KR101523082B1 - Positive electrode active material for rechargeable lithium battery and method of manufacturing the same and rechargeable lithium battery including the positive electrode active material - Google Patents

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Abstract

리튬 망간계 산화물을 포함하는 코어; 및 상기 코어 표면에 지르코늄(Zr)을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물이 코팅된 코팅층을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 그 제조 방법과 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.A core comprising a lithium manganese-based oxide; And a coating layer coated on the surface of the core with an oxyfluoride compound containing zirconium (Zr), a method for producing the same, and a lithium secondary battery including the cathode active material.

Description

리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 그 제조 방법과 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지{POSITIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY INCLUDING THE POSITIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positive electrode active material for a lithium secondary battery, a method for producing the same, and a lithium secondary battery including the positive electrode active material. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 그 제조 방법과 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.
To a lithium secondary battery including the positive electrode active material, a method for producing the same, and a lithium secondary battery including the positive electrode active material.

전지는 내부에 들어 있는 화학 물질의 전기 화학적 산화 환원 반응시 발생하는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치로, 전지 내부의 에너지가 모두 소모되면 폐기하여야 하는 일차 전지와 여러 번 충전할 수 있는 이차 전지로 나눌 수 있다. 이 중 이차 전지는 화학 에너지와 전기 에너지의 가역적 상호 변환을 이용하여 여러 번 충방전하여 사용할 수 있다.A battery is a device that converts the chemical energy generated by an electrochemical oxidation-reduction reaction of an internal chemical substance into electrical energy. When the energy inside the battery is exhausted, the primary battery and the rechargeable secondary battery . Among them, the secondary battery can be used by charging and discharging several times by using reversible conversion between chemical energy and electric energy.

한편, 최근 첨단 전자산업의 발달로 전자 장비의 소형화 및 경량화가 가능하게 됨에 따라 휴대용 전자 기기의 사용이 증대되고 있다. 이러한 휴대용 전자 기기의 전원으로 높은 에너지 밀도를 가진 전지의 필요성이 증대되어 리튬 이차 전지의 연구가 활발하게 진행되고 있다.On the other hand, the development of high-tech electronic industry has made it possible to miniaturize and lighten electronic equipment, and the use of portable electronic devices is increasing. The need for a battery having a high energy density as a power source for such portable electronic devices has been increased, and research on lithium secondary batteries has been actively conducted.

이러한 리튬 이차 전지는 리튬을 인터칼레이션(intercalation) 및 디인터칼레이션(deintercalation)할 수 있는 양극 활물질을 포함하는 양극 및 리튬을 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 음극 활물질을 포함하는 음극을 포함하는 전지 셀에 전해질을 주입하여 사용된다.Such a lithium secondary battery includes a positive electrode including a positive electrode active material capable of intercalating and deintercalating lithium and a negative electrode including a negative active material capable of intercalating and deintercalating lithium And the electrolyte is injected into the battery cell.

이 중 양극 활물질로 다양한 전이 금속을 포함하는 산화물을 사용하여 전지 특성을 개선하는 연구가 진행되고 있다. 상기 전이 금속을 포함하는 산화물로 예컨대 리튬 코발트계 산화물, 리튬 니켈계 산화물 및 리튬 망간계 산화물 등을 들 수 있다. Among them, studies have been made to improve the battery characteristics by using an oxide containing various transition metals as a cathode active material. Examples of the oxide containing the transition metal include lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide and lithium manganese oxide.

LiCoO2와 같은 리튬 코발트계 산화물은 사이클 특성이 우수하고 제조가 용이하지만, 고가의 코발트를 다량 사용하므로 하이브리드 자동차나 전기 자동차와 같이 대용량 전지에 적용하기에는 한계가 있다. LiNiO2와 같은 리튬 니켈계 산화물은 고용량 재료로 주목받고 있으나 안정성 측면에서 한계가 있다. Lithium cobalt oxide such as LiCoO 2 has excellent cycle characteristics and is easy to manufacture, but has a limitation in application to a large-capacity battery such as a hybrid automobile or an electric automobile since a large amount of expensive cobalt is used. Lithium nickel-based oxides such as LiNiO 2 are attracting attention as high-capacity materials, but they are limited in terms of stability.

LiMn2O4와 같은 리튬 망간계 산화물은 자원이 풍부하고 친환경적인 망간을 사용하는 이점과 함께, 입방정(cubic system) 구조와 같은 3차원 구조를 갖는 스피넬 구조이므로 고율 충방전에 유리하고 안정성도 높다. 따라서 리튬 망간계 산화물은 리튬 코발트계 산화물이나 리튬 니켈계 산화물을 대체할 수 있는 양극 활물질로 많은 관심을 받고 있다.Lithium manganese based oxides such as LiMn 2 O 4 are advantageous in that they have a resource-rich and environmentally friendly manganese structure and have a spinel structure having a three-dimensional structure such as a cubic system structure. . Therefore, lithium manganese oxide has attracted much attention as a cathode active material which can replace lithium cobalt oxide or lithium nickel oxide.

그러나, 리튬 망간계 산화물은 고온에서 망간 이온(Mn2 +)이 용출될 수 있고, 용출된 망간 이온(Mn2 +)은 음극 표면에서 석출되어 용량 저하를 일으킬 수 있다.
However, the lithium manganese-based oxide can release manganese ions (Mn 2 + ) at a high temperature, and the eluted manganese ions (Mn 2 + ) may precipitate from the surface of the negative electrode and cause a decrease in capacity.

일 구현예는 고온에서 용량 저하를 방지할 수 있는 양극 활물질을 제공한다.One embodiment provides a cathode active material capable of preventing a capacity drop at high temperatures.

다른 구현예는 상기 양극 활물질의 제조 방법을 제공한다.Another embodiment provides a method of manufacturing the cathode active material.

또 다른 구현예는 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.
Another embodiment provides a lithium secondary battery comprising the cathode active material.

일 구현예에 따르면, 리튬 망간계 산화물을 포함하는 코어; 및 상기 코어 표면에 지르코늄(Zr)을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물이 코팅된 코팅층을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제공한다.According to one embodiment, a core comprising a lithium manganese based oxide; And a coating layer coated on the surface of the core with an oxyfluoride compound containing zirconium (Zr). The present invention also provides a cathode active material for a lithium secondary battery.

상기 리튬 망간계 산화물은 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.The lithium manganese-based oxide may be represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Li1 + xMn2 -x- yMyO4 Li 1 + x Mn 2 -x- y M y O 4

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

M은 붕소(B), 마그네슘(Mg) 및 전이금속에서 선택된 적어도 하나이고, M is at least one selected from boron (B), magnesium (Mg) and transition metal,

0 ≤ x < 0.1 및 0 ≤ y < 0.3 이다.0? X <0.1 and 0? Y <0.3.

상기 리튬 망간계 산화물은 알루미늄(Al)이 도핑된 것일 수 있다.The lithium manganese-based oxide may be doped with aluminum (Al).

상기 알루미늄(Al)의 도핑 농도는 약 0.02M 내지 0.2M 일 수 있다.The doping concentration of aluminum (Al) may be about 0.02 M to 0.2 M.

상기 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 상기 활물질 100 중량%에 대해 플루오르(F)가 약 0.04 중량% 이상 0.06 중량% 이하로 포함될 수 있다.The cathode active material for lithium secondary batteries may contain about 0.04 wt% or more and 0.06 wt% or less of fluorine (F) based on 100 wt% of the active material.

상기 지르코늄(Zr)을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물은 상기 지르코늄을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물 100 중량%에 대해 플루오르(F)가 약 40 중량% 이상 60 중량% 이하로 포함될 수 있다.The oxyfluoride compound containing zirconium (Zr) may contain about 40 wt% or more and 60 wt% or less of fluorine (F) based on 100 wt% of the oxyfluoride compound containing zirconium.

상기 지르코늄(Zr)을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물은 리튬 망간계 산화물을 포함하는 코어 표면에 아일랜드(island) 형태로 코팅된 것일 수 있다.The oxyfluoride compound containing zirconium (Zr) may be coated on the surface of the core containing lithium manganese oxide in the form of an island.

상기 지르코늄(Zr)을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.The oxyfluoride compound containing zirconium (Zr) may be represented by the following general formula (2).

[화학식 2](2)

ZrOaFb ZrO a F b

상기 화학식 2에서,In Formula 2,

0 < a ≤ 1.5 및 1 ≤ b < 4 이다.0 < a? 1.5 and 1? B <4.

상기 코팅층은 ZrO2를 더 포함할 수 있다.The coating layer may further include ZrO 2 .

상기 코팅층의 두께는 약 5nm 내지 100nm 이하일 수 있다.The thickness of the coating layer may be about 5 nm to 100 nm or less.

상기 코어 100 몰에 대해 상기 지르코늄(Zr)을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물이 약 0.002몰 내지 0.1몰로 포함될 수 있다.About 0.002 mole to 0.1 mole of the oxyfluoride compound containing zirconium (Zr) may be included relative to 100 moles of the core.

다른 구현예에 따르면, 코팅 용액으로 지르코늄(Zr)을 포함하는 염 용액을 준비하는 단계; 상기 코팅 용액에 리튬 망간계 산화물을 포함하는 코어를 혼합하여 전구체 용액을 제조하는 단계; 상기 전구체 용액에 플루오라이드 화합물 용액을 첨가하여 공침 화합물을 얻는 단계; 및 상기 공침 화합물을 여과 후 건조하고, 산화 분위기 하에 열처리하는 단계를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법을 제공한다.According to another embodiment, there is provided a method for preparing a coating solution, comprising the steps of: preparing a salt solution containing zirconium (Zr) as a coating solution; Mixing the coating solution with a core containing lithium manganese oxide to prepare a precursor solution; Adding a fluoride compound solution to the precursor solution to obtain a coprecipitation compound; And a step of subjecting the coprecipitation compound to filtration, drying, and heat treatment in an oxidizing atmosphere. The present invention also provides a method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery.

상기 지르코늄(Zr)을 포함하는 염 용액은 물, 알코올, 에테르, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 용매로 사용할 수 있다.The salt solution containing zirconium (Zr) may be selected from the group consisting of water, alcohol, ether, and combinations thereof.

상기 지르코늄(Zr)을 포함하는 염 용액의 몰농도는 약 0.0001M 내지 0.02M 일 수 있다.The molar concentration of the salt solution containing zirconium (Zr) may be about 0.0001M to 0.02M.

상기 코팅 용액으로 지르코늄(Zr)을 포함하는 염 용액을 준비하는 단계는 지르코늄(Zr)을 포함하는 염 용액과 버퍼 용액을 혼합하여 코팅 용액을 제조하는 단계일 수 있다.The step of preparing a salt solution containing zirconium (Zr) as the coating solution may be a step of preparing a coating solution by mixing a salt solution containing zirconium (Zr) with a buffer solution.

