KR101049543B1 - Cathode active material for lithium secondary battery, preparation method thereof, and lithium secondary battery comprising same - Google Patents

Cathode active material for lithium secondary battery, preparation method thereof, and lithium secondary battery comprising same Download PDF

Info

Publication number
KR101049543B1
KR101049543B1 KR1020080101292A KR20080101292A KR101049543B1 KR 101049543 B1 KR101049543 B1 KR 101049543B1 KR 1020080101292 A KR1020080101292 A KR 1020080101292A KR 20080101292 A KR20080101292 A KR 20080101292A KR 101049543 B1 KR101049543 B1 KR 101049543B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
active material
formula
lithium
compound represented
positive electrode
Prior art date
Application number
KR1020080101292A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20100042145A (en
Inventor
선양국
우승욱
임재환
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020080101292A priority Critical patent/KR101049543B1/en
Publication of KR20100042145A publication Critical patent/KR20100042145A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101049543B1 publication Critical patent/KR101049543B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362Composites
    • H01M4/364Composites as mixtures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00Compounds of nickel
    • C01G53/006Compounds containing, besides nickel, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00Compounds of nickel
    • C01G53/40Nickelates
    • C01G53/42Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362Composites
    • H01M4/366Composites as layered products
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/582Halogenides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028Positive electrodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 제1 리튬 전이금속 복합 산화물, 및 화학식 2로 표시되는 화합물, 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 화합물을 포함하는 제2 리튬 전이금속 복합 산화물을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제공한다.The present invention provides any one compound selected from the group consisting of a first lithium transition metal composite oxide comprising a compound represented by the formula (1), and a compound represented by the formula (2), a compound represented by the formula (3), and combinations thereof It provides a cathode active material for a lithium secondary battery comprising a second lithium transition metal composite oxide.

상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물에 대한 정의는 명세서의 상세한 설명에 기재된 바와 같다. 상기 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 우수한 탭 밀도를 가지며, 상기 양극 활물질을 사용하는 리튬 이차 전지의 수명 특성, 충방전 특성, 및 율 특성을 향상시킨다.Definitions for the compounds represented by Formulas 1 to 3 are as described in the detailed description of the specification. The positive electrode active material for a lithium secondary battery has excellent tap density, and improves the life characteristics, charge and discharge characteristics, and rate characteristics of a lithium secondary battery using the positive electrode active material.

리튬이차전지, 양극활물질, 혼합비, 층상구조, 공침법, 층상계양극활물질, 탭밀도, 고율특성, 코팅, 금속플루오라이드 Lithium Secondary Battery, Cathode Active Material, Mixing Ratio, Layered Structure, Coprecipitation Method, Layered Cathode Active Material, Tap Density, High Rate Properties, Coating, Metal Fluoride

Description

리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지{CATHODE ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, METHOD FOR PREPARING THE SAME, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}A cathode active material for a lithium secondary battery, a method of manufacturing the same, and a lithium secondary battery comprising the same.

본 발명은 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 우수한 탭 밀도를 가지며, 리튬 이차 전지의 수명 특성, 충방전 특성, 및 율 특성을 향상시킬 수 있는 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a positive electrode active material for a lithium secondary battery, a method of manufacturing the same, and a lithium secondary battery including the same, and more particularly, has an excellent tap density and improves life characteristics, charge and discharge characteristics, and rate characteristics of a lithium secondary battery. It relates to a positive electrode active material for a lithium secondary battery, a manufacturing method thereof, and a lithium secondary battery including the same.

최근 전자, 통신, 컴퓨터 산업 등의 급속한 발전에 힘입어, 캠코더, 휴대폰, 노트북 PC 등 휴대용 전자제품의 사용이 일반화됨으로써, 가볍고 오래 사용할 수 있으며 신뢰성이 높은 전지에 대한 요구가 높아지고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.7V 이상으로서, 니켈-카드뮴 전지나 니켈-수소 전지보다 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 이들 휴대용 전자정보 통신기기들을 구동할 동력원으로서 리튬 이차 전지에 대한 수요가 나날이 증가하고 있다. Recently, thanks to the rapid development of the electronics, telecommunications, and computer industries, the use of portable electronic products such as camcorders, mobile phones, notebook PCs, and the like, has increased the demand for light, long-lasting and reliable batteries. In particular, the lithium secondary battery has an operating voltage of 3.7 V or more, and has a higher energy density per unit weight than a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery. It is increasing day by day.

최근에는 내연기관과 리튬 이차 전지를 혼성화(hybrid)하여 전기자동차용 동 력원에 관한 연구가 미국, 일본, 유럽 등에서 활발히 진행 중에 있다. 최근에는 하루에 60마일 미만의 주행거리를 갖는 자동차에 사용되는 플러그인 하이브리드 (P-HEV) 전지 개발이 미국을 중심으로 활발히 진행 중이다. 상기 P-HEV용 전지는 거의 전기자동차에 가까운 특성을 갖는 전지로 고용량 전지 개발이 최대의 과제이다. 특히, 2.0g/cc 이상의 높은 탭 밀도와 230mAh/g 이상의 고용량 특성을 갖는 양극 재료를 개발하는 것이 최대의 과제이다.Recently, research on power sources for electric vehicles by hybridizing an internal combustion engine and a lithium secondary battery has been actively conducted in the US, Japan, and Europe. Recently, the development of plug-in hybrid (P-HEV) batteries for automobiles with a mileage of less than 60 miles per day is actively underway in the United States. The P-HEV battery is a battery having almost the characteristics of an electric vehicle, the development of a high capacity battery is the biggest problem. In particular, the development of a positive electrode material having a high tap density of 2.0 g / cc or more and high capacity of 230 mAh / g or more is a major challenge.

현재 상용화되었거나 개발 중인 양극 재료로는 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li1+X[Mn2-xMx]O4, LiFePO4 등이 있다.Anode materials currently commercialized or under development include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li 1 + X [Mn 2-x M x ] O 4 , and LiFePO 4 .

현재 시판되는 소형 리튬 이온 이차 전지는 양극 활물질로 LiCoO2를 주로 사용한다. LiCoO2는 안정된 충방전특성, 우수한 전자전도성, 높은 전지 전압, 높은 안정성, 및 평탄한 방전전압 특성을 갖는 뛰어난 물질이다. 그러나, Co는 매장량이 적고 고가인 데다가 인체에 대한 독성이 있기 때문에 다른 양극 재료 개발이 요망된다. Commercially available small lithium ion secondary batteries mainly use LiCoO 2 as a positive electrode active material. LiCoO 2 is an excellent material having stable charge and discharge characteristics, excellent electronic conductivity, high battery voltage, high stability, and flat discharge voltage characteristics. However, Co has low reserves, is expensive, and toxic to humans. Therefore, development of other anode materials is desired.

LiNiO2는 4.3 V 충전 시 200 mAh/g 이상의 고용량 특성을 보여 P-HEV용 전지에 유망한 양극 재료로 각광 받고 있으나, 이 양극 활물질은 어느 것이나 충전시의 탈 리튬에 의하여 결정 구조가 불안정하여 열적 특성이 매우 열악한 단점을 가지고 있다. 즉, 과충전 상태의 전지를 200 내지 270 ℃에 가열하면, 급격한 구조 변화가 발생하게 되며, 그러한 구조 변화에 기인된 격자내의 산소 방출 반응이 진행된 다(J.R.Dahn et al., Solid State Ionics, 69, 265(1994)). 이를 개선하기 위해, 니켈의 일부를 전이금속 원소로 치환하여, 발열 시작 온도를 고온 측으로 이동시키거나 급격한 발열을 방지하기 위하여 발열 피크를 완만하게(broad)하려는 시도가 많이 이루어지고 있다(T.Ohzuku et al., J. Electrochem.Soc., 142, 4033(1995),일본특개 평9-237631호 공보). 그러나 아직도 만족할 만한 결과는 얻어지고 있지 않다.LiNiO 2 is a promising positive electrode material for P-HEV battery because it shows high capacity of 200 mAh / g or more at 4.3 V charging, but this positive electrode active material has unstable crystal structure due to de-lithium during charging. This has a very poor disadvantage. That is, when a battery in an overcharged state is heated to 200 to 270 ° C, a drastic structural change occurs, and an oxygen release reaction in the lattice due to such a structural change proceeds (JRDahn et al ., Solid State Ionics , 69, 265). (1994)). In order to improve this, many attempts have been made to substitute a portion of nickel with a transition metal element to shift the exotherm starting temperature to the high temperature side or to broaden the exothermic peak to prevent the rapid exotherm (T.Ohzuku et al ., J. Electrochem . Soc., 142, 4033 (1995), Japanese Patent Laid-Open No. 237631). But still no satisfactory results are obtained.

상기 LiMn2O4는 저가격 제품에 일부가 상품화되고 있으나, 스피넬 구조를 갖는 LiMn2O4는 이론용량이 148 ㎃h/g 정도로 다른 재료에 비해 작고, 3차원 터널 구조를 갖기 때문에 리튬 이온의 삽입, 탈리시 확산저항이 커서 확산 계수가 2차원 구조를 갖는 LiCoO2와 LiNiO2에 비해 낮으며, 얀-텔러 효과(Jahn-Teller effect) 때문에 사이클 특성이 좋지 않다. 특히, 55℃ 이상에서의 고온 특성이 LiCoO2에 비해 열악하여 실제 전지에 널리 사용되고 있지 못하고 있는 실정이다. Part of the LiMn 2 O 4 is commercialized in low-cost products, but LiMn 2 O 4 having a spinel structure has a theoretical capacity of 148 mAh / g, which is smaller than other materials, and has a three-dimensional tunnel structure, thereby inserting lithium ions. In addition, the diffusion coefficient is large compared to LiCoO 2 and LiNiO 2 having a two-dimensional structure due to the large diffusion resistance during desorption and poor cycle characteristics due to the Jahn-Teller effect. In particular, the high temperature property at 55 ° C or higher is inferior to LiCoO 2 and is not widely used in actual batteries.

최근에 리튬 이온 이차 전지용 양극 활물질에 대한 연구는 LiCoO2를 대체하여 4.2V 이상의 고충전 전압에서 안정하여 고에너지 밀도와 우수한 수명 특성을 모두 갖는 물질을 찾고자 하는 방향으로 진행되고 있다. Recently, research on a cathode active material for a lithium ion secondary battery has been progressing toward finding a material having both high energy density and excellent lifespan, which is stable at a high charge voltage of 4.2 V or more in place of LiCoO 2 .

본 발명의 목적은 우수한 탭 밀도를 가지며, 리튬 이차 전지의 수명 특성, 충방전 특성, 및 율 특성을 향상시키는 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a positive electrode active material for a lithium secondary battery having an excellent tap density and improving the life characteristics, charge and discharge characteristics, and rate characteristics of the lithium secondary battery.

본 발명의 다른 목적은 상기 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing the positive electrode active material for a lithium secondary battery.

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

본 발명의 일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 제1 리튬 전이금속 복합 산화물, 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물, 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 화합물을 포함하는 제2 리튬 전이금속 복합 산화물을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제공한다.According to one embodiment of the present invention, a group consisting of a first lithium transition metal complex oxide including a compound represented by the following Chemical Formula 1, a compound represented by the following Chemical Formula 2, a compound represented by the following Chemical Formula 3, and a combination thereof It provides a cathode active material for a lithium secondary battery comprising a second lithium transition metal composite oxide containing any one compound selected from.

[화학식 1][Formula 1]

LiaNixCoyMnzM1-x-y-zO2-δQδ Li a Ni x Co y Mn z M 1-xyz O 2-δ Q δ

(상기 화학식 1에서, (In the formula 1,

상기 M은 Mg, Al, B, Ca, Na, K, Sr, Cr, V, Ti, Fe, Zr, Zn, Si, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 원소이고, 상기 Q는 할로겐 원소 또는 S이고, 0.95≤a≤1.2, 0.05≤x≤0.9, 0.01≤y≤ 0.5, 0.005≤z≤0.5, 0.8≤x+y+z≤1.05, 0≤δ≤0.1이다)M is Mg, Al, B, Ca, Na, K, Sr, Cr, V, Ti, Fe, Zr, Zn, Si, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, and combinations thereof Q is a halogen element or S, 0.95≤a≤1.2, 0.05≤x≤0.9, 0.01≤y≤0.5, 0.005≤z≤0.5, 0.8≤x + y + z≤ 1.05, 0≤δ≤0.1)

[화학식 2][Formula 2]

Li[Li(1-2x)/3NixMn(2-x)/3]O2-δQδ Li [Li (1-2x) / 3 Ni x Mn (2-x) / 3 ] O 2-δ Q δ

(상기 화학식 2에서,(In Formula 2,

상기 Q는 할로겐 원소 또는 S이고, 0<x<1/3, 0≤δ≤0.1이다) Q is a halogen element or S and 0 <x <1/3, 0≤δ≤0.1)

[화학식 3](3)

Li[LixNiyCo1-3x-2yMn2x+y]O2-δQδ Li [Li x Ni y Co 1-3x-2y Mn 2x + y ] O 2-δ Q δ

(상기 화학식 3에서,(In Chemical Formula 3,

상기 Q는 할로겐 원소 또는 S이고, 0<x<1/3, 0<y<(1-3x)/2, 0≤δ≤0.1이다)Q is a halogen element or S and 0 <x <1/3, 0 <y <(1-3x) / 2, 0≤δ≤0.1)

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 금속염 수용액, 킬레이팅제, 및 염기성 수용액을 공침시켜 공침 화합물을 제조하는 단계; 상기 공침 화합물을 건조 또는 열처리하여 활물질 전구체를 제조하는 단계; 상기 활물질 전구체를 리튬염과 혼합한 후, 소성하여 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물을 제조하는 단계; 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 화합물과 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 혼합하는 단계를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, a method of preparing a coprecipitation compound by coprecipitation of an aqueous metal salt solution, a chelating agent, and a basic aqueous solution; Preparing an active material precursor by drying or heat treating the co-precipitation compound; Mixing the active material precursor with a lithium salt and then baking to prepare a compound represented by Chemical Formulas 1 to 3; And mixing any one compound selected from the group consisting of a compound represented by Formula 2, a compound represented by Formula 3, and a combination thereof with a compound represented by Formula 1 It provides a method for producing.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, a lithium secondary battery including the cathode active material is provided.

본 발명의 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 우수한 탭 밀도를 가지며, 리튬 이차 전지의 수명 특성, 충방전 특성, 및 율 특성을 향상시킨다. The positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention has an excellent tap density and improves the life characteristics, charge and discharge characteristics, and rate characteristics of the lithium secondary battery.

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

본 발명의 일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 제1 리튬 전이금속 복합 산화물, 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물, 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 화합물을 포함하는 제2 리튬 전이금속 복합 산화물을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제공한다.According to one embodiment of the present invention, a group consisting of a first lithium transition metal complex oxide including a compound represented by the following Chemical Formula 1, a compound represented by the following Chemical Formula 2, a compound represented by the following Chemical Formula 3, and a combination thereof It provides a cathode active material for a lithium secondary battery comprising a second lithium transition metal composite oxide containing any one compound selected from.

[화학식 1][Formula 1]

LiaNixCoyMnzM1-x-y-zO2-δQδ Li a Ni x Co y Mn z M 1-xyz O 2-δ Q δ

(상기 화학식 1에서, (In the formula 1,

상기 M은 Mg, Al, B, Ca, Na, K, Sr, Cr, V, Ti, Fe, Zr, Zn, Si, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 원소이고, 상기 Q는 할로겐 원소 또는 S이고, 0.95≤a≤1.2, 0.05≤x≤0.9, 0.01≤y≤0.5, 0.005≤z≤0.5, 0.8≤x+y+z≤1.05, 0≤δ≤0.1이다)M is Mg, Al, B, Ca, Na, K, Sr, Cr, V, Ti, Fe, Zr, Zn, Si, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, and combinations thereof Q is a halogen element or S, and 0.95≤a≤1.2, 0.05≤x≤0.9, 0.01≤y≤0.5, 0.005≤z≤0.5, 0.8≤x + y + z≤ 1.05, 0≤δ≤0.1)

[화학식 2][Formula 2]

Li[Li(1-2x)/3NixMn(2-x)/3]O2-δQδ Li [Li (1-2x) / 3 Ni x Mn (2-x) / 3 ] O 2-δ Q δ

(상기 화학식 2에서,(In Formula 2,

상기 Q는 할로겐 원소 또는 S이고, 0<x<1/3, 0≤δ≤0.1이다) Q is a halogen element or S and 0 <x <1/3, 0≤δ≤0.1)

[화학식 3](3)

Li[LixNiyCo1-3x-2yMn2x+y]O2-δQδ Li [Li x Ni y Co 1-3x-2y Mn 2x + y ] O 2-δ Q δ

(상기 화학식 3에서,(In Chemical Formula 3,

상기 Q는 할로겐 원소 또는 S이고, 0<x<1/3, 0<y<(1-3x)/2, 0≤δ≤0.1이다)Q is a halogen element or S and 0 <x <1/3, 0 <y <(1-3x) / 2, 0≤δ≤0.1)

상기 본 발명의 일 구현예에 따른 양극 활물질은 전극의 합제 밀도를 증가시켜, 양극의 부피당 용량과 중량당 용량을 향상시키면서, 충전 종지전압 4.6 V 이상의 고전위 영역에서 고율특성과 수명 특성이 우수하다. The positive electrode active material according to the embodiment of the present invention increases the mixture density of the electrode, and improves the capacity per volume and the capacity per weight of the positive electrode, and has excellent high rate characteristics and lifetime characteristics in a high potential region of 4.6 V or more. .

