KR101112754B1 - Active material for Anode, Method for manufacturing the same, And Secondary Battery and Super Capacitor including the Same - Google Patents

Active material for Anode, Method for manufacturing the same, And Secondary Battery and Super Capacitor including the Same Download PDF

Info

Publication number
KR101112754B1
KR101112754B1 KR1020100046262A KR20100046262A KR101112754B1 KR 101112754 B1 KR101112754 B1 KR 101112754B1 KR 1020100046262 A KR1020100046262 A KR 1020100046262A KR 20100046262 A KR20100046262 A KR 20100046262A KR 101112754 B1 KR101112754 B1 KR 101112754B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
titanium oxide
lithium
active material
cnt
lithium titanium
Prior art date
Application number
KR1020100046262A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110126802A (en
Inventor
오영주
이병관
이경민
윤중락
Original Assignee
삼화콘덴서공업주식회사
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 삼화콘덴서공업주식회사 filed Critical 삼화콘덴서공업주식회사
Priority to KR1020100046262A priority Critical patent/KR101112754B1/en
Publication of KR20110126802A publication Critical patent/KR20110126802A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101112754B1 publication Critical patent/KR101112754B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158—Carbon nanotubes
    • C01B32/168—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00—Compounds of titanium
    • C01G23/003—Titanates
    • C01G23/005—Alkali titanates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/50—Electrodes characterised by their material specially adapted for lithium-ion capacitors, e.g. for lithium-doping or for intercalation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection 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
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40—Electric properties
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Abstract

실시예는 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터에 관한 것이다.
실시예에 따른 음극활물질은 리튬타이타늄산화물 최종상; 및 상기 리튬타이타늄산화물 최종상의 표면에 결합된 CNT(카본나노튜브);를 포함할 수 있다.Embodiments relate to a negative electrode active material, a method of manufacturing the same, and a secondary battery and a super capacitor including the negative electrode active material.
An anode active material according to the embodiment is a lithium titanium oxide final phase; And CNTs (carbon nanotubes) bonded to the surface of the lithium titanium oxide final phase.

Description

음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터{Active material for Anode, Method for manufacturing the same, And Secondary Battery and Super Capacitor including the Same}Active material for Anode, Method for manufacturing the same, And Secondary Battery and Super Capacitor including the Same}

실시예는 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터에 관한 것이다.Embodiments relate to a negative electrode active material, a method of manufacturing the same, and a secondary battery and a super capacitor including the negative electrode active material.

최근 노트북, 휴대폰과 같은 휴대용 전자기기의 보편화 및 전기자동차, 스마트 그리드 등의 대용량 에너지 저장장치의 필요성에 따라 에너지 소자영역에서 리튬이온 2차 전지(LIB: Lithium Ion Secondary Battery) 및 슈퍼 커패시터(super capcitor)에 대한 관심이 높아지고 있다.Recently, in the field of energy devices, Lithium Ion Secondary Batteries (LIBs) and super capacitors (super capcitors) are used in the field of energy devices according to the generalization of portable electronic devices such as laptops and mobile phones and the necessity of large-capacity energy storage devices such as electric vehicles and smart grids. ) Is growing in interest.

리튬이온 2차 전지는 고출력 밀도(W/Kg)와 고에너지 밀도(Wh/Kg)를 요구하는 분야가 많아짐에 따라 용량특성(mAh/g), 충방전 속도특성, 전기화학적 안정성을 만족시키기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 리튬이온 2차 전지는 양극재료, 음극재료, 분리막, 전해액 등으로 구성되며, 리튬이온이 삽입/탈리(intercalation/ deintercalation)되는 과정을 통해 충방전이 일어난다.As Li-ion secondary batteries have increased the demand for high power density (W / Kg) and high energy density (Wh / Kg), the capacity characteristics (mAh / g), charge / discharge rate characteristics, and electrochemical stability The research is active. The lithium ion secondary battery is composed of a positive electrode material, a negative electrode material, a separator, an electrolyte, and the like, and charge and discharge occur through a process in which lithium ions are intercalated / deintercalated.

또한, 슈퍼 커패시터는 전력밀도가 높고 크기가 작고 가벼우며, 안전하고 사이클 수명이 길어 반영구적으로 사용할 수 있는 데다 친환경적인 특성으로 인해 신재생에너지원의 동특성 보상 및 배터리의 동작시간이나 수명연장을 목적으로 널리 사용되고 있고, 현재는 주로 전자기기의 메모리 백업용 전원으로 사용되고 있지만 중, 대용량 제품이 속속 개발됨에 따라 향후 운송, 우주항공, 대체에너지 등의 차세대 에너지 저장장치로서 무한한 시장 잠재력이 있다.In addition, the super capacitor has high power density, small size, light weight, safe and long cycle life, and can be used semi-permanently.The eco-friendly nature of the super capacitor is for the purpose of compensating the dynamic characteristics of renewable energy sources and extending the operating time or life of the battery. It is widely used and is currently used mainly as a power supply for memory backup of electronic devices, but as medium and large-capacity products are developed one after another, there is infinite market potential as next-generation energy storage devices such as transportation, aerospace, and alternative energy.

한편, 슈퍼 커패시터에서 전극 구성 물질이 에너지밀도를 결정하기 때문에 제품의 용량과 출력을 높이기 위해서는 전극재료 기술 향상이 핵심요건이다.On the other hand, since the electrode constituent material determines the energy density in the super capacitor, the improvement of the electrode material technology is a key requirement to increase the capacity and output of the product.

또한, 전지성능에 있어서 음극재료의 역할이 큰 비중을 차지하고 있으며, 음극재료는 가역적인 리튬 이온의 삽입,탈리가 가능한 구조이어야 하고, 부피당, 무게당 에너지 밀도가 높아야 하고, 뛰어난 사이클 안정성이 보장돼야하고, 고속 충방전에 견딜 수 있어야 하며, 안정성이 보장되고 전해질과의 반응성이 낮아야 하는 등의 요건을 만족해야한다.In addition, the negative electrode material plays a large role in battery performance, and the negative electrode material must be capable of reversible insertion and removal of lithium ions, high energy density per volume and weight, and excellent cycle stability must be ensured. It must be able to withstand high-speed charging and discharging, and satisfies requirements such as stability and low reactivity with an electrolyte.

2차 전지 또는 슈퍼 커패시터의 음극재료는 흑연계(Graphite) 물질이 가장 많이 사용되고 있으나 결정성이 잘 발달하여도 이론적으로 6개의 탄소원자당 최대 1개의 리튬이온만을 저장(LiC6)할 수 있기 때문에 약 372 mAh/g이라는 제한된 용량의 한계가 있다.Graphite materials are the most commonly used as anode materials for secondary batteries or supercapacitors. However, even though crystallinity is well developed, they can theoretically store up to one lithium ion per six carbon atoms (LiC 6 ). There is a limited capacity limit of 372 mAh / g.

한편, 실리콘(Si), 주석(Sn) 등과 같은 합금계 음극활물질은 기존 흑연계에 비하여 Sn은 약 990 mAh/g, Si은 약 4200 mAh/g의 높은 이론용량을 가진다. 합금계 음극활물질은 흑연계의 삽입탈리반응과는 다르게 리튬이온 충전 시 합금상을 형성하고 방전 시 원래의 단원소 물질로 돌아가는 합급비합금반응으로 리튬이온의 이동이 일어난다.Meanwhile, alloy negative electrode active materials such as silicon (Si) and tin (Sn) have a higher theoretical capacity of about 990 mAh / g Sn and about 4200 mAh / g Si than that of conventional graphite. Unlike the graphite-based intercalation reaction of the alloy-based negative electrode active material, lithium ions are moved by a alloy non-alloy reaction that forms an alloy phase upon lithium ion charging and returns to the original unsubstituted material upon discharge.

그런데, 합금계 음극활물질은 합급비합금반응 과정에서 복잡한 결정구조를 변화를 수반하며, 실리콘의 경우 약 4배의 부피팽창이 일어나고, 충방전 사이클을 반복함에 따라 실리콘 입자의 파괴가 일어나며, 실리콘과 리튬의 결합에 의해 실리콘이 가지고 있던 리튬 결합사이트가 손상되어 사이클 특성이 급격하게 감소하는 단점이 있다.However, the alloy-based negative electrode active material is accompanied by a complex crystal structure change during the alloying alloying process, about 4 times the volume expansion of silicon, and the destruction of silicon particles as the charge and discharge cycles repeat, Due to the bonding of lithium, the lithium bonding site of silicon is damaged and the cycle characteristics are drastically reduced.

이러한 흑연계 음극활물질, 합금계 음극활물질의 단점을 보완하기 위해 대체 음극 활물질로써 구조적으로 안정한 스피넬(Spinel) 구조의 리튬타이타늄 산화물(LTO:lithium-titanium oxide)에 대한 연구가 진행되고 있다.In order to compensate for the disadvantages of the graphite-based negative electrode active material and the alloy-based negative electrode active material, research on lithium-titanium oxide (LTO) having a structurally stable spinel structure as an alternative negative electrode active material is being conducted.

