KR101564131B1 - Cathode active material for lithium secondary battery and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬이차전지용 양극활물질 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 Mn-rich의 표면을 LBO 유리로 코팅함으로써, 고속 충, 방전 사이클 조건에서의 급격한 용량 저하를 방지하고 사이클 특성 및 수명 특성을 개선하며, 양극 슬러리 제조에 사용되는 용매의 양을 현저히 절감할 수 있는 리튬이차전지용 양극활물질 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cathode active material for a lithium secondary battery and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method for manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery by coating a surface of Mn-rich with LBO glass to prevent a rapid capacity decrease under high- To a cathode active material for a lithium secondary battery capable of remarkably reducing the amount of a solvent used for producing a positive electrode slurry and a method for producing the same.

Description

리튬이차전지용 양극활물질 및 그 제조방법{CATHODE ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a cathode active material for a lithium secondary battery, and a cathode active material for a lithium secondary battery,

본 발명은 리튬이차전지용 양극활물질 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a cathode active material for a lithium secondary battery and a method of manufacturing the same.

근래, 휴대전화, PDA, 랩탑 컴퓨터 등 휴대 전자기기를 비롯해 다방면에서 리튬이차전지가 사용되고 있다. 특히 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요원인 중 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석 연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기자동차의 구동원으로서 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 갖는 리튬이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 상용화 단계에 있다. 한편 리튬이차전지를 이러한 전기자동차의 구동원으로 사용하기 위해서는 높은 출력과 더불어 넓은 구간의 충전상태(SOC: State Of Charge)에서 안정적으로 출력을 유지할 수 있어야 한다.
2. Description of the Related Art In recent years, lithium secondary batteries have been used in many fields including portable electronic devices such as mobile phones, PDAs, and laptop computers. Especially, as the interest in environmental problems grows, it is one of the main causes of air pollution. As a driving source of electric vehicles that can replace fossil fuel vehicles such as gasoline vehicles and diesel vehicles, lithium secondary batteries Research on batteries has been actively conducted, and some of them are in the commercialization stage. On the other hand, in order to use lithium secondary battery as a driving source of such electric vehicles, it is necessary to maintain a stable output in a wide range of state of charge (SOC) in addition to a high output.

고용량 리튬이차전지의 양극재로서, 기존의 대표적 양극물질인 LiCoO2의 경우 에너지 밀도의 증가와 출력 특성의 실용 한계치에 도달하고 있고, 특히 고에너지 밀도 응용 분야에 사용될 경우 그 구조적 불안정성으로 인하여 고온 충전상태에서 구조 변성과 더불어 구조 내의 산소를 방출하여 전지 내의 전해질과 발열 반응을 일으켜 전지 폭발의 주원인이 된다. 이러한 LiCoO2의 안전성 문제를 개선하기 위하여 층상 결정구조의 LiMnO2, 스피넬 결정구조의 LiMn2O4 등 리튬함유 망간산화물과 LiNiO2 등 리튬함유 니켈산화물의 사용이 고려되어 왔으며, 최근에는 고용량의 재료로서 층상 구조의 리튬망간산화물에 필수 전이금속으로 망간(Mn)을 다른 전이 금속들(리튬 제외)보다 다량으로 첨가하는 리튬망간산화물(이하, "Mn-rich"로도 약칭함)에 대해 많은 연구가 진행되고 있다.
LiCoO 2 , which is a typical positive electrode material as a cathode material of a high capacity lithium secondary battery, has reached the practical limit of an increase in energy density and output characteristics. Especially, when it is used in a high energy density application field, State, it releases oxygen in the structure and generates an exothermic reaction with the electrolyte in the cell, thereby becoming the main cause of the explosion of the battery. In order to solve the safety problem of LiCoO 2 , a lithium-containing manganese oxide such as a layered crystal structure of LiMnO 2 , a spinel crystal structure of LiMn 2 O 4 and LiNiO 2 Recently, the use of lithium manganese oxide (LiMnO2), which is a high-capacity material, is added to a layered lithium manganese oxide as a necessary transition metal in a larger amount than manganese (Mn) (Hereinafter abbreviated as "Mn-rich").

이처럼 Mn-rich는 가격 대비 용량이 큰 리튬이차전지의 양극재로서 각광받고 있지만, 실제 적용을 위한 고속의 충, 방전 조건에서 다른 일반적인 층상 양극재와 달리 그 용량이 급격히 줄어드는 문제가 있으며, 나아가 전지 내에서 재료의 느린 반응속도로 인해 수명 특성에도 악영향을 끼치는 것으로 인식되고 있다.
As described above, Mn-rich is attracting attention as a cathode material of a lithium secondary battery having a high capacity and a large capacity. However, the capacity of the material is drastically reduced at high charge and discharge conditions for practical application, unlike other conventional layered cathode materials. Further, It is recognized that the slow response rate of the material also adversely affects the life characteristics.

이에, Mn-rich 고유의 유리한 특성들을 유지하면서 고속 충, 방전시 용량 저하를 방지하고 전지 특성을 개선할 수 있는 새로운 양극재 및 이러한 양극재를 효과적, 경제적으로 제조할 수 있는 방법에 대한 개발이 요구되고 있다.
Accordingly, a new cathode material capable of preventing deterioration of capacity during high-speed charging and discharging and improving battery characteristics while maintaining favorable characteristics of Mn-rich, and a method for manufacturing such a cathode material effectively and economically Is required.

한국공개특허공보 제10-2009-0006897호Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-0006897

본 발명은 상기와 같은 요구 및 종래 문제를 해결하고자 한 것으로, 고속 충, 방전시 급격한 용량 저하가 없고 사이클 특성 및 수명 특성이 우수하며 양극 제조에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 양극재 및 그 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
Disclosure of the Invention The present invention has been made to solve the above-mentioned problems and conventional problems, and it is an object of the present invention to provide a positive electrode material and a manufacturing method thereof which are excellent in cycle characteristics and lifetime characteristics without rapid capacity decrease, The present invention also provides a method for providing the above-described method.

