KR101488482B1 - Positive electrode active material and method of manufacturing the same, positive electrode and method of manufacturing the same, and electrochemical device having the positive electrode - Google Patents

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Abstract

집전체, 및 상기 집전체에 형성된 양극 활물질 층을 포함하고, 상기 양극 활물질 층은 양극 활물질로 구성되며, 상기 양극 활물질은 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질, 및 상기 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질의 표면에 형성된 전도성 고분자 코팅층을 포함하고, 상기 전도성 고분자 코팅층은 폴리아세틸렌계 고분자, 폴리아닐린계 고분자, 폴리피롤계 고분자, 폴리티오펜계 고분자, 폴리페닐렌계 고분자, 및 이들의 유도체에서 선택되는 적어도 하나의 전도성 고분자를 포함하는 양극, 양극의 제조 방법, 양극 활물질, 양극 활물질의 제조 방법, 및 상기 양극을 포함하는 전기 화학 소자에 관한 것이다.And a positive electrode active material layer formed on the current collector, wherein the positive electrode active material layer is composed of a positive electrode active material, and the positive electrode active material includes a material capable of doping and dedoping lithium, Wherein the conductive polymer coating layer is selected from a group consisting of a polyacetylene-based polymer, a polyaniline-based polymer, a polypyrrole-based polymer, a polythiophene-based polymer, a polyphenylene-based polymer, and derivatives thereof A method for producing a positive electrode, a positive electrode active material, a method for producing a positive electrode active material, and an electrochemical device including the positive electrode.

Description

양극 활물질 및 이의 제조 방법, 양극 및 이의 제조 방법, 및 상기 양극을 포함하는 전기 화학 소자{POSITIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, POSITIVE ELECTRODE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND ELECTROCHEMICAL DEVICE HAVING THE POSITIVE ELECTRODE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a positive electrode active material, a method for producing the same, a positive electrode, a method for producing the same, and an electrochemical device including the positive electrode }

양극 활물질 및 이의 제조 방법, 양극 및 이의 제조 방법, 및 상기 양극을 포함하는 전기 화학 소자에 관한 것이다.
A cathode, a method for producing the same, and an electrochemical device including the anode.

고성능 노트북 PC, 캠코더, PMP, 스마트 폰 등 소형 전자기기가 널리 사용됨에 따라, 고용량 전지에 대한 요구가 크게 증가하고 있다. 특히 노트북 PC 뿐만 아니라 고사양의 스마트 폰의 증가로 인해, 1회 충전 후 장시간 사용 가능한 고용량 리튬 이차 전지에 대한 요구가 증대하고 있다.As small electronic devices such as high-performance notebook PCs, camcorders, PMPs, and smart phones are widely used, the demand for high capacity batteries is greatly increasing. In particular, due to the increase in high-end smart phones as well as notebook PCs, there is an increasing demand for high capacity lithium secondary batteries that can be used for a long time after one charge.

또한 하이브리드 자동차(HEV), 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV) 및 전기 자동차(EV) 등에 사용되는 대용량 저장 분야가 개발됨에 따라, 높은 에너지 밀도의 전지에 대한 요구도 증가하고 있다. 뿐만 아니라 리튬 이차 전지의 소형화, 박형화, 고용량화 등은 지속적으로 요구되고 있고 있다.Also, with the development of high-capacity storage applications for use in hybrid vehicles (HEV), plug-in hybrid vehicles (PHEV), and electric vehicles (EV), the demand for high energy density cells is also increasing. In addition, miniaturization, thinning, and high capacity of lithium secondary batteries are continuously required.

이러한 전지의 특성은 전지를 구성하고 있는 양극, 음극 등의 소재에 의해 크게 좌우되며, 이에 따라 양극, 음극, 분리막, 전해액 등의 개별 소재가 활발히 개발되고 있다. 특히 전지의 용량은 주로 양극과 음극의 활물질 특성에 기인하므로 고용량의 활물질 소재에 대한 연구가 많이 진행되어 오고 있다.The characteristics of such a battery largely depend on a material such as a cathode and a cathode which constitute the battery, and individual materials such as an anode, a cathode, a separator, and an electrolytic solution are actively developed. Particularly, since the capacity of a battery is mainly attributed to the active material properties of the positive electrode and the negative electrode, a large amount of active material has been studied.

이와 더불어, 전극 슬러리를 효과적으로 제조하는 기술, 전극 제조 속도를 증가시키고 전극에 대한 전해질의 침투를 빠르게 하는 기술과 같은 전지의 생산성을 향상시키는 기술에 대한 요구도 증가하고 있는 실정이다.In addition, there is a growing demand for a technique for effectively improving the productivity of a battery, such as a technique for effectively producing an electrode slurry, a technique for increasing an electrode production speed, and a technique for accelerating the penetration of an electrolyte into an electrode.

한편, 통상의 양극 및 음극에는 결합제와 도전재가 포함된다.On the other hand, typical positive electrodes and negative electrodes include a binder and a conductive material.

결합제는 전극을 기계적으로 안정화시키는데 중요한 역할을 한다. 전지의 충방전 과정이 진행되는 동안, 활물질의 부피 팽창으로 인해 활물질 또는 도전재 사이의 결합이 느슨해지고, 이로 인하여 접촉저항이 증가하게 되어 전지의 특성이 저하된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 일반적으로 폴리비닐리덴플루오라이드 또는 폴리테트라플루오르에틸렌 등의 고분자 결합제를 사용한다. 그런데 이러한 결합제는 오히려 전지의 수명 열화를 야기하고 초기 효율을 떨어트리는 문제를 발생시키기도 한다.The binder plays an important role in mechanically stabilizing the electrode. During the charging / discharging process of the battery, the active material or the conductive material is loosened due to the volume expansion of the active material, thereby increasing the contact resistance and degrading the characteristics of the battery. In order to solve such a problem, a polymer binder such as polyvinylidene fluoride or polytetrafluoroethylene is generally used. However, such a binder causes deterioration of life of the battery and lowers the initial efficiency.

도전재는 전극의 전자 전도도를 향상시키기 위해 첨가하는 것으로서, 보통 탄소 분말이 사용된다. 이러한 탄소 분말을 사용할 경우, 전극 슬러리 제조시 탄소 분말, 활물질, 및 결합제가 균일하게 혼합되어 있는 상태를 실현하는 것이 중요하다. 그러나 기존의 전극 제조시 첨가되는 탄소계의 카본 블랙의 경우 비극성 및 소수성이기 때문에 수용성 용매를 사용할 경우 젖음성이 취약하고 분산이 잘 되지 않고 응집되는 경향이 강하다. 따라서 카본 블랙을 쓰는 통상적인 시스템에서는, 용매로는 유전율이 큰 유기용매를 쓰며 대표적인 용매로는 N-메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidonek NMP)이 사용된다. 이러한 유기 용매는 환경에 악영향을 미칠 수 있으며, 특히 NMP는 브롬계 화합물로, 대기중에 배출되지 않도록 규정되어 있다.The conductive material is added to improve the electron conductivity of the electrode, and usually carbon powder is used. When such a carbon powder is used, it is important to realize a state in which the carbon powder, the active material, and the binder are uniformly mixed during the production of the electrode slurry. However, carbon-based carbon black added in the conventional electrode manufacturing process is non-polar and hydrophobic, so that when using a water-soluble solvent, it is weak in wettability and tends to aggregate without being dispersed well. Therefore, in a conventional system using carbon black, an organic solvent having a high dielectric constant is used as a solvent. N-methyl pyrrolidone NMP (N-methyl pyrrolidone NMP) is used as a typical solvent. These organic solvents can adversely affect the environment. In particular, NMP is a bromine compound and is specified not to be released into the atmosphere.

이와 같이 결합제와 도전재는 전지의 생산성을 떨어트리고 전지의 특성을 저하시키는 문제가 있다. 그러나 기존의 기술로는 전극 슬러리 제조시 전극의 결착력과 전자 전도도를 향상시키기 위해 결합제와 도전재를 첨가할 수 밖에 없는 실정이다.
Thus, the binder and the conductive material deteriorate the productivity of the battery and deteriorate the characteristics of the battery. However, in the conventional technology, it is inevitable to add a binder and a conductive material in order to improve the binding force and the electron conductivity of the electrode when preparing the electrode slurry.

본 발명의 일 구현예는 결합제와 도전재를 포함하지 않고 활물질만 포함하더라도 결착력과 전자 전도도가 우수한 양극 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.One embodiment of the present invention is to provide a positive electrode having excellent binding power and electron conductivity even if it does not contain a binder and a conductive material but contains an active material, and a method for producing the same.

본 발명의 다른 일 구현예는 이러한 양극을 실현할 수 있는 활물질과 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another embodiment of the present invention is to provide an active material capable of realizing such a positive electrode and a manufacturing method thereof.

본 발명의 또 다른 일 구현예는 상기 양극을 포함하며, 제조 공정이 단순하여 생산 효율이 높고, 에너지 밀도가 높으며 친환경적이고 고율 특성, 수명 특성이 우수한 전기 화학 소자를 제공하는 것이다.
Another embodiment of the present invention is to provide an electrochemical device including the anode and having a simple manufacturing process, high production efficiency, high energy density, environment friendly, high rate characteristics, and excellent lifetime characteristics.

본 발명의 일 구현예에서는 집전체, 및 상기 집전체 상에 형성된 양극 활물질 층을 포함하고, 상기 양극 활물질 층은 양극 활물질만으로 구성되는 양극을 제공한다. 상기 양극 활물질은 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질, 및 상기 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질의 표면에 형성된 전도성 고분자 코팅층을 포함한다. 상기 전도성 고분자 코팅층은 폴리아세틸렌계 고분자, 폴리아닐린계 고분자, 폴리피롤계 고분자, 폴리티오펜계 고분자, 폴리페닐렌계 고분자, 및 이들의 유도체에서 선택되는 적어도 하나의 전도성 고분자를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a positive electrode comprising a current collector and a positive electrode active material layer formed on the current collector, wherein the positive electrode active material layer comprises only a positive electrode active material. The cathode active material includes a material capable of doping and dedoping lithium, and a conductive polymer coating layer formed on a surface of the material capable of doping and dedoping lithium. The conductive polymer coating layer includes at least one conductive polymer selected from polyacetylene-based polymers, polyaniline-based polymers, polypyrrole-based polymers, polythiophene-based polymers, polyphenylene-based polymers, and derivatives thereof.

상기 양극 활물질 층은 바인더와 도전재를 포함하지 않을 수 있다.The cathode active material layer may not include a binder and a conductive material.

상기 양극 활물질은 그 자체로 바인더와 도전재의 역할을 할 수 있다.The cathode active material itself can serve as a binder and a conductive material.

상기 전도성 고분자는 예를 들어 폴리아세틸렌(polyacetylene, PA), 폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리피롤(polypyrrolek PPy), 폴리티오펜(polythiophen, PT), 폴리에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리이소티아나프텐(polyisothianaphthene, PITN), 폴리페닐렌 비닐렌(polyphenylene vinylene, PPV), 폴리페닐렌(polyphenylene, PPE), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리설퍼니트리드(polysulfur nitride, PSN), 또는 이들의 조합일 수 있다. The conductive polymer may be, for example, polyacetylene (PA), polyaniline (PANI), polypyrrole PPy, polythiophen (PT), poly (3,4-ethylenedioxythiophene) PEDOT), polyisothianaphthene (PITN), polyphenylene vinylene (PPV), polyphenylene (PPE), polyphenylene sulfide (PPS), polysulfone knit Polysulfur nitride (PSN), or a combination thereof.

상기 전도성 고분자는 음이온 도펀트로 도핑된 것일 수 있다.The conductive polymer may be doped with an anion dopant.

