KR101189033B1 - Method of preparing electrode active material for battery and electrode active material for battery prepared by same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극활물질의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 제조방법은 a) 전극활물질에 리튬 이외의 금속을 제공하기 위한 수산화물 전구체와 포스페이트계 화합물을 혼합하는 단계; b) 상기 a) 단계에서 제조된 혼합물에 금속공급체를 첨가하여 상기 수산화물 전구체 표면을 금속-포스페이트계 화합물로 코팅하는 단계; 및 c) 상기 b) 단계에서 제조된 코팅물을 리튬(Li) 화합물과 혼합한 후 열처리하는 단계를 포함한다. 이와 같은 본 발명의 제조방법은 전극활물질의 제조공정 효율을 높일 수 있고, 열처리 공정에 의한 전극활물질의 입자 성장을 억제할 수 있으며 제조된 전극활물질이 안정적인 구조를 가지도록 할 수 있다.The present invention relates to a method for producing an electrode active material, comprising the steps of: a) mixing a hydroxide precursor and a phosphate-based compound for providing a metal other than lithium to the electrode active material; b) coating the hydroxide precursor surface with a metal-phosphate compound by adding a metal supply to the mixture prepared in step a); And c) heat treating the coating prepared in step b) with a lithium (Li) compound. Such a production method of the present invention can increase the production process efficiency of the electrode active material, can suppress the growth of the particles of the electrode active material by the heat treatment process and can have a stable structure of the prepared electrode active material.

Description

전극활물질의 제조방법 및 이 방법으로 제조된 전극활물질{METHOD OF PREPARING ELECTRODE ACTIVE MATERIAL FOR BATTERY AND ELECTRODE ACTIVE MATERIAL FOR BATTERY PREPARED BY SAME}FIELD OF THE INVENTION AND METHOD OF PREPARING BY ACTIVE MATERIAL FOR BATTERY AND ELECTRODE ACTIVE MATERIAL FOR BATTERY PREPARED BY SAME

본 발명은 전지(예를 들어, 리튬 이차 전지)에 사용되는 전극활물질의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 전극활물질, 바람직하게는 양극활물질에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an electrode active material for use in a battery (for example, a lithium secondary battery) and an electrode active material, preferably a cathode active material produced by the method.

일반적으로 리튬 이차 전지는 가역적으로 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 물질을 양극활물질 및 음극활물질로 사용하고, 양극과 음극 사이에 유기 전해액을 충전시켜 제조되는 것으로, 리튬 이온이 양극 및 음극에서 삽입 또는 탈리 될 때의 산화/환원 반응에 의하여 전기 에너지를 생성한다.In general, a lithium secondary battery is prepared by using a material capable of reversibly inserting and detaching lithium ions as a positive electrode active material and a negative electrode active material, and filling an organic electrolyte solution between a positive electrode and a negative electrode. Electrical energy is generated by the oxidation / reduction reaction upon desorption.

최근에는 리튬 이차 전지의 성능을 개선시키고 안전성을 높이기 위한 일환으로 전지에 사용되는 양극활물질에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.Recently, research on positive electrode active materials used in batteries has been actively conducted as part of improving performance and increasing safety of lithium secondary batteries.

이러한 리튬 이차 전지의 양극활물질로는 리튬 전이 금속 복합산화물이 사용될 수 있으며, 그 예로는 코발트산 리튬(LiCoO2), 망간산 리튬(LiMnO2, LiMn2O4), 니켈산 리튬(LiNiO2, LiNi1 -XCoXO2(0<X<1)) 및 그 외의 고용체 물질 등을 들 수 있다.A lithium transition metal composite oxide may be used as a cathode active material of the lithium secondary battery, and examples thereof include lithium cobalt (LiCoO 2 ), lithium manganate (LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 ), and lithium nickelate (LiNiO 2 , LiNi 1 -X Co X O 2 (0 <X <1) and other solid solution materials.

그런데, LiMnO2, LiMn2O4 등의 Mn계 양극활물질은 저비용으로 생산이 가능할 뿐만 아니라 환경에 대한 오염도가 작은 장점이 있으나 합성이 어렵고 용량이 작으며 Jahn-teller 효과에 의한 구조적 문제점 등이 있고, LiNiO2는 높은 방전 용량을 가지는 장점이 있으나 수명이 짧고 합성이 어려우며 열안전성이 떨어지는 단점이 있다. 또한, LiCoO2는 상대적으로 높은 전기 전도도와 고전압 및 우수한 전지 특성을 보이나 가격이 비싸고 고전압 하에서 안정성이 낮다는 단점이 있다.By the way, Mn-based cathode active materials such as LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 can be produced at low cost and have a low pollution to the environment, but are difficult to synthesize, small in capacity, and have structural problems due to the Jahn-teller effect. LiNiO 2 has the advantage of having a high discharge capacity, but has a disadvantage of short life, difficult synthesis, and poor thermal safety. In addition, LiCoO 2 has relatively high electrical conductivity, high voltage, and excellent battery characteristics, but has a disadvantage of high price and low stability under high voltage.

따라서, 상기한 문제점을 해소하고자 리튬 전이금속 복합 산화물에 금속 산화물 등을 코팅하거나 도핑하는 등의 양극활물질 코팅방법에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다.Therefore, in order to solve the above problems, various studies have been made on a method of coating a cathode active material such as coating or doping a metal oxide on a lithium transition metal composite oxide.

그러나, 종래의 양극활물질 코팅방법은 최종적으로 제조된 양극활물질(예를 들어, LiCoO2)을 물 또는 알코올 등의 용매에 용해시킨 금속 산화물로 코팅하는 방법이 적용되었는데, 이러한 코팅 방법은 양극활물질에 존재하는 수분을 제거하기 위해 추가적인 건조 및 열처리 공정을 거쳐야 되는 등 공정상의 번거로운 문제점이 있다.However, conventional coating method of the positive electrode active material is a method of coating the finally prepared positive electrode active material (for example, LiCoO 2 ) with a metal oxide dissolved in a solvent such as water or alcohol, this coating method is applied to the positive electrode active material There is a cumbersome problem in the process, such as having to go through additional drying and heat treatment process to remove the water present.