상기한 기술적 과제를 달성하고자, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 리튬망간산화물의 표면이 LBO 유리(Li2O-B2O3 glass)로 코팅된 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극활물질을 제공한다: In order to achieve the above object, the present invention provides a cathode active material for a lithium secondary battery, wherein the surface of the lithium manganese oxide represented by Chemical Formula 1 is coated with an LBO glass (Li 2 OB 2 O 3 glass)

[화학식 1] [Chemical Formula 1]

xLi2MnO3·(1-x)LiyMO2 xLi 2 MnO 3 (1-x) Li y MO 2

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

0<x<1이고, 0 &lt; x < 1,

0.9≤y≤1.2이며, 0.9? Y? 1.2,

M은 Mn, Ni, Co, Fe, Cr, V, Cu, Zn, Ti, Al, Mg 및 B로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 원소이다.M is at least one element selected from the group consisting of Mn, Ni, Co, Fe, Cr, V, Cu, Zn, Ti, Al,

또한, 본 발명은 a) 상기 화학식 1로 표시되는 리튬망간산화물을 수산화리튬 및 붕산과 혼합하는 단계; 및 b) 상기 혼합물을 화학적으로 표면코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 상기 양극활물질의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for preparing lithium manganese oxide, comprising: a) mixing the lithium manganese oxide represented by Formula 1 with lithium hydroxide and boric acid; And b) chemically surface-coating the mixture. The method of manufacturing the cathode active material according to claim 1,

또한, 본 발명의 다른 측면으로, 상기 양극활물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a positive electrode for a lithium secondary battery, comprising the positive electrode active material.

또한, 본 발명의 또 다른 측면으로, 상기 양극을 포함하는 리튬이차전지, 및 상기 리튬이차전지 다수를 전기적으로 연결하여 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈 또는 전지팩을 제공한다.
According to still another aspect of the present invention, there is provided a battery module or a battery pack, comprising a lithium secondary battery including the positive electrode, and a plurality of the lithium secondary batteries electrically connected to each other.

본 발명에 따른 리튬이차전지용 양극활물질은 LBO 표면코팅으로 인해 빠른 충, 방전 사이클 조건에서 급격한 용량 저하가 방지될 뿐만 아니라, 사이클 특성 및 수명 특성이 우수하다. The cathode active material for a lithium secondary battery according to the present invention is not only rapidly prevented from deterioration in capacity under fast charging and discharging cycle conditions due to LBO surface coating, but also has excellent cycle characteristics and service life characteristics.

또한, 상기 양극활물질을 포함하는 양극 슬러리 제조시 사용되는 용매(예컨대, NMP)의 양을 현저히 줄일 수 있는 이점이 있다.
In addition, there is an advantage that the amount of a solvent (for example, NMP) used in the preparation of the positive electrode slurry containing the positive electrode active material can be remarkably reduced.

도 1은 실시예 및 비교예에 의한 리튬이차전지의 레이트 용량(rate capability)을 나타낸 그래프이다.
도 2는 실시예 및 비교예에 의한 리튬이차전지의 사이클 특성을 나타낸 그래프이다.
1 is a graph showing a rate capability of a lithium secondary battery according to Examples and Comparative Examples.
2 is a graph showing the cycle characteristics of a lithium secondary battery according to Examples and Comparative Examples.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

표면코팅된Surface coated 양극활물질Cathode active material

리튬이차전지용 양극활물질은 하기 화학식 1로 표시되는 리튬망간산화물의 표면이 LBO 유리(리튬보론옥사이드 유리; Li2O-B2O3계 glass)로 코팅된 것이다. The cathode active material for a lithium secondary battery is a lithium manganese oxide represented by the following general formula (1) coated on an LBO glass (lithium boron oxide glass; Li 2 OB 2 O 3 -based glass).

[화학식 1] [Chemical Formula 1]

xLi2MnO3·(1-x)LiyMO2 xLi 2 MnO 3 (1-x) Li y MO 2

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

x는 몰수비로서 0<x<1이고, x is a molar ratio, 0 < x < 1,

0.9≤y≤1.2(상세하게는, y=1)이며, 0.9? Y? 1.2 (more specifically, y = 1)

M은 Mn, Ni, Co, Fe, Cr, V, Cu, Zn, Ti, Al, Mg 및 B로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 원소이다.
M is at least one element selected from the group consisting of Mn, Ni, Co, Fe, Cr, V, Cu, Zn, Ti, Al,

상기 화학식 1로 표시되는 리튬망간산화물(Mn-rich)은 필수 전이금속으로 Mn을 포함하며, Mn의 함량이 리튬을 제외한 기타 금속들의 함량보다 많은 층상 구조 리튬 전이금속 산화물의 일종이다.The lithium manganese oxide represented by the above formula (1) is a kind of layer-structured lithium transition metal oxide containing Mn as an essential transition metal, and the content of Mn is larger than the content of other metals except lithium.

Mn-rich에 필수 전이금속으로 포함되는 Mn은 기타 금속들(리튬 제외)의 함량보다 다량으로 포함되는바, 리튬을 제외한 금속들의 전체량을 기준으로 50 ~ 80몰%인 것이 바람직하다. Mn의 함량이 너무 적으면 안전성이 저하되고 제조비용이 증가하며 Mn-rich만의 독특한 특성을 발휘하기 어려울 수 있다. 반대로 Mn의 함량이 너무 많으면 사이클 안정성이 떨어질 수 있다.Mn contained as an essential transition metal in Mn-rich is contained in a larger amount than other metals (excluding lithium), and it is preferably 50 to 80 mol% based on the total amount of metals except lithium. If the content of Mn is too small, the safety is lowered, the manufacturing cost is increased, and it may be difficult to exhibit the unique characteristics of only Mn-rich. Conversely, if the content of Mn is too large, the cycle stability may be deteriorated.

