KR101556299B1 - Cathode for lithium secondary battery comprising amorphous lithium transition metal oxide coating layer and manufacturing method thereof - Google Patents

Cathode for lithium secondary battery comprising amorphous lithium transition metal oxide coating layer and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101556299B1
KR101556299B1 KR1020130082346A KR20130082346A KR101556299B1 KR 101556299 B1 KR101556299 B1 KR 101556299B1 KR 1020130082346 A KR1020130082346 A KR 1020130082346A KR 20130082346 A KR20130082346 A KR 20130082346A KR 101556299 B1 KR101556299 B1 KR 101556299B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
active material
positive electrode
metal oxide
transition metal
secondary battery
Prior art date
Application number
KR1020130082346A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150008307A (en
Inventor
최원창
박지훈
강봉조
이중기
김정섭
김태용
채유진
김아영
정훈기
이용호
우주만
할림 마틴
Original Assignee
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR1020130082346A priority Critical patent/KR101556299B1/en
Publication of KR20150008307A publication Critical patent/KR20150008307A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101556299B1 publication Critical patent/KR101556299B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • H01M4/1391Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

본 발명은 양극 활물질, 바인더 및 도전제를 함유하는 슬러리가 집전체 위에 도포된 양극 활물질층 및 상기 양극 활물질층 위에 형성된 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층을 포함하는 리튬이차전지용 양극 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에서 제조되는 리튬이차전지용 양극에 따르면, 양극 활물질층 위에 RF 스퍼터링법에 의하여 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층을 형성함으로써 전극의 전기전도도를 향상함과 동시에 불안정한 전해질로부터 보호막으로 작용하고, 고온 및 고전압에서도 안정성이 향상되며, 고에너지 및 고출력에서도 우수한 충/방전 싸이클 특성을 갖는 리튬이차전지를 제공할 수 있다.
The present invention relates to a positive electrode for a lithium secondary battery comprising a positive electrode active material layer on which a slurry containing a positive electrode active material, a binder and a conductive agent is applied, and an amorphous lithium transition metal oxide coating layer formed on the positive electrode active material layer, will be.
According to the cathode for a lithium secondary battery manufactured in the present invention, an amorphous lithium transition metal oxide coating layer is formed on the cathode active material layer by the RF sputtering method to improve the electrical conductivity of the electrode and act as a protective film against unstable electrolytes, , It is possible to provide a lithium secondary battery having excellent charge / discharge cycle characteristics even at high energy and high output.

Description

비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층을 포함하는 리튬이차전지용 양극 및 그 제조방법{Cathode for lithium secondary battery comprising amorphous lithium transition metal oxide coating layer and manufacturing method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positive electrode for a lithium secondary battery including an amorphous lithium transition metal oxide coating layer,

본 발명은 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층을 포함하는 리튬이차전지용 양극 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양극 활물질, 바인더 및 도전제를 함유하는 슬러리가 집전체 위에 도포된 양극 활물질층및 상기 양극 활물질층 위에 형성된 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층을 포함하는 리튬이차전지용 양극 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a positive electrode for a lithium secondary battery comprising an amorphous lithium transition metal oxide coating layer and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a positive electrode for a lithium secondary battery comprising a positive electrode active material layer coated with a slurry containing a positive electrode active material, A positive electrode for a lithium secondary battery including an amorphous lithium transition metal oxide coating layer formed on a positive electrode active material layer, and a method of manufacturing the same.

최근 휴대용 전자기기의 소형화 및 경량화 추세와 관련하여 이들 기기의 전원으로 사용되는 리튬이차전지의 고성능화 및 대용량화에 대한 필요성이 높아지고 있다, 또한, 안정성이 우수하고 경제성이 우수한 리튬이차전지에 대해서도 집중적으로 연구되고 있다.Recently, with regard to the trend toward miniaturization and light weight of portable electronic devices, there is an increasing need for high performance and large capacity of lithium secondary batteries to be used as power sources for these devices. Also, there is an intensive research on lithium secondary batteries having excellent stability and high economy .

일반적으로 리튬이차전지의 양극 활물질로서는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1 -xCoxO2(0<x<1)등의 복합 금속 산화물들이 사용되고 있다. 이러한 양극 활물질 중에서 LiCoO2는 우수한 전극 수명과 높은 고속방전효율을 가지고 있어 가장 먼저 상용화된 재료이지만, 가격이 비싸다는 단점이 있다. 또한, 니켈계 양극 활물질인 LiNiO2는 가장 높은 방전 용량의 전지 특성을 나타내지만, 급격한 수명 열화 및 고온에서 취약하다는 단점이 있다. 한편, LiMn2O4는 보다 합성이 간단하고, 가격이 저렴하며 친환경적이나, Mn은 평균 3.5가로서 존재하며 충/방전 중에 국부적인 Mn3 +이온에 의한 Jahn-Teller 비틀림 현상으로 인해 리튬망간 산화물의 구조가 붕괴되고, 전해질로 사용되는 유기용매와 반응하여 망간 이온이 전해질에 용해되어 전극 수명이 급격하게 감소하는 문제점이 있으며, 이는 고온에서 더욱 심각한 양상을 나타낸다.In general, composite metal oxides such as LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , and LiNi 1 -x Co x O 2 (0 <x <1) are used as a cathode active material of a lithium secondary battery. Of these cathode active materials, LiCoO 2 is the first commercially available material because of its excellent electrode life and high-speed discharge efficiency, but it is disadvantageous in that it is expensive. LiNiO 2 , which is a nickel-based positive electrode active material, exhibits battery characteristics of the highest discharge capacity, but has a disadvantage in that it has a short life span and is vulnerable at high temperatures. On the other hand, LiMn 2 O 4 is easier to synthesize, less expensive, and environmentally friendly, but Mn is present on an average of 3.5 sides. Due to the Jnn-Teller twist phenomenon caused by local Mn 3 + ions during charge / discharge, lithium manganese oxide And the manganese ion dissolves in the electrolyte due to the reaction with the organic solvent used as the electrolyte, and the life of the electrode is drastically reduced, which is more severe at high temperatures.