상기 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법은 4.0 이상의 pH에서 수행될 수 있다.The method for preparing the cathode active material for a lithium secondary battery may be performed at a pH of 4.0 or higher.

상기 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법은 5.0 이상의 pH에서 수행될 수 있다.The method for preparing the cathode active material for a lithium secondary battery may be performed at a pH of 5.0 or higher.

상기 리튬 망간계 산화물은 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.The lithium manganese-based oxide may be represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Li1 + xMn2 -x- yMyO4 Li 1 + x Mn 2 -x- y M y O 4

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

M은 붕소(B), 마그네슘(Mg) 및 전이금속에서 선택된 적어도 하나이고, M is at least one selected from boron (B), magnesium (Mg) and transition metal,

0 ≤ x < 0.1 및 0 ≤ y < 0.3 이다.0? X <0.1 and 0? Y <0.3.

상기 플루오라이드 화합물은 NH4F, HF, AHF(Anhydrous hydrogen fluoride), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.The fluoride compound may be any one selected from the group consisting of NH 4 F, HF, Anhydrous hydrogen fluoride (AHF), and combinations thereof.

상기 플루오라이드 화합물 용액은 물, 알코올, 에테르, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 용매로 사용할 수 있다.The fluoride compound solution may be selected from the group consisting of water, alcohols, ethers, and combinations thereof.

상기 건조는 약 60℃ 내지 150℃에서 수행할 수 있다.The drying can be carried out at about 60 ° C to 150 ° C.

상기 산화 분위기는 산소, 또는 산소를 포함하는 공기를 유입시켜 수행할 수 있다.The oxidizing atmosphere may be performed by introducing oxygen or oxygen-containing air.

상기 열처리는 약 300℃ 내지 700℃에서 수행할 수 있다.The heat treatment may be performed at about 300 ° C to 700 ° C.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 양극 활물질을 포함하는 양극, 음극 및 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.
According to another embodiment, there is provided a lithium secondary battery comprising a cathode, a cathode, and an electrolyte including the cathode active material.

양극 활물질로 리튬 망간계 산화물을 사용함으로써 사이클, 수명, 및 용량 특성을 개선하는 동시에 경제적으로 양극 활물질을 제조할 수 있다.
By using the lithium manganese-based oxide as the cathode active material, it is possible to economically produce the cathode active material while improving the cycle, lifetime, and capacity characteristics.

도 1은 제조예 1, 2, 3, 및 비교제조예 1에 따른 양극 활물질의 X선 회절분석(XRD) 측정결과이다.
도 2는 비교제조예 1에 따른 양극 활물질 표면의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.
도 3은 제조예 1에 따른 양극 활물질 표면의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.
도 4는 제조예 1에 따른 양극 활물질의 투과 전자 현미경(TEM) 사진이다.
도 5는 EELS(Electron Energy Loss Spectroscopy)를 사용하여 제조예 1에 따른 양극활물질의 화학성분을 mapping한 분석 결과이다.
도 6은 제조예 1에 따른 양극 활물질의 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)분석 결과이다.
도 7은 제조예 1, 4, 및 비교제조예 2, 3, 4에 따른 양극 활물질 제조 공정 중 pH 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예 1, 2, 3, 및 비교예 1에 따른 리튬 이차 전지의 상온 사이클 수명 특성을 나타낸 그래프이다.
도 9는 실시예 1, 및 비교예 1, 2, 3에 따른 리튬 이차 전지의 상온 사이클 수명 특성을 나타낸 그래프이다.
도 10는 실시예 5, 및 비교예 5에 따른 리튬 이차 전지의 고온 사이클 수명 특성을 나타낸 그래프이다.
도 11은 실시예 1, 및 실시예 4에 따른 리튬 이차 전지의 고온 사이클 수명 특성을 나타낸 그래프이다.
FIG. 1 shows X-ray diffraction (XRD) measurement results of the cathode active materials according to Production Examples 1, 2 and 3 and Comparative Production Example 1. FIG.
2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the surface of a cathode active material according to Comparative Production Example 1. Fig.
3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the surface of the positive electrode active material according to Production Example 1. Fig.
4 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of the cathode active material according to Production Example 1. Fig.
FIG. 5 is an analysis result of mapping chemical components of a cathode active material according to Production Example 1 using EELS (Electron Energy Loss Spectroscopy).
FIG. 6 is an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis result of the positive electrode active material according to Production Example 1. FIG.
FIG. 7 is a graph showing changes in pH during the cathode active material production process according to Production Examples 1 and 4 and Comparative Production Examples 2, 3 and 4.
8 is a graph showing the cycle life characteristics at room temperature of the lithium secondary batteries according to Examples 1, 2, 3, and Comparative Example 1. FIG.
FIG. 9 is a graph showing the cycle life characteristics at room temperature of the lithium secondary battery according to Example 1 and Comparative Examples 1, 2, and 3. FIG.
10 is a graph showing the high temperature cycle life characteristics of the lithium secondary battery according to Example 5 and Comparative Example 5. FIG.
11 is a graph showing the high temperature cycle life characteristics of the lithium secondary battery according to Example 1 and Example 4. FIG.

이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

이하 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 설명한다.Hereinafter, a cathode active material for a lithium secondary battery according to one embodiment will be described.

일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 리튬 망간계 산화물을 포함하는 코어; 및 상기 코어 표면에 지르코늄(Zr)을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물이 코팅된 코팅층을 포함하는 리튬 산화물을 포함한다.The cathode active material for a lithium secondary battery according to an embodiment includes a core containing lithium manganese oxide; And a coating layer coated with an oxyfluoride compound containing zirconium (Zr) on the surface of the core.

일반적으로, 리튬 이차 전지에는 LiPF6와 같은 리튬염이 사용되는데, LiPF6의 PF6 -가 산화되어 양극 활물질 내의 Mn4 +를 Mn3 +로 환원시킨다. 또한, 전해액 내의 H2O가 HF를 발생시키는데, HF는 강력한 산화제로써 상기 Mn3 +를 용해시키고, 용해된 Mn3+는 다시 Mn4 +와 Mn2 +로 분리되는데, 상기 Mn4 +는 산소와 결합하여 MnO2(s)를 형성하여 양극 활물질 표면에서 침전되나, 상기 Mn2 +는 이온으로 존재하여 전해액을 통해 음극 표면으로 이동하고, 음극 표면에서 Mn금속으로 환원되어 피막을 형성하여 전지 용량을 저하시키거나, 쇼트나 발열, 전지 열화 등을 야기시킨다. 특히, 고온(55℃ 이상)에서는 상기 전지 열화 현상이 보다 빈번히 발생하게 된다.Generally, a lithium salt such as LiPF 6 is used for a lithium secondary battery, and PF 6 - of LiPF 6 is oxidized to reduce Mn 4 + in the cathode active material to Mn 3 + . In addition, the H 2 O in the electrolyte sikineunde generate HF, HF is dissolved the Mn + 3 as a strong oxidant, the molten Mn 3+ is there is again separated by Mn + 4 and Mn + 2, the Mn + 4 is oxygen And MnO 2 (s) is precipitated on the surface of the cathode active material. However, Mn 2 + is present as an ion and moves to the surface of the negative electrode through the electrolyte, and is reduced to Mn metal on the surface of the negative electrode to form a coating, Or short-circuiting, heat generation, or battery deterioration. Particularly, the battery deterioration phenomenon occurs more frequently at a high temperature (above 55 캜).

그러나, 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 지르코늄(Zr)을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물의 코팅층을 포함하는데, 상기 코팅층에 의해 전해액 내의 HF가 양극 활물질 표면과 반응하지 않아, 상기 리튬 망간계 산화물로부터 망간 이온(Mn2 +)이 용출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 고온에서 망간 이온(Mn2 +)의 용출에 의해 음극 표면에서 피막이 형성되는 것을 방지할 수 있어서 전지 용량이 저하되는 것을 방지하는 동시에, 수명 특성, 사이클 특성, 및 열적 안정성을 개선할 수 있다.However, the cathode active material for a lithium secondary battery according to one embodiment includes a coating layer of an oxyfluoride compound containing zirconium (Zr), and the HF in the electrolyte does not react with the surface of the cathode active material by the coating layer, It is possible to prevent elution of manganese ions (Mn &lt; 2 + & gt ; ) from the oxide. Therefore, it is possible to prevent the formation of a film on the surface of the negative electrode due to the elution of manganese ions (Mn 2 + ) at a high temperature, thereby preventing deterioration of battery capacity and improving lifetime characteristics, cycle characteristics, and thermal stability.

상기 리튬 망간계 산화물은 입방정 구조와 같은 3차원 구조를 가지는 스피넬 구조의 화합물로, 예컨대 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.The lithium manganese-based oxide is a compound having a spinel structure having a three-dimensional structure such as a cubic structure, and can be represented, for example, by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Li1 + xMn2 -x- yMyO4 Li 1 + x Mn 2 -x- y M y O 4

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

M은 붕소(B), 마그네슘(Mg) 및 전이금속에서 선택된 적어도 하나이고, M is at least one selected from boron (B), magnesium (Mg) and transition metal,

0 ≤ x < 0.1 및 0 ≤ y < 0.3 이다.0? X <0.1 and 0? Y <0.3.

상기 전이금속은 주기율표 상의 d-구역의 원소를 의미하는 것으로, 주기율표의 3족에서 12족 원소를 모두 포함한다. The transition metal means an element of the d-zone on the periodic table, and includes all the elements from group 3 to group 12 of the periodic table.

상기 리튬 망간계 산화물은 리튬 이온의 이동 경로가 짧고 이온전도도가 높아 고율 충방전에 유리하고 충전상태에서 열적 안정성도 높다. 상기 리튬 망간계 산화물은 상기 양극 활물질의 코어(core)에 위치하여 고율 충방전 특성 및 열적 안정성을 확보할 수 있다.The lithium manganese-based oxide has a short lithium ion migration path and high ion conductivity, which is advantageous for high rate charging and discharging and has high thermal stability in a charged state. The lithium manganese-based oxide is located in the core of the cathode active material to ensure a high rate charge-discharge characteristic and thermal stability.

상기 코팅층은 상기 리튬 망간계 산화물의 표면에 코팅 및 열처리에 의해 쉘(shell)의 형태로 형성될 수 있으며, 상기 리튬 망간계 산화물의 표면의 전체 또는 일부에 위치할 수 있다. 예컨대, 상기 지르코늄(Zr)을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물은 상기 리튬 망간계 산화물을 포함하는 코어 표면에 아일랜드(island) 형태로 코팅된 것일 수 있다.The coating layer may be formed on the surface of the lithium manganese-based oxide in the form of a shell by coating and heat treatment, and may be located on all or a part of the surface of the lithium manganese-based oxide. For example, the oxyfluoride compound containing zirconium (Zr) may be coated on the surface of the core containing the lithium manganese oxide in the form of an island.