리튬타이타늄산화물(LTO)의 경우, 충방전시 부피팽창이 거의 일어나지 않는 “Zero-Strain” 특성으로 높은 사이클 특성의 장점이 있기 때문에 최근 고출력, 장수명 음극재료로 2차 전지뿐만 아니라 하이브리드 초고용량의 슈퍼 커패시터의 전극재료로 주목받고 있다.Lithium Titanium Oxide (LTO) has the advantage of high cycle characteristics due to its “Zero-Strain” characteristic, which hardly causes volume expansion during charging and discharging. It is attracting attention as an electrode material of a capacitor.

그러나, 리튬타이타늄산화물은 이론적인 용량이 약 175mAh/g로 낮은 한계가 있으며, 산화물인 유전체의 특성상 전자전도성이 낮아 고속 충방전에 어려움이 있다.However, lithium titanium oxide has a low theoretical capacity of about 175 mAh / g, and has a low electronic conductivity due to the characteristics of the dielectric, which is an oxide, and thus has difficulty in fast charging and discharging.

실시예는 사이클 특성이 우수하면서 고속 충방전이 가능한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공하고자 한다.Embodiments provide an anode active material capable of high-speed charging and discharging with excellent cycle characteristics, a method of manufacturing the same, and a secondary battery and a super capacitor including the anode active material.

또한, 실시예는 실시예는 사이클 특성이 우수하면서 충방전 용량이 높고, 고속 충방전이 가능한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공하고자 한다.In addition, the embodiment is to provide a secondary battery and a supercapacitor comprising a negative electrode active material, a method of manufacturing the same and a negative electrode active material that has a high cycle characteristics, high charge and discharge capacity, high-speed charging and discharging possible.

실시예에 따른 음극활물질은 리튬타이타늄산화물 최종상; 및 상기 리튬타이타늄산화물 최종상의 표면에 결합된 CNT(카본나노튜브);를 포함할 수 있다.An anode active material according to the embodiment is a lithium titanium oxide final phase; And CNTs (carbon nanotubes) bonded to the surface of the lithium titanium oxide final phase.

또한, 실시예에 따른 음극활물질의 제조방법은 리튬타이타늄산화물 중간상을 형성하는 단계; 상기 리튬타이타늄산화물 중간상에 CNT(카본나노튜브)를 혼합하는 단계; 및 상기 CNT가 혼합된 리튬타이타늄산화물 중간상을 열처리하여 리튬타이타늄산화물 최종상 및 CNT의 복합음극 활물질을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the method for producing a negative electrode active material according to the embodiment comprises the steps of forming a lithium titanium oxide intermediate phase; Mixing CNT (carbon nanotube) on the lithium titanium oxide intermediate phase; And preparing a composite cathode active material of the lithium titanium oxide final phase and the CNT by heat-treating the intermediate phase of the lithium titanium oxide mixed with the CNTs.

또한, 실시예에 따른 2차 전지는 상기 음극활물질을 구비하는 음극; 상기 음극과 대향하는 양극; 상기 음극과 양극 사이에 구비된 세퍼레이터; 및 상기 세퍼레이터에 구비되는 전해질;을 포함할 수 있다.In addition, the secondary battery according to the embodiment includes a negative electrode having the negative electrode active material; An anode facing the cathode; A separator provided between the cathode and the anode; And an electrolyte provided in the separator.

또한, 실시예에 따른 슈퍼 커패시터는 상기 음극활물질을 구비하는 음극; 상기 음극과 대향하는 양극; 상기 음극과 양극 사이에 구비된 세퍼레이터; 및 상기 세퍼레이터에 구비되는 전해질;을 포함할 수 있다.In addition, the supercapacitor according to the embodiment includes a negative electrode having the negative electrode active material; An anode facing the cathode; A separator provided between the cathode and the anode; And an electrolyte provided in the separator.

실시예에 따르면 사이클 특성이 우수한 리튬타이타늄산화물(LTO:lithium-titanium oxide)과 전도성이 우수한 카본나노튜브(CNT)의 복합 음극활물질을 제공할 수 있고 이에 따라 사이클 특성이 우수하면서 고속 충방전이 가능한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.According to the embodiment, it is possible to provide a composite anode active material of lithium-titanium oxide (LTO) having excellent cycle characteristics and carbon nanotubes (CNT) having excellent conductivity. A negative electrode active material, a method of manufacturing the same, and a secondary battery and a super capacitor including the negative electrode active material can be provided.

또한, 실시예는 리튬타이타늄산화물의 입자성장을 억제하여 전자 전도성을 개선하고, 전도성이 우수한 CNT(카본나노튜브)와의 복합 음극활물질을 제공함으로써 고속 충방전이 가능하면서 사이클 특성이 우수한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.In addition, the embodiment improves the electronic conductivity by inhibiting grain growth of lithium titanium oxide, and provides a composite anode active material with CNT (carbon nanotube) excellent in conductivity to enable high-speed charging and discharging and excellent cycle characteristics and its active material A secondary battery and a super capacitor including the manufacturing method and the negative electrode active material can be provided.

또한, 실시예는 사이클 특성이 우수한 리튬타이타늄산화물(LTO:lithium-titanium oxide)과 전도성이 우수한 전도성 카본 또는 도핑원소와의 복합 음극활물질을 제공할 수 있고 이에 따라 사이클 특성이 우수하면서 고속 충방전이 가능한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.In addition, the embodiment can provide a composite anode active material of lithium-titanium oxide (LTO) having excellent cycle characteristics and conductive carbon or doping element having excellent conductivity, and thus has excellent cycle characteristics and high-speed charge and discharge. It is possible to provide a negative electrode active material, a method of manufacturing the same, and a secondary battery and a super capacitor including the negative electrode active material.

또한, 실시예에 따르면 사이클 특성이 우수한 리튬타이타늄산화물(LTO:lithium-titanium oxide)과 충방전 용량이 우수한 실리콘이 CNT 내에 가두워진 복합 음극활물질을 제공할 수 있고 이에 따라 사이클 특성이 우수하면서 충방전 용량이 높고, 고속충방전이 가능한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.In addition, according to the embodiment, lithium-titanium oxide (LTO) having excellent cycle characteristics and silicon having excellent charge and discharge capacities may provide a composite anode active material confined in CNTs, thereby providing excellent cycle characteristics and charging and discharging. A negative electrode active material having a high capacity, capable of high-speed charging and discharging, a method of manufacturing the same, and a secondary battery and a super capacitor including the negative electrode active material can be provided.

이에 따라 실시예는 사이클 특성이 우수하면서 충방전 용량이 높고, 고속 충방전이 가능한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.Accordingly, the embodiment can provide a negative active material, a method of manufacturing the same, and a secondary battery and a supercapacitor including the negative active material, which have excellent cycle characteristics, high charge and discharge capacity, and are capable of high-speed charge and discharge.

도 1은 실시예에 따른 음극활물질의 개념도.
도 2 내지 도 10은 제1 실시예에 따른 음극활물질 제조방법의 공정 예시도.
도 11 내지 도 12는 제2 실시예에 따른 음극활물질 제조방법의 일부 공정 예시도.
도 13은 제3 실시예에 따른 음극활물질 제조방법의 일부 공정 예시도.
도 14는 제4 실시예에 따른 음극활물질 제조방법의 일부 공정 예시도.1 is a conceptual diagram of a negative electrode active material according to an embodiment.
2 to 10 is an exemplary view showing a process of manufacturing a negative electrode active material according to the first embodiment.
11 to 12 are views illustrating some processes of the method of manufacturing a negative electrode active material according to the second embodiment.
FIG. 13 is a view illustrating some processes of a method of manufacturing a negative active material according to a third embodiment; FIG.
14 is a view illustrating some processes of the method of manufacturing a negative electrode active material according to the fourth embodiment.

이하, 실시예에 따른 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 설명한다.Hereinafter, a negative electrode active material according to an embodiment, a method of manufacturing the same, and a secondary battery and a super capacitor including the negative electrode active material will be described.

실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.In the description of the embodiments, it is to be understood that each layer (film), region, pattern or structure is formed "on" or "under" a substrate, each layer The terms " on "and " under " encompass both being formed" directly "or" indirectly " In addition, the criteria for the top or bottom of each layer will be described with reference to the drawings.

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.In the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. In addition, the size of each component does not necessarily reflect the actual size.

(실시예)(Example)

도 1은 실시예에 따른 음극활물질(100)의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a negative electrode active material 100 according to an embodiment.

실시예는 사이클 특성이 우수하면서 고속 충방전이 가능한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공하고자 한다.Embodiments provide an anode active material capable of high-speed charging and discharging with excellent cycle characteristics, a method of manufacturing the same, and a secondary battery and a super capacitor including the anode active material.

또한, 실시예는 실시예는 사이클 특성이 우수하면서 충방전 용량이 높고, 고속 충방전이 가능한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공하고자 한다. In addition, the embodiment is to provide a secondary battery and a supercapacitor comprising a negative electrode active material, a method of manufacturing the same and a negative electrode active material that has a high cycle characteristics, high charge and discharge capacity, high-speed charging and discharging possible.