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 Mn, Ni, 및 Co를 포함하는 리튬 전이금속 복합 산화물로서, Mn과 Ni의 조성이 동일한 화합물이 충전 상태(높은 산화 상태)에서도 높은 열적 안정성을 나타낸다. 상기 Mn, Ni, 및 Co를 포함하며, 층상 구조를 갖는 리튬 전이금속 복합 산화물을 양극 활물질로 사용한 전지에서는, 전지의 충전 종지 전압을 높여 양극의 충전 심도(深度)를 깊게 한 경우에도, 충전시의 높은 열적 안정성으로부터 전지의 신뢰성이 비약적으로 향상되는 것을 기대할 수 있다. The compound represented by the formula (1) is a lithium transition metal complex oxide containing Mn, Ni, and Co, the compound having the same composition of Mn and Ni shows high thermal stability even in the state of charge (high oxidation state). In a battery containing Mn, Ni, and Co, and having a layered lithium transition metal composite oxide as the positive electrode active material, even when the charge end voltage of the battery is increased to deepen the depth of charge of the positive electrode, It can be expected that the reliability of the battery will be remarkably improved from the high thermal stability.

Mn, Ni, 및 Co를 포함하는 리튬 전이금속 복합 산화물은 4.3 V 충전시 우수한 수명 특성을 보이나, 4.5 V 이상의 고전위 영역에서 충방전하는 경우 결정 구조의 변화로 인하여 그 수명 특성이 현저히 감소한다. 이는 충전 종지 전압을 높이 면 양극 활물질의 구조가 열화되고, 양극 표면에서 전해액의 분해 등이 발생하기 쉬워지기 때문이다. Lithium transition metal composite oxides containing Mn, Ni, and Co show excellent life characteristics during 4.3 V charging, but their life characteristics are significantly reduced due to the change in crystal structure when charging and discharging in the high potential region of 4.5 V or higher. This is because, when the charge end voltage is increased, the structure of the positive electrode active material deteriorates, and the decomposition of the electrolyte is likely to occur on the surface of the positive electrode.

그러나 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서와 같이 M(여기서 M은 Mg, Al, B, Ca, Na, K, Sr, Cr, V, Ti, Fe, Zr, Zn, Si, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 원소이다) 또는 Q(여기서 Q는 할로겐 원소 또는 S이다)로 치환됨에 따라 고전위 영역에서 사이클 특성을 대폭적으로 개선할 수 있다.However, as in the compound represented by Chemical Formula 1, M (where M is Mg, Al, B, Ca, Na, K, Sr, Cr, V, Ti, Fe, Zr, Zn, Si, Y, Nb, Ga, Is any element selected from the group consisting of Sn, Mo, W, and combinations thereof) or Q (where Q is a halogen element or S), thereby significantly improving the cycle characteristics in the high potential region. have.

또한, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 또는 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 4.6 V 충전 시 240 mAh/g 이상의 고용량을 특성을 나타낸다. 또한, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 또는 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 탭 밀도가 높아 전극 밀도가 높고, 이에 따라 에너지 밀도도 우수하다. 또한 높은 전자 전도도로 인하여 율 특성이 우수할 뿐만 아니라, 충방전 사이클에 따라 방전 전위가 떨어지지 않아 실제 전지에 사용할 수 있다.In addition, the compound represented by Formula 2 or the compound represented by Formula 3 exhibits a high capacity of 240 mAh / g or more at 4.6 V charge. In addition, the compound represented by the formula (2) or the compound represented by the formula (3) has a high tap density, high electrode density, thereby excellent energy density. In addition, due to the high electron conductivity, not only the rate characteristic is excellent, but also the discharge potential does not drop according to the charge / discharge cycle, so that it can be used in actual batteries.

상기 제2 리튬 전이금속 복합 산화물은 탭 밀도가 2.2 g/cm3 이상인 것이 바람직하고, 2.2 내지 2.5 g/cm3 인 것이 더욱 바람직하다. 상기 제2 리튬 전이금속 복합 산화물의 탭 밀도가 2.2g/cm3 미만인 경우, 상기 제2 리튬 전이금속 복합 산화물은 고용량 특성을 가짐에도 불구하고 탭 밀도가 낮아 에너지 밀도가 현저히 떨어진다. 또한, 낮은 전자 전도도로 인해 율 특성이 열악할 뿐만 아니라, 충방전 사이클에 따라 방전 전위가 떨어져 실제 전지에 사용하기가 어렵다. 또한, 탭 밀도 가 너무 높은 경우에는 에너지 밀도가 높아지기는 하나, 충방전시 리튬이온의 확산이 느려져서 율 특성이 열악해질 수 있고, 충방전 사이클에 따라 방전 전위가 떨어져 실제 전지에 사용하기가 어려울 수 있다.The second lithium-transition metal composite oxide is more preferable that the preferable and 2.2 to 2.5 g / cm 3 greater than the tap density is 2.2 g / cm 3. When the tap density of the second lithium transition metal composite oxide is less than 2.2 g / cm 3 , the second lithium transition metal composite oxide has a low tap density and low energy density, despite having high capacity characteristics. In addition, due to low electronic conductivity, not only the rate characteristics are poor, but also the discharge potential is lowered according to charge and discharge cycles, making it difficult to use in actual batteries. In addition, if the tap density is too high, the energy density increases, but the rate characteristics may be poor due to the slow diffusion of lithium ions during charge and discharge, and may be difficult to use in actual batteries due to the low discharge potential according to the charge and discharge cycle. have.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 화학식 2로 표시되는 화합물, 화학식 3으로 표시되는 화합물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 리튬 전이금속 복합 산화물은 금속 플루오라이드로 코팅된 것이 바람직하다. The lithium transition metal complex oxide selected from the group consisting of the compound represented by Formula 1, the compound represented by Formula 2, the compound represented by Formula 3, and combinations thereof is preferably coated with metal fluoride. .

상기 리튬 전이금속 복합 산화물을 금속 플루오라이드로 코팅함으로써, 전지의 고율 특성, 및 사이클 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 금속 플루오라이드 코팅층은 전해질과 양극 활물질의 직접적인 접촉을 방지하여 전해질의 산화 반응에 따른 양극의 분해를 억제 할 수 있어, 충방전 사이클에 따른 계면 저항 증가를 감소시켜 리튬 이차 전지의 수명 특성, 및 고온 방전 특성을 대폭적으로 개선시킬 수 있다. 또한, 리튬 이온의 이동성을 향상시켜 방전 전위를 향상시킴으로써, 리튬 이차 전지의 충방전 특성, 수명 특성, 및 율 특성 등을 대폭적으로 향상시킨다.By coating the lithium transition metal composite oxide with a metal fluoride, it is possible to further improve high rate characteristics and cycle characteristics of the battery. The metal fluoride coating layer can prevent direct contact between the electrolyte and the positive electrode active material, thereby inhibiting decomposition of the positive electrode due to the oxidation reaction of the electrolyte, thereby reducing the increase in interfacial resistance according to the charge and discharge cycle, and thus the life characteristics of the lithium secondary battery, and High temperature discharge characteristics can be significantly improved. In addition, by improving the mobility of lithium ions to improve the discharge potential, the charge and discharge characteristics, the life characteristics, the rate characteristics, and the like of the lithium secondary battery are greatly improved.

또한, 고용량 특성을 갖는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 또는 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 240 mAh/g 이상의 높은 방전용량을 보이나, 충방전 사이클에 따라 방전 곡선이 감소하면서 용량 감소가 발생하며, 재료 자체의 낮은 전자 전도도로 인하여 율 특성이 전류 증가에 따라 급격히 떨어진다. 또한 많은 양의 Mn으로 인해 분말의 탭 밀도가 떨어져 전지의 중량과 부피 에너지 밀도가 현저히 떨어져 실제 전지에는 사용할 수 없다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 또는 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물도 금속 플루 오라이드로 코팅함으로써 전해질과 양극 활물질 사이의 계면 저항의 증가를 억제시켜 고율특성을 향상 시킬 수 있다.In addition, the compound represented by the formula (2) or the compound represented by the formula (3) having a high capacity characteristics shows a high discharge capacity of 240 mAh / g or more, but the capacity decreases while the discharge curve decreases according to the charge and discharge cycle, Due to its low electronic conductivity, the rate characteristic drops off with increasing current. In addition, due to the large amount of Mn, the powder has a lower tap density, which significantly reduces the weight and volumetric energy density of the battery and thus cannot be used in a real cell. According to one embodiment of the present invention, the compound represented by the formula (2) or the compound represented by the formula (3) is also coated with a metal fluoride to suppress the increase in the interface resistance between the electrolyte and the positive electrode active material to improve the high rate characteristics Can be.

상기 금속 플루오라이드는 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물의 표면을 고르게 둘러싸는 코팅층을 형성하고 있는 것이 바람직하며, 상기 금속 플루오라이드의 불소 원자가 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물의 입자 내부 일정 깊이까지 침투하여 존재하는 것이 더욱 바람직하다.The metal fluoride preferably forms a coating layer that evenly surrounds the surface of the compound represented by Formulas 1 to 3, wherein the fluorine atoms of the metal fluoride have a predetermined depth inside the particles of the compound represented by Formulas 1 to 3. More preferably, it penetrates to and is present.

상기 금속 플루오라이드는 LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, CuF2, CdF2, FeF2, MnF2, NiF2, PbF2, SnF2, SrF2, XeF2, ZnF2, AlF3, BF3, BiF3, CeF3, CrF3, FeF3, InF3, LaF3, MnF3, NdF3, VOF3, YF3, CeF4, GeF4, HfF4, SiF4, SnF4, TiF4, VF4, ZrF4, VF5, NbF5, SbF5, TaF5, BiF5, MoF6, ReF6, SF6, WF6, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 바람직하게 사용할 수 있고, 특히 AlF3를 사용하는 것이 보다 바람직하다.The metal fluoride is LiF, NaF, KF, MgF 2 , CaF 2 , CuF 2 , CdF 2 , FeF 2 , MnF 2 , NiF 2 , PbF 2 , SnF 2 , SrF 2 , XeF 2 , ZnF 2 , AlF 3 , BF 3, BiF 3, CeF 3 , CrF 3, FeF 3, InF 3, LaF 3, MnF 3, NdF 3, VOF 3, YF 3, CeF 4, GeF 4, HfF 4, SiF 4, SnF 4, TiF 4 , VF 4 , ZrF 4 , VF 5 , NbF 5 , SbF 5 , TaF 5 , BiF 5 , MoF 6 , ReF 6 , SF 6 , WF 6 , and mixtures thereof. In particular, it is more preferable to use AlF 3 .

이때, 상기 금속 플루오라이드의 코팅량은 리튬 전이금속 복합 산화물에 대하여 0.1 내지 5 mol%인 것이 좋고, 0.2 내지 3 mol%인 것이 보다 바람직하다. 상기 금속 플루오라이드의 코팅량이 0.1 mol% 미만인 경우에는 코팅 효과가 나타나지 않으며, 5 mol%를 초과하는 경우에는 비활성 코팅층의 비율이 높아져 초기 방전 용량이 감소될 뿐만 아니라, 두꺼운 코팅층으로 인해 고율 특성이 감소한다.In this case, the coating amount of the metal fluoride is preferably 0.1 to 5 mol%, more preferably 0.2 to 3 mol% with respect to the lithium transition metal composite oxide. If the coating amount of the metal fluoride is less than 0.1 mol%, the coating effect does not appear, and if it exceeds 5 mol%, the ratio of the inert coating layer is increased to reduce the initial discharge capacity, and the high rate characteristic is reduced due to the thick coating layer. do.

상기 양극 활물질은 상기 제1 리튬 전이금속 복합 산화물 95 내지 5 중량부, 및 상기 제2 리튬 전이금속 복합 산화물 5 내지 95 중량부를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 제1 리튬 전이금속 복합 산화물 70 내지 30 중량부, 및 상기 제2 리튬 전이금속 복합 산화물 30 내지 70 중량부를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 제1 리튬 전이금속 복합 산화물과 제2 리튬 전이금속 복합 산화물의 함량비가 상기 범위 내인 경우, 충전 종지 전압이 4.6 V인 고 전위 영역에서도 우수한 사이클 특성과 고율특성, 및 에너지 밀도를 갖는 전지를 얻을 수 있다.The cathode active material may include 95 to 5 parts by weight of the first lithium transition metal complex oxide, and 5 to 95 parts by weight of the second lithium transition metal complex oxide, and 70 to 30 weight of the first lithium transition metal complex oxide. More preferably, and 30 to 70 parts by weight of the second lithium transition metal composite oxide. When the content ratio of the first lithium transition metal composite oxide and the second lithium transition metal composite oxide is within the above range, a battery having excellent cycle characteristics, high rate characteristics, and energy density even in a high potential region having a charge termination voltage of 4.6 V is obtained. Can be.

상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물은 금속염 수용액, 킬레이팅제, 및 염기성 수용액을 공침시켜 공침 화합물을 제조하고, 상기 공침 화합물을 건조 또는 열처리하여 활물질 전구체를 제조하고, 상기 활물질 전구체를 리튬염과 혼합한 후 소성하여 제조할 수 있다.Compounds represented by Chemical Formulas 1 to 3 are prepared by coprecipitation of a metal salt aqueous solution, a chelating agent, and a basic aqueous solution to prepare a coprecipitation compound, and a dry or heat treatment of the coprecipitation compound to prepare an active material precursor. It may be prepared by mixing and firing.

먼저, 반응기에 금속염 수용액, 킬레이팅제, 및 염기성 수용액을 주입하여 공침 반응을 통해 공침 화합물을 얻는다. First, an aqueous metal salt solution, a chelating agent, and a basic aqueous solution are injected into a reactor to obtain a coprecipitation compound through a coprecipitation reaction.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 경우, 상기 금속염 수용액은 니켈, 코발트, 망간, 및 선택적으로 금속 M(여기서, M은 Mg, Al, B, Ca, Na, K, Sr, Cr, V, Ti, Fe, Zr, Zn, Si, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 원소이다)을 포함하는 금속염을 함유하고, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 제조하는 경우, 상기 금속염 수용액은 니켈, 및 망간을 포함하는 금속염을 함유하고, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 제조하는 경우, 상기 금속염 수용액은 니켈, 망간, 및 코발트를 포함하는 금속염을 함유한다.When preparing a compound represented by Formula 1, the aqueous metal salt solution is nickel, cobalt, manganese, and optionally metal M (where M is Mg, Al, B, Ca, Na, K, Sr, Cr, V, Ti, Fe, Zr, Zn, Si, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, and any one element selected from the group consisting of a combination thereof) containing a metal salt, When preparing the compound to be represented, the aqueous metal salt solution contains a metal salt containing nickel, and manganese, and when preparing the compound represented by the formula (3), the aqueous metal salt solution is a metal salt containing nickel, manganese, and cobalt It contains.

상기 금속염 수용액에서 상기 니켈, 코발트, 망간 등의 함량은 상기 화학식 1 내지 3로 표시되는 화합물에 기재된 화학양론비를 만족하도록 혼합한다. 상기 금속염 수용액의 농도는 1M 내지 3M인 것이 고용량 특성을 갖는 양극 활물질을 제조할 수 있어 바람직하다.The nickel, cobalt, manganese, and the like in the aqueous metal salt solution are mixed to satisfy the stoichiometric ratios described in the compounds represented by Chemical Formulas 1 to 3. The concentration of the aqueous metal salt solution is preferably 1M to 3M, since a positive electrode active material having high capacity characteristics can be produced.

상기 금속염은 물에 용해될 수 있으면 특별히 한정되지는 않으며, 황산염, 질산염, 초산염, 할라이드, 수산화물 등을 바람직하게 사용할 수 있다.The metal salt is not particularly limited as long as it can be dissolved in water, and sulfates, nitrates, acetates, halides, hydroxides and the like can be preferably used.

상기 킬레이팅제로는 암모니아 수용액, 황산 암모늄 수용액, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 바람직하게 사용할 수 있다. As the chelating agent, any one selected from the group consisting of ammonia aqueous solution, ammonium sulfate aqueous solution, and mixtures thereof may be preferably used.

상기 킬레이팅제와 상기 금속염 수용액의 몰 비는 0.2 내지 0.5 : 1인 것이 바람직하고, 0.2 내지 0.4 : 1인 것이 더욱 바람직하다. 이때 킬레이팅제의 몰 비를 금속 수용액 1몰에 대하여 0.2 내지 0.5몰로 한 것은 킬레이팅제가 금속과 1 대 1 이상으로 반응하여 착체를 형성하지만, 킬레이팅제는 회수되어 다시 사용될 수 있고, 상기 몰 비가 양극 활물질의 결정성을 높이고 안정화하기 위한 최적의 조건이기 때문이다. It is preferable that it is 0.2-0.5: 1, and, as for the molar ratio of the said chelating agent and the said metal salt aqueous solution, it is more preferable that it is 0.2-0.4: 1. In this case, the molar ratio of the chelating agent is 0.2 to 0.5 moles with respect to 1 mole of the aqueous metal solution, but the chelating agent reacts with the metal at least 1 to 1 to form a complex, but the chelating agent can be recovered and used again. This is because the ratio is an optimal condition for increasing and stabilizing the crystallinity of the positive electrode active material.