상기 리튬 망간계 산화물은 알루미늄(Al)이 도핑된 것일 수 있다. 알루미늄(Al)이 도핑된 리튬 망간계 산화물을 양극 활물질의 코어로 사용할 경우, 용량은 다소 감소하지만 양극 활물질 내의 망간 산화수를 증가시켜 구조를 안정화시킬 수 있는 바, 전해액 내에서 발생한 HF에 의한 Mn3 +의 용해 반응을 억제할 수 있다. The lithium manganese-based oxide may be doped with aluminum (Al). When the lithium manganese oxide doped with aluminum (Al) is used as the core of the cathode active material, the capacity is somewhat reduced, but the structure can be stabilized by increasing the manganese oxidation number in the cathode active material. As a result, Mn 3 + Can be inhibited.

상기 알루미늄(Al)의 도핑 농도는 0.02M 내지 0.2M 일 수 있다. 알루미늄(Al)이 상기 범위 내로 도핑될 경우, 고온 안정성 및 사이클 수명 특성을 개선시킬 수 있다.The doping concentration of the aluminum (Al) may be 0.02M to 0.2M. When aluminum (Al) is doped to the above range, high temperature stability and cycle life characteristics can be improved.

상기 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 상기 활물질 100 중량%에 대해 플루오르(F)가 0.04 중량% 이상 0.06 중량% 이하, 예컨대 0.04 중량% 내지 0.05 중량%로 포함될 수 있다. 또한, 상기 지르코늄(Zr)을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물은 상기 지르코늄을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물 100 중량%에 대해 플루오르(F)가 40 중량% 이상 60 중량% 이하, 예컨대 40 중량% 이상 50 중량% 이하로 포함될 수 있다. 플루오르(F)가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 전해액 내의 HF가 양극 활물질 표면과 직접적으로 반응하는 것을 억제할 수 있다.The cathode active material for the lithium secondary battery may include 0.04 wt% or more and 0.06 wt% or less, for example, 0.04 wt% to 0.05 wt% of fluorine (F) based on 100 wt% of the active material. The oxyfluoride compound containing zirconium (Zr) may be used in an amount of 40 to 60% by weight, for example, 40 to 50% by weight, based on 100% by weight of the oxyfluoride compound containing zirconium % &Lt; / RTI &gt; When fluorine (F) is contained within the above range, it is possible to inhibit HF in the electrolytic solution from reacting directly with the surface of the cathode active material.

상기 지르코늄(Zr)을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.The oxyfluoride compound containing zirconium (Zr) may be represented by the following general formula (2).

[화학식 2](2)

ZrOaFb ZrO a F b

상기 화학식 2에서,In Formula 2,

0 < a ≤ 1.5 및 1 ≤ b < 4 이다. 0 < a? 1.5 and 1? B <4.

예컨대, 상기 화학식 2에서, 0 < a < 1 및 2 < b < 4 일 수 있다.For example, in the above formula (2), 0 <a <1 and 2 <b <4.

상기 코팅층은 ZrO2를 더 포함할 수 있다. The coating layer may further include ZrO 2 .

상기 코팅층의 두께는 5nm 내지 100nm 일 수 있다. 코팅층의 두께가 상기 범위 내일 경우, 저항 증가 없이 고율 특성 및 사이클 수명 특성을 개선시킬 수 있다.The thickness of the coating layer may be 5 nm to 100 nm. When the thickness of the coating layer is within the above range, high-rate characteristics and cycle life characteristics can be improved without increasing the resistance.

상기 코어 100 몰에 대해 상기 지르코늄(Zr)을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물이 0.002몰 내지 0.1몰로 포함될 수 있다. 상기 범위 내로 지르코늄(Zr)을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물이 포함될 경우, 코팅 효과가 우수하며, 초기 방전 용량을 떨어뜨리지 않으면서 고율 특성을 개선시킬 수 있다.0.002 mole to 0.1 mole of the oxyfluoride compound containing zirconium (Zr) may be included in 100 mole of the core. When the oxyfluoride compound containing zirconium (Zr) is included within the above range, the coating effect is excellent and the high-rate characteristics can be improved without lowering the initial discharge capacity.

이하 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery according to one embodiment will be described.

일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 양극 활물질 제조 방법은 코팅 용액으로 지르코늄(Zr)을 포함하는 염 용액을 준비하는 단계; 상기 코팅 용액에 리튬 망간계 산화물을 포함하는 코어를 혼합하여 전구체 용액을 제조하는 단계; 상기 전구체 용액에 플루오라이드 화합물 용액을 첨가하여 공침 화합물을 얻는 단계; 및 상기 공침 화합물을 여과 후 건조하고, 산화 분위기 하에 열처리하는 단계를 포함한다.According to an embodiment, there is provided a method of preparing a cathode active material for a lithium secondary battery, comprising: preparing a salt solution containing zirconium (Zr) as a coating solution; Mixing the coating solution with a core containing lithium manganese oxide to prepare a precursor solution; Adding a fluoride compound solution to the precursor solution to obtain a coprecipitation compound; And a step of subjecting the coprecipitation compound to filtration and drying, followed by heat treatment in an oxidizing atmosphere.

상기 리튬 이차 전지용 양극 활물질 제조 방법은 용매를 사용하는 습식 수계 코팅 등의 습식 코팅법으로 수행할 수 있으며, 예컨대 용매와 상기 리튬 망간계 산화물 분말, 코팅 용액, 및 플루오라이드 화합물 용액을 혼합하여, 리튬 망간계 산화물을 포함하는 코어 표면에 코팅층을 형성시킨 후, 이를 소정 온도에서 건조하여 용매를 제거할 수 있다.The cathode active material for a lithium secondary battery may be prepared by a wet coating method such as a wet aqueous coating using a solvent. For example, the solvent, the lithium manganese oxide powder, the coating solution, and the fluoride compound solution are mixed to form lithium After the coating layer is formed on the surface of the core containing the manganese-based oxide, it may be dried at a predetermined temperature to remove the solvent.

상기 용매는 리튬 망간계 산화물 및 상기 리튬 망간계 산화물과 함께 첨가되는 화합물이나 용액을 용해할 수 있으면 한정되지 않으나, 예컨대 탈이온수, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 2-프로폭시에탄올 2-부톡시에탄올, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 디에틸렌글리콜메틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 디프로필렌글리콜메틸에테르, 톨루엔, 크실렌, 헥산, 헵탄, 옥탄, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에틸에테르, 메틸메톡시프로피온산, 에틸에톡시프로피온산, 에틸락트산, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르, 프로필렌글리콜프로필에테르, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 디에틸렌글리콜메틸아세테이트, 디에틸렌글리콜에틸아세테이트, 아세톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 디메틸포름아미드(DMF), N,N-디메틸아세트아미드(DMAc), N-메틸-2-피롤리돈, γ-부틸로락톤, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 디글라임, 테트라히드로퓨란, 아세틸아세톤 및 아세토니트릴에서 선택될 수 있으며, 이들 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. The solvent is not limited as long as it can dissolve the compound or solution to be added together with the lithium manganese based oxide and the lithium manganese based oxide, but is not limited to, for example, deionized water, methanol, ethanol, Ethoxyethanol, 2-propoxyethanol 2-butoxyethanol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, diethylene glycol methyl ether, diethylene glycol ethyl ether, dipropylene glycol methyl ether, toluene, xylene, hexane, Propyleneglycol methyl ether, propyleneglycol propyl ether, propyleneglycol propyl ether, propyleneglycol propyl ether, butyl acetate, butyl acetate, diethyleneglycol dimethyl ether, diethyleneglycol dimethylethylether, methylmethoxypropionic acid, ethylethoxypropionic acid, ethyl lactic acid, Methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol methyl ether (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMAc), N-methyl-2-pyrrolidone, gamma -butyl May be selected from lactone, diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, diglyme, tetrahydrofuran, acetylacetone, and acetonitrile, and may include at least one selected from these.

리튬 망간계 산화물은 전술한 바와 같이 스피넬 구조의 화합물로, 예컨대 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.The lithium manganese-based oxide is a compound having a spinel structure as described above, and can be represented, for example, by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Li1 + xMn2 -x- yMyO4 Li 1 + x Mn 2 -x- y M y O 4

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

M은 붕소(B), 마그네슘(Mg) 및 전이금속에서 선택된 적어도 하나이고, M is at least one selected from boron (B), magnesium (Mg) and transition metal,

0 ≤ x < 0.1 및 0 ≤ y < 0.3 이다.0? X <0.1 and 0? Y <0.3.

상기 지르코늄(Zr)을 포함하는 염 용액은 물, 알코올, 에테르, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 용매로 사용할 수 있다. 예컨대, 상기 알코올은 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 C1 내지 C4의 저급 알코올일 수 있다. 예컨대, 상기 에테르는 에틸렌 글라이콜 또는 부틸렌 글라이콜일 수 있다.The salt solution containing zirconium (Zr) may be selected from the group consisting of water, alcohol, ether, and combinations thereof. For example, the alcohol may be a C1 to C4 lower alcohol selected from the group consisting of methanol, ethanol, isopropanol, and combinations thereof. For example, the ether may be ethylene glycol or butylene glycol.

상기 지르코늄(Zr)을 포함하는 염 용액의 몰농도는 0.0001M 내지 0.02M 일 수 있다. 지르코늄(Zr)을 포함하는 염 용액의 몰농도가 상기 범위 내일 경우, 코팅층으로 인한 저항 증가 없이 고율 특성 및 사이클 수명 특성을 개선시킬 수 있다.The molar concentration of the salt solution containing zirconium (Zr) may be 0.0001M to 0.02M. When the molar concentration of the salt solution containing zirconium (Zr) is within the above range, the high-rate characteristics and the cycle life characteristics can be improved without increasing the resistance due to the coating layer.

상기 코팅용액으로 지르코늄(Zr)을 포함하는 염 용액을 준비하는 단계는 지르코늄(Zr)을 포함하는 염 용액과 버퍼 용액을 혼합하여 코팅 용액을 제조하는 단계일 수 있다. 버퍼 용액을 첨가하면 초기 pH를 제어할 수 있는 바, 코팅과정 중 망간이온(Mn2+)이 용출되는 것을 방지할 수 있다. Na+는 전지에서 불순물로 작용하는 바, 상기 버퍼 용액으로는 Na+을 포함하지 않는 버퍼 용액이 바람직하며, 예컨대, 상기 버퍼 용액으로 0.1M의 C2H7NO2 수용액을 사용할 수 있다. The step of preparing a salt solution containing zirconium (Zr) as the coating solution may be a step of preparing a coating solution by mixing a salt solution containing zirconium (Zr) with a buffer solution. The addition of the buffer solution can control the initial pH, thereby preventing the elution of manganese ions (Mn 2+ ) during the coating process. Na + acts as an impurity in the cell. The buffer solution is preferably Na + -free buffer solution. For example, a 0.1 M C 2 H 7 NO 2 aqueous solution can be used as the buffer solution.