이를 위해 실시예에 따른 음극활물질(100)은 리튬타이타늄산화물 최종상(110) 및 상기 리튬타이타늄산화물 최종상(110)의 표면에 결합된 CNT(카본나노튜브)(120)를 포함할 수 있다. 상기 리튬타이타늄산화물 최종상(110)은 과립상 형태의 음극활물질일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.To this end, the negative electrode active material 100 according to the embodiment may include a lithium titanium oxide final phase 110 and a CNT (carbon nanotube) 120 bonded to the surface of the lithium titanium oxide final phase 110. The lithium titanium oxide final phase 110 may be a negative electrode active material in a granular form, but is not limited thereto.

실시예는 음극활물질로 구조적으로 안정한 스피넬(Spinel) 구조의 리튬타이타늄 산화물(LTO:lithium-titanium oxide)을 채용할 수 있다. The embodiment may employ a lithium-titanium oxide (LTO) having a spinel structure that is structurally stable as a negative electrode active material.

상기 리튬타이타늄산화물 최종상(110)은 LixTiyOz의 조성식(단,0<X<7, 0<Y<6, 0<Z<15 )을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 리튬타이타늄산화물 최종상(110)은 Li4Ti5O12의 조성식을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The lithium titanium oxide final phase 110 may have a composition formula of LixTiyOz (where 0 <X <7, 0 <Y <6, 0 <Z <15), but is not limited thereto. For example, the lithium titanium oxide final phase 110 may have a composition formula of Li 4 Ti 5 O 12 , but is not limited thereto.

상기 리튬타이타늄산화물 최종상(110)은 과립상 형태에서 최종상으로 제조됨으로써 입자성장이 억제됨에 따라 약 20nm~약 100nm의 직경을 가짐으로써 전자 전도성을 개선되어 고속 충방전이 가능하면서 사이클 특성이 우수할 수 있다.The lithium titanium oxide final phase 110 is manufactured as a final phase in a granular form, and thus has a diameter of about 20 nm to about 100 nm as particle growth is suppressed, thereby improving electronic conductivity, thereby enabling high-speed charging and discharging and excellent cycle characteristics. have.

실시예는 상기 리튬타이타늄산화물 최종상(110)의 표면에 결합된 CNT(120)를 포함할 수 있다. 상기 CNT(120)는 약 1wt%~약 3wt%가 혼합될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.An embodiment may include a CNT 120 bonded to the surface of the lithium titanium oxide final phase 110. The CNT 120 may be mixed with about 1 wt% to about 3 wt%, but is not limited thereto.

이에 따라 실시예는 전자 전도성이 우수한 CNT와 리튬타이타늄산화물의 복합 음극활물질을 제공함으로써 고속 충방전이 가능하면서 사이클 특성이 우수한 음극활물질, 이를 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.Accordingly, the embodiment can provide a cathode active material having excellent cycle characteristics while providing high-speed charging and discharging composite anode active material of CNT and lithium titanium oxide having excellent electronic conductivity, and a secondary battery and a supercapacitor including the same.

또한, 상기 CNT(120)는 리튬타이타늄산화물의 입자성장을 억제함으로써 리튬타이타늄산화물의 전자 전도성을 개선하여 고속 충방전이 가능하면서 사이클 특성이 우수한 음극활물질, 이를 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.In addition, the CNT 120 improves the electronic conductivity of lithium titanium oxide by inhibiting particle growth of lithium titanium oxide, thereby providing a high-speed charging and discharging, an anode active material having excellent cycle characteristics, a secondary battery and a supercapacitor including the same. can do.

이에 따라, 실시예는 CNT에 의해 리튬타이타늄산화물의 입자성장을 억제하여 전자 전도성을 개선하고, 전도성이 우수한 CNT와의 복합 음극활물질을 제공함으로써 고속 충방전이 가능하면서 사이클 특성이 우수한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.Accordingly, the embodiment of the present invention improves electron conductivity by suppressing grain growth of lithium titanium oxide by CNTs, and provides a composite anode active material with CNTs having excellent conductivity, thereby enabling high-speed charging and discharging, and having excellent cycle characteristics. A secondary battery and a supercapacitor including the method and the negative electrode active material can be provided.

또한, 실시예에 의하면, 사이클 특성이 우수한 리튬타이타늄산화물(LTO:lithium-titanium oxide)과 전도성이 우수한 카본나노튜브(CNT)의 복합 음극활물질을 제공할 수 있고 이에 따라 사이클 특성이 우수하면서 고속 충방전이 가능한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.In addition, according to the embodiment, it is possible to provide a composite negative electrode active material of lithium-titanium oxide (LTO) excellent in cycle characteristics and carbon nanotubes (CNT) excellent in conductivity, thereby excellent cycle characteristics and high-speed charging A negative electrode active material capable of discharging, a method of manufacturing the same, and a secondary battery and a super capacitor including the negative electrode active material can be provided.

실시예에서 상기 리튬타이타늄산화물 최종상(110)은 타이타늄, 리튬 외에 전도성 카본(116)(도 11 참조)을 포함할 수 있다.In an embodiment, the lithium titanium oxide final phase 110 may include conductive carbon 116 (see FIG. 11) in addition to titanium and lithium.

또한, 실시예에서, 상기 리튬타이타늄산화물 최종상(110)은, 타이타늄(Ti), 리튬(Li) 외에 소정의 이온(118)(도 13 참조)을 포함할 수 있다. 상기 이온(118)은 금속 이온 또는 전이금속 이온일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, in the exemplary embodiment, the lithium titanium oxide final phase 110 may include predetermined ions 118 (see FIG. 13) in addition to titanium (Ti) and lithium (Li). The ion 118 may be a metal ion or a transition metal ion, but is not limited thereto.

실시예에서 상기 리튬타이타늄산화물 최종상(110)은, 상기 전도성 카본(116)과 상기 이온(118)을 동시에 또는 어느 하나만을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In an embodiment, the lithium titanium oxide final phase 110 may include the conductive carbon 116 and the ion 118 at the same time or only one, but is not limited thereto.

이에 따라 실시예는 사이클 특성이 우수한 리튬타이타늄산화물(LTO:lithium-titanium oxide)과 전도성이 우수한 도핑원소 및/또는 전도성 카본과의 복합 음극활물질을 제공할 수 있고 이에 따라 사이클 특성이 우수하면서 고속 충방전이 가능한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.Accordingly, the embodiment can provide a composite anode active material of lithium-titanium oxide (LTO) having excellent cycle characteristics and a doping element having excellent conductivity and / or conductive carbon, thereby providing excellent cycle characteristics and high-speed charging. A negative electrode active material capable of discharging, a method of manufacturing the same, and a secondary battery and a super capacitor including the negative electrode active material can be provided.

또한, 실시예에서 상기 CNT(120)는 실리콘(125)(도 14 참조)이 삽입된 CNT(120)를 포함할 수 있다. 상기 실리콘(125)은 실리콘 단일입자 또는 실리콘산화물 형태일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 실리콘(125)은 실리콘 외에 소량의 분순물을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.Also, in an embodiment, the CNT 120 may include a CNT 120 into which silicon 125 (see FIG. 14) is inserted. The silicon 125 may be in the form of silicon single particles or silicon oxide, but is not limited thereto. In addition, the silicon 125 may include a small amount of impurities in addition to silicon, but is not limited thereto.

실시예는 충방전 용량이 우수한 실리콘(125)을 CNT(120) 내에 가둠으로써 충전시 발생하는 실리콘의 부피 팽창을 억제하여 사이클 특성을 개선함과 동시에 충방전 용량의 증대를 가져올 수 있다. According to the embodiment, the silicon 125 having excellent charge and discharge capacity is confined in the CNT 120 to suppress the volume expansion of the silicon generated during charging, thereby improving cycle characteristics and increasing charge and discharge capacity.

이에 따라 실시예에 의하면 사이클 특성이 우수한 리튬타이타늄산화물(LTO:lithium-titanium oxide)과 충방전 용량이 우수한 실리콘이 CNT 내에 가두워진 복합 음극활물질을 제공할 수 있고 이에 따라 사이클 특성이 우수하면서 충방전 용량이 높고, 고속충방전이 가능한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.Accordingly, according to the embodiment, lithium-titanium oxide (LTO) having excellent cycle characteristics and silicon having excellent charge / discharge capacities can provide a composite anode active material confined in CNT, and thus have excellent cycle characteristics and charge / discharge. A negative electrode active material having a high capacity, capable of high-speed charging and discharging, a method of manufacturing the same, and a secondary battery and a super capacitor including the negative electrode active material can be provided.

실시예에 의하면 사이클 특성이 우수하면서 충방전 용량이 높고, 고속 충방전이 가능한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.According to the embodiment, it is possible to provide a negative electrode active material having excellent cycle characteristics, high charge / discharge capacity, high speed charge and discharge, a manufacturing method thereof, and a secondary battery and a supercapacitor including the negative electrode active material.