상기 Mn-rich는 층상구조의 복합체(composite)일 수도 있고, 고용체(solid solution) 형태일 수도 있다. 또한 Mn-rich는 무독성이고, LiCoO2에 비해 상대적으로 저렴하며, 이를 양극활물질로 사용할 경우 고용량의 이차전지를 제공할 수 있는 이점이 있다. 이러한 측면에서, 상기 화학식 1에서의 M은 Mn, Ni 및 Co인 것이 바람직하다.The Mn-rich may be a composite of a layered structure or may be in the form of a solid solution. In addition, Mn-rich is non-toxic and relatively inexpensive compared with LiCoO 2 , and when used as a cathode active material, there is an advantage that a high capacity secondary battery can be provided. In this respect, M in Formula 1 is preferably Mn, Ni and Co.

한편, Mn-rich는 음극 표면에서의 초기 비가역 반응에 소모되는 리튬이온을 제공하고, 이후 방전시에는 음극에서의 비가역 반응에 사용되지 않았던 리튬이온들이 양극으로 이동하여 추가적인 리튬 소스를 제공할 수도 있는 물질이다.On the other hand, Mn-rich provides lithium ions that are consumed in the initial irreversible reaction on the surface of the cathode, and lithium ions which were not used in the irreversible reaction at the cathode during the subsequent discharge may move to the anode to provide an additional lithium source Material.

또한, Mn-rich는 고전압에서 과충전시 큰 용량을 발현하는 재료이다. 즉, Mn-rich는 양극활물질 내 구성성분의 산화수 변화에 의해 나타나는 산화/환원 전위 이상에서 일정 구간의 평탄준위를 갖고 있는데, 구체적으로 양극전위 기준 4.45V 이상의 고전압에서 (과)충전시 4.45 ~ 4.8V 영역에서 평탄준위 구간을 갖는다.In addition, Mn-rich is a material that exhibits a large capacity when overcharged at high voltage. In other words, Mn-rich has a flat level at a certain level above the oxidation / reduction potential, which is indicated by the change in the oxidation number of constituents in the cathode active material. Specifically, at a high voltage of 4.45 V or more based on the anode potential, And a flat level section in the V region.

특히, Mn-rich는 일반적인 층상 구조의 리튬이차전지용 양극재에 비해 낮은 가격과 높은 용량은 갖는 장점이 있다.In particular, Mn-rich is advantageous in that it has a lower cost and higher capacity than a cathode material for a lithium secondary battery having a general layered structure.

그러나, 실제 적용을 위한 고속 방전 조건에서는 Mn-rich만의 이러한 장점이 발현되지 않고 용량이 급격히 줄어드는 문제가 있으며, 전지 내에서 재료의 느린 반응속도로 인해 수명 특성에도 악영향을 끼치는 것으로 인식되고 있다.
However, in the high-speed discharge condition for practical application, such merits of Mn-rich are not manifested and the capacity is sharply reduced, and it is recognized that the slow response speed of the material in the battery adversely affects the life characteristics.

이에, 본 발명에서는 Mn-rich만의 특징적 이점을 보유하면서도 고속 충, 방전 조건에서 급격한 용량 저하를 방지하고 수명 특성 또한 개선시키기 위해, Mn-rich의 표면을 LBO 유리로 코팅한 리튬이차전지용 양극활물질을 제공한다. 즉, 본 발명자들은 Mn-rich 표면을 LBO 유리로 코팅할 경우 레이트(rate) 특성 및 사이클 특성이 개선되고, 계면저항(interfacial resistance)이 감소하며, 나아가 적은 양의 용매로도 원하는 점도를 얻을 수 있어 양극 슬러리 제조시 사용되는 용매(예컨대, NMP) 사용량 또한 기존 대비 약 2/3의 수준으로 대폭 절감할 수 있음을 확인하였다.
Therefore, in order to prevent the rapid decrease in capacity and to improve the lifespan characteristics under high-speed charge and discharge conditions while maintaining the characteristic merits of only Mn-rich, the present invention provides a positive electrode active material for a lithium secondary battery in which the surface of Mn- to provide. That is, the present inventors have found that when the Mn-rich surface is coated with LBO glass, the rate characteristic and the cycle characteristic are improved, the interfacial resistance is reduced, and further, a desired viscosity is obtained even with a small amount of solvent The amount of the solvent (for example, NMP) used in the preparation of the positive electrode slurry can be drastically reduced to about 2/3.

상기 LBO 유리에서 Li2O:B2O3의 몰비는 요구되는 특성의 종류 및 정도를 고려하여 적절히 조절할 수 있다. 일 구체예에서, Li2O:B2O3의 몰비는 1:3 ~ 3:1일 수 있으며, 구체적으로는 몰비가 1:2인 Li2O-2B2O3를 사용할 수 있다.
The molar ratio of Li 2 O: B 2 O 3 in the LBO glass can be appropriately controlled in consideration of the kind and degree of the required characteristics. In one embodiment, the molar ratio of Li 2 O: B 2 O 3 may be 1: 3 to 3: 1, specifically Li 2 O- 2 B 2 O 3 with a molar ratio of 1: 2.

