on the core, and exhibited a nanowire shape including mesopores. At this time, the mesopores have an average pore diameter of 2.3nm, the thickness of the carbon layer was 0.5nm. In addition, the nanowires had a diameter of 6.5 nm and a specific surface area of 154 m 2 / g.

(참고예 1)(Reference Example 1)

상기 실시예 1에서 사용된 부틸기로 보호된 Si 전구체와 SBA-15 실리카 주형을 사용하여 다음과 같은 공정으로 음극 활물질을 제조하였다.The negative electrode active material was manufactured by the following process using the Si precursor protected by the butyl group used in Example 1 and the SBA-15 silica template.

부틸기로 보호된 Si 전구체 2g을 SBA-15 실리카 주형 0.5g과 혼합하였다. 이 혼합물을 900℃에서 소성하고, HF를 사용하여 상기 실리카 주형을 제거하여 음극 활물질을 제조하였다. 제조된 음극 활물질은 나노로드 형태였다.2 g of Si precursor protected with butyl group were mixed with 0.5 g of SBA-15 silica template. The mixture was calcined at 900 ° C. and the silica template was removed using HF to prepare a negative electrode active material. The prepared negative active material was in the form of a nanorod.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

볼밀링공정을 이용하여 Si분말(시그마 알드리치사, 20 micron)과 천연흑연을 800rpm으로 8시간 동안 반응시켜 탄소 코팅된 Si 나노입자를 제조하여 음극 활물질로 사용하였다. 이때, 탄소와 Si의 혼합비는 44 : 56 중량%였다.Si powder (Sigma Aldrich, 20 micron) and natural graphite were reacted at 800 rpm for 8 hours using a ball milling process to prepare carbon coated Si nanoparticles, which were used as a negative electrode active material. At this time, the mixing ratio of carbon and Si was 44:56 weight%.

* TEM 사진* TEM photo

상기 참고예 1 및 상기 실시예 1에 따라 제조된 음극 활물질을 탄소-코팅된 구리 그리드에 증착시켜, TEM 시료를 각각 제조하여, TEM 사진을 측정하였다.The negative active material prepared according to the Reference Example 1 and Example 1 was deposited on a carbon-coated copper grid to prepare TEM samples, respectively, and measured TEM photographs.

상기 참고예 1에 따라 제조된 음극 활물질의 TEM 사진을 도 3a에 나타내었으며, 그의 100,000배 확대도를 도 3b에 나타내었다. A TEM image of the negative active material prepared according to Reference Example 1 is shown in FIG. 3A, and a magnification thereof 100,000 times is shown in FIG. 3B.

아울러, 상기 실시예 1에 따라 제조된 음극 활물질의 TEM 사진을 도 3d에 나타내었다.In addition, the TEM photograph of the negative electrode active material prepared according to Example 1 is shown in Figure 3d.

도 3a에 나타낸 것과 같이, 참고예 1의 음극 활물질은 완전한 나노 와이어 형태는 아니고, 나노로드 형태임을 알 수 있다. 또한 도 3b에서 (111) 격자 줄무늬상(lattice fringe)의 형상이 나타나고, 또한 도 3c에 나타낸 SADP(selected area diffraction pattern) 결과는 다이아몬드 큐빅 Si 상의 형성을 나타내므로, 완전한 나노와이어가 아님을 알 수 있다. 이 결과로부터, 상기 실리카 주형과 혼합, 900℃에서 소성 및 HF를 사용하여 실리카 주형을 제거하는 공정을 1회만 실시한 경우에는 나노로드 형태로 얻어짐을 알 수 있다.As shown in Figure 3a, it can be seen that the negative electrode active material of Reference Example 1 is not a complete nanowire form, but a nanorod form. In addition, since the shape of the (111) lattice fringe in FIG. 3B is shown, and the selected area diffraction pattern (SADP) result shown in FIG. 3C shows the formation of the diamond cubic Si phase, it can be seen that it is not a perfect nanowire. have. From this result, it can be seen that the nanorods are obtained in the case where the mixing with the silica mold, firing at 900 ° C., and removing the silica mold using HF is performed only once.