일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법은 상기 버퍼 용액을 첨가하는 바, 4.0 이상의 pH에서 수행될 수 있다. 예컨대, 상기 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법은 5.0 이상의 pH에서 수행될 수 있다.The method for preparing a cathode active material for a lithium secondary battery according to an embodiment may be performed at a pH of 4.0 or higher by adding the buffer solution. For example, the method for preparing the cathode active material for a lithium secondary battery may be performed at a pH of 5.0 or higher.

상기 플루오라이드 화합물은 NH4F, HF, AHF(Anhydrous hydrogen fluoride), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. The fluoride compound may be any one selected from the group consisting of NH 4 F, HF, Anhydrous hydrogen fluoride (AHF), and combinations thereof.

상기 플루오라이드 화합물 용액은 상기 플루오라이드 화합물과 용매를 혼합하여 제조할 수 있는데, 이 때 사용되는 용매는 전구체 용액의 용매와 동일하거나, 이와 혼화성이 우수한 용매를 사용한다. 예컨대, 물, 알코올, 에테르, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 상기 용매로 사용할 수 있다.The fluoride compound solution may be prepared by mixing the fluoride compound and a solvent. The solvent used herein may be the same as or different from the solvent of the precursor solution. For example, any one selected from the group consisting of water, alcohol, ether, and combinations thereof may be used as the solvent.

상기 공침 화합물을 여과 후 건조하는 단계는 용매의 비점보다 높은 온도이면 한정되지 않으나, 60℃ 내지 150℃에서 수행할 수 있다. 상기 공침 화합물은 지르코늄을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물을 포함한다. 또한, 상기 플루오라이드 화합물과 반응하지 않은 지르코늄은 ZrO2 형태로 상기 공침 화합물에 포함될 수 있다.The step of filtering and drying the coprecipitated compound is not limited as long as it is higher than the boiling point of the solvent, but may be carried out at 60 ° C to 150 ° C. The coprecipitation compound comprises an oxyfluoride compound comprising zirconium. In addition, zirconium that has not reacted with the fluoride compound may be included in the coprecipitation compound in the form of ZrO 2 .

상기 건조한 공침 화합물을 산화 분위기 하에서 열처리하는 단계는 예컨대 300℃ 내지 700℃에서 수행할 수 있다. 이러한 열처리를 통해 건조 단계에서 미처 제거하지 못한 불순물을 제거하고, 코어와 코팅층간의 결합력을 더욱 증가시킬 수 있다. 열처리의 온도가 300℃ 미만이면 불순물이 제대로 제거되지 않아 사이클 특성이 감소되며, 열처리 온도가 700℃를 초과하면 열처리 이후 옥시플루오라이드의 형성이 어려워져 전지의 사이클 특성이 감소하게 되며, 경제성이 떨어지게 된다.The step of heat-treating the dried coprecipitated compound under an oxidizing atmosphere may be performed at, for example, 300 ° C to 700 ° C. Through this heat treatment, impurities that have not been removed in the drying step can be removed and the bonding force between the core and the coating layer can be further increased. If the temperature of the heat treatment is less than 300 ° C, impurities are not properly removed and the cycle characteristics are reduced. If the heat treatment temperature exceeds 700 ° C, formation of oxyfluoride after heat treatment becomes difficult to reduce the cycle characteristics of the battery, do.

상기 산화 분위기는 산소, 또는 산소를 포함하는 공기를 열처리 장치 내로 유입시켜 수행할 수 있다.The oxidizing atmosphere may be performed by introducing oxygen or oxygen-containing air into the heat treatment apparatus.

이하 전술한 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 설명한다.Hereinafter, a lithium secondary battery including the above-mentioned cathode active material will be described.

일 구현예에 따른 리튬 이차 전지는 전술한 양극 활물질을 포함하는 양극, 음극 활물질을 포함하는 음극, 및 전해질을 포함한다.A lithium secondary battery according to an embodiment includes a positive electrode including the above-mentioned positive electrode active material, a negative electrode including the negative electrode active material, and an electrolyte.

상기 리튬 이차 전지는 상기 양극과 음극 사이에 위치하는 세퍼레이터를 더 포함할 수 있다.The lithium secondary battery may further include a separator positioned between the anode and the cathode.

양극은 집전체 및 집전체의 일면 또는 양면에 형성되는 양극 활물질 층을 포함한다. 상기 집전체는 알루미늄 집전체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The positive electrode includes a current collector and a positive electrode active material layer formed on one or both surfaces of the current collector. The current collector may be an aluminum current collector, but is not limited thereto.

상기 양극 활물질 층은 양극 활물질, 바인더 및 선택적으로 도전재를 포함한다.The cathode active material layer includes a cathode active material, a binder, and optionally a conductive material.

양극 활물질은 전술한 바와 같이, 리튬 망간계 산화물을 포함하는 코어, 및 상기 코어 표면에 지르코늄(Zr)을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물이 코팅된 코팅층을 포함한다. 양극 활물질은 전술한 양극 활물질 제조 방법에 따라 제조될 수 있다. 구체적인 내용은 전술한 바와 같다.As described above, the cathode active material includes a core containing a lithium manganese-based oxide and a coating layer coated with an oxyfluoride compound containing zirconium (Zr) on the core surface. The cathode active material can be produced according to the above-described method for producing a cathode active material. The concrete contents are as described above.

상기 바인더는 양극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 양극 활물질을 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하며, 예컨대 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 디아세틸셀룰로즈, 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 positive electrode active material particles to each other and to adhere the positive electrode active material to the current collector well. Examples of the binder include polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose, diacetylcellulose, polyvinylchloride, 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, 예컨대 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말, 금속 섬유 등을 사용할 수 있고, 또한 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 재료를 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The conductive material is used for imparting conductivity to the electrode. Any conductive material can be used without causing any chemical change in the battery. Examples of the conductive material include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, , Metal fibers such as carbon fiber, copper, nickel, aluminum, and silver, metal fibers, and the like, and conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used alone or in combination.

상기 음극은 집전체 및 집전체의 일면 또는 양면에 형성되어 있는 음극 활물질 층을 포함한다.The negative electrode includes a current collector and a negative electrode active material layer formed on one or both surfaces of the current collector.

음극 활물질 층은 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 layer 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 이들을 함께 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 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되는 금속의 합금이 사용될 수 있다.As the lithium metal alloy, a lithium-metal alloy may be selected from the group consisting of lithium, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, An alloy of a selected metal may be used.

상기 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질로는 Si, SiOx(0 < x < 2), Si-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이며, Si은 아님), Sn, SnO2, Sn-Y(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이며, Sn은 아님) 등을 들 수 있고, 또한 이들 중 적어도 하나와 SiO2를 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 원소 Y로는 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, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.As the material capable of doping and dedoping lithium, Si, SiO x (0 <x <2), Si-Y alloy (Y is an alkali metal, an alkali earth metal, a Group 13 element, a Group 14 element, Rare earth elements and combinations thereof, but not Si), Sn, SnO 2 , Sn-Y (wherein Y is at least one element selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, Group 13 elements, Group 14 elements, Element and an element selected from the group consisting of combinations thereof, and not Sn), and at least one of them may be mixed with SiO 2 . The element Y may be at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Se, Te, Po, and combinations thereof.

상기 전해질은 리튬염 및 유기 용매를 포함한다.The electrolyte includes a lithium salt and an organic solvent.

상기 리튬염은 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 구체적인 예로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiN(SO2CF3)2, LiN(SO3C2F5)2, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(x 및 y는 자연수임), LiCl 및 LiI로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.The lithium salt serves as a source of lithium ions in the battery to enable operation of a basic lithium secondary battery and to promote the movement of lithium ions between the positive electrode and the negative electrode. The lithium salt Specific examples include LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6 , LiAsF 6, LiN (SO 2 CF 3) 2, LiN (SO 3 C 2 F 5 ) 2, 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) (x And y is a natural number), LiCl, and LiI.

상기 리튬염의 농도는 약 0.1M 내지 약 2.0M 범위 내에서 사용될 수 있다. 리튬 염의 농도가 상기 범위로 포함되면, 전해질이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해질 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다.The concentration of the lithium salt can be used within the range of about 0.1M to about 2.0M. When the concentration of the lithium salt is within the above range, the electrolyte has an appropriate conductivity and viscosity, so that it can exhibit excellent electrolyte performance and the lithium ion can effectively move.

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

상기 유기용매로는 예컨대 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), 에틸메틸 카보네이트(EMC), 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 등이 사용될 수 있으며, 상기 에스테르계 용매로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 디메틸아세테이트, 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 탄소수 2 내지 20의 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 술포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다. As the organic solvent, for example, 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), methylpropyl carbonate (MPC), ethyl propyl carbonate (EPC), ethyl methyl carbonate (EMC) EC), propylene carbonate (PC), and butylene carbonate (BC) may be used. As the ester solvent, methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, dimethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate , gamma -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. Examples of the non-protonic solvent include R-CN (wherein R is a linear, branched or cyclic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms, and examples thereof include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, A double bond aromatic ring or an ether bond); amines such as dimethylformamide; dioxolanes such as 1,3-dioxolane; sulfolanes; and the like.

상기 유기용매는 단독으로 또는 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 하나 이상 혼합하여 사용하는 경우의 혼합 비율은 목적하는 전지 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있다.The organic solvents may be used singly or in combination of one or more. If one or more of them are mixed, the mixing ratio may be appropriately adjusted according to the performance of the desired cell.

상기 세퍼레이터는 단일막 또는 다층막일 수 있으며, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있다.
The separator may be a single film or a multilayer film, and may be made of, for example, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, or a combination thereof.

이하 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to examples. The following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the invention.

