KR101573421B1 - Positive active material for rechargeable lithium battery, method prepareing the same, and rechargeable lithium battery including the same - Google Patents

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Abstract

리튬 망간 복합금속 산화물 입자, 및 상기 리튬 망간 복합금속 산화물 입자의 표면에 형성된 인(P) 코팅층을 포함하며, 상기 리튬 망간 복합금속 산화물 입자는 입자의 표면에서 입자의 중심을 향하는 깊이에 따라 P 원소의 원자% 농도가 감소하는 농도구배를 갖는 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지가 제공된다.A lithium manganese composite metal oxide particle, and a phosphorus (P) coating layer formed on the surface of the lithium manganese composite metal oxide particle, wherein the lithium manganese composite metal oxide particle has a P element A concentration gradient in which the atomic% concentration of the lithium secondary battery is reduced, a method for producing the same, and a lithium secondary battery comprising the same.

Description

리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지{POSITIVE ACTIVE MATERIAL FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY, METHOD PREPAREING THE SAME, AND RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY INCLUDING THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a positive active material for a lithium secondary battery, a method for producing the positive active material, and a lithium secondary battery including the lithium secondary battery.

본 기재는 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a cathode active material for a lithium secondary battery, a method for producing the same, and a lithium secondary battery comprising the same.

현재 리튬 이차 전지는 주로 휴대폰 등 모바일 IT 기기의 전원으로 사용되고 있지만, 전기차(플러그인 전기자동차(plug-in vehicle, xEV라고도 함) 및 에너지 저장 장치(energy storage system, ESS) 등으로 그 용도가 확대되고 있다. 그로 인해 이들 기기의 전원 및 저장 장치의 핵심원료 중 하나인 활물질의 고성능화 및 대용량화에 대한 필요성이 높아지고 있다.Currently, lithium secondary batteries are mainly used as power sources for mobile IT devices such as mobile phones, but their use is expanded to electric vehicles (plug-in vehicles (also called xEVs) and energy storage systems (ESS) Therefore, there is an increasing need for high performance and high capacity of active materials, which are one of the key raw materials for power supply and storage devices of these devices.

리튬 이차 전지는 이온 상태로 존재하는 리튬 이온(Li+)이 방전 시에는 양극(cathode)에서 음극(anode)으로, 충전 시에는 음극에서 양극으로 이동하며 리튬 이온과 같이 전자가 이동하여 전기를 생성한다. In a lithium secondary battery, a lithium ion (Li + ) existing in an ion state moves from a cathode to an anode at the time of discharging and from the cathode to an anode at the time of charging, Like electrons, electrons move to generate electrons.

현재 리튬 이차 전지에 쓰이는 양극 활물질 용량은 LiCoO2 기준으로 145mAh/g 수준이며, 주로 양극에 LiCoO2를, 음극에 탄소를 사용하고 있다. 그러나, 코발트는 매장량이 적고 고가인 데다가 인체에 대한 독성과 환경 오염 문제 때문에, 대체 양극 재료 개발이 요망되고 있다. 그 예로 LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1 -x-yCoxMnyO2(0<x<1,0<y<1), LiFePO4 등의 다양한 금속 산화물들이 사용되고 있다. 4V급 스피넬 양극 활물질인 LiMn2O4는 친환경적이고, 리튬 대비 높은 전위차(4V)를 갖고 있으며, 열적 안전성이 뛰어나고, 매장량이 풍부하여 가격이 저렴하여, 전기 자동차 또는 에너지 저장 장치 등의 대용량 전지의 양극 활물질로서 주목 받고 있다. 그러나, 고온(60℃) 충방전시 망간 이온 용출에 따른 급격한 용량 열화 현상을 보이는 점, 낮은 전자 전도도와 낮은 이온 전도도 등으로 인하여 고율 충방전시 급격한 용량 감소 현상이 일어나는 점 등이 극복 과제로 남아있다.Currently, the capacity of the cathode active material used in lithium secondary batteries is 145 mAh / g based on LiCoO 2 , mainly using LiCoO 2 as the anode and carbon as the cathode. However, cobalt is required to develop alternative cathode materials because of its low storage capacity, high cost, toxicity to human body and environmental pollution problem. For example, various metal oxides such as LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNi 1 -xy Co x Mn y O 2 (0 <x <1, 0 <y <1) and LiFePO 4 are used. 4V Spinel LiMn 2 O 4 , a cathode active material, is environmentally friendly, has a higher potential difference (4V) than lithium, has excellent thermal stability, is rich in deposits, and is inexpensive. And is attracting attention as a cathode active material. However, rapid capacity deterioration due to the elution of manganese ions during high temperature (60 ° C) charge and discharge and rapid capacity reduction during high charge / discharge cycles due to low electron conductivity and low ionic conductivity have been overcome have.

최근 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 전기 화학적 특성을 향상시키기 위하여 활물질 조성 변경, 입도 제어 또는 표면 처리 등에 대한 연구가 다양하게 진행되고 있으며, 이에 따라 다양한 활물질 제조 방법이 보고되고 있다.In recent years, researches on active material composition change, particle size control, surface treatment, and the like have been variously carried out in order to improve the electrochemical characteristics of a cathode active material for a lithium secondary battery.

본 발명의 일 구현예는 인(phosphorus)의 표면 농도 구배로 용량 저하 및 고율특성의 변화가 없는 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제공하는 것이다.An embodiment of the present invention is to provide a cathode active material for a lithium secondary battery which has a capacity gradient and a high-rate characteristic change due to a surface concentration gradient of phosphorus.

본 발명의 다른 구현예는 상기 양극 활물질을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another embodiment of the present invention is to provide a method for producing the cathode active material.

본 발명의 또 다른 구현예는 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다.Another embodiment of the present invention provides a lithium secondary battery comprising the cathode active material.

본 발명의 일 구현예에서, 리튬 망간 복합금속 산화물 입자; 및 상기 리튬 망간 복합금속 산화물 입자의 표면에 형성된 인(P) 코팅층을 포함하며, 상기 리튬 망간 복합금속 산화물 입자는 입자의 표면에서 입자의 중심을 향하는 깊이에 따라 인(P) 원소의 원자% 농도가 감소하는 농도구배를 갖는 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 제공한다.In one embodiment of the present invention, lithium manganese composite metal oxide particles; And a phosphorus (P) coating layer formed on the surface of the lithium manganese composite metal oxide particle, wherein the lithium manganese composite metal oxide particle has an atomic% concentration of the phosphorus (P) element depending on the depth toward the center of the particle at the surface of the particle Of the positive electrode active material for a lithium secondary battery.

상기 인(P) 코팅층은 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 코팅 원소를 더 포함할 수 있다.The phosphorous (P) coating layer may further comprise a coating element selected from the group consisting of Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr, .

상기 리튬 망간 복합금속 산화물 입자는 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 코팅 원소를 더 포함하며, 상기 코팅 원소는 입자의 표면에서 입자의 중심을 향하는 깊이에 따라 코팅 원소의 원자% 농도가 감소하는 농도구배를 가질 수 있다.Wherein the lithium manganese composite metal oxide particle comprises a coating element selected from the group consisting of Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr, , And the coating element may have a concentration gradient such that the atomic% concentration of the coating element decreases according to the depth toward the center of the particle at the surface of the particle.

상기 리튬 망간 복합금속 산화물은 전이금속, 희토류 금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 금속 원소를 더 포함할 수 있다.The lithium manganese composite metal oxide may further include a metal element selected from the group consisting of a transition metal, a rare earth metal, and combinations thereof.

상기 리튬 망간 복합금속 산화물은 LiMn2O4, LiaMn1 - bXbO2(상기 식에서, X는 Li, Al, Ni, Co, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고, 0.5≤a≤1 및 0≤b≤0.25이다) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The lithium-manganese composite metal oxide may be LiMn 2 O 4 , Li a Mn 1 - b X b O 2 wherein X is Li, Al, Ni, Co, Cr, Fe, Mg, Sr, V, And 0.5? A? 1 and 0? B? 0.25), and mixtures thereof.

본 발명의 다른 일 구현예에서, 리튬 망간 복합금속 산화물을 인 공급원과 혼합한 후 건조하여 건조분말을 제조하는 단계, 및 상기 건조분말을 약 400℃ 내지 약 850℃의 온도에서 소성하는 단계를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조방법을 제공한다.In another embodiment of the present invention, there is included a step of mixing a lithium manganese complex metal oxide with a phosphorus source and then drying to produce a dried powder, and calcining the dried powder at a temperature of about 400 ° C to about 850 ° C The present invention also provides a method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery.

상기 리튬 망간 복합금속 산화물과 인 공급원은 약 1:0.003 내지 약 1:0.03의 몰비로 혼합될 수 있다.The lithium manganese composite metal oxide and the phosphorus source may be mixed at a molar ratio of about 1: 0.003 to about 1: 0.03.