상기 염기성 수용액은 NaOH, KOH, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하고, 상기 염기성 수용액의 농도는 2M 내지 10M인 것이 바람직하고, 2M 내지 5M인 것이 더욱 바람직하다. 상기 염기성 수용액의 농도가 너무 낮으면 입자형성 시간이 길어지고 탭밀도가 떨어지며, 공침 반응물의 수득 율이 떨어질 수 있다. 한편, 농도가 너무 높으면 급격한 반응에 의해서 입자의 성장이 급격하게 이루어져 균일한 입자를 형성하기 어렵고 탭 밀도 역시 떨어질 수 있다. The basic aqueous solution is preferably any one selected from the group consisting of NaOH, KOH, and combinations thereof, and the concentration of the basic aqueous solution is preferably 2M to 10M, more preferably 2M to 5M. When the concentration of the basic aqueous solution is too low, the particle formation time may be long, the tap density may decrease, and the yield of the coprecipitation reactant may decrease. On the other hand, if the concentration is too high, the rapid growth of the particles by the rapid reaction it is difficult to form a uniform particle and the tap density may also drop.

상기 공침 반응은 수용액 중에서 중화 반응을 이용하여 두 가지 이상의 원소를 동시에 침전시켜 복합 수산화물을 얻는 반응이다. 여기에서 상기 수용액이 상기 반응기 내에 체류하는 평균 시간은 4 내지 12시간으로 조절하고, pH는 9.5 내지 12.5, 바람직하게는 10 내지 11.5로 조절하고, 반응기의 온도는 50 내지 80 ℃로 유지하고, 500 내지 2000 rpm의 교반 속도가 되도록 교반하는 것이 바람직하다. The coprecipitation reaction is a reaction in which two or more elements are simultaneously precipitated in an aqueous solution to obtain a composite hydroxide. Here the average time the aqueous solution stays in the reactor is adjusted to 4 to 12 hours, the pH is adjusted to 9.5 to 12.5, preferably 10 to 11.5, the temperature of the reactor is maintained at 50 to 80 ℃, 500 It is preferable to stir at a stirring speed of from 2000 rpm.

상기와 같이 반응기 내의 pH, 및 온도를 조절하는 이유는 생성된 복합 수산화물이 낮은 온도에서는 착염 형태로 침전되기 때문에 고밀도의 복합 수산화물을 얻기 어렵기 때문이다. The reason for adjusting the pH and the temperature in the reactor as described above is that it is difficult to obtain a high density composite hydroxide because the produced composite hydroxide precipitates in complex salt form at a low temperature.

이와 같은 공침 반응이 수행되는 반응기는 이 분야에서 사용되는 통상적인 반응기를 사용하는 것이 가능하며, 본 발명에서 특별히 한정되지 않는다. 다만, 반응기 내부에 1 개 이상, 바람직하기로 1 내지 4개의 배플(baffle)이 구비되고, 반응기 코어부의 상하 부분의 혼합을 균일하게 하기 위하여 원통을 구비하며, 역날개식의 회전 날개를 가진 교반 장치가 구비된 반응기인 것이 바람직하다. The reactor in which such co-precipitation reaction is carried out can use a conventional reactor used in this field, it is not particularly limited in the present invention. However, one or more baffles, preferably one to four baffles, are provided inside the reactor, and a cylinder is provided to uniformly mix the upper and lower portions of the reactor core, and the stirring blade has a reverse wing type rotary blade. It is preferred that the reactor is equipped with a device.

상기 배플은 각 반응 물질의 혼합시 세기와 물질의 방향을 조절하며, 터블런트(turbulent) 효과를 증대시켜 반응액의 지역적 불균일성을 해결하기 위한 것으로, 반응기 내부로부터 2 내지 3 cm로 이격되어 위치하는 것이 바람직하다. 이러한 반응기를 사용함으로써 공침 반응 후 얻어지는 공침 화합물의 탭 밀도를 약 10% 이상 향상시킬 수 있다. 그 결과 상기 제조된 공침 화합물의 탭 밀도는 1.05 g/㎤이상, 바람직하게는 1.25 g/㎤이상, 보다 바람직하게는 1.45 g/㎤ 이상이다.The baffle is to control the intensity and direction of the material when mixing the reaction materials, and to solve the local nonuniformity of the reaction solution by increasing the turbulent effect, which is located 2 to 3 cm from the inside of the reactor It is preferable. By using such a reactor, the tap density of the coprecipitation compound obtained after the coprecipitation reaction can be improved by about 10% or more. As a result, the tap density of the prepared coprecipitation compound is 1.05 g / cm 3 or more, preferably 1.25 g / cm 3 or more, and more preferably 1.45 g / cm 3 or more.

다음으로, 상기 얻어진 공침 화합물을 건조하거나 열처리하여 활물질 전구체를 제조한다. 이때, 건조만 수행하는 경우 활물질 전구체는 복합 수산화물 형태를 유지하며, 열처리를 수행하게 되면 복합 산화물 형태로 전환된다.Next, the obtained coprecipitation compound is dried or heat treated to prepare an active material precursor. At this time, when only drying is performed, the active material precursor maintains the complex hydroxide form, and when the heat treatment is performed, the active material precursor is converted into the complex oxide form.

상기 건조 공정은 110 내지 200 ℃에서 15 내지 30 시간 동안 수행하며, 이러한 건조를 통해 복합 수산화물 형태의 활물질 전구체로 제조된다. 또한, 상기 열처리 공정은 400 내지 550 ℃에서 4 내지 10 시간 동안 수행하며, 이러한 열처리를 통해 전이금속 복합 산화물 형태의 활물질 전구체로 제조된다.The drying process is performed for 15 to 30 hours at 110 to 200 ℃, through this drying to prepare an active material precursor in the form of a composite hydroxide. In addition, the heat treatment process is carried out at 400 to 550 ℃ for 4 to 10 hours, through the heat treatment is prepared as an active material precursor in the form of transition metal complex oxide.

이때, 상기 활물질 전구체는 상기 공침 화합물인 1차 입자를 건조 또는 열처리를 함으로써 상기 1차 입자가 서로 응집된 2차 입자의 형태를 갖는다.In this case, the active material precursor has a form of secondary particles in which the primary particles are agglomerated with each other by drying or heat-treating primary particles, which are the coprecipitation compound.

다음으로, 상기 활물질 전구체를 리튬염과 혼합한 후 소성하여 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제조한다.Next, the active material precursor is mixed with a lithium salt and then fired to prepare a cathode active material for a lithium secondary battery.

이때 상기 리튬염은 리튬 나이트레이트, 리튬 아세테이트, 리튬 카보네이트, 리튬 하이드록사이드, 및 이들로 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나가 가능하다.In this case, the lithium salt may be any one selected from the group consisting of lithium nitrate, lithium acetate, lithium carbonate, lithium hydroxide, and combinations thereof.

상기 리튬염은 상기 활물질 전구체와 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물에 기재된 화학양론비를 만족하도록 혼합하며, 이때 상기 혼합은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며 통상적인 습식 혼합 또는 건식 혼합 모두 가능하다.The lithium salt is mixed so as to satisfy the stoichiometric ratio described in the active material precursor and the compound represented by Formulas 1 to 3, wherein the mixing is not particularly limited in the present invention, both conventional wet mixing or dry mixing are possible.

상기 소성 공정은 700 내지 1100 ℃에서 실시하는 것이 바람직하다. 소성 분위기는 공기나 산소의 산화성 분위기가 바람직하고 소성 시간은 10 내지 30 시간인 것이 바람직하다.It is preferable to perform the said baking process at 700-1100 degreeC. The baking atmosphere is preferably an oxidizing atmosphere of air or oxygen, and the baking time is preferably 10 to 30 hours.

이때 소성 공정 전에 250 내지 650 ℃에서 5 내지 20 시간 동안 유지시켜 예비 소성을 실시할 수도 있으며, 필요에 따라 상기 소성 공정 후에 600 내지 750 ℃에서 10 내지 20 시간 동안 어닐링 공정을 실시할 수도 있다. At this time, the preliminary firing may be carried out by maintaining at 250 to 650 ° C. for 5 to 20 hours before the firing step, and, if necessary, the annealing process may be performed at 600 to 750 ° C. for 10 to 20 hours after the firing step.

또한, 상기 활물질 전구체와 리튬염 혼합시 소결 첨가제를 첨가하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 소결 첨가제는 암모늄 이온을 함유한 화합물, 금속산화물, 금속할로겐화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.In addition, it is preferable to further include the step of adding a sintering additive when mixing the active material precursor and the lithium salt. The sintering additive may preferably be any one selected from the group consisting of compounds containing ammonium ions, metal oxides, metal halides, and combinations thereof.

상기 암모늄 이온을 함유한 화합물은 NH4F, NH4NO3, (NH4)2SO4, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하고, 상기 금속 산화물은 B2O3, Bi2O3, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하고, 상기 금속할로겐화물은 NiCl2, CaCl2, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.The compound containing the ammonium ion is preferably any one selected from the group consisting of NH 4 F, NH 4 NO 3 , (NH 4 ) 2 SO 4 , and combinations thereof, wherein the metal oxide is B 2 O 3 , Bi 2 O 3 , and any one selected from the group consisting of a combination thereof, the metal halide is preferably any one selected from the group consisting of NiCl 2 , CaCl 2 , and combinations thereof. .

상기 소결 첨가제는 활물질 전구체 1몰에 대하여 0.01 내지 0.2몰의 함량으로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 소결 첨가제의 함량이 너무 낮으면 활물질 전구체의 소결 특성의 향상 효과가 미미할 수 있고, 상기 범위 보다 높으면 충방전 진행시 초기 용량이 감소하거나 오히려 양극 활물질로서의 성능이 떨어질 수 있다.The sintering additive is preferably used in an amount of 0.01 to 0.2 mole with respect to 1 mole of the active material precursor. When the content of the sintering additive is too low, the effect of improving the sintering characteristics of the active material precursor may be insignificant. If the content of the sintering additive is higher than the above range, the initial capacity may be decreased during charging and discharging, or the performance as the positive electrode active material may be deteriorated.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 양극 활물질의 제조 방법은 상기 제조된 화학식 1로 표시되는 화합물, 화학식 2로 표시되는 화합물, 화학식 3으로 표시되는 화합물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 리튬 전이금속 복합 산화물을 금속 플루오라이드로 코팅하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 리튬 전이금속 복합 산화물을 상기 금속 플루오라이드로 코팅하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 종래에 사용되는 방법을 모두 사용할 수 있다.In addition, the method of manufacturing a cathode active material according to an embodiment of the present invention is selected from the group consisting of the compound represented by Formula 1, the compound represented by Formula 2, the compound represented by Formula 3, and combinations thereof It is preferable to further include coating any one lithium transition metal composite oxide with a metal fluoride. The method of coating the lithium transition metal composite oxide with the metal fluoride is not particularly limited, and any conventionally used method may be used.

상기 금속 플루오라이드는 LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, CuF2, CdF2, FeF2, MnF2, NiF2, PbF2, SnF2, SrF2, XeF2, ZnF2, AlF3, BF3, BiF3, CeF3, CrF3, FeF3, InF3, LaF3, MnF3, NdF3, VOF3, YF3, CeF4, GeF4, HfF4, SiF4, SnF4, TiF4, VF4, ZrF4, VF5, NbF5, SbF5, TaF5, BiF5, MoF6, ReF6, SF6, WF6, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 바람직하게 사용할 수 있다.The metal fluoride is LiF, NaF, KF, MgF 2 , CaF 2 , CuF 2 , CdF 2 , FeF 2 , MnF 2 , NiF 2 , PbF 2 , SnF 2 , SrF 2 , XeF 2 , ZnF 2 , AlF 3 , BF 3, BiF 3, CeF 3 , CrF 3, FeF 3, InF 3, LaF 3, MnF 3, NdF 3, VOF 3, YF 3, CeF 4, GeF 4, HfF 4, SiF 4, SnF 4, TiF 4 , VF 4 , ZrF 4 , VF 5 , NbF 5 , SbF 5 , TaF 5 , BiF 5 , MoF 6 , ReF 6 , SF 6 , WF 6 , and mixtures thereof. Can be.

상기 코팅된 금속 플루오라이드는 반데르발스 힘에 의하여 상기 리튬 전이금속 복합 산화물 표면에 위치하게 된다. 이렇게 형성된 코팅층은 상기 리튬 전이금속 복합 산화물의 구조적인 변화와 전해질과의 반응을 억제시켜 사이클 특성을 향상시키고, 전해질 내 존재하는 리튬 이온의 이동성을 증가시켜 율 특성을 향상시킨다.The coated metal fluoride is placed on the surface of the lithium transition metal composite oxide by van der Waals forces. The coating layer thus formed suppresses the structural change of the lithium transition metal composite oxide and the reaction with the electrolyte, thereby improving cycle characteristics, and increasing the mobility of lithium ions present in the electrolyte, thereby improving rate characteristics.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 양극 활물질의 제조 방법은 상기 제조된 화학식 1로 표시되는 화합물, 화학식 2로 표시되는 화합물, 화학식 3으로 표시되는 화합물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 리튬 전이금속 복합 산화물의 음이온인 산소를 불소로 치환하여 사이클 특성, 고율 특성을 향상시키는 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, the method of manufacturing a cathode active material according to an embodiment of the present invention is selected from the group consisting of the compound represented by Formula 1, the compound represented by Formula 2, the compound represented by Formula 3, and combinations thereof The method may further include improving cycle characteristics and high rate characteristics by replacing oxygen, which is an anion of any one of the lithium transition metal complex oxides, with fluorine.

상기 치환된 불소원자는 리튬 복합금속 산화물 입자 표면상에서 공유 결합성 이 강한 화학결합으로 존재한다. 또한 상기 불소원자는 입자표면에 주로 존재 하지만 입자 내부까지 일정 농도분포를 갖고 존재한다. 이 때문에 입자표면의 불소원자는 상기 리튬 복합금속 산화물 결정의 표면을 안정화하고 접촉하는 전해액의 분해를 억제함과 동시에 불산(HF)으로부터 양극 활물질 표면을 보호하여 전이금속의 용해를 방지하여 전지의 전기화학적 특성을 향상시킨다. The substituted fluorine atom exists as a chemical bond having strong covalent bonds on the surface of the lithium composite metal oxide particle. In addition, the fluorine atom is mainly present on the particle surface, but exists with a certain concentration distribution up to the inside of the particle. For this reason, the fluorine atoms on the surface of the particles stabilize the surface of the lithium composite metal oxide crystals, inhibit decomposition of the contacting electrolyte solution, and protect the surface of the positive electrode active material from hydrofluoric acid (HF) to prevent dissolution of transition metals, thereby preventing the dissolution of transition metals. Improve chemical properties.

본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 상기 제조된 하기 화학식 2로 표시되는 화합물, 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 화합물과 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 혼합하여 제조할 수 있다. 상기 혼합하는 방법은 특별히 한정되지 않으며 종래 사용하는 방법이면 어느 것이나 사용할 수 있다.The cathode active material for a rechargeable lithium battery according to one embodiment of the present invention may be any one compound selected from the group consisting of a compound represented by Formula 2, a compound represented by Formula 3, and a combination thereof. The compound represented by 1 can be mixed and manufactured. The method of mixing is not particularly limited, and any method can be used as long as it is a conventionally used method.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상기 양극 활물질을 포함하는 양극, 음극 활물질을 포함하는 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 존재하는 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a lithium secondary battery including a positive electrode including the positive electrode active material, a negative electrode including a negative electrode active material, and an electrolyte present between the positive electrode and the negative electrode.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 일 구현예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

상기 리튬 이차 전지는 사용하는 세퍼레이터와 전해질의 종류에 따라 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 및 리튬 폴리머 전지일 수 있고, 형태에 따라 원통형, 각형, 코인형, 파우치형일 수도 있다.The lithium secondary battery may be a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, or a lithium polymer battery according to the type of separator and electrolyte used, and may be cylindrical, square, coin type, or pouch type depending on the form.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 개략적인 단면도이다. 도 1을 참고하면, 상기 리튬 이차 전지(4)는 양극(42), 음극(41) 및 상기 양극(42)과 음극(41) 사이에 존재하는 세퍼레이터(43)를 포함하는 전극 조립체(44)를 케이스(45)에 넣은 다음, 케이스(45)의 상부에 전해질(도시하지 않음)을 주입하고 캡 플레이트(46) 및가스켓(47)으로 밀봉한 후, 조립하여 제조될 수 있다. 1 is a schematic cross-sectional view of a rechargeable lithium battery according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the lithium secondary battery 4 includes an electrode assembly 44 including a positive electrode 42, a negative electrode 41, and a separator 43 existing between the positive electrode 42 and the negative electrode 41. To the case 45, the electrolyte (not shown) is injected into the upper portion of the case 45 and sealed with a cap plate 46 and a gasket 47, and then assembled.

상기 양극(42)은 상기 본 발명에 일 구현예에 따른 양극 활물질을 포함한다. 상기 양극(42)은 상기 양극 활물질, 도전제, 및 바인더를 혼합하여 양극 활물질층 형성용 조성물을 제조한 후, 이 조성물을 알루미늄 포일 등의 양극 전류 집전체에 도포한 후 압연하여 제조할 수 있다. 상기 양극 활물질층 형성용 조성물 제조시 선택적으로 금속 플루오라이드를 더 첨가할 수 있다.The cathode 42 includes a cathode active material according to an embodiment of the present invention. The positive electrode 42 may be prepared by mixing the positive electrode active material, the conductive agent, and the binder to prepare a composition for forming a positive electrode active material layer, and then coating the composition on a positive electrode current collector such as aluminum foil and rolling the same. . Metal fluoride may optionally be further added when preparing the composition for forming the cathode active material layer.

상기 바인더로는 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필렌셀룰로즈, 디아세틸렌셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌 또는폴리프로필렌 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. As the binder, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropylene cellulose, diacetylene cellulose, polyvinyl chloride, polyvinylpyrrolidone, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene or polypropylene may be used. It may be, but is not limited thereto.

또한 상기 도전재로는 구성되는 전지에 사용되고 있는 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말, 금속 섬유 등을 사용할 수 있다.In addition, any conductive material may be used as long as the conductive material is used in the battery. Examples thereof include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber, copper, nickel, aluminum, silver, and the like. Metal powders, metal fibers and the like can be used.