양극 활물질의 제조Preparation of cathode active material

제조예Manufacturing example 1: 지르코늄  1: zirconium 옥시플루오라이드가Oxyfluoride 코팅된 양극 활물질( The coated cathode active material ( AlAl this 도핑된Doped LiMn LiMn 22 OO 44 ))

7L 반응기에 ZrO(NO3)2·xH2O (Kanto社, 99%)를 투입하고 초순수로 용해하여 0.005M의 코팅용액 4L를 제조하였다. 코팅용액은 반응기 외부에 균일하게 둘러싸인 히터에 의해 80℃까지 가열되었다. Al이 도핑된 LiMn2O4 분말 300g(Al 도핑농도: 0.08M)을 반응기에 서서히 투입하여 전구체 용액을 제조하였다. 반응기 내 분말의 분산성을 증대시키기 위해 교반을 실시하였는데, 이때 교반속도는 900rpm이었다. 불화암모늄용액 NH4F (samchun社, 97%)을 100mL 플라스틱 메스실린더에 투입한 후 초순수로 용해하여 플루오라이드 화합물 용액 40mL를 제조하였으며, 이를 연동펌프를 사용하여 2시간에 걸쳐 서서히 반응기로 투입하였고, 이때 농도는 0.0184몰이 되도록 하였다. 2시간 반응 이후에 추가적으로 1시간 동안 안정화 시간을 유지하였다. 코팅된 양극 활물질은 감압 플라스크내 부착된 필터페이퍼를 이용하여 여과 회수하였으며, 이를 100℃에서 3시간 건조하였다. 이후 소성로를 이용하여 대기 하에서 400℃로 2시간 열처리하였으며, 이때 승온속도는 2℃/min이었다. 열처리된 양극 활물질은 마노유발을 사용하여 해쇄하였으며 40㎛ sieve를 사용하여 분급해, 최종적으로 지르코늄 옥시플루오라이드가 코팅된 양극 활물질(Al이 도핑된 LiMn2O4)을 제조하였다.
ZrO (NO 3 ) 2 .xH 2 O (Kanto Co., 99%) was charged into a 7 L reactor and dissolved with ultrapure water to prepare 4 L of 0.005 M coating solution. The coating solution was heated to 80 DEG C by a heater uniformly surrounded by the outside of the reactor. 300 g of Al-doped LiMn 2 O 4 powder (Al doping concentration: 0.08 M) was slowly added to the reactor to prepare a precursor solution. Stirring was carried out to increase the dispersibility of the powder in the reactor, wherein the stirring speed was 900 rpm. Ammonium fluoride solution NH 4 F (samchun, 97%) was charged into a 100 mL plastic measuring cylinder and dissolved with ultrapure water to prepare 40 mL of a fluoride compound solution. This was gradually introduced into the reactor over 2 hours using a peristaltic pump , With the concentration being 0.0184 mol. The stabilization time was maintained for an additional 1 hour after the 2 hour reaction. The coated cathode active material was recovered by filtration using a filter paper attached in a vacuum flask and dried at 100 ° C for 3 hours. Then, the furnace was heat-treated at 400 ° C for 2 hours under the atmosphere, and the heating rate was 2 ° C / min. The heat-treated cathode active material was crushed using agate and classified by using a 40 탆 sieve to finally produce zirconium oxyfluoride-coated cathode active material (Li-doped LiMn 2 O 4 ).

제조예Manufacturing example 2: 지르코늄  2: zirconium 옥시플루오라이드가Oxyfluoride 코팅된 양극 활물질( The coated cathode active material ( AlAl this 도핑된Doped LiMnLiMn 22 OO 44 ))

여과 회수한 코팅된 양극 활물질을 소성로를 이용하여 대기 하에서 450℃로 열처리한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 양극 활물질을 제조하였다.
Filtered The cathode active material was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the coated cathode active material was heat-treated at 450 캜 under atmospheric condition using a firing furnace.

제조예Manufacturing example 3: 지르코늄  3: zirconium 옥시플루오라이드가Oxyfluoride 코팅된 양극 활물질( The coated cathode active material ( AlAl this 도핑된Doped LiMnLiMn 22 OO 44 ))

여과 회수한 코팅된 양극 활물질을 소성로를 이용하여 대기 하에서 500℃로 열처리한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 양극 활물질을 제조하였다.
Filtering A cathode active material was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the coated cathode active material was heat-treated at 500 캜 under an atmosphere using a firing furnace.

제조예Manufacturing example 4: 지르코늄  4: zirconium 옥시플루오라이드가Oxyfluoride 코팅된 양극 활물질( The coated cathode active material ( AlAl this 도핑된Doped LiMnLiMn 22 OO 44 ))

7L 반응기에 ZrO(NO3)2·xH2O (Kanto社, 99%)를 투입하고 초순수로 용해하여 0.005M의 코팅용액 4L를 제조한 후, ammonium acetate(C2H7NO2, samchun社, 97%) 버퍼용액 0.01M을 반응기 내에 투입한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 양극 활물질을 제조하였다.
4 L of a 0.005 M coating solution was prepared by adding ZrO (NO 3 ) 2 .xH 2 O (Kanto Co., 99%) to a 7 L reactor and dissolving it in ultrapure water. Then, ammonium acetate (C 2 H 7 NO 2 , , 97%) Buffer solution 0.01M was charged into the reactor, and a cathode active material was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, above.

비교제조예Comparative Manufacturing Example 1: 아무것도 코팅되지 않은 양극 활물질( 1: None of the uncoated cathode active material ( AlAl this 도핑된Doped LiMnLiMn 22 OO 44 ))

상기 제조예 1에서 사용한 Al이 도핑된 LiMn2O4 분말(Al 도핑농도: 0.08M)을 사용하였다.
Al-doped LiMn 2 O 4 powder (Al doping concentration: 0.08M) used in Production Example 1 was used.

비교제조예Comparative Manufacturing Example 2: 알루미늄  2: Aluminum 옥시플루오라이드가Oxyfluoride 코팅된 양극 활물질( The coated cathode active material ( AlAl this 도핑된Doped LiMnLiMn 22 OO 44 ))

ZrO(NO3)2·xH2O 대신 Al(NO3)3·9H2O (Samchun社, 98%)를 사용한 점을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 실시하여, 알루미늄 옥시플루오라이드가 코팅된 양극 활물질(Al이 도핑된 LiMn2O4)을 제조하였다.
Except that Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O (Samchun, 98%) was used in place of ZrO (NO 3 ) 2 xH 2 O to obtain aluminum oxyfluoride (Li-doped LiMn 2 O 4 ) was prepared.

비교제조예Comparative Manufacturing Example 3: 마그네슘  3: Magnesium 옥시플루오라이드가Oxyfluoride 코팅된 양극 활물질( The coated cathode active material ( AlAl this 도핑된Doped LiMnLiMn 22 OO 44 ))

ZrO(NO3)2·xH2O 대신 Mg(NO3)2·6H2O (Samchun社, 98%)를 사용한 점을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 실시하여, 마그네슘 옥시플루오라이드가 코팅된 양극 활물질(Al이 도핑된 LiMn2O4)을 제조하였다.
Except that Mg (NO 3 ) 2揃 6H 2 O (Samchun, 98%) was used in place of ZrO (NO 3 ) 2揃 xH 2 O to obtain magnesium oxyfluoride (Li-doped LiMn 2 O 4 ) was prepared.

비교제조예Comparative Manufacturing Example 4: 알루미늄  4: Aluminum 옥시플루오라이드가Oxyfluoride 코팅된 양극 활물질( The coated cathode active material ( AlAl this 도핑된Doped LiMnLiMn 22 OO 44 ))

ZrO(NO3)2·xH2O 대신 Al(NO3)3·9H2O (Samchun社, 98%)를 사용하고, 코팅용액의 농도를 0.05M로 한 점을 제외하고는, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 실시하여, 알루미늄 옥시플루오라이드가 코팅된 양극 활물질(Al이 도핑된 LiMn2O4)을 제조하였다.
Except that Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O (Samchun Co., 98%) was used instead of ZrO (NO 3 ) 2 xH 2 O and the concentration of the coating solution was changed to 0.05M. 1, and aluminum oxyfluoride was used instead of To prepare a coated cathode active material (Li-doped LiMn 2 O 4 ).

리튬이차전지의The lithium secondary battery 제조 Produce

실시예Example 1 One

제조예 1에 따른 양극 활물질, 도전재(denka black, denka社), 및 바인더(PVDF-HFP, kurea社)를 92:4:4(wt%/wt%/wt%)의 비율로 혼합하였다. 이어서 알루미늄 호일(16㎛)에 상기 혼합물을 균일하게 도포한 후 롤프레스에서 1톤의 압력으로 균일하게 가압하였다. 이어서 100℃의 진공 오븐에서 진공 건조하여 양극을 제조하였다. 이때 양극 활물질 loading양은 0.006g/cm2이었으며, 압연율은 15.3%였다. 상기 제조된 양극 전극판은 PE분리막(16㎛, SKI社)과 금속리튬을 음극으로 사용하여 CR2032 규격의 코인 타입 하프셀을 제조하였다. 이때 전해질로는 EC:DMC=1:1(v/v)인 혼합 용매에 1.0M의 LiPF6을 포함한 액체 전해액을 사용하였다.
The cathode active material, the conductive material (denka black, denka), and the binder (PVDF-HFP, kurea) according to Production Example 1 were mixed at a ratio of 92: 4: 4 (wt% / wt% / wt%). Subsequently, the mixture was uniformly applied to an aluminum foil (16 mu m) and uniformly pressed at a pressure of 1 ton in a roll press. And then vacuum-dried in a vacuum oven at 100 DEG C to prepare a positive electrode. At this time, the loading amount of the cathode active material was 0.006 g / cm 2 , and the rolling rate was 15.3%. A coin type half cell of the CR2032 standard was manufactured using the PE separator (16 탆, SKI) and metal lithium as the negative electrode plate. At this time, a liquid electrolyte containing 1.0 M of LiPF 6 was used as a mixed solvent having EC: DMC = 1: 1 (v / v) as an electrolyte.

실시예Example 2 2

제조예 1에 따른 양극 활물질 대신 제조예 2에 따른 양극 활물질을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하프셀을 제조하였다.
A half cell was prepared in the same manner as in Example 1, except that the cathode active material according to Production Example 2 was used in place of the cathode active material according to Production Example 1.

실시예Example 3 3

제조예 1에 따른 양극 활물질 대신 제조예 3에 따른 양극 활물질을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하프셀을 제조하였다.
A half cell was prepared in the same manner as in Example 1, except that the cathode active material according to Production Example 3 was used in place of the cathode active material according to Production Example 1.

실시예Example 4 4

제조예 1에 따른 양극 활물질 대신 제조예 4에 따른 양극 활물질을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하프셀을 제조하였다.
A half cell was prepared in the same manner as in Example 1, except that the cathode active material according to Production Example 4 was used in place of the cathode active material according to Production Example 1.

실시예Example 5 5

양극 활물질, 도전재, 및 바인더를 92:4:4(wt%/wt%/wt%)의 비율 대신 94:3:3(wt%/wt%/wt%)의 비율로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하프셀을 제조하였다.
Except that the cathode active material, the conductive material, and the binder were mixed at a ratio of 94: 3: 3 (wt% / wt% / wt%) instead of the ratio of 92: 4: 4 (wt% / wt% / wt% Was prepared in the same manner as in Example 1.

비교예Comparative Example 1 One

제조예 1에 따른 양극 활물질 대신 비교제조예 1에 따른 양극 활물질을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하프셀을 제조하였다.
A half cell was prepared in the same manner as in Example 1, except that the cathode active material according to Comparative Preparation Example 1 was used in place of the cathode active material according to Production Example 1.