Mn-rich의 표면코팅에 사용되는 상기 LBO 유리는 양극활물질 총 중량 기준으로 0.5 ~ 15 중량%일 수 있다. LBO 유리의 함량이 0.5 중량% 미만이면 전술한 바와 같은 효과를 얻기 어려울 수 있으며, 그 함량이 15 중량%를 초과하면 Mn-rich의 상대적 함량 감소로 전지의 용량이 감소하거나 에너지 밀도가 저하될 수 있다.
The LBO glass used for the surface coating of Mn-rich may be 0.5 to 15% by weight based on the total weight of the cathode active material. If the content of the LBO glass is less than 0.5% by weight, it may be difficult to obtain the above effects. If the content exceeds 15% by weight, the relative content of Mn-rich may decrease, have.

Mn-rich의 표면을 LBO 유리로 코팅하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당분야에서 통상적으로 사용되는 양극활물질의 표면처리 방법을 적용하여 코팅을 수행할 수 있다.The method of coating the surface of Mn-rich with LBO glass is not particularly limited, and coating can be performed by applying a surface treatment method of a cathode active material commonly used in the art.

일 구체예로, 본 발명은 a) 상기 화학식 1로 표시되는 리튬망간산화물(Mn-rich)을 수산화리튬 및 붕산과 혼합하는 단계; 및 b) 상기 혼합물을 화학적으로 표면코팅하는 단계를 포함하는 상기 양극활물질의 제조방법을 제공한다.In one embodiment, the present invention provides a method for preparing a lithium battery, comprising the steps of: a) mixing lithium manganese oxide (Mn-rich) represented by Formula 1 with lithium hydroxide and boric acid; And b) chemically surface-coating the mixture. The present invention also provides a method for producing the cathode active material.

상기 a) 단계에서 수산화리튬으로는 LiOH, LiOH·H2O 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 붕산으로는 오쏘붕산(H3BO3), 메타붕산(HBO2) 및 사붕산(H2B4O7)을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 또한 상기 혼합은 액상(예컨대, 메탄올)에서 수행하는 것이 바람직하다. In step a), lithium hydroxide may be LiOH, LiOH.H 2 O or a mixture thereof. Examples of the boric acid include orthoboric acid (H 3 BO 3 ), metaboric acid (HBO 2 ) and tetraboric acid (H 2 B 4 O 7 ) may be used singly or in combination of two or more. It is also preferred that the mixing is carried out in a liquid phase (e.g. methanol).

상기 b) 단계에서 화학적인 표면코팅은, 예를 들어 상기 a) 단계에서 얻어진 혼합물을 250℃ ~ 1000℃의 온도에서 열처리(heat treatment)함으로써 수행될 수 있다.
The chemical surface coating in step b) may be performed, for example, by heat treating the mixture obtained in step a) at a temperature of 250 ° C to 1000 ° C.

양극anode

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기한 바와 같은 양극활물질을 포함하는 리튬이차전지용 양극이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a positive electrode for a lithium secondary battery comprising the above-mentioned positive electrode active material.

본 발명의 양극은 LBO 유리로 표면코팅된 Mn-rich를 양극활물질로서 사용하여 당분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 양극활물질, 도전재, 바인더, (필요에 따라) 충진제 등을 분산매(용매)에 분산, 혼합시켜 슬러리를 만들고 이를 양극 집전체 상에 도포한 후 건조 및 압연하여 본 발명의 양극을 제조할 수 있다.The positive electrode of the present invention can be produced by a conventional method known in the art using Mn-rich surface-coated with LBO glass as a cathode active material. For example, a slurry is prepared by dispersing and mixing the above-mentioned cathode active material, conductive material, binder, (if necessary) filler and the like in a dispersion medium (solvent) and applying the slurry to the cathode current collector, followed by drying and rolling, Can be prepared.

본 발명에 따라 LBO 유리로 표면코팅된 Mn-rich를 양극활물질로 사용할 경우, 적은 양의 용매로도 원하는 점도를 얻을 수 있어 양극 슬러리 제조시 사용되는 용매(예컨대, NMP) 사용량 또한 크게 절감할 수 있다.
According to the present invention, when Mn-rich surface-coated with LBO glass is used as a cathode active material, a desired viscosity can be obtained even with a small amount of solvent, so that the amount of a solvent (for example, NMP) have.

상기 도전재는 리튬이차전지의 내부 환경에서 부반응을 유발하지 않고 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 우수한 전기전도성을 갖는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 대표적으로는 흑연 또는 도전성 탄소를 사용할 수 있다.The conductive material is not particularly limited as long as it does not cause a side reaction in the internal environment of the lithium secondary battery and does not cause chemical change in the battery but has excellent electrical conductivity. Typically, graphite or conductive carbon may be used.

예를 들어, 천연 흑연, 인조 흑연 등의 흑연; 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 뎅카 블랙, 써멀 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 결정구조가 그라펜이나 그라파이트인 탄소계 물질; 탄소 섬유, 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본; 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화 아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 산화물; 및 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 고분자;를 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.For example, graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, black black, thermal black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; A carbon-based material whose crystal structure is graphene or graphite; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Carbon fluoride; Metal powders such as aluminum and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive oxides such as titanium oxide; And polyphenylene derivatives may be used singly or in combination of two or more, but the present invention is not limited thereto.

상기 도전재는 통상적으로 양극활물질을 포함한 양극재 전체 중량 100 중량부를 기준으로 0.5 ~ 50 중량부, 상세하게는 1 ~ 15 중량부, 더욱 상세하게는 3 ~ 10 중량부 첨가된다. 도전재의 함량이 0.5 중량부 미만으로 너무 적으면 전기전도성 향상 효과를 기대하기 어렵거나 전지의 전기화학적 특성이 저하될 수 있으며, 도전재의 함량이 50 중량부를 초과하여 너무 많으면 상대적으로 양극활물질의 양이 적어져 용량 및 에너지 밀도가 저하될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 0.5 to 50 parts by weight, specifically 1 to 15 parts by weight, more specifically 3 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total weight of the cathode material including the cathode active material. If the content of the conductive material is less than 0.5 parts by weight, the effect of improving electrical conductivity may not be expected or the electrochemical characteristics of the battery may deteriorate. If the content of the conductive material exceeds 50 parts by weight, the amount of the cathode active material And the capacity and the energy density may be lowered.