상기 음이온 도펀트는 할로겐 음이온, 산화 할로겐 음이온, 황산 음이온, 토실레이트 음이온, 폴리음이온(polyanion), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. The anion dopant may include a halogen anion, a halogenated anion, a sulfuric acid anion, a tosylate anion, a polyanion, or a combination thereof.

구체적으로 상기 음이온 도펀트는 염소이온(Cl-), ClO4 -, 황산이온(SO4 2 -), 폴리스티렌 설포네이트(polystyrene sulfonate), 또는 이들의 조합일 수 있다. Specifically, the anion dopant may be chlorine ion (Cl - ), ClO 4 - , sulfate ion (SO 4 2 - ), polystyrene sulfonate, or a combination thereof.

상기 전도성 고분자에 대한 상기 도펀트의 중량비는 0.5 내지 5일 수 있다. The weight ratio of the dopant to the conductive polymer may be 0.5 to 5.

상기 전도성 고분자 코팅층의 두께는 0.0001 내지 5 ㎛일 수 있다. The thickness of the conductive polymer coating layer may be 0.0001 to 5 mu m.

상기 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질은 리튬니켈계 산화물, 리튬코발트계 산화물, 리튬니켈망간계 산화물, 리튬니켈코발트망간계 산화물, 리튬니켈코발트알루미늄계 산화물, 리튬인산철계 산화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The material capable of doping and dedoping lithium may be at least one selected from the group consisting of lithium nickel based oxide, lithium cobalt based oxide, lithium nickel manganese based oxide, lithium nickel cobalt manganese based oxide, lithium nickel cobalt aluminum based oxide, lithium iron phosphate based oxide, Combinations thereof.

본 발명의 다른 일 구현예에서는 전술한 양극, 음극, 및 전해액을 포함하는 전기 화학 소자를 제공한다. In another embodiment of the present invention, there is provided an electrochemical device including the above-described cathode, cathode, and electrolyte.

상기 전기 화학 소자는 리튬 이차 전지일 수 있다.The electrochemical device may be a lithium secondary battery.

본 발명의 또 다른 일 구현예에서는 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질, 및 상기 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질의 표면에 형성된 전도성 고분자 코팅층을 포함하는 양극 활물질을 제공한다. 상기 전도성 고분자 코팅층은 음이온 도펀트로 도핑된 전도성 고분자를 포함한다. 상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌계 고분자, 폴리아닐린계 고분자, 폴리피롤계 고분자, 폴리티오펜계 고분자, 폴리페닐렌계 고분자, 또는 이들의 유도체이다. 상기 음이온 도펀트는 할로겐 음이온, 산화 할로겐 음이온, 황산 음이온, 토실레이트 음이온, 폴리음이온(polyanion), 또는 이들의 조합을 포함한다. Another embodiment of the present invention provides a positive electrode active material comprising a material capable of doping and dedoping lithium, and a conductive polymer coating layer formed on a surface of the material capable of doping and dedoping lithium. The conductive polymer coating layer includes a conductive polymer doped with an anion dopant. The conductive polymer is a polyacetylene-based polymer, a polyaniline-based polymer, a polypyrrole-based polymer, a polythiophene-based polymer, a polyphenylene-based polymer, or a derivative thereof. The anion dopant includes a halogen anion, a halogenated anion, a sulfuric acid anion, a tosylate anion, a polyanion, or a combination thereof.

상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌(polyacetylene, PA), 폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리피롤(polypyrrolek PPy), 폴리티오펜(polythiophen, PT), 폴리에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리이소티아나프텐(polyisothianaphthene, PITN), 폴리페닐렌 비닐렌(polyphenylene vinylene, PPV), 폴리페닐렌(polyphenylene, PPE), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리설퍼니트리드(polysulfur nitride, PSN), 또는 이들의 조합일 수 있다. The conductive polymer may be at least one selected from the group consisting of polyacetylene (PA), polyaniline (PANI), polypyrrole PPy, polythiophen (PT), poly (3,4-ethylenedioxythiophene) , Polyisothianaphthene (PITN), polyphenylene vinylene (PPV), polyphenylene (PPE), polyphenylene sulfide (PPS), polysulfururon nitride, PSN), or a combination thereof.

상기 음이온 도펀트는 염소이온(Cl-), ClO4 -, 황산이온(SO4 2 -), 폴리스티렌 설포네이트(polystyrene sulfonate), 또는 이들의 조합일 수 있다. The anion dopant may be chloride ion (Cl - ), ClO 4 - , sulfate ion (SO 4 2 - ), polystyrene sulfonate, or a combination thereof.

상기 전도성 고분자에 대한 상기 음이온 도펀트의 중량비는 0.5 내지 5일 수 있다.The weight ratio of the anion dopant to the conductive polymer may be 0.5 to 5.

상기 전도성 고분자 코팅층의 두께는 0.0001 내지 5 ㎛일 수 있다. The thickness of the conductive polymer coating layer may be 0.0001 to 5 mu m.

본 발명의 또 다른 일 구현예에서는 전도성 고분자와 제1 용매를 혼합하여 전도성 고분자 용액을 제조하는 단계, 상기 전도성 고분자 용액에 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질을 투입하여 혼합액을 제조하는 단계, 및 상기 혼합액에서 상기 제1 용매를 제거하여, 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질의 표면에 전도성 고분자 코팅층이 형성된 양극 활물질을 제조하는 단계를 포함하는 양극 활물질의 제조 방법을 제공한다. 상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌계 고분자, 폴리아닐린계 고분자, 폴리피롤계 고분자, 폴리티오펜계 고분자, 폴리페닐렌계 고분자, 또는 이들의 유도체를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of preparing a conductive polymer solution, which comprises preparing a conductive polymer solution by mixing a conductive polymer and a first solvent, introducing a substance capable of doping and dedoping lithium into the conductive polymer solution, And removing the first solvent from the mixed solution to prepare a positive electrode active material having a conductive polymer coating layer formed on a surface of a material capable of doping and dedoping lithium. The conductive polymer includes a polyacetylene-based polymer, a polyaniline-based polymer, a polypyrrole-based polymer, a polythiophene-based polymer, a polyphenylene-based polymer, or a derivative thereof.

상기 전도성 고분자는 예를 들어 폴리아세틸렌(polyacetylene, PA), 폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리피롤(polypyrrolek PPy), 폴리티오펜(polythiophen, PT), 폴리에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리이소티아나프텐(polyisothianaphthene, PITN), 폴리페닐렌 비닐렌(polyphenylene vinylene, PPV), 폴리페닐렌(polyphenylene, PPE), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리설퍼니트리드(polysulfur nitride, PSN) 또는 이들의 조합일 수 있다. The conductive polymer may be, for example, polyacetylene (PA), polyaniline (PANI), polypyrrole PPy, polythiophen (PT), poly (3,4-ethylenedioxythiophene) PEDOT), polyisothianaphthene (PITN), polyphenylene vinylene (PPV), polyphenylene (PPE), polyphenylene sulfide (PPS), polysulfone knit Polysulfur nitride (PSN), or a combination thereof.

상기 전도성 고분자는 음이온 도펀트로 도핑된 것일 수 있다. The conductive polymer may be doped with an anion dopant.

상기 음이온 도펀트는 할로겐 음이온, 산화 할로겐 음이온, 황산 음이온, 토실레이트 음이온, 폴리음이온(polyanion), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 음이온 도펀트는 염소이온(Cl-), ClO4 -, 황산이온(SO4 2 -), 폴리스티렌 설포네이트(polystyrene sulfonate), 또는 이들의 조합일 수 있다. The anion dopant may include a halogen anion, a halogenated anion, a sulfuric acid anion, a tosylate anion, a polyanion, or a combination thereof. Specifically, the anion dopant may be chlorine ion (Cl - ), ClO 4 - , sulfate ion (SO 4 2 - ), polystyrene sulfonate, or a combination thereof.

상기 전도성 고분자에 대한 상기 음이온 도펀트의 중량비는 0.5 내지 5일 수 있다.The weight ratio of the anion dopant to the conductive polymer may be 0.5 to 5.

상기 제1 용매는 물, 알코올, 아세톤, 테트라하이드로퓨란, 시클로 헥산, 사염화탄소, 클로로포름, 메틸렌클로라이드, 메탄설폰산, 톨루엔, 또는 이들의 조합일 수 있다.The first solvent may be water, alcohol, acetone, tetrahydrofuran, cyclohexane, carbon tetrachloride, chloroform, methylene chloride, methanesulfonic acid, toluene, or combinations thereof.

본 발명의 또 다른 일 구현예에서는 상기의 제조 방법에 따라 제조된 양극 활물질과 제2 용매만을 혼합하여 양극 슬러리를 제조하는 단계, 및 상기 양극 슬러리를 집전체에 도포하여 건조하는 단계를 포함하는 양극의 제조 방법을 제공한다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a positive electrode slurry, comprising: preparing a positive electrode slurry by mixing only a positive electrode active material prepared according to the above-described method with a second solvent; Of the present invention.

상기 제2 용매는 예를 들어 물, 아세톤, 디메틸슬폭사이드(dimethyl sulfoxide), 디메틸포름아미드(dimethyl formaide), 디메틸아세트아미드(dimethyl acetamide), N-메틸포름아미드(N-methyl formamide), 메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone), 또는 이들의 조합일 수 있다.The second solvent may be, for example, water, acetone, dimethyl sulfoxide, dimethyl formamide, dimethyl acetamide, N-methyl formamide, N-methyl pyrrolidone, or a combination thereof.

상기 양극의 제조 방법은 상기 양극 슬러리에 바인더와 도전재를 첨가하지 않는 것일 수 있다. The method for producing the positive electrode may be such that the binder and the conductive material are not added to the positive electrode slurry.

본 발명의 또 다른 일 구현예에서는 상기의 제조 방법에 따라 제조된 양극, 음극, 및 전해액을 포함하는 전기 화학 소자를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided an electrochemical device comprising a cathode, a cathode, and an electrolyte prepared according to the above-described production method.

상기 전기 화학 소자는 리튬 이차 전지일 수 있다. The electrochemical device may be a lithium secondary battery.

기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
Other details of the embodiments of the present invention are included in the following detailed description.

일 구현예에 따른 양극은 결합제와 도전재를 포함하지 않고 활물질만 포함하더라도 결착력과 전자 전도도가 우수하다.The positive electrode according to one embodiment does not contain a binder and a conductive material but has excellent binding power and electron conductivity even when only an active material is included.

다른 일 구현예에 따른 전기 화학 소자는 제조 공정이 단순하여 생산 효율이 높고, 에너지 밀도가 높으며 친환경적이고 고율 특성, 수명 특성 등이 우수하다.
The electrochemical device according to another embodiment has a simple manufacturing process, high production efficiency, high energy density, environmental friendliness, high-rate characteristics, and excellent lifetime characteristics.