상기 음극(41)은 음극 활물질을 포함한다. 상기 음극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물을 사용할 수 있다. 음극 활물질의 구체적인 예로는 인조흑연, 천연흑연, 흑연화 탄소섬유, 비정질탄소 등의 탄소질 재료, 리튬, 리튬합금, 합금, 금속간 화합물, 유기 화합물, 무기 화합물, 금속 착체 및 유기 고분자 화합물 등 리튬 이온을 장 및 방출할 수 있는 화합물을 사용한다. 상기의 화합물을 각각 단독으로, 또는 본 발명의 효과를 손상시키지 않은 범위에서 임의로 조합하여 사용할 수 있다.The negative electrode 41 includes a negative electrode active material. As the negative electrode active material, a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium may be used. Specific examples of the negative electrode active material include carbonaceous materials such as artificial graphite, natural graphite, graphitized carbon fibers, and amorphous carbon, lithium, lithium alloys, alloys, intermetallic compounds, organic compounds, inorganic compounds, metal complexes, and lithium polymers such as organic polymer compounds. Use compounds that can intestine and release ions. Each of the above compounds can be used alone or in any combination within a range that does not impair the effects of the present invention.

보다 구체적으로 탄소질 재료로는 코크스(coke), 열분해 탄소류, 천연흑연, 인조흑연, 메조 카본마이크로 비즈(carbon micro beads), 흑연화 메조 페이스 구체, 기상 성장 탄소, 유리상 탄소류, 폴리아크릴로니트릴(poly acrylonitrile)계를 포함하는 탄소 섬유계, 피치(pitch)계, 셀룰로오스계, 기상 성장 탄소계, 부정형 탄소, 유기물이 소성되는 탄소 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나가 가능하며, 본 발명의 효과를 손상시키지 않은 범위에서 임의로 조합하여 사용할 수 있다. More specifically, carbonaceous materials include coke, pyrolytic carbon, natural graphite, artificial graphite, meso carbon micro beads, graphitized meso face spheres, vapor grown carbon, glassy carbons, and polyacrylonitrile. Any one selected from the group consisting of carbon fiber based on nitrile (poly acrylonitrile), pitch-based, cellulose-based, vapor-grown carbon, amorphous carbon, carbon the organic material is fired and mixtures thereof, It can be used in arbitrary combination in the range which does not impair the effect of this invention.

상기 리튬합금으로는 Li-Al계 합금, Li-Al-Mn계 합금, Li-Al-Mg계 합금, Li-Al-Sn계 합금, Li-Al-In계 합금, Li-Al-Cd계 합금, Li-Al-Te계 합금, Li-Ga계 합금, Li-Cd계 합금, Li-In계 합금, Li-Pb계 합금, Li-Bi계 합금 및 Li-Mg계 합금 등을 사용할 수 있다. 합금, 금속간 화합물로서는 천이 금속과 규소의 화합물이나 천이 금속과 주석의 화합물 등을 사용할수 있고, 특히 니켈과 규소의 화합물이 바람직하다. As the lithium alloy, a Li-Al alloy, a Li-Al-Mn alloy, a Li-Al-Mg alloy, a Li-Al-Sn alloy, a Li-Al-In alloy, or a Li-Al-Cd alloy , Li-Al-Te based alloy, Li-Ga based alloy, Li-Cd based alloy, Li-In based alloy, Li-Pb based alloy, Li-Bi based alloy, Li-Mg based alloy and the like can be used. As an alloy and an intermetallic compound, the compound of a transition metal and silicon, the compound of a transition metal, and tin, etc. can be used, Especially a compound of nickel and silicon is preferable.

상기 음극(41)은 역시 양극(42)과 마찬가지로 상기 음극 활물질, 바인더 및 선택적으로 도전재를 혼합하여 음극 활물질층 형성용 조성물을 제조한 후 이를 구 리 포일 등의 음극 전류 집전체에 도포하여 제조될 수 있다. Like the positive electrode 42, the negative electrode 41 is also prepared by mixing the negative electrode active material, a binder, and optionally a conductive material to prepare a composition for forming a negative electrode active material layer, and then applying the same to a negative electrode current collector such as copper foil. Can be.

상기 전해질(도시하지 않음)로는 비수성 전해질 또는 공지된 고체 전해질 등이 사용 가능하며, 리튬염이 용해된 것을 사용한다.As the electrolyte (not shown), a non-aqueous electrolyte or a known solid electrolyte may be used, and a lithium salt is used.

상기 리튬염은 통상적으로 사용되는 리튬염으로서 특별히 제한되지는 않으며, 예를 들면 리튬염으로는 LiClO4, LiBF4, LiPF6, LiAlCl4, LiSbF6, LiSCN, LiCF3SO3, LiCF3CO2, Li(CF3SO2)2, LiAsF6, LiN(CF3SO2)2, LiB10Cl10, LiBOB(lithium Bis(oxalato)borate), 저급 지방족 카르본산 리튬, 클로로 보란 리튬, 테트라페닐붕산리튬, 및 LiN(CF3SO2), LiN(C2F5SO2), LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)(C4F9SO2) 등의 이미드(imide)류 등을 사용할 수 있다.The lithium salt is not particularly limited as a lithium salt commonly used, and for example, the lithium salt is LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAlCl 4 , LiSbF 6 , LiSCN, LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiB 10 Cl 10 , LiBOB (lithium Bis (oxalato) borate), lower aliphatic lithium carbonate, lithium chloroborane, tetraphenylboric acid Lithium, and LiN (CF 3 SO 2 ), LiN (C 2 F 5 SO 2 ), LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2) are already available such as the dE (imide), such as acids.

상기 리튬염은 각각단독으로 또는 본 발명의 효과를 손상시키지 않은 범위에서 임의로 조합하여 사용할 수 있으며, 특히 LiPF6를 사용하는 것이 바람직하다. The lithium salts may be used alone or in any combination within the range not impairing the effects of the present invention, and it is particularly preferable to use LiPF 6 .

또한 추가로 전해질을 불연성으로 하기 위해 사염화탄소, 삼불화염화 에틸렌, 혹은 인이 포함된 인산염 등을전해질에 포함시킬 수도 있다. In addition, carbon tetrachloride, ethylene trifluorochloride, or phosphate containing phosphorus may be included in the electrolyte to render the electrolyte nonflammable.

또한, 상기 전해질외에 무기 고체 전해질, 유기 고체 전해질 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 고체 전해질을 사용할 수도 있다.In addition to the electrolyte, any one solid electrolyte selected from the group consisting of inorganic solid electrolytes, organic solid electrolytes, and mixtures thereof may be used.

상기 무기 고체 전해질로는 Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li4SiO4, Li2SiS3, Li3PO4-Li2S-SiS2, 황화 인 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 4 SiO 4 , Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 4 SiO 4 , Li 2 SiS 3 , Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , and phosphorus sulfide compounds And any one selected from the group consisting of a mixture thereof can be used.

상기 유기 고체 전해질로는 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 플루오르프로필렌 등이나 이러한 유도체, 혼합물, 또는 공중합체 등을 사용할 수 있다. The organic solid electrolyte may be polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, fluoropropylene, or the like, derivatives, mixtures, or copolymers thereof.

상기 비수성 유기용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수있는 매질 역할을 한다. 이러한 비수성 유기용매로는 환상 카보네이트, 쇄상 카보네이트, 쇄상 카르본산 에스테르(ester), 락톤계 화합물, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. The non-aqueous organic solvent serves as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move. As the non-aqueous organic solvent, any one selected from the group consisting of cyclic carbonates, chain carbonates, chain carboxylic acid esters, lactone compounds, and mixtures thereof can be used.

상기 환상 플로라이드로는 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 부틸렌 카보네이트(butylene carbonate, BC), 비닐렌 카보네이트(vinylene carbonate, VC), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.The cyclic fluoride includes ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), and a mixture thereof. Any one selected from can be used.

상기 쇄상 카보네이트로는 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 에틸 메틸 카보네이트(ethyl methyl carbonate, EMC) 디프로필 카보네이트(DPC), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.The chain carbonate is selected from the group consisting of dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC) dipropyl carbonate (DPC), and mixtures thereof. You can use either one.

상기 쇄상 카르본산 에스테르는 포름산 메틸(methyl formate), 초산 메틸(methyl acetate), 프로피온산 메틸(methyl propionate), 프로피온산 에틸(ethyl propionate), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. The chain carboxylic acid ester may be any one selected from the group consisting of methyl formate, methyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, and mixtures thereof. .

상기 락톤계 화합물로는 γ-부티로락톤(γ-butyrolactone, GBL)을 사용할 수 있다. As the lactone compound, γ-butyrolactone (γ-butyrolactone, GBL) may be used.

한편 리튬 이차 전지의 종류에 따라 양극(42)과 음극(41) 사이에 세퍼레이터(43)가 존재할 수 있다. 이러한 세퍼레이터(43)로는 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.Meanwhile, the separator 43 may exist between the positive electrode 42 and the negative electrode 41 according to the type of the lithium secondary battery. As the separator 43, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride or two or more multilayer films thereof may be used, and polyethylene / polypropylene two-layer separator, polyethylene / polypropylene / polyethylene three-layer separator, polypropylene / polyethylene Of course, a mixed multilayer film such as a polypropylene three-layer separator can be used.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시에는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following embodiments are only preferred embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments.

(전지의 제조)(Production of battery)

(제조예 1: LiNi(Manufacture example 1: LiNi 0.40.4 CoCo 0.30.3 MnMn 0.280.28 MgMg 0.020.02 OO 22 의 제조)Manufacture)

공침 반응기(용량 4L, 회전모터의 출력 80W)에 증류수 4리터를 넣은 뒤 질소가스를 반응기에 0.5리터/분의 속도로 공급함으로써, 용존산소를 제거하고 반응기의 온도를 50 ℃로 유지시키면서 1000 rpm으로 교반하였다. 4 liters of distilled water was added to the coprecipitation reactor (capacity 4L, the output of the rotary motor 80W) and nitrogen gas was supplied to the reactor at a rate of 0.5 liters / minute to remove dissolved oxygen and maintain the reactor temperature at 50 ° C at 1000 rpm. Stirred.

여기에, 황산니켈, 황산코발트, 황산망간, 및 황산마그네슘을 40 : 30 : 28 : 2 몰 비로 혼합한 2.4M 농도의 금속 수용액을 0.3 리터/시간으로, 3.6 M 농도의 암모니아 용액을 0.03 리터/시간으로 반응기에 연속적으로 투입하였다. 또한, pH 조정을 위해 4.8M 농도의 NaOH 수용액을 공급하여 반응기 내의 pH를 11로 유지되도록 하였다.Here, a 2.4 M aqueous metal solution containing nickel sulfate, cobalt sulfate, manganese sulfate, and magnesium sulfate in a 40: 30: 28: 2 molar ratio was 0.3 liters / hour, and a 0.03 liter / s of ammonia solution of 3.6 M concentration was added. The reactor was continuously fed in time. In addition, an aqueous NaOH solution at a concentration of 4.8 M was supplied for pH adjustment so that the pH in the reactor was maintained at 11.

이어서, 반응기의 임펠러 속도를 1000 rpm으로 조절하여 공침 반응을 수행하였다. 이때 유량을 조절하여 용액의 반응기 내의 평균 체류 시간은 6 시간 정도가 되도록 하였으며, 반응이 정상상태에 도달한 후에 상기 반응물에 대해 정상상태 지속시간을 주어 좀 더 밀도가 높은 공침 화합물을 얻도록 하였다.Then, the co-precipitation reaction was performed by adjusting the impeller speed of the reactor to 1000 rpm. At this time, the flow rate was adjusted so that the average residence time of the solution in the reactor was about 6 hours, and after the reaction reached a steady state, a steady state duration was given to the reactant to obtain a more dense coprecipitation compound.

상기 얻어진 공침 화합물을 여과하고, 물로 세척한 다음, 110 ℃의 온풍 건조기에서 15 시간 동안 건조시켜, 활물질 전구체(Ni0.4Co0.3Mn0.28Mg0.02(OH)2)를 얻었다.The obtained coprecipitation compound was filtered, washed with water, and then dried in a warm air dryer at 110 ° C. for 15 hours to obtain an active material precursor (Ni 0.4 Co 0.3 Mn 0.28 Mg 0.02 (OH) 2 ).

상기 얻어진 활물질 전구체와 수산화리튬(LiOH)을 혼합한 후에 1 ℃/min의 승온 속도로 가열한 후 500 ℃에서 5 시간 동안 유지시켜 예비 소성을 수행하였으며, 뒤이어 930 ℃에서 20 시간 소성시켜 LiNi0.4Co0.3Mn0.28Mg0.02O2을 얻었다.After mixing the obtained active material precursor and lithium hydroxide (LiOH) was heated at a temperature increase rate of 1 ℃ / min, and then maintained at 500 ℃ for 5 hours to perform pre-firing, followed by firing at 930 ℃ 20 hours LiNi 0.4 Co 0.3 Mn 0.28 Mg 0.02 O 2 was obtained.

(제조예 2: Li[Li(Production Example 2: Li [Li 0.20.2 NiNi 0.1330.133 CoCo 00 .. 134134 MnMn 0.5330.533 ]O] O 22 의 제조)Manufacture)

공침 반응기(용량 4L, 회전모터의 출력 80W)에 증류수 4리터를 넣은 뒤 질소가스를 반응기에 0.5리터/분의 속도로 공급함으로써, 용존산소를 제거하고 반응기의 온도를 50 ℃로 유지시키면서 1000 rpm으로 교반하였다. 4 liters of distilled water was added to the coprecipitation reactor (capacity 4L, the output of the rotary motor 80W) and nitrogen gas was supplied to the reactor at a rate of 0.5 liters / minute to remove dissolved oxygen and maintain the reactor temperature at 50 ° C at 1000 rpm. Stirred.

여기에, 황산니켈, 황산코발트, 및 황산망간을 16.6 : 16.6 : 66.8 몰 비로 혼합한 2.4M 농도의 금속염 수용액을 0.3 리터/시간으로, 3.6 M 농도의 암모니아 용액을 0.03 리터/시간으로 반응기에 연속적으로 투입하였다. 또한, pH 조정을 위해 4.8M 농도의 NaOH 수용액을 공급하여 반응기 내의 pH가 10으로 유지되도록 하였다.Here, a 2.4 M aqueous metal salt solution containing nickel sulfate, cobalt sulfate, and manganese sulfate in a 16.6: 16.6: 66.8 molar ratio was continuously added to the reactor at 0.3 liter / hour, and a 3.6 M ammonia solution at 0.03 liter / hour in the reactor. Was added. In addition, 4.8 M NaOH aqueous solution was supplied for pH adjustment so that the pH in the reactor was maintained at 10.

이어서, 반응기의 임펠러 속도를 1000rpm으로 조절하여 공침 반응을 수행하였다. 이때 유량을 조절하여 용액의 반응기 내의 평균 체류 시간은 6 시간 정도가 되도록 하였으며, 반응이 정상상태에 도달한 후에 상기 반응물에 대해 정상상태 지속시간을 주어 좀 더 밀도가 높은 공침 화합물이 형성되도록 하였다.Subsequently, co-precipitation reaction was performed by adjusting the impeller speed of the reactor to 1000 rpm. At this time, the flow rate was adjusted so that the average residence time of the solution in the reactor was about 6 hours, and after the reaction reached a steady state, a steady state duration was given to the reactant to form a more dense coprecipitation compound.

상기 얻어진 공침 화합물을 여과하고, 물로 세척한 다음, 110 ℃의 온풍 건조기에서 15 시간 동안 건조시켜, 활물질 전구체(Ni0.166Co0.166Mn0.668(OH)2)를 얻었다.The obtained coprecipitation compound was filtered, washed with water, and then dried in a warm air dryer at 110 ° C. for 15 hours to obtain an active material precursor (Ni 0.166 Co 0.166 Mn 0.668 (OH) 2 ).

상기 얻어진 활물질 전구체와 수산화리튬(LiOH)을 혼합한 후에 1 ℃/min의 승온 속도로 가열한 후 500 ℃에서 5 시간 동안 유지시켜 예비 소성을 수행하였으며, 뒤이어 900 ℃에서 24 시간 소성시켜 Li[Li0.2Ni0.133Co0.134Mn0.533]O2을 얻었다. After mixing the obtained active material precursor and lithium hydroxide (LiOH) was heated at a temperature increase rate of 1 ℃ / min, and then maintained at 500 ℃ for 5 hours to perform pre-firing, followed by firing at 900 ℃ 24 hours Li [Li 0.2 Ni 0.133 Co 0.134 Mn 0.533 ] O 2 was obtained.

(제조예 3: LiNi(Manufacture example 3: LiNi 0.80.8 CoCo 0.10.1 MnMn 0.080.08 MgMg 0.020.02 OO 22 의 제조)Manufacture)

황산니켈, 황산코발트, 황산망간, 및 황산 마그네슘을 80 : 10 : 8 : 2 몰 비로 한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 활물질 전구체 [Ni0.8Co0.1Mn0.08Mg0.02](OH)2을 얻었다. 또한, 상기 얻어진 활물질 전구체와 수산화리튬(LiOH)을 혼합한 후에 2 ℃/min의 승온 속도로 가열한 후 500 ℃에서 5 시간 동안 유지시켜 예비 소성을 수행하였으며, 뒤이어 780 ℃에서 20 시간 소성시켜 LiNi0.8Co0.1Mn0.08Mg0.02O2을 얻었다. The active material precursor [Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.08 Mg 0.02 ] (OH) 2 in the same manner as in Example 1, except that nickel sulfate, cobalt sulfate, manganese sulfate, and magnesium sulfate were used in a molar ratio of 80: 10: 10: 8: 2. Got. In addition, after mixing the obtained active material precursor and lithium hydroxide (LiOH) was heated at a heating rate of 2 ℃ / min, and then maintained at 500 ℃ for 5 hours to perform pre-firing, followed by firing at 780 ℃ 20 hours LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.08 Mg 0.02 O 2 was obtained.