양극재에 도전재를 포함시키는 방법은 크게 제한되지 않으며, 양극활물질에의 코팅 등 당분야에 공지된 통상적인 방법을 사용할 수 있다. 또한 경우에 따라서는 양극활물질에 도전성의 제2피복층이 부가됨으로 인해 상기와 같은 도전재의 첨가를 대신할 수도 있다.
The method of incorporating the conductive material into the cathode material is not particularly limited, and conventional methods known in the art such as coating on the cathode active material can be used. In some cases, since the conductive second coating layer is added to the positive electrode active material, the addition of the conductive material as described above may be substituted.

상기 바인더는 양극활물질과 도전재 등의 결합 및 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분이다.The binder is a component that assists in bonding of the positive electrode active material and the conductive material, and bonding to the current collector.

상기 바인더로는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리비닐리덴플루오라이드-폴리헥사플루오로프로필렌 공중합체(PVdF/HFP), 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알코올, 폴리비닐에테르, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌옥사이드, 알킬화 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌, 폴리메틸(메트)아크릴레이트, 폴리에틸(메트)아크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피리딘, 폴리비닐피롤리돈, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM) 고무, 술폰화 EPDM 고무, 스틸렌-부틸렌 고무, 불소 고무, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinylidene fluoride-polyhexafluoropropylene copolymer (PVdF / HFP), polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl ether, polyethylene, polyethylene oxide, (Meth) acrylate, polyethyl (meth) acrylate, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyvinylpyridine, polyvinylpyrrolidone, Butadiene rubber, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) rubber, sulfonated EPDM rubber, styrene-butylene rubber, fluorine rubber, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxy At least one selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone, propylcellulose, regenerated cellulose, and mixtures thereof may be used, But is not limited thereto.

상기 바인더는 통상적으로 양극활물질을 포함한 양극재 전체 중량 100 중량부를 기준으로 1 ~ 50 중량부, 더욱 상세하게는 3 ~ 15 중량부 첨가된다. 바인더의 함량이 1 중량부 미만이면 전극활물질과 집전체와의 접착력이 불충분해질 수 있으며, 50 중량부를 초과하면 접착력은 향상되지만 그만큼 전극활물질의 함량이 감소하여 전지 용량이 낮아질 수 있다.
The binder is usually added in an amount of 1 to 50 parts by weight, more specifically 3 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the cathode material including the cathode active material. If the content of the binder is less than 1 part by weight, the adhesive force between the electrode active material and the current collector may be insufficient. If the amount of the binder is more than 50 parts by weight, the adhesive strength may be improved, but the content of the electrode active material may be decreased.

본 발명의 양극을 구성하는 양극재에는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 충진제가 선택적으로 첨가될 수 있다.The positive electrode material constituting the positive electrode of the present invention may optionally contain a filler as a component for suppressing the expansion of the positive electrode.

상기 충진제는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 전극의 팽창을 억제할 수 있는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소 섬유 등의 섬유상 물질; 등을 사용할 수 있다.
The filler is not particularly limited as long as it can inhibit the expansion of the electrode without causing chemical changes in the battery, and examples thereof include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers; Etc. may be used.

상기 분산매로는 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone), DMF(dimethyl formamide), DMSO(dimethyl sulfoxide), 에탄올, 이소프로판올, 물, 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
The dispersion medium may be N-methyl-2-pyrrolidone (DMF), dimethyl formamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), ethanol, isopropanol, water or mixtures thereof.

상기 양극 집전체로는 백금(Pt), 금(Au), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 은(Ag), 루테늄(Ru), 니켈(Ni), 스테인리스스틸(STS), 알루미늄(Al), 몰리브데늄(Mo), 크롬(Cr), 카본(C), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), ITO(In doped SnO2), FTO(F doped SnO2), 및 이들의 합금과, 알루미늄(Al) 또는 스테인리스스틸의 표면에 카본(C), 니켈(Ni), 티타늄(Ti) 또는 은(Ag)을 표면 처리한 것 등을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 양극 집전체의 형태는 호일, 필름, 시트, 펀칭된 것, 다공질체, 발포체 등의 형태일 수 있다.
The positive electrode current collector may be formed of a metal such as platinum (Pt), gold (Au), palladium (Pd), iridium (Ir), silver (Ag), ruthenium (Ru), nickel (Ni), stainless steel (STS) ), Molybdenum (Mo), chromium (Cr), carbon (C), titanium (Ti), tungsten (W), ITO (In doped SnO 2 ), FTO (F doped SnO 2 ) , A surface of aluminum (Al) or a stainless steel surface treated with carbon (C), nickel (Ni), titanium (Ti) or silver (Ag) may be used. The form of the anode current collector may be in the form of foil, film, sheet, punched, porous body, foam or the like.

리튬이차전지Lithium secondary battery

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 양극을 포함하는 리튬이차전지가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a lithium secondary battery including the positive electrode.

일반적으로 리튬이차전지는 양극재와 집전체로 구성된 양극, 음극재와 집전체로 구성된 음극, 및 상기 양극과 음극 간의 전기적 접촉을 차단하고 리튬이온을 이동케 하는 분리막으로 구성되며, 전극과 분리막 재료의 void에는 리튬이온의 전도를 위한 전해액이 포함되어 있다.
Generally, a lithium secondary battery is composed of a positive electrode composed of a positive electrode material and a current collector, a negative electrode composed of a negative electrode material and a current collector, and a separator for blocking electrical contact between the positive electrode and the negative electrode and moving lithium ions, Includes an electrolyte solution for conducting lithium ions.