도1은 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지를 보여주는 개략도이다.
도 2는 실시예 1에서 제조된 양극 활물질의 주사 전자 현미경 사진이다.
도 3은 비교예 1에서 제조된 양극 활물질의 주사 전자 현미경 사진이다.
도 4는 실시예 1에서 제조된 양극 활물질의 투사 전자 현미경 사진이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 양극 활물질에 대한 라만 분석 그래프이다.
도 6은 실시예 1에서 제조된 양극 극판을 반경이 0.5cm인 유리 막대에 감은 사진이고, 도 7는 반경이 0.25cm인 유리 막대에 감은 사진이다.
도 8은 실시예 1에서 제조된 양극 극판의 단면을 촬영한 사진이다.
도 9는 실시예 1에서 제조된 양극 극판의 단면에 대한 X-선 분광 분석 사진으로 황의 분포를 나타내는 사진이다.
도 10은 실시예 1에서 제조된 리튬 이차 전지를 100사이클 진행시킨 후 양극의 단면을 촬영한 사진이다.
도 11 및 도 12는 실시예 1에서 제조된 리튬 이차 전지를 100 사이클 진행시킨 후 양극 단면에 대해 X-선 분광 분석한 사진으로, 도 11은 황의 분포, 도 12는 탄소의 분포를 나타낸다.
도 13은 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 리튬 이차 전지에 대한 율별 방전 용량을 나타내는 그래프이다.
도 14는 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 리튬 이차 전지에 대한 충방전 수명 특성을 나타낸 그래프이다.
도 15는 도 14에서 전지 용량을 양극 극판 부피당 용량으로 환산한 그래프이다.
도 16은 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 리튬 이차 전지에 대한 AC 임피던스 그래프이고, 도 17은 100 사이클 진행 후에 측정한 AC 임피던스 그래프이다.
1 is a schematic view showing a lithium secondary battery according to one embodiment.
2 is a scanning electron microscope (SEM) image of the cathode active material prepared in Example 1. FIG.
3 is a scanning electron micrograph of the cathode active material prepared in Comparative Example 1. FIG.
FIG. 4 is a TEM electron micrograph of the cathode active material prepared in Example 1. FIG.
5 is a Raman analysis graph of the cathode active material prepared in Example 1 and Comparative Example 1. FIG.
Fig. 6 is a photograph of the positive electrode plate prepared in Example 1 wound around a glass rod having a radius of 0.5 cm, and Fig. 7 is a photograph taken around a glass rod having a radius of 0.25 cm.
8 is a photograph of a section of the positive electrode plate manufactured in Example 1. Fig.
9 is a photograph showing the distribution of sulfur by X-ray spectroscopic analysis of the cross section of the anode plate prepared in Example 1. Fig.
10 is a photograph of a section of a positive electrode after 100 cycles of the lithium secondary battery manufactured in Example 1. FIG.
FIGS. 11 and 12 are X-ray spectroscopic analysis of the anode section after 100 cycles of the lithium secondary battery produced in Example 1. FIG. 11 shows the distribution of sulfur, and FIG. 12 shows the distribution of carbon.
13 is a graph showing the discharge capacities of the lithium secondary batteries produced in Example 1 and Comparative Example 1 at a rate.
14 is a graph showing the charging / discharging lifetime characteristics of the lithium secondary battery manufactured in Example 1 and Comparative Example 1. Fig.
FIG. 15 is a graph showing the battery capacity converted into the capacity per unit volume of the positive electrode plate in FIG.
FIG. 16 is an AC impedance graph for the lithium secondary battery manufactured in Example 1 and Comparative Example 1, and FIG. 17 is an AC impedance graph measured after 100 cycles.

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

본 발명의 일 구현예에서는 집전체, 및 상기 집전체 상에 형성된 양극 활물질 층을 포함하고, 상기 양극 활물질 층은 양극 활물질만으로 이루어진 것인 양극을 제공한다. 상기 양극 활물질은 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질, 및 상기 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질의 표면에 형성된 전도성 고분자 코팅층을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a positive electrode comprising a current collector and a positive electrode active material layer formed on the current collector, wherein the positive electrode active material layer is composed of only a positive electrode active material. The cathode active material includes a material capable of doping and dedoping lithium, and a conductive polymer coating layer formed on a surface of the material capable of doping and dedoping lithium.

상기에서 양극 화물질 층이 양극 활물질만으로 구성된다는 것은 상기 양극 활물질 층이 도전재 및 바인더를 포함하지 않는 다는 것을 의미한다.The fact that the layer of the polarizing material is composed of only the cathode active material in the above means that the cathode active material layer does not contain the conductive material and the binder.

상기 전도성 고분자 코팅층은 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질의 표면에서 전자 이동 네트워크를 형성하고 있어 도전재의 역할을 할 수 있다. 또한 상기 전도성 고분자 코팅층은 접착력을 가지고 있어 바인더의 역할을 할 수 있다.The conductive polymer coating layer forms an electron mobility network on the surface of a material capable of doping and dedoping lithium, and can serve as a conductive material. In addition, the conductive polymer coating layer has an adhesive force and can act as a binder.

이러한 양극 활물질은 그 자체로서 바인더와 도전재의 역할을 할 수 있기 때문에, 상기 양극 활물질 층이 별도의 바인더와 도전재를 포함하지 않더라도, 이를 포함하는 양극은 우수한 접착력과 전자 전도도를 구현할 수 있다.Since such a cathode active material can serve as a binder and a conductive material by itself, even if the cathode active material layer does not contain a separate binder and a conductive material, the anode including the anode active material layer can realize excellent adhesion and electronic conductivity.

또한 상기 양극 활물질 층은 바인더와 도전재를 포함하지 않고 양극 활물질만을 포함하기 때문에, 전극 중량당 혹은 전극 부피당 에너지 밀도가 효과적으로 향상될 수 있다.Also, since the cathode active material layer does not include a binder and a conductive material but contains only a cathode active material, energy density per electrode weight or electrode volume can be effectively improved.

그리고 상기 양극을 포함하는 전기 화학 소자는 고율 충방전이 가능하고 수명 특성이 우수하다.The electrochemical device including the positive electrode is capable of charging / discharging at a high rate and has excellent lifetime characteristics.

뿐만 아니라 전극 슬러리 제조시 바인더와 도전재를 사용하지 않고 상기 양극 활물질과 용매만을 사용하기 때문에 슬러리 제조 공정이 매우 단순해져서 생산 효율이 증가한다. 또한 상기 양극 활물질은 수용성 용매에도 쉽게 분산되는 특성을 가지고 있기 때문에 친환경적이고 경제적이다.In addition, since only the cathode active material and the solvent are used without using the binder and the conductive material in the preparation of the electrode slurry, the production process of the slurry becomes very simple and the production efficiency is increased. In addition, since the cathode active material is easily dispersed in a water-soluble solvent, it is environmentally friendly and economical.

상기 전도성 고분자 코팅층은 전도성 고분자를 포함하고, 상기 전도성 고분자는 구체적으로 폴리아세틸렌계 고분자, 폴리아닐린계 고분자, 폴리피롤계 고분자, 폴리티오펜계 고분자, 폴리페닐렌계 고분자, 및 이들의 유도체에서 선택되는 적어도 하나이다.The conductive polymer coating layer includes a conductive polymer, and the conductive polymer is at least one selected from the group consisting of a polyacetylene-based polymer, a polyaniline-based polymer, a polypyrrole-based polymer, a polythiophene-based polymer, a polyphenylene- .

상기 전도성 고분자는 예를 들어 폴리아세틸렌(polyacetylene, PA), 폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리피롤(polypyrrolek PPy), 폴리티오펜(polythiophen, PT), 폴리에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리이소티아나프텐(polyisothianaphthene, PITN), 폴리페닐렌 비닐렌(polyphenylene vinylene, PPV), 폴리페닐렌(polyphenylene, PPE), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리설퍼니트리드(polysulfur nitride, PSN) 등일 수 있다. 그 중 구체적으로 폴리에틸렌디옥시티오펜을 사용할 수 있다.The conductive polymer may be, for example, polyacetylene (PA), polyaniline (PANI), polypyrrole PPy, polythiophen (PT), poly (3,4-ethylenedioxythiophene) PEDOT), polyisothianaphthene (PITN), polyphenylene vinylene (PPV), polyphenylene (PPE), polyphenylene sulfide (PPS), polysulfone knit Polysulfur nitride (PSN), and the like. Specifically, polyethylene dioxythiophene can be used.

이러한 전도성 고분자는 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질의 표면에서 전자 이동 네트워크를 형성할 수 있으며 접착성을 가질 수 있다.Such a conductive polymer can form an electron mobility network at the surface of a substance capable of doping and dedoping lithium, and can have adhesiveness.

상기 전도성 고분자는 음이온 도펀트로 도핑된 것일 수 있다. 상기 음이온 도펀트는 전도성 고분자 코팅층의 전자 전도성을 향상시킬 수 있다.The conductive polymer may be doped with an anion dopant. The anion dopant can improve the electron conductivity of the conductive polymer coating layer.

상기 음이온 도펀트는 구체적으로 할로겐 음이온, 산화 할로겐 음이온, 황산 음이온, 토실레이트 음이온, 폴리음이온(polyanion), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 도펀트는 염소이온(Cl-), ClO4 -, 황산이온(SO4 2 -), 폴리스티렌 설포네이트(polystyrene sulfonate, PSS)일 수 있다. The anion dopant may specifically include a halogen anion, a halogenated anion, a sulfuric acid anion, a tosylate anion, a polyanion, or a combination thereof. Specifically, the dopant may be chlorine ion (Cl - ), ClO 4 - , sulfate ion (SO 4 2 - ), polystyrene sulfonate (PSS)

상기 전도성 고분자에 대한 상기 도펀트의 중량비는 0.5 내지 5 일 수 있다. 구체적으로 상기 중량비는 1 내지 5, 0.5 내지 4.5, 0.5 내지 4, 0.5 내지 3.5, 0.5 내지 3일 수 있다. 이 경우 상기 전도성 고분자 코팅층은 우수한 전자 전도도를 구현할 수 있고, 이에 따라 전지의 고용량을 실현하며 고율 특성 및 수명 특성을 개선할 수 있다.The weight ratio of the dopant to the conductive polymer may be 0.5 to 5. Specifically, the weight ratio may be 1 to 5, 0.5 to 4.5, 0.5 to 4, 0.5 to 3.5, and 0.5 to 3. In this case, the conductive polymer coating layer can realize excellent electron conductivity, thereby realizing a high capacity of the battery and improving the high-rate characteristics and the life characteristics.

상기 전도성 고분자 코팅층의 두께는 0.0001 내지 5 ㎛일 수 있다. 구체적으로는 0.0001 내지 1㎛, 0.0001 내지 0.5㎛, 0.0001 내지 0.1㎛, 0.001 내지 0.1㎛일 수 있다. 상기 전도성 고분자 코팅층의 두께가 상기 범위를 만족할 경우, 상기 전도성 고분자 코팅층은 우수한 접착력을 구현할 수 있고, 저항이 증가하여 전지 성능이 저하되는 문제를 방지할 수 있다.The thickness of the conductive polymer coating layer may be 0.0001 to 5 mu m. Specifically, it may be 0.0001 to 1 占 퐉, 0.0001 to 0.5 占 퐉, 0.0001 to 0.1 占 퐉, and 0.001 to 0.1 占 퐉. When the thickness of the conductive polymer coating layer is in the above range, the conductive polymer coating layer can exhibit excellent adhesion and the problem of deterioration of battery performance due to increased resistance can be prevented.

상기 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질은 리튬 이온의 산화 환원 반응이 가능한 물질이라면 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 리튬니켈계 산화물, 리튬코발트계 산화물, 리튬니켈망간계 산화물, 리튬니켈코발트망간계 산화물, 리튬니켈코발트알루미늄계 산화물, 리튬인산철계 산화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The material capable of doping and dedoping lithium is not particularly limited as long as it is a material capable of oxidation-reduction reaction of lithium ions, and examples thereof include a lithium nickel oxide, a lithium cobalt oxide, a lithium nickel manganese oxide, lithium nickel cobalt manganese Based oxide, a lithium-nickel-cobalt-aluminum-based oxide, a lithium iron phosphate-based oxide, or a combination thereof.