상기 리튬 망간 복합금속 산화물은 리튬 공급원 및 망간 공급원을 혼합한 후 약 400℃ 내지 약 900℃의 온도에서 반응시켜 제조될 수 있다.The lithium manganese composite metal oxide may be prepared by mixing lithium source and manganese source and reacting at a temperature of about 400 ° C to about 900 ° C.

상기 리튬 공급원과 망간 공급원은 1:2 내지 2:1의 몰비로 혼합될 수 있다.The lithium source and the manganese source may be mixed in a molar ratio of 1: 2 to 2: 1.

상기 인 공급원은 인을 포함하는 산화물, 수산화물, 옥시수산화물, 알콕시화물, 질산염, 할로겐화물, 탄산염, 아세트산염, 옥살산염, 시트르산염 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 구체적으로는 디암모늄포스페이트, Li2PO4, AlPO4, MgPO4 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The phosphorus source may be an oxide, hydroxide, oxyhydroxide, alkoxide, nitrate, halide, A carbonate salt, an acetate salt, a oxalate salt, a citric acid salt, and a mixture thereof, and specifically may be selected from the group consisting of diammonium phosphate, Li 2 PO 4 , AlPO 4 , MgPO 4 , .

상기 소성 공정은 약 400℃ 내지 약 800℃의 온도에서 약 1시간 내지 약 5시간 동안 실시될 수 있다.The firing process may be conducted at a temperature of about 400 [deg.] C to about 800 [deg.] C for about 1 hour to about 5 hours.

본 발명의 또 다른 일 구현예에서, 상기한 양극 활물질을 포함하는 양극, 음극 활물질을 포함하는 음극, 및 비수 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.In still another embodiment of the present invention, there is provided a lithium secondary battery comprising a positive electrode containing the positive electrode active material, a negative electrode including the negative electrode active material, and a nonaqueous electrolyte.

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

상기 리튬 이차 전지용 양극 활물질은 리튬 망간 복합금속 산화물에 대한 인(P)의 표면 농도 구배로 고온 사이클 진행시 리튬 망간 산화물의 표면을 보호하여 망간 이온의 용출에 따른 용량 열화를 방지하고, 그 결과로 전지의 용량 저하 및 고율특성의 변화를 억제할 수 있다.The cathode active material for a lithium secondary battery has a surface concentration gradient of phosphorus (P) relative to a lithium manganese composite metal oxide, thereby protecting the surface of the lithium manganese oxide during a high-temperature cycle, thereby preventing capacity deterioration due to elution of manganese ions, It is possible to suppress a decrease in the capacity of the battery and a change in the high-rate characteristics.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2a는 실시예 1에서, 인 코팅층 형성전 리튬 망간 복합금속 산화물을 주사전자 현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 관찰한 사진이고, 도 2b는 실시예 1에서 제조한 양극활물질을 관찰한 SEM 사진이다.
도 3은 실시예 1에서, 인 코팅층 형성전 리튬 망간 복합금속 산화물과 최종적으로 제조된 양극활물질을 X선 회절기(X-Ray Diffractometer, XRD)를 이용하여 관찰한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 1에서 제조한 양극 활물질의 에너지 분산형 엑스선 분광기(Energy-dispersive X-ray spectroscopy: EDX)를 이용한 맵핑(mapping) 사진이다.
도 5는 실시예 1에서 제조한 양극활물질의 단면에 대한 원소 분석을 위해 집속 이온 빔(Focused Ion Beams, FIB)으로 잘라 에너지 분산형 엑스선 분광기(EDX)로 맵핑(mapping) 한 사진이다.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1의 양극 활물질에 대한 25℃에서의 1st 셀 성능을 평가한 결과이다.
도 7은 실시예 1 및 비교예 1의 양극 활물질에 대한 60℃에서의 사이클 특성을 관찰한 결과를 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic view schematically showing a structure of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a photograph of a lithium manganese composite metal oxide before forming a phosphorous coating layer in Example 1 by a scanning electron microscope (SEM). FIG. 2B is a SEM photograph showing the cathode active material prepared in Example 1 to be.
FIG. 3 is a graph showing the results of observing the lithium manganese composite metal oxide before the formation of the phosphorous coating layer and the finally prepared cathode active material in Example 1 using an X-ray diffractometer (XRD).
4 is a mapping photograph using the energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) of the cathode active material prepared in Example 1. FIG.
FIG. 5 is a photograph of a cathode active material prepared in Example 1, which is cut by a focused ion beam (FIB) for elemental analysis and mapped with an energy dispersive X-ray spectroscope (EDX).
6 shows the results of evaluating the performance of a 1 st cell at 25 ° C for the cathode active material of Example 1 and Comparative Example 1. FIG.
7 is a graph showing the results of observing the cycle characteristics of the cathode active material of Example 1 and Comparative Example 1 at 60 ° C.

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

본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 양극 활물질은, 리튬 망간 복합금속 산화물 입자; 및 상기 리튬 망간 복합금속 산화물 입자의 표면에 형성된 인(P) 코팅층을 포함하며, 상기 리튬 망간 복합금속 산화물 입자는 입자의 표면에서 입자의 중심을 향하는 깊이에 따라 P 원소의 원자% 농도가 감소하는 농도구배를 갖는다. The cathode active material for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention includes lithium manganese composite metal oxide particles; And a phosphorus (P) coating layer formed on the surface of the lithium manganese composite metal oxide particle, wherein the lithium manganese composite metal oxide particle has a composition in which the atomic% concentration of the P element decreases with the depth toward the center of the particle at the surface of the particle Concentration gradient.

상기 양극 활물질은 리튬 망간 복합금속 산화물 입자를 디암모늄 포스페이트와 같은 인 공급원과 혼합 후 건조 및 약 400℃ 이상의 고온에서의 소성 공정을 통해 제조될 수 있다. 소성의 결과로 리튬 망간 복합금속 산화물 입자의 표면에는 인 코팅층이 형성되는 동시에, 인 코팅층에 포함된 인 원소가 리튬 망간 복합금속 산화물 입자 내로 침투해 들어가게 된다. 그 결과, 최종 제조된 양극 활물질에서 리튬 망간 복합금속 산화물 입자(이하 간단히 '최종 리튬 망간 복합금속 산화물'이라 함)는 표면에 형성된 인 코팅층으로 인해 입자 표면은 P 원소의 농도가 높고, 입자 중심으로 갈수록 농도가 감소하는 농도 구배를 갖게 된다. The cathode active material may be prepared by mixing lithium manganese composite metal oxide particles with a phosphorus source such as diammonium phosphate, followed by drying and firing at a high temperature of about 400 ° C or higher. As a result of the calcination, a phosphorous coating layer is formed on the surface of the lithium manganese composite metal oxide particle, and phosphorus contained in the phosphorus coating layer penetrates into the lithium manganese composite metal oxide particle. As a result, the lithium manganese composite metal oxide particles (hereinafter, simply referred to as "final lithium manganese composite metal oxide") in the finally produced cathode active material had a high concentration of P element on the particle surface due to the phosphor coating layer formed on the surface, And the concentration gradient is gradually decreased.

상기 P 코팅층은 P 외에도 P 코팅층 형성시 사용된 인 공급원으로부터 유래된 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 코팅 원소를 더 포함할 수 있다. 구체적으로는 P 코팅층 내에 P 원소 함량에 대하여 약 100원자% 내지 약 10000원자%로 상기 코팅원소를 포함할 수 있다. The P coating layer may contain Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr and mixtures thereof And a coating element selected from the group consisting of: Specifically, the P coating layer may contain the coating element at about 100 atom% to about 10000 atom% with respect to the P element content.

또한, 상기 코팅원소는 인과 마찬가지로 리튬 망간 복합금속 산화물 입자 내로 침투하여 표면에서부터 중심으로 갈수록 코팅 원소의 원자% 농도가 낮아지는 농도구배를 형성할 수 있다. 그 결과 최종 리튬 망간 복합금속 산화물 입자는 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 코팅 원소를 더 포함하며, 상기 코팅 원소는 입자의 표면에서 입자의 중심을 향하는 깊이에 따라 코팅 원소의 원자% 농도가 감소하는 농도구배를 가질 수 있다.In addition, the coating element may penetrate into the lithium manganese composite metal oxide particle like phosphorus and form a concentration gradient in which the atomic% concentration of the coating element decreases from the surface to the center. As a result, the final lithium manganese composite metal oxide particles are coated with a coating selected from the group consisting of Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr, And the coating element may have a concentration gradient in which the atomic% concentration of the coating element is reduced depending on the depth from the surface of the particle toward the center of the particle.