이에 대하여, 상기 실리카 주형과 혼합, 900℃에서 소성 및 HF를 사용하여 실리카 주형을 제거하는 공정을 4회 실시한 실시예 1의 경우에는, 도 4a에 나타낸 것과 같이, 완전하게 성장된 나노와이어가 관찰되었다. 도 4a에서 밝은 선은 나노와이어와 나노와이어 사이의 간격(채널), 즉 메조포어를 나타내며, 진한 선은 Si 코어 및 이 코어에 형성된 탄소층을 포함하는 나노와이어를 나타낸다. 도 4a의 100,000배 확대도인 도 4b에 나타낸 것과 같이, 음극 활물질 표면에 매우 얇은 불 규칙 탄소층이 관찰되었으며, CHS(carbon, hydrogen, sulfur) 분석 결과 음극 활물질에 포함된 탄소 함량이 6 중량%이었다.On the other hand, in Example 1 in which the silica mold was mixed with the silica mold, calcined at 900 ° C., and the silica mold was removed four times, as shown in FIG. 4A, the fully grown nanowire was observed. It became. In FIG. 4A the bright lines represent the spacings (channels), or mesopores, between the nanowires and the nanowires, and the dark lines represent the nanowires comprising the Si core and the carbon layer formed thereon. As shown in FIG. 4B, which is an enlarged view of 100,000 times of FIG. 4A, a very thin irregular carbon layer was observed on the surface of the negative electrode active material, and the carbon content of the negative electrode active material was 6 wt% based on CHS analysis. It was.

또한, 실시예 1에서, 형성된 탄소층의 불규칙성(disorder) 및 규칙성(crystallite) 정도를 알아보기 위하여 표면 증가 라만 스펙트럼 분석(surface enhanced Raman spectral analysis)을 측정하였다. 라막스펙트럼 분석은 JASCO, NRS-3000 기기 및 633nm 레이저 여기(laser excitation) 사용하여 측정하였으며, 레이저 열 효과를 피하기 위하여 낮은 레이저 출력 밀도 및 30초의 노출 시간을 갖는 20배 광학 렌즈를 사용하여 측정하였다. 또한 시료에 도달하는 레이저 스팟 직경은 약 2㎛였으며, 레이저 출력은 1mW로 하였다. 스펙트럼은 3000 내지 50cm-1에서 2cm-1 해상도로 기록하였다. 그 결과를 도 4c에 나타내었다. G 모드에 해당하는 1582cm-1에서의 피크 모드는 헥사고날 쉬트에 강하게 결합된(coupled) 탄소 변위(displacement)의 인 플레인(in plane)에 의한 것으로서, 이는 층이 규칙적으로 잘 배열된 것을 의미한다. 탄소 재료에 디스오더(disorder)가 도입되면, 라만 스펙트럼에서 나타나는 밴드가 브로드하게 되고, 1357cm-1 근처에서 '디스오더-유도된(disorder-induced) 또는 D 모드로 불리는 밴드가 생성되게 된다. 라만 적분 강도비인 D/G(I(1357)/I(1582))는 탄화의 정도를 나타내며, 강도비가 낮을수록 높은 탄화도를 나타낸다. In addition, in Example 1, surface enhanced Raman spectral analysis was measured to determine the degree of irregularity and crystallite of the formed carbon layer. Lamax spectrum analysis was measured using a JASCO, NRS-3000 instrument and 633 nm laser excitation, using a 20x optical lens with low laser power density and 30 seconds exposure time to avoid laser thermal effects. Moreover, the laser spot diameter which reached the sample was about 2 micrometers, and the laser output was 1 mW. Spectra were recorded at 3000-50 cm −1 with 2 cm −1 resolution. The results are shown in Figure 4c. The peak mode at 1582 cm −1 , which corresponds to the G mode, is due to the in-plane of carbon displacement strongly coupled to the hexagonal sheet, which means that the layers are regularly well arranged. . When a disorder is introduced into the carbon material, the band appearing in the Raman spectrum is broadened, and a band called 'disorder-induced' or 'D mode' is generated near 1357 cm −1 . Raman integral intensity ratio D / G (I (1357) / I (1582)) represents the degree of carbonization, and the lower the intensity ratio, the higher the degree of carbonization.