따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위해 한국공개특허공보 10-2003-0088246호(전지용 활물질의 제조방법 및 그로부터 제조되는 전지용활물질)가 제안된 바 있다. 이 기술은 산소와 이중결합을 형성할 수 있는 원소(X)를 포함하는 화합물 및 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속 및 회토류 원소로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 원소를 포함하는 화합물을 물에 첨가하여 코팅액을 제조하고(1), 제조된 코팅액에 리튬을 포함하지 않는 금속염을 첨가한 후 건조하여 활물질 전구체를 제조하고(2), 제조된 활물질 전구체를 리튬염과 반응시켜 전지용활물질을 제조하는 것으로(3), 이에 따라 열적 안정성을 나타내는 활물질의 제조방법을 제공하고 있다.Therefore, Korean Patent Publication No. 10-2003-0088246 (a method for preparing an active material for a battery and a battery active material prepared therefrom) has been proposed to solve the above problem. This technique is one element selected from the group consisting of a compound containing an element (X) capable of forming a double bond with oxygen and an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, group 14 element, transition metal and rare earth element To prepare a coating solution by adding a compound containing water to (1), to add a metal salt that does not contain lithium to the prepared coating solution and dried to prepare an active material precursor (2), the prepared active material precursor and By reacting to produce a battery active material (3), thereby providing a method for producing an active material exhibiting thermal stability.

그러나, 상기 기술은 코팅액을 제조한 후 금속염을 첨가하여 코팅시키는 침적법(dipping)을 이용하고 있는데, 이와 같이 침적법으로 금속염을 코팅할 경우 금속염 표면에 코팅액이 전체적으로 코팅되지 않고 부분적으로 코팅되기 때문에 제조되는 활물질의 입도 제어가 어려운 문제점이 있다. 즉, 금속염 표면에 코팅이 전제적으로 이루어지지 않은 상태에서 리튬염과 반응시킨 후 소성하여 활물질을 제조함에 따라 활물질의 입자 성장 제어 효과는 누릴 수 없으며, 균일하게 코팅이 된 전구체를 사용한 활물질보다 열 안정성이 떨어진다.However, the above technique uses a dipping method of preparing a coating solution and then adding a metal salt to coat the coating solution. When the metal salt is coated by the deposition method, the coating solution is partially coated on the surface of the metal salt. It is difficult to control the particle size of the active material to be manufactured. That is, as the active material is prepared by reacting with a lithium salt in a state where the coating is not performed on the surface of the metal salt preliminarily, the particle growth control effect of the active material cannot be enjoyed, and thermal stability is higher than that of the active material using a uniformly coated precursor. Falls.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제조공정이 용이하면서도 제조되는 전극활물질의 입도를 제어할 수 있으며, 우수한 열적 안정성을 가지는 전극활물질의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 전극활물질을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, the manufacturing process is easy to control the particle size of the electrode active material is prepared, and provides a method for producing an electrode active material having excellent thermal stability and the electrode active material prepared by the manufacturing method. It aims to do it.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 a) 전극활물질에 리튬 이외의 금속을 제공하기 위한 수산화물 전구체와 포스페이트계 화합물을 혼합하는 단계; b) 상기 a) 단계에서 제조된 혼합물에 금속공급체를 첨가하여 상기 수산화물 전구체 표면을 금속-포스페이트계 화합물로 코팅하는 단계; 및 c) 상기 b) 단계에서 제조된 코팅물을 리튬(Li) 화합물과 혼합한 후 열처리하는 단계를 포함하는 전극활물질의 제조방법을 제공한다.The present invention to achieve the above object is a) mixing a phosphate-based compound with a hydroxide precursor for providing a metal other than lithium to the electrode active material; b) coating the hydroxide precursor surface with a metal-phosphate compound by adding a metal supply to the mixture prepared in step a); And c) mixing the coating prepared in step b) with a lithium (Li) compound and then heat-treating the same.

또한, 본 발명은 상기한 제조방법으로 제조된 전극활물질을 제공한다.In addition, the present invention provides an electrode active material prepared by the above production method.

또, 본 발명은 상기한 제조방법으로 제조된 전극활물질을 포함하는 양극; 음극활물질을 포함하는 음극; 상기 양극과 상기 음극 사이에 마련되는 다공성 분리막; 및 리튬염이 용해된 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.In addition, the present invention is a positive electrode comprising an electrode active material prepared by the above-described manufacturing method; A negative electrode including a negative electrode active material; A porous separator provided between the anode and the cathode; And it provides a lithium secondary battery comprising an electrolyte solution in which lithium salt is dissolved.

본 발명에 따른 전극활물질은 수산화물 전구체와 포스페이트계 화합물을 혼합한 후 금속공급체를 첨가하여 수산화물 전구체 표면에 균일한 금속-포스페이트계 화합물 코팅층을 형성시킬 수 있기 때문에 최종 전극활물질을 제조하기 위해 리튬(Li) 화합물과 혼합시킨 후 고온에서 열처리를 하더라도 제조되는 전극활물질의 입자가 과도하게 성장하는 것을 제어할 수 있으며, 열적으로 안정한 전극활물질을 제조할 수 있고, 전극활물질의 제조공정 효율 또한 높일 수 있다.Since the electrode active material according to the present invention can form a uniform metal-phosphate compound coating layer on the surface of the hydroxide precursor by mixing a hydroxide precursor and a phosphate-based compound and then adding a metal supplier, lithium ( Even after heat treatment at a high temperature after mixing with the Li) compound, it is possible to control the excessive growth of the particles of the electrode active material to be produced, to prepare a thermally stable electrode active material, and to increase the efficiency of the manufacturing process of the electrode active material. .

도 1은 실시예 1의 전극활물질 및 비교예 2의 전극활물질을 주사전자현미경(SEM)으로 측정한 사진이다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 3에서 제조된 전극활물질의 표면을 측정한 사진이다.
도 3는 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2에서 각각 제조된 전극활물질을 포함하는 리튬 이차 전지의 충방전 용량 변화를 나타낸 그래프이다.
1 is a photograph of an electrode active material of Example 1 and an electrode active material of Comparative Example 2 measured by a scanning electron microscope (SEM).
Figure 2 is a photograph measuring the surface of the electrode active material prepared in Example 1 and Comparative Example 3.
3 is a graph showing charge and discharge capacity changes of the lithium secondary battery including the electrode active materials prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2, respectively.

이하에서는 본 발명의 전극활물질의 제조방법 및 이 방법으로 제조된 전극활물질에 대해 상세히 설명하도록 한다.
Hereinafter, a method for preparing an electrode active material of the present invention and an electrode active material prepared by the method will be described in detail.

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1. 혼합물 제조1. Mixture Manufacturing

전극활물질에 리튬 이외의 금속을 제공하기 위한 수산화물 전구체와 포스페이트계 화합물을 혼합하여 혼합물을 제조한다. 이때, 사용 가능한 수산화물 전구체는 특별히 한정되지 않으나, 구체적으로는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다. 또한 수산화물 전구체는 어떠한 형태를 가지고 있어도 무방하나 분말형태인 것이 바람직하다.A mixture is prepared by mixing a hydroxide precursor and a phosphate compound to provide a metal other than lithium to the electrode active material. At this time, the hydroxide precursor which can be used is not specifically limited, Specifically, it is preferable that it is a compound represented by following formula (1). The hydroxide precursor may have any form, but is preferably in powder form.