즉, 코발트, 망간, 니켈 또는 이들의 조합의 금속과 리튬과의 복합 산화물 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있다. 그 구체적인 예로는 하기 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다. LiaA1 - bRbD2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0 ≤ b ≤ 0.5이다); LiaE1 - bRbO2 - cDc(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 및 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiE2 - bRbO4 - cDc(상기 식에서, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiaNi1 -b- cCobRcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1 -b-cCobRcO2-αZα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cCobRcO2 Z2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cMnbRcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1 -b- cMnbRcO2 Zα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cMnbRcO2 Z2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNibEcGdO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5 및 0.001 ≤ d ≤ 0.1이다.); LiaNibCocMndGeO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤0.5 및 0.001 ≤ e ≤ 0.1이다.); LiaNiGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaCoGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMnGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMn2GbO4(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiTO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); 및 LiFePO4.That is, at least one of cobalt, manganese, nickel, or a composite oxide of a metal and lithium in combination thereof may be used. As a specific example thereof, a compound represented by any one of the following formulas can be used. Li a A 1 - b R b D 2 wherein, in the formula, 0.90? A? 1.8 and 0? B? 0.5; Li a E 1 - b R b O 2 - c D c , wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, and 0 ≤ c ≤ 0.05; LiE 2 - b R b O 4 - c D c where 0? B? 0.5, 0? C? 0.05; Li a Ni 1 -b- c Co b R c D α where 0.90 ≦ a ≦ 1.8, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α ≦ 2; Li a Ni 1 -bc Co b R c O 2-α Z α wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, and 0 <α <2; Li a Ni 1 -b- c Co b R c O 2 - ? Z 2 wherein 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05 and 0 <? Li a Ni 1 -b- c Mn b R c D ? Wherein, in the formula, 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, and 0 <? Li a Ni 1 -b- c Mn b R c O 2 - ? Z ? Where the 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05 and 0 <? Li a Ni 1 -b- c Mn b R c O 2 - ? Z 2 wherein 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05 and 0 <? Li a Ni b E c G d O 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, and 0.001 ≤ d ≤ 0.1; Li a Ni b Co c Mn d GeO 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤ 0.5, and 0.001 ≤ e ≤ 0.1; Li a NiG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1.8 and 0.001? B? 0.1); Li a CoG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1.8 and 0.001? B? 0.1); Li a MnG b O 2 wherein, in the above formula, 0.90? A? 1.8 and 0.001? B? 0.1; Li a Mn 2 G b O 4 (in the above formula, 0.90? A? 1.8 and 0.001? B? 0.1); QO 2; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 5 ; LiTO 2 ; LiNiVO 4; Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0? F? 2); Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0? F? 2); And LiFePO 4.

상기 화학식에 있어서, A는 Ni, Co, Mn 또는 이들의 조합이고; R은 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 또는 이들의 조합이고; D는 O, F, S, P 또는 이들의 조합이고; E는 Co, Mn 또는 이들의 조합이고; Z는 F, S, P 또는 이들의 조합이고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V 또는 이들의 조합이고; Q는 Ti, Mo, Mn 또는 이들의 조합이고; T는 Cr, V, Fe, Sc, Y 또는 이들의 조합이고; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu 또는 이들의 조합이다.In the above formula, A is Ni, Co, Mn or a combination thereof; R is Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, a rare earth element or a combination thereof; D is O, F, S, P or a combination thereof; E is Co, Mn or a combination thereof; Z is F, S, P or a combination thereof; G is Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V or a combination thereof; Q is Ti, Mo, Mn or a combination thereof; T is Cr, V, Fe, Sc, Y or a combination thereof; J is V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu or a combination thereof.

물론 이 화합물 표면에 코팅층을 갖는 것도 사용할 수 있고, 또는 상기 화합물과 코팅층을 갖는 화합물을 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 코팅층은 코팅 원소 화합물로서, 코팅 원소의 옥사이드, 하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시카보네이트 또는 코팅 원소의 하이드록시카보네이트를 포함할 수 있다. 이들 코팅층을 이루는 화합물은 비정질 또는 결정질일 수 있다. 상기 코팅층에 포함되는 코팅 원소로는 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 코팅층 형성 공정은 상기 화합물에 이러한 원소들을 사용하여 양극 활물질의 물성에 악영향을 주지 않는 방법(예를 들어 스프레이 코팅, 침지법 등으로 코팅할 수 있으면 어떠한 코팅 방법을 사용하여도 무방하며, 이에 대하여는 당해 분야에 종사하는 사람들에게 잘 이해될 수 있는 내용이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.Of course, a compound having a coating layer on the surface of the compound may be used, or a compound having a coating layer may be mixed with the compound. The coating layer may comprise, as a coating element compound, an oxide, a hydroxide of a coating element, an oxyhydroxide of a coating element, an oxycarbonate of a coating element, or a hydroxycarbonate of a coating element. The compound constituting these coating layers may be amorphous or crystalline. The coating layer may contain Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr or a mixture thereof. The coating layer forming step may be carried out by any of coating methods such as spray coating, dipping, and the like without adversely affecting the physical properties of the cathode active material by using these elements in the above compound. It is a content that can be well understood by people engaged in the field, so detailed explanation will be omitted.

상기 집전체로는 알루미늄, 니켈 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
As the current collector, aluminum, nickel, or the like may be used, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 다른 일 구현예에서는 양극 활물질의 제조 방법을 제공한다. 상기 양극 활물질의 제조 방법은 전도성 고분자와 제1 용매를 혼합하여 전도성 고분자 용액을 제조하는 단계, 상기 전도성 고분자 용액에 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질을 투입하여 혼합액을 제조하는 단계, 및 상기 혼합액에서 상기 제1 용매를 제거하여, 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질의 표면에 전도성 고분자 코팅층이 형성된 양극 활물질을 제조하는 단계를 포함한다.Another embodiment of the present invention provides a method for producing a cathode active material. The method for producing a cathode active material includes the steps of preparing a conductive polymer solution by mixing a conductive polymer and a first solvent, adding a substance capable of doping and dedoping lithium to the conductive polymer solution to prepare a mixed solution, And removing the first solvent from the mixed solution to prepare a cathode active material having a conductive polymer coating layer formed on a surface of a material capable of doping and dedoping lithium.

이러한 제조 방법에 따라 제조된 양극 활물질은 바인더와 도전재의 역할을 할 수 있다. 따라서 상기 양극 활물질을 포함하는 양극은 바인더와 도전재를 포함하지 않고서도 우수한 접착력과 전자 전도도를 구현할 수 있다. 또한 상기 양극은 에너지 밀도가 높고, 이를 포함하는 전기 화학 소자는 고율 충방전 특성과 수명 특성이 우수하다.The cathode active material produced according to this manufacturing method can serve as a binder and a conductive material. Therefore, the anode including the cathode active material can realize an excellent adhesive force and electronic conductivity without including the binder and the conductive material. In addition, the anode has a high energy density, and the electrochemical device including the anode has excellent high rate charge / discharge characteristics and life characteristics.

상기 전도성 고분자에 대한 설명은 전술한 바와 같다. The description of the conductive polymer is as described above.

상기 양극 활물질의 제조 방법은 상기 전도성 고분자 용액을 제조하는 단계에서, 상기 전도성 고분자 용액에 도펀트를 더 첨가할 수 있다. 즉, 상기 전도성 고분자는 도펀트로 도핑된 것일 수 있다. 상기 도펀트는 상기 전도성 고분자 코팅층의 전자 전도도를 향상시킬 수 있다. 상기 도펀트에 대한 설명은 전술한 바와 같다. In the method of manufacturing the cathode active material, a dopant may be further added to the conductive polymer solution in the step of preparing the conductive polymer solution. That is, the conductive polymer may be doped with a dopant. The dopant can improve the electron conductivity of the conductive polymer coating layer. The dopant is described above.

상기 제1 용매는 상기 전도성 고분자와 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질을 분산시키는 역할을 하는 용매이다. 상기 제1 용매는 예를 들어 물, 알코올, 아세톤, 테트라하이드로퓨란, 시클로 헥산, 사염화탄소, 클로로포름, 메틸렌클로라이드, 메탄설폰산, 톨루엔, 또는 이들의 조합일 수 있다.The first solvent is a solvent for dispersing a substance capable of doping and dedoping lithium with the conductive polymer. The first solvent may be, for example, water, alcohol, acetone, tetrahydrofuran, cyclohexane, carbon tetrachloride, chloroform, methylene chloride, methanesulfonic acid, toluene, or combinations thereof.

한편 전도성 고분자 용액을 제조하는 단계에서, 상기 전도성 고분자 용액에 상기 전도성 고분자의 전도도를 향상시키는 첨가제를 더 투입할 수 있다. 상기 첨가제는 알코올류, 유기 용매류, 이온성 액체류, 음이온성 계면활성제, 산성 용액, 또는 이들의 조합이다. 상기 첨가제는 상기 전도성 고분자 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부 포함될 수 있다. Meanwhile, in the step of preparing the conductive polymer solution, an additive for improving the conductivity of the conductive polymer may be further added to the conductive polymer solution. The additive may be an alcohol, an organic solvent, an ionic liquid, an anionic surfactant, an acidic solution, or a combination thereof. The additive may be included in an amount of 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the conductive polymer.

본 발명의 또 다른 일 구현예에서는 상기의 제조 방법에 따라 제조된 양극 활물질과 제2 용매만을 혼합하여 양극 슬러리를 제조하는 단계, 및 상기 양극 슬러리를 집전체에 도포하여 건조하는 단계를 포함하는 양극의 제조 방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a positive electrode slurry, comprising: preparing a positive electrode slurry by mixing only a positive electrode active material prepared according to the above-described method with a second solvent; Of the present invention.

상기 제2 용매는 예를 들어 물, 아세톤, 디메틸슬폭사이드(dimethyl sulfoxide), 디메틸포름아미드(dimethyl formaide), 디메틸아세트아미드(dimethyl acetamide), N-메틸포름아미드(N-methyl formamide), 메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone), 또는 이들의 조합일 수 있다. 특히 상기 양극 활물질은 수계 용매에서도 잘 분산되기 때문에, 제2 용매로 수계 용매를 사용할 수 있다. 따라서 상기 제조 방법은 친환경적이고 경제적이다. The second solvent may be, for example, water, acetone, dimethyl sulfoxide, dimethyl formamide, dimethyl acetamide, N-methyl formamide, N-methyl pyrrolidone, or a combination thereof. In particular, since the cathode active material is well dispersed in an aqueous solvent, an aqueous solvent can be used as the second solvent. Therefore, the manufacturing method is environmentally friendly and economical.

또한 상기 양극의 제조 방법은 양극 슬러리 제조시 별도의 바인더와 도전재를 사용하지 않고 양극 활물질과 용매만을 사용하기 때문에 제조 과정이 단순하고 경제적이며 생산 효율이 높다. 또한 에너지 밀도가 높은 양극을 제조할 수 있다.
In addition, since the positive electrode active material and the solvent are used alone without using a separate binder and a conductive material in manufacturing the positive electrode slurry, the manufacturing process is simple, economical, and high in production efficiency. Further, a positive electrode having a high energy density can be produced.

본 발명의 또 다른 일 구현예에서는 전술한 양극, 음극, 및 전해액을 포함하는 전기 화학 소자를 제공한다. 또는 전술한 제조 방법에 따라 제조된 양극, 음극, 및 전해액을 포함하는 전기 화학 소자를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided an electrochemical device including the above-described cathode, cathode, and electrolyte. Or an electrochemical device comprising a cathode, a cathode, and an electrolyte prepared according to the above-described production method.

상기 전기 화학 소자는 전지, 캐퍼시터 등일 수 있으며, 구체적으로 리튬 이차 전지일 수 있다. The electrochemical device may be a battery, a capacitor, or the like, and may be a lithium secondary battery.