이하, 도 2 내지 도 10을 참조하여 제1 실시예에 따른 음극활물질 제조방법을 설명한다. 실시예의 음극활물질의 제조방법은 이하의 설명 및 도면의 순서에 한정된 것은 아니다.Hereinafter, a method of manufacturing a negative electrode active material according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 10. The manufacturing method of the negative electrode active material of the embodiment is not limited to the following description and the order of the drawings.

실시예는 리튬타이타늄산화물 최종상(110)의 입자성장을 제어하여 전자 전도성 개선을 하고자 리튬타이타늄산화물 중간상(100c) 공정을 진행하나 이에 한정되는 것은 아니다.The embodiment proceeds to the lithium titanium oxide intermediate phase (100c) process to control the particle growth of the lithium titanium oxide final phase 110 to improve the electronic conductivity, but is not limited thereto.

먼저, 도 2와 같이 타이타늄 소스(112)와 리튬소스(114)를 준비하고, 도 3과 같이 상기 타이타늄 소스(112)와 상기 리튬소스(114)를 혼합한다. 예를 들어, 나노셋 밀이나 볼밀 등으로 혼합 및 분쇄할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.First, a titanium source 112 and a lithium source 114 are prepared as shown in FIG. 2, and the titanium source 112 and the lithium source 114 are mixed as shown in FIG. 3. For example, the nanoset mill or the ball mill may be mixed and pulverized, but is not limited thereto.

상기 타이타늄 소스(112)는 타아타늄산화물(TiO2)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 타이타늄산화물은 약 20nm ~약 300nm 의 직경을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The titanium source 112 may be titanium oxide (TiO 2 ), but is not limited thereto. The titanium oxide may have a diameter of about 20 nm to about 300 nm, but is not limited thereto.

상기 리튬소스(114)는 Li2CO3 or LiOH-H2O 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The lithium source 114 may be Li 2 CO 3 or LiOH-H 2 O, but is not limited thereto.

다음으로, 도 4와 같이 상기 혼합된 타이타늄 소스(112)와 리튬소스(114)를 분무건조(spray drying)하여 상기 타이타늄 소스와 상기 리튬소스의 과립상(100b)을 형성한다. 예를 들어, 약 150℃~220℃에서 분무건조함으로써 상기 타이타늄 소스(112)와 상기 리튬소스(114)가 상호 응집되어 타이타늄 소스와 리튬소스의 과립상(100b)을 형성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.Next, as shown in FIG. 4, the mixed titanium source 112 and the lithium source 114 are spray-dried to form granules 100b of the titanium source and the lithium source. For example, by spray-drying at about 150 ℃ ~ 220 ℃ the titanium source 112 and the lithium source 114 can be agglomerated with each other to form a granular form (100b) of the titanium source and the lithium source, but is not limited thereto. It is not.

실시예는 리튬타이타늄산화물 최종상이 과립상 형태에서 최종상으로 제조됨으로써 입자성장이 억제됨에 따라 약 20nm~약 100nm의 직경을 가짐으로써 전자 전도성을 개선되어 고속 충방전이 가능하면서 사이클 특성이 우수할 수 있다.According to the embodiment, as the final phase of the lithium titanium oxide is manufactured in a granular form, the particle growth is suppressed, and thus the electron conductivity is improved by having a diameter of about 20 nm to about 100 nm, thereby enabling high-speed charging and discharging and excellent cycle characteristics. .

다음으로, 도 5와 같이 상기 과립상의 타이타늄 소스와 리튬소스를 열처리하여 과립상의 리튬타이타늄산화물 중간상(100c)을 형성한다. 예를 들어, 상기 타이타늄 소스(112), 상기 리튬소스(114)를 혼합물을 열처리(Calcination)하여 과립상의 리튬타이타늄산화물 중간상(100c)을 형성한다. 예를 들어, 리튬티타늄산화물이 최종상인 스피넬상이 되지 않는 온도, 예를 들어 약 300℃ 내지 600℃, 예를 들어, 약 500℃에서 열처리하여 중간상을 형성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.Next, as shown in FIG. 5, the granular titanium source and the lithium source are heat-treated to form a granular lithium titanium oxide intermediate phase 100c. For example, the titanium source 112 and the lithium source 114 are heat-treated to form a mixture to form a granular lithium titanium oxide intermediate phase 100c. For example, the intermediate phase may be formed by heat treatment at a temperature at which the lithium titanium oxide does not become the final spinel phase, for example, about 300 ° C. to 600 ° C., for example, about 500 ° C., but is not limited thereto.

이때, 상기 리튬타이타늄산화물 중간상(100c)은 Li2TiO3를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. In this case, the lithium titanium oxide intermediate phase 100c may include Li 2 TiO 3 , but is not limited thereto.

또한, 상기 리튬타이타늄산화물 중간상(100c)은 약 20nm ~약 100nm의 직경을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예는 중간상 과정을 통해 리튬타이타늄산화물의 입자성장을 억제함으로써 리튬타이타늄산화물의 전자 전도성을 개선하여 고속 충방전이 가능하면서 사이클 특성이 우수한 음극활물질을 제공할 수 있다.In addition, the lithium titanium oxide intermediate phase 100c may have a diameter of about 20 nm to about 100 nm, but is not limited thereto. The embodiment can provide a negative electrode active material having excellent cycle characteristics while enabling high-speed charging and discharging by improving the electronic conductivity of lithium titanium oxide by suppressing particle growth of lithium titanium oxide through an intermediate phase process.

다음으로, 도 6 및 도 7과 같이 상기 리튬타이타늄산화물 중간상(100c)에 CNT(120)를 초음파 혼합하여, 상기 리튬타이타늄산화물 중간상(100c) 표면에 상기 CNT(120)가 결합할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 CNT(120)는 약 1wt% ~ 약 3wt% 첨가될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.Next, the CNT 120 is ultrasonically mixed with the lithium titanium oxide intermediate phase 100c as illustrated in FIGS. 6 and 7, but the CNT 120 may be bonded to the surface of the lithium titanium oxide intermediate phase 100c, but is not limited thereto. It doesn't happen. The CNT 120 may be added in an amount of about 1 wt% to about 3 wt%, but is not limited thereto.

예를 들어, 도 8과 같이 상기 리튬타이타늄산화물 중간상(100c)과 CNT(120)를 에탄올, 아세톤 등의 유기용매에서 초음파 혼합하여, 상기 리튬타이타늄산화물 중간상(100c) 표면에 상기 CNT(120)가 결합하여 Li2TiO3/CNT 복합체를 형성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.For example, as shown in FIG. 8, the lithium titanium oxide intermediate phase 100c and the CNT 120 are ultrasonically mixed in an organic solvent such as ethanol or acetone, and the CNT 120 is formed on the surface of the lithium titanium oxide intermediate phase 100c. It can be combined to form a Li 2 TiO 3 / CNT composite, but is not limited thereto.

도 9a는 초음파 혼합전의 CNT가 응집된 사진이고, 도 9b는 실시예에 따라 CNT가 리튬타이타늄산화물 중간상에 초음파 혼합되어 해쇄된 상태의 사진이다.9A is a photograph of agglomerated CNTs before ultrasonic mixing, and FIG. 9B is a photograph of a state in which CNTs are ultrasonically mixed and disintegrated on a lithium titanium oxide intermediate according to an embodiment.

실시예에 의하면 리튬타이타늄산화물 중간상과 CNT를 초음파 혼합함으로써 리튬타이타늄산화물 중간상 표면에 CN가 결합하여 Li2TiO3/CNT 복합체를 형성할 수 있다.According to the embodiment, CN may be bonded to the surface of the lithium titanium oxide intermediate phase by ultrasonic mixing of the intermediate layer of lithium titanium oxide and CNT to form a Li 2 TiO 3 / CNT composite.

이에 따라 실시예는 전자 전도성이 우수한 CNT와 리튬타이타늄산화물의 복합 음극활물질을 제공함으로써 고속 충방전이 가능하면서 사이클 특성이 우수한 음극활물질, 이를 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.Accordingly, the embodiment can provide a cathode active material having excellent cycle characteristics while providing high-speed charging and discharging composite anode active material of CNT and lithium titanium oxide having excellent electronic conductivity, and a secondary battery and a supercapacitor including the same.

또한, CNT는 리튬타이타늄산화물의 입자성장을 억제함으로써 리튬타이타늄산화물의 전자 전도성을 개선하여 고속 충방전이 가능하면서 사이클 특성이 우수한 음극활물질, 이를 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.In addition, the CNTs may provide a negative active material, a secondary battery and a supercapacitor including the same, having excellent cycle characteristics, while enabling high-speed charging and discharging by improving the electronic conductivity of lithium titanium oxide by suppressing particle growth of lithium titanium oxide.

이에 따라, 실시예는 CNT에 의해 리튬타이타늄산화물의 입자성장을 억제하여 전자 전도성을 개선하고, 전도성이 우수한 CNT와의 복합 음극활물질을 제공함으로써 고속 충방전이 가능하면서 사이클 특성이 우수한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.Accordingly, the embodiment of the present invention improves electron conductivity by suppressing grain growth of lithium titanium oxide by CNTs, and provides a composite anode active material with CNTs having excellent conductivity, thereby enabling high-speed charging and discharging, and having excellent cycle characteristics. A secondary battery and a supercapacitor including the method and the negative electrode active material can be provided.