따라서 상기 문제점을 해결하기 위하여 리튬금속산화물 양극 활물질 성분에 금속성분을 치환하는 방법, 및 양극 활물질 표면 전체에 금속산화물 피복층을 형성하는 방법 등이 제안되고 있다.Accordingly, a method of replacing a lithium metal oxide cathode active material component with a metal component and a method of forming a metal oxide coating layer on the entire surface of the cathode active material have been proposed to solve the above problems.

구체적으로 종래의 기술들을 나열하면 양극 활물질의 표면 전체에 금속 산화물 피복층을 형성하는 방법으로, 고온 저장특성, 수명 특성을 향상시킨 리튬산화물에 피복된 비정질 산화물인 유리상 피복층을 포함하는 양극 활물질을 제조하는 기술(한국공개특허 제10-2002-0066548호), 양극 활물질의 표면에 금속 옥사이드, 금속 하이드록사이드, 금속 옥시하이드록사이드, 금속 옥시카보네이트, 금속 하이드록시카보네이트 또는 산 및 염기에서 유래한 원소를 코팅하는 기술(한국공개특허 제10-2003-0033913호)이 공지되어있다.Specifically, the conventional techniques are described as follows. A cathode active material including a glass coating layer, which is an amorphous oxide coated on lithium oxide, having improved high temperature storage characteristics and lifetime characteristics, is prepared by forming a metal oxide coating layer on the entire surface of a cathode active material (Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2002-0066548), a method of forming a metal oxide, a metal hydroxide, a metal oxyhydroxide, a metal oxycarbonate, a metal hydroxycarbonate, or an element derived from an acid and a base on the surface of a cathode active material (Korean Patent Laid-Open No. 10-2003-0033913) is known.

또한, 리튬금속산화물 양극 활물질 성분에 금속성분을 치환하는 방법으로, LiNiO2의 성능을 개선시킨 LiNixMyCozO2(M은 Mn 및 Al 중 적어도 하나의 원소이고, x+y+z=1)의 양극 활물질이 보고된 바 있다(일본공개특허 제12-149945호).
LiNi x M y Co z O 2 (M is at least one element of Mn and Al and x + y + z is an element improving the performance of LiNiO 2 by replacing metal components in the lithium metal oxide cathode active material component. = 1) has been reported (JP-A-12-149945).

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 양극 활물질층 위에 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층을 형성함으로써 전극의 전기전도도를 향상함과 동시에 불안정한 전해질로부터 보호막으로 작용하고, 고온 및 고전압에서도 안정성이 향상되며, 고에너지 및 고출력에서도 우수한 충/방전 싸이클 특성을 갖는 리튬이차전지용 양극 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide an amorphous lithium transition metal oxide coating layer on a positive electrode active material layer to improve the electrical conductivity of the electrode and act as a protective layer against unstable electrolyte, And to provide a positive electrode for a lithium secondary battery having improved charge / discharge cycle characteristics even at high energy and high output, and a method for manufacturing the same.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 양극 활물질, 바인더 및 도전제를 함유하는 슬러리가 집전체 위에 도포된 양극 활물질층; 및 상기 양극 활물질층 위에 형성된 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층;을 포함하는 리튬이차전지용 양극을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a cathode active material comprising a cathode active material layer on which a slurry containing a cathode active material, a binder and a conductive agent is applied on a current collector; And an amorphous lithium transition metal oxide coating layer formed on the cathode active material layer.

상기 양극 활물질은 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1 -xCoxO2(0<X<1), Li-Ni-Mn계 복합 산화물, 및 Li-Ni-Mn-Co계 복합 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.The positive electrode active material is a composite oxide of LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNi 1 -x Co x O 2 (0 <X <1), Li-Ni-Mn composite oxide, Oxide, and the like.

상기 바인더는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐알코올, 폴리비닐클로라이드, 스티렌-부타디엔 고무, 셀룰로오스계 고분자, 니트릴계 고분자, 및 불소계 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.The binder is any one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, styrene-butadiene rubber, cellulose-based polymer, nitrile-based polymer, and fluorine-based polymer.

상기 도전제는 도전성 탄소, 도전성 금속 또는 도전성 고분자인 것을 특징으로 한다.The conductive agent is characterized by being conductive carbon, conductive metal or conductive polymer.

상기 비정질 리튬전이금속 산화물은 하기 일반식 1로 표시되는 것임을 특징으로 한다.Wherein the amorphous lithium transition metal oxide is represented by the following general formula (1).

<일반식 1>&Lt; General Formula 1 &

Lix-Mn2 -y-My-Oz (0.9=x=1.2, 0.35=y=0.85, 3.8=z=4.2)Li x -Mn 2- y -M y -O z (0.9 = x = 1.2, 0.35 = y = 0.85, 3.8 = z = 4.2)

(식 중, M은 Ni, Cu, Cr, Co, Fe, Ti, V, Zn, 및 Mo으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것이다)(Wherein M is one or more selected from the group consisting of Ni, Cu, Cr, Co, Fe, Ti, V, Zn and Mo)

상기 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층은 그 두께가 150 내지 200 nm인 것을 특징으로 한다.The amorphous lithium transition metal oxide coating layer has a thickness of 150 to 200 nm.

또한, 본 발명은 상기 리튬이차전지용 양극; 음극 활물질을 함유하는 음극; 분리막; 및 비수 전해질을 포함하는 리튬이차전지를 제공한다.Further, the present invention provides a positive electrode for a lithium secondary battery, A negative electrode containing a negative active material; Separation membrane; And a non-aqueous electrolyte.

또한, 본 발명은 i) 양극 활물질, 바인더 및 도전제를 유기용매에 분산시켜 슬러리를 얻는 단계; ii) 상기 슬러리를 집전체 위에 도포 및 건조하여 양극 활물질층을 형성하는 단계; 및 iii) 상기 양극 활물질층 위에 RF 스퍼터링법에 의하여 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층을 증착하는 단계;를 포함하는 리튬이차전지용 양극의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a slurry, comprising: i) dispersing a cathode active material, a binder and a conductive agent in an organic solvent to obtain a slurry; ii) applying the slurry onto a current collector and drying to form a cathode active material layer; And iii) depositing an amorphous lithium transition metal oxide coating layer on the positive electrode active material layer by RF sputtering. The present invention also provides a method for manufacturing a positive electrode for a lithium secondary battery.