상기 리튬 망간 복합금속 산화물로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능하며, 리튬 및 망간을 포함하는 복합금속 산화물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 또한, 상기 리튬 망간 복합금속 산화물은 알루미늄, 니켈, 코발트 등의 전이금속이나 희토류 금속, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 금속 원소를 더 포함할 수도 있다.The lithium-manganese composite metal oxide can be reversibly intercalated and deintercalated by lithium, and can be used without limitation as long as it is a composite metal oxide (lithium intercalation compound) including lithium and manganese. The lithium manganese composite metal oxide may further include a metal element selected from the group consisting of transition metals such as aluminum, nickel, and cobalt, rare earth metals, and combinations thereof.

구체적으로 상기 리튬 망간 복합금속 산화물로는 LiMn2O4, LiaMn1 -bXbO2(상기 식에서, X는 Li, Al, Ni, Co, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고, 0.5≤a≤1 및 0≤b≤0.25이다) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.Specifically, the lithium-manganese composite metal oxide may be LiMn 2 O 4 , Li a Mn 1 -b X b O 2 (where X is Li, Al, Ni, Co, Cr, Fe, Mg, Sr, V, And 0.5? A? 1 and 0? B? 0.25), and a mixture thereof.

상기 리튬 망간 복합금속 산화물 입자는 약 0.1㎡/g 내지 약 10㎡/g의 비표면적을 가질 수 있다. The lithium manganese composite metal oxide particle may have a specific surface area of about 0.1 m 2 / g to about 10 m 2 / g.

상기 리튬 망간 복합금속 산화물 입자는 약 0.1㎛ 내지 약 100㎛의 평균 입자 직경을 가질 수 있다. 다른 구현예에서 상기 리튬 망간 복합금속 산화물 입자는 약 0.5㎛ 내지 약 100㎛의 평균 입자 직경을 가질 수 있다.The lithium manganese composite metal oxide particles may have an average particle diameter of about 0.1 占 퐉 to about 100 占 퐉. In other embodiments, the lithium manganese composite metal oxide particles may have an average particle diameter of from about 0.5 占 퐉 to about 100 占 퐉.

상기 양극 활물질은 리튬 망간 복합금속 산화물 입자의 표면 및 입자 내에 포함된 P가 리튬 망간 복합금속 산화물의 표면을 보호함으로써, 고온 사이클 진행시 망간 이온의 용출에 따른 용량 열화를 방지하고, 그 결과로 전지의 용량 저하 및 고율 특성 변화를 억제할 수 있다. 또한 리튬 망간 복합금속 산화물 입자는 리튬 대비 높은 전위차를 가지며, 우수한 열적 안전성을 나타낼 수 있다.The positive electrode active material protects the surface of the lithium manganese composite metal oxide particle and the surface of the lithium manganese composite metal oxide contained in the particles to thereby prevent deterioration in capacity due to elution of manganese ions during the high temperature cycle, It is possible to suppress the capacity decrease and the change in the high-rate characteristics of the battery. In addition, lithium manganese composite metal oxide particles have a high potential difference relative to lithium and can exhibit excellent thermal stability.

구체적으로, 상기 양극 활물질은 코팅층 및 리튬 망간 복합금속 산화물내 포함된 P를 포함하여, 전체 약 0.05중량% 내지 약 0.5중량%의 함량으로 P를 포함한다. Specifically, the cathode active material includes P in a total amount of about 0.05 wt% to about 0.5 wt%, including P contained in the coating layer and the lithium manganese composite metal oxide.

본 발명의 다른 일 구현예에서, 리튬 망간 복합금속 산화물을 인 공급원과 혼합한 후 건조하여 건조분말을 제조하는 단계, 및 상기 건조분말을 약 400℃ 내지 약 850℃의 온도에서 소성하는 단계를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조방법을 제공한다. In another embodiment of the present invention, there is included a step of mixing a lithium manganese complex metal oxide with a phosphorus source and then drying to produce a dried powder, and calcining the dried powder at a temperature of about 400 ° C to about 850 ° C The present invention also provides a method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery.

이하 각 단계별로 상세히 설명한다.Each step will be described in detail below.

먼저, 단계 1에서는 리튬 망간 복합금속 산화물을 인 공급원과 혼합한 후 건조하여 건조분말을 제조한다.First, in step 1, a lithium manganese complex metal oxide is mixed with a phosphorus source and then dried to prepare a dry powder.

상기 리튬 망간 복합금속 산화물로는 앞서 설명한 바와 동일한 것을 사용할 수 있다. 상기 리튬 망간 복합금속 산화물은 통상의 방법에 따라 직접 제조할 수도 있고 상업적으로 입수할 수도 있다. 직접 제조하는 경우, 일 례로 리튬 공급원 및 망간 공급원을 혼합한 후 약 400℃ 내지 약 900℃의 온도에서 반응시킴으로써 리튬 망간 복합금속 산화물을 제조할 수 있다.As the lithium manganese composite metal oxide, the same materials as described above can be used. The lithium manganese complex metal oxide may be prepared directly or commercially available by a conventional method. In the case of direct preparation, lithium manganese complex metal oxides can be prepared, for example, by mixing a lithium source and a manganese source and then reacting at a temperature of about 400 ° C to about 900 ° C.

상기 리튬 공급원은 제조되는 리튬 망간 복합금속 산화물의 리튬 공급원으로 사용되는 것으로서, 리튬을 포함하는 수산화물, 옥시수산화물, 질산염, 할로겐화물, 탄산염, 아세트산염, 옥살산염, 시트르산염 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 구체적으로는 리튬 하이드록사이드(lithium hydroxide), 리튬 나이트레이트(lithium nitrate), 리튬 아세테이트(lithium acetate), 리튬 카보네이트(lithium carbonate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. The lithium source is used as a lithium source of the lithium manganese composite metal oxide to be produced. The lithium source includes lithium hydroxide, oxyhydroxide, nitrate, halide, carbonate, acetate, oxalate, citrate and mixtures thereof Can be used. Specifically, lithium hydroxide, lithium nitrate, lithium acetate, lithium carbonate, and mixtures thereof may be used.

상기 망간 공급원은 제조되는 리튬 망간 복합금속 산화물의 망간 공급원으로 사용되는 물질로서, 망간을 포함하는 산화물, 수산화물, 옥시수산화물, 질산염, 할로겐화물, 탄산염, 아세트산염, 옥살산염, 시트르산염 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 구체적으로는 이산화망간, 망간 하이드록사이드(manganese hydroxide), 망간 나이트레이트(manganese nitrate), 망간 카보네이트(manganese carbonate), 망간 아세테이트(manganese acetate), Mn2O3, Mn3O4 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. The manganese source is a material used as a manganese source for the lithium manganese composite metal oxide to be produced. The manganese source is an oxide, a hydroxide, an oxyhydroxide, a nitrate, a halide, A carbonate, an acetate, a oxalate, a citrate, and a mixture thereof. Specific examples thereof include manganese hydroxide, manganese nitrate, manganese carbonate, manganese acetate, Mn 2 O 3 , Mn 3 O 4, and mixtures thereof. May be used.

상기 리튬 공급원 및 망간 공급원은 제조되는 리튬 망간 복합금속 산화물에서의 리튬 및 망간의 함량을 고려하여 적절한 화학 당량비로 사용될 수 있는데, 구체적으로는 약 1:2의 몰비 내지 약 2:1의 몰비로 사용될 수 있다.The lithium source and the manganese source may be used in a suitable chemical equivalent ratio taking into consideration the content of lithium and manganese in the lithium manganese composite metal oxide to be produced. Specifically, the lithium source and the manganese source may be used at a molar ratio of about 1: 2 to about 2: .

상기와 같은 몰비로 혼합된 리튬 공급원과 망간 공급원의 혼합물을 약 400℃ 내지 약 900℃의 온도에서 반응시켜 리튬 망간 복합금속 산화물을 수득할 수 있다.The lithium manganese composite metal oxide can be obtained by reacting a mixture of the lithium source and the manganese source mixed at the above-mentioned molar ratio at a temperature of about 400 ° C to about 900 ° C.

이때, 리튬 망간 복합금속 산화물이 리튬 및 망간의 금속 원소 외에 추가로 알루미늄, 니켈, 코발트 등의 전이금속이나 희토류 금속 등의 금속 원소를 더 포함하는 경우에는 상기 리튬 공급원과 망간 공급원의 혼합물에 추가되는 금속원소의 공급원, 예를 들어 알류미늄의 경우 알루미늄 하이드록사이드를 더 사용할 수 있다. 이때 추가 금속원소의 공급원은 최종 제조되는 리튬 망간 복합금속 산화물에서의 추가된 금속원소의 함량을 고려하여 적절한 화학당량비로 사용될 수 있다.When the lithium manganese composite metal oxide further contains a metal element such as a transition metal such as aluminum, nickel, cobalt or a rare earth metal in addition to the lithium metal element and the manganese metal element, the lithium manganese composite metal oxide is added to the mixture of the lithium source and the manganese source A source of the metallic element, for example aluminum hydroxide, may be used. Here, the source of the additional metal element may be used in an appropriate chemical equivalent ratio in consideration of the content of the added metal element in the finally produced lithium manganese composite metal oxide.