[화학식 1] [Formula 1]

M(OH)2 M (OH) 2

(상기 화학식 1에서, M = Ni1 -x- yMnxCoy 또는 Mn이며, 0 < y < 0.7이고, Ni에 대한 Mn의 비율(x/(1-x-y))은 0.4 내지 1 임)(In the formula 1, and M = Ni 1 -x- y Mn x Co y , or Mn, 0 <y <0.7, and the ratio of Mn to Ni (x / (1-xy)) is 0.4 to 1 Im)

이와 같은 수산화물 전구체는 제조되는 전극활물질에서 코어역할을 수행하는 것으로, 후술되는 리튬(Li) 화합물(예를 들어, Li2CO3)과 반응하여 전극활물질로 작용할 수 있는 구조를 형성하게 된다. 즉, 구체적으로는 상기 화학식 1에서 M(리튬을 제외한 금속)과 리튬(Li) 화합물이 반응하여 코어를 형성하게 된다.Such a hydroxide precursor is to perform a core role in the electrode active material to be produced, to form a structure that can act as an electrode active material by reacting with a lithium (Li) compound (for example, Li 2 CO 3 ) to be described later. That is, specifically, in Formula 1, M (metal except lithium) and a lithium (Li) compound react to form a core.

한편, 수산화물 전구체와 포스페이트계 화합물을 혼합시킴에 있어, 포스페이트계 화합물이 수산화물 전구체 표면에 균일하게 존재하도록 하기 위해 수산화물 전구체는 용매(예를 들어, 물)상에 입자 상태로 분산시켜 준비하는 것이 바람직하다.On the other hand, in mixing the hydroxide precursor and the phosphate-based compound, in order to ensure that the phosphate-based compound is uniformly present on the surface of the hydroxide precursor, the hydroxide precursor is preferably prepared by dispersing in a particulate state on a solvent (for example, water). Do.

상기 수산화물 전구체와 혼합되는 포스페이트계 화합물 또한 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 삼인산나트륨(Sodium Tripolyphosphate), 인산(Phosphoric acid) 및 인산나트륨(NaPO4)으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The phosphate compound mixed with the hydroxide precursor is also not particularly limited, but may be selected from the group consisting of, but not limited to, sodium tripolyphosphate, phosphoric acid, and sodium phosphate (NaPO 4 ).

이와 같은 포스페이트계 화합물은 수산화물 전구체와 원활히 혼합되기 위해 용매에 분산된 용액상태인 것이 바람직하며, 이때, 사용할 수 있는 용매는 특별히 한정되지 않으나 비제한적인 예로 메탄올, 에탄올, 이소프로판올과 같은 알코올, 헥산, 클로로포름, 테트라하이드로퓨란, 에테르, 아세톤, 물 등을 들 수 있다. 여기서, 포스페이트계 화합물은 용매상에 용해됨에 따라 이온상태로 존재하며, 이온상태의 포스페이트는 수산화물 전구체 입자의 표면에 균일하게 결합하게 된다.Such a phosphate-based compound is preferably in the form of a solution dispersed in a solvent in order to be mixed with the hydroxide precursor smoothly, wherein the solvent that can be used is not particularly limited, but non-limiting examples of alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, hexane, Chloroform, tetrahydrofuran, ether, acetone, water and the like. Here, the phosphate-based compound is present in the ionic state as it is dissolved in the solvent phase, the phosphate in the ionic state is uniformly bonded to the surface of the hydroxide precursor particles.

즉, 용매상에 분산된 수산화물 전구체와 포스페이트계 화합물 용액을 혼합시키면, 입자 상태의 수산화물 전구체 표면에 이온상태의 포스페이트가 전위차에 의하여 수산화물 전구체 입자 표면에 균일하게 분포되어 수산화물 전구체 입자의 표면에 포스페이트계 화합물 이온층을 형성하게 되는 것이다.That is, when the hydroxide precursor dispersed in the solvent phase and the solution of the phosphate compound are mixed, the phosphate in the ionic state is uniformly distributed on the surface of the hydroxide precursor particles due to the potential difference on the surface of the hydroxide precursor in the particulate state, and the phosphate system is formed on the surface of the hydroxide precursor particles. To form a compound ion layer.

한편, 상기한 포스페이트 화합물은 추후 리튬(Li) 화합물과 반응함에 따라 전기 전도도를 낮출 수 있어 제조된 전극활물질이 전지의 전해액과 부반응이 일어나는 것을 방지하게 되고, 이에 따라 가스 발생을 줄일 수 있기 때문에 전지의 두께 특성을 향상시킬 수 있다.
On the other hand, the phosphate compound can lower the electrical conductivity as it reacts later with the lithium (Li) compound to prevent the prepared electrode active material from occurring side reactions with the electrolyte of the battery, thereby reducing the generation of gas Can improve the thickness characteristics.

2. 2. 코팅물Coating 제조 Produce

상기에서 제조된 혼합물에 금속공급체를 첨가하여 수산화물 전구체 표면을 금속-포스페이트계 화합물로 코팅한다. 이때, 첨가되는 금속공급체는 특별히 한정되지 않으나, Zr, Al, Na, Co, Mn, Ni, Cu, V, Ti 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The metal precursor is added to the mixture prepared above to coat the hydroxide precursor surface with a metal-phosphate compound. At this time, the metal supply to be added is not particularly limited, but may be selected from the group consisting of Zr, Al, Na, Co, Mn, Ni, Cu, V, Ti and combinations thereof.

또한, 본 발명에 사용되는 금속공급체는 수산화물 전구체와 금속-포스페이트계 화합물간의 코팅력을 높이기 위해 pH를 조절하는 화합물을 포함할 수 있다. 즉, pH를 조절하는 화합물을 포함하는 금속공급체를 사용할 경우 수산화물 전구체와 금속-포스페이트계 화합물 각각이 가진 전하의 합이 0이 되는 등점의 원리에 의해 수산화물 전구체와 금속-포스페이트계 화합물간의 반발력을 줄일 수 있기 때문에 전기적으로 강한 결합이 이루어져 코팅력을 높일 수 있는 것이다. 여기서, pH를 조절하는 화합물을 포함하는 금속공급체는 특별히 한정되지 않으나. 황산알루미늄(Al2(SO4)3), 질산알루미늄(Al(No)3), 황산마그네슘(MgSO4), 황산티타늄(Ti(SO4)2) 및 황산아연(ZnSO4)으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.In addition, the metal supplier used in the present invention may include a compound for adjusting the pH to increase the coating power between the hydroxide precursor and the metal-phosphate-based compound. That is, in case of using a metal feeder containing a compound for adjusting pH, the repulsive force between the hydroxide precursor and the metal-phosphate-based compound is reduced by the principle of equivalence where the sum of the charges of the hydroxide precursor and the metal-phosphate-based compound is zero. Because it can reduce the electrical bond is made strong to increase the coating power. Here, the metal supplier including the compound for adjusting the pH is not particularly limited. In the group consisting of aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3 ), aluminum nitrate (Al (No) 3 ), magnesium sulfate (MgSO 4 ), titanium sulfate (Ti (SO 4 ) 2 ) and zinc sulfate (ZnSO 4 ) Can be selected.