상기 i) 단계의 양극 활물질은 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1 -xCoxO2(0<X<1), Li-Ni-Mn계 복합 산화물, 및 Li-Ni-Mn-Co계 복합 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.The positive electrode active material in step i) may be LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNi 1 -x Co x O 2 (0 <X <1) -Co-based composite oxides.

상기 i) 단계의 바인더는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐알코올, 폴리비닐클로라이드, 스티렌-부타디엔 고무, 셀룰로오스계 고분자, 니트릴계 고분자, 및 불소계 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.The binder in step i) is any one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, styrene-butadiene rubber, cellulose-based polymer, nitrile-based polymer, and fluorine-based polymer.

상기 i) 단계의 도전제는 도전성 탄소, 도전성 금속 또는 도전성 고분자인 것을 특징으로 한다.The conductive agent in step i) is characterized by being conductive carbon, conductive metal or conductive polymer.

상기 i) 단계의 유기용매는 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, N-메틸피롤리돈, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.The organic solvent in step i) is any one selected from the group consisting of water, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, N-methylpyrrolidone, and mixtures thereof.

상기 ii) 단계의 집전체는 알루미늄 호일인 것을 특징으로 한다.The current collector in the step ii) is an aluminum foil.

상기 iii) 단계의 RF 스퍼터링법은 50~200 W의 마이크로파, 아르곤 가스 80~100 sccm 및 산소 기체 5~25 sccm를 투입하여 30~40분 동안 증착하는 것을 특징으로 한다.In the RF sputtering method in the step iii), 50 to 200 W of microwave, argon gas of 80 to 100 sccm, and oxygen gas of 5 to 25 sccm are charged and deposited for 30 to 40 minutes.

상기 iii) 단계의 비정질 리튬전이금속 산화물은 하기 일반식 1로 표시되는 것임을 특징으로 한다.The amorphous lithium transition metal oxide of step iii) is represented by the following general formula (1).

<일반식 1>&Lt; General Formula 1 &

Lix-Mn2 -y-My-Oz (0.9=x=1.2, 0.35=y=0.85, 3.8=z=4.2)Li x -Mn 2- y -M y -O z (0.9 = x = 1.2, 0.35 = y = 0.85, 3.8 = z = 4.2)

(식 중, M은 Ni, Cu, Cr, Co, Fe, Ti, V, Zn, 및 Mo으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것이다)(Wherein M is one or more selected from the group consisting of Ni, Cu, Cr, Co, Fe, Ti, V, Zn and Mo)

상기 iii) 단계의 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층은 그 두께가 150 내지 200 nm인 것을 특징으로 한다.
The amorphous lithium transition metal oxide coating layer in step iii) has a thickness of 150 to 200 nm.

본 발명에서 제조되는 리튬이차전지용 양극에 따르면, 양극 활물질층 위에 RF 스퍼터링법에 의하여 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층을 형성함으로써 전극의 전기전도도를 향상함과 동시에 불안정한 전해질로부터 보호막으로 작용하고, 고온 및 고전압에서도 안정성이 향상되며, 고에너지 및 고출력에서도 우수한 충/방전 싸이클 특성을 갖는 리튬이차전지를 제공할 수 있다.
According to the cathode for a lithium secondary battery manufactured in the present invention, an amorphous lithium transition metal oxide coating layer is formed on the cathode active material layer by the RF sputtering method to improve the electrical conductivity of the electrode and act as a protective film against unstable electrolytes, , It is possible to provide a lithium secondary battery having excellent charge / discharge cycle characteristics even at high energy and high output.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 RF 스퍼터링 공정을 포함하는 리튬이차전지용 양극의 제조공정 개념도.
도 2(a)는 본 발명의 실시예에 따라 양극 활물질층 위에 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층이 형성된 양극의 단면, 도 2(b)는 본 발명의 비교예에 따라 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층이 형성되지 않은 양극의 단면을 측정한 주사전자현미경(SEM) 사진.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 형성되는 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층 표면의 결정구조를 나타낸 X선 회절(XRD) 그래프.
도 4는 본 발명의 비교예에 따라 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층이 형성되지 않은 양극 활물질층의 결정구조를 나타낸 X선 회절(XRD) 그래프.
도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예로부터 제조된 리튬이차전지의 충/방전 싸이클 수에 따른 방전용량의 변화를 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 실시예 및 비교예로부터 제조된 리튬이차전지의 열적 특성을 나타낸 시차주사열분석(DSC) 그래프.
1 is a conceptual diagram illustrating a manufacturing process of a positive electrode for a lithium secondary battery including an RF sputtering process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 (a) is a cross-sectional view of a cathode in which an amorphous lithium transition metal oxide coating layer is formed on a cathode active material layer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 (b) A scanning electron microscope (SEM) photograph of the cross section of the anode which was not observed.
3 is an X-ray diffraction (XRD) graph showing the crystal structure of the surface of an amorphous lithium transition metal oxide coating layer formed according to an embodiment of the present invention.
4 is an X-ray diffraction (XRD) graph showing the crystal structure of a cathode active material layer in which an amorphous lithium transition metal oxide coating layer is not formed according to a comparative example of the present invention.
5 is a graph showing changes in discharge capacity according to the number of charging / discharging cycles of a lithium secondary battery manufactured from Examples and Comparative Examples of the present invention.
6 is a differential scanning calorimetry (DSC) graph showing the thermal characteristics of a lithium secondary battery produced from Examples and Comparative Examples of the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층을 포함하는 리튬이차전지용 양극 및 그 제조방법에 관하여 도면과 함께 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, a cathode for a lithium secondary battery including an amorphous lithium transition metal oxide coating layer according to the present invention and a method for producing the same will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명은 양극 활물질, 바인더 및 도전제를 함유하는 슬러리가 집전체 위에 도포된 양극 활물질층; 및 상기 양극 활물질층 위에 형성된 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층;을 포함하는 리튬이차전지용 양극을 제공한다.The present invention relates to a positive electrode active material layer in which a slurry containing a positive electrode active material, a binder and a conductive agent is applied on a current collector; And an amorphous lithium transition metal oxide coating layer formed on the cathode active material layer.