측정 결과, Si 나노와이어에 형성된 탄소층의 G(I(1357)/I(1582)) 값은 1.45로, 규칙 흑연(ordered graphite)에 대한 값 0.09보다 매우 크므로, 불규칙 카본 층이 형성되었음을 알 수 있다.As a result of the measurement, the value of G (I (1357) / I (1582)) of the carbon layer formed on the Si nanowire was 1.45, which is much larger than the value of 0.09 for ordered graphite, indicating that an irregular carbon layer was formed. Can be.

* X-선 회절 측정* X-ray diffraction measurement

도 5a에 상기 실시예 1에서 제조된 음극 활물질의 저각 X-선 회절(low angle XRD) 패턴을 나타냈으며, 또한 고각 X-선 회절(high angle XRD) 패턴을 도 5b에 나내었다. 도 5a의 저각에 나타난 (100) 및 (111)으로 표기된 두 개의 결정 피크는 p6mm의 공간군을 갖는 잘-정렬된, 헥사고날 메조기공 구조를 나타낸다. 또한, 고각에서 나타난 강한 (100) 피크는 8.8±0.1nm의 d-격자거리(d-spacing)에 상응하는 피크로서, 이는 Si 나노결정이 존재함을 나타낸다. 또한, Scherrer 식을 사용하여 계산된 Si 코어 및 이 코어에 형성된 탄소층을 포함하는 음극 활물질의 결정 크기는 약 6.5nm였다. 5A shows a low angle XRD pattern of the negative active material prepared in Example 1, and a high angle XRD pattern is shown in FIG. 5B. The two crystal peaks labeled (100) and (111) shown in the bottom angle of FIG. 5A represent a well-aligned, hexagonal mesoporous structure with a space group of p6 mm . In addition, the strong (100) peak at the elevation corresponds to a d-spacing of 8.8 ± 0.1 nm, indicating the presence of Si nanocrystals. In addition, the crystal size of the negative electrode active material including the Si core calculated using the Scherrer equation and the carbon layer formed on the core was about 6.5 nm.

* BET 표면적* BET surface area

상기 실시예 1에서 제조된 음극 활물질의 표면적을 알아보기 위하여, 질소 등온 흡착 실험을 실시하여, 그 결과를 도 6에 나타내었으며, 이 결과와 BET식(Brunauer-Emmett-Teller)을 이용하여 계산된 BET 표면적이 74m2/g이었다. 도 6에 나타낸 음극 활물질의 질소 흡착-탈착 등온선은 높은 상대 압력에서 H1 히스테리시스 곡선(hysterisis loop)을 갖는 샤프한 모세관 응축 단계를 갖는 타입 IV이었다. 이 결과는 실시예 1에서 제조된 음극 활물질은 균일한 크기를 갖는 기공이 형성되어 있으며, 또한 나노와이어와 나노와이어 사이의 간격, 즉 메조기공이 형성되어 있음을 나타낸다.In order to determine the surface area of the negative electrode active material prepared in Example 1, a nitrogen isothermal adsorption experiment was performed, and the results are shown in FIG. 6, which was calculated using the BET equation (Brunauer-Emmett-Teller). The BET surface area was 74 m 2 / g. The nitrogen adsorption-desorption isotherm of the negative electrode active material shown in FIG. 6 was type IV with a sharp capillary condensation step with an H1 hysteresis loop at high relative pressures. This result indicates that the negative electrode active material prepared in Example 1 has pores having a uniform size, and that the mesopores are formed between the nanowires and the nanowires.

또한 상기 실시예 1에 따라 제조된 음극 활물질의 기공 크기를 마이크로메트릭(Micrometrics) ASAP 2020 시스템 기기를 이용하여 77K에서 BarrettJoynerHalenda 방법을 이용하여 측정하여, 그 결과를 도 7에 나타내었다. 도 7에 나타낸 것과 같이, 음극 활물질에 형성된 메조기공은 대부분 약 3nm임을 알 수 있다. In addition, the pore size of the anode active material prepared according to Example 1 was measured using the BarrettJoynerHalenda method at 77K using a Micrometrics ASAP 2020 system device, and the results are shown in FIG. 7. As shown in Figure 7, it can be seen that the mesopores formed in the negative electrode active material are mostly about 3nm.