(제조예 4: LiNi(Manufacture example 4: LiNi 0.40.4 CoCo 0.30.3 MnMn 0.280.28 MgMg 0.020.02 OO 1.991.99 FF 0.010.01 의 제조)Manufacture)

상기 제조예 1에서 얻어진 활물질 전구체(Ni0.4Co0.3Mn0.28Mg0.02(OH)2), 수산화리튬(LiOH), 및 리륨 플루오르(LiF)을 1.00 : 0.99 : 0.01 몰 비로 혼합한 후에 1 ℃/min의 승온 속도로 가열한 후 500 ℃에서 5 시간 동안 유지시켜 예비 소성을 수행하였으며, 뒤이어 900 ℃에서 20 시간 소성시켜 LiNi0.4Co0.3Mn0.28Mg0.02O1.99F0.01을 얻었다. 1 ° C / min after mixing the active material precursor (Ni 0.4 Co 0.3 Mn 0.28 Mg 0.02 (OH) 2 ), lithium hydroxide (LiOH), and lithium fluorine (LiF) obtained in Preparation Example 1 in a 1.00: 0.99: 0.01 molar ratio. After preheating was carried out by heating at a rate of temperature increase of 500 ℃ for 5 hours, followed by firing at 900 ℃ 20 hours to obtain LiNi 0.4 Co 0.3 Mn 0.28 Mg 0.02 O 1.99 F 0.01 .

(제조예 5: AlF(Production example 5: AlF 33 로 코팅된 Li[Li Coated with Li [Li 0.20.2 NiNi 0.1330.133 CoCo 00 .. 134134 MnMn 0.5330.533 ]O] O 22 의 제조)Manufacture)

1) AlF3 코팅액의 제조1) Preparation of AlF 3 Coating Liquid

500ml 유리 비이커에 0.05M의 Al(NO3)39H2O 50ml 수용액을 만들었다. 이때 상기 수용액의 온도를 20℃로 유지시키고, 교반 속도 600rpm으로 교반하면서, 0.35M NH4F 수용액 50ml를 5ml/min의 속도로 상기 비이커에 연속적으로 투입하였다. 이때, NH4F 수용액 첨가시 pH는 10.00이었다.A 50 ml aqueous solution of 0.05 M Al (NO 3 ) 3 9H 2 O was made in a 500 ml glass beaker. At this time, while maintaining the temperature of the aqueous solution at 20 ℃, while stirring at a stirring speed of 600rpm, 50ml of 0.35M NH 4 F aqueous solution was continuously added to the beaker at a rate of 5ml / min. At this time, pH was 10.00 when NH 4 F aqueous solution was added.

이어서, NH4OH 2ml을 상기 비이커에 추가하고, 1시간 동안 교반하여 미 반응물을 모두 침전시켜 코팅 화합물을 얻었다. 이때, NH4OH 의 사용량은 0.35M이었다. 얻어진 코팅 화합물이 침전된 침전체, 즉 코팅액의 점도는 약 2.5cP정도로 pH는 10.00을 유지하였으며, 하얀색을 띄고 있었다. 제조된 코팅 화합물의 조성은 AlF3이며, 입자의 평균 크기는 약 50 내지 200 nm 정도였고, 비표면적은 70m2/g이었다.Subsequently, 2 ml of NH 4 OH was added to the beaker and stirred for 1 hour to precipitate all unreacted materials to obtain a coating compound. At this time, the amount of NH 4 OH was 0.35M. The obtained precipitated coating compound precipitated, that is, the viscosity of the coating solution was about 2.5cP pH was maintained at 10.00, it was white. The composition of the prepared coating compound was AlF 3 , the average size of the particles was about 50 to 200 nm, the specific surface area was 70m 2 / g.

2) 코팅된 양극 활물질 제조2) Manufacture of Coated Cathode Active Material

상기 0.05M의 AlF3이 분산된 코팅액 100ml에 상기 제조예 2에서 제조한 100g의 Li[Li0.2Ni0.133Co0.134Mn0.533]O2을 서서히 함침시킨 후, 온도를 20℃로 유지시키면서, 교반 속도 1000rpm으로 교반하였다. 이 때 pH는 10.00을 유지하였으며, 점도는 약 10 cP 정도였다.100 g of Li [Li 0.2 Ni 0.133 Co 0. Prepared in Preparation Example 2 in 100 ml of the coating solution in which AlF 3 was dispersed in 0.05M. 134 Mn 0.533 ] O 2 was slowly impregnated and then stirred at a stirring speed of 1000 rpm while maintaining the temperature at 20 ° C. At this time, the pH was maintained at 10.00 and the viscosity was about 10 cP.

상기 반응물을 110℃의 항온조에서 24시간 동안 건조시키고, 이어서 400℃로 열처리하여 AlF3가 코팅된 Li[Li0.2Ni0.133Co0.134Mn0.533]O2을 제조하였다.The reaction was dried in a thermostat at 110 ° C. for 24 hours and then heat treated at 400 ° C. to give AlF 3 coated Li [Li 0.2 Ni 0.133 Co 0 . 134 Mn 0.533 ] O 2 was prepared.

(실시예 1: LiNiExample 1: LiNi 0.40.4 CoCo 0.30.3 MnMn 0.280.28 MgMg 0.020.02 OO 22 와 Li[LiAnd Li [Li 0.20.2 NiNi 0.1330.133 CoCo 00 .. 134134 MnMn 0.5330.533 ]O] O 22 가 50 : 50 중량비로 혼합된 양극 활물질)50: 50 positive electrode active material mixed in a weight ratio)

상기 제조예 1에서 제조된 LiNi0.4Co0.3Mn0.28Mg0.02O2와 상기 제조예 2에서 제조된 Li[Li0.2Ni0.133Co0.134Mn0.533]O2을 50 : 50 중량비가 되도록 이시까와식 분쇄 막자 사발에서 혼합하여, 양극 활물질을 얻었다. 이어서, 분산매로 N-메틸-2-피롤리돈에 결착제로 폴리불화비닐리덴을 용해시키고, 도전제로 탄소를 사용하여 양극 활물 질, 도전제, 및 결착제의 중량비가 85 : 7.5 : 7.5이 되도록 첨가한 후 혼합하여, 양극 슬러리를 제조하였다. 제조한 양극 슬러리를 20㎛ 두께의 알루미늄박에 균일하게 도포하고, 120℃에서 진공 건조하여 리튬 이차 전지용 양극을 제조하였다.LiNi 0.4 Co 0.3 Mn 0.28 Mg 0.02 O 2 prepared in Preparation Example 1 and Li [Li 0.2 Ni 0.133 Co 0 . 134 Mn 0.533] O 2 to 50: a mixture of from Ishihara how the expression grinding mortar so that a weight ratio of 50, to obtain a positive electrode active material. Subsequently, polyvinylidene fluoride was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone as a dispersion medium as a binder, and carbon was used as the conductive agent so that the weight ratio of the positive electrode active material, the conductive agent, and the binder was 85: 7.5: 7.5. After addition and mixing, a positive electrode slurry was prepared. The prepared positive electrode slurry was uniformly applied to an aluminum foil having a thickness of 20 μm, and vacuum dried at 120 ° C. to prepare a positive electrode for a lithium secondary battery.

에틸렌카보네이트와 디에틸카보네이트를 부피비 3:7로 혼합한 용매에, LiPF6을 그 농도가 1 mol/ℓ가 되도록 용해하여 전해액을 제조하였다.LiPF 6 was dissolved in a solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 3: 7 so as to have a concentration of 1 mol / L to prepare an electrolyte solution.

상기 제조한 양극과, 상대 전극으로 리튬 호일을 사용하고, 다공성 폴리에틸렌막(셀가르드 엘엘씨 제, Celgard 2300, 두께: 25㎛)을 세퍼레이터로 하고, 상기 제조된 전해액을 사용하여 통상적으로 알려져 있는 제조 공정에 따라 C2032 규격의 코인 전지를 제조하였다.  The anode prepared above, a lithium foil as a counter electrode, a porous polyethylene membrane (manufactured by Celgard ELC, Celgard 2300, thickness: 25 μm) as a separator, and a commonly known preparation using the prepared electrolyte solution The coin cell of the C2032 standard was manufactured according to the process.

(실시예 2: Li[NiExample 2: Li [Ni 0.40.4 CoCo 0.30.3 MnMn 0.280.28 MgMg 0.020.02 ]O] O 22 와 Li[LiAnd Li [Li 0.20.2 NiNi 0.1330.133 CoCo 00 .. 134134 MnMn 0.5330.533 ]O] O 22 end 70 : 30 중량비로 혼합된 양극 활물질)70: 30 weight ratio positive electrode active material)

Li[Ni0.4Co0.3Mn0.28Mg0.02]O2와 Li[Li0.2Ni0.133Co0.134Mn0.533]O2의 중량비가 70 : 30 인 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.Example, except that the weight ratio of Li [Ni 0.4 Co 0.3 Mn 0.28 Mg 0.02 ] O 2 and Li [Li 0.2 Ni 0.133 Co 0.134 Mn 0.533 ] O 2 is 70:30 The battery was manufactured by the same method as 1.

(실시예 3: LiNiExample 3: LiNi 0.80.8 CoCo 0.10.1 MnMn 0.080.08 MgMg 0.020.02 OO 22 와 Li[LiAnd Li [Li 0.20.2 NiNi 0.1330.133 CoCo 00 .. 134134 MnMn 0.5330.533 ]O] O 22 가 50 : 50 중량비로 혼합된 양극 활물질)50: 50 positive electrode active material mixed in a weight ratio)

LiNi0.4Co0.3Mn0.28Mg0.02O2 대신 제조예 3에서 제조된 LiNi0.8Co0.1Mn0.08Mg0.02O2을 이용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.A battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.08 Mg 0.02 O 2 prepared in Preparation Example 3 was used instead of LiNi 0.4 Co 0.3 Mn 0.28 Mg 0.02 O 2 .

(실시예 4: LiNiExample 4: LiNi 0.40.4 CoCo 0.30.3 MnMn 0.280.28 MgMg 0.020.02 OO 1.991.99 FF 0.010.01 와 Li[LiAnd Li [Li 0.20.2 NiNi 0.1330.133 CoCo 00 .. 134134 MnMn 0.5330.533 ]O] O 22 가 50 : 50 의 중량비로 혼합된 양극 활물질)Is a positive electrode active material mixed at a weight ratio of 50 to 50)

LiNi0.4Co0.3Mn0.28Mg0.02O2 대신 제조예 4에서 제조된 LiNi0.4Co0.3Mn0.28Mg0.02O1.99F0.01을 이용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.A battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that LiNi 0.4 Co 0.3 Mn 0.28 Mg 0.02 O 1.99 F 0.01 was used in Preparation Example 4 instead of LiNi 0.4 Co 0.3 Mn 0.28 Mg 0.02 O 2 .

(실시예 5: LiNiExample 5: LiNi 0.40.4 CoCo 0.30.3 MnMn 0.280.28 MgMg 0.020.02 OO 22 와 AlFAnd AlF 33 로 코팅된Coated with Li[LiLi [Li 0.20.2 NiNi 0.1330.133 CoCo 00 .. 134134 MnMn 0.5330.533 ]O] O 22 가 50 : 50 중량비로 혼합된 양극 활물질)50: 50 positive electrode active material mixed in a weight ratio)

Li[Li0.2Ni0.133Co0.134Mn0.533]O2 대신 제조예 5에서 제조된 AlF3로 코팅된 Li[Li0.2Ni0.133Co0.134Mn0.533]O2를 이용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.Li [Li 0.2 Ni 0.133 Co 0 . Li [Li 0.2 Ni 0.133 Co 0. Coated with AlF 3 prepared in Preparation Example 5 instead of 134 Mn 0.533 ] O 2 . Example, except using 134 Mn 0.533 ] O 2 The battery was manufactured by the same method as 1.

(비교예 1: Li[Li(Comparative Example 1: Li [Li 0.20.2 NiNi 0.1330.133 CoCo 0.1340.134 MnMn 0.5550.555 ]O] O 22 양극 활물질) Cathode active material)

상기 제조예 2에서 제조된 Li[Li0.2Ni0.133Co0.134Mn0.555]O2을 단독으로 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.A battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that Li [Li 0.2 Ni 0.133 Co 0.134 Mn 0.555 ] O 2 prepared in Preparation Example 2 was used alone.

(비교예 2: LiNiComparative Example 2: LiNi 0.40.4 CoCo 0.30.3 MnMn 0.280.28 MgMg 0.020.02 OO 22 양극 활물질) Cathode active material)

상기 제조예 1에서 제조된 LiNi0.4Co0.3Mn0.28Mg0.02O2을 단독으로 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.A battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that LiNi 0.4 Co 0.3 Mn 0.28 Mg 0.02 O 2 prepared in Preparation Example 1 was used alone.

(비교예 3: LiNiComparative Example 3: LiNi 0.80.8 CoCo 0.10.1 MnMn 0.080.08 MgMg 0.020.02 OO 22 양극 활물질) Cathode active material)

상기 제조예 3에서 제조된 LiNi0.8Co0.1Mn0.08Mg0.02O2을 단독으로 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.A battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.08 Mg 0.02 O 2 prepared in Preparation Example 3 was used alone.

(비교예 4: LiNiComparative Example 4: LiNi 0.40.4 CoCo 0.30.3 MnMn 0.280.28 MgMg 0.020.02 OO 1.991.99 FF 0.010.01 양극 활물질) Cathode active material)

상기 제조예 4에서 제조된 LiNi0.4Co0.3Mn0.28Mg0.02O1.99F0.01을 단독으로 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.A battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that LiNi 0.4 Co 0.3 Mn 0.28 Mg 0.02 O 1.99 F 0.01 prepared in Preparation Example 4 was used alone.

(비교예 5: AlF(Comparative Example 5: AlF 33 코팅된 Li[Li Coated Li [Li 0.20.2 NiNi 0.1330.133 CoCo 0.1340.134 MnMn 0.5550.555 ]O] O 22 양극 활물질) Cathode active material)

상기 제조예 5에서 제조된 Li[Li0.2Ni0.133Co0.134Mn0.555]O2을 단독으로 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하였다. A battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that Li [Li 0.2 Ni 0.133 Co 0.134 Mn 0.555 ] O 2 prepared in Preparation Example 5 was used alone.

(실험예 1: 탭 밀도 측정)Experimental Example 1 Tap Density Measurement

상기 실시예 1 내지 5, 및 비교예 1 내지 5에서 사용된 양극 활물질의 탭 밀도(g/㎤)를 측정하였다.The tap density (g / cm 3) of the positive electrode active materials used in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 was measured.

10 ml의 유리 비커에 양극 활물질 10g을 넣은 후, 초음파 발생기에 유리 비커를 두어 30분 동안 초음파를 가해주어 진동시킨다. 그 후, 유리 비커 내에 양극 활물질의 부피를 측정하여 탭 밀도(g/㎤)를 측정하였다. 이것을 10회 반복하여 양극 활물질의 탭 밀도(g/㎤)를 측정한 후에 그것의 평균값을 양극 활물질의 탭 밀도로 정하였다.After putting 10 g of the positive electrode active material into a 10 ml glass beaker, a glass beaker is placed in an ultrasonic generator, and ultrasonic waves are applied for 30 minutes to vibrate. Thereafter, the volume of the positive electrode active material was measured in a glass beaker to measure the tap density (g / cm 3). After repeating this ten times, the tap density (g / cm 3) of the positive electrode active material was measured, and its average value was determined as the tap density of the positive electrode active material.

상기 실시예 1 내지 4, 및 비교예 4에서 사용된 양극 활물질의 측정된 탭 밀도를 하기 표 1에 나타내었다. The measured tap densities of the positive electrode active materials used in Examples 1 to 4 and Comparative Example 4 are shown in Table 1 below.

[표 1]TABLE 1

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 비교예 4Comparative Example 4 탭 밀도
(g/㎤)
Tap density
(g / cm3)
1.891.89 1.781.78 1.931.93 1.951.95 1.651.65

상기 표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 4에서 사용된 양극 활물질의 탭 밀도는 비교예 1에서 사용된 양극 활물질에 비해 증가한 것을 확인할 수 있다. 이것은 실시예 1 내지 4에서 사용한 제2 리튬 전이금속 복합 산화물의 탭 밀도가 2.2 g/㎤ 이상의 높은 값을 가지기 때문이다. 상기 증가된 탭 밀도는 양극의 부피당 용량과 중량당 용량을 향상시켜 에너지 밀도 면에서 우수한 특성을 나타낼 수 있도록 한다.Referring to Table 1, it can be seen that the tap density of the positive electrode active material used in Examples 1 to 4 increased compared to the positive electrode active material used in Comparative Example 1. The tap density of the second lithium transition metal composite oxide used in Examples 1 to 4 was 2.2 g / cm 3. This is because it has a high value. The increased tap density improves the capacity per volume and capacity per weight of the positive electrode so that it can exhibit excellent properties in terms of energy density.