먼저, 본 발명에서는 양극 활물질로서 통상의 리튬이차전지용 양극 활물질인 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, 또는 LiNi1 -xCoxO2(0<X<1)를 바람직하게 사용하고, 그 밖에 Li-Ni-Mn계 복합 산화물 또는 Li-Ni-Mn-Co계 복합 산화물도 제한 없이 사용할 수 있다.First, in the present invention, LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 or LiNi 1 -x Co x O 2 (0 <X <1), which is a cathode active material for a lithium secondary battery, is preferably used as the cathode active material, A Li-Ni-Mn composite oxide or a Li-Ni-Mn-Co composite oxide may be used without limitation.

또한, 상기 바인더는 양극 활물질과 도전제 등을 유기용매에 잘 분산시켜 균일한 슬러리를 형성하고, 분말상의 양극 활물질과 도전제를 잘 결착시켜 극판의 형상을 유지하며, 궁극적으로 합제층과 집전체를 접합하여 전기적 전도가 가능하게 하는 것이라면 어느 것이든 제한 없이 사용할 수 있다. 그 예로서는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐알코올, 또는 폴리비닐클로라이드 등의 범용 플라스틱, 또는 스티렌-부타디엔 고무 등의 합성고무, 또는 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 또는 히드록시프로필셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 고분자, 또는 폴리아크릴로니트릴, 폴리(아크릴로니트릴-메틸메타크릴레이트) 공중합체, 또는 폴리(아크릴로니트릴-메타크릴산) 공중합체 등의 니트릴계 고분자, 또는 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 또는 폴리(비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌) 공중합체 등의 불소계 고분자가 바람직하고, 특히 폴리비닐리덴플루오라이드를 더욱 바람직하게 사용할 수 있다.In addition, the binder may be prepared by uniformly dispersing the cathode active material, the conductive agent, and the like in an organic solvent to form a uniform slurry, keeping the shape of the electrode plate by binding the powdery cathode active material and the conductive agent well, Can be used without limitation as long as it can bond and electrically conduct. Examples thereof include general plastics such as polyethylene, polypropylene, polyvinyl alcohol, and polyvinyl chloride; synthetic rubbers such as styrene-butadiene rubber; and cellulose-based ones such as methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, or hydroxypropyl cellulose Polymer or a nitrile-based polymer such as polyacrylonitrile, poly (acrylonitrile-methyl methacrylate) copolymer, or poly (acrylonitrile-methacrylic acid) copolymer, or polyvinylidene fluoride, Fluorine-based polymers such as fluoroethylene, poly (vinylidene fluoride-hexafluoropropylene) copolymer and the like are preferable, and polyvinylidene fluoride is particularly preferably used.

또한, 상기 도전제는 도전성 탄소, 도전성 금속 또는 도전성 고분자를 사용할 수 있는데, 도전성 탄소로서는 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 카첸 블랙, 탄소나노튜브, 또는 탄소섬유 등을, 도전성 금속으로서는 구리, 니켈, 알루미늄, 또는 은 등을, 도전성 고분자로서는 폴리페닐렌, 폴리피롤 또는 폴리티오펜 등을 바람직하게 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of the conductive carbon include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, carbon black, carbon nanotubes, or carbon fibers as the conductive material, and conductive metals such as carbon black, Copper, nickel, aluminum, silver, or the like. As the conductive polymer, polyphenylene, polypyrrole, or polythiophene may be preferably used, but the present invention is not limited thereto.

또한, 본 발명은 상기 양극 활물질, 바인더 및 도전제를 함유하는 양극 활물질층 위에 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층을 형성하는 바, 상기 비정질 리튬전이금속 산화물은 하기 일반식 1로 표시될 수 있다.In the present invention, an amorphous lithium transition metal oxide coating layer is formed on the cathode active material layer containing the cathode active material, the binder and the conductive agent. The amorphous lithium transition metal oxide may be represented by the following general formula (1).

<일반식 1>&Lt; General Formula 1 &

Lix-Mn2-y-My-Oz (0.9≤x≤1.2, 0.35≤y≤0.85, 3.8≤z≤4.2)Li x -Mn 2-y -M y -O z (0.9? X? 1.2, 0.35? Y? 0.85, 3.8? Z ? 4.2)

(식 중, M은 Ni, Cu, Cr, Co, Fe, Ti, V, Zn, 및 Mo으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것이다)(Wherein M is one or more selected from the group consisting of Ni, Cu, Cr, Co, Fe, Ti, V, Zn and Mo)

그리고 상기 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층은 그 두께가 150 내지 200 nm인 것이 바람직한데, 그 코팅층의 두께가 150 nm 미만이면 불안정한 전해질로부터 망간 용출을 억제하는 보호막의 기능을 수행하기 어려울 수 있으며, 두께가 200 nm를 초과하면 양극 활물질층과의 접착력이 저하되어 코팅층의 증착이 원활하게 이루어지지 않는 단점이 있으므로 주의를 요한다.The thickness of the amorphous lithium transition metal oxide coating layer is preferably 150 to 200 nm. If the thickness of the coating layer is less than 150 nm, it may be difficult to perform the function of a protective film for inhibiting the elution of manganese from the unstable electrolyte. If it is more than 200 nm, adhesion with the positive electrode active material layer is deteriorated and deposition of the coating layer is not smooth.

또한, 본 발명은 i) 양극 활물질, 바인더 및 도전제를 유기용매에 분산시켜 슬러리를 얻는 단계; ii) 상기 슬러리를 집전체 위에 도포 및 건조하여 양극 활물질층을 형성하는 단계; 및 iii) 상기 양극 활물질층 위에 RF 스퍼터링법에 의하여 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층을 증착하는 단계;를 포함하는 리튬이차전지용 양극의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a slurry, comprising: i) dispersing a cathode active material, a binder and a conductive agent in an organic solvent to obtain a slurry; ii) applying the slurry onto a current collector and drying to form a cathode active material layer; And iii) depositing an amorphous lithium transition metal oxide coating layer on the positive electrode active material layer by RF sputtering. The present invention also provides a method for manufacturing a positive electrode for a lithium secondary battery.