또한, 실시예에 의하면, 사이클 특성이 우수한 리튬타이타늄산화물(LTO:lithium-titanium oxide)과 전도성이 우수한 카본나노튜브(CNT)의 복합 음극활물질을 제공할 수 있고 이에 따라 사이클 특성이 우수하면서 고속 충방전이 가능한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.In addition, according to the embodiment, it is possible to provide a composite negative electrode active material of lithium-titanium oxide (LTO) excellent in cycle characteristics and carbon nanotubes (CNT) excellent in conductivity, thereby excellent cycle characteristics and high-speed charging A negative electrode active material capable of discharging, a method of manufacturing the same, and a secondary battery and a super capacitor including the negative electrode active material can be provided.

다음으로, 도 10과 같이, 상기 CNT(120)가 혼합된 리튬타이타늄산화물 중간상(100c)을 열처리하여 리튬타이타늄산화물 최종상(110) 및 CNT(120)의 복합음극 활물질(100)을 제조할 수 있다.Next, as shown in FIG. 10, the composite titanium active material 100 of the lithium titanium oxide final phase 110 and the CNT 120 may be manufactured by heat-treating the lithium titanium oxide intermediate phase 100c mixed with the CNTs 120. .

예를 들어, 상기 결합된 리튬타이타늄산화물 중간상(100c)과 CNT(120)를 N2 등의 환원분위기 및 약 750℃~약 900℃에서 열처리하여 리튬타이타늄산화물 최종상(110) 및 CNT(120)의 복합음극활물질(100)을 제조할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the combined lithium titanium oxide intermediate phase 100c and the CNT 120 are heat-treated at a reducing atmosphere such as N 2 and at about 750 ° C. to about 900 ° C. to form the final phase of the lithium titanium oxide final phase 110 and the CNT 120. The composite cathode active material 100 may be manufactured, but is not limited thereto.

실시예에 따르면 사이클 특성이 우수한 리튬타이타늄산화물(LTO:lithium-titanium oxide)과 전도성이 우수한 카본나노튜브(CNT)의 복합 음극활물질을 제공할 수 있고 이에 따라 사이클 특성이 우수하면서 고속 충방전이 가능한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.According to the embodiment, it is possible to provide a composite anode active material of lithium-titanium oxide (LTO) having excellent cycle characteristics and carbon nanotubes (CNT) having excellent conductivity. A negative electrode active material, a method of manufacturing the same, and a secondary battery and a super capacitor including the negative electrode active material can be provided.

또한, 실시예는 리튬타이타늄산화물의 입자성장을 억제하여 전자 전도성을 개선하고, 전도성이 우수한 CNT(카본나노튜브)와의 복합 음극활물질을 제공함으로써 고속 충방전이 가능하면서 사이클 특성이 우수한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.In addition, the embodiment improves the electronic conductivity by inhibiting grain growth of lithium titanium oxide, and provides a composite anode active material with CNT (carbon nanotube) excellent in conductivity to enable high-speed charging and discharging and excellent cycle characteristics and its active material A secondary battery and a super capacitor including the manufacturing method and the negative electrode active material can be provided.

이에 따라 실시예는 사이클 특성이 우수하면서 고속 충방전이 가능한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.Accordingly, the embodiment can provide a negative electrode active material capable of high-speed charging and discharging while providing excellent cycle characteristics, a method of manufacturing the same, and a secondary battery and a super capacitor including the negative electrode active material.

도 11 내지 도 12는 제2 실시예에 따른 음극활물질 제조방법의 일부 공정 예시도이다.11 to 12 are exemplary views showing some processes of the method of manufacturing a negative electrode active material according to the second embodiment.

제2 실시예는 상기 제1 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있다.The second embodiment can employ the technical features of the first embodiment.

제2 실시예는 상기 제1 실시예의 리튬타이타늄산화물 중간상(100c)을 형성하는 단계에서, 도 11과 같이 상기 타이타늄 소스(112)와 상기 리튬소스(114)에 전도성 카본(116)을 함께 혼합할 수 있다.In the second embodiment, in the step of forming the lithium titanium oxide intermediate phase 100c of the first embodiment, as shown in FIG. 11, the conductive carbon 116 may be mixed with the titanium source 112 and the lithium source 114 together. Can be.

예를 들어, 상기 전도성 카본(116)은 도 12a 내지 도 12c와 같이, 슈퍼 P(super-P), 케첸블락 카본(Ketjenblack Carbon) 및 에어로겔 카본(Aerogel carbon) 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the conductive carbon 116 may be super P, Ketjenblack carbon, aerogel carbon, or the like, as illustrated in FIGS. 12A to 12C, but is not limited thereto.

상기 전도성 카본(116)은 약 50~200㎛ 크기일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The conductive carbon 116 may be about 50 to 200 μm in size, but is not limited thereto.

상기 전도성 카본(116)은 리튬타이타늄산화물의 입자성장을 억제하여 리튬타이타늄산화물의 리튬이온(Li+)의 삽입/탈리 속도를 향상시킬 수 있고, 첨가된 전도성 카본에 의해 전자 전도도가 향상될 수 있다.The conductive carbon 116 may improve the insertion / desorption rate of lithium ions (Li + ) of the lithium titanium oxide by inhibiting grain growth of the lithium titanium oxide, and may improve the electronic conductivity by the added conductive carbon. .

이에 따라 실시예에 의하면 사이클 특성이 우수한 리튬타이타늄산화물과 전도성이 우수한 전도성 카본과의 복합 음극활물질을 제공할 수 있고 이에 따라 사이클 특성이 우수하면서 고속 충방전이 가능한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.Accordingly, according to the embodiment, it is possible to provide a composite anode active material of lithium titanium oxide having excellent cycle characteristics and conductive carbon having excellent conductivity, and accordingly, a cathode active material having excellent cycle characteristics and capable of high-speed charging and discharging, a manufacturing method thereof, and a cathode thereof A secondary battery and a super capacitor including an active material can be provided.

도 13은 제3 실시예에 따른 음극활물질 제조방법의 일부 공정 예시도이다.13 is an exemplary view of some processes of a method of manufacturing a negative electrode active material according to a third embodiment.

제3 실시예는 상기 제1 실시예 및 상기 제2 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있다.The third embodiment can employ the technical features of the first embodiment and the second embodiment.

제3 실시예에서 리튬타이타늄산화물 중간상(100c)을 형성하는 단계에서, 타이타늄소스(112), 리튬소스(114) 외에 소정의 이온(118)을 포함할 수 있다. 상기 이온(118)은 금속 이온 또는 전이금속 이온일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In the third embodiment, in the forming of the lithium titanium oxide intermediate phase 100c, a predetermined ion 118 may be included in addition to the titanium source 112 and the lithium source 114. The ion 118 may be a metal ion or a transition metal ion, but is not limited thereto.

예를 들어, 금속이온이 치환된 LTO 음극 활물질의 경우, 산화물 상태의 Al(Al2O3), Mg(MgO) 등을 습식 방법으로 혼합하여 LTO의 Li, Ti 위치에 치환할 수 있다. 실시예에 의하면 Al은 용량 향상 및 싸이클 특성을 향상시킬 수 있으며, Mg은 ESR 감소시키며 출력특성을 향상시킬 수 있다.For example, in the case of an LTO anode active material in which metal ions are substituted, Al (Al 2 O 3 ), Mg (MgO), or the like in an oxide state may be mixed by a wet method to be replaced at Li and Ti positions of LTO. According to the embodiment, Al may improve capacity and cycle characteristics, and Mg may reduce ESR and improve output characteristics.

또한, 예를 들어, 전이금속이 도핑된 LTO 음극 활물질의 경우, 전이금속인 Cr, Ni, Fe 등을 습식 방법으로 LTO에 도핑시킴으로써 ESR 감소 및 출력특성 향상의 효과가 있다.In addition, for example, in the case of the LTO anode active material doped with a transition metal, it is possible to reduce the ESR and improve the output characteristics by doping the transition metal Cr, Ni, Fe, etc. in the LTO by a wet method.

실시예에서 상기 리튬타이타늄산화물 최종상(110)은, 상기 전도성 카본(116)과 상기 이온(118)을 동시에 또는 어느 하나만을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In an embodiment, the lithium titanium oxide final phase 110 may include the conductive carbon 116 and the ion 118 at the same time or only one, but is not limited thereto.

이에 따라 실시예는 사이클 특성이 우수한 리튬타이타늄산화물(LTO:lithium-titanium oxide)과 전도성이 우수한 도핑원소 및/또는 전도성 카본과의 복합 음극활물질을 제공할 수 있고 이에 따라 사이클 특성이 우수하면서 고속 충방전이 가능한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.Accordingly, the embodiment can provide a composite anode active material of lithium-titanium oxide (LTO) having excellent cycle characteristics and a doping element having excellent conductivity and / or conductive carbon, thereby providing excellent cycle characteristics and high-speed charging. A negative electrode active material capable of discharging, a method of manufacturing the same, and a secondary battery and a super capacitor including the negative electrode active material can be provided.