일 구현예에 따른 리튬 이차 전지에 대하여 도 1을 참고하여 설명한다. 도 1은 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지를 보여주는 개략도이다. 도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지(100)는 양극(114), 양극(114)과 대향하는 음극(112), 양극(114)과 음극(112) 사이에 배치되어 있는 세퍼레이터(113), 그리고 양극(114), 음극(112) 및 세퍼레이터(113)를 함침하는 전해질(도시하지 않음)을 포함하는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 담고 있는 전지 용기(120) 및 상기 전지 용기(120)를 밀봉하는 밀봉 부재(140)를 포함한다.A lithium secondary battery according to one embodiment will be described with reference to FIG. 1 is a schematic view showing a lithium secondary battery according to one embodiment. 1, a lithium secondary battery 100 according to an embodiment includes a cathode 114, a cathode 112 opposed to the anode 114, a separator 112 disposed between the anode 114 and the cathode 112, An electrode assembly including an electrode assembly 113 and an electrolyte (not shown) for impregnating the positive electrode 114, the negative electrode 112 and the separator 113; a battery container 120 containing the electrode assembly; And a sealing member 140 sealing the sealing member 120.

상기 양극(114)은 전술한 바와 같다. The anode 114 is as described above.

상기 음극(112)은 집전체 및 상기 집전체 위에 형성된 음극 활물질층을 포함하며, 상기 음극 활물질층은 음극 활물질을 포함한다.The negative electrode 112 includes a current collector and a negative electrode active material layer formed on the current collector, and the negative electrode active material layer includes a negative electrode active material.

상기 음극 활물질로는 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬 금속, 리튬 금속의 합금, 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질, 또는 전이 금속 산화물을 포함한다. The negative electrode active material includes a material capable of reversibly intercalating / deintercalating lithium ions, a lithium metal, an alloy of lithium metal, a material capable of doping and dedoping lithium, or a transition metal oxide.

상기 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질로는 탄소 물질로서, 리튬 이온 이차 전지에서 일반적으로 사용되는 탄소계 음극 활물질은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 상기 결정질 탄소의 예로는 무정형, 판상, 린편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연을 들 수 있고, 상기 비정질 탄소의 예로는 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스 등을 들 수 있다.As a material capable of reversibly intercalating / deintercalating lithium ions, any carbonaceous anode active material commonly used in lithium ion secondary batteries can be used as the carbonaceous material. Typical examples thereof include crystalline carbon , Amorphous carbon, or a combination thereof. Examples of the crystalline carbon include graphite such as natural graphite or artificial graphite in the form of amorphous, plate-like, flake, spherical or fibrous type. Examples of the amorphous carbon include soft carbon (soft carbon) Or hard carbon, mesophase pitch carbide, fired coke, and the like.

상기 리튬 금속의 합금으로는 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al 또는 Sn의 금속과의 합금이 사용될 수 있다.Examples of the lithium metal alloy include lithium and a metal such as Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Alloys may be used.

상기 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질로는 Si, SiOx(0 < x < 2), Si-C 복합체, Si-Q 합금(상기 Q는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 내지 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합이며, Si은 아님), Sn, SnO2, Sn-C 복합체, Sn-R(상기 R은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 내지 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합이며, Sn은 아님) 등을 들 수 있다. 상기 Q 및 R의 구체적인 원소로는, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po 또는 이들의 조합을 들 수 있다.As the material capable of doping and dedoping lithium, Si, SiO x (0 <x <2), Si-C composite, Si-Q alloy (Q is an alkali metal, an alkaline earth metal, A transition metal, a rare earth element or a combination thereof and not Si), Sn, SnO 2 , Sn-C composite, Sn-R (wherein R is an alkali metal, an alkaline earth metal, A rare earth element or a combination thereof, but not Sn). The specific elements of Q and R include Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, or a combination thereof.

상기 전이 금속 산화물로는 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 등을 들 수 있다. Examples of the transition metal oxide include vanadium oxide, lithium vanadium oxide, and the like.

상기 음극 활물질 층은 또한 바인더를 포함하며, 선택적으로 도전재를 더 포함할 수도 있다.The negative electrode active material layer also includes a binder, and may optionally further include a conductive material.

상기 바인더는 음극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 음극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하며, 그 대표적인 예로 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The binder serves to adhere the anode active material particles to each other and to adhere the anode active material to the current collector. Typical examples thereof include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, polyvinyl chloride, Such as polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, polymers comprising ethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, Styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon, and the like may be used, but the present invention is not limited thereto.

상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머; 또는 이들의 혼합물을 포함하는 도전성 재료를 사용할 수 있다.The conductive material is used for imparting conductivity to the electrode. Any material can be used as long as it does not cause any chemical change in the battery. Examples of the conductive material include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, , Carbon-based materials such as carbon fibers; Metal powders such as copper, nickel, aluminum, and silver, or metal-based materials such as metal fibers; Conductive polymers such as polyphenylene derivatives; Or a mixture thereof may be used.

상기 집전체로는 구리 박, 니켈 박, 스테인레스강 박, 티타늄 박, 니켈 발포체(foam), 구리 발포체, 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재, 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.The current collector may be a copper foil, a nickel foil, a stainless steel foil, a titanium foil, a nickel foil, a copper foil, a polymer substrate coated with a conductive metal, or a combination thereof.

상기 전해질은 비수성 유기 용매와 리튬염을 포함한다. The electrolyte includes a non-aqueous organic solvent and a lithium salt.

상기 비수성 유기 용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다. The non-aqueous organic solvent serves as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move.

상기 비수성 유기용매로는 카보네이트계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계, 알코올계 또는 비양성자성 용매를 사용할 수 있다. 상기 카보네이트계 용매로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 에틸프로필 카보네이트(EPC), 메틸에틸 카보네이트(MEC), 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 등이 사용될 수 있으며, 상기 에스테르계 용매로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 1,1-디메틸에틸 아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, γ-부티로락톤, 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤, 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone) 등이 사용될 수 있다. 상기 에테르계 용매로는 디부틸 에테르, 테트라글라임, 디글라임, 디메톡시에탄, 2-메틸테트라히드로퓨란, 테트라히드로퓨란 등이 사용될 수 있으며, 상기 케톤계 용매로는 시클로헥사논 등이 사용될 수 있다. 또한 상기 알코올계 용매로는 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등이 사용될 수 있으며, 상기 비양성자성 용매로는 R-CN(R은 C2 내지 C20의 직쇄상, 분지상 또는 환 구조의 탄화수소기이며, 이중결합 방향 환 또는 에테르 결합을 포함할 수 있다) 등의 니트릴류 디메틸포름아미드 등의 아미드류, 1,3-디옥솔란 등의 디옥솔란류 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다. As the non-aqueous organic solvent, a carbonate-based, ester-based, ether-based, ketone-based, alcohol-based or aprotic solvent may be used. Examples of the carbonate solvent include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), methyl propyl carbonate (MPC), ethyl propyl carbonate (EPC), methyl ethyl carbonate (MEC) EC), propylene carbonate (PC), and butylene carbonate (BC) may be used. As the ester solvent, methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, 1,1-dimethyl ethyl acetate, methyl propionate , Ethyl propionate,? -Butyrolactone, decanolide, valerolactone, mevalonolactone, caprolactone and the like can be used. Examples of the ether solvent include dibutyl ether, tetraglyme, diglyme, dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, and tetrahydrofuran. As the ketone solvent, cyclohexanone may be used have. As the alcoholic solvent, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and the like can be used. As the aprotic solvent, R-CN (R is a C2 to C20 linear, branched or cyclic hydrocarbon group, An amide such as nitriles such as dimethylformamide, and dioxolanes such as 1,3-dioxolane, sulfolanes, and the like can be used.

상기 비수성 유기 용매는 단독으로 또는 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 하나 이상 혼합하여 사용하는 경우의 혼합 비율은 목적하는 전지 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있고, 이는 당해 분야에 종사하는 사람들에게는 널리 이해될 수 있다.The non-aqueous organic solvent may be used alone or in admixture of one or more. If the non-aqueous organic solvent is used in combination, the mixing ratio may be appropriately adjusted according to the desired cell performance. .

또한, 상기 카보네이트계 용매의 경우 환형(cyclic) 카보네이트와 사슬형(chain) 카보네이트를 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 이 경우 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트는 약 1:1 내지 약 1:9의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 전해액의 성능이 우수하게 나타날 수 있다. In the case of the carbonate-based solvent, it is preferable to use a mixture of a cyclic carbonate and a chain carbonate. In this case, when the cyclic carbonate and the chain carbonate are mixed in a volume ratio of about 1: 1 to about 1: 9, the performance of the electrolytic solution may be excellent.

상기 비수성 유기용매는 상기 카보네이트계 용매에 상기 방향족 탄화수소계 유기용매를 더 포함할 수도 있다. 이때 상기 카보네이트계 용매와 상기 방향족 탄화수소계 유기용매는 약 1:1 내지 약 30:1의 부피비로 혼합될 수 있다.The non-aqueous organic solvent may further include the aromatic hydrocarbon-based organic solvent in the carbonate-based solvent. In this case, the carbonate-based solvent and the aromatic hydrocarbon-based organic solvent may be mixed in a volume ratio of about 1: 1 to about 30: 1.

상기 방향족 탄화수소계 유기용매로는 하기 화학식 A의 방향족 탄화수소계 화합물이 사용될 수 있다.The aromatic hydrocarbon-based organic solvent may be an aromatic hydrocarbon-based compound represented by the following formula (A).

[화학식 A](A)

Figure 112013026672630-pat00001
Figure 112013026672630-pat00001

상기 화학식 A에서, R101 내지 R106는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1 내지 C10의 알킬기, C1 내지 C10의 할로알킬기 또는 이들의 조합이다.In Formula (A), R 101 to R 106 are each independently hydrogen, halogen, a C1 to C10 alkyl group, a C1 to C10 haloalkyl group, or a combination thereof.

상기 방향족 탄화수소계 유기용매는 벤젠, 플루오로벤젠, 1,2-디플루오로벤젠, 1,3-디플루오로벤젠, 1,4-디플루오로벤젠, 1,2,3-트리플루오로벤젠, 1,2,4-트리플루오로벤젠, 클로로벤젠, 1,2-디클로로벤젠, 1,3-디클로로벤젠, 1,4-디클로로벤젠, 1,2,3-트리클로로벤젠, 1,2,4-트리클로로벤젠, 아이오도벤젠, 1,2-디아이오도벤젠, 1,3-디아이오도벤젠, 1,4-디아이오도벤젠, 1,2,3-트리아이오도벤젠, 1,2,4-트리아이오도벤젠, 톨루엔, 플루오로톨루엔, 1,2-디플루오로톨루엔, 1,3-디플루오로톨루엔, 1,4-디플루오로톨루엔, 1,2,3-트리플루오로톨루엔, 1,2,4-트리플루오로톨루엔, 클로로톨루엔, 1,2-디클로로톨루엔, 1,3-디클로로톨루엔, 1,4-디클로로톨루엔, 1,2,3-트리클로로톨루엔, 1,2,4-트리클로로톨루엔, 아이오도톨루엔, 1,2-디아이오도톨루엔, 1,3-디아이오도톨루엔, 1,4-디아이오도톨루엔, 1,2,3-트리아이오도톨루엔, 1,2,4-트리아이오도톨루엔, 자일렌 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.The aromatic hydrocarbon-based organic solvent is selected from the group consisting of benzene, fluorobenzene, 1,2-difluorobenzene, 1,3-difluorobenzene, 1,4-difluorobenzene, 1,2,3- , 1,2,4-trifluorobenzene, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,3-dichlorobenzene, 1,4-dichlorobenzene, 1,2,3-trichlorobenzene, 4-trichlorobenzene, iodobenzene, 1,2-diiodobenzene, 1,3-diiodobenzene, 1,4-diiodobenzene, 1,2,3-triiodobenzene, 1,2,4 - triiodobenzene, toluene, fluorotoluene, 1,2-difluorotoluene, 1,3-difluorotoluene, 1,4-difluorotoluene, 1,2,3-trifluorotoluene, 1,2,4-trifluorotoluene, chlorotoluene, 1,2-dichlorotoluene, 1,3-dichlorotoluene, 1,4-dichlorotoluene, 1,2,3-trichlorotoluene, 1,2,4 - trichlorotoluene, iodotoluene, 1,2-diiodotoluene, 1,3-diiodotoluene, 1,4-diiodotol Ene, 1,2,3-tree-iodo toluene, 1,2,4-iodo toluene, xylene, or may be a combination thereof.