비교예Comparative Example 2 2

제조예 1에 따른 양극 활물질 대신 비교제조예 2에 따른 양극 활물질을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하프셀을 제조하였다.
A half cell was prepared in the same manner as in Example 1, except that the cathode active material according to Comparative Preparation Example 2 was used in place of the cathode active material according to Production Example 1.

비교예Comparative Example 3 3

제조예 1에 따른 양극 활물질 대신 비교제조예 3에 따른 양극 활물질을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하프셀을 제조하였다.
A half cell was prepared in the same manner as in Example 1, except that the cathode active material according to Comparative Preparation Example 3 was used in place of the cathode active material according to Production Example 1.

비교예Comparative Example 4 4

제조예 1에 따른 양극 활물질 대신 비교제조예 4에 따른 양극 활물질을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하프셀을 제조하였다.
A half cell was prepared in the same manner as in Example 1, except that the cathode active material according to Comparative Preparation Example 4 was used in place of the cathode active material according to Production Example 1.

비교예Comparative Example 5 5

양극 활물질, 도전재, 및 바인더를 92:4:4(wt%/wt%/wt%)의 비율 대신 94:3:3(wt%/wt%/wt%)의 비율로 혼합한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 하프셀을 제조하였다.
Except that the cathode active material, the conductive material, and the binder were mixed at a ratio of 94: 3: 3 (wt% / wt% / wt%) instead of the ratio of 92: 4: 4 (wt% / wt% / wt% A half cell was prepared in the same manner as in Comparative Example 1.

평가 1: Rating 1: 입도크기Size size 분석 analysis

제조예 1, 및 비교제조예 1에 따른 양극 활물질의 코팅 전후 입도크기를 측정, 비교하여, PSA(Particle Size Analysis) 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Particle size analysis (PSA) results are shown in Table 1 below by measuring the particle size before and after the coating of the cathode active material according to Production Example 1 and Comparative Production Example 1.

Particle size distributionParticle size distribution 비교제조예 1(㎛)Comparative Preparation Example 1 (占 퐉) 제조예 1(㎛)Production Example 1 (탆) Dmin D min 4.24.2 3.73.7 D10D10 9.69.6 9.59.5 D50D50 16.116.1 16.316.3 D90D90 26.326.3 27.127.1 Dmax D max 67.067.0 62.262.2

상기 표 1에서 보는 바와 같이, D50의 입도크기는 코팅 전과 코팅 후 모두 큰 차이를 보이지 않았으며, 다른 크기의 입자에서도 마찬가지 결과를 나타내었다. 이로부터 코팅 공정 중 양극 활물질에 대한 물리적인 영향은 크게 존재하지 않음을 확인할 수 있다.
As shown in Table 1, the particle sizes of D50 did not show a large difference between before and after coating, and the same results were obtained with particles of different sizes. From this, it can be confirmed that there is not a large physical effect on the cathode active material during the coating process.

평가 2: Evaluation 2: XRDXRD 측정결과 Measurement result

제조예 1, 및 비교제조예 1, 2, 3에 따른 양극 활물질의 XRD 측정결과를 도 1에 나타내었다. 이로부터, 스피넬 구조의 (111)면이 주 피크(main peak)로 나타남을 확인할 수 있다. 또한, 코팅 후 열처리 온도가 제조예 1과 비교제조예 1은 400℃이고, 제조예 2는 450℃이고, 제조예 3은 500℃인데, 도 1에 나타난 XRD 결과 그래프 간에 현저한 차이가 나타나지 않았으므로, 코팅 후 열처리 온도 조건에 양극 활물질이 큰 영향을 받지 않음을 확인할 수 있고, 이로부터, 코팅 공정 중 양극 활물질 내 구조 변화가 발생하지 않음을 알 수 있다.The XRD measurement results of the cathode active material according to Production Example 1 and Comparative Production Examples 1, 2, and 3 are shown in FIG. From this, it can be confirmed that the (111) plane of the spinel structure appears as the main peak. In addition, since the heat treatment temperature after the coating is 400 ° C for Production Example 1, 450 ° C for Production Example 1, and 500 ° C for Production Example 3, no significant difference is shown between the XRD result graphs shown in FIG. 1 , It can be confirmed that the cathode active material is not greatly affected by the heat treatment temperature after coating, and it can be seen that no structural change occurs in the cathode active material during the coating process.

다만, XRD 측정결과에서는 코팅층을 확인할 수 없는데, 이는 코팅층이 나노입자 크기로 존재하기 때문이다.
However, in the XRD measurement results, the coating layer can not be confirmed because the coating layer exists in the nanoparticle size.

평가 3: 주사전자현미경(Evaluation 3: Scanning electron microscope ( SEMSEM ) 측정결과) Measurement result

비교제조예 1, 및 제조예 1에 따른 양극 활물질의 표면을 주사전자현미경(SEM)으로 촬영한 사진을 각각 도 2, 및 도 3에 나타내었다. 도 2와 달리 도 3에서는, 100nm 이하 크기의 미세입자가 양극 활물질 표면에 균일하게 존재하고 있는 것을 볼 수 있다. 2 and 3 are photographs taken by scanning electron microscope (SEM) of the surface of the cathode active material according to Comparative Production Example 1 and Production Example 1, respectively. Unlike FIG. 2, FIG. 3 shows that the fine particles having a size of 100 nm or less are uniformly present on the surface of the cathode active material.

주사전자현미경으로 코팅층의 존재유무를 확인할 수 있으나, 코팅층의 결정화도나 구조 등에 대해서는 알 수 없으므로, 이를 확인하기 위해 투과전자현미경(TEM)으로 하기 평가 4를 진행하였다. 투과전자현미경(TEM)은 나노입자 크기의 미세 코팅층의 구조 및 형태를 분석하기에 적합하기 때문이다.
The existence or nonexistence of the coating layer can be confirmed by a scanning electron microscope. However, since the crystallinity and structure of the coating layer can not be known, the following evaluation 4 was conducted using a transmission electron microscope (TEM). The transmission electron microscope (TEM) is suitable for analyzing the structure and morphology of nanoparticle sized fine coating layer.

평가 4: 투과전자현미경(Evaluation 4: Transmission electron microscope ( TEMTEM ) 측정결과) Measurement result

제조예 1에 따른 양극 활물질을 투과전자현미경(TEM)으로 촬영한 사진을 도 4에 나타내었다. 도 4로부터 코팅층은 LiMn2O4 양극 활물질 표면상에 10 nm 내지 30 nm 크기의 단결정이 서로 응집되어 있는 형태를 가짐을 알 수 있다. 또한, 코어의 SAED 패턴 결과, 양극 활물질의 코어는 LiMn2O4의 fcc구조를 가지며, 코팅층의 NBD 패턴 결과, 양극 활물질의 코팅층은 ZrO0 .33F3.33의 tetragonal구조(격자상수 a=0.7946nm, c=0.3970nm)를 가짐을 알 수 있다(JCPDS 36-1335). A photograph of the cathode active material according to Preparation Example 1 taken by a transmission electron microscope (TEM) is shown in FIG. From FIG. 4, it can be seen that the coating layer has a form in which single crystals having a size of 10 nm to 30 nm are aggregated on the surface of the LiMn 2 O 4 cathode active material. As a result of the SAED pattern of the core, the core of the positive electrode active material has an fcc structure of LiMn 2 O 4. As a result of the NBD pattern of the coating layer, the coating layer of the positive electrode active material has a tetragonal structure of ZrO 0 .33 F 3.33 (lattice constant a = 0.7946 nm , c = 0.3970 nm) (JCPDS 36-1335).

한편, 도 5는 EELS(Electron Energy Loss Spectroscopy)를 사용하여 양극활물질의 화학성분을 mapping한 분석 결과로서, LiMn2O4 양극 활물질 표면상에 Zr,F,O가 집중적으로 mapping되어 있어 코팅이 효과적으로 이루어졌음을 확인할 수 있다.
Meanwhile, FIG. 5 is a result of mapping the chemical components of the cathode active material using EELS (Electron Energy Loss Spectroscopy). As a result, Zr, F and O are intensively mapped on the surface of the LiMn 2 O 4 cathode active material, .

평가 5: 코팅효율 측정Evaluation 5: Measurement of coating efficiency

제조예 1, 및 비교제조예 2, 3에 따른 양극 활물질의 코팅층 내 플루오르 원소 존부 및 그 함량을 연소이온 크로마토그래피(combustion ion chromatography)로 정량 분석하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 코팅층에 beam을 조사하면 플루오르와 같은 경원소들은 휘발할 수 있고, 코팅층 격자 내에 삽입되어 있는 플루오르 원소는 분석이 어려운 바, 플루오르 원소의 존재유무 및 함량분석은 연소이온 크로마토그래피로 정량 분석하는 것이 바람직하다.The presence and content of fluorine elements in the coating layer of the cathode active material according to Production Example 1 and Comparative Production Examples 2 and 3 were quantitatively analyzed by combustion ion chromatography and the results are shown in Table 2 below. When the beam is irradiated to the coating layer, the light elements such as fluorine can volatilize and the fluorine element embedded in the coating layer lattice is difficult to analyze. The presence or absence of the fluorine element and the content analysis are preferably quantitatively analyzed by combustion ion chromatography Do.

Fluorine ion (wt%)Fluorine ion (wt%) 비교제조예 2Comparative Production Example 2 0.0160.016 비교제조예 3Comparative Production Example 3 0.0440.044 제조예 1Production Example 1 0.1180.118

상기 표 2로부터 제조예 1, 및 비교제조예 2, 3 모두 플루오르 원소가 검출되었다. 이로부터 지르코늄 옥시플루오라이드 코팅층을 포함하는 양극 활물질 제조 방법인 제조예 1이 알루미늄 옥시플루오라이드 또는 마그네슘 옥시플루오라이드 코팅층을 포함하는 양극 활물질 제조 방법인 비교제조예 2, 및 3보다 플루오르 코팅효율이 높음을 알 수 있다. From Table 2, fluorine elements were detected in both Production Example 1 and Comparative Production Examples 2 and 3. From this, it can be seen that Production Example 1, which is a production method of a cathode active material comprising a zirconium oxyfluoride coating layer, has a higher fluorine coating efficiency than Comparative Production Examples 2 and 3, which is a process for producing a cathode active material comprising an aluminum oxyfluoride or magnesium oxyfluoride coating layer .

코팅효율을 정량적으로 측정하기 위해 코팅용액을 코팅 전후로 나누어 각각 ICP 분석을 실시하여, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.In order to quantitatively measure the coating efficiency, the coating solution was divided into two parts before and after coating, and ICP analysis was carried out, respectively. The results are shown in Table 3 below.