상기 음극은 당분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조할 수 있다. 예를 들어, 음극활물질, 도전재, 바인더, (필요에 따라) 충진제 등을 분산매(용매)에 분산, 혼합시켜 슬러리를 만들고 이를 음극 집전체 상에 도포한 후 건조 및 압연하여 음극을 제조할 수 있다.The cathode can be produced by a conventional method known in the art. For example, a negative electrode can be prepared by dispersing and mixing a negative electrode active material, a conductive material, a binder, and a filler (if necessary) in a dispersion medium (solvent) to form a slurry, applying the dispersion to an anode current collector, have.

상기 음극활물질로는 리튬 금속, 리튬 합금(예컨대, 리튬과 알루미늄, 아연, 비스무스, 카드뮴, 안티몬, 실리콘, 납, 주석, 갈륨 또는 인듐 등과 같은 금속과의 합금), 비정질탄소, 결정질탄소, 탄소복합체 및 SnO2를 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of the negative electrode active material include lithium metal, a lithium alloy (e.g., an alloy of lithium and aluminum, zinc, bismuth, cadmium, antimony, silicon, lead, tin, gallium or indium), amorphous carbon, crystalline carbon, And SnO 2 may be used, but are not limited thereto.

상기 음극 집전체로는 백금(Pt), 금(Au), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 은(Ag), 루테늄(Ru), 니켈(Ni), 스테인리스스틸(STS), 구리(Cu), 몰리브데늄(Mo), 크롬(Cr), 카본(C), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), ITO(In doped SnO2), FTO(F doped SnO2), 및 이들의 합금과, 구리(Cu) 또는 스테인리스스틸의 표면에 카본(C), 니켈(Ni), 티타늄(Ti) 또는 은(Ag)을 표면 처리한 것 등을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 음극 집전체의 형태는 호일, 필름, 시트, 펀칭된 것, 다공질체, 발포체 등의 형태일 수 있다.
The negative electrode collector may be formed of at least one selected from the group consisting of Pt, Au, Pd, Ir, Ag, Ru, Ni, STS, ), Molybdenum (Mo), chromium (Cr), carbon (C), titanium (Ti), tungsten (W), ITO (In doped SnO 2 ), FTO (F doped SnO 2 ) (C), nickel (Ni), titanium (Ti), or silver (Ag) on the surface of copper, copper or stainless steel may be used. The anode current collector may be in the form of a foil, a film, a sheet, a punched, a porous body, a foam or the like.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되어 이들 사이의 단락을 방지하고 리튬이온의 이동 통로를 제공하는 역할을 한다.The separation membrane is interposed between the positive electrode and the negative electrode to prevent a short circuit therebetween and to provide a movement path of lithium ions.

분리막으로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 올레핀계 폴리머, 유리섬유 등을 시트, 다중막, 미세다공성 필름, 직포 및 부직포 등의 형태로 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 한편 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질(예컨대, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등)이 사용되는 경우에는 상기 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다. 구체적으로는, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막을 사용한다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10㎛, 두께는 일반적으로 5 ~ 300㎛ 범위일 수 있다.
As the separation membrane, an olefin-based polymer such as polyethylene or polypropylene, glass fiber or the like may be used in the form of a sheet, a multilayer, a microporous film, a woven fabric and a nonwoven fabric, but is not limited thereto. On the other hand, when a solid electrolyte such as a polymer (for example, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte or the like) is used as the electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane. Specifically, an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally in the range of 0.01 to 10 mu m, and the thickness may generally be in the range of 5 to 300 mu m.

상기 전해액으로는 비수계 전해액(비수계 유기 용매)으로서 카보네이트, 에스테르, 에테르 또는 케톤을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. As the electrolyte solution, carbonate, ester, ether, or ketone may be used alone or as a mixture of two or more of them as a non-aqueous liquid electrolyte (non-aqueous organic solvent), but the present invention is not limited thereto.

예를 들어, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 에틸프로필 카보네이트, 메틸에틸 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, γ-부틸로락톤, n-메틸 아세테이트, n-에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 인산 트리에스테르, 디부틸 에테르, N-메틸-2-피롤리디논, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란과 같은 테트라하이드로푸란 유도체, 디메틸설폭시드, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런 및 그 유도체, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산 메틸, 트리메톡시 메탄, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기 용매가 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of the solvent include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, methylpropyl carbonate, ethylpropyl carbonate, methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, Such as ethyl acetate, n-propyl acetate, phosphoric acid triester, dibutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidinone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfurfane, 2-methyltetrahydrofuran Dimethylformamide, dioxolane and derivatives thereof, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, trimethoxymethane, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dioxolane, - dimethyl-2-imidazolidinone, methyl propionate, ethyl propionate and the like can be used but are not limited thereto It is not.

상기 전해액에는 리튬염을 더 첨가하여 사용할 수 있으며(이른바, 리튬염 함유 비수계 전해액), 상기 리튬염으로는 비수계 전해액에 용해되기 좋은 공지의 것, 예를 들어 LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiPF3(CF2CF3)3, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등을 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.(Lithium salt-containing non-aqueous electrolyte solution), and the lithium salt may be a known one which is soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4, LiB 10 Cl 10 , LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiPF 3 (CF 2 CF 3) 3, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylate lithium, lithium tetraphenylborate, imide, and the like, but not always limited thereto.

상기 (비수계) 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위해 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온보존 특성을 향상시키기 위해 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.
The above (non-aqueous) electrolytic solution may contain, for the purpose of improving charge / discharge characteristics, flame retardancy, etc., for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, hexaphosphoric triamide N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride and the like are added It is possible. In some cases, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride, ethylene trifluoride or the like may be further added to impart nonflammability, or a carbon dioxide gas may be further added to improve high-temperature storage characteristics.