또한, 상기 리튬 공급원과 망간 공급원의 혼합물에 대해, 반응 촉진, 입자의 모양 및 크기 조절 등을 이유로 보론산을 더 첨가할 수 있다.Further, a boronic acid may be further added to the mixture of the lithium source and the manganese source for reasons of reaction promotion, shape and size of the particles, and the like.

상기 보론산은 망간 공급원에 대해 약 1중량% 이하의 양으로 사용될 수 있다.The boronic acid may be used in an amount of about 1% by weight or less based on the manganese source.

이어서, 상기와 같은 방법으로 준비된 리튬 망간 복합금속 산화물을 최종 제조되는 양극 활물질에서의 인 함량을 고려하여 적절한 화학 당량비로 혼합한다. 구체적으로는 상기 리튬 망간 복합금속 산화물과 인 공급원은 약 1:0.003의 몰비 내지 약 1:0.03의 몰비로 혼합될 수 있다.Then, the prepared lithium manganese composite metal oxide is mixed at a suitable chemical equivalent ratio in consideration of the phosphorus content of the cathode active material to be finally produced. Specifically, the lithium manganese complex metal oxide and the phosphorus source may be mixed at a molar ratio of about 1: 0.003 to about 1: 0.03.

상기 인 공급원은 제조되는 양극 활물질에 대한 인 제공 원료물질로 사용되는 것으로, 인을 포함하는 산화물, 수산화물, 옥시수산화물, 알콕시화물, 질산염, 할로겐화물, 탄산염, 아세트산염, 옥살산염, 시트르산염 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 구체적으로는 디암모늄포스페이트(diammonium phosphate) 등을 사용할 수 있다.The phosphorus source is used as a phosphorus-supplying source material for the cathode active material to be produced, and includes oxides, hydroxides, oxyhydroxides, alkoxides, nitrates, halides, A carbonate, an acetate, a oxalate, a citrate, and a mixture thereof. Specifically, diammonium phosphate or the like can be used.

또한, 리튬 망간 복합금속 산화물의 표면에 형성되는 인 코팅층이 P 원소 외에 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 코팅 원소를 더 포함하는 경우에는, 리튬 망간 산화물과 및 인 공급원의 혼합시 이들 코팅원소의 공급원을 함께 혼합할 수 있다. 이때, 상기 코팅원소의 공급원은 또한 최종 제조되는 인 코팅층에서의 코팅원소의 함량을 고려하여 적절한 화학 당량비로 사용될 수 있다.The phosphorus coating layer formed on the surface of the lithium manganese composite metal oxide may contain Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, When the lithium manganese oxide and the phosphorus source are mixed, the source of these coating elements may be mixed together. At this time, the source of the coating element may also be used in a suitable chemical equivalent ratio, taking into account the content of the coating element in the final coating layer.

상기 코팅원소의 공급원으로는 해당 코팅원소를 함유하는 산화물, 수산화물, 옥시수산화물, 알콕시화물, 질산염, 할로겐화물, 탄산염, 아세트산염, 옥살산염, 시트르산염 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 더 첨가하여 함께 혼합할 수 있다. 구체적으로 알루미늄의 공급원으로는 알루미늄 이소프로폭시드(aluminium isopropoxide) 등을 사용할 수 있다. 또한 상기 코팅원소의 공급원으로서 상기 코팅원소와 인을 동시에 포함하는 인 화합물, 예를 들면, Li2PO4, AlPO4, MgPO4 등을 사용할 수도 있다.Examples of the source of the coating element include oxides, hydroxides, oxyhydroxides, alkoxides, nitrates, halides, Carbonates, acetic acid salts, oxalic acid salts, citric acid salts and mixtures thereof may be further added and mixed together. Specifically, aluminum isopropoxide may be used as a source of aluminum. Also, phosphorus compounds simultaneously containing the coating element and phosphorus such as Li 2 PO 4 , AlPO 4 and MgPO 4 may be used as the source of the coating element.

상기 인 공급원과 코팅원소 공급원은 물, 알코올 등의 용매 중에 용해된 용액 형태로 리튬 망간 복합금속 산화물 입자와 혼합될 수 있다. 상기 용매로는 물, 에탄올 등이 사용될 수 있다.The phosphorus source and the coating element source may be mixed with the lithium manganese composite metal oxide particles in the form of a solution dissolved in a solvent such as water, alcohol or the like. As the solvent, water, ethanol, etc. may be used.

상기 용액 중 인 공급원의 농도는 최종 제조되는 양극 활물질에서의 인 함량을 고려하여 적절히 결정될 수 있다. 예를 들면, 상기 인 공급원은 약 0.5몰 내지 약 2몰의 농도로 포함될 수 있다.The concentration of the phosphorus source in the solution can be appropriately determined in consideration of the phosphorus content in the finally produced cathode active material. For example, the phosphorus source may be included at a concentration of from about 0.5 moles to about 2 moles.

상기 리튬 망간 복합금속 산화물과 인 공급원의 반응시 반응용매로는 알코올 등 통상의 유기용매를 사용할 수 있으며, 건조 공정 시간 단축을 고려할 경에는 에탄올, 아세톤, 이소프로필알코올 등과 같이 100℃ 이하의 끓는점을 갖는 유기용매를 사용하는 것이 보다 바람직하다.As a reaction solvent, a conventional organic solvent such as alcohol may be used in the reaction of the lithium manganese complex metal oxide and the phosphorus source. When considering the shortening of the drying process time, boiling point of 100 ° C or less such as ethanol, acetone, isopropyl alcohol, Is more preferably used.

또한 상기 용매는 리튬 망간 복합금속 산화물 100중량부에 대하여 약 1/10 내지 약 200 중량부로 첨가될 수 있다.The solvent may be added in an amount of about 1/10 to about 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the lithium manganese composite metal oxide.

상기 리튬 망간 복합금속 산화물과 인 공급원의 혼합 후 결과로 수득된 혼합물을 건조한다.After mixing the lithium manganese composite metal oxide with the phosphorus source, the resulting mixture is dried.

상기 건조 공정은 용매 성분의 제거와 함께 소성 효율을 높이고, 균일한 코팅층을 형성을 위해 약 90℃ 내지 약 100℃의 온도에서 약 20분 내지 약 2시간 동안 실시하는 것이 바람직하다.Preferably, the drying step is carried out at a temperature of about 90 DEG C to about 100 DEG C for about 20 minutes to about 2 hours to increase the firing efficiency together with the removal of the solvent component and to form a uniform coating layer.

이어서 단계 2에서는 상기 건조 후 얻어진 건조 분말에 대해 소성 공정을 실시한다.Subsequently, in step 2, the dried powder obtained after drying is subjected to a sintering process.

상기 소성 공정은 약 400℃ 내지 약 800℃의 온도에서 약 1시간 내지 약 5시간 동안 실시하는 것이 바람직하다. 상기 소성 공정에 의해 리튬 망간 복합금속 산화물 입자의 표면에 P 코팅층이 형성되는 동시에 리튬 망간 복합금속 산화물 입자의 내부로 P가 침투하여 표면에서부터 농도가 감소하는 농도구배를 형성한다.The firing step is preferably performed at a temperature of about 400 ° C to about 800 ° C for about 1 hour to about 5 hours. The P coating layer is formed on the surface of the lithium manganese composite metal oxide particles by the firing process, and at the same time, P penetrates into the lithium manganese composite metal oxide particles to form a concentration gradient decreasing from the surface.

상기 소성 공정은 약 700℃ 내지 약 800℃에서 약 5시간 내지 약 18시간 동안 소성하는 1차 소성단계; 그리고 상기 제1소성단계에 이어 약 400℃ 내지 약 800℃에서 약 1시간 내지 약 5시간 동안 소성하는 2차 소성단계의 다단계로 실시될 수도 있다.Wherein the firing step comprises a first firing step of firing at a temperature of from about 700 [deg.] C to about 800 [deg.] C for about 5 hours to about 18 hours; And a second firing step in which the first firing step is followed by the firing at about 400 ° C. to about 800 ° C. for about 1 hour to about 5 hours.