(실시예 2)(Example 2)

상기 실시예 1에 따라 제조된 음극 활물질, 슈퍼 P 도전재 및 폴리비닐리덴 플루오라이드 바인더를 80 : 10 : 10 중량비로 N-메틸 피롤리돈 용매 중에서 혼합하여 음극 활물질 슬러리를 제조하였다. 이 음극 활물질 슬러리를 50㎛ 두께의 구리 포일에 코팅하고, 150℃에서 20분 건조한 후, 롤-프레스하여 음극을 제조하였다.A negative electrode active material slurry was prepared by mixing the negative electrode active material, the super P conductive material, and the polyvinylidene fluoride binder prepared according to Example 1 in an N-methyl pyrrolidone solvent at a weight ratio of 80:10:10. The negative electrode active material slurry was coated on a 50 μm thick copper foil, dried at 150 ° C. for 20 minutes, and then roll-pressed to prepare a negative electrode.

이때, 제조된 음극에서 나노와이어 음극 활물질의 로딩량은 음극 1cm2의 면적당 17mg이었다.At this time, the loading amount of the nanowire negative electrode active material in the prepared negative electrode was 17mg per area of the negative electrode 1cm 2 .

상기 음극과, 리튬 대극, 미세다공성 폴리에틸렌 세퍼레이터 및 전해액을 사용하여 헬륨 충진된 글로브 박스에서 코인 타입의 반쪽 전지(2016 R-type)를 제조하였다. 상기 전해액은 에틸렌 카보네이트와 디메틸 카보네이트를 1 : 1 부피비로 혼합한 용매에 1M LiPF6를 용해시킨 것을 사용하였다. A coin-type half cell (2016 R-type) was manufactured in a helium-filled glove box using the negative electrode, a lithium counter electrode, a microporous polyethylene separator, and an electrolyte solution. As the electrolyte, 1M LiPF 6 was dissolved in a solvent in which ethylene carbonate and dimethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 1.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

상기 비교예 1에 따라 제조된 음극 활물질을 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 실시하였다.Except for using the negative electrode active material prepared according to Comparative Example 1 was carried out in the same manner as in Example 2.

* 충방전 특성* Charging / discharging characteristics

상기 실시예 2에서 제조된 반쪽 전지를 1.5 내지 0V에서 0.2C(=600mAh/g)로 80회 충방전을 실시하여, 1회, 30회, 60회 및 80회 때의 충방전 특성을 도 8에 나타내었다. 도 8에서, 1, 30, 60 및 80은 사이클 횟수를 의미한다. 그 결과, 1회 사이클 시, 방전 및 충전 용량은 각각 3664mAh/g 및 3163mAh/g이었고, 초기 쿨롱 효율은 86%였다. 또한, 도 8에 나타낸 결과로부터 계산된 비가역 용량은 15%이 얻어졌다.The half-cell prepared in Example 2 was charged and discharged at 80 ° C. at 1.5 to 0 V at 0.2 C (= 600 mAh / g), thereby showing charge and discharge characteristics at 1, 30, 60 and 80 times. Shown in In Figure 8, 1, 30, 60 and 80 means the number of cycles. As a result, in one cycle, the discharge and charge capacities were 3664 mAh / g and 3163 mAh / g, respectively, and the initial coulombic efficiency was 86%. In addition, 15% of the irreversible capacity calculated from the result shown in FIG.