본 발명의 리튬이차전지는 당분야의 통상적인 방법에 따라 제조할 수 있다. 예를 들어, 양극과 음극 사이에 다공성의 분리막을 넣고, 비수 전해액을 투입함으로써 제조할 수 있다.
The lithium secondary battery of the present invention can be produced by a conventional method in the art. For example, a porous separator may be placed between the anode and the cathode, and a non-aqueous electrolyte may be added.

본 발명에 따른 리튬이차전지는 고속 충, 방전 사이클 조건에서 향상된 용량 특성(급격한 용량 저하 방지)을 나타낼 뿐만 아니라, 사이클 특성, 레이트 특성 및 수명 특성이 우수한 바, 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 적용됨은 물론, 중대형 디바이스의 전원인 전지모듈의 단위전지로 특히 적합하게 사용될 수 있다.The lithium secondary battery according to the present invention not only exhibits improved capacity characteristics (rapid capacity decrease prevention) under high-speed charge and discharge cycle conditions, but also excellent cycle characteristics, rate characteristics and lifetime characteristics, And may be suitably used as a unit cell of a battery module which is a power source of a medium and large-sized device.

이러한 측면에서, 본 발명은 또한 상기 리튬이차전지 2 이상이 전기적으로 연결(직렬 또는 병렬 연결)되어 포함된 전지모듈을 제공한다. 상기 전지모듈에 포함되는 리튬이차전지의 수량은 전지모듈의 용도 및 용량 등을 고려하여 다양하게 조절될 수 있음은 물론이다. In this respect, the present invention also provides a battery module in which the lithium secondary battery 2 or more is electrically connected (in series or parallel connection). It is needless to say that the number of lithium secondary batteries included in the battery module may be variously controlled in consideration of the use and capacity of the battery module.

나아가, 본 발명은 당분야의 통상적인 기술에 따라 상기 전지모듈을 전기적으로 연결한 전지팩을 제공한다.Further, the present invention provides a battery pack in which the battery module is electrically connected according to a conventional technique.

상기 전지모듈 및 전지팩은 파워 툴(Power Tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 전기 트럭; 전기 상용차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용가능하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
The battery module and the battery pack may include a power tool; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV); Electric truck; Electric commercial vehicle; Or a power storage system, but is not limited thereto.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. However, these examples are provided only for the understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples in any sense.

실시예Example

표면코팅된Surface coated 양극활물질의Cathode active material 제조 Produce

0.5Li2MnO3·0.5Li(Mn0 .32Ni0 .44Co0 .24)O2를 LiOH·H2O 및 H3BO3와 메탄올 액상에서 혼합한 다음, 혼합물을 500℃의 온도에서 10시간 동안 열처리하여 화학적으로 표면코팅된 Mn-rich 양극활물질을 제조하였다.
0.5Li 2 MnO 3 · 0.5Li (Mn 0 .32 Ni 0 .44 Co 0 .24) to a mixture of O 2 · H 2 O and from LiOH H 3 BO 3 and methanol liquid and then, the mixture at a temperature of 500 ℃ And then heat treated for 10 hours to prepare a chemically surface-coated Mn-rich cathode active material.

양극의 제조Manufacture of anode

상기 표면코팅된 양극활물질 90 중량%; 도전재로 Super-P 5 중량%; 및 바인더로 KF1100 5 중량%;를 함께 NMP에 첨가하여 슬러리를 만들었다. 이를 양극 집전체인 알루미늄(Al) 포일 위에 코팅하고 압연 및 건조하여 리튬이차전지용 양극을 제조하였다. (로딩 = 4.0 mAh/㎠)
90 wt% of the surface-coated cathode active material; 5% by weight of Super-P as a conductive material; And 5% by weight of KF1100 as a binder were added together to NMP to form a slurry. This was coated on an aluminum (Al) foil as a positive electrode collector, rolled and dried to prepare a positive electrode for a lithium secondary battery. (Loading = 4.0 mAh / cm2)

음극의 제조Cathode manufacturing

음극활물질로 SiOx(0<x<2) 및 흑연재(상품명: MAGV2) (SiOx:흑연재의 중량비 = 33:67) 88 중량%; 도전재로 CNT 4 중량%; 바인더로 LSR(Liquid Silicone Rubber) 및 CMC 8 중량%;를 함께 NMP에 첨가하여 슬러리를 만들었다. 이를 음극 집전체인 구리(Cu) 포일 위에 코팅하고 압연 및 건조하여 리튬이차전지용 음극을 제조하였다. (로딩 = 3.6 mAh/㎠)
88 wt% of SiO x (0 <x <2) and graphite (MAGV2) (weight ratio of SiO x : black graphite = 33:67) as the negative electrode active material; 4% by weight of CNT as a conductive material; 8% by weight of LSR (Liquid Silicone Rubber) and CMC as a binder were added together to NMP to prepare a slurry. This was coated on a copper (Cu) foil as an anode current collector, rolled and dried to prepare a negative electrode for a lithium secondary battery. (Loading = 3.6 mAh / cm2)

리튬이차전지의The lithium secondary battery 제조 Produce

상기와 같이 제조된 양극과 음극 사이에 다공성 폴리에틸렌의 분리막을 개재하고, 리튬염 함유 비수계 전해액(1.2M의 LiPF6가 에틸렌카보네이트(EC):디메틸카보네이트(DMC):에틸메틸카보네이트(EMC) = 2:4:4의 부피비로 혼합된 유기용매에 용해된 것)을 주입하여, 폴리머 타입 리튬이차전지를 제조하였다.
(1.2 M of LiPF 6 , ethylene carbonate (EC): dimethyl carbonate (DMC): ethyl methyl carbonate (EMC) = 1: 1) was placed between the prepared positive electrode and negative electrode with a separator of porous polyethylene interposed therebetween. 2: 4: 4 in volume ratio) was injected to prepare a polymer type lithium secondary battery.