먼저, 상기 i) 단계의 양극 활물질, 바인더 및 도전제는 앞서 언급한 바와 같은 물질 또는 소재들을 그대로 사용한다. 또한, 유기용매는 양극 활물질, 바인더 및 도전제를 균일하게 분산시킬 수 있는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 구체적으로는 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, N-메틸피롤리돈, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 사용하는 것이 바람직하다.First, the cathode active material, the binder and the conductive agent in step i) are used as they are. The organic solvent is not particularly limited as long as it can uniformly disperse the cathode active material, the binder and the conductive agent. Specific examples thereof include water, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, N-methylpyrrolidone, Is preferably used.

다음으로, 상기 ii) 단계의 집전체로는 알루미늄 호일을 사용하며, 상기 i) 단계에서 얻어진 합제 슬러리를 알루미늄 호일에 도포한 후, 70~80에서 6~8시간 동안 건조함으로써 양극 활물질층을 형성한다.Next, an aluminum foil is used as the current collector in the step ii), and the mixture slurry obtained in the step i) is applied to an aluminum foil and then dried at 70 to 80 for 6 to 8 hours to form a cathode active material layer do.

이어서 상기 ii) 단계에서 형성된 양극 활물질층 위에 RF 스퍼터링법에 의하여 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층을 증착하는바, 50~200 W의 마이크로파, 아르곤 가스 80 내지 100 sccm 및 산소 기체 5 내지 25 sccm를 투입하여 30~40분 동안 증착한다. 아르곤 가스의 유량이 80 sccm 미만인 경우에는 상기 양극 활물질층 위에 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층이 부분적으로 증착될 수 있으며, 투입되는 아르곤 가스의 유량이 100 sccm을 초과하는 경우에는 코팅층의 두께가 지나치게 두꺼워짐으로써 양극 활물질층과의 접착력이 저하되어 코팅층의 증착이 원활하게 이루어지지 않는 문제가 발생할 수 있다. 아울러 RF 스퍼터링시 투입되는 산소 기체의 유량이 상기 범위를 벗어나면 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층의 형성을 기대하기 어렵다.Subsequently, an amorphous lithium transition metal oxide coating layer is deposited on the cathode active material layer formed in the step ii) by RF sputtering. The amorphous lithium transition metal oxide coating layer is deposited by applying 50 to 200 W of microwave, 80 to 100 sccm of argon gas and 5 to 25 sccm of oxygen gas Deposition for 30 to 40 minutes. When the flow rate of the argon gas is less than 80 sccm, the amorphous lithium transition metal oxide coating layer may be partially deposited on the cathode active material layer. If the flow rate of the argon gas is more than 100 sccm, the thickness of the coating layer becomes too thick The adhesion between the positive electrode active material layer and the positive electrode active material layer is lowered, so that the deposition of the coating layer may not be performed smoothly. In addition, if the flow rate of the oxygen gas supplied during the RF sputtering is out of the above range, it is difficult to expect the formation of the amorphous lithium transition metal oxide coating layer.

위와 같이 상기 iii) 단계의 RF 스퍼터링 공정이 마무리되면 양극 활물질층 위에 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층이 증착되는바, 그 코팅층의 성분인 비정질 리튬전이금속 산화물은 앞서 <일반식 1>로 나타낸 것과 같고, 코팅층의 두께도 앞서 언급한 것처럼 150 내지 200 nm인 것이 바람직하다.When the RF sputtering process in the step iii) is completed, an amorphous lithium transition metal oxide coating layer is deposited on the cathode active material layer. The amorphous lithium transition metal oxide, which is a component of the coating layer, is as shown in the following Formula 1, The thickness of the coating layer is preferably 150 to 200 nm as mentioned above.

또한, 리튬이차전지는 일반적으로 양극, 음극, 분리막 및 전해질을 필수구성요소로 하여 제작되는 것인바, 본 발명은, 본 발명에 따라 제조된 리튬이차전지용 양극; 음극 활물질을 함유하는 음극; 분리막 및 비수 전해질을 포함하는 리튬이차전지를 제공한다.
In addition, the lithium secondary battery is generally manufactured using an anode, a cathode, a separator, and an electrolyte as essential components, and the present invention is also applicable to a cathode for a lithium secondary battery manufactured according to the present invention; A negative electrode containing a negative active material; A separator, and a non-aqueous electrolyte.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면과 함께 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(( 실시예Example ))

양극 활물질(LiMn2O4), 도전제(Denka Black; DB), 바인더(폴리비닐리덴플루오라이드)를 92 : 4 : 4의 중량비로 혼합한 후 유기용매인 N-메틸피롤리돈에 분산시켜 고속 교반기(5,000 rpm)로 균일하게 교반하여 슬러리를 얻었다. 상기 슬러리를 집전체인 알루미늄 호일에 도포한 후 80 에서 8시간 동안 건조하여 양극 활물질층을 형성하였다. 이어서 RF 스퍼터링 장비를 사용하여 마이크로파 100 W, 아르곤 가스 93 sccm 및 산소 기체 15 sccm을 투입하면서 양극 활물질층 위에 리튬전이금속 산화물인 LiNi0 .5Mn1 .5O4를 183.6 nm 두께로 코팅층을 증착함으로써 리튬이차전지용 양극을 제조하였다. 상기 제조된 양극은 반쪽 전지의 작업 전극으로 이용하고, 상대전극으로는 리튬 금속호일을 사용하였으며, 분리막으로는 전해질이 습윤된 폴리프로필렌을, 전해질로는 1.3M LiPF6 염이 용해되어 있는 에틸렌 카보네이트 : 에틸-메틸 카보네이트(부피비 3 : 7) 혼합액을 사용하여 반쪽 전지를 제작하였다.(LiMn 2 O 4 ), a conductive agent (Denka Black; DB) and a binder (polyvinylidene fluoride) were mixed in a weight ratio of 92: 4: 4 and dispersed in N-methylpyrrolidone as an organic solvent The mixture was uniformly stirred with a high-speed stirrer (5,000 rpm) to obtain a slurry. The slurry was applied to an aluminum foil as a collector and dried at 80 for 8 hours to form a cathode active material layer. Then RF sputtering by using the microwave devices 100 W, 93 sccm argon gas and oxygen gas in the lithium transition metal oxide LiNi 0 .5 and 15 sccm In the above positive electrode active material layer Mn 1 .5 O 4 to deposit the coating layer to the 183.6 nm thick Thereby preparing a positive electrode for a lithium secondary battery. The prepared positive electrode was used as a working electrode of a half cell, and a lithium metal foil was used as a counter electrode. Polypropylene wetted with an electrolyte was used as a separation membrane. Ethylene carbonate having 1.3 M LiPF 6 salt dissolved therein : Ethyl-methyl carbonate (volume ratio 3: 7) was used to prepare a half-cell.