* 쿨롱 효율 및 사이클 수명 특성Coulomb efficiency and cycle life characteristics

상기 실시예 2 및 비교예 2에서 제조된 반쪽 전지를 1.5 내지 0V에서 0.2C(=600mAh/g)로 80회 충방전을 실시하여, 충방전에 따른 충전 용량 및 쿨롱 효율을 도 9에 나타내었다. 도 9에 나타낸 것과 같이, 1회 충방전을 실시한 후, 쿨롱 효율은 80회 사이클동안 비교적 안정하게 유지되었으며(거의 100%), 이는 형성된 표면 층이 손상되지 않고 유지되고 있음을 나타낸다. 80회 사이클 후, 용량은 2738mAh/g으로, 용량 유지율은 87%였다. The half-cells prepared in Example 2 and Comparative Example 2 were charged and discharged at 0.2 C (= 600 mAh / g) 80 times at 1.5 to 0 V, and the charging capacity and the coulomb efficiency according to the charging and discharging are shown in FIG. 9. . As shown in FIG. 9, after one charge and discharge, the coulombic efficiency remained relatively stable for almost 80 cycles (almost 100%), indicating that the surface layer formed remained intact. After 80 cycles, the capacity was 2738 mAh / g and the capacity retention was 87%.

* 율 특성Rate property

도 10에 실시예 2의 반쪽 전지를 1.5 내지 0V에서, 0.2C, 0.5C, 1C 및 2C로 각각 1회 충방전을 실시하여, 측정된 율별 특성 결과를 나타내었다. 도 10에 나타낸 것과 같이, 충전 용량은 각각 0.5C 2954mAh/g, 1C 2757mAh/g 및 2C 2462mAh/g이었고, 0.2C 충전 용량에 대한 2C 충전 용량 비는 78%였다.In FIG. 10, the half-cell of Example 2 was charged and discharged at 0.2C, 0.5C, 1C, and 2C at 1.5 to 0V, respectively, to show measured characteristic results for each rate. As shown in FIG. 10, the charging capacities were 0.5C 2954 mAh / g, 1C 2757 mAh / g, and 2C 2462 mAh / g, respectively, and the ratio of 2C charging capacity to 0.2C charging capacity was 78%.

비교예 2의 반쪽 전지를 1.5 내지 0V에서, 0.05C, 0.2C 및 1C로 각각 1회 충방전을 실시하여 그 율별 특성을 측정하였다. 그 결과 0.05C에서의 충전 용량은 3124mAh/g으로 충전 용량은 다소 높았으나 0.2C에서는 약 2500mAh/g으로, 1C에서는 약 2000mAh/g으로 용량이 급격하게 감소됨에 따라 고율 특성이 좋지 않음을 알 수 있다. The half cell of Comparative Example 2 was charged and discharged at 0.05C, 0.2C and 1C once at 1.5 to 0V, respectively, and the characteristics for each rate were measured. As a result, the charging capacity at 0.05C was 3124mAh / g, but the charging capacity was rather high, but it was about 2500mAh / g at 0.2C and about 2000mAh / g at 1C. have.

이러한 결과는 실시예 2에서 사용한 실시예 1의 음극 활물질은 메조기공을 포함하고 있어, 이 메조기공에 전해질이 채워질 수 있음에 따라 전해질과 접촉하는 면적이 커서 리튬의 탈삽입이 활발하게 일어날 수 있기 때문으로 생각된다. 또한, 규칙적으로 잘 배열된 메조기공은 전해질이 균일하게 확산되는 것을 가능하게 하고, 균일한 디멘션의 얇은 벽은 충방전시 리튬 이온 및 전자 경로를 짧게 하고 따라서 고율 특성을 향상시킨 것으로 생각된다. These results indicate that the negative electrode active material of Example 1 used in Example 2 contains mesopores, and as the electrolyte is filled in the mesopores, the area of contact with the electrolyte is large, so that lithium can be actively inserted and removed. I think because. In addition, regularly ordered mesopores enable the electrolyte to be uniformly diffused, and a thin wall of uniform dimensions is thought to shorten the lithium ion and electron paths during charge and discharge and thus improve high rate characteristics.

본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.All simple modifications or changes of the present invention can be easily carried out by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be seen to be included in the scope of the present invention.

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도 1은 본 발명의 메조기공을 설명하는 도면.1 is a view for explaining the mesopores of the present invention.

도 2는 본 발명의 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조하는 공정을 나타내는 개략도.2 is a schematic view showing a step of producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention.

도 3a는 참고예 1에서 금속 전구체 물질과 주형의 혼합, 소성 및 주형 제거 공정을 1회 실시한 후 얻어진 나노로드의 TEM 사진.Figure 3a is a TEM photograph of the nanorods obtained after performing a single mixing, firing and mold removal process of the metal precursor material and the mold in Reference Example 1.