또한, 실시예 1과 2를 통해, 제1 리튬 전이금속 복합 산화물의 함량이 커질 수록 탭 밀도의 증가량이 작아짐을 확인할 수 있다. 따라서, 제1 리튬 전이금속 복합 산화물의 함량비가 커질수록 에너지 밀도 면에서 불리함을 알 수 있다.In addition, through Examples 1 and 2, it can be seen that as the content of the first lithium transition metal composite oxide increases, the amount of increase in tap density decreases. Therefore, it can be seen that the larger the content ratio of the first lithium transition metal composite oxide is, the more disadvantageous in terms of energy density.

(실험예 2: 전지의 용량 특성 평가)Experimental Example 2: Evaluation of Capacity Characteristics of a Battery

실시예 1 내지 5의 전지를 2.0 내지 4.6 V 범위에서 20 mAg-1(0.08 C)의 전류를 인가하여 3사이클 동안 충방전을 수행하여 방전 용량을 측정하였으며, 그 후 50 mAg-1(0.2 C)의 전류를 인가하여 충방전을 수행하여 방전 용량을 측정하였다. 이때 20 mAg-1(0.08 C)와 50 mAg-1(0.2 C)의 인가전류에서 얻어진 첫 번째 사이클의 방전 용량을 하기 표 2에 나타내었다.The discharge capacity of the batteries of Examples 1 to 5 was charged and discharged for 3 cycles by applying a current of 20 mAg -1 (0.08 C) in the range of 2.0 to 4.6 V, and then 50 mAg -1 (0.2 C) was measured. Charging and discharging were performed by applying a current of a) to measure the discharge capacity. The discharge capacity of the first cycle obtained at the applied current of 20 mAg -1 (0.08 C) and 50 mAg -1 (0.2 C) is shown in Table 2 below.

[표 2]TABLE 2

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 20 mAg-1방전용량20 mAg -1 discharge capacity 220mAhg-1 220mAhg -1 224mAhg-1 224mAhg -1 234mAhg-1 234mAhg -1 218mAhg-1 218 mAhg -1 220mAhg-1 220mAhg -1 50 mAg-1방전용량50 mAg -1 discharge capacity 210mAhg-1 210mAhg -1 211mAhg-1 211mAhg -1 223mAhg-1 223mAhg -1 209mAhg-1 209 mAhg -1 210mAhg-1 210mAhg -1

상기 표 2를 참조하면, 20 mAg-1 인가전류에서 실시예 1 내지 5의 양극 활물질을 포함하는 전지의 방전 용량은 약 220 mAhg-1 이상의 높은 중량당 에너지 용량을 보여준다. 또한, 50 mAg-1 인가전류에서도 약 210 mAhg-1 이상의 높은 중량당 에너지 용량을 유지하는 것을 알 수 있다. 특히, 실시예 3의 방전 용량은 20 mAg-1 인가전류에서 234 mAhg-1의 방전 용량을 나타내어 매우 우수한 중량당 에너지 용량을 보여준다. Referring to Table 2, the discharge capacity of the battery including the positive electrode active material of Examples 1 to 5 at 20 mAg -1 applied current shows a high energy capacity per weight of about 220 mAhg -1 or more. In addition, it can be seen that even at 50 mAg −1 applied current, a high energy-per-weight capacity of about 210 mAhg −1 or more is maintained. In particular, the discharge capacity in Example 3 is 20 mAg -1 is shown the discharge capacity at a current of 234 mAhg -1 shows the excellent energy capacity per weight.

(실험예 3: 전지의 방전 곡선 평가)Experimental Example 3: Evaluation of Discharge Curve of Battery

3-1) 실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 1의 비교3-1) Comparison of Example 1, Example # 2, and Comparative Example 1

상기 실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 1의 코인 전지를 이용하여 2.0 V 내지 4.6 V 범위에서 50 mAg-1(0.2 C)의 인가 전류를 가해주면서 충방전 테스트를 수행하였다. 이때 충방전 테스트는 5 사이클의 방전 곡선을 비교하여 각각의 방전 전위를 비교하였다.Using the coin cells of Example 1, Example 2, and Comparative Example 1 charge and discharge test was performed while applying an applied current of 50 mAg -1 (0.2 C) in the range of 2.0 V to 4.6 V. At this time, the charge and discharge test compared the discharge curve of 5 cycles to compare the respective discharge potential.

도 2는 실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 1의 코인 전지의 5 사이클 방전 전위를 보여주는 충방전 곡선이다. 2 is a charge / discharge curve showing the five cycle discharge potentials of the coin cells of Example 1, Example 2, and Comparative Example 1. FIG.

도 2를 참조하면, 실시예 1의 경우에는 방전 전위가 비교예 1에 비해 증가하여 에너지 밀도 면에서 우수한 특성을 나타났으며, 실시예 2도 방전 전위가 증가하여 에너지 밀도 면에서 우수한 특성을 가지고 있음을 확인하였다. 그러나 상기 제1 리튬 전이금속 복합 산화물의 중량비가 커질수록 방전 전위의 증가 폭이 작아져 에너지 밀도 면에서 불리함을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, in Example 1, the discharge potential is increased compared to Comparative Example 1 to show excellent characteristics in terms of energy density, and Example 2 also has excellent characteristics in terms of energy density due to an increase in discharge potential. It was confirmed that there is. However, as the weight ratio of the first lithium transition metal composite oxide increases, the increase in discharge potential decreases, which is disadvantageous in terms of energy density.

3-2) 실시예 1, 실시예 3, 및 비교예 1의 비교3-2) Comparison of Example 1, Example 3, and Comparative Example 1

상기 실시예 1, 실시예 3, 및 비교예 1의 코인 전지를 이용하여 2.0 V 내지 4.6 V 범위에서 50 mAg-1(0.2 C)의 인가 전류를 가해주면서 충방전 테스트를 수행하였다. 이때 충방전 테스트는 5 사이클의 방전 곡선을 비교하여 각각의 방전 전위를 비교하였다. Charge and discharge tests were performed by applying an applied current of 50 mAg −1 (0.2 C) in the range of 2.0 V to 4.6 V using the coin cells of Example 1, Example 3, and Comparative Example 1. At this time, the charge and discharge test compared the discharge curve of 5 cycles to compare the respective discharge potential.

도 3은 실시예 1, 실시예 3, 및 비교예 1의 코인 전지의 5 사이클 방전 전위를 보여주는 충방전 곡선이다.3 is a charge / discharge curve showing five cycle discharge potentials of the coin cells of Example 1, Example 3, and Comparative Example 1. FIG.

도 3을 참조하면, 실시예 1의 경우에는 방전 전위가 비교예 1에 비해 증가하여 에너지 밀도 면에서 우수한 특성을 나타났으며, 실시예 3도 방전 전위가 증가하여 에너지 밀도 면에서 우수한 특성을 가지고 있음을 확인하였다. 특히, 실시예 3의 경우 중량당 에너지 용량이 220 mAh/g 이상으로 고용량을 유지하면서도 방전 전위가 증가하여 굉장히 우수한 에너지 밀도 특성을 나타내고 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, in Example 1, the discharge potential was increased in comparison with Comparative Example 1 to show excellent characteristics in terms of energy density, and Example 3 also had excellent characteristics in terms of energy density due to an increase in discharge potential. It was confirmed that there is. Particularly, in the case of Example 3, it can be seen that the discharge potential is increased while maintaining a high capacity at an energy capacity per weight of 220 mAh / g or more, thereby showing an excellent energy density characteristic.

(실험예 4: 전지의 사이클 수명 특성 평가)Experimental Example 4: Evaluation of Cycle Life Characteristics of a Battery

4-1) 실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 2의 비교4-1) Comparison of Example 1, Example 2, and Comparative Example 2

상기 실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 2의 코인 전지를 이용하여 2.0 V 내지 4.6 V 범위에서 50 mAg-1(0.2 C) 인가 전류를 가해주면서 충방전 테스트를 수행하였다. 이때 충방전 테스트는 70 사이클이 진행되는 동안 초기 용량 대비 용량 유지율로 평가하였고 그 결과를 표 3에 나타내었다.Charge and discharge tests were performed by applying 50 mAg −1 (0.2 C) applied current in the range of 2.0 V to 4.6 V using the coin cells of Example 1, Example 2, and Comparative Example 2. At this time, the charge and discharge test was evaluated as the capacity retention rate relative to the initial capacity during the 70 cycles and the results are shown in Table 3.

[표 3][Table 3]

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 2Comparative Example 2 용량 유지율(%) Capacity retention rate (%) 93.3 %
(194 mAh/g)
93.3%
(194 mAh / g)
93.4 %
(197 mAh/g)
93.4%
(197 mAh / g)
87.2 %
(169 mAh/g)
87.2%
(169 mAh / g)

상기 표 3을 참조하면, 실시예 1과 2의 경우에는 그 사이클 특성이 4.6 V의 높은 전압에서도 초기 용량 대비 93% 이상의 용량 유지율을 나타낸다. 그러나 비교예 2의 경우에는 그 사이클 특성이 87.2%로 다소 낮게 나타남을 알 수 있다.Referring to Table 3, in the case of Examples 1 and 2, even if the cycle characteristics of the high voltage of 4.6V, the capacity retention rate of 93% or more compared to the initial capacity. However, in the case of Comparative Example 2, it can be seen that the cycle characteristics are somewhat low, 87.2%.

4-2) 실시예 1, 실시예 3, 및 비교예 3의 비교4-2) Comparison of Example 1, Example 3, and Comparative Example 3

상기 실시예 1, 실시예 3, 및 비교예 3의 코인 전지를 이용하여 2.0 V 내지 4.6 V 범위에서 50 mAg-1(0.2 C)의 인가전류를 가해주면서 충방전 테스트를 수행하였다. 이때 충방전 테스트는 70 사이클이 진행되는 동안 초기 용량 대비 용량 유지율로 평가하였고 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.Using the coin cells of Example 1, Example 3, and Comparative Example 3, the charge and discharge test was performed while applying an applied current of 50 mAg -1 (0.2 C) in the range of 2.0 V to 4.6 V. At this time, the charge and discharge test was evaluated as the capacity retention rate relative to the initial capacity during the 70 cycles and the results are shown in Table 4 below.

[표 4][Table 4]

실시예 1Example 1 실시예 3Example 3 비교예 3Comparative Example 3 용량 유지율(%) Capacity retention rate (%) 93.3 %
(194 mAh/g)
93.3%
(194 mAh / g)
93.1 %
(207 mAh/g)
93.1%
(207 mAh / g)
86.0 %
(178 mAh/g)
86.0%
(178 mAh / g)

상기 표 4를 참조하면, 실시예 1과 3의 경우에는 그 사이클 특성이 4.6 V의 높은 전압에서도 초기 용량 대비 93% 이상의 용량 유지율을 보이며 매우 우수한 수명 특성을 보여준다. 특히, 실시예 3의 경우에는 70 사이클 후에도 200 mAh/g의 높은 중량당 에너지 용량을 유지하고 있으면서도 우수한 수명 특성 나타낸다. Referring to Table 4, in the case of Examples 1 and 3, the cycle characteristics show a capacity retention ratio of 93% or more compared to the initial capacity even at a high voltage of 4.6 V, and shows very excellent life characteristics. In particular, in the case of Example 3, even after maintaining 70 cycles, while maintaining a high energy-per-weight capacity of 200 mAh / g, excellent life characteristics are exhibited.

그러나 비교예 3의 경우에는 그 사이클 특성이 86.0%로 다소 낮게 나타남을 알 수 있다.However, in the case of Comparative Example 3, it can be seen that the cycle characteristics are somewhat low, 86.0%.

4-3) 실시예 4, 비교예 2, 및 비교예 4의 비교4-3) Comparison of Example 4, Comparative Example 2, and Comparative Example 4

상기 실시예 4, 비교예 2, 및 비교예 4의 코인 전지를 이용하여 2.0 V 내지 4.6 V 범위에서 50 mAg-1(0.2 C) 인가전류를 가해주면서 충방전 테스트를 수행하였다. 이때 충방전 테스트는 70 사이클이 진행되는 동안 초기 용량 대비 용량 유지율로 평가하였고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.Using the coin cells of Example 4, Comparative Example 2, and Comparative Example 4, the charge and discharge test was performed while applying a 50 mAg -1 (0.2 C) applied current in the range of 2.0 V to 4.6 V. At this time, the charge and discharge test was evaluated as the capacity retention rate relative to the initial capacity during the 70 cycles, the results are shown in Table 5 below.

[표 5]TABLE 5

실시예 4Example 4 비교예 2Comparative Example 2 비교예 4Comparative Example 4 용량 유지율(%) Capacity retention rate (%) 92.9 %
(204 mAh/g)
92.9%
(204 mAh / g)
87.2 %
(168 mAh/g)
87.2%
(168 mAh / g)
88.8 %
(170 mAh/g)
88.8%
(170 mAh / g)

상기 표 5를 참조하면, 실시예 4의 경우에는 그 사이클 특성이 4.6 V의 높은 전압에서도 초기 용량 대비 약 93%의 용량 유지율을 보이며 매우 우수한 수명 특성을 보여준다. 이것은 산소에 치환된 불소 입자가 주로 입자 표면에서 공유 결합성이 강한 화학 결합으로 존재하여 상기 리튬 전이금속 복합 산화물 결정의 표면을 안정화하고 접촉하는 전해액의 분해를 억제함과 동시에 불산(HF)으로부터 양극 활물질 표면을 보호하여 전이금속의 용해를 방지함으로써 전기화학적 특성을 향상시키기 때문이다. Referring to Table 5, in the case of Example 4, the cycle characteristic shows a capacity retention of about 93% compared to the initial capacity even at a high voltage of 4.6 V and shows very excellent life characteristics. This is because fluorine particles substituted with oxygen mainly exist as covalently bonded chemical bonds on the surface of the particles to stabilize the surface of the lithium transition metal composite oxide crystals and to suppress decomposition of the contacted electrolyte solution, and at the same time, the anode from the hydrofluoric acid (HF) This is because the electrochemical properties are improved by protecting the surface of the active material to prevent dissolution of the transition metal.

이것은 불소로 치환된 비교예 4가 비교예 2에 비해 수명 특성이 다소 증가한 결과로부터도 확인할 수 있다. 그러나 비교예 4의 경우에는 그 사이클 특성이 88.8%로 실시예 4에 비해 다소 낮게 나타남을 알 수 있다.This can be confirmed from the result that the comparative example 4 substituted with the fluorine slightly improved the lifetime characteristics compared with the comparative example 2. However, in the case of Comparative Example 4, the cycle characteristics were 88.8%, which is slightly lower than that of Example 4.

4-4) 실시예 5와 비교예 2의 비교4-4) Comparison of Example 5 and Comparative Example 2

상기 실시예 5와 비교예 2의 코인 전지를 이용하여 2.0 V 내지 4.6 V 범위에서 50 mAg-1(0.2 C)의 인가전류를 가해주면서 충방전 테스트를 수행하였다. 이때 충방전 테스트는 70 사이클이 진행되는 동안 초기 용량 대비 용량 유지율로 평가하였고, 그 결과를 표 6에 나타내었다.Using the coin battery of Example 5 and Comparative Example 2, the charge and discharge test was performed while applying an applied current of 50 mAg -1 (0.2 C) in the range of 2.0 V to 4.6 V. At this time, the charge and discharge test was evaluated by the capacity retention rate relative to the initial capacity during the 70 cycles, the results are shown in Table 6.

[표 6]TABLE 6

실시예 5Example 5 비교예 2Comparative Example 2 용량 유지율(%) Capacity retention rate (%) 91.1 %
(190mAh/g)
91.1%
(190mAh / g)
87.2 %
(169 mAh/g)
87.2%
(169 mAh / g)

표 6을 참조하면, 실시예 4의 경우에는 사이클 특성이 4.6 V의 높은 전압에 서도 초기 용량 대비 약 91%의 용량 유지율을 보이며 매우 우수한 수명 특성을 보여주고 190 mAh/g의 높은 중량당 에너지 용량을 유지하는 것을 알 수 있다. 이것은 AlF3 나노 입자로 이루어진 코팅층이 양극 활물질의 구조적인 변화와 전해질과의 반응을 억제시켰기 때문이다. Referring to Table 6, in the case of Example 4, the cycle characteristic shows a capacity retention of about 91% compared to the initial capacity even at a high voltage of 4.6 V, and shows a very good lifespan characteristic and a high energy capacity per weight of 190 mAh / g. It can be seen that it is maintained. This is because the coating layer made of AlF 3 nanoparticles suppressed the structural change of the cathode active material and the reaction with the electrolyte.

그러나 비교예 2의 경우에는 그 사이클 특성이 87.2%로 다소 낮게 나타남을 알 수 있다.However, in the case of Comparative Example 2, it can be seen that the cycle characteristics are somewhat low, 87.2%.

(실험예 5: 전지의 율 특성 평가)Experimental Example 5: Evaluation of Rate Characteristics of a Battery

5-1) 실시예 1, 실시예 3, 및 비교예 1의 비교5-1) Comparison of Example 1, Example 3, and Comparative Example 1

상기 실시예 1, 실시예 3, 및 비교예 1의 코인 전지를 이용하여 실온에서 0.2 C의 정전류로 전압이 4.6 V에 도달할 때까지 충전하고, 0.2 C, 0.5 C, 1 C, 3 C의 순서대로 정전류에서 3 사이클 씩 전압이 2.0 V에 도달할 때까지 방전함으로써, 각각의 정전류에서 전지의 방전 용량(mAhg-1)을 측정하였다. 이때 율 특성 테스트는 3 사이클 씩 3 C의 정전류에서 측정된 방전용량의 평균값을 0.2 C의 정전류에서 측정된 방전용량의 평균값 대비 용량 유지율로 변화하여 그 특성을 평가하였고 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.The coin batteries of Example 1, Example 3, and Comparative Example 1 were used to charge at a constant current of 0.2 C at room temperature until the voltage reached 4.6 V, and 0.2 C, 0.5 C, 1 C, 3 C The discharge capacity (mAhg −1 ) of the battery was measured at each constant current by discharging in a sequence until the voltage reached 2.0 V in constant current at three cycles. At this time, the rate characteristic test changed the average value of the discharge capacity measured at 3 C constant current every 3 cycles to the capacity retention ratio compared to the average value of the discharge capacity measured at 0.2 C constant current, and evaluated the characteristics thereof. The results are shown in Table 7 below. It was.