상기 비수성 전해질은 전지 수명을 향상시키기 위하여 비닐렌 카보네이트 또는 하기 화학식 B의 에틸렌 카보네이트계 화합물을 더욱 포함할 수도 있다.The non-aqueous electrolyte may further include vinylene carbonate or an ethylene carbonate-based compound represented by the following formula (B) to improve battery life.

[화학식 B][Chemical Formula B]

Figure 112013026672630-pat00002
Figure 112013026672630-pat00002

상기 화학식 B에서, R7 및 R8는 각각 독립적으로 수소, 할로겐기, 시아노기(CN), 니트로기(NO2) 또는 C1 내지 C5의 플루오로알킬기이며, 상기 R7과 R8중 적어도 하나는 할로겐기, 시아노기(CN), 니트로기(NO2) 또는 C1 내지 C5의 플루오로알킬기이다.Wherein R 7 and R 8 are each independently hydrogen, a halogen group, a cyano group (CN), a nitro group (NO 2 ) or a C1 to C5 fluoroalkyl group, and at least one of R 7 and R 8 Is a halogen group, a cyano group (CN), a nitro group (NO 2 ) or a C1 to C5 fluoroalkyl group.

상기 에틸렌 카보네이트계 화합물의 대표적인 예로는 디플루오로 에틸렌카보네이트, 클로로에틸렌 카보네이트, 디클로로에틸렌 카보네이트, 브로모에틸렌 카보네이트, 디브로모에틸렌 카보네이트, 니트로에틸렌 카보네이트, 시아노에틸렌 카보네이트, 플루오로에틸렌 카보네이트, 비닐렌 에틸렌 카보네이트 등을 들 수 있다. 상기 비닐렌 카보네이트 또는 상기 에틸렌 카보네이트계 화합물을 더욱 사용하는 경우 그 사용량을 적절하게 조절하여 수명을 향상시킬 수 있다.Representative examples of the ethylene carbonate-based compound include, for example, difluoroethylene carbonate, chloroethylene carbonate, dichloroethylene carbonate, bromoethylene carbonate, dibromoethylene carbonate, nitroethylene carbonate, cyanoethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, vinylene Ethylene carbonate, and the like. When the vinylene carbonate or the ethylene carbonate compound is further used, the amount of the vinylene carbonate or the ethylene carbonate compound can be appropriately controlled to improve the life.

상기 리튬염은 상기 비수성 유기 용매에 용해되어, 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 이차 전지의 작동을 가능하게 하고, 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 촉진하는 역할을 하는 물질이다. 상기 리튬염의 대표적인 예로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, LiI, LiB(C2O4)2(리튬 비스옥살레이토 보레이트(lithium bis(oxalato) borate; LiBOB) 또는 이들의 조합을 들 수 있으며, 이들을 지지(supporting) 전해염으로 포함한다. 상기 리튬염의 농도는 0.1 내지 2.0M 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 리튬염의 농도가 상기 범위에 포함되면, 전해질이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해질 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다.The lithium salt is dissolved in the non-aqueous organic solvent to act as a source of lithium ions in the battery to enable operation of a basic lithium secondary battery, and a material capable of promoting the movement of lithium ions between the positive electrode and the negative electrode to be. The lithium salt Representative examples are LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6 , LiAsF 6, LiC 4 F 9 SO 3, LiClO 4, LiAlO 2, LiAlCl 4, LiN (C x F 2x + 1 SO 2) (C y F 2y +1 SO 2) (where, x and y are natural numbers), LiCl, LiI, LiB ( C 2 O 4) 2 ( lithium bis oxalate reyito borate (lithium bis (oxalato) borate; LiBOB) , or in a combination thereof The concentration of the lithium salt is preferably within the range of 0.1 to 2.0 M. When the concentration of the lithium salt is within the above range, the electrolyte has appropriate conductivity and viscosity Can exhibit excellent electrolyte performance, and lithium ions can effectively migrate.

상기 세퍼레이터는 음극과 양극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용가능하다.  즉, 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 사용될 수 있다.  예를 들어, 유리 섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 이들의 조합물 중에서 선택된 것으로서, 부직포 또는 직포 형태이어도 무방하다.  예를 들어, 리튬이온전지에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 폴리올레핀계 고분자 세퍼레이터가 주로 사용되고, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 코팅된 세퍼레이터가 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.The separator separates the negative electrode and the positive electrode and provides a passage for lithium ion, and any separator can be used as long as it is commonly used in a lithium battery. That is, it is possible to use an electrolyte having a low resistance to ion movement and an excellent ability to impregnate an electrolyte. For example, selected from glass fiber, polyester, Teflon, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), or a combination thereof, and may be nonwoven fabric or woven fabric. For example, a polyolefin-based polymer separator such as polyethylene, polypropylene and the like is mainly used for a lithium ion battery, and a coated separator containing a ceramic component or a polymer substance may be used for heat resistance or mechanical strength, Structure.

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러한 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be described. The following embodiments are only examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments.

(( 실시예Example 1) One)

양극 활물질의 제조Preparation of cathode active material

전도성 고분자인 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT)에 도펀트인 폴리스티렌 설포네이트(PSS)가 1:2.5의 중량비로 도핑되어 있는 PH1000을 물에 분산시켜 전도성 고분자 용액을 제조하였다. A conductive polymer solution was prepared by dispersing PH1000, which is doped with polyethylene dioxythiophene (PEDOT), which is a conductive polymer, and polystyrene sulfonate (PSS), which is a dopant, in a weight ratio of 1: 2.5.

이후 LiCoO2 입자를 첨가한 후 초음파 분산 장비를 이용하여 30분간 혼련하였다. 혼련이 완료된 후, LiCoO2 입자를 고분자 용액으로부터 건져내어, 120℃ 오븐에서 30분 동안 건조시켜, PEDOT 고분자로 표면 개질된 LiCoO2 입자, 즉 양극 활물질을 수득하였다.LiCoO 2 particles were then added and kneaded for 30 minutes using an ultrasonic dispersing machine. After completion of the kneading, the LiCoO 2 particles were recovered from the polymer solution and dried in an oven at 120 ° C. for 30 minutes to obtain a LiCoO 2 particle surface-modified with a PEDOT polymer, that is, a cathode active material.

양극의 제조Manufacture of anode

상기 제조된 양극 활물질과 용매로서 물을 사용하여 양극 슬러리를 제조하였다. 상기 제조된 양극 슬러리를 알루미늄 호일 집전체에 도포하고 120℃에서 2시간 동안 건조한 후 롤 프레싱하여 양극을 제조하였다. A positive electrode slurry was prepared using the prepared positive electrode active material and water as a solvent. The prepared positive electrode slurry was applied to an aluminum foil current collector, dried at 120 ° C for 2 hours, and then rolled to produce a positive electrode.

음극의 제조Cathode manufacturing

음극 활물질로는 천연흑연, 도전재로는 카본블랙, 결합제로는 스티렌-부타디엔 고무(SBR)을 93:1:6의 중량비로 혼합하여 음극 슬러리를 제조하였다. 제조된 음극 슬러리를 구리 호일 집전체에 도포하고, 110℃에서 2시간 건조하여 롤 프레스를 실시하여 음극을 제조하였다.Natural graphite as a negative active material, carbon black as a conductive material, and styrene-butadiene rubber (SBR) as a binder were mixed at a weight ratio of 93: 1: 6 to prepare an anode slurry. The prepared negative electrode slurry was applied to a copper foil current collector and dried at 110 DEG C for 2 hours to perform roll pressing to produce a negative electrode.

리튬 이차 전지의 제조Manufacture of lithium secondary battery

세퍼레이터로는 폴리에틸렌 재질의 세퍼레이터 (도넨사, F20BHE, 두께 20㎛)를 사용하고, 전해액으로는 에틸렌카보네이트(EC)와 디메틸카보네이트(DMC)를 1:1 부피비로 혼합한 용액에 1M로 리튬헥사플루오로포스페이트(LiPF6)를 첨가한 것을 사용하였다.As a separator, a separator made of polyethylene (Dornensa, F20BHE, thickness 20 μm) was used, and as the electrolyte, a mixed solution of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) in a volume ratio of 1: 1 was added to 1 M of lithium hexafluoro (LiPF 6 ) was added to the solution.

상기 제조된 양극과 음극, 상기 세퍼레이터, 상기 전해액을 사용하여 코인셀 형태의 리튬 이차 전지를 제조하였다. A lithium secondary battery in the form of a coin cell was prepared using the prepared positive electrode and negative electrode, the separator, and the electrolyte solution.

(( 비교예Comparative Example 1) One)

양극활물질로 LiCoO2, 도전재로는 카본블랙, 결합제로는 PVdF를 95:2:3 의 중량비로 혼합하고, NMP 용매를 이용하여 양극 슬러리를 제조하였다. 상기 제조된 양극 슬러리를 알루미늄 호일 집전체에 도포하고 120℃에서 2시간 동안 건조한 후 롤 프레싱하여 양극을 제조하였다. LiCoO 2 as a cathode active material, carbon black as a conductive material, and PVdF as a binder were mixed at a weight ratio of 95: 2: 3, and a positive electrode slurry was prepared using an NMP solvent. The prepared positive electrode slurry was applied to an aluminum foil current collector, dried at 120 ° C for 2 hours, and then rolled to produce a positive electrode.

상기 제조된 양극을 사용하고, 그 이후의 과정은 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was prepared using the prepared positive electrode and the subsequent procedure using the same method as in Example 1.

평가예Evaluation example 1: 주사전자현미경을 이용한 전도성 고분자 코팅층 분석 1: Analysis of Conducting Polymer Coating Layer Using Scanning Electron Microscope

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 양극 활물질의 전계 방사형 전자 현미경(FE-SEM) 사진을 각각 도 2 및3에 나타내었다. Field scanning electron microscope (FE-SEM) photographs of the cathode active materials prepared in Example 1 and Comparative Example 1 are shown in FIGS. 2 and 3, respectively.

도 2 및 3을 참고하면, 실시예 1에서 제조된 양극 활물질은 전도성 고분자 코팅층이 LiCoO2의 표면에 필름 형태로 균일하게 코팅되어 있는 형태이며, 활물질과 활물질 사이에 전자 이동 네트워크가 형성되어 있음을 알 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3, the cathode active material prepared in Example 1 has a structure in which a conductive polymer coating layer is uniformly coated on the surface of LiCoO 2 in the form of a film, and an electron transfer network is formed between the active material and the active material Able to know.

평가예Evaluation example 2: 투사전자현미경을 이용한 전도성 고분자 코팅층 분석 2: Analysis of Conducting Polymer Coating Layers Using Projection Electron Microscope

상기 실시예 1에서 제조한 양극 활물질의 투사 전자 현미경(TEM) 사진을 도 4에 나타내었다. 도 4는 실시예 1 의 양극 활물질의 모폴로지를 보여주고 있다. 도4의 양극 활물질 모폴로지를 참고하면, 전도성 고분자 코팅층이 약 20 내지 30nm의 두께로 매우 균일하게 도포되어 있음을 확인할 수 있다. A TEM image of the cathode active material prepared in Example 1 is shown in FIG. Fig. 4 shows the morphology of the cathode active material of Example 1. Fig. Referring to the cathode active material morphology of FIG. 4, it can be seen that the conductive polymer coating layer is applied uniformly to a thickness of about 20 to 30 nm.