상기와 같은 제조방법에 따라 제조된 양극 활물질은 리튬 망간 복합금속 산화물 입자의 표면에 형성된 인 코팅층 및 내부의 인 농도 구배를 통해 고온 사이클 진행시 리튬 망간 산화물의 표면을 보호하여 망간 이온의 용출에 따른 용량 열화를 방지하고, 그 결과 전지의 용량 저하 및 고율 특성의 변화를 방지할 수 있다.The cathode active material prepared according to the above-described preparation method protects the surface of lithium manganese oxide during the high-temperature cycle through the phosphorous concentration gradient inside the phosphor coating layer formed on the surface of the lithium manganese composite metal oxide particle, The capacity deterioration can be prevented, and as a result, it is possible to prevent a decrease in the capacity of the battery and a change in the high-rate characteristics.

본 발명의 또 다른 구현예에서, 상기 양극 활물질을 포함하는 양극; 음극 활물질을 포함하는 음극; 및 비수전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.In another embodiment of the present invention, the positive electrode comprising the positive electrode active material; A negative electrode comprising a negative electrode active material; And a non-aqueous electrolyte.

리튬 이차 전지는 사용하는 세퍼레이터와 전해질의 종류에 따라 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 및 리튬 폴리머 전지로 분류될 수 있고, 형태에 따라 원통형, 각형, 코인형, 파우치형 등으로 분류될 수 있으며, 사이즈에 따라 벌크 타입과 박막 타입으로 나눌 수 있다. 이들 전지의 구조와 제조방법은 이 분야에 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.The lithium secondary battery can be classified into a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, and a lithium polymer battery depending on the type of the separator and electrolyte used. The lithium secondary battery can be classified into a cylindrical shape, a square shape, a coin shape, Depending on the size, it can be divided into bulk type and thin type. The structure and the manufacturing method of these cells are well known in the art, and detailed description thereof will be omitted.

도 1은 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 분해 사시도이다. 도 1을 참조하면, 상기 리튬 이차 전지(100)는 양극(112), 음극(114) 및 상기 양극(112)과 음극(114) 사이에 배치된 세퍼레이터(113), 상기 양극(112), 음극(114) 및 세퍼레이터(113)에 함침된 전해질(미도시), 전지 용기(120), 그리고 상기 전지 용기(120)를 봉입하는 봉입 부재(140)를 주된 부분으로 하여 구성되어 있다. 이러한 리튬 이차 전지(100)는, 양극(112), 음극(114) 및 세퍼레이터(113)를 차례로 적층한 다음 스피럴 상으로 권취된 상태로 전지 용기(120)에 수납하여 구성된다.1 is an exploded perspective view of a lithium secondary battery according to one embodiment. 1, the lithium secondary battery 100 includes a positive electrode 112, a negative electrode 114, a separator 113 disposed between the positive electrode 112 and the negative electrode 114, a positive electrode 112, (Not shown), a battery container 120 and a sealing member 140 for sealing the battery container 120 impregnated into the separator 114 and the separator 113 as main parts. The lithium secondary battery 100 is constructed by laminating an anode 112, a cathode 114 and a separator 113 in this order, and then winding the lithium secondary battery 100 in a spiral wound state.

상기 양극(112)은 전류 집전체 및 이 전류 집전체에 형성되는 양극 활물질층을 포함한다. The anode 112 includes a current collector and a cathode active material layer formed on the current collector.

상기 양극 활물질층은 상기한 양극 활물질을 포함한다.The cathode active material layer includes the above-mentioned cathode active material.

또한 상기 양극 활물질층은 상기한 양극 활물질과 함께, 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)을 더 포함할 수 있다. 상기 화합물로는 구체적으로 코발트, 망간, 니켈 또는 이들의 조합의 금속과 리튬과의 복합 산화물 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있으며, 그 구체적인 예로는 하기 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다: LiaA1 - bRbD2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0 ≤ b ≤ 0.5이다); LiaE1 -bRbO2-cDc(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 및 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiE2-bRbO4-cDc(상기 식에서, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiaNi1 -b- cCobRcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1 -b- cCobRcO2 Zα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cCobRcO2 Z2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cMnbRcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1 -b-cMnbRcO2-αZα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cMnbRcO2 Z2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05 및 0 < α < 2이다); LiaNibEcGdO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5 및 0.001 ≤ d ≤ 0.1이다.); LiaNibCocMndGeO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤0.5 및 0.001 ≤ e ≤ 0.1이다.); LiaNiGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaCoGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMnGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMn2GbO4(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8 및 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiTO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); 및 LiFePO4.The cathode active material layer may further include a compound capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium (a lithium intercalation compound) together with the cathode active material. As the compound, at least one of complex oxides of metal and lithium of cobalt, manganese, nickel or a combination thereof may be used. As a specific example thereof, compounds represented by any one of the following formulas may be used: Li a A 1 - b R b D 2 wherein, in the formula, 0.90? a? 1.8 and 0? b? 0.5; Li a E 1 -b R b O 2 -c D c wherein, in the formula, 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, and 0? C? 0.05; LiE (in the above formula, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05) 2-b R b O 4-c D c; Li a Ni 1 -b- c Co b R c D α where 0.90 ≦ a ≦ 1.8, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α ≦ 2; Li a Ni 1 - b - c Co b R c O 2 - ? Z ? Wherein 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05 and 0 <? Li a Ni 1 -b- c Co b R c O 2 - ? Z 2 wherein 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, and 0 <? Li a Ni 1 -b- c Mn b R c D ? Wherein, in the formula, 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, and 0 <? Li a Ni 1 -bc Mn b R c O 2 -? Z ? Where 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05 and 0 <? Li a Ni 1 -b- c Mn b R c O 2 - ? Z 2 wherein 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05 and 0 <? Li a Ni b E c G d O 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, and 0.001 ≤ d ≤ 0.1; Li a Ni b Co c Mn d GeO 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤ 0.5, and 0.001 ≤ e ≤ 0.1; Li a NiG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1.8 and 0.001? B? 0.1); Li a CoG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1.8 and 0.001? B? 0.1); Li a MnG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1.8 and 0.001? B? 0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (in the above formula, 0.90? A? 1.8 and 0.001? B? 0.1); QO 2; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 5 ; LiTO 2 ; LiNiVO 4; Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0? F? 2); Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0? F? 2); And LiFePO 4.

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

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

상기 양극 활물질층은 또한 바인더 및 도전재를 포함할 수 있다.The cathode active material layer may also include a binder and a conductive material.

상기 바인더는 양극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 양극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하는 것으로, 그 대표적인 예로는 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 functions to adhere the positive electrode active material particles to each other and to adhere the positive electrode active material to the current collector. Examples of the binder include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, diacetyl cellulose, poly Polyvinyl pyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene, polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, polymers containing ethylene oxide, vinyl chloride, carboxylated polyvinyl chloride, Butadiene rubber, acrylated styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon, and the like can be used, but not limited thereto.

상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 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 powders such as black, 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 전류 집전체로는 알루미늄 박, 구리 박, 니켈 박, 스테인레스강 박, 티타늄 박, 니켈 발포체(foam), 구리 발포체, 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재, 또는 이들의 조합을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄 박을 사용할 수 있다.The current collector may be an aluminum foil, a copper foil, a nickel foil, a stainless steel foil, a titanium foil, a nickel foil, a copper foil, a polymer substrate coated with a conductive metal, or a combination thereof. An aluminum foil can be used.

상기 음극(114)은 전류 집전체 및 상기 전류 집전체 위에 형성되며, 음극활물질을 포함하는 음극 활물질층을 포함한다.The cathode 114 includes a current collector and an anode active material layer formed on the current collector and including a negative electrode active material.

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

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

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

상기 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질로는 Si, SiOx(0 < x < 2), Si-X1 합금(상기 X1는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 내지 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합이며, Si은 아님), Sn, SnO2, Sn-X2 합금(상기 X2은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 내지 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합이며, Sn은 아님) 등을 들 수 있고, 또한 이들 중 적어도 하나와 SiO2를 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 X1 및 X2의 구체적인 원소로는, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po 또는 이들의 조합을 들 수 있다.As the material capable of doping and dedoping lithium, Si, SiO x (0 <x <2), Si-X 1 alloy (X 1 is an alkali metal, an alkali earth metal, a group 13 to 16 group element, , A rare earth element or a combination thereof and not Si), Sn, SnO 2 and Sn-X 2 alloy (X 2 is an alkali metal, an alkali earth metal, a Group 13 to 16 Group element, a transition metal, And Sn is not used), and at least one of them may be mixed with SiO 2 . The specific elements of X 1 and X 2 include Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, or a combination thereof.

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

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

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

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

상기 음극의 전류 집전체로는 구리 박, 니켈 박, 스테인레스강 박, 티타늄 박, 니켈 발포체(foam), 구리 발포체, 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재, 또는 이들의 조합을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 구리 박을 사용할 수 있다.The current collector of the negative electrode may be a copper foil, a nickel foil, a stainless steel foil, a titanium foil, a nickel foil, a copper foil, a polymer substrate coated with a conductive metal, or a combination thereof. Copper foil can be used.