도 3b는 도 3a의 100,000배 확대도.3B is a 100,000 times magnification of FIG. 3A.

도 3c는 도 3b의 SADP 결과를 나타낸 그래프.3C is a graph showing the SADP results of FIG. 3B.

도 4a는 본 발명의 실시예 1에서 금속 전구체 물질과 주형의 혼합, 소성 및 주형 제거 공정을 4회 실시한 후 얻어진 나노와이어 음극 활물질의 TEM 사진.4A is a TEM photograph of a nanowire negative electrode active material obtained after four times of mixing, firing, and removing a mold of a metal precursor material and a mold in Example 1 of the present invention.

도 4b는 도 4b의 100,000배 확대도.4B is a 100,000 times magnification of FIG. 4B.

도 4c는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 음극 활물질의 라만 스펙트럼 결과를 나타낸 그래프.Figure 4c is a graph showing the Raman spectrum results of the negative electrode active material prepared according to Example 1 of the present invention.

도 5a는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 음극 활물질의 저각에서의 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프.Figure 5a is a graph showing the X-ray diffraction pattern at the low angle of the negative electrode active material prepared in Example 1 of the present invention.

도 5b는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 음극 활물질의 고각에서의 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프.Figure 5b is a graph showing the X-ray diffraction pattern at the elevation of the negative electrode active material prepared in Example 1 of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 음극 활물질의 질소 등온 흡착 실험결과를 나타낸 그래프.Figure 6 is a graph showing the nitrogen isothermal adsorption experiment results of the negative electrode active material prepared in Example 1 of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 음극 활물질의 기공 크기 분포를 나 타낸 그래프.Figure 7 is a graph showing the pore size distribution of the negative electrode active material prepared in Example 1 of the present invention.

도 8은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 음극 활물질을 이용하여 제조된 코인-타입 반쪽 전지의 사이클 수에 대한 충방전 특성을 나타낸 그래프.8 is a graph showing charge and discharge characteristics of the cycle number of a coin-type half battery manufactured using the negative electrode active material prepared in Example 1 of the present invention.

도 9는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 음극 활물질을 이용하여 제조된 코인-타입 반쪽 전지의 사이클 수에 대한 충전 용량 및 쿨롱 효율을 나타낸 그래프.FIG. 9 is a graph showing charge capacity and coulombic efficiency versus cycle number of a coin-type half battery manufactured using the negative electrode active material prepared in Example 1 of the present invention. FIG.

도 10은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 음극 활물질을 이용하여 제조된 코인-타입 반쪽 전지의 0.2C, 0.5C, 1C 및 2C에서의 충방전 특성을 나타낸 그래프.10 is a graph showing charge and discharge characteristics at 0.2C, 0.5C, 1C and 2C of the coin-type half-cell prepared using the negative electrode active material prepared in Example 1 of the present invention.

Claims (20)