평가예Evaluation example 3: 라만 분석을 통한 양극 활물질 분석 3: Analysis of cathode active material by Raman analysis

실시예 1및 비교예 1에서 제조한 양극 활물질에 대한 라만 분석 그래프를 도 5에 나타내었다. 도 5를 통하여 실시예 1의 양극 활물질에는 전도성 고분자 코팅층이 형성되었다는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 비교예 1의 그래프와는 달리 실시예 1의 그래프에서는 PEDOT 고유의 피크인 1508cm-1, 1432cm-1, 1367cm-1 피크가 관찰된다. 이러한 피크를 통하여 양극 활물질 표면에 형성된 코팅층은 PEDOT 형태로 존재함을 알 수 있다.The Raman analysis graph of the cathode active material prepared in Example 1 and Comparative Example 1 is shown in FIG. FIG. 5 shows that a conductive polymer coating layer was formed on the cathode active material of Example 1. FIG. Specifically, in Comparative Example 1, unlike Example 1, the graph of the graph of PEDOT inherent peak of 1508cm -1 of, 1432cm -1, 1367cm -1 peak is observed. It can be seen that the coating layer formed on the surface of the cathode active material through this peak exists in the PEDOT form.

평가예Evaluation example 4: 양극 외관 사진 4: Anode exterior photograph

도 6은 실시예 1에서 제조된 양극 극판을 반경이 0.5cm인 유리 막대에 감은 사진이고, 도 7는 반경이 0.25cm인 유리 막대에 감은 사진이다.Fig. 6 is a photograph of the positive electrode plate prepared in Example 1 wound around a glass rod having a radius of 0.5 cm, and Fig. 7 is a photograph taken around a glass rod having a radius of 0.25 cm.

도 8은 실시예 1에서 제조된 양극 극판의 단면을 촬영한 사진이다. 8 is a photograph of a section of the positive electrode plate manufactured in Example 1. Fig.

도 6 내지 8을 통하여, 알루미늄 호일 집전체 위에 양극 활물질이 잘 충진되어 있음을 알 수 있고, 바인더와 도전재가 포함되지 않아도 전도성 고분자가 코팅된 활물질 단독만으로도 양극 극판이 잘 만들어짐을 확인할 수 있다. 이 결과를 통해, 양극활물질 표면에 도입된 전도성 고분자가 도전재 및 결합제 역할을 동시에 수행하는 것을 알 수 있다.6 through 8, it can be seen that the positive electrode active material is well packed on the aluminum foil current collector. Even if the active material coated with the conductive polymer alone does not contain the binder and the conductive material, it can be confirmed that the positive electrode plate is well formed. From these results, it can be seen that the conductive polymer introduced on the surface of the positive electrode active material simultaneously acts as a conductive material and a binder.

평가예Evaluation example 5: 양극 5: anode 단면의 X-선 분광 분석(X-ray spectroscopic analysis of section ( EnergyEnergy -- dispersivedispersive X- X- rayray spectroscopy,  spectroscopy, EDXEDX ))

실시예 1에서 제조한 양극 극판의 단면에 대하여 전도성 고분자의 성분인 황(sulfur) 원소를 분석한 결과를 도 9에 나타내었다. 도9를 참고하면, 황 성분이 전극 두께 방향으로 전 영역에서 고르게 검출됨을 알 수 있다. 이로써, 전도성 고분자가 양극 활물질 전 영역에 걸쳐 균일하게 분포되어 있음을 알 수 있다. FIG. 9 shows the result of analyzing a sulfur element as a component of the conductive polymer with respect to the cross section of the anode plate prepared in Example 1. FIG. Referring to FIG. 9, it can be seen that the sulfur component is evenly detected in the entire region in the electrode thickness direction. As a result, it can be seen that the conductive polymer is uniformly distributed over the entire area of the cathode active material.

평가예Evaluation example 6: 사이클 진행 후의 양극 단면 분석 6: Analysis of anode cross section after cycling

실시예 1에서 제조된 리튬 이차 전지를 100사이클 진행시킨 후, 양극의 단면을 촬영하여 도 10에 나타내고, 양극 단면에 대해 EDX 분석하여 전도성 고분자의 성분인 황(S)의 분포를 도 11에 나타내었고, 또한 전도성 고분자의 다른 성분인 탄소(C)의 분포를 도 12에 나타내었다. FIG. 10 shows the distribution of sulfur (S) as a component of the conductive polymer by EDX analysis of the cross section of the anode, and FIG. And the distribution of carbon (C), another component of the conductive polymer, is shown in FIG.

도 10를 참고하면, 100 사이클 진행 후에도 알루미늄 호일 집전체 위에 양극 활물질이 잘 도포되어 전극의 형태를 유지하고 있음을 확인할 수 있다. 또한 도 11 및 12를 참고하면, 100사이클 진행 후에도 전도성 고분자가 전극 두께 방향으로 고르게 분포하고 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 10, it can be seen that even after 100 cycles, the positive electrode active material is well coated on the aluminum foil current collector to maintain the shape of the electrode. Also, referring to FIGS. 11 and 12, it can be seen that the conductive polymer is evenly distributed in the electrode thickness direction even after 100 cycles.

평가예Evaluation example 7: 리튬 이차 전지의  7: Lithium secondary battery 율별에By rate 따른  Following 충방전Charging and discharging 수명 특성 Life characteristics

실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 리튬 이차 전지를 정전류/정전위 제어가 가능한 충방전기를 이용하여 정전류의 속도에 변화를 주어 실험을 진행하였다. Experiments were conducted by varying the constant current rate of the lithium secondary battery manufactured in Example 1 and Comparative Example 1 using a charge / discharge device capable of constant current / constant potential control.

0.2C (0.43 mAcm-2), 0.5C (1.06 mAcm-2), 1.0C (2.11 mAcm-2), 2.0C (4.23 mAcm-2)로 변화를 주어 정전류를 인가하였으며, 방전(환원) 종지 전압은 3.0V (vs. Li/Li+)로, 충전 종지 전압은 4.2V (vs. Li/Li+)로 각각 고정하였다.The constant current was applied at 0.2C (0.43 mAcm -2 ), 0.5C (1.06 mAcm -2 ), 1.0C (2.11 mAcm -2 ) and 2.0C (4.23 mAcm -2 ) Was set to 3.0 V (vs. Li / Li +) and the charge termination voltage was fixed to 4.2 V (vs. Li / Li +), respectively.

도 13은 실시예 1 및 비교예 1의 율별 방전 용량을 나타낸다. 도 13을 참고하면, 실시예 1의 경우 비교예 1과 거의 동등한 수준의 용량을 구현하고 있음을 확인할 수 있다.Fig. 13 shows the discharge capacities at the rate of Example 1 and Comparative Example 1. Fig. Referring to FIG. 13, it can be confirmed that the capacity of the first embodiment is substantially equivalent to that of the first comparative example.

평가예Evaluation example 8: 리튬 이차 전지의  8: Lithium secondary battery 충방전Charging and discharging 수명 특성 Life characteristics

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 전지를 충방전기를 이용하여 3.0 V 내지 4.2 V의 전압조건에서 충방전 사이클을 평가하고, 그 결과를 도 14에 나타내었다. 실험 조건은 1.0C (2.11 mAcm-2)/1.0C의 정전류를 인가하였다.The charge and discharge cycles of the batteries manufactured in Example 1 and Comparative Example 1 were evaluated under a voltage of 3.0 V to 4.2 V using a charge and discharge device, and the results are shown in FIG. The experimental condition was a constant current of 1.0C (2.11 mAcm -2 ) / 1.0C.

도 14를 참고하면, 실시예 1의 경우 100사이클 이후까지도 비교예 1보다 더 우수한 용량 보존율을 보이는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 바인더와 도전재의 첨가 없이도 전도성 고분자로 표면 개질된 양극 활물질만으로 구성된 양극 극판이 적용된 전지도 기존 전지 대비 동등 수준 또는 더 우수한 수준의 성능을 나타냄을 알 수 있다. Referring to FIG. 14, it can be seen that the capacity retention ratio of Example 1 is superior to that of Comparative Example 1 even after 100 cycles. As a result, it can be seen that the battery using the positive electrode plate made of only the positive electrode active material modified with the conductive polymer without the binder and the conductive material exhibits the same or better performance than the conventional battery.

특히 주목할 만한 점은, 전지 용량을 양극 극판 부피당 용량으로 환산하여 다시 계산한 경우에 대한 결과이다. 이는 도 15에 나타내었다. 도15를 참고하면, 실시예 1의 경우 바인더와 도전재가 존재하지 않음으로 인해, 비교예1에 비하여 양극 극판 부피당 용량에서 매우 큰 향상을 보임을 알 수 있다.Particularly noteworthy is the result of recalculating the battery capacity in terms of the capacity per unit volume of the anode plate. This is shown in Fig. Referring to FIG. 15, it can be seen that Example 1 exhibits a very large improvement in the capacity per volume of the positive electrode plate compared to Comparative Example 1 due to the absence of the binder and the conductive material.

평가예Evaluation example 9: 임피던스 분석 9: Impedance analysis

실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 리튬 이차 전지에 대하여 VSP classic(Bio-Logic) 장비를 이용하여 0.01에서 106HZ까지 주파수를 변화시켜 AC 임피던스를 측정하였다. 도 16은 리튬 이차 전지를 제조한 즉시 측정한 AC 임피던스 그래프이고, 도 17은 100 사이클 진행 후에 측정한 AC 임피던스 그래프이다.AC impedance was measured by varying the frequency from 0.01 to 10 6 HZ using the VSP classic (Bio-Logic) equipment for the lithium secondary battery manufactured in Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 16 is an AC impedance graph immediately after the lithium secondary battery was manufactured, and FIG. 17 is an AC impedance graph measured after 100 cycles.

도 16을 참고하면, 비교예 1의 경우 초기 30 ohm 정도의 값을 나타내는 반면 실시예 1을 20 ohm 이하의 값을 나타내고 있음을 확인할 수 있다. 도 17을 참고하면, 비교예 1의 경우 100 사이클 이후 200 ohm 이상의 큰 임피던스 값을 나타내는 반면, 실시예 1의 경우 100 사이클 이후에도 임피던스가 크게 증가하지 않는다는 것을 알 수 있다. 이를 통해 실시예 1에서 제조된 양극의 전기 전도도가 더욱 우수하고, 전지의 저항이 증가하는 현상이 억제될 수 있다는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 16, it can be seen that the first comparative example shows a value of about 30 ohm, whereas the first embodiment shows a value of 20 ohm or less. Referring to FIG. 17, it can be seen that the impedance of Comparative Example 1 is greater than 200 ohm after 100 cycles, whereas the impedance of Example 1 does not increase significantly after 100 cycles. As a result, it can be seen that the electric conductivity of the positive electrode prepared in Example 1 is more excellent and the phenomenon that the resistance of the battery increases can be suppressed.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.