상기 양극 및 음극은 각각의 활물질을 바인더 및 선택적으로 도전재 및 기타 첨가제와 N-메틸피롤리돈, 물 등의 용매 중에서 혼합하여 양극 또는 음극 슬러리를 제조한 후, 전류 집전체에 도포한 후 건조 및 압연하여 제조될 수 있다.The positive electrode and the negative electrode are prepared by mixing each active material with a binder and optionally a conductive material and other additives in a solvent such as N-methylpyrrolidone or water to prepare a positive electrode or negative electrode slurry, And rolling.

상기 양극(112)과 상기 음극(114) 사이에는 세퍼레이터(113)가 위치한다.A separator 113 is disposed between the anode 112 and the cathode 114.

상기 세퍼레이터(113)는 지지체 및 상기 지지체의 양면에 위치하는 플루오르계 고분자층을 포함한다.The separator 113 includes a support and a fluorinated polymer layer positioned on both sides of the support.

상기 세퍼레이터(113)는 음극(112)과 양극(114)을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용가능하다. 즉, 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 사용될 수 있다. 예를 들어, 유리 섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 이들의 조합물 중에서 선택된 것으로서, 부직포 또는 직포 형태이어도 무방하다.  예를 들어, 리튬이온전지에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 폴리올레핀계 고분자 세퍼레이터가 주로 사용되고, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 코팅된 세퍼레이터가 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.The separator 113 separates the cathode 112 and the anode 114 and provides a passage for lithium ions. Any separator 113 may be used as long as it is commonly used in a lithium battery. That is, it is possible to use an electrolyte having a low resistance to ion movement and an excellent ability to impregnate an electrolyte. For example, selected from glass fiber, polyester, Teflon, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), or a combination thereof, and may be nonwoven fabric or woven fabric. For example, a polyolefin-based polymer separator such as polyethylene, polypropylene and the like is mainly used for a lithium ion battery, and a coated separator containing a ceramic component or a polymer substance may be used for heat resistance or mechanical strength, Structure.

상기 양극(112), 음극(114) 및 세퍼레이터(113)는 전해질(미도시)에 함침된다.The anode 112, the cathode 114 and the separator 113 are impregnated with an electrolyte (not shown).

상기 전해질로는 리튬염 및 비수성 유기용매를 포함하는 액상 전해질이 사용될 수 있다. 이와 같이 액상 전해질을 포함함으로써 고밀도의 양극을 사용할 수 있다.As the electrolyte, a liquid electrolyte including a lithium salt and a non-aqueous organic solvent may be used. By including the liquid electrolyte in this way, a high-density anode can be used.

상기 리튬염은 상기 비수성 유기용매에 용해되어, 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 이차 전지의 작동을 가능하게 하고, 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 촉진하는 역할을 하는 물질로서, 그 대표적인 예로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, LiI, LiB(C2O4)2(리튬 비스옥살레이토 보레이트(lithium bis(oxalato) borate; LiBOB) 또는 이들의 혼합물을 들 수 있으며, 본 발명에서는 이들을 지지(supporting) 전해염으로 포함한다.The lithium salt is dissolved in the non-aqueous organic solvent to act as a source of lithium ions in the battery to enable operation of a basic lithium secondary battery, and a material capable of promoting the movement of lithium ions between the positive electrode and the negative electrode as its typical examples include LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6 , LiAsF 6, LiC 4 F 9 SO 3, LiClO 4, LiAlO 2, LiAlCl 4, LiN (C x F 2x + 1 SO 2) (C y F 2y +1 SO 2) (where, x and y are natural numbers), LiCl, LiI, LiB ( C 2 O 4) 2 ( lithium bis oxalate reyito borate (lithium bis (oxalato) borate; LiBOB) , or a mixture thereof In the present invention, these are included as supporting electrolyte salts.

상기 리튬염은 약 0.1M 내지 약 2.0M 의 농도 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 리튬염의 농도가 상기 범위에 포함되면, 전해질이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해질 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다.The lithium salt is preferably used in a concentration 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 비수성 유기용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 하는 것으로서, 그 대표적인 예로는 카보네이트계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계, 알코올계 또는 비양성자성 용매를 들 수 있다. The non-aqueous organic solvent serves as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move. Typical examples thereof include carbonate, ester, ether, ketone, alcohol or aprotic solvents. .

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

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

상기 비수성 유기용매는 전해질 총 부피에 대하여 환형 카보네이트를 20부피% 이상 포함하는 것인 바람직하다. 환형 카보네이트를 20부피% 이상 포함함으로써 전지의 수명특성을 보다 향상시킬 수 있다.The non-aqueous organic solvent preferably contains 20% by volume or more of the cyclic carbonate with respect to the total volume of the electrolyte. By including the cyclic carbonate in an amount of 20% by volume or more, the lifetime characteristics of the battery can be further improved.

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

상기 방향족 탄화수소계 유기용매로는 하기 화학식 1의 방향족 탄화수소계 화합물이 사용될 수 있다.The aromatic hydrocarbon-based organic solvent may be an aromatic hydrocarbon-based compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112012058810717-pat00001
Figure 112012058810717-pat00001

상기 화학식 1에서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1 내지 C10의 알킬기, C1 내지 C10의 할로알킬기 또는 이들의 조합이다.In Formula 1, R 1 to R 6 are each independently hydrogen, halogen, a C1 to C10 alkyl group, a C1 to C10 haloalkyl group, or a combination thereof.

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

상기와 같은 구성을 갖는 리튬 이차 전지는 통상의 리튬 이차 전지 제조방법에 따라 제조될 수 있으며, 구체적으로는 양극 및 음극을 제조하는 단계; 세퍼레이터를 상기 양극과 음극 사이에 개재시켜 전지 조립체를 제조하는 단계; 상기 전지 조립체에 전해액을 함침시키는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.The lithium secondary battery having the above-described configuration can be manufactured according to a conventional method for manufacturing a lithium secondary battery, and specifically, it comprises the steps of: preparing a positive electrode and a negative electrode; Forming a battery assembly by interposing a separator between the positive electrode and the negative electrode; And impregnating the battery assembly with an electrolytic solution.

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

(실시예 1)(Example 1)

리튬카보네이트 약 24.4g, 이산화망간 95g, 알루미늄 하이드록사이드 4.4g, 및 보론산 0.3g을 혼합한 후 약 15분 동안 교반하여 제조한 혼합물을 800℃에서 약 11시간 소성하여 리튬망간 복합금속 산화물(bare LiMn2O4)을 제조하였다.24.4 g of lithium carbonate, 95 g of manganese dioxide, 4.4 g of aluminum hydroxide, and 0.3 g of boronic acid were mixed and stirred for about 15 minutes. The resulting mixture was calcined at 800 ° C. for about 11 hours to obtain a lithium manganese composite oxide LiMn 2 O 4 ).

이와 별도로 알루미늄 이소프로폭사이드 (aluminium isopropoxide, AIP) 0.5g 및 디암모늄 포스페이트 (diammonium phosphate, DAP) 0.32g을 에탄올 35ml과 순수 15mL의 혼합용매중에 첨가한 후 초음파 분쇄기(ultra sonicator)를 이용하여 20분 동안 혼합하여 혼합용액을 제조하였다. Separately, 0.5 g of aluminum isopropoxide (AIP) and 0.32 g of diammonium phosphate (DAP) were added to a mixed solvent of 35 ml of ethanol and 15 ml of pure water, followed by addition of 20 Min to prepare a mixed solution.

상기에서 제조한 리튬 망간 복합금속 산화물g을 상기 혼합용액에 첨가한 후 30분간 혼합하고, 90℃에서 2시간 동안 건조시켜 분말을 수득하였다. 수득한 건조 분말을 700℃에서 2시간 동안 소성하여 양극 활물질을 제조하였다.
The lithium manganese composite metal oxide g prepared above was added to the mixed solution, followed by mixing for 30 minutes and drying at 90 ° C for 2 hours to obtain a powder. The obtained dry powder was fired at 700 ° C for 2 hours to prepare a cathode active material.

(( 비교예Comparative Example 1) One)

상기 실시예 1에서 제조된 리튬 망간 복합금속 산화물(bare LiMn2O4)를 양극 활물질로 사용하였다.The lithium manganese composite metal oxide (bare LiMn 2 O 4 ) prepared in Example 1 was used as a cathode active material.