도 14는 제4 실시예에 따른 음극활물질 제조방법의 일부 공정 예시도이다.14 is a view illustrating some processes of the method of manufacturing a negative electrode active material according to the fourth embodiment.

제4 실시예는 제1 실시예 내지 제3 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있다.The fourth embodiment can employ the technical features of the first to third embodiments.

우선, 실리콘(125) 및 CNT(120)를 준비한다. 상기 실리콘(125)은 실리콘 단일입자 또는 실리콘산화물 형태일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 실리콘(125)은 실리콘 외에 소량의 첨가제를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.First, the silicon 125 and the CNT 120 are prepared. The silicon 125 may be in the form of silicon single particles or silicon oxide, but is not limited thereto. In addition, the silicon 125 may include a small amount of additives in addition to silicon, but is not limited thereto.

상기 CNT(120)는 단일벽의 CNT(SWNT) 또는 다중벽의 CNT(MWCNT)일 수 있으며, 상기 CNT(120)의 적어도 일단은 열린(open) 상태일 수 있으며, 상기 CNT(120)를 성장시 적어도 일단이 열린 기공(open pore)을 포함하도록 성장하거나, CNT(120)가 닫힌 상태인 경우 적어도 일단을 오픈하는 공정을 진행할 수 있다. 예를 들어, 상기 CNT(120)는 강산 등에서 화학적 에칭공정을 통해 적어도 일단이 오픈될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The CNT 120 may be a single wall CNT (SWNT) or a multi-wall CNT (MWCNT), at least one end of the CNT 120 may be in an open state, and the CNT 120 may be grown. At least one end may grow to include an open pore, or when the CNT 120 is in a closed state, the process may be performed to open at least one end. For example, at least one end of the CNT 120 may be opened through a chemical etching process in a strong acid, but is not limited thereto.

다음으로, 도 14와 같이 상기 CNT(120)에 실리콘(125)을 삽입한다.Next, as shown in FIG. 14, silicon 125 is inserted into the CNT 120.

상기 CNT(120)에 실리콘(125) 삽입공정은 실리콘(125)이 액체상태, 기체상태, 고체상태이거나 이들의 혼합상태에서 탄소나노튜브의 오픈된 기공 내로 삽입될 수 있다.In the silicon 125 insertion process of the CNT 120, the silicon 125 may be inserted into open pores of carbon nanotubes in a liquid state, a gas state, a solid state, or a mixed state thereof.

예를 들어, 상기 CNT(120)에 실리콘(125) 삽입은 기체상태의 경우 가스의 확산, 예를 들어, 소정의 음이온과 결합하여 확산시켜 삽입할 수 있다. 또는, 액체 상태의 경우 이온화합물 형태로 모세관 현상 등에 의해 삽입하거나, 또는 용액상태의 디포지션 등에 의해 삽입할 수 있다.For example, the silicon 125 may be inserted into the CNT 120 in the gaseous state, for example, by diffusing the gas, for example, by combining with a predetermined anion. Alternatively, in the case of a liquid state, it may be inserted in the form of an ionic compound by a capillary phenomenon, or by a deposition in a solution state.

또는, CNT(120)에 실리콘 전구체를 삽입후 승화점 이상의 온도로 가열하여 CNT(120) 내에 실리콘(125)을 삽입할 수 있다.Alternatively, after the silicon precursor is inserted into the CNT 120, the silicon 125 may be inserted into the CNT 120 by heating to a temperature higher than the sublimation point.

또는, 액체 또는 고체의 경우 높은 원심력 등에 의해 실리콘(125)은 CNT(120)에 삽입할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 가속된 원자와의 충돌 등에 의해 실리콘(125)을 CNT(120)에 삽입할 수 있다.Alternatively, in the case of a liquid or a solid, the silicon 125 may be inserted into the CNT 120 by a high centrifugal force or the like, but is not limited thereto. For example, silicon 125 may be inserted into CNT 120 by collisions with accelerated atoms.

실시예는 충방전 용량이 우수한 실리콘(125)을 CNT(120) 내에 가둠으로써 충전시 발생하는 실리콘의 부피 팽창을 억제하여 사이클 특성을 개선함과 동시에 충방전 용량의 증대를 가져올 수 있다. According to the embodiment, the silicon 125 having excellent charge and discharge capacity is confined in the CNT 120 to suppress the volume expansion of the silicon generated during charging, thereby improving cycle characteristics and increasing charge and discharge capacity.

이에 따라 실시예에 의하면 사이클 특성이 우수한 리튬타이타늄산화물(LTO:lithium-titanium oxide)과 충방전 용량이 우수한 실리콘이 CNT 내에 가두워진 복합 음극활물질을 제공할 수 있고 이에 따라 사이클 특성이 우수하면서 충방전 용량이 높고, 고속충방전이 가능한 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.Accordingly, according to the embodiment, lithium-titanium oxide (LTO) having excellent cycle characteristics and silicon having excellent charge / discharge capacities can provide a composite anode active material confined in CNT, and thus have excellent cycle characteristics and charge / discharge. A secondary battery and a supercapacitor having a high capacity and including a negative electrode active material capable of high-speed charging and discharging can be provided.

실시예에 따르면 사이클 특성이 우수한 리튬타이타늄산화물(LTO:lithium-titanium oxide)과 전도성이 우수한 카본나노튜브(CNT)의 복합 음극활물질을 제공할 수 있고 이에 따라 사이클 특성이 우수하면서 고속 충방전이 가능한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.According to the embodiment, it is possible to provide a composite anode active material of lithium-titanium oxide (LTO) having excellent cycle characteristics and carbon nanotubes (CNT) having excellent conductivity. A negative electrode active material, a method of manufacturing the same, and a secondary battery and a super capacitor including the negative electrode active material can be provided.

또한, 실시예는 리튬타이타늄산화물의 입자성장을 억제하여 전자 전도성을 개선하고, 전도성이 우수한 CNT(카본나노튜브)와의 복합 음극활물질을 제공함으로써 고속 충방전이 가능하면서 사이클 특성이 우수한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.In addition, the embodiment improves the electronic conductivity by inhibiting grain growth of lithium titanium oxide, and provides a composite anode active material with CNT (carbon nanotube) excellent in conductivity to enable high-speed charging and discharging and excellent cycle characteristics and its active material A secondary battery and a super capacitor including the manufacturing method and the negative electrode active material can be provided.

또한, 실시예는 사이클 특성이 우수한 리튬타이타늄산화물(LTO:lithium-titanium oxide)과 전도성이 우수한 전도성 카본 또는 도핑원소와의 복합 음극활물질을 제공할 수 있고 이에 따라 사이클 특성이 우수하면서 고속 충방전이 가능한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.In addition, the embodiment can provide a composite anode active material of lithium-titanium oxide (LTO) having excellent cycle characteristics and conductive carbon or doping element having excellent conductivity, and thus has excellent cycle characteristics and high-speed charge and discharge. It is possible to provide a negative electrode active material, a method of manufacturing the same, and a secondary battery and a super capacitor including the negative electrode active material.

또한, 실시예에 따르면 사이클 특성이 우수한 리튬타이타늄산화물(LTO:lithium-titanium oxide)과 충방전 용량이 우수한 실리콘이 CNT 내에 가두워진 복합 음극활물질을 제공할 수 있고 이에 따라 사이클 특성이 우수하면서 충방전 용량이 높고, 고속충방전이 가능한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.In addition, according to the embodiment, lithium-titanium oxide (LTO) having excellent cycle characteristics and silicon having excellent charge and discharge capacities may provide a composite anode active material confined in CNTs, thereby providing excellent cycle characteristics and charging and discharging. A negative electrode active material having a high capacity, capable of high-speed charging and discharging, a method of manufacturing the same, and a secondary battery and a super capacitor including the negative electrode active material can be provided.

이에 따라 실시예는 사이클 특성이 우수하면서 충방전 용량이 높고, 고속 충방전이 가능한 음극활물질 및 그 제조방법과 그 음극활물질을 포함하는 2차 전지 및 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.Accordingly, the embodiment can provide a negative active material, a method of manufacturing the same, and a secondary battery and a supercapacitor including the negative active material, which have excellent cycle characteristics, high charge and discharge capacity, and are capable of high-speed charge and discharge.

실시예에 따른 음극활물질(100)은 2차 전지(미도시) 또는 슈퍼 커패시터(미도시)에 적용될 수 있다.The negative electrode active material 100 according to the embodiment may be applied to a secondary battery (not shown) or a super capacitor (not shown).

실시예에 따른 리튬 이차전지 또는 슈퍼 커패시터는 양극(미도시), 음극(미도시), 세퍼레이터(미도시), 전해질(미도시)을 포함할 수 있다.The lithium secondary battery or the supercapacitor according to the embodiment may include a positive electrode (not shown), a negative electrode (not shown), a separator (not shown), and an electrolyte (not shown).