비교예Comparative Example

양극활물질로서 표면코팅이 안 된 0.5Li2MnO3·0.5Li(Mn0 .32Ni0 .44Co0 .24)O2를 사용한 것을 제외하고는, 실시예와 동일한 방법으로 리튬이차전지를 제조하였다.
Except that 0.5Li 2 MnO 3 · 0.5Li (Mn 0 .32 Ni 0 .44 Co 0 .24 ) O 2 , which was not coated with a surface active material, was used as the positive electrode active material, Respectively.

실험예Experimental Example

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 리튬이차전지에 대하여 방전속도별로 용량 및 수명을 테스트하여, 그 결과를 하기 도 1 및 2에 나타내었다.
The capacity and lifetime of the lithium secondary battery manufactured according to the above Examples and Comparative Examples were tested for each discharge speed, and the results are shown in Figs. 1 and 2. Fig.

도 1을 참고하면, 실시예의 경우 비교예 대비 높은 C-rate에서 용량의 감소 폭이 크게 줄어드는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 1, it can be seen that in the case of the embodiment, the reduction width of the capacitance is greatly reduced at a high C-rate compared to the comparative example.

도 2를 참고하면, 실시예의 경우 비교예 대비 사이클 특성이 더욱 우수함을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, it can be seen that the cycle characteristics of the Examples are superior to those of the Comparative Examples.

또한, 실시예의 경우 비교예 대비 2/3 정도의 용매(NMP) 사용만으로도 동일한 점도의 양극 슬러리를 제조할 수 있었다.
Also, in the case of the examples, a positive electrode slurry having the same viscosity could be produced only by using about 2/3 of the solvent (NMP) as compared with the comparative example.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. The scope of the present invention should be interpreted based on the scope of the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be interpreted in accordance with the following claims: It is to be understood that the invention is not limited thereto.

Claims (13)

하기 화학식 1로 표시되는 리튬망간산화물의 표면이 LBO 유리(Li2O-B2O3 glass)로 코팅되며,
상기 LBO 유리는 양극활물질 총 중량 기준으로 0.5 ~ 15 중량% 포함되고,
상기 LBO 유리는 Li2O-2B2O3인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극활물질:
[화학식 1]
xLi2MnO3·(1-x)LiyMO2
상기 화학식 1에서,
0<x<1이고,
0.9≤y≤1.2이며,
M은 Mn, Ni, Co, Fe, Cr, V, Cu, Zn, Ti, Al, Mg 및 B로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 원소이다.
The surface of the lithium manganese oxide represented by the following formula (1) is coated with an LBO glass (Li 2 OB 2 O 3 glass)
The LBO glass is contained in an amount of 0.5 to 15 wt% based on the total weight of the cathode active material,
The LBO glass is Li 2 O-2B 2 O 3 in the lithium secondary battery positive electrode active material, characterized:
[Chemical Formula 1]
xLi 2 MnO 3 (1-x) Li y MO 2
In Formula 1,
0 &lt; x < 1,
0.9? Y? 1.2,
M is at least one element selected from the group consisting of Mn, Ni, Co, Fe, Cr, V, Cu, Zn, Ti, Al,
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 따른 양극활물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극.
A positive electrode for a lithium secondary battery, comprising the positive electrode active material according to claim 1.
제5항에 있어서,
도전성 탄소 및 바인더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 양극.
6. The method of claim 5,
Wherein the positive electrode further comprises conductive carbon and a binder.
제5항에 따른 양극을 포함하는 리튬이차전지.
A lithium secondary battery comprising the positive electrode according to claim 5.
제7항에 따른 리튬이차전지 다수를 전기적으로 연결하여 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
The battery module according to claim 7, wherein the plurality of lithium secondary batteries are electrically connected to each other.
제8항에 있어서,
상기 전지모듈은 파워 툴(Power Tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 전기 트럭; 전기 상용차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용되는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
9. The method of claim 8,
The battery module includes a power tool; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV); Electric truck; Electric commercial vehicle; Or a power storage system, as a power source for a middle- or large-sized device.
a) 하기 화학식 1로 표시되는 리튬망간산화물을 수산화리튬 및 붕산과 혼합하는 단계; 및
b) 상기 혼합물을 화학적으로 표면코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항에 따른 양극활물질의 제조방법:
[화학식 1]
xLi2MnO3·(1-x)LiyMO2
상기 화학식 1에서,
0<x<1이고,
0.9≤y≤1.2이며,
M은 Mn, Ni, Co, Fe, Cr, V, Cu, Zn, Ti, Al, Mg 및 B로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 원소이다.
a) mixing lithium manganese oxide represented by the following formula (1) with lithium hydroxide and boric acid; And
b) chemically surface-coating the mixture. The method of claim 1,
[Chemical Formula 1]
xLi 2 MnO 3 (1-x) Li y MO 2
In Formula 1,
0 &lt; x < 1,
0.9? Y? 1.2,
M is at least one element selected from the group consisting of Mn, Ni, Co, Fe, Cr, V, Cu, Zn, Ti, Al,
제10항에 있어서,
상기 a) 단계에서 붕산은 H3BO3, HBO2 및 H2B4O7 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the boric acid is at least one selected from the group consisting of H 3 BO 3 , HBO 2 and H 2 B 4 O 7 in the step a).
제10항에 있어서,
상기 b) 단계에서 화학적인 표면코팅은 250℃ ~ 1000℃의 온도에서 열처리함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the chemical surface coating in step b) is carried out by heat treatment at a temperature of 250 ° C to 1000 ° C.
제8항 또는 제9항에 따른 전지모듈을 전기적으로 연결한 전지팩.9. A battery pack in which the battery module according to claim 8 or 9 is electrically connected.
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