상기 실시예 1에서 제조된 인 코팅층 형성전의 리튬 망간 복합금속 산화물과 최종 제조한 양극활물질을 주사전자 현미경(SEM)으로 관찰하였다. 그 결과를 도 2a 및 도 2b에 나타내었다.The lithium manganese composite metal oxide before the formation of the phosphorus coating layer prepared in Example 1 and the finally prepared cathode active material were observed with a scanning electron microscope (SEM). The results are shown in Figs. 2A and 2B.

도 2a는 실시예 1에서, 인 코팅층 형성전 리튬 망간 복합금속 산화물의 SEM 관찰 사진이고, 도 2b는 실시예 1에서 제조한 양극활물질의 SEM 관찰 사진이다. 2A is a SEM photograph of a lithium manganese composite metal oxide before forming a phosphorus coating layer in Example 1, and FIG. 2B is a SEM photograph of the cathode active material prepared in Example 1. FIG.

도 2a 및 도 2b로부터, 인 코팅층 형성 후에도 모폴로지의 변화가 없음을 확인할 수 있다.It can be seen from FIGS. 2A and 2B that there is no change in morphology after the formation of the phosphor coating layer.

상기 실시예 1에서, 인 코팅층 형성전 리튬 망간 복합금속 산화물과 최종적으로 제조된 양극활물질을 X선 회절기(X-Ray Diffractometer, XRD)를 이용하여 관찰하였다. 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3에서 붉은색 라인이 최종 제조된 양극활물질에 대한 측정 결과이고, 검은색 라인이 인 코팅층 형성전 리튬 망간 복합금속 산화물에 대한 측정 결과이다.In Example 1, the lithium manganese composite metal oxide and the finally prepared cathode active material were observed using an X-ray diffractometer (XRD) before forming the phosphorous coating layer. The results are shown in Fig. In FIG. 3, the red line shows the result of the measurement of the finally prepared cathode active material, and the black line shows the result of measurement of the lithium manganese composite metal oxide before the formation of the phosphorus coating layer.

도 3으로부터, 인 코팅층 형성 후에도 불순물없이 스피넬 구조를 잘 유지 하고 있음을 알 수 있다.It can be seen from Fig. 3 that the spinel structure is well maintained without impurities even after the phosphorus coating layer is formed.

상기 실시예 1에서 제조한 양극 활물질을 에너지 분산형 엑스선 분광기(Energy-dispersive X-ray spectroscopy: EDX)를 이용하여 원소분석(mapping)하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다.The cathode active material prepared in Example 1 was subjected to elemental analysis using Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX). The results are shown in Fig.

도 4에 나타난 바와 같이, P원소가 전 영역에 걸쳐 고루 분포되어 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 4, it can be seen that the P element is evenly distributed over the entire region.

실시예 1에서 제조한 양극활물질의 단면에 대한 원소 분석을 위해 집속 이온 빔(Focused Ion Beams, FIB)으로 잘라 에너지 분산형 엑스선 분광기(EDX)로 원소분석하였다. 그 결과를 도 5에 나타내었다.For the elemental analysis of the cross-section of the cathode active material prepared in Example 1, elemental analysis was performed with an energy dispersive X-ray spectroscope (EDX) using a focused ion beam (FIB). The results are shown in Fig.

도 5에 나타난 바와 같이, 인은 리튬 망간 복합금속 산화물 입자의 표면에 거의 집중되어 있으며, 표면으로부터 중심으로 갈수록 그 인 원소의 함량이 감소됨을 확인할 수 있다. 이에 반해 알루미늄의 경우 인 코팅층의 형성 및 리튬 망간 복합금속 산화물의 제조시 모두 사용됨으로써 최종 제조된 리튬 망간 복합금속 산화물 내 전체에 거쳐 균일하게 분포하고 있음을 알 수 있다.그러나, 인 코팅층의 형성시, 리튬 망간 복합금속 산화물 입자에 추가적으로 포함되는 금속원소와 상이한 금속 코팅원소를 포함하는 인 화합물을 사용하는 경우에는 인과 유사하게 리튬 망간 복합금속 산화물 입자의 표면으로부터 중심으로 갈수록 금소 코팅원소의 농도가 감소할 것으로 예상된다.
As shown in FIG. 5, phosphorus is concentrated on the surface of the lithium manganese composite metal oxide particle, and the phosphorus content decreases from the surface to the center. On the other hand, in the case of aluminum, it can be seen that the lithium metal manganese composite metal oxide is uniformly distributed throughout the entire lithium manganese composite metal oxide by being used both in the formation of the phosphorus coating layer and in the production of the lithium manganese composite metal oxide. , When a phosphorus compound containing a metal coating element different from the metallic element additionally contained in the lithium manganese composite metal oxide particle is used, the concentration of the gold coating element decreases from the surface to the center of the lithium manganese composite metal oxide particle similarly to phosphorus Is expected to do.

시험예Test Example

본 발명에 따른 양극 활물질의 전지 성능 개선 효과를 평가하기 위하여, 상기 실시예에서 제조된 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제조한 후 전지 성능을 평가하였다. In order to evaluate the battery performance improvement effect of the cathode active material according to the present invention, the lithium secondary battery including the cathode active material prepared in the above example was manufactured, and the battery performance was evaluated.

상세하게는 상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 양극 활물질을 각각 이용하여 2016 코인형 반쪽 전지(coin-type half cell)를 제조하였다. 극판 조성은 활물질:도전재:바인더=80:10:10(중량비)으로 했으며, 도전재는 카본블랙, 바인더로는 폴리이미드(PI)를 사용하였고, 용매는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)을 사용하여 극판을 제작하였다. 대극으로는 리튬메탈을 사용하고 중간에 세파레이터를 삽입하여 전해액을 주입하고 실링하여 전지를 완성하였다. 전해액은 EC(에틸렌카보네이트)/EMC(에틸메틸카보네이트)/DMC(디메틸카보네이트)=3/3/4(부피비)를 사용하였다.Specifically, a 2016 coin-type half cell was prepared using the cathode active materials prepared in Example 1 and Comparative Example 1, respectively. The electrode plate was made of carbon black as a conductive material and polyimide (PI) as a binder. The solvent was NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) Money) was used to make an electrode plate. Lithium metal was used as a counter electrode, a separator was inserted in the middle, and an electrolyte was injected and sealed to complete a battery. EC (ethylene carbonate) / EMC (ethylmethyl carbonate) / DMC (dimethyl carbonate) = 3/3/4 (volume ratio) was used as the electrolytic solution.

상기 리튬 이차 전지를 25℃에서, 3.0 내지 4.3V 범위 내에서 0.1C의 전류밀도로 충/방전 한 후 1회 충방전에 따른 전압 프로파일을 도 6에 나타내었다.The lithium secondary battery was charged / discharged at a current density of 0.1 C at a temperature ranging from 3.0 to 4.3 V at 25 캜, and the voltage profile according to one charge / discharge cycle was shown in FIG.

도 6에 나타난 바와 같이, 실시예 1에서 제조된 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지는 비교예 1의 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지와 거의 동등 수준의 초기 충방전 특성을 나타내였다.As shown in FIG. 6, the lithium secondary battery including the cathode active material prepared in Example 1 exhibited almost the same initial charging and discharging characteristics as the lithium secondary battery including the cathode active material of Comparative Example 1.

또한 상기 실시예 1 및 비교예 1의 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 60℃에서, 3.0 내지 4.3V 범위 내에서 0.5C 충전 1.0C 방전의 전류밀도로 충/방전 하였다. 그 결과로서, 충방전을 300회 실시하여 얻어진 싸이클 횟수에 따른 용량 변화를 도 7에 나타내었다.The lithium secondary battery including the cathode active material of Example 1 and Comparative Example 1 was charged and discharged at a current density of 1.0 C discharge at 0.5 C and 3.0 C to 4.3 V at 60 캜. As a result, the capacity change according to the number of cycles obtained by carrying out charge and discharge 300 times is shown in Fig.

도 8에 나타난 바와 같이, 300회 후 실시예 1의 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지의 용량유지율은 81.7%이고, 비교예 1의 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지의 용량유지율은 76.2%로, 실시예 1의 양극활물질을 포함하는 리튬이차전지는 비교예1에 비해 고온에서도 사이클수 증가에 따른 방전용량의 감소가 작았다.8, the capacity retention rate of the lithium secondary battery including the cathode active material of Example 1 after 81 cycles was 81.7%, and the capacity retention rate of the lithium secondary battery including the cathode active material of Comparative Example 1 was 76.2% Compared with Comparative Example 1, the lithium secondary battery including the cathode active material of Example 1 had a small decrease in discharge capacity as the cycle number increased even at a high temperature.

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.