도 1에 본 발명의 실시예에 따라 RF 스퍼터링 공정을 포함하는 리튬이차전지용 양극의 제조공정 개념도를 나타내었다.
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a manufacturing process of a cathode for a lithium secondary battery including an RF sputtering process according to an embodiment of the present invention.

(( 비교예Comparative Example ))

RF 스퍼터링법에 의하여 리튬전이금속 산화물을 증착하는 공정을 수행하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법으로 반쪽 전지를 제작하였다.
A half cell was fabricated in the same manner as in the above example except that the step of depositing a lithium transition metal oxide by RF sputtering was not performed.

도 2(a)는 본 발명의 실시예에 따라 양극 활물질층 위에 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층이 형성된 양극의 단면, 도 2(b)는 본 발명의 비교예에 따라 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층이 형성되지 않은 양극의 단면을 측정한 주사전자현미경(SEM) 사진을 나타내었다. 도 2(a)에서 보는 바와 같이 간격이 큰 LiMn2O4 입자 사이와 입자 위에 LiNi0 .5Mn1 .5O4의 리튬전이금속 산화물 미세 입자들이 채워지는 것을 알 수 있으나, 도 2(b)로부터는 양극 활물질인 LiMn2O4 입자의 구성 상태는 양호하지만 입자 간의 간격이 균일하지 못함을 확인하였다.FIG. 2 (a) is a cross-sectional view of a cathode in which an amorphous lithium transition metal oxide coating layer is formed on a cathode active material layer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 (b) (SEM) photograph of the cross section of the anode which was not observed. As shown in FIG. 2 (a), LiMn 2 O 4 Over between the particle and the particle LiNi 0 .5 Mn 1 .5 O of the lithium-transition metal oxide fine particles 4 were however found that the filling, from the FIG. 2 (b) is a cathode active material LiMn 2 O 4 It was confirmed that the composition of the particles was good, but the intervals between the particles were not uniform.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 형성되는 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층 표면의 결정구조를 나타낸 X선 회절(XRD) 그래프로서, 증착된 리튬전이금속 산화물 코팅층 표면의 결정구조를 확인하기 위하여, 유리 위에 본 발명에서 실시한 RF 스퍼터링과 동일한 방법으로 LiNi0 .5Mn1 .5O4를 증착하여 X선 회절 패턴을 분석한 결과를 나타낸 것이다. 도 3의 그래프와 함께 도시된 주사전자현미경(SEM) 사진에서 보는 바와 같이 증착 두께는 183.6 nm이고, X선 회절 패턴 분석에서는 결정구조에 기인하는 어떠한 특성 피크도 뚜렷하게 나타나지 않아 증착된 LiNi0.5Mn1.5O4이 비정질 구조임을 알 수 있었다.FIG. 3 is an X-ray diffraction (XRD) graph showing the crystal structure of the surface of the amorphous lithium transition metal oxide coating layer formed according to an embodiment of the present invention. In order to confirm the crystal structure of the surface of the deposited lithium transition metal oxide coating layer, by depositing a LiNi 0 .5 Mn 1 .5 O 4 in the same manner as in RF sputtering performed in the present invention shows the results of analysis on an X-ray diffraction pattern. FIG deposition thickness is 183.6 nm, as shown in photos of a scanning electron microscope (SEM) shown with the third graph, the X-ray diffraction pattern analysis of the deposited LiNi do not show clearly any characteristic peaks attributable to the crystal structure 0.5 Mn 1.5 O 4 was an amorphous structure.

반면, 도 4는 본 발명의 비교예에 따라 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층이 형성되지 않은 양극 활물질층의 결정구조를 나타낸 X선 회절(XRD) 그래프로서, 양극 활물질층은 다양한 결정면을 갖는 결정질임을 알 수 있다.FIG. 4 is an X-ray diffraction (XRD) graph showing the crystal structure of a cathode active material layer in which an amorphous lithium transition metal oxide coating layer is not formed according to a comparative example of the present invention. .

도 5는 본 발명에 따라 RF 스퍼터링법에 의하여 양극 활물질층 위에 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층이 증착된 리튬이차전지용 양극을 포함하는, 본 발명의 실시예 및 비교예로부터 제조된 리튬이차전지의 다양한 전류밀도에 따른 방전용량의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 5에서 보는 바와 같이 0.1C-rate에서 실시예와 비교예의 용량 감소율은 각각 98.5% 및 96.9%로서 큰 차이가 없지만, 상대적으로 높은 율특성인 4C-rate에서는 초기 용량 대비 용량 감소율이 각각 90.8%와 79.6%로 현저한 차이를 나타냄을 확인할 수 있다. 이는 리튬을 포함하는 LiNi0.5Mn1.5O4를 양극 활물질층 위에 증착함으로써 안정한 구조와 더불어, 리튬으로 인하여 리튬 이온의 전도도가 향상되었음을 보여주는 것이다.FIG. 5 is a graph showing the relationship between the various currents of the lithium secondary batteries manufactured in Examples and Comparative Examples of the present invention, which includes the positive electrode for a lithium secondary battery in which an amorphous lithium transition metal oxide coating layer is deposited on the positive electrode active material layer by RF sputtering according to the present invention. FIG. 5 is a graph showing a change in discharge capacity according to density. FIG. As shown in FIG. 5, the capacity reduction rates of the embodiment and the comparative example are 98.5% and 96.9% at 0.1C-rate, respectively. However, at 4C-rate, which is a relatively high rate characteristic, And 79.6%, respectively. This shows that LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 containing lithium is deposited on the cathode active material layer to improve the conductivity of the lithium ion due to lithium, in addition to the stable structure.