이러한 금속공급체에서 유래되는 금속은 수산화물 전구체의 표면에 존재하게 되는데, 이와 같이 금속이 수산화물 전구체 표면에 존재할 경우 제조되는 전극활물질은 안정적인 구조를 가질 수 있다.The metal derived from the metal supplier is present on the surface of the hydroxide precursor. Thus, when the metal is present on the surface of the hydroxide precursor, the electrode active material manufactured may have a stable structure.

한편, 본 발명은 상기 혼합물에 금속공급체를 혼합함에 따라 수산화물 전구체의 표면에 균일한 금속-포스페이트계 화합물 코팅층이 형성된다. 즉, 상기 혼합물에 금속공급체를 혼합할 경우 금속공급체에서 공급되는 금속 또한 이온 형태로 혼합물에 존재하게 되는데, 이와 같은 이온 형태의 금속이 수산화물 전구체 표면에 결합된 포스페이트 이온과 결합하여 균일한 금속-포스페이트계 화합물 코팅층이 형성되는 것이다.On the other hand, according to the present invention, a uniform metal-phosphate compound coating layer is formed on the surface of the hydroxide precursor by mixing the metal supply to the mixture. In other words, when the metal supply is mixed with the mixture, the metal supplied from the metal supply is also present in the mixture in the form of ions. The metal in the form of such ions combines with the phosphate ions bonded to the hydroxide precursor surface to form a uniform metal. A phosphate compound coating layer is formed.

여기서, 수산화물 전구체 표면에 균일한 금속-포스페이트계 화합물 코팅층이 형성됨에 따라 최종적으로 제조되는 전극활물질의 입도를 제어(구체적으로는 전극활물질의 입자 성장을 억제시킴)할 수 있다.Here, as the uniform metal-phosphate compound coating layer is formed on the surface of the hydroxide precursor, the particle size of the finally prepared electrode active material may be controlled (specifically, particle growth of the electrode active material may be suppressed).

즉, 전극활물질을 전구체 물질과 리튬 화합물을 반응시킨 후 열처리하여 제조할 경우, 열처리 과정에서 활물질의 입자 크기(입도)가 성장하게 되어 원하는 크기의 전극활물질을 제조하기 위해서는 열처리 온도 및 시간 등을 제어해야 한다. 그런데, 열처리 온도 및 시간 등을 조절하여 전극활물질의 입도를 제어하기는 어려우며, 이에 따라 입자가 큰 전극활물질이 제조되었을 경우 입자를 작게 파쇄하는 과정을 거쳐야 하기 때문이 제조공정 효율이 떨어지게 된다.That is, when the electrode active material is prepared by heat treatment after reacting the precursor material with the lithium compound, the particle size (particle size) of the active material grows during the heat treatment process, so that the heat treatment temperature and time are controlled to prepare the electrode active material of a desired size. Should be. By the way, it is difficult to control the particle size of the electrode active material by adjusting the heat treatment temperature and time, and thus, when the electrode active material having large particles is manufactured, the particle size of the electrode active material has to be shredded.

또한, 열처리 온도를 저온(구체적으로는 850℃ 이하)에서 실시하여 전극활물질의 입자가 과도하게 성장되는 것을 방지할 수도 있지만. 저온에서 열처리할 경우에는 전극활물질 구조가 완성되지 않게 되며, 이러한 불완전한 구조의 전극활물질을 사용할 경우에는 전지의 특성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.In addition, the heat treatment temperature may be performed at a low temperature (specifically 850 ° C. or lower) to prevent excessive growth of particles of the electrode active material. In the case of heat treatment at low temperature, the structure of the electrode active material is not completed, and when the electrode active material having such an incomplete structure is used, there is a problem that the characteristics of the battery are deteriorated.

그러나, 본 발명은 수산화물 전구체 표면에 균일하게 코팅된 금속-포스페이트계 화합물이 capping agent 역할을 하게 되어 금속-포스페이트계 화합물로 코팅된 수산화물 전구체를 리튬(Li) 화합물과 혼합한 후 열처리하여 최종 전극활물질을 제조하더라도 제조되는 전극활물질의 입자가 성장되는 것을 억제할 수 있다.However, in the present invention, the metal-phosphate-based compound uniformly coated on the surface of the hydroxide precursor serves as a capping agent, so that the hydroxide precursor coated with the metal-phosphate-based compound is mixed with a lithium (Li) compound and then heat treated to form a final electrode active material. Even if it is prepared, it is possible to suppress the growth of particles of the electrode active material to be produced.

이와 같이 본 발명은 전극활물질의 입도 제어가 가능하기 때문에 원하는 크기의 전극활물질을 얻고자 할 때는 수산화물 전구체의 입자 크기만 조절하면 되므로 전극활물질 제조공정 효율을 향상시킬 수 있다(즉, 과도하게 성장된 전극활물질이 제조되었을 경우 파쇄해야 하는 공정 등을 생략할 수 있음)As such, the present invention can control the particle size of the electrode active material, so that only the particle size of the hydroxide precursor may be adjusted to obtain an electrode active material of a desired size, thereby improving the electrode active material manufacturing process efficiency (that is, being excessively grown. When the electrode active material is manufactured, the process that needs to be crushed can be omitted.)

또한, 고온에서 열처리를 하더라도 제조되는 전극활물질의 입도 제어가 가능하기 때문에 과도한 입자 성장이 이루어지지 않으면서도 열화에 안정적인 특성을 갖는 전극활물질을 제조할 수 있다.In addition, since the particle size of the electrode active material can be controlled even when heat treatment at a high temperature, it is possible to produce an electrode active material having a stable property to deterioration without excessive grain growth.

한편, 수산화물 전구체에 금속-포스페이트계 화합물이 코팅되면 용매를 제거하기 위해 건조하여 분말형태의 코팅물을 얻게 되는데, 이때, 건조 온도는 100 ~ 200℃인 것이 바람직하며, 그 중에서도 100℃에서 이루어지는 것이 좋다.
On the other hand, when the metal-phosphate-based compound is coated on the hydroxide precursor is dried to remove the solvent to obtain a coating in the form of a powder, in this case, the drying temperature is preferably 100 ~ 200 ℃, among them is made at 100 ℃ good.