상기 양극은 양극집전체 및 상기 양극집전체에 담지된 양극 활물질을 포함할 수 있다. The positive electrode may include a positive electrode current collector and a positive electrode active material supported on the positive electrode current collector.

상기 음극은 상기 양극에 대향되며, 음극집전체에 담지된 상기 음극활물질(300)을 포함할 수 있다.The negative electrode may include the negative electrode active material 300 which is opposite to the positive electrode and supported on the negative electrode current collector.

상기 양극 활물질층는, 충전시에 리튬을 방출하고, 방전시에는 상기 음극 활물질이 방출한 리튬을 흡장한다. 상기 음극 활물질은 충전시에는 상기 양극 활물질이 방출한 리튬을 흡장하고, 방전시에는 리튬을 방출한다.The positive electrode active material layer releases lithium during charging and occludes lithium discharged by the negative electrode active material during discharge. The negative electrode active material occludes lithium released by the positive electrode active material during charging, and releases lithium during discharge.

상기 세퍼레이터는 상기 양극 및 상기 음극 사이에 개재된다. 상기 세퍼레이터는 상기 전해질을 함침할 수 있다. 상기 전해질은 리튬 이온 전도성을 가진다.The separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode. The separator may impregnate the electrolyte. The electrolyte has lithium ion conductivity.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, and the like described in the above embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.

또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, the above description has been made with reference to the embodiment, which is merely an example, and is not intended to limit the present invention. Those skilled in the art to which the present invention pertains will be illustrated as above without departing from the essential characteristics of the present embodiment. It will be appreciated that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.

Claims (16)

리튬타이타늄산화물 최종상; 및
상기 리튬타이타늄산화물 최종상의 표면에 결합된 CNT(카본나노튜브);를 포함하며,
상기 CNT는 실리콘이 삽입된 CNT를 포함하는 음극활물질.Lithium titanium oxide final phase; And
It includes; CNT (carbon nanotube) bonded to the surface of the lithium titanium oxide final phase;
The CNT is a negative electrode active material comprising a CNT inserted with silicon. 제1 항에 있어서,
상기 리튬타이타늄산화물 최종상은,
과립상인 음극활물질.The method according to claim 1,
The lithium titanium oxide final phase,
Granular anode active material. 제1 항에 있어서,
상기 리튬타이타늄산화물 최종상은,
타이타늄, 리튬 외에 소정의 이온을 포함하는 음극활물질.The method according to claim 1,
The lithium titanium oxide final phase,
A negative electrode active material containing predetermined ions in addition to titanium and lithium. 제1 항에 있어서,
상기 리튬타이타늄산화물 최종상은,
타이타늄, 리튬 외에 전도성 카본을 포함하는 음극활물질.The method according to claim 1,
The lithium titanium oxide final phase,
Cathode active material containing conductive carbon in addition to titanium and lithium. 제3 항에 있어서,
상기 리튬타이타늄산화물 최종상은,
상기 타이타늄, 상기 리튬 및 상기 이온에 전도성 카본을 포함하는 음극활물질.The method of claim 3,
The lithium titanium oxide final phase,
An anode active material comprising conductive carbon in the titanium, the lithium and the ion. 삭제delete 리튬타이타늄산화물 중간상을 형성하는 단계;
상기 리튬타이타늄산화물 중간상에 CNT(카본나노튜브)를 혼합하는 단계; 및
상기 CNT가 혼합된 리튬타이타늄산화물 중간상을 열처리하여 리튬타이타늄산화물 최종상 및 CNT의 복합음극 활물질을 제조하는 단계;를 포함하며,
상기 리튬타이타늄산화물 중간상에 CNT를 혼합하는 단계는,
상기 CNT에 실리콘을 삽입하는 단계;
상기 실리콘이 삽입된 CNT를 상기 리튬타이타늄산화물 중간상과 혼합하는 단계;를 포함하는 음극활물질의 제조방법.Forming a lithium titanium oxide intermediate phase;
Mixing CNT (carbon nanotube) on the lithium titanium oxide intermediate phase; And
And heat-treating the intermediate phase of the lithium titanium oxide mixed with the CNT to prepare a composite anode active material of the final phase of the lithium titanium oxide and the CNT.
Mixing the CNTs on the lithium titanium oxide intermediate phase,
Inserting silicon into the CNT;
Mixing the silicon-inserted CNT with the lithium titanium oxide intermediate phase; manufacturing method of a negative electrode active material comprising a. 제7 항에 있어서,
상기 리튬타이타늄산화물 중간상을 형성하는 단계는,
타이타늄 소스와 리튬소스를 혼합 후 분무건조하여 상기 타이타늄 소스와 상기 리튬소스의 과립상을 형성하는 단계; 및
상기 과립상의 타이타늄 소스와 리튬소스를 300℃ 내지 600℃에서 열처리하여 과립상의 리튬타이타늄산화물 중간상을 형성하는 단계;를 포함하는 음극활물질의 제조방법.The method of claim 7, wherein
Forming the lithium titanium oxide intermediate phase,
Mixing a titanium source and a lithium source and spray drying to form a granular form of the titanium source and the lithium source; And
And heat-treating the granular titanium source and the lithium source at 300 ° C. to 600 ° C. to form a granular lithium titanium oxide intermediate phase. 제8 항에 있어서,
상기 리튬타이타늄산화물 중간상을 형성하는 단계에서,
상기 타이타늄 소스와 상기 리튬소스에 소정의 이온을 함께 혼합하는 음극활물질의 제조방법.The method of claim 8,
In the step of forming the lithium titanium oxide intermediate phase,
A method for producing a negative electrode active material that mixes predetermined ions with the titanium source and the lithium source. 제8 항에 있어서,
상기 리튬타이타늄산화물 중간상을 형성하는 단계에서,
상기 타이타늄 소스와 상기 리튬소스에 전도성 카본을 함께 혼합하는 음극활물질의 제조방법.The method of claim 8,
In the step of forming the lithium titanium oxide intermediate phase,
A method of manufacturing a negative electrode active material that mixes conductive carbon together with the titanium source and the lithium source. 리튬타이타늄산화물 중간상을 형성하는 단계;
상기 리튬타이타늄산화물 중간상에 CNT(카본나노튜브)를 혼합하는 단계; 및
상기 CNT가 혼합된 리튬타이타늄산화물 중간상을 열처리하여 리튬타이타늄산화물 최종상 및 CNT의 복합음극 활물질을 제조하는 단계;를 포함하며,
상기 리튬타이타늄산화물 중간상을 형성하는 단계는,
타이타늄 소스와 리튬소스를 혼합 후 분무건조하여 상기 타이타늄 소스와 상기 리튬소스의 과립상을 형성하는 단계; 및
상기 과립상의 타이타늄 소스와 리튬소스를 300℃ 내지 600℃에서 열처리하여 과립상의 리튬타이타늄산화물 중간상을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 리튬타이타늄산화물 중간상을 형성하는 단계에서 상기 타이타늄 소스와 상기 리튬소스에 소정의 이온을 함께 혼합하며,
상기 리튬타이타늄산화물 중간상을 형성하는 단계에서,
상기 타이타늄 소스, 상기 리튬소스 및 상기 이온에 전도성 카본을 함께 혼합하는 음극활물질의 제조방법.Forming a lithium titanium oxide intermediate phase;
Mixing CNT (carbon nanotube) on the lithium titanium oxide intermediate phase; And
And heat-treating the intermediate phase of the lithium titanium oxide mixed with the CNT to prepare a composite anode active material of the final phase of the lithium titanium oxide and the CNT.
Forming the lithium titanium oxide intermediate phase,
Mixing a titanium source and a lithium source and spray drying to form a granular form of the titanium source and the lithium source; And
And heat-treating the granular titanium source and lithium source at 300 ° C. to 600 ° C. to form granular lithium titanium oxide intermediate phase.
In the step of forming the lithium titanium oxide intermediate phase, a predetermined ion is mixed together with the titanium source and the lithium source,
In the step of forming the lithium titanium oxide intermediate phase,
The method of manufacturing a negative electrode active material for mixing the conductive carbon in the titanium source, the lithium source and the ion. 리튬타이타늄산화물 중간상을 형성하는 단계;
상기 리튬타이타늄산화물 중간상에 CNT(카본나노튜브)를 혼합하는 단계; 및
상기 CNT가 혼합된 리튬타이타늄산화물 중간상을 열처리하여 리튬타이타늄산화물 최종상 및 CNT의 복합음극 활물질을 제조하는 단계;를 포함하며,
상기 리튬타이타늄산화물 중간상에 CNT를 혼합하는 단계는,
상기 리튬타이타늄산화물 중간상과 CNT를 유기용매에서 초음파 혼합하여 상기 리튬타이타늄산화물 중간상 표면에 상기 CNT가 결합하는 음극활물질의 제조방법. Forming a lithium titanium oxide intermediate phase;
Mixing CNT (carbon nanotube) on the lithium titanium oxide intermediate phase; And
And heat-treating the intermediate phase of the lithium titanium oxide mixed with the CNT to prepare a composite anode active material of the final phase of the lithium titanium oxide and the CNT.
Mixing the CNTs on the lithium titanium oxide intermediate phase,
Ultrasonic mixing of the lithium titanium oxide intermediate phase and the CNT in an organic solvent, the method for producing a negative electrode active material that the CNT is bonded to the surface of the lithium titanium oxide intermediate phase. 제11 항 또는 제12항에 있어서,
상기 리튬타이타늄산화물 중간상에 CNT를 혼합하는 단계는,
상기 CNT에 실리콘을 삽입하는 단계;
상기 실리콘이 삽입된 CNT를 상기 리튬타이타늄산화물 중간상과 혼합하는 단계;를 포함하는 음극활물질의 제조방법.The method of claim 11 or 12,
Mixing the CNTs on the lithium titanium oxide intermediate phase,
Inserting silicon into the CNT;
Mixing the silicon-inserted CNT with the lithium titanium oxide intermediate phase; manufacturing method of a negative electrode active material comprising a. 제7항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 리튬타이타늄산화물 최종상 및 CNT의 복합음극 활물질을 제조하는 단계는,
상기 결합된 리튬타이타늄산화물 중간상과 CNT를 750℃~900℃에서 열처리하여 리튬타이타늄산화물 최종상 및 CNT의 복합음극활물질을 제조하는 음극활물질의 제조방법.The method according to any one of claims 7 to 12,
Preparing a composite cathode active material of the lithium titanium oxide final phase and CNT,
The combined lithium titanium oxide intermediate phase and the CNTs by heat treatment at 750 ℃ ~ 900 ℃ to prepare a negative electrode active material of the composite lithium cathode final phase and CNT active material. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 하나의 음극활물질을 구비하는 음극;
상기 음극과 대향하는 양극;
상기 음극과 양극 사이에 구비된 세퍼레이터; 및
상기 세퍼레이터에 구비되는 전해질;을 포함하는 2차 전지.A negative electrode having any one of the negative electrode active material of claim 1;
An anode facing the cathode;
A separator provided between the cathode and the anode; And
A secondary battery comprising a; electrolyte provided in the separator. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 하나의 음극활물질을 구비하는 음극;
상기 음극과 대향하는 양극;
상기 음극과 양극 사이에 구비된 세퍼레이터; 및
상기 세퍼레이터에 구비되는 전해질;을 포함하는 수퍼 커패시터.A negative electrode having any one of the negative electrode active material of claim 1;
An anode facing the cathode;
A separator provided between the cathode and the anode; And
And a electrolyte provided in the separator.
KR1020100046262A 2010-05-18 2010-05-18 Active material for Anode, Method for manufacturing the same, And Secondary Battery and Super Capacitor including the Same KR101112754B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100046262A KR101112754B1 (en) 2010-05-18 2010-05-18 Active material for Anode, Method for manufacturing the same, And Secondary Battery and Super Capacitor including the Same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100046262A KR101112754B1 (en) 2010-05-18 2010-05-18 Active material for Anode, Method for manufacturing the same, And Secondary Battery and Super Capacitor including the Same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110126802A KR20110126802A (en) 2011-11-24
KR101112754B1 true KR101112754B1 (en) 2012-02-24