도 6은 본 발명의 실시예 및 비교예로부터 제조된 리튬이차전지의 고온 안정성을 평가하기 위하여 전지 내부의 온도를 높여 발화하는 온도 및 발열량을 측정한 시차주사열분석(DSC) 그래프로서, 도 6에서 보는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전지의 발화온도는 300.2, 발열량은 815.75 J/g인 반면, 비교예에 따른 전지의 경우에는 발화온도 298.1, 발열량 919.3 J/g이어서 발화온도는 큰 차이가 없지만 발열량에서 뚜렷한 차이를 보이므로, 본 발명의 실시예로부터 제조되는, 양극 활물질층 위에 RF 스퍼터링법에 의하여 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층이 증착된 양극을 포함하는 리튬이차전지는 열적 안정성이 현저히 향상됨을 확인할 수 있었다.
6 is a differential scanning calorimetry (DSC) graph in which the temperature and the calorific value for ignition by raising the temperature inside the battery are measured to evaluate the high-temperature stability of the lithium secondary battery manufactured from Examples and Comparative Examples of the present invention, The ignition temperature of the battery according to the embodiment of the present invention is 300.2 and the calorific value is 815.75 J / g. In the case of the comparative example, the ignition temperature is 298.1 and the calorific value is 919.3 J / g, The lithium secondary battery including the positive electrode on which the amorphous lithium transition metal oxide coating layer is deposited by the RF sputtering method on the positive electrode active material layer manufactured according to the embodiment of the present invention is remarkably improved in thermal stability .

Claims (15)

양극 활물질, 바인더 및 도전제를 함유하는 슬러리가 집전체 위에 도포되어 형성된 양극 활물질층; 및 상기 양극 활물질층 상에 증착된 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층;을 포함하는 리튬이차전지용 양극.
A cathode active material layer formed by applying a slurry containing a cathode active material, a binder and a conductive agent on a current collector; And an amorphous lithium transition metal oxide coating layer deposited on the positive active material layer.
제1항에 있어서,
상기 양극 활물질은 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1 -xCoxO2(0<X<1), Li-Ni-Mn계 복합 산화물, 및 Li-Ni-Mn-Co계 복합 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극
The method according to claim 1,
The positive electrode active material is a composite oxide of LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNi 1 -x Co x O 2 (0 <X <1), Li-Ni-Mn composite oxide, Wherein the positive electrode for lithium secondary battery is characterized in that the positive electrode
제1항에 있어서,
상기 바인더는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐알코올, 폴리비닐클로라이드, 스티렌-부타디엔 고무, 셀룰로오스계 고분자, 니트릴계 고분자, 및 불소계 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극
The method according to claim 1,
Wherein the binder is any one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, styrene-butadiene rubber, cellulose-based polymer, nitrile-based polymer, and fluorine-
제1항에 있어서,
상기 도전제는 도전성 탄소, 도전성 금속 또는 도전성 고분자인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극
The method according to claim 1,
Wherein the conductive agent is a conductive carbon, a conductive metal, or a conductive polymer.
제 1항에 있어서,
상기 비정질 리튬전이금속 산화물은 하기 일반식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극
<일반식 1>
Lix-Mn2-y-My-Oz (0.9≤x≤1.2, 0.35≤y≤0.85, 3.8≤z≤4.2)
(식 중, M은 Ni, Cu, Cr, Co, Fe, Ti, V, Zn, 및 Mo으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것이다)
The method according to claim 1,
Wherein the amorphous lithium transition metal oxide is represented by the following general formula (1)
&Lt; General Formula 1 &
Li x -Mn 2-y -M y -O z (0.9? X? 1.2, 0.35? Y? 0.85, 3.8? Z ? 4.2)
(Wherein M is one or more selected from the group consisting of Ni, Cu, Cr, Co, Fe, Ti, V, Zn and Mo)
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 리튬이차전지용 양극;
음극 활물질을 함유하는 음극;
분리막; 및
비수 전해질을 포함하는 리튬이차전지
A positive electrode for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 5;
A negative electrode containing a negative active material;
Separation membrane; And
A lithium secondary battery including a non-aqueous electrolyte
i) 양극 활물질, 바인더 및 도전제를 유기용매에 분산시켜 슬러리를 얻는 단계;
ii) 상기 슬러리를 집전체 위에 도포 및 건조하여 양극 활물질층을 형성하는 단계; 및
iii) 상기 양극 활물질층 위에 RF 스퍼터링법에 의하여 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층을 증착하는 단계;를 포함하는 리튬이차전지용 양극의 제조방법
i) dispersing the cathode active material, the binder and the conductive agent in an organic solvent to obtain a slurry;
ii) applying the slurry onto a current collector and drying to form a cathode active material layer; And
and iii) depositing an amorphous lithium transition metal oxide coating layer on the positive electrode active material layer by RF sputtering.
제7항에 있어서,
상기 i) 단계의 양극 활물질은 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1 -xCoxO2(0<X<1), Li-Ni-Mn계 복합 산화물, 및 Li-Ni-Mn-Co계 복합 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극의 제조방법
8. The method of claim 7,
The positive electrode active material in step i) may be LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNi 1 -x Co x O 2 (0 <X <1) -C-based composite oxide, and a method for producing a positive electrode for a lithium secondary battery,
제7항에 있어서,
상기 i) 단계의 바인더는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐알코올, 폴리비닐클로라이드, 스티렌-부타디엔 고무, 셀룰로오스계 고분자, 니트릴계 고분자, 및 불소계 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극의 제조방법
8. The method of claim 7,
The binder in step i) is any one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, styrene-butadiene rubber, cellulose-based polymer, nitrile-based polymer, and fluorine- Method for manufacturing positive electrode for battery
제7항에 있어서,
상기 i) 단계의 도전제는 도전성 탄소, 도전성 금속 또는 도전성 고분자인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극의 제조방법
8. The method of claim 7,
A method for producing a positive electrode for a lithium secondary battery, wherein the conductive agent in step i) is a conductive carbon, a conductive metal or a conductive polymer
제7항에 있어서,
상기 i) 단계의 유기용매는 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, N-메틸피롤리돈, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극의 제조방법
8. The method of claim 7,
The organic solvent in step i) is any one selected from the group consisting of water, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, N-methylpyrrolidone, and mixtures thereof.
제7항에 있어서,
상기 ii) 단계의 집전체는 알루미늄 호일인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극의 제조방법
8. The method of claim 7,
Wherein the current collector in the step ii) is an aluminum foil.
제7항에 있어서,
상기 iii) 단계의 RF 스퍼터링법은 50~200 W의 마이크로파, 아르곤 가스 80~100 sccm 및 산소 기체 5~25 sccm를 투입하여 30~40분 동안 증착하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극의 제조방법
8. The method of claim 7,
The RF sputtering method in the step iii) is carried out by charging 50 to 200 W of microwave, argon gas of 80 to 100 sccm and oxygen gas of 5 to 25 sccm for 30 to 40 minutes.
제7항에 있어서,
상기 iii) 단계의 비정질 리튬전이금속 산화물은 하기 일반식 1로 표시되는 것임을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극의 제조방법
<일반식 1>
Lix-Mn2-y-My-Oz (0.9≤x≤1.2, 0.35≤y≤0.85, 3.8≤z≤4.2)
(식 중, M은 Ni, Cu, Cr, Co, Fe, Ti, V, Zn, 및 Mo으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것이다)
8. The method of claim 7,
Wherein the amorphous lithium transition metal oxide in step iii) is represented by the following general formula 1:
&Lt; General Formula 1 &
Li x -Mn 2-y -M y -O z (0.9? X? 1.2, 0.35? Y? 0.85, 3.8? Z ? 4.2)
(Wherein M is one or more selected from the group consisting of Ni, Cu, Cr, Co, Fe, Ti, V, Zn and Mo)
제7항에 있어서,
상기 iii) 단계의 비정질 리튬전이금속 산화물 코팅층은 그 두께가 150 내지 200 nm인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극의 제조방법
8. The method of claim 7,
Wherein the amorphous lithium transition metal oxide coating layer in step iii) has a thickness of 150 to 200 nm.
KR1020130082346A 2013-07-12 2013-07-12 Cathode for lithium secondary battery comprising amorphous lithium transition metal oxide coating layer and manufacturing method thereof KR101556299B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130082346A KR101556299B1 (en) 2013-07-12 2013-07-12 Cathode for lithium secondary battery comprising amorphous lithium transition metal oxide coating layer and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130082346A KR101556299B1 (en) 2013-07-12 2013-07-12 Cathode for lithium secondary battery comprising amorphous lithium transition metal oxide coating layer and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150008307A KR20150008307A (en) 2015-01-22
KR101556299B1 true KR101556299B1 (en) 2015-10-02