3. 3. 코팅물과Coatings and 리튬( lithium( LiLi ) 화합물을 혼합 및 열처리하여 ) Compound and heat treatment 전극활물질Electrode active material 제조 Produce

상기 코팅물 제조단계에서 제조된 코팅물과 리튬(Li) 화합물을 혼합한다. 이때, 혼합되는 리튬(Li) 화합물은 특별히 한정되지 않으나, 구체적으로는 LiOH, LiOH?H2O 및 Li2CO3로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 화합물인 것이 바람직하다. 또한, 제조된 코팅물 : 리튬(Li) 화합물의 혼합비율은 1 ~ 1.2mol : 1mol인 것이 바람직하다.The coating prepared in the coating preparation step and the lithium (Li) compound is mixed. At this time, the lithium (Li) compound to be mixed is not particularly limited, but is preferably one compound selected from the group consisting of LiOH, LiOH-H 2 O and Li 2 CO 3 . In addition, the mixing ratio of the prepared coating: lithium (Li) compound is preferably 1 ~ 1.2mol: 1mol.

코팅물과 리튬 화합물을 혼합한 후에는 열처리하여 전극활물질을 제조하게 되는데, 이때, 열처리 온도는 전극활물질의 결정구조가 안정적으로 형성될 수 있도록 900 ~ 1050℃인 것이 바람직하며, 그 중에서도 920 ~ 980℃인 것이 좋다.After mixing the coating material and the lithium compound, heat treatment is performed to produce an electrode active material. At this time, the heat treatment temperature is preferably 900 to 1050 ° C. so that the crystal structure of the electrode active material can be stably formed, and among them, 920 to 980. It is good that it is ° C.

이와 같이 본 발명의 제조방법으로 제조된 전극활물질은 수산화물 전구체가 core층을 형성하고, 수산화물 전구체의 표면을 금속-포스페이트계 화합물(shell층)이 균일하게 코팅하고 있는 구조로 이루어지며, 리튬은 수산화물 전구체와 금속-포스페이트계 화합물 각각에 분포되어 있는 구조를 가질 수 있다. 즉, 본 발명의 전극활물질의 core층은 LiCo1 -x- yNiMnyO2(0≤x≤0.6, 0≤y≤0.5, 0≤x+y≤0.9)로 나타낼 수 있으며, shell층은 LiCo1 -a-b-cNiaMnbMPO4(0≤a≤0.6, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.1, 0≤a+b+c≤0.9, M은 금속 전구체에서 유래된 금속임)로 나타낼 수 있다.As described above, the electrode active material prepared by the manufacturing method of the present invention has a structure in which a hydroxide precursor forms a core layer, and the surface of the hydroxide precursor is uniformly coated with a metal-phosphate compound (shell layer), and lithium silver hydroxide It may have a structure that is distributed in each of the precursor and the metal-phosphate compound. That is, core layer of the electrode active material of the present invention can be represented by LiCo 1 -x- y NiMn y O 2 (0≤x≤0.6, 0≤y≤0.5, 0≤x + y≤0.9), shell layer LiCo to 1 -abc Ni a Mn b MPO 4 (0≤a≤0.6, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.1, 0≤a + b + c≤0.9, M is a metal being derived from the metal precursor) Can be represented.

한편, 본 발명의 전극활물질은 전지 분야라면 특별히 한정되지 않고 사용될 수 있으나, 바람직하게는 리튬 이차 전지의 양극활물질로 사용되는 것이 좋다.
Meanwhile, the electrode active material of the present invention may be used without particular limitation as long as it is a battery field, but preferably used as a cathode active material of a lithium secondary battery.

<리튬 이차 전지><Lithium secondary battery>

본 발명은 상기에서 제조된 전극활물질을 포함하는 양극, 음극, 다공성 분리막 및 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하는데, 이에 대한 상세한 설명은 다음과 같다.The present invention provides a lithium secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, a porous separator, and an electrolyte including the electrode active material prepared above, a detailed description of which is as follows.

양극은 당업계에서 알려진 통상적인 방법에 따라 전극활물질을 양극 전류집전체에 결착된 형태로 제조하며, 리튬 이온을 흡장 및 방출하는 역할을 수행한다. 이때, 전극활물질은 상기의 제조방법으로 제조된 전극활물질을 포함하는데, 이에 대한 상세한 설명은 상기한 바와 동일하므로 생략하기로 한다. 한편, 양극 전류집전체로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등을 사용할 수 있다.The positive electrode is prepared in the form of the electrode active material bound to the positive electrode current collector according to conventional methods known in the art, and serves to store and release lithium ions. In this case, the electrode active material includes an electrode active material prepared by the above-described manufacturing method, and a detailed description thereof will be omitted since it is the same as described above. Meanwhile, as the anode current collector, a foil made of aluminum, nickel, or a combination thereof may be used.

음극은 당업계에서 알려진 통상적인 방법에 따라 음극활물질을 음극 전류집전체에 결착된 형태로 제조하며, 상기 양극과 동일하게 리튬 이온을 흡장 및 방출하는 역할을 수행한다. 이때, 음극활물질로는 종래 이차 전지의 음극에 사용될 수 있는 통상적인 음극활물질이 사용 가능하며, 비제한적인 예로는 리튬 금속이나 리튬 합금, 코크스, 인조 흑연, 천연 흑연, 유기 고분자 화합물 연소체, 탄소 섬유 등을 사용할 수 있다. 또한, 음극 전류집전체로는 스테인레스강, 니켈, 구리, 티탄 또는 이들의 합금 등을 사용할 수 있다.The negative electrode is prepared in the form of the negative electrode active material bound to the negative electrode current collector according to conventional methods known in the art, and serves to store and release lithium ions in the same manner as the positive electrode. In this case, as the negative electrode active material, a conventional negative electrode active material which can be used for a negative electrode of a conventional secondary battery may be used, and non-limiting examples include lithium metal or lithium alloy, coke, artificial graphite, natural graphite, organic polymer compound combustion body, carbon Fibers and the like. As the cathode current collector, stainless steel, nickel, copper, titanium, or an alloy thereof may be used.

다공성 분리막은 상기 양극과 상기 음극 사이에 마련되어 단락을 방지하는 것으로, 폴리올레핀, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 고분자막 또는 이들의 다중막, 미세다공성 필름, 직포 및 부직포 등을 사용할 수 있다.The porous separator is provided between the positive electrode and the negative electrode to prevent a short circuit, and a polymer membrane such as polyolefin, polypropylene, polyethylene, or a multilayer thereof, a microporous film, a woven fabric, and a nonwoven fabric may be used.