Family

ID=45395684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100046262A KR101112754B1 (en) 2010-05-18 2010-05-18 Active material for Anode, Method for manufacturing the same, And Secondary Battery and Super Capacitor including the Same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101112754B1 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101479626B1 (en) * 2013-05-03 2015-01-06 삼화콘덴서공업주식회사 Lithium titanium oxide/carbon composites, lithium titanium oxide/carbon composites manufacturing method, anode active material and hybrid super capacitor using the same
KR101587882B1 (en) 2014-06-11 2016-01-28 순천향대학교 산학협력단 NbO Method for Preparing of Carbon-Coated NbO as Negative Electrode Material for Lithium-ion Secondary Battery
KR101688003B1 (en) 2014-06-11 2016-12-21 순천향대학교 산학협력단 Calcium Secondary Battery comprising the Negative Electrode and Electrolyte
KR101587884B1 (en) 2014-06-11 2016-01-28 순천향대학교 산학협력단 NbO Method for Preparing of Etched NbO as Negative Electrode Material for Lithium-ion Secondary Battery
KR101605146B1 (en) * 2014-12-31 2016-03-22 주식회사 이아이지 Cnt-lto complex for lithium secondary battery, and preparing method of the same, and lithium secondary battery including the same
KR101864933B1 (en) 2016-06-28 2018-06-05 영남대학교 산학협력단 Preparation method of Ultrasmall SnO2 nanoparticle-intercalated graphene/polyaniline composites
CN106986624B (en) * 2017-03-31 2020-01-14 武汉工程大学 Preparation method of carbon nano tube-magnesium aluminate composite material and prepared material

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001243950A (en) 2000-02-28 2001-09-07 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Manufacturing method of lithium secondary battery and negative electrode material
KR20080023831A (en) * 2006-09-12 2008-03-17 주식회사 엘지화학 Lithium titanate powder, preparation method thereof, electrode and secondary battery comprising the same
JP2008270795A (en) * 2007-03-28 2008-11-06 Nippon Chemicon Corp Reaction method and metal oxide nano-particles obtained using the method, or metal oxide nanoparticle-dispersed/deposited carbon and electrode containing this carbon and electric chemical element using this electrode
KR20090020882A (en) * 2007-08-24 2009-02-27 주식회사 엘지화학 Surface-coated lithium titanate powder, electrode, and secondary battery comprising the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001243950A (en) 2000-02-28 2001-09-07 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Manufacturing method of lithium secondary battery and negative electrode material
KR20080023831A (en) * 2006-09-12 2008-03-17 주식회사 엘지화학 Lithium titanate powder, preparation method thereof, electrode and secondary battery comprising the same
JP2008270795A (en) * 2007-03-28 2008-11-06 Nippon Chemicon Corp Reaction method and metal oxide nano-particles obtained using the method, or metal oxide nanoparticle-dispersed/deposited carbon and electrode containing this carbon and electric chemical element using this electrode
KR20090020882A (en) * 2007-08-24 2009-02-27 주식회사 엘지화학 Surface-coated lithium titanate powder, electrode, and secondary battery comprising the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110126802A (en) 2011-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101162588B1 (en) Active material for Anode, Method for manufacturing the same, And Secondary Battery and Super Capacitor including the Same
KR101211568B1 (en) Active material for Anode, Method for manufacturing the same, And Secondary Battery and Super Capacitor including the Same
Li et al. Electrode materials, electrolytes, and challenges in nonaqueous lithium‐ion capacitors
Wang et al. Nonaqueous hybrid lithium‐ion and sodium‐ion capacitors
Ni et al. Vanadate‐based Materials for Li‐ion batteries: the search for anodes for practical applications
Yang et al. Heterostructured nanocube‐shaped binary sulfide (SnCo) S2 interlaced with S‐doped graphene as a high‐performance anode for advanced Na+ batteries
Yuan et al. Challenges of spinel Li4Ti5O12 for lithium‐ion battery industrial applications
Lang et al. The roles of graphene in advanced Li-ion hybrid supercapacitors
KR102622286B1 (en) Graphene framework for supercapacitors
Ji et al. Recent developments in nanostructured anode materials for rechargeable lithium-ion batteries
Zhu et al. Ti-based compounds as anode materials for Li-ion batteries
CN107408681B (en) Silicon negative electrode active material and method for producing same
KR101112754B1 (en) Active material for Anode, Method for manufacturing the same, And Secondary Battery and Super Capacitor including the Same
KR101280914B1 (en) Active material for Anode, Method for manufacturing the same, And Secondary Battery and Super Capacitor including the Same
Wang et al. Recent advances in transition metal chalcogenides for lithium-ion capacitors
Yaroslavtsev et al. Carbon coating of electrode materials for lithium-ion batteries
KR20110063634A (en) Composite electrode material, battery electrode consisting of said material, and lithium battery including such an electrode
Zhou et al. Selective carbon coating techniques for improving electrochemical properties of NiO nanosheets
Tian et al. Resilient Energy Storage under High-Temperature with In-Situ-Synthesized MnO x@ Graphene as Anode
KR101348547B1 (en) Surface coated lithium titanate powder and fabricating method thereof
Wang et al. Nb5+ doped LiV3O8 nanorods with extraordinary rate performance and cycling stability as cathodes for lithium-ion batteries
Yang et al. Nanoengineered three-dimensional hybrid Fe 2 O 3@ PPy nanotube arrays with enhanced electrochemical performances as lithium–ion anodes
Qin et al. Improving the performance of Li–S batteries by reinforced PPy wrapping over acetylene black-coated sulfur
Zhu et al. Recent advances in MXene-based anode materials for alkali metal-ion capacitors
Zhang et al. Composite V 3 S 4@ rGO nanowires as a high-performance anode material for lithium-/sodium-ion batteries

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: 20150129

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160118

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170118

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180117

Year of fee payment: 7