[표 7]TABLE 7

실시예 1Example 1 실시예 3Example 3 비교예 1Comparative Example 1 용량 유지율(%) Capacity retention rate (%) 85.6 %85.6% 82.2 %82.2% 68.8 %68.8%

표 7을 참조하면, 실시예 1과 3의 경우에는 율 특성이 3 C의 높은 인가전류에서도 0.2 C 방전용량 대비 80 % 이상의 용량 유지율을 보이며 매우 우수한 율 특성을 보여주는 것을 알 수 있다. Referring to Table 7, it can be seen that in the case of Examples 1 and 3, the rate characteristic shows a capacity retention ratio of 80% or more compared to 0.2 C discharge capacity even at a high applied current of 3 C, and shows a very excellent rate characteristic.

그러나 비교예 1의 경우에는 양극 활물질의 낮은 전자 전도도로 인해 율 특성이 70% 이하로 다소 낮게 나타나는 것을 알 수 있다. However, in the case of Comparative Example 1 it can be seen that due to the low electron conductivity of the positive electrode active material, the rate characteristic is slightly lower than 70%.

5-2) 실시예 4, 및 비교예 1의 비교5-2) Comparison of Example 4 and Comparative Example 1

상기 실시예 4, 및 비교예 1의 코인 전지를 이용하여 실온에서 0.2 C의 정전류로 전압이 4.6 V에 도달할 때까지 충전하고, 0.2 C, 0.5 C, 1 C, 3 C의 순서대로 정전류에서 3 사이클 씩 전압이 2.0 V에 도달할 때까지 방전함으로써, 각각의 정전류에서 전지의 방전 용량(mAhg-1)을 측정하였다. 이때 율 특성 테스트는 3 사이클 씩 3 C의 정전류에서 측정된 방전용량의 평균값을 0.2 C의 정전류에서 측정된 방전용량의 평균값 대비 용량 유지율로 변화하여 그 특성을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.Using the coin battery of Example 4 and Comparative Example 1, the battery was charged at a constant current of 0.2 C at room temperature until the voltage reached 4.6 V, and then at a constant current in the order of 0.2 C, 0.5 C, 1 C, and 3 C. The discharge capacity (mAhg −1 ) of the battery was measured at each constant current by discharging until the voltage reached 2.0 V every three cycles. In this case, the rate characteristic test changed the average value of the discharge capacity measured at the constant current of 3 C every 3 cycles to the capacity retention ratio compared to the average value of the discharge capacity measured at the constant current of 0.2 C, and evaluated the characteristics thereof. Indicated.

[표 8][Table 8]

실시예 4Example 4 비교예 1Comparative Example 1 용량 유지율(%)Capacity retention rate (%) 80.0 %80.0% 68.8 %68.8%

표 8을 참조하면, 실시예 4의 경우에는 율 특성이 3 C의 높은 인가 전류에서도 0.2 C 방전용량 대비 80 %의 용량 유지율을 보이며 매우 우수한 율 특성을 보여주는 것을 알 수 있다. 이것은 산소에 치환된 불소 입자가 주로 입자 표면에서 공유 결합성이 강한 화학 결합으로 존재하여 상기 리튬 전이금속 복합 산화물 결정의 표면을 안정화하고 접촉하는 전해액의 분해를 억제함과 동시에 불산(HF)으로부터 양극 활물질 표면을 보호하여 전이금속의 용해를 방지하여 전기 화학적 특성을 향상시켰기 때문이다. Referring to Table 8, it can be seen that in the case of Example 4, the rate characteristic shows a capacity retention rate of 80% compared to 0.2 C discharge capacity even at a high applied current of 3 C and shows a very excellent rate characteristic. This is because fluorine particles substituted with oxygen mainly exist as covalently bonded chemical bonds on the surface of the particles to stabilize the surface of the lithium transition metal composite oxide crystals and to suppress decomposition of the contacted electrolyte solution, and at the same time, the anode from the hydrofluoric acid (HF) This is because the surface of the active material is protected to prevent dissolution of the transition metal to improve electrochemical properties.

그러나 비교예 1의 경우에는 이 재료의 낮은 전도도로 인해 율 특성이 70% 이하로 다소 낮게 나타나는 것을 알 수 있다. However, in the case of Comparative Example 1 it can be seen that due to the low conductivity of this material, the rate characteristic appears to be somewhat lower than 70%.

5-3 ) 실시예 5, 비교예 1, 비교예 5의 비교5-3) Comparison of Example 5, Comparative Example 1, and Comparative Example 5

상기 실시예 5, 비교예 1, 비교예 5의 코인 전지를 이용하여 실온에서 0.2 C의 정전류로 전압이 4.6 V에 도달할 때까지 충전하고, 0.2 C, 0.5 C, 1 C, 3 C의 순서대로 정전류에서 3 사이클 씩 전압이 2.0 V에 도달할 때까지 방전함으로써, 각각의 정전류에서 전지의 방전 용량(mAhg-1)을 측정하였다. 이때 율 특성 테스트는 3 사이클 씩 3 C의 정전류에서 측정된 방전용량의 평균값을 0.2 C의 정전류에서 측정된 방전용량의 평균값 대비 용량 유지율로 변화하여 그 특성을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 9에 나타내었다.Using the coin batteries of Example 5, Comparative Example 1, and Comparative Example 5, the battery was charged at a constant current of 0.2 C at room temperature until the voltage reached 4.6 V, followed by the order of 0.2 C, 0.5 C, 1 C, 3 C. As described above, the discharge capacity (mAhg −1 ) of the battery was measured at each constant current by discharging at a constant current until the voltage reached 2.0 V every three cycles. At this time, the rate characteristic test changed the average value of the discharge capacity measured at 3 C constant current every 3 cycles to the capacity retention ratio compared to the average value of the discharge capacity measured at 0.2 C constant current, and evaluated the characteristics thereof. Indicated.

[표 9]TABLE 9

실시예 5Example 5 비교예 1Comparative Example 1 비교예 5Comparative Example 5 용량 유지율(%)Capacity retention rate (%) 80.0 %80.0% 68.8 %68.8% 70.0 %70.0%

표 9를 참조하면, 실시예 5의 경우에는 율 특성이 3 C의 높은 인가 전류에서도 0.2 C 방전용량 대비 80 % 이상의 용량 유지율을 보이며 매우 우수한 율 특성을 보여주는 것을 알 수 있다. 이것은 AlF3 나노 입자로 이루어진 코팅층이 전해질 내 존재하는 리튬 이온의 이동성을 증가시켜 율 특성을 향상시켰기 때문이다. Referring to Table 9, it can be seen that in the case of Example 5, the rate characteristic shows a capacity retention ratio of 80% or more compared to the 0.2 C discharge capacity even at a high applied current of 3 C, and shows a very excellent rate characteristic. This is because the coating layer made of AlF 3 nanoparticles improved the rate characteristic by increasing the mobility of lithium ions present in the electrolyte.

이것은 비교예 5가 비교예 1에 비해 율 특성이 다소 증가한 결과로부터도 확인할 수 있다. 그러나, 비교예 5의 경우에도 실시예 5에 비하여 율 특성이 70% 이 하로 다소 낮게 나타나는 것을 알 수 있다.This can be confirmed also from the result that the comparative example 5 has a somewhat increased rate characteristic compared with the comparative example 1. However, in the case of Comparative Example 5, it can be seen that the rate characteristic is somewhat lower than 70% compared to Example 5.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 개략 단면도.1 is a schematic cross-sectional view of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 2는 실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 1의 코인 전지의 5 사이클 방전 전위를 보여주는 충방전 곡선. FIG. 2 is a charge and discharge curve showing five cycle discharge potentials of the coin cells of Example 1, Example 2, and Comparative Example 1. FIG.

도 3은 실시예 1, 실시예 3, 및 비교예 1의 코인 전지의 5 사이클 방전 전위를 보여주는 충방전 곡선. Figure 3 is a charge and discharge curve showing the five cycle discharge potential of the coin cell of Example 1, Example 3, and Comparative Example 1.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

4 : 리튬 이차 전지 41 : 음극4: lithium secondary battery 41: negative electrode

42 : 양극 43 : 세퍼레이터42: anode 43: separator

44 : 전극 조립체 45 : 케이스44 electrode assembly 45 case

46 : 캡 플레이트 47 : 가스켓46: cap plate 47: gasket

Claims (27)

하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 제1 리튬 전이금속 복합 산화물, 및 A first lithium transition metal composite oxide comprising a compound represented by Formula 1, and 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 제2 리튬 전이금속 복합 산화물A second lithium transition metal composite oxide comprising a compound represented by Formula 2 or a compound represented by Formula 3 을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질.A cathode active material for a lithium secondary battery comprising a. [화학식 1][Formula 1] LiaNixCoyMnzM1-x-y-zO2-δQδ Li a Ni x Co y Mn z M 1-xyz O 2-δ Q δ (상기 화학식 1에서, (In the formula 1, 상기 M은 Mg, Al, B, Ca, Na, K, Sr, Cr, V, Ti, Fe, Zr, Zn, Si, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 원소이고, 상기 Q는 할로겐 원소 또는 S이고, 0.95≤a≤1.2, 0.05≤x≤0.9, 0.01≤y≤0.5, 0.005≤z≤0.5, 0.8≤x+y+z≤1.05, 0≤δ≤0.1이다)M is Mg, Al, B, Ca, Na, K, Sr, Cr, V, Ti, Fe, Zr, Zn, Si, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, and combinations thereof Q is a halogen element or S, and 0.95≤a≤1.2, 0.05≤x≤0.9, 0.01≤y≤0.5, 0.005≤z≤0.5, 0.8≤x + y + z≤ 1.05, 0≤δ≤0.1) [화학식 2][Formula 2] Li[Li(1-2x)/3NixMn(2-x)/3]O2-δQδ Li [Li (1-2x) / 3 Ni x Mn (2-x) / 3 ] O 2-δ Q δ (상기 화학식 2에서,(In Formula 2, 상기 Q는 할로겐 원소 또는 S이고, 0<x<1/3, 0≤δ≤0.1이다) Q is a halogen element or S and 0 <x <1/3, 0≤δ≤0.1) [화학식 3](3) Li[LixNiyCo1-3x-2yMn2x+y]O2-δQδ Li [Li x Ni y Co 1-3x-2y Mn 2x + y ] O 2-δ Q δ (상기 화학식 3에서,(In Chemical Formula 3, 상기 Q는 할로겐 원소 또는 S이고, 0<x<1/3, 0<y<(1-3x)/2, 0≤δ≤0.1이다)Q is a halogen element or S and 0 <x <1/3, 0 <y <(1-3x) / 2, 0≤δ≤0.1) 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 리튬 전이금속 복합 산화물은 탭 밀도가 2.2g/cm3 이상인 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질.The second lithium transition metal composite oxide has a tap density of 2.2 g / cm 3 or more. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 화학식 2로 표시되는 화합물, 화학식 3으로 표시되는 화합물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 리튬 전이금속 복합 산화물은 금속 플루오라이드로 코팅된 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질. The lithium transition metal composite oxide selected from the group consisting of the compound represented by Formula 1, the compound represented by Formula 2, the compound represented by Formula 3, and combinations thereof is coated with metal fluoride Positive electrode active material for secondary batteries. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 금속 플루오라이드는 LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, CuF2, CdF2, FeF2, MnF2, NiF2, PbF2, SnF2, SrF2, XeF2, ZnF2, AlF3, BF3, BiF3, CeF3, CrF3, FeF3, InF3, LaF3, MnF3, NdF3, VOF3, YF3, CeF4, GeF4, HfF4, SiF4, SnF4, TiF4, VF4, ZrF4, VF5, NbF5, SbF5, TaF5, BiF5, MoF6, ReF6, SF6, WF6, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질.The metal fluoride is LiF, NaF, KF, MgF 2 , CaF 2 , CuF 2 , CdF 2 , FeF 2 , MnF 2 , NiF 2 , PbF 2 , SnF 2 , SrF 2 , XeF 2 , ZnF 2 , AlF 3 , BF 3, BiF 3, CeF 3 , CrF 3, FeF 3, InF 3, LaF 3, MnF 3, NdF 3, VOF 3, YF 3, CeF 4, GeF 4, HfF 4, SiF 4, SnF 4, TiF 4 , VF 4 , ZrF 4 , VF 5 , NbF 5 , SbF 5 , TaF 5 , BiF 5 , MoF 6 , ReF 6 , SF 6 , WF 6 , and any one selected from the group consisting of a mixture thereof Positive electrode active material for secondary batteries. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 금속 플루오라이드는 상기 리튬 전이금속 복합 산화물의 표면을 둘러싸는 코팅층을 형성하고 있는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질.The metal fluoride is to form a coating layer surrounding the surface of the lithium transition metal composite oxide positive electrode active material for a lithium secondary battery. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 금속 플루오라이드의 불소 원자가 상기 리튬 전이금속 복합 산화물의 입자 내부에도 존재하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질.The positive electrode active material for lithium secondary batteries, wherein the fluorine atom of the metal fluoride is also present inside the particles of the lithium transition metal composite oxide. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 금속 플루오라이드의 코팅량은 상기 리튬 전이금속 복합 산화물에 대하여 0.1 내지 5 mol%인 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질.The coating amount of the metal fluoride is 0.1-5 mol% based on the lithium transition metal composite oxide. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 양극 활물질은 상기 제1 리튬 전이금속 복합 산화물 95 내지 5 중량부, 및 상기 제2 리튬 전이금속 복합 산화물 5 내지 95 중량부를 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질.The cathode active material includes 95 to 5 parts by weight of the first lithium transition metal composite oxide, and 5 to 95 parts by weight of the second lithium transition metal composite oxide. 금속염 수용액, 킬레이팅제, 및 염기성 수용액을 공침시켜 공침 화합물을 제조하는 단계;Coprecipitation of an aqueous metal salt solution, a chelating agent, and a basic aqueous solution to prepare a coprecipitation compound; 상기 공침 화합물을 건조 또는 열처리하여 활물질 전구체를 제조하는 단계;Preparing an active material precursor by drying or heat treating the co-precipitation compound; 상기 활물질 전구체를 리튬염과 혼합한 후, 소성하여 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물을 제조하는 단계; 및 Mixing the active material precursor with a lithium salt and then baking to prepare a compound represented by Chemical Formulas 1 to 3; And 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물과, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 혼합하는 단계Mixing the compound represented by Formula 2 or the compound represented by Formula 3 with the compound represented by Formula 1 를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.Method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery comprising a. [화학식 1][Formula 1] LiaNixCoyMnzM1-x-y-zO2-δQδ Li a Ni x Co y Mn z M 1-xyz O 2-δ Q δ (상기 화학식 1에서, (In the formula 1, 상기 M은 Mg, Al, B, Ca, Na, K, Sr, Cr, V, Ti, Fe, Zr, Zn, Si, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 원소이고, 상기 Q는 할로겐 원소 또는 S이고, 0.95≤a≤1.2, 0.05≤x≤0.9, 0.01≤y≤0.5, 0.005≤z≤0.5, 0.8≤x+y+z≤1.05, 0≤δ≤0.1이다)M is Mg, Al, B, Ca, Na, K, Sr, Cr, V, Ti, Fe, Zr, Zn, Si, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, and combinations thereof Q is a halogen element or S, and 0.95≤a≤1.2, 0.05≤x≤0.9, 0.01≤y≤0.5, 0.005≤z≤0.5, 0.8≤x + y + z≤ 1.05, 0≤δ≤0.1) [화학식 2][Formula 2] Li[Li(1-2x)/3NixMn(2-x)/3]O2-δQδ Li [Li (1-2x) / 3 Ni x Mn (2-x) / 3 ] O 2-δ Q δ (상기 화학식 2에서,(In Formula 2, 상기 Q는 할로겐 원소 또는 S이고, 0<x<1/3, 0≤δ≤0.1이다) Q is a halogen element or S and 0 <x <1/3, 0≤δ≤0.1) [화학식 3](3) Li[LixNiyCo1-3x-2yMn2x+y]O2-δQδ Li [Li x Ni y Co 1-3x-2y Mn 2x + y ] O 2-δ Q δ (상기 화학식 3에서,(In Chemical Formula 3, 상기 Q는 할로겐 원소 또는 S이고, 0<x<1/3, 0<y<(1-3x)/2, 0≤δ≤0.1이다)Q is a halogen element or S and 0 <x <1/3, 0 <y <(1-3x) / 2, 0≤δ≤0.1) 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 경우, 상기 금속염 수용액은 니켈, 코발트, 망간, 및 선택적으로 금속(M)(여기서, M은 Mg, Al, B, Ca, Na, K, Sr, Cr, V, Ti, Fe, Zr, Zn, Si, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 원소이다)을 포함하는 금속염을 함유하고,When preparing the compound represented by Formula 1, the aqueous metal salt solution is nickel, cobalt, manganese, and optionally metal (M) (wherein M is Mg, Al, B, Ca, Na, K, Sr, Cr, A metal salt comprising V, Ti, Fe, Zr, Zn, Si, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, and combinations thereof); 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 제조하는 경우, 상기 금속염 수용액은 니켈, 및 망간을 포함하는 금속염을 함유하고,When preparing the compound represented by Formula 2, the aqueous metal salt solution contains a metal salt containing nickel, and manganese, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 제조하는 경우, 상기 금속염 수용액은 니켈, 망간, 및 코발트를 포함하는 금속염을 함유하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.When preparing the compound represented by Formula 3, wherein the aqueous metal salt solution contains a metal salt containing nickel, manganese, and cobalt. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 금속염 수용액은 농도가 1 M 내지 3 M인 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.The metal salt aqueous solution is a method of producing a positive electrode active material for lithium secondary batteries having a concentration of 1 M to 3 M. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 금속염 수용액은 황산염, 질산염, 초산염, 할라이드, 수산화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 염을 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.The metal salt aqueous solution comprises a salt selected from the group consisting of sulfate, nitrate, acetate, halide, hydroxide, and combinations thereof. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 킬레이팅제는 암모니아 수용액, 황산 암모늄 수용액, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.The chelating agent is any one selected from the group consisting of ammonia aqueous solution, ammonium sulfate aqueous solution, and mixtures thereof. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 킬레이팅제와 금속염 수용액의 몰 비는 0.2 내지 0.5 : 1인 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.The molar ratio of the chelating agent and the metal salt aqueous solution is 0.2 to 0.5: 1 manufacturing method of a positive electrode active material for lithium secondary batteries. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 염기성 수용액은 NaOH, KOH, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택 되는 어느 하나인 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.The basic aqueous solution is any one selected from the group consisting of NaOH, KOH, and combinations thereof. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 염기성 수용액은 농도가 2 M 내지 10 M인 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.The basic aqueous solution is a method of producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery having a concentration of 2 M to 10 M. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 공침 화합물의 제조는 pH 10 내지 12.5에서 이루어지는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.The coprecipitation compound is prepared at a pH of 10 to 12.5. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 공침 화합물 제조시 상기 건조는 110 내지 200 ℃에서 이루어지고, 상기 열처리는 400 내지 550 ℃에서 이루어지는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.When the coprecipitation compound is prepared, the drying is performed at 110 to 200 ° C., and the heat treatment is performed at 400 to 550 ° C. A method of manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery. 제9항에 있어서, 10. The method of claim 9, 상기 리튬염은 리튬 나이트레이트, 리튬 아세테이트, 리튬 카보네이트, 리튬 하이드록사이드, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.The lithium salt is any one selected from the group consisting of lithium nitrate, lithium acetate, lithium carbonate, lithium hydroxide, and combinations thereof. 제9항에 있어서, 10. The method of claim 9, 상기 활물질 전구체와 리튬염의 혼합물의 소성은 700 내지 1100℃에서 이루어지는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.The firing of the mixture of the active material precursor and the lithium salt is carried out at 700 to 1100 ℃ manufacturing method of a positive electrode active material for a lithium secondary battery. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 활물질 전구체와 리튬염 혼합시 소결 첨가제를 첨가하는 단계를 더 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.The method of manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery further comprising the step of adding a sintering additive when the active material precursor and lithium salt mixing. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 소결 첨가제는 암모늄 이온을 함유한 화합물, 금속산화물, 금속할로겐화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.The sintering additive is any one selected from the group consisting of a compound containing an ammonium ion, a metal oxide, a metal halide, and a combination thereof. 제22항에 있어서,The method of claim 22, 상기 암모늄 이온을 함유한 화합물은 NH4F, NH4NO3, (NH4)2SO4, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, The compound containing ammonium ion is any one selected from the group consisting of NH 4 F, NH 4 NO 3 , (NH 4 ) 2 SO 4 , and combinations thereof, 상기 금속 산화물은 B2O3, Bi2O3, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, The metal oxide is any one selected from the group consisting of B 2 O 3 , Bi 2 O 3 , and combinations thereof, 상기 금속할로겐화물은 NiCl2, CaCl2, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.The metal halide is any one selected from the group consisting of NiCl 2 , CaCl 2 , and combinations thereof. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 소결 첨가제는 활물질 전구체 1몰에 대하여 0.01 내지 0.2몰의 함량으로 사용하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.The sintering additive is a method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery that is used in an amount of 0.01 to 0.2 mole per 1 mole of the active material precursor. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 화학식 2로 표시되는 화합물, 화학식 3으로 표시되는 화합물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 금속 플루오라이드로 코팅하는 단계를 더 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.Lithium secondary further comprising the step of coating any one selected from the group consisting of a compound represented by Formula 1, a compound represented by Formula 2, a compound represented by Formula 3, and combinations thereof with a metal fluoride The manufacturing method of the positive electrode active material for batteries. 제25항에 있어서,The method of claim 25, 상기 금속 플루오라이드는 LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, CuF2, CdF2, FeF2, MnF2, NiF2, PbF2, SnF2, SrF2, XeF2, ZnF2, AlF3, BF3, BiF3, CeF3, CrF3, FeF3, InF3, LaF3, MnF3, NdF3, VOF3, YF3, CeF4, GeF4, HfF4, SiF4, SnF4, TiF4, VF4, ZrF4, VF5, NbF5, SbF5, TaF5, BiF5, MoF6, ReF6, SF6, WF6, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.The metal fluoride is LiF, NaF, KF, MgF 2 , CaF 2 , CuF 2 , CdF 2 , FeF 2 , MnF 2 , NiF 2 , PbF 2 , SnF 2 , SrF 2 , XeF 2 , ZnF 2 , AlF 3 , BF 3, BiF 3, CeF 3 , CrF 3, FeF 3, InF 3, LaF 3, MnF 3, NdF 3, VOF 3, YF 3, CeF 4, GeF 4, HfF 4, SiF 4, SnF 4, TiF 4 , VF 4 , ZrF 4 , VF 5 , NbF 5 , SbF 5 , TaF 5 , BiF 5 , MoF 6 , ReF 6 , SF 6 , WF 6 , and any one selected from the group consisting of a mixture thereof The manufacturing method of the positive electrode active material for secondary batteries. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지.A lithium secondary battery comprising the cathode active material for lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 8.
KR1020080101292A 2008-10-15 2008-10-15 Cathode active material for lithium secondary battery, preparation method thereof, and lithium secondary battery comprising same KR101049543B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080101292A KR101049543B1 (en) 2008-10-15 2008-10-15 Cathode active material for lithium secondary battery, preparation method thereof, and lithium secondary battery comprising same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080101292A KR101049543B1 (en) 2008-10-15 2008-10-15 Cathode active material for lithium secondary battery, preparation method thereof, and lithium secondary battery comprising same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100042145A KR20100042145A (en) 2010-04-23
KR101049543B1 true KR101049543B1 (en) 2011-07-14