전해액은 리튬염이 용해된 것으로, 상기 리튬염은 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로는 LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, LiSbF6, LiN(SO2CF3)2, LiC4F9SO3, LiAlF4, LiAlCl4, LiN(SO2C2F5)2, LiN(CxF 2x+1SO2)(CyF2y +1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl 및 LiI 중 하나 혹은 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The electrolyte is a lithium salt is dissolved, the lithium salt is not particularly limited, but non-limiting examples include LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiSbF 6 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiAlF 4 , LiAlCl 4 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (C x F 2x + 1 SO 2 ) (C y F 2y +1 SO 2 ), where x and y are natural water), LiCl and LiI can be used in combination with one or two or more.

또한, 상기 리튬염이 용해되는 전해질 용매는 특별히 한정되지 않으나, 환형 카보네이트, 선형 카보네이트, 락톤, 에테르, 에스테르, 아세토니트릴, 락탐, 케톤 등을 사용할 수 있다.In addition, the electrolyte solvent in which the lithium salt is dissolved is not particularly limited, and cyclic carbonate, linear carbonate, lactone, ether, ester, acetonitrile, lactam, ketone and the like can be used.

여기서, 상기 환형 카보네이트의 예로는 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC), 플루오르에틸렌 카보네이트(FEC) 등이 있고, 상기 선형 카보네이트의 예로는 디에틸 카보네이트(DEC), 디메틸 카보네이트(DMC), 디프로필 카보네이트(DPC), 에틸 메틸 카보네이트(EMC), 및 메틸 프로필 카보네이트(MPC) 등이 있다. 상기 락톤의 예로는 감마부티로락톤(GBL)이 있으며, 상기 에테르의 예로는 디부틸에테르, 테트라히드로푸란, 2-메틸테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄 등이 있다. 상기 에스테르의 예로는 메틸 포메이트, 에틸 포메이트, 프로필 포메이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 부틸 프로피오네이트, 메틸 피발레이트 등이 있다. 또한, 상기 락탐으로는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 등이 있으며, 상기 케톤으로는 폴리메틸비닐 케톤이 있다. 이러한 전해액 용매는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
Here, examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), fluoroethylene carbonate (FEC), and the like. Examples of the linear carbonate include diethyl carbonate (DEC), Dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate (MPC), and the like. Examples of the lactone include gamma butyrolactone (GBL), and examples of the ether include dibutyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane and the like. Examples of such esters include methyl formate, ethyl formate, propyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, butyl propionate, methyl pivalate and the like. In addition, the lactam includes N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and the like, and the ketone includes polymethylvinyl ketone. These electrolyte solution solvents can be used individually or in mixture of 2 or more types.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the following examples are only preferred embodiments of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

[[ 실시예Example 1] One]

1-1. 1-1. 전극활물질Electrode active material 제조 Produce

증류수 1L에 NiCoMn(OH)2 300g을 넣은 후 교반하여 수산화물 전구체를 준비하였다. STPP 300ppm을 증류수 100ml에 용해시켜 STPP용액을 제조한 후 반응기에 STPP용액과 수산화물 전구체를 첨가하고 100분 동안 교반시켰다. 이후 Al2(SO4)3 용액을 투입하여 pH를 조절하면서 60분 정도 교반 후 여과시키고 얻을 결과물을 105℃에서 건조시켰다. 건조가 완료된 결과물과 Li2CO3를 혼합한 후 980℃에서 열처리하여 전극활물질을 제조하였으며, 이때, 제조된 전극활물질 입자의 크기를 측정하여 그 결과를 하기 표1에 나타내었다. 한편, 전구체에 코팅된 금속-포스페이트계 화합물의 코팅량(농도)은 300ppm이었다.
300 g of NiCoMn (OH) 2 was added to 1 L of distilled water, followed by stirring to prepare a hydroxide precursor. STPP solution was prepared by dissolving 300 ppm of STPP in 100 ml of distilled water, and then STPP solution and hydroxide precursor were added to the reactor and stirred for 100 minutes. Thereafter, Al 2 (SO 4 ) 3 solution was added, stirred for about 60 minutes while adjusting the pH, and the resultant was dried at 105 ° C. After drying and mixing the resultant Li 2 CO 3 and the heat treatment at 980 ℃ to prepare an electrode active material, at this time, the size of the prepared electrode active material particles were measured and the results are shown in Table 1 below. On the other hand, the coating amount (concentration) of the metal-phosphate compound coated on the precursor was 300 ppm.

1-2. 리튬 이차 전지 제조1-2. Lithium secondary battery manufacturing

상기에서 제조된 전극활물질을 양극활물질로, 도전제로 Carbon Black, 및 바인더로 PVDF를 95:2.5:2.5의 중량비율로 혼합하고, 이들을 용매인 NMP에 첨가하여 양극 슬러리를 제조한 후, 알루미늄 집전체(Al) 상에 코팅하여 양극을 제조하였으며, 음극으로는 Li-metal을 사용하였다.The electrode active material prepared above was mixed with a cathode active material, carbon black as a conductive material, and PVDF with a binder in a weight ratio of 95: 2.5: 2.5, and these were added to NMP as a solvent to prepare a positive electrode slurry, followed by an aluminum current collector. A positive electrode was prepared by coating on (Al), and Li-metal was used as the negative electrode.

상기와 같이 제조된 양극과 Li-metal 음극(제조사:FMC) 사이에 폴리올레핀 계열 분리막을 개재(介在)시키고, 전해액으로 EC:EMC:DMC(1:1:1)를 주입하여 리튬 이차 전지를 제작하였다.
A lithium secondary battery was fabricated by interposing a polyolefin-based separator between the positive electrode and the Li-metal negative electrode (manufacturer: FMC) prepared as described above, and injecting EC: EMC: DMC (1: 1: 1) into the electrolyte. It was.