Family

ID=52572004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130082346A KR101556299B1 (en) 2013-07-12 2013-07-12 Cathode for lithium secondary battery comprising amorphous lithium transition metal oxide coating layer and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101556299B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019108026A1 (en) * 2017-12-01 2019-06-06 주식회사 엘지화학 Electrode assembly and lithium secondary battery including same
US11329290B2 (en) 2017-12-01 2022-05-10 Lg Energy Solution, Ltd. Electrode assembly and secondary lithium battery including the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019108026A1 (en) * 2017-12-01 2019-06-06 주식회사 엘지화학 Electrode assembly and lithium secondary battery including same
US11329290B2 (en) 2017-12-01 2022-05-10 Lg Energy Solution, Ltd. Electrode assembly and secondary lithium battery including the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150008307A (en) 2015-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101243912B1 (en) Positive active material, and positive electrode and lithium battery containing the material
JP6177345B2 (en) Negative electrode active material for lithium secondary battery and method for producing the same
US8999579B2 (en) Surface treated anode active material and method of making the same, anode including the same, and lithium battery including the same
JP5757148B2 (en) Negative electrode active material for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery using the negative electrode active material
KR20160149862A (en) Silicon oxide-carbon-polymer composite, and negative electrode active material comprising the same
KR20160045029A (en) Positive electrode active material for rechargable lithium battery, and rechargable lithium battery including the same
JP2023520192A (en) secondary battery
KR20130106687A (en) Negative active material and lithium battery containing the material
CN114551875A (en) Secondary battery positive electrode including ferroelectric component and method of manufacturing the same
CN111344256A (en) Method for preparing positive electrode active material for secondary battery
KR20200090643A (en) Anode Active Material for Lithium Secondary Battery, Anode Comprising the same, and Lithium Secondary Battery Comprising the Same
KR20180117483A (en) Negative electrode for lithium secondary battery, lithium secondary battery comprising the same, and preparing method thereof
KR20150065078A (en) Negative active material for rechargeable lithium battery, method of preparing the same, and rechargeable lithium battery including the same
KR102117618B1 (en) Surface-treated cathode active material for a lithium secondary battery, method of preparing for the same, and a lithium secondary battery comprising the same
KR101556299B1 (en) Cathode for lithium secondary battery comprising amorphous lithium transition metal oxide coating layer and manufacturing method thereof
CN113939930A (en) Composite anode active material, method for preparing same, anode comprising same, and secondary battery
KR101142533B1 (en) Metal based Zn Negative Active Material and Lithium Secondary Battery Comprising thereof
KR102534215B1 (en) Lithium Secondary Battery Comprising Si Anode
CN108539151B (en) Electrode material for secondary battery and secondary battery
KR20200018147A (en) Lithium Secondary Battery Comprising Si Anode and Method of Making the Same
KR20070059829A (en) Novel anode active material, producing method thereof, and lithium secondary battery comprising the same
KR101609244B1 (en) Positive active material for rechargeable lithium battery, method for manufacturing the same, and rechargeable lithium battery including the same
KR101490406B1 (en) Positive electrode active material coated with fluorine compounds for lithium secondary battery and preparation method thereof
KR101783316B1 (en) Positive electrode active material for rechargable lithium battery and rechargable lithium battery including the same
CN114747041A (en) Positive electrode optimized for improved high temperature life characteristics and secondary battery comprising the same

Legal Events

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

Payment date: 20180903

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190902

Year of fee payment: 5