Family

ID=42217593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080101292A KR101049543B1 (en) 2008-10-15 2008-10-15 Cathode active material for lithium secondary battery, preparation method thereof, and lithium secondary battery comprising same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101049543B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101232839B1 (en) 2010-09-14 2013-02-13 한양대학교 산학협력단 Positive active material precursor for rechargeable lithium battery, method of preparing positive active material for rechargeable lithium battery using the same, and rechargeable lithium battery including the prepared positive active material for rechargeable lithium battery
US11876157B2 (en) 2018-09-28 2024-01-16 Lg Chem, Ltd. Positive electrolyte active material for secondary battery, preparation method thereof, and lithium secondary battery including same

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010053328A2 (en) 2008-11-10 2010-05-14 주식회사 엘지화학 Positive active material with improved high voltage characteristics
US9126845B2 (en) 2011-05-31 2015-09-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Lithium secondary battery
KR101920484B1 (en) * 2011-09-26 2019-02-11 전자부품연구원 Positive active material precursor and preparation method thereof, positive active material and lithium secondary battery comprising the same
WO2013109038A1 (en) * 2012-01-17 2013-07-25 주식회사 엘지화학 Cathode active material, lithium secondary battery for controlling impurities or swelling containing same, and preparation method of cathode active material with improved productivity
KR101478880B1 (en) * 2012-11-06 2015-01-02 삼성정밀화학 주식회사 Positive electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery including the same
KR20140066052A (en) 2012-11-22 2014-05-30 삼성정밀화학 주식회사 Cathode active material, method for preparing the same, and lithium secondary batteries comprising the same
KR101449811B1 (en) * 2012-11-22 2014-10-13 삼성정밀화학 주식회사 Cathode active material, method for preparing the same, and lithium secondary batteries comprising the same
KR101470089B1 (en) * 2012-11-26 2014-12-05 삼성정밀화학 주식회사 Positive active material for lithium secondary battery, method of preparing the same, and lithium secondary battery using the same
KR101449813B1 (en) * 2012-11-29 2014-10-13 삼성정밀화학 주식회사 Positive active material for a lithium secondary battery, method of preparing the same, and lithium secondary battery using the same
KR102044735B1 (en) 2013-04-12 2019-11-15 에스케이이노베이션 주식회사 Layered lithium nickel oxide, process for producing the same and lithium secondary cell employing it
KR102214826B1 (en) 2013-07-31 2021-02-10 삼성전자주식회사 Composite cathode active material, lithium battery comprising the same, and preparation method thereof
KR101666384B1 (en) 2013-09-30 2016-10-14 주식회사 엘지화학 Cathode Active Material for High Voltage Lithium Secondary Battery and Lithium Secondary Battery Comprising the Same
KR20150037085A (en) 2013-09-30 2015-04-08 주식회사 엘지화학 Cathode Active Material for Lithium Secondary Battery and Lithium Secondary Battery Comprising the Same
KR102152370B1 (en) 2013-12-31 2020-09-07 삼성에스디아이 주식회사 Cathode active material and lithium secondary batteries comprising the same
KR20150100406A (en) 2014-02-25 2015-09-02 삼성에스디아이 주식회사 Positive active material, preparing method thereof, positive electrode for lithium secondary battery including the same, and lithium secondary battery employing the same
KR101637898B1 (en) * 2014-03-18 2016-07-08 주식회사 엘지화학 Cathode Active Material and Lithium Secondary Battery Comprising the Same
WO2015141948A1 (en) * 2014-03-20 2015-09-24 주식회사 엘앤에프신소재 Cathode active material for lithium secondary battery, method for producing same, and lithium secondary battery comprising same
JP6172529B2 (en) * 2014-07-22 2017-08-02 トヨタ自動車株式会社 Cathode active material for lithium ion secondary battery and use thereof
DE102015115691B4 (en) * 2015-09-17 2020-10-01 Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Gemeinnützige Stiftung Lithium-nickel-manganese-based transition metal oxide particles, their production and their use as electrode material
CN105322150B (en) * 2015-11-26 2018-05-08 中信大锰矿业有限责任公司大新锰矿分公司 A kind of preparation process of modification lithium-ion battery anode material nickel ion doped
KR101866256B1 (en) * 2015-12-30 2018-06-26 주식회사 이아이지 Cathode active material for lithium secondary battery and preparing method of the same
KR102512177B1 (en) * 2016-01-28 2023-03-22 중앙대학교 산학협력단 Metal Composite Oxide, Method For Preparing The Same And Method For Measuring Concentration Of Sulfate In Manufacturing Process The Same
KR102516459B1 (en) 2016-04-08 2023-04-04 한양대학교 산학협력단 Positive active material, method of fabricating of the same, and lithium secondary battery comprising the same
KR102402388B1 (en) 2017-04-28 2022-05-26 삼성에스디아이 주식회사 Positive active material, lithium secondary battery containing the material, and method of manufacturing the material
AU2018373507B2 (en) * 2017-11-22 2024-02-22 Nemaska Lithium Inc. Processes for preparing hydroxides and oxides of various metals and derivatives thereof
KR102195187B1 (en) * 2019-02-18 2020-12-28 주식회사 에스엠랩 A cathode active material, method of preparing the same, and lithium secondary battery comprising a cathode comprising the cathode active material
CN113785418B (en) * 2019-07-22 2024-05-28 株式会社Lg化学 Method for preparing positive electrode active material for lithium secondary battery and positive electrode active material prepared thereby
KR102644802B1 (en) * 2019-08-08 2024-03-08 주식회사 엘지에너지솔루션 Method for preparing positive electrode active material for secondary battery
WO2021066216A1 (en) * 2019-10-01 2021-04-08 주식회사 엘 앤 에프 Novel lithium complex metal oxide, and secondary lithium battery comprising same
KR102209433B1 (en) 2019-11-07 2021-01-29 에스케이이노베이션 주식회사 Layered lithium nickel oxide, process for producing the same and lithium secondary cell employing it
KR102615680B1 (en) * 2020-11-25 2023-12-19 주식회사 씨앤씨머티리얼즈 Manufacturing method of coated positive electrode materials for secondary battery
KR102580743B1 (en) * 2020-12-21 2023-09-19 포스코홀딩스 주식회사 Cathode active material, and lithium ion battery including the same
CN114744184A (en) * 2022-03-24 2022-07-12 合肥国轩高科动力能源有限公司 High-performance ternary cathode material and preparation method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7078128B2 (en) 2001-04-27 2006-07-18 3M Innovative Properties Company Cathode compositions for lithium-ion batteries
KR20070117827A (en) * 2006-06-09 2007-12-13 한양대학교 산학협력단 Positive active material for a lithium secondary battery, method of preparing thereof, and lithium secondary battery comprising the same
KR100815583B1 (en) 2006-10-13 2008-03-20 한양대학교 산학협력단 Positive active material for a lithium secondary battery, method of preparing thereof, and lithium secondary battery comprising the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7078128B2 (en) 2001-04-27 2006-07-18 3M Innovative Properties Company Cathode compositions for lithium-ion batteries
KR20070117827A (en) * 2006-06-09 2007-12-13 한양대학교 산학협력단 Positive active material for a lithium secondary battery, method of preparing thereof, and lithium secondary battery comprising the same
KR100815583B1 (en) 2006-10-13 2008-03-20 한양대학교 산학협력단 Positive active material for a lithium secondary battery, method of preparing thereof, and lithium secondary battery comprising the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101232839B1 (en) 2010-09-14 2013-02-13 한양대학교 산학협력단 Positive active material precursor for rechargeable lithium battery, method of preparing positive active material for rechargeable lithium battery using the same, and rechargeable lithium battery including the prepared positive active material for rechargeable lithium battery
US11876157B2 (en) 2018-09-28 2024-01-16 Lg Chem, Ltd. Positive electrolyte active material for secondary battery, preparation method thereof, and lithium secondary battery including same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100042145A (en) 2010-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101049543B1 (en) Cathode active material for lithium secondary battery, preparation method thereof, and lithium secondary battery comprising same
US10581110B2 (en) Positive electrode active material for secondary battery, method of preparing the same, and secondary battery including the positive electrode active material
KR100999563B1 (en) Cathode active material for lithium secondary battery, method for preparing the same, and lithium secondary battery comprising the same
KR101009993B1 (en) Method of preparing positive active material for lithium secondary battery, positive active material for lithium secondary battery prepared by same, and lithium secondary battery including positive active material
KR100989901B1 (en) Method of preparing positive active material for lithium secondary battery, positive active material for lithium secondary battery prepared by same, and lithium secondary battery including positive active material
EP3203554B1 (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery, preparation method for same, and lithium secondary battery comprising same
KR100815583B1 (en) Positive active material for a lithium secondary battery, method of preparing thereof, and lithium secondary battery comprising the same
EP3203552B1 (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery, method for preparing the same, and lithium secondary battery comprising the same
KR100548988B1 (en) Manufacturing process of cathodes materials of lithium second battery, the reactor used therein and cathodes materials of lithium second battery manufactured thereby
KR100582507B1 (en) Cathod material for Lithium second battery of which surface is processed and manufacturing method thereof
EP3425706A1 (en) Precursor of positive electrode active material for secondary battery and positive electrode active material prepared using same
EP3340348B1 (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery, containing high-voltage lithium cobalt oxide having doping element, and method for preparing same
JP5078113B2 (en) Lithium manganate for positive electrode secondary active material for lithium secondary battery, method for producing lithium manganate for positive electrode secondary active material for lithium secondary battery, positive electrode active material for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
KR20150093542A (en) Positive active material, positive electrode and lithium battery containing the same, and manufacturing method thereof
KR20110084200A (en) Positive electrode materials for lithium ion batteries having a high specific discharge capacity and processes for the synthesis of these materials
US10559824B2 (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery including core containing lithium cobalt oxide and shell being deficient in lithium, and method of preparing the same
JP2021501450A (en) Lithium secondary battery with improved high temperature storage characteristics
KR20100060363A (en) Method of preparing of positive material for a lithium secondary battery, positive material prepared thereby, and lithium secondary battery comprising the same
EP3382780A1 (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery, comprising lithium cobalt oxide for high voltage, and method for preparing same
KR20160090580A (en) Positive electrode active material, preparing method thereof, and lithium secondary battery employing positive electrode comprising the positive electrode active material
JP7225415B2 (en) METHOD FOR MANUFACTURING POSITIVE ACTIVE MATERIAL FOR SECONDARY BATTERY
KR20060128814A (en) Method of preparing layered cathode active materials with high capacity and high safety for lithium secondary batteries and the product thereby
KR20160126840A (en) Cathode Active Material Particles Comprising One or More Coating Layer and Method for Preparation of the Same
KR20160103272A (en) Manufacturing method of lithium manganese complex oxide coated with lithium polysilicate, lithium manganese complex oxide for lithium rechargeable batteries made by the same, and lithium rechargeable batteries comprising the same
EP3576193B1 (en) Positive electrode active material comprising a lithium-rich lithium manganese-based oxide with a lithium tungsten compound, and optionally an additional tungsten compound, formed on the surface thereof, and lithium secondary battery positive electrode comprising the same

Legal Events

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

Payment date: 20140528

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160701

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190128

Year of fee payment: 8

R401 Registration of restoration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190624

Year of fee payment: 9