[[ 실시예Example 2 내지 4 및  2 to 4 and 비교예Comparative example 1 내지 2] 1 to 2]

하기 표1에 기재된 성분, 열처리 온도 및 코팅량을 적용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전극활물질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.An electrode active material and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the components, heat treatment temperatures, and coating amounts of Table 1 were applied.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 수산화물
전구체
(입자크기)
hydroxide
Precursor
(Particle size)
NiCoMn(OH)2
(11㎛)
NiCoMn (OH) 2
(11 μm)
NiCoMn(OH)2
(11㎛)
NiCoMn (OH) 2
(11 μm)
NiCoMn(OH)2
(11㎛)
NiCoMn (OH) 2
(11 μm)
NiCoMn(OH)2
(11㎛)
NiCoMn (OH) 2
(11 μm)
NiCoMn(OH)2
(11㎛)
NiCoMn (OH) 2
(11 μm)
NiCoMn(OH)2
(11㎛)
NiCoMn (OH) 2
(11 μm)
리튬 화합물
(입자크기)
Lithium compounds
(Particle size)
Li2CO3
(7㎛)
Li 2 CO 3
(7 μm)
Li2CO3
(7㎛)
Li 2 CO 3
(7 μm)
Li2CO3
(7㎛)
Li 2 CO 3
(7 μm)
Li2CO3
(7㎛)
Li 2 CO 3
(7 μm)
Li2CO3
(7㎛)
Li 2 CO 3
(7 μm)
Li2CO3
(7㎛)
Li 2 CO 3
(7 μm)
포스
페이트계
화합물
Force
Fate system
compound
STPPSTPP STPPSTPP STPPSTPP STPPSTPP -- STPPSTPP
금속공급체Metal supply Al2(SO4)3 Al 2 (SO 4 ) 3 Al2(SO4)3 Al 2 (SO 4 ) 3 Al2(SO4)3 Al 2 (SO 4 ) 3 Al2(SO4)3 Al 2 (SO 4 ) 3 -- Al2(SO4)3 Al 2 (SO 4 ) 3 금속-포스페이트계
화합물 코팅량
(ppm)
Metal-Phosphate
Compound coating amount
(ppm)
300300 300300 300300 300300 -- 300300
열처리 온도
(℃)
Heat treatment temperature
(℃)
980980 960960 940940 920920 920920 850850
최종 제조된 전극활물질입자 크기
(단위: ㎛)
Final electrode active material particle size
(Unit: 占 퐉)
11.0611.06 11.0411.04 11.0711.07 11.0311.03 13.313.3 12.412.4

상기 표1을 살펴보면 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4는 수산화물 전구체와 제조된 전극활물질간의 입자 차이가 거의 없어 제조된 전극활물질의 입도 제어가 가능함을 확인할 수 있었다. 그러나, 비교예 1 및 2는 금속-포스페이트계 화합물로 코팅되지 않거나 소성온도가 낮음에 따라 사용된 수산화물 전구체와 제조된 전극활물질간의 입자 크기가 차이 남을 확인할 수 있었다.Looking at Table 1, it can be seen that Examples 1 to 4 according to the present invention can control the particle size of the prepared electrode active material because there is almost no particle difference between the hydroxide precursor and the prepared electrode active material. However, Comparative Examples 1 and 2 was confirmed that the difference in the particle size between the used hydroxide precursor and the prepared electrode active material is not coated with a metal-phosphate-based compound or low firing temperature.

또한, 실시예 1과 비교예 2에서 제조된 전극활물질을 주사 전자 현미경 분석법(scanning electron microscope: SEM)으로 분석한 결과 본 발명의 열처리 온도 범위 내로 소성(980℃)된 실시예 1은 입자가 균일하면서도 제조된 전극활물질이 구형의 안정적인 형상을 띠고 있는 것을 확인할 수 있었고, 반면, 저온에서 소성(850℃)된 비교예 2는 입자가 불균일하면서도 제조된 전극활물질이 뭉쳐진 형상으로 불안정한 구조를 나타냄을 확인할 수 있었다(도 1 참조).
In addition, as a result of analyzing the electrode active materials prepared in Example 1 and Comparative Example 2 by a scanning electron microscope (SEM), Example 1 fired (980 ° C) within the heat treatment temperature range of the present invention, the particles were uniform. While the prepared electrode active material had a spherical stable shape, it could be confirmed that Comparative Example 2 fired at a low temperature (850 ° C.) showed that the electrode active material had a non-uniform particle shape but showed an unstable structure. Could be (see FIG. 1).

[[ 비교예Comparative example 3] 3]

1-1.1-1. 전극활물질Electrode active material 제조 Produce

STPP 300ppm을 증류수 100ml에 용해시켜 STPP용액을 제조한 후 반응기에 Al2(SO4)3 용액을 투입하여 60분 정도 교반하여 AlPO4 코팅액을 제조하였다. 증류수 1L에 NiCoMn(OH)2 300g을 넣은 후 AlPO4 코팅액을 2번에 걸쳐 투입한 후 100분 동안 교반시키고, 이후 여과시켜 얻은 결과물을 105℃에서 건조시켰다. 건조가 완료된 결과물과 Li2CO3를 혼합한 후 980℃에서 열처리하여 전극활물질을 제조하였으며, 이때, 제조된 전극활물질 입자의 크기를 측정하여 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.STPP solution was prepared by dissolving 300 ppm of STPP in 100 ml of distilled water. Then, Al 2 (SO 4 ) 3 solution was added to the reactor and stirred for about 60 minutes to prepare an AlPO 4 coating solution. After adding 300 g of NiCoMn (OH) 2 to 1 L of distilled water, the AlPO 4 coating solution was added twice, stirred for 100 minutes, and then the resultant was filtered and dried at 105 ° C. After drying and mixing the resultant Li 2 CO 3 and the heat treatment at 980 ℃ to prepare an electrode active material, the size of the prepared electrode active material particles was measured and the results are shown in Table 2 below.

비교예 3Comparative Example 3 수산화물 전구체
(입자크기)
Hydroxide precursor
(Particle size)
NiCoMn(OH)2
(11㎛)
NiCoMn (OH) 2
(11 μm)
리튬 화합물
(입자크기)
Lithium compounds
(Particle size)
Li2CO3
(7㎛)
Li 2 CO 3
(7 μm)
포스페이트계 화합물Phosphate compounds STPPSTPP 금속공급체Metal supply Al2(SO4)3 Al 2 (SO 4 ) 3 금속-포스페이트계 화합물 코팅량(ppm)Coating amount of metal-phosphate compound (ppm) 300300 열처리 온도(℃)Heat treatment temperature (캜) 980980 최종 제조된 전극활물질입자 크기
(단위: ㎛)
Final electrode active material particle size
(Unit: 占 퐉)
13.413.4

상기 표2를 살펴보면 포스페이트계 화합물을 포함하는 코팅액을 먼저 제조한 후 수산화물 전구체에 코팅하여 전극활물질을 제조할 경우 사용된 수산화물 전구체의 입자보다 제조된 전극활물질입자의 크기가 커져 전극활물질의 입도 제어가 되지 않는다는 점을 확인할 수 있었다.Referring to Table 2, when the coating solution including the phosphate-based compound is first prepared, and then coated on the hydroxide precursor to prepare the electrode active material, the size of the prepared electrode active material particles is larger than that of the used hydroxide precursor particles, thereby controlling the particle size of the electrode active material. Could not be confirmed.