Claims (27)

집전체, 및 상기 집전체 상에 형성된 양극 활물질 층을 포함하고,
상기 양극 활물질 층은 양극 활물질만으로 구성되며,
상기 양극 활물질은 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질, 및 상기 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질의 표면에 형성된 전도성 고분자 코팅층을 포함하고,
상기 전도성 고분자 코팅층은 폴리아세틸렌계 고분자, 폴리아닐린계 고분자, 폴리피롤계 고분자, 폴리티오펜계 고분자, 폴리페닐렌계 고분자, 및 이들의 유도체에서 선택되는 적어도 하나의 전도성 고분자를 포함하는 것이며,
상기 양극 활물질은 바인더와 도전재의 역할을 하는 것인,
양극.
And a positive electrode active material layer formed on the current collector,
The positive electrode active material layer is composed of only a positive electrode active material,
Wherein the cathode active material comprises a material capable of doping and dedoping lithium and a conductive polymer coating layer formed on a surface of the material capable of doping and dedoping lithium,
Wherein the conductive polymer coating layer comprises at least one conductive polymer selected from a polyacetylene-based polymer, a polyaniline-based polymer, a polypyrrole-based polymer, a polythiophene-based polymer, a polyphenylene-based polymer,
Wherein the cathode active material serves as a binder and a conductive material.
anode.
삭제delete 제1항에서,
상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌(polyacetylene, PA), 폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리피롤(polypyrrole, PPy), 폴리티오펜(polythiophen, PT), 폴리에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리이소티아나프텐(polyisothianaphthene, PITN), 폴리페닐렌 비닐렌(polyphenylene vinylene, PPV), 폴리페닐렌(polyphenylene, PPE), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리설퍼니트리드(polysulfur nitride, PSN), 또는 이들의 조합인 양극.
The method of claim 1,
The conductive polymer may be selected from the group consisting of polyacetylene (PA), polyaniline (PANI), polypyrrole (PPy), polythiophen (PT), poly (3,4-ethylenedioxythiophene) ), Polyisothianaphthene (PITN), polyphenylene vinylene (PPV), polyphenylene (PPE), polyphenylene sulfide (PPS), polysulfuronitride polysulfur nitride (PSN), or a combination thereof.
제1항에서,
상기 전도성 고분자는 음이온 도펀트로 도핑된 것인 양극.
The method of claim 1,
Wherein the conductive polymer is doped with an anion dopant.
제4항에서,
상기 음이온 도펀트는 할로겐 음이온, 산화 할로겐 음이온, 황산 음이온, 토실레이트 음이온, 폴리음이온(polyanion), 또는 이들의 조합을 포함하는 양극.
5. The method of claim 4,
Wherein the anion dopant comprises a halogen anion, a halogenated anion, a sulfate anion, a tosylate anion, a polyanion, or a combination thereof.
제4항에서,
상기 음이온 도펀트는 염소이온(Cl-), ClO4 -, 황산이온(SO4 2 -), 폴리스티렌 설포네이트(polystyrene sulfonate), 또는 이들의 조합인 양극.
5. The method of claim 4,
The anion dopant is an anode which is a chloride ion (Cl - ), ClO 4 - , sulfate ion (SO 4 2 - ), polystyrene sulfonate, or a combination thereof.
제4항에서,
상기 전도성 고분자에 대한 상기 음이온 도펀트의 중량비는 0.5 내지 5 인 양극.
5. The method of claim 4,
Wherein the weight ratio of the anion dopant to the conductive polymer is 0.5-5.
제1항에서,
상기 전도성 고분자 코팅층의 두께는 0.0001 내지 5 ㎛인 양극.
The method of claim 1,
Wherein the thickness of the conductive polymer coating layer is 0.0001 to 5 占 퐉.
제1항에서,
상기 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질은 리튬니켈계 산화물, 리튬코발트계 산화물, 리튬니켈망간계 산화물, 리튬니켈코발트망간계 산화물, 리튬니켈코발트알루미늄계 산화물, 리튬인산철계 산화물, 또는 이들의 조합을 포함하는 양극.
The method of claim 1,
The material capable of doping and dedoping lithium may be at least one selected from the group consisting of lithium nickel based oxide, lithium cobalt based oxide, lithium nickel manganese based oxide, lithium nickel cobalt manganese based oxide, lithium nickel cobalt aluminum based oxide, lithium iron phosphate based oxide, Anodes containing combinations.
제1항, 및 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 양극,
음극, 및
전해액을 포함하는 전기 화학 소자.
The positive electrode according to any one of claims 1 to 9,
Cathode, and
An electrochemical device comprising an electrolytic solution.
제10항에서,
상기 전기 화학 소자는 리튬 이차 전지인 전기 화학 소자.
11. The method of claim 10,
Wherein the electrochemical device is a lithium secondary battery.
리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질, 및 상기 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질의 표면에 형성된 전도성 고분자 코팅층을 포함하고,
상기 전도성 고분자 코팅층은 음이온 도펀트로 도핑된 전도성 고분자를 포함하고,
상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌계 고분자, 폴리아닐린계 고분자, 폴리피롤계 고분자, 폴리티오펜계 고분자, 폴리페닐렌계 고분자, 또는 이들의 유도체이고,
상기 음이온 도펀트는 할로겐 음이온, 산화 할로겐 음이온, 황산 음이온, 토실레이트 음이온, 폴리음이온(polyanion), 또는 이들의 조합을 포함하는,
양극 활물질이되, 바인더와 도전재의 역할을 하는 것인 양극 활물질.
A conductive polymer coating layer formed on a surface of a material capable of doping and dedoping lithium and a material capable of doping and dedoping lithium,
Wherein the conductive polymer coating layer comprises a conductive polymer doped with an anion dopant,
The conductive polymer may be a polyacetylene-based polymer, a polyaniline-based polymer, a polypyrrole-based polymer, a polythiophene-based polymer, a polyphenylene-based polymer,
Wherein the anion dopant is selected from the group consisting of a halogen anion, a halogenated anion, a sulfate anion, a tosylate anion, a polyanion,
Which is a cathode active material and serves as a binder and a conductive material.
제12항에서,
상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌(polyacetylene, PA), 폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리피롤(polypyrrolek PPy), 폴리티오펜(polythiophen, PT), 폴리에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리이소티아나프텐(polyisothianaphthene, PITN), 폴리페닐렌 비닐렌(polyphenylene vinylene, PPV), 폴리페닐렌(polyphenylene, PPE), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리설퍼니트리드(polysulfur nitride, PSN), 또는 이들의 조합인 양극 활물질.
The method of claim 12,
The conductive polymer may be at least one selected from the group consisting of polyacetylene (PA), polyaniline (PANI), polypyrrole PPy, polythiophen (PT), poly (3,4-ethylenedioxythiophene) , Polyisothianaphthene (PITN), polyphenylene vinylene (PPV), polyphenylene (PPE), polyphenylene sulfide (PPS), polysulfururon nitride, PSN), or a combination thereof.
제12항에서,
상기 음이온 도펀트는 염소이온(Cl-), ClO4 -, 황산이온(SO4 2 -), 폴리스티렌 설포네이트(polystyrene sulfonate), 또는 이들의 조합인 양극 활물질.
The method of claim 12,
The anion dopant is a cathode active material which is a chloride ion (Cl - ), ClO 4 - , sulfate ion (SO 4 2 - ), polystyrene sulfonate, or a combination thereof.
제12항에서,
상기 전도성 고분자에 대한 상기 음이온 도펀트의 중량비는 0.5 내지 5인 양극 활물질.
The method of claim 12,
Wherein the weight ratio of the anion dopant to the conductive polymer is 0.5-5.
제12항에서,
상기 전도성 고분자 코팅층의 두께는 0.0001 내지 5 ㎛인 양극 활물질.
The method of claim 12,
Wherein the thickness of the conductive polymer coating layer is 0.0001 to 5 占 퐉.
전도성 고분자와 제1 용매를 혼합하여 전도성 고분자 용액을 제조하는 단계,
상기 전도성 고분자 용액에 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질을 투입하여 혼합액을 제조하는 단계, 및
상기 혼합액에서 상기 제1 용매를 제거하여, 상기 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질의 표면에 전도성 고분자 코팅층이 형성된 양극 활물질을 제조하는 단계를 포함하고,
상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌계 고분자, 폴리아닐린계 고분자, 폴리피롤계 고분자, 폴리티오펜계 고분자, 폴리페닐렌계 고분자, 또는 이들의 유도체를 포함하며,
상기 제조된 양극 활물질은, 바인더와 도전재의 역할을 하는 것인,
양극 활물질의 제조 방법.
Preparing a conductive polymer solution by mixing the conductive polymer and the first solvent,
Adding a substance capable of doping and dedoping lithium to the conductive polymer solution to prepare a mixed solution, and
And removing the first solvent from the mixed solution to prepare a cathode active material having a conductive polymer coating layer formed on a surface of a material capable of doping and dedoping the lithium,
The conductive polymer includes a polyacetylene-based polymer, a polyaniline-based polymer, a polypyrrole-based polymer, a polythiophene-based polymer, a polyphenylene-based polymer, or a derivative thereof,
The prepared positive electrode active material serves as a binder and a conductive material.
A method for producing a cathode active material.
제17항에서,
상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌(polyacetylene, PA), 폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리피롤(polypyrrolek PPy), 폴리티오펜(polythiophen, PT), 폴리에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리이소티아나프텐(polyisothianaphthene, PITN), 폴리페닐렌 비닐렌(polyphenylene vinylene, PPV), 폴리페닐렌(polyphenylene, PPE), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리설퍼니트리드(polysulfur nitride, PSN), 또는 이들의 조합인 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 17,
The conductive polymer may be at least one selected from the group consisting of polyacetylene (PA), polyaniline (PANI), polypyrrole PPy, polythiophen (PT), poly (3,4-ethylenedioxythiophene) , Polyisothianaphthene (PITN), polyphenylene vinylene (PPV), polyphenylene (PPE), polyphenylene sulfide (PPS), polysulfururon nitride, PSN), or a combination thereof.
제17항에서,
상기 전도성 고분자는 음이온 도펀트로 도핑된 것인 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 17,
Wherein the conductive polymer is doped with an anion dopant.
제19항에서,
상기 음이온 도펀트는 할로겐 음이온, 산화 할로겐 음이온, 황산 음이온, 토실레이트 음이온, 폴리음이온(polyanion), 또는 이들의 조합을 포함하는 양극 활물질의 제조 방법.
20. The method of claim 19,
Wherein the anion dopant comprises a halogen anion, a halogenated anion, a sulfuric acid anion, a tosylate anion, a polyanion, or a combination thereof.
제19항에서,
상기 전도성 고분자에 대한 상기 음이온 도펀트의 중량비는 0.5 내지 5인 양극 활물질의 제조 방법.
20. The method of claim 19,
Wherein the weight ratio of the anion dopant to the conductive polymer is 0.5-5.
제17항에서,
상기 제1 용매는 물, 알코올, 아세톤, 테트라하이드로퓨란, 시클로헥산, 사염화탄소, 클로로포름, 메틸렌클로라이드, 메탄설폰산, 톨루엔, 또는 이들의 조합인 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 17,
Wherein the first solvent is water, an alcohol, acetone, tetrahydrofuran, cyclohexane, carbon tetrachloride, chloroform, methylene chloride, methane sulfonic acid, toluene, or a combination thereof.
제17항 내지 제22항 중 어느 한 항의 제조 방법에 따라 제조된 양극 활물질과 제2 용매만을 혼합하여 양극 슬러리를 제조하는 단계, 및
상기 양극 슬러리를 집전체에 도포하여 건조하는 단계를 포함하는
양극의 제조 방법.
Preparing a positive electrode slurry by mixing only the positive electrode active material prepared according to the production method of any one of claims 17 to 22 with a second solvent, and
Applying the positive electrode slurry to a collector and drying the positive electrode slurry
A method of manufacturing an anode.
제23항에서,
상기 제2 용매는 물, 아세톤, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아미드, 디메틸 아세트아미드, N-메틸포름아미드, 메틸피롤리돈, 또는 이들의 조합인 양극의 제조 방법.
24. The method of claim 23,
Wherein the second solvent is water, acetone, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylformamide, methylpyrrolidone, or a combination thereof.
제23항에서,
상기 양극의 제조 방법은 상기 양극 슬러리에 바인더와 도전재를 첨가하지 않는 것인 양극의 제조 방법.
24. The method of claim 23,
Wherein the positive electrode slurry is not added with a binder and a conductive material.
제23항의 제조 방법에 따라 제조된 양극,
음극, 및
전해액을 포함하는 전기 화학 소자.
A positive electrode prepared according to the manufacturing method of claim 23,
Cathode, and
An electrochemical device comprising an electrolytic solution.
제26항에서,
상기 전기 화학 소자는 리튬 이차 전지인 전기 화학 소자.
26. The method of claim 26,
Wherein the electrochemical device is a lithium secondary battery.
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