메조기공을 갖는 나노와이어들을 포함하며, 상기 나노와이어는 금속을 포함하는 코어 및 이 코어에 형성된 탄소층을 포함하는 것이고,Nanowires having mesopores, the nanowires comprising a core comprising a metal and a carbon layer formed on the core, 상기 금속은 Si, Sn 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 The metal is selected from the group consisting of Si, Sn and combinations thereof 리튬 이차 전지용 음극 활물질.Anode active material for lithium secondary battery. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 메조기공은 나노와이어와 나노와이어 사이의 2 내지 20nm의 간격을 두고 배열되어 있는 공간인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.The mesopores are spaces arranged at intervals of 2 to 20 nm between the nanowires and the nanowires. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 메조기공이 규칙적으로 배열된 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.The negative active material for a lithium secondary battery, wherein the mesopores are regularly arranged. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 메조기공은 2 내지 5nm의 평균 기공 직경을 갖는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.Mesopores are negative active material for a lithium secondary battery having an average pore diameter of 2 to 5nm. 삭제delete 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 탄소층은 불규칙 카본(disordered carbon)을 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.The carbon layer is a lithium secondary battery negative electrode active material containing irregular carbon (disordered carbon). 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 탄소층의 라만 적분강도 비율인 D/G(I(1357)/I(1582))가 0.1 내지 1.5인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.A cathode active material for a lithium secondary battery, wherein D / G (I (1357) / I (1582)), which is a Raman integral strength ratio of the carbon layer, is 0.1 to 1.5. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 탄소층의 두께는 0.5 내지 5nm인 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.The thickness of the carbon layer is 0.5 to 5nm negative electrode active material for a lithium secondary battery. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 음극 활물질은 탄소를 전체 중량에 대하여 5 내지 10 중량% 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.The negative electrode active material is a lithium secondary battery negative electrode active material containing 5 to 10% by weight relative to the total weight. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 나노와이어는 3 내지 20nm의 지름을 갖는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.The nanowire is a negative active material for a lithium secondary battery having a diameter of 3 to 20nm. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 나노와이어는 30 내지 200m2/g의 비표면적을 갖는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.The nanowires have a specific surface area of 30 to 200m 2 / g negative electrode active material for a lithium secondary battery. 무기 산화물 주형과 금속의 전구체 물질을 1차 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 1차 열처리하는 단계; 및 얻어진 열처리 생성물로부터 상기 무기 산화물 주형을 1차 제거하는 단계의 1차 공정과,Firstly mixing the inorganic oxide template with the precursor material of the metal; First heat treating the mixture; And a first step of first removing the inorganic oxide template from the obtained heat treatment product, 얻어진 무기 산화물 주형이 제거된 생성물과 무기 산화물 주형을 2차 혼합하는 단계, 상기 혼합물을 2차 열처리하는 단계, 및 얻어진 열처리 생성물로부터 무기 산화물 주형을 2차 제거하는 단계의 2차 공정을 포함하며,A secondary process of secondary mixing of the product from which the obtained inorganic oxide template has been removed with the inorganic oxide template, secondary heat treatment of the mixture, and secondary removal of the inorganic oxide template from the obtained heat treatment product, 상기 2차 공정을 2회 이상 실시하는 것이고,The second step is performed two or more times; 상기 무기 산화물은 실리카, 알루미나, 티타니아, 세리아 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것이고,The inorganic oxide is selected from the group consisting of silica, alumina, titania, ceria and mixtures thereof, 상기 금속의 전구체 물질은 Si, Sn 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 금속의 전구체 물질인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.The precursor material of the metal is Si, Sn and a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery is a precursor material of a metal selected from the group consisting of these. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 2차 공정을 2회 내지 4회 실시하는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.A method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery, wherein the secondary process is performed two to four times. 삭제delete 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 금속의 전구체 물질은 유기 작용기로 보호된 Si, Sn 또는 이들의 조합으로부터 이루어진 군에서 선택된 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.The precursor material of the metal is a method of producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery is selected from the group consisting of Si, Sn or a combination thereof protected with an organic functional group. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 유기 작용기는 메틸기,에틸기, 부틸기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.The organic functional group is a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery that is selected from the group consisting of methyl group, ethyl group, butyl group and combinations thereof. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 금속의 전구체 물질은 무기 산화물 주형 100 중량부에 대하여 50 내지 100 중량부로 첨가되는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법.The precursor material of the metal is added to 50 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic oxide mold manufacturing method of a negative electrode active material for a lithium secondary battery. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 열처리 공정은 700 내지 1000℃에서 실시하는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법.The heat treatment step is a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery that is carried out at 700 to 1000 ° C. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 무기 산화물 주형을 제거하는 공정은 염기성 또는 산성 물질을 사용하여 실시하는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조방법.The process of removing the inorganic oxide template is a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery that is carried out using a basic or acidic material. 양극 활물질을 포함하는 양극A positive electrode containing a positive electrode active material 음극 활물질을 포함하는 음극 및A negative electrode comprising a negative electrode active material and 전해질을 포함하고, Contains an electrolyte, 상기 음극 활물질은 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제11항 중 어느 한항에 따른 음극 활물질인 것인 리튬 이차 전지. The negative electrode active material is a lithium secondary battery is a negative electrode active material according to any one of claims 1 to 4 and 6 to 11.
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