또한, 도 2는 실시예 1과 비교예 3에서 제조된 전극활물질을 투과 전자 현미경 분석법(Transmission Electron Microscopy : TEM)으로 분석한 이미지로, 실시예 1에 제조된 전극활물질은 균일한 표면을 나타내고 있지만 비교예 3에서 제조된 전극활물질은 불균일한 표면을 나타내고 있는 것을 확인할 수 있었다.
2 is an image of the electrode active materials prepared in Example 1 and Comparative Example 3 analyzed by Transmission Electron Microscopy (TEM), and the electrode active materials prepared in Example 1 exhibit a uniform surface. It was confirmed that the electrode active material prepared in Comparative Example 3 exhibits an uneven surface.

[[ 시험예Test Example 1] 리튬 이차 전지의 성능 평가  1] Performance Evaluation of Lithium Secondary Battery

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2에 따라 제조된 리튬 이차 전지를 3.0 내지 4.3 V의 충?방전 전압 범위에서 0.1C, 0.2C, 0.5C, 1C 및 2C로 충?방전을 실시한 후, C-rate에 따른 충?방전 용량을 측정하였고, 그 측정 결과를 하기 표 3 및 도 3에 나타내었다.After charging and discharging the lithium secondary batteries prepared according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2 at 0.1 C, 0.2 C, 0.5 C, 1 C, and 2 C in a charge and discharge voltage range of 3.0 to 4.3 V, Charge and discharge capacity according to the C-rate was measured, the measurement results are shown in Table 3 and FIG.

Figure 112010086569010-pat00001
Figure 112010086569010-pat00001

(Chg : 충전용량, Dis-Chg : 방전용량, 충방전 효율(%) = 방전용량/충전용량 × 100)(Chg: charge capacity, Dis-Chg: discharge capacity, charge and discharge efficiency (%) = discharge capacity / charge capacity × 100)

상기 표 3 및 도 3을 살펴보면 본 발명의 전극활물질을 포함하는 리튬 이차 전지의 충방전 효율이 비교예들보다 높은 것을 확인할 수 있었다.Looking at the Table 3 and Figure 3 it was confirmed that the charge and discharge efficiency of the lithium secondary battery including the electrode active material of the present invention is higher than the comparative examples.

Claims (10)

a) 전극활물질에 리튬 이외의 금속을 제공하기 위한 수산화물 전구체와 포스페이트계 화합물을 혼합하는 단계;
b) 상기 a) 단계에서 제조된 혼합물에 금속공급체를 첨가하여 상기 수산화물 전구체 표면을 금속-포스페이트계 화합물로 코팅하는 단계; 및
c) 상기 b) 단계에서 제조된 코팅물을 리튬(Li) 화합물과 혼합한 후 열처리하는 단계를 포함하는 전극활물질의 제조방법.
a) mixing a hydroxide precursor and a phosphate-based compound to provide a metal other than lithium to the electrode active material;
b) coating the hydroxide precursor surface with a metal-phosphate compound by adding a metal supply to the mixture prepared in step a); And
c) mixing the coating prepared in step b) with a lithium (Li) compound, followed by heat treatment.
제1항에 있어서,
상기 수산화물 전구체는 하기 화학식1로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 전극활물질의 제조방법.
[화학식 1]
M(OH)2
(상기 화학식 1에서, M = Ni1 -x- yMnxCoy 또는 Mn이며, 0 < y < 0.7이고, Ni에 대한 Mn의 비율(x/(1-x-y))은 0.4 내지 1 임)
The method of claim 1,
The hydroxide precursor is a method for producing an electrode active material, characterized in that the compound represented by the formula (1).
[Formula 1]
M (OH) 2
(In the formula 1, and M = Ni 1 -x- y Mn x Co y , or Mn, 0 <y <0.7, and the ratio of Mn to Ni (x / (1-xy)) is 0.4 to 1 Im)
제1항에 있어서,
상기 포스페이트계 화합물은 삼인산나트륨(Sodium Tripolyphosphate), 인산(Phosphoric acid) 및 인산나트륨(NaPO4)으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전극활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
The phosphate compound is a method for producing an electrode active material, characterized in that selected from the group consisting of sodium tripolyphosphate (Sodium Tripolyphosphate), phosphoric acid (Phosphoric acid) and sodium phosphate (NaPO 4 ).
제1항에 있어서,
상기 금속공급체는 Zr, Al, Na, Co, Mn, Ni, Cu, V, Ti 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전극활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
The metal supplier is Zr, Al, Na, Co, Mn, Ni, Cu, V, Ti and a method for producing an electrode active material, characterized in that selected from the group consisting of a combination thereof.
제1항에 있어서,
상기 금속공급체는 상기 수산화물 전구체와 상기 금속-포스페이트계 화합물간의 코팅력을 높이기 위해 pH를 조절하는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
The metal supply method of producing an electrode active material, characterized in that it comprises a compound for adjusting the pH to increase the coating power between the hydroxide precursor and the metal-phosphate-based compound.
제5항에 있어서,
상기 pH를 조절하는 화합물을 포함하는 금속공급체는 황산알루미늄(Al2(SO4)3), 질산알루미늄(Al(No)3), 황산마그네슘(MgSO4), 황산티타늄(Ti(SO4)2) 및 황산아연(ZnSO4)으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전극활물질의 제조방법.
The method of claim 5,
The metal supplier including the compound for adjusting the pH is aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3 ), aluminum nitrate (Al (No) 3 ), magnesium sulfate (MgSO 4 ), titanium sulfate (Ti (SO 4 ) 2 ) and zinc sulfate (ZnSO 4 ) method for producing an electrode active material, characterized in that selected from the group consisting of.
제1항에 있어서,
상기 리튬(Li) 화합물은 LiOH, LiOH?H2O 및 Li2CO3로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전극활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
The lithium (Li) compound is a method for producing an electrode active material, characterized in that selected from the group consisting of LiOH, LiOH H 2 O and Li 2 CO 3 .
제1항에 있어서,
상기 c) 단계에서 열처리 온도는 900 ~ 1050℃인 것을 특징으로 하는 전극활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
Heat treatment temperature in the step c) is a method for producing an electrode active material, characterized in that 900 ~ 1050 ℃.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 전극활물질.An electrode active material prepared by the method of any one of claims 1 to 8. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 전극활물질을 포함하는 양극;
음극활물질을 포함하는 음극;
상기 양극과 상기 음극 사이에 마련되는 다공성 분리막; 및
리튬염이 용해된 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지.
A positive electrode comprising an electrode active material prepared by the method of any one of claims 1 to 8;
A negative electrode including a negative electrode active material;
A porous separator provided between the anode and the cathode; And
A lithium secondary battery comprising an electrolyte solution in which lithium salt is dissolved.
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