(코팅용액 농도: 0.005M, 단위: ppm, 괄호안은 초기용액 설계치임)(Coating solution concentration: 0.005M, unit: ppm, parentheses indicate initial solution design value) AlAl MgMg ZrZr 비교제조예 2Comparative Production Example 2 코팅 전Before coating 146.1
(136.4)
146.1
(136.4)
-- --
코팅 후After coating 57.657.6 -- -- 비교제조예 3Comparative Production Example 3 코팅 전Before coating -- 123.6
(122.8)
123.6
(122.8)
--
코팅 후After coating -- 43.243.2 -- 제조예 1Production Example 1 코팅 전Before coating -- -- 398.7
(456.0)
398.7
(456.0)
코팅 후After coating -- -- 25.8925.89

상기 표 3으로부터, 비교제조예 2의 Al 코팅효율 60%, 비교제조예 3의 Mg 코팅효율 65%에 비해, 제조예 1의 Zr 코팅효율은 93%로 매우 높음을 알 수 있다.
It can be seen from Table 3 that the Zr coating efficiency of Production Example 1 is as high as 93% as compared to the Al coating efficiency of Comparative Production Example 2 of 60% and the Mg coating efficiency of Comparative Production Example 3 of 65%.

평가 6: 불순물 측정Evaluation 6: Impurity measurement

제조예 1, 및 비교제조예 1, 2, 3에 따른 양극 활물질의 불순물 여부를 관찰하기 위해 ICP 분석을 실시해 불순물을 정량화하여, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.ICP analysis was performed to observe impurities in the cathode active material according to Production Example 1 and Comparative Production Examples 1, 2, and 3 to quantify the impurities. The results are shown in Table 4 below.

(단위: ppm)(Unit: ppm) 불순물impurities 비교제조예 1Comparative Preparation Example 1 비교제조예 2Comparative Production Example 2 비교제조예 3Comparative Production Example 3 제조예 1Production Example 1 NaNa 2,9122,912 5656 5959 8787 MgMg 5959 6767 1,2571,257 111111 SiSi 7676 2323 4343 5353 SS 4,0654,065 921921 951951 802802 KK 9393 ndnd ndnd NdNd CaCa 138138 4747 3232 105105 CrCr ndnd ndnd ndnd NdNd FeFe 2424 2626 3030 3030 NiNi ndnd ndnd ndnd NdNd CuCu ndnd ndnd ndnd NdNd ZnZn ndnd ndnd ndnd NdNd

상기 표 4로부터, 지르코늄 옥시플루오라이드 코팅층을 포함하는 제조예 1, 알루미늄 옥시플루오라이드 코팅층을 포함하는 비교제조예 2, 및 마그네슘 옥시플루오라이드 코팅층을 포함하는 비교제조예 3이 상기 코팅층을 포함하지 않는 비교제조예 1보다 Na, S, K 등의 불순물을 매우 적게 포함함을 알 수 있다. 이는 양극 활물질 표면에 존재하는 Na, S, K 등의 불순물이 코팅공정 중 세정되기 때문이다. 다만, Mg, Si, Ca, Fe 등은 이미 양극 활물질 내부에 존재하는 불순물로서, 코팅공정에 의한 세정 효과가 없다고 판단된다. Cr, Ni, Cu, Zn 등의 불순물은 코팅공정 중 새로 유입되지 않음을 알 수 있다.
From the above Table 4, it can be seen that Comparative Example 2 including the zirconium oxyfluoride coating layer, Comparative Preparation Example 2 including the aluminum oxyfluoride coating layer, and Comparative Preparation Example 3 including the magnesium oxyfluoride coating layer It can be seen that it contains much less impurities such as Na, S, K than Comparative Production Example 1. [ This is because impurities such as Na, S, K present on the surface of the cathode active material are cleaned during the coating process. However, Mg, Si, Ca, Fe, and the like are impurities existing in the cathode active material, and it is judged that there is no cleaning effect by the coating process. Impurities such as Cr, Ni, Cu, and Zn are not newly introduced during the coating process.

평가 7: Rating 7: XPSXPS 분석결과 Analysis

제조예 1에 따른 양극 활물질의 XPS 분석결과를 도 6에 나타내었다. 도 6으로부터, 코팅층이 양극 활물질 표면에 아일랜드(island) 형태로 코팅되어 있음을 확인할 수 있다.
The results of XPS analysis of the cathode active material according to Production Example 1 are shown in Fig. 6, it can be seen that the coating layer is coated in the form of an island on the surface of the cathode active material.

평가 8: Rating 8: pHpH 제어에 따른  Controlled MnMn 용출 여부 Elution

pH 제어에 따른 양극 활물질의 용출 여부를 확인하기 위해, 제조예 1, 4, 및 비교제조예 2 내지 4의 코팅공정 중 pH 변화를 측정하여 도 7에 나타내었다. 도 7로부터 초기의 0.005M의 Metal nitrate용액은 산성을 나타내었으나, 양극 활물질 투입시 활물질 자체의 알카리성으로 인해 pH는 증가하며, 플루오르 소스(source)인 NH4F투입시 시간에 따라 서서히 pH가 증가함을 알 수 있다. The pH change during the coating processes of Production Examples 1 and 4 and Comparative Production Examples 2 to 4 was measured in order to confirm whether or not the cathode active material was eluted by the pH control, and is shown in FIG. From FIG. 7, the initial 0.005M metal nitrate solution showed acidity, but the pH was increased due to the alkalinity of the active material itself when the cathode active material was added, and the pH was gradually increased with time when the fluorine source NH 4 F was added .

제조예 1, 및 비교제조예 2, 3을 비교하면, 동일한 농도에서 Mg, Zr, Al순서로 pH가 높았으나, Zr의 경우 초기에 2.7로 강산성을 나타냄을 알 수 있다. 비교제조예 2, 및 4를 비교하면, 농도가 높을수록 pH가 낮아짐을 알 수 있다. Comparing Preparation Example 1 and Comparative Preparation Examples 2 and 3, the pH was high in the order of Mg, Zr, and Al at the same concentration, but Zr was strongly acidic at 2.7 at the initial stage. Comparing Comparative Preparation Examples 2 and 4, it can be seen that the higher the concentration, the lower the pH is.

제조예 1, 4와 비교제조예 2 내지 4를 비교하면, 버퍼용액을 사용한 제조예 4는 초기 pH가 5.3으로 Mn2 + 등이 용출되지 않으나, 버퍼용액을 사용하지 않은 제조예 1, 및 비교제조예 2 내지 4는 초기 pH가 4.0 이하로 Mn2 + 등이 용출되어 활물질 자체에 영향을 줄 수 있음을 알 수 있다. 실제로 도 6에서와 같이 코팅공정 중에 pH가 4.0이하로 유지된 비교제조예 4에서는 코팅공정 후 여액에서 Li과 Mn의 용출양이 각각 220.5ppm과 154ppm이 검출되었으나, 제조예 4에서는 Li과 Mn의 용출은 전혀 발생하지 않았다. 즉, 산성용액에서 양극활물질이 용출됨을 알 수 있다.
Comparing Production Examples 1 and 4 and Comparative Production Examples 2 to 4, it can be seen that Production Example 4 using a buffer solution does not elute Mn 2 + and the like at an initial pH of 5.3, In Production Examples 2 to 4, it can be seen that Mn 2 + and the like elute at an initial pH of 4.0 or less, which may affect the active material itself. In Comparative Production Example 4 where the pH was kept below 4.0 during the coating process as shown in FIG. 6, the elution amounts of Li and Mn were 220.5 ppm and 154 ppm, respectively, in the filtrate after the coating process, No elution occurred at all. That is, it can be seen that the cathode active material is eluted from the acidic solution.

평가 9: 상온 사이클 수명 특성Evaluation 9: Cycle life characteristics at room temperature

실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에 따른 하프셀을 충방전기(Maccor社, Series 4600A)를 사용하여 0.1C, 0.2C 및 0.5C에서 각각 2회 충,방전을 진행하였으며, 1C rate에서 50회 동안 관찰하였다. 이때, 충,방전 전압구간은 4.2V 내지 3.0V이었으며, 4.2V까지 정전류 충전후 CV구간을 두어 인가된 전류치의 2%에 도달할 때까지 제어하여 상온(25℃)에서 충방전 수명 사이클을 진행하였다.The half cells according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were charged and discharged at 0.1 C, 0.2 C and 0.5 C, respectively, using a charge-discharge device (Maccor, Series 4600A) And observed for 50 times. The charging and discharging voltage ranges from 4.2V to 3.0V. After charging the battery at a constant current of 4.2V, the charging and discharging life cycle is controlled at room temperature (25 ° C) by controlling the CV section until reaching 2% of the applied current value Respectively.

도 8은 실시예 1 내지 3, 및 비교예 1에 따른 양극 활물질의 상온 사이클 수명 특성을 보여주는 그래프이고, 도 9은 실시예 1, 및 비교예 1 내지 3에 따른 양극 활물질의 상온 사이클 수명 특성을 보여주는 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing the cycle life characteristics at room temperature of the cathode active material according to Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. FIG. 9 is a graph showing the cycle life characteristics at room temperature of the cathode active material according to Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 It is a graph showing.

도 8에서, 코팅층을 포함하지 않는 양극 활물질을 사용한 비교예 1은 초기용량 대비 95.3%의 용량유지율을 나타내었으나, 지르코늄 옥시플루오라이드 코팅층을 포함하는 양극 활물질을 사용한 실시예 1 내지 3은 97.8%의 높은 용량유지율은 나타냄을 확인할 수 있다.In FIG. 8, Comparative Example 1 using a cathode active material without a coating layer showed a capacity maintenance ratio of 95.3% based on the initial capacity, but Examples 1 to 3 using a cathode active material containing a zirconium oxyfluoride coating layer showed 97.8% It can be confirmed that high capacity retention rate is indicated.

또한, 도 9에서, 알루미늄 옥시플루오라이드, 마그네슘 옥시플루오라이드 코팅층을 포함하는 양극 활물질은 사용한 비교예 2 및 3은 코팅층을 포함하지 않는 양극 활물질을 사용한 비교예 1보다 상온 사이클 수명특성이 우수하나, 지르코늄 옥시플루오라이드 코팅층을 포함하는 양극 활물질을 사용한 실시예 1이 상기 비교예 2 및 3보다 상온 사이클 수명특성이 더 우수함을 확인할 수 있다.
In FIG. 9, Comparative Examples 2 and 3, which used the cathode active material including aluminum oxyfluoride and magnesium oxyfluoride coating layer, showed better cycle life characteristics at room temperature than Comparative Example 1 using the cathode active material not including the coating layer, It can be confirmed that Example 1 using a cathode active material containing a zirconium oxyfluoride coating layer has better cycle life characteristics at room temperature than Comparative Examples 2 and 3. [

평가 10: 고온 사이클 수명 특성Evaluation 10: High temperature cycle life characteristics

실시예 1, 4, 5, 및 비교예 5에 따른 하프셀의 고온(55℃)에서의 코팅효과를 좀 더 명확히 관찰하기 위해 4.3V 내지 3.0V로 전압구간을 설정하였으며, 정전류만을 인가하였다. 이때, 충전후 CV구간은 추가하지 않았다. 또한, 전극제조를 위한 슬러리 조성은 양극활물질:도전재:바인더=94:3:3로 차별화 하였다.In order to more clearly observe the coating effect at a high temperature (55 ° C) of the half cell according to Examples 1, 4, 5 and Comparative Example 5, the voltage range was set from 4.3 V to 3.0 V and only the constant current was applied. At this time, the CV section after charging was not added. The composition of the slurry for electrode production was differentiated into the cathode active material: conductive material: binder = 94: 3: 3.