100 : 리튬 이차 전지
112 : 음극
113 : 세퍼레이터
114 : 양극
120 : 전지 용기
140 : 봉입부재
100: Lithium secondary battery
112: cathode
113: Separator
114: anode
120: Battery container
140: sealing member

Claims (16)

리튬 망간 복합금속 산화물 입자; 및
상기 리튬 망간 복합금속 산화물 입자의 표면에 형성된 인(P) 코팅층을 포함하며,
상기 리튬 망간 복합금속 산화물 입자는 입자의 표면에서 입자의 중심을 향하는 깊이에 따라 인(P) 원소의 농도가 감소하는 농도구배를 가지고,
상기 리튬 망간 복합금속 산화물이 LiMn2O4, LiaMn1-bXbO2(상기 식에서, X는 Li, Al, Mg, Sr, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고, 0.5≤a≤1 및 0≤b≤0.25이다.), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 표면에 형성된 인 코팅층 중 일부는, 상기 리튬 망간 복합금속 산화물 입자의 스피넬 구조 내에 도핑된 형태로 치환된 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
Lithium manganese composite metal oxide particles; And
(P) coating layer formed on the surface of the lithium manganese composite metal oxide particle,
The lithium manganese composite metal oxide particle has a concentration gradient in which the concentration of the phosphorus (P) element decreases along the depth from the surface of the particle toward the center of the particle,
Wherein the lithium manganese composite metal oxide is LiMn 2 O 4 , Li a Mn 1-b X b O 2 wherein X is selected from the group consisting of Li, Al, Mg, Sr, and combinations thereof, Lt; = 1 and 0 &lt; = b &lt; = 0.25), and mixtures thereof,
Wherein a part of the phosphorus coating layer formed on the surface of the lithium manganese composite metal oxide particle is substituted in a spinel structure of the lithium manganese composite metal oxide particle in a doped form.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 인(P) 코팅층이 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 코팅 원소를 더 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the phosphorus (P) coating layer comprises a coating element selected from the group consisting of Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr, And a cathode active material for a lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 리튬 망간 복합금속 산화물 입자가 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 코팅 원소를 더 포함하며, 상기 코팅 원소는 입자의 표면에서 입자의 중심을 향하는 깊이에 따라 코팅 원소의 원자% 농도가 감소하는 농도구배를 갖는 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the lithium manganese composite metal oxide particle comprises a coating element selected from the group consisting of Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr, Wherein the coating element has a concentration gradient in which the atomic% concentration of the coating element is decreased according to a depth from the surface of the particle toward the center of the particle.
제1항에 있어서,
상기 리튬 망간 복합금속 산화물이 LiMn2O4인 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the lithium manganese composite metal oxide is LiMn 2 O 4 .
리튬 망간 복합금속 산화물을 인(P) 공급원과 혼합한 후 건조하여 건조분말을 제조하는 단계, 및 상기 건조분말을 400 내지 850℃의 온도에서 소성하는 단계를 포함하고,
상기 단계에 의해 제조된 양극 활물질은,
상기 리튬 망간 복합금속 산화물 입자; 및
상기 리튬 망간 복합금속 산화물 입자의 표면에 형성된 인(P) 코팅층을 포함하며,
상기 리튬 망간 복합금속 산화물 입자는 입자의 표면에서 입자의 중심을 향하는 깊이에 따라 인(P) 원소의 농도가 감소하는 농도구배를 가지고,
상기 리튬 망간 복합금속 산화물이 LiMn2O4, LiaMn1-bXbO2(상기 식에서, X는 Li, Al, Mg, Sr, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고, 0.5≤a≤1 및 0≤b≤0.25이다.), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 표면에 형성된 인 코팅층 중 일부는, 상기 리튬 망간 복합금속 산화물 입자의 스피넬 구조 내에 도핑된 형태로 치환된 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법.
Mixing the lithium manganese composite metal oxide with a phosphorus (P) source and then drying to produce a dried powder; and calcining the dried powder at a temperature of 400 to 850 ° C,
The positive electrode active material produced by the above-
The lithium manganese composite metal oxide particles; And
(P) coating layer formed on the surface of the lithium manganese composite metal oxide particle,
The lithium manganese composite metal oxide particle has a concentration gradient in which the concentration of the phosphorus (P) element decreases along the depth from the surface of the particle toward the center of the particle,
Wherein the lithium manganese composite metal oxide is LiMn 2 O 4 , Li a Mn 1-b X b O 2 wherein X is selected from the group consisting of Li, Al, Mg, Sr, and combinations thereof, Lt; = 1 and 0 &lt; = b &lt; = 0.25), and mixtures thereof,
Wherein a part of the phosphorous coating layer formed on the surface is substituted in a spinel structure of the lithium manganese composite metal oxide particle in a doped form.
제6항에 있어서,
상기 리튬 망간 복합금속 산화물과 인(P) 공급원이 1:0.003 내지 1:0.03의 몰비로 혼합되는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the lithium manganese composite metal oxide and the phosphorus (P) source are mixed in a molar ratio of 1: 0.003 to 1: 0.03.
제6항에 있어서,
상기 리튬 망간 복합금속 산화물이 리튬 공급원 및 망간 공급원을 혼합한 후 400 내지 900℃의 온도에서 반응시켜 제조되는 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the lithium manganese composite metal oxide is prepared by mixing a lithium source and a manganese source and then reacting at a temperature of 400 to 900 ° C.
제8항에 있어서,
상기 리튬 공급원 및 망간 공급원이 1:2 내지 2:1의 몰비로 혼합되는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the lithium source and the manganese source are mixed in a molar ratio of 1: 2 to 2: 1.
제6항에 있어서,
상기 인(P) 공급원이 인(P)을 포함하는 산화물, 수산화물, 옥시수산화물, 알콕시화물, 질산염, 할로겐화물, 탄산염, 아세트산염, 옥살산염, 시트르산염 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein said phosphorus (P) source is selected from the group consisting of oxides, hydroxides, oxyhydroxides, alkoxides, nitrates, halides, Wherein the cathode active material is selected from the group consisting of carbonate, acetate, oxalate, citrate, and mixtures thereof.
제6항에 있어서,
상기 인(P) 공급원이 디암모늄포스페이트, Li2PO4, AlPO4, MgPO4 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조방법.
The method according to claim 6,
The phosphorus (P) source is diammonium phosphate, Li 2 PO 4, AlPO 4 , MgPO 4 and a method of producing a cathode active material for a lithium secondary battery is selected from the group consisting of a mixture thereof.
제6항에 있어서,
상기 소성 공정이 400℃ 내지 800℃의 온도에서 1 내지 5시간 동안 실시되는 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the firing step is performed at a temperature of 400 ° C to 800 ° C for 1 to 5 hours.
제6항에 있어서,
상기 리튬 망간 복합금속 산화물은 LiMn2O4인 것인 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the lithium manganese composite metal oxide is LiMn 2 O 4 .
양극 활물질을 포함하는 양극;
음극 활물질을 포함하는 음극; 및
비수 전해액을 포함하며,
상기 양극 활물질은 리튬 망간 복합금속 산화물 입자; 및 상기 리튬 망간 복합금속 산화물 입자의 표면에 형성된 인(P) 코팅층을 포함하고,
상기 리튬 망간 복합금속 산화물 입자는 입자의 표면에서 입자의 중심을 향하는 깊이에 따라 인(P) 원소의 원자% 농도가 감소하는 농도구배를 가지고,
상기 리튬 망간 복합금속 산화물이 LiMn2O4, LiaMn1-bXbO2(상기 식에서, X는 Li, Al, Mg, Sr, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고, 0.5≤a≤1 및 0≤b≤0.25이다.), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 표면에 형성된 인 코팅층 중 일부는, 상기 리튬 망간 복합금속 산화물 입자의 스피넬 구조 내에 도핑된 형태로 치환된 것인 리튬 이차 전지.
A cathode comprising a cathode active material;
A negative electrode comprising a negative electrode active material; And
A non-aqueous electrolyte,
The cathode active material may include lithium manganese composite metal oxide particles; And a phosphorus (P) coating layer formed on a surface of the lithium manganese composite metal oxide particle,
The lithium manganese composite metal oxide particle has a concentration gradient in which the atomic% concentration of the phosphorus (P) element decreases along the depth toward the center of the particle at the surface of the particle,
Wherein the lithium manganese composite metal oxide is LiMn 2 O 4 , Li a Mn 1-b X b O 2 wherein X is selected from the group consisting of Li, Al, Mg, Sr, and combinations thereof, Lt; = 1 and 0 &lt; = b &lt; = 0.25), and mixtures thereof,
Wherein a part of the phosphorus coating layer formed on the surface of the lithium manganese composite metal oxide particle is doped in a spinel structure of the lithium manganese composite metal oxide particle.
삭제delete 제14항에 있어서,
상기 리튬 망간 복합금속 산화물은 LiMn2O4인 것인 리튬 이차 전지.
15. The method of claim 14,
Wherein the lithium manganese composite metal oxide is LiMn 2 O 4 .
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