도 10는 실시예 5와 비교예 5의 고온 사이클 수명특성을 보여주는 그래프이고, 도 11은 실시예 1과 실시예 4의 고온 사이클 수명특성을 보여주는 그래프이다.FIG. 10 is a graph showing the high temperature cycle life characteristics of Example 5 and Comparative Example 5, and FIG. 11 is a graph showing the high temperature cycle life characteristics of Examples 1 and 4. FIG.

도 10에서, 코팅층을 포함하지 않는 양극 활물질을 사용한 비교예 5는 초기용량 대비 79.9%의 용량유지율을 나타내었으나, 지르코늄 옥시플루오라이드 코팅층을 포함하는 양극 활물질을 사용한 실시예 5는 87.2%의 높은 용량유지율은 나타냄을 확인할 수 있다.10, Comparative Example 5 using a cathode active material without a coating layer showed a capacity maintenance ratio of 79.9% based on the initial capacity, but Example 5 using a cathode active material containing a zirconium oxyfluoride coating layer showed a high capacity of 87.2% The maintenance rate is indicated.

도 11에서, 버퍼용액을 사용하지 않고 제조한 양극 활물질을 포함하는 실시예 1은 86.3%의 용량유지율을 나타내었고, 버퍼용액을 사용하여 제조한 양극 활물질을 포함하는 실시예 4는 87.2%의 용량유지율을 나타냄을 알 수 있다. 즉, 버퍼용액을 사용하지 않았으나 지르코늄 옥시플루오라이드 코팅층을 포함하는 실시예 1의 용량유지율이 버퍼용액을 사용하고 지르코늄 옥시플루오라이드 코팅층을 포함하는 실시예 4의 용량유지율과 큰 차이가 나지 않음을 확인할 수 있다.
In FIG. 11, Example 1 including the cathode active material prepared without using the buffer solution showed a capacity maintenance ratio of 86.3%, and Example 4 including the cathode active material prepared using the buffer solution had a capacity of 87.2% Retention rate. That is, it was confirmed that the buffer retention capacity of the buffer solution of Example 1 including the zirconium oxyfluoride coating layer was not significantly different from that of Example 4 including the zirconium oxyfluoride coating layer although the buffer solution was not used .

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 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, And falls within the scope of the invention.

Claims (24)

리튬 망간계 산화물을 포함하는 코어; 및
상기 코어 표면에 지르코늄(Zr)을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물이 코팅된 코팅층;을 포함하며,
상기 지르코늄(Zr)을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
[화학식 2]
ZrOaFb
상기 화학식 2에서,
0 < a ≤ 1.5 및 1 ≤ b < 4 이다.
A core comprising a lithium manganese-based oxide; And
And a coating layer coated with an oxyfluoride compound containing zirconium (Zr) on the surface of the core,
The oxyfluoride compound containing zirconium (Zr) is represented by the following formula (2).
(2)
ZrO a F b
In Formula 2,
0 < a? 1.5 and 1? B <4.
제1항에 있어서,
상기 리튬 망간계 산화물은 하기 화학식 1로 표현되는 리튬 이차 전지용 양극 활물질:
[화학식 1]
Li1 + xMn2 -x- yMyO4
상기 화학식 1에서,
M은 붕소(B), 마그네슘(Mg) 및 전이금속에서 선택된 적어도 하나이고,
0 ≤ x < 0.1 및 0 ≤ y < 0.3 이다.
The method according to claim 1,
Wherein the lithium manganese-based oxide is represented by the following Formula 1:
[Chemical Formula 1]
Li 1 + x Mn 2 -x- y M y O 4
In Formula 1,
M is at least one selected from boron (B), magnesium (Mg) and transition metal,
0? X <0.1 and 0? Y <0.3.
제1항에 있어서,
상기 리튬 망간계 산화물은 알루미늄(Al)이 도핑된 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
The lithium manganese oxide is a cathode active material for a lithium secondary battery doped with aluminum (Al).
제3항에 있어서,
상기 알루미늄(Al)의 도핑 농도는 0.02M 내지 0.2M인 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
The method of claim 3,
Wherein the aluminum (Al) has a doping concentration of 0.02 to 0.2M.
제1항에 있어서,
상기 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 상기 활물질 100 중량%에 대해 플루오르(F)가 0.04 중량% 이상 0.06 중량% 이하로 포함되는 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the positive electrode active material for lithium secondary batteries comprises 0.04 wt% or more and 0.06 wt% or less of fluorine (F) based on 100 wt% of the active material.
제1항에 있어서,
상기 지르코늄(Zr)을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물은 상기 지르코늄을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물 100 중량%에 대해 플루오르(F)가 40 중량% 이상 60 중량% 이하로 포함되는 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
The oxyfluoride compound containing zirconium (Zr) comprises 40 wt% or more and 60 wt% or less of fluorine (F) based on 100 wt% of the oxyfluoride compound containing zirconium.
제1항에 있어서,
상기 지르코늄(Zr)을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물은 상기 코어 표면에 아일랜드(island) 형태로 코팅된 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
The oxyfluoride compound containing zirconium (Zr) is coated on the surface of the core in the form of an island.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 코팅층은 ZrO2를 더 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the coating layer further comprises ZrO 2 .
제1항에 있어서,
상기 코팅층의 두께는 5nm 내지 100nm 이하인 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the coating layer is 5 nm to 100 nm.
제1항에 있어서,
상기 코어 100 몰에 대해 상기 지르코늄(Zr)을 포함하는 옥시플루오라이드 화합물이 0.002 몰 내지 0.1 몰로 포함되는 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the oxyfluoride compound containing zirconium (Zr) is contained in an amount of 0.002 to 0.1 mole relative to 100 moles of the core.
코팅 용액으로 지르코늄(Zr)을 포함하는 염 용액을 준비하는 단계;
상기 코팅 용액에 리튬 망간계 산화물을 포함하는 코어를 혼합하여 전구체 용액을 제조하는 단계;
상기 전구체 용액에 플루오라이드 화합물 용액을 첨가하여 공침 화합물을 얻는 단계; 및
상기 공침 화합물을 여과 후 건조하고, 산화 분위기 하에 열처리하는 단계
를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
Preparing a salt solution containing zirconium (Zr) as a coating solution;
Mixing the coating solution with a core containing lithium manganese oxide to prepare a precursor solution;
Adding a fluoride compound solution to the precursor solution to obtain a coprecipitation compound; And
Filtering and drying the coprecipitated compound, followed by heat treatment in an oxidizing atmosphere
Wherein the positive electrode active material is a positive electrode active material.
제12항에 있어서,
상기 지르코늄(Zr)을 포함하는 염 용액은 물, 알코올, 에테르, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 용매로 사용하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the salt solution containing zirconium (Zr) is any one selected from the group consisting of water, alcohol, ether, and combinations thereof, as a solvent.
제12항에 있어서,
상기 지르코늄(Zr)을 포함하는 염 용액의 몰농도는 0.0001M 내지 0.02M인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the molar concentration of the salt solution containing zirconium (Zr) is 0.0001M to 0.02M.
제12항에 있어서,
상기 코팅 용액으로 지르코늄(Zr)을 포함하는 염 용액을 준비하는 단계는 지르코늄(Zr)을 포함하는 염 용액과 버퍼 용액을 혼합하여 코팅 용액을 제조하는 단계인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the step of preparing a salt solution containing zirconium (Zr) as the coating solution is a step of preparing a coating solution by mixing a salt solution containing zirconium (Zr) with a buffer solution.
제15항에 있어서,
상기 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법은 4.0 이상의 pH에서 수행되는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
16. The method of claim 15,
The method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery is performed at a pH of 4.0 or higher.
제15항에 있어서,
상기 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법은 5.0 이상의 pH에서 수행되는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
16. The method of claim 15,
The method for producing the cathode active material for a lithium secondary battery is performed at a pH of 5.0 or higher.
제12항에 있어서,
상기 리튬 망간계 산화물은 하기 화학식 1로 표현되는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법:
[화학식 1]
Li1 + xMn2 -x- yMyO4
상기 화학식 1에서,
M은 붕소(B), 마그네슘(Mg) 및 전이금속에서 선택된 적어도 하나이고,
0 ≤ x < 0.1 및 0 ≤ y < 0.3 이다.
13. The method of claim 12,
Wherein the lithium manganese-based oxide is represented by the following formula (1): < EMI ID =
[Chemical Formula 1]
Li 1 + x Mn 2 -x- y M y O 4
In Formula 1,
M is at least one selected from boron (B), magnesium (Mg) and transition metal,
0? X <0.1 and 0? Y <0.3.
제12항에 있어서,
상기 플루오라이드 화합물은 NH4F, HF, AHF(Anhydrous hydrogen fluoride), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the fluoride compound is any one selected from the group consisting of NH 4 F, HF, Anhydrous hydrogen fluoride (AHF), and combinations thereof.
제12항에 있어서,
상기 플루오라이드 화합물 용액은 물, 알코올, 에테르, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 용매로 사용하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the fluoride compound solution is one selected from the group consisting of water, alcohol, ether, and combinations thereof, as a solvent.
제12항에 있어서,
상기 건조는 60℃ 내지 150℃에서 수행하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the drying is carried out at a temperature of 60 ° C to 150 ° C.
제12항에 있어서,
상기 산화 분위기는 산소, 또는 산소를 포함하는 공기를 유입시켜 수행하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the oxidizing atmosphere is carried out by introducing oxygen or oxygen-containing air into the positive electrode active material for a lithium secondary battery.
제12항에 있어서,
상기 열처리는 300℃ 내지 700℃에서 수행하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the heat treatment is performed at 300 ° C to 700 ° C.
제1항 내지 제7항, 및 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 양극 활물질을 포함하는 양극;
음극 활물질을 포함하는 음극; 및
전해질
을 포함하는 리튬 이차 전지.
A cathode comprising the cathode active material according to any one of claims 1 to 7, and 9 to 11;
A negative electrode comprising a negative electrode active material; And
Electrolyte
&Lt; / RTI &gt;
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