KR101611198B1 - Cathode Active Material for Lithium Secondary Battery Having Novel Fine Crystal Structure - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 이차전지용 양극 활물질로서, 충방전 과정에서 리튬이 삽입 및 탈리되는 리튬층(lithium layer)과 두 종류 이상의 전이금속들을 포함하는 전이금속층(transition metal layer)이 교번 배열(alternate arrangement)되어 있는 층상 결정구조의 리튬 전이금속 산화물을 포함하고 있으며, 리튬 중의 일부는 전이금속들이 6각형 모서리에 배열된 상태에서 중앙에 리튬이 위치되어 있는 허니컴 단위(honeycomb unit) 형태로 전이금속층에 분산되어 있는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a positive electrode active material for a lithium secondary battery, wherein a lithium layer in which lithium is inserted and removed in a charge and discharge process and a transition metal layer including two or more kinds of transition metals are alternately arranged And a part of the lithium is dispersed in the transition metal layer in the form of a honeycomb unit in which lithium is positioned at the center in a state where the transition metals are arranged at the hexagonal corners of the lithium transition metal oxide .

Description

신규한 미세 결정구조의 리튬 이차전지용 양극 활물질 {Cathode Active Material for Lithium Secondary Battery Having Novel Fine Crystal Structure}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a positive active material for a lithium secondary battery,

본 발명은 신규한 미세 결정구조의 리튬 이차전지용 양극 활물질에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 충방전 과정에서 리튬이 삽입 및 탈리되는 리튬층과 전이금속을 포함하는 전이금속층이 교번 배열되어 있는 층상 결정구조의 리튬 전이금속 산화물을 포함하고 있으며, 리튬 중의 일부는 전이금속들이 6각형 모서리에 배열된 상태에서 중앙에 리튬이 위치되어 있는 허니컴 단위(honeycomb unit) 형태로 전이금속층에 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 양극 활물질에 관한 것이다. The present invention relates to a novel microcrystal structure cathode active material for a lithium secondary battery, and more particularly, to a lithium ion secondary battery comprising a layered crystal in which a lithium layer into which lithium is inserted and removed and a transition metal layer including a transition metal are alternately arranged in a charge- And a part of the lithium is dispersed in the transition metal layer in the form of a honeycomb unit in which lithium is located at the center in a state where the transition metals are arranged at the hexagonal corners of the lithium transition metal oxide To a cathode active material.

모바일 기기에 대한 기술과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기 방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화 되어 널리 사용되고 있다.As the technology and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. Lithium secondary batteries, which exhibit high energy density and operating potential, long cycle life and low self-discharge rate among such secondary batteries, It has been commercialized and widely used.

또한, 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석 연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기 자동차, 하이브리드 전기자동차 등과, 남는 전력을 저장하여 필요에 따라 사용할 수 있는 전력저장 장치 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.In addition, as the interest in environmental issues grows, it is necessary to store remaining electric power, such as gasoline vehicles, electric vehicles, and hybrid electric vehicles, which can replace fossil fuel-based vehicles such as diesel vehicles There are many studies on power storage devices that can be used according to the present invention.

종래에는 이차전지로서 주로 니켈수소 금속 이차전지가 사용되고 있지만, 최근에는 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 상용화되어 있다.Conventionally, a nickel metal hydride secondary battery is mainly used as a secondary battery. Recently, researches on the use of a lithium secondary battery having a high energy density and a high discharge voltage have been actively conducted, and some of them have been commercialized.

리튬 이차전지의 양극 활물질로는 리튬 함유 코발트 산화물(LiCoO2)이 주로 사용되고 있고, 그 외에 층상 결정구조의 LiMnO2, 스피넬 결정구조의 LiMn2O4 등의 리튬 함유 망간 산화물과, 리튬 함유 니켈 산화물(LiNiO2)의 사용도 고려되고 있다.Lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ) is mainly used as a positive electrode active material of the lithium secondary battery. In addition, a lithium-containing manganese oxide such as LiMnO 2 having a layered crystal structure and LiMn 2 O 4 having a spinel crystal structure, (LiNiO 2 ) is also being considered.

상기 양극 활물질들 중 LiCoO2은 수명 특성 및 충방전 효율이 우수하여 가장 많이 사용되고 있지만, 구조적 안정성이 떨어지고, 원료로서 사용되는 코발트의 자원적 한계로 인해 고가이므로 가격 경쟁력에 한계가 있다는 단점을 가지고 있다.Of the above cathode active materials, LiCoO 2 is most widely used because it has excellent lifetime characteristics and charge / discharge efficiency, but it has a disadvantage that its structural stability is poor and its cost competitiveness is limited due to resource limitations of cobalt used as a raw material .

LiMnO2, LiMn2O4 등의 리튬 망간 산화물은 열적 안전성이 우수하고 가격이 저렴하다는 장점이 있지만, 용량이 작고, 고온 특성이 열악하다는 문제점이 있다.Lithium manganese oxides such as LiMnO 2 and LiMn 2 O 4 have an advantage of being excellent in thermal stability and being inexpensive, but have a problem of small capacity and poor high temperature characteristics.

또한, LiNiO2계 양극 활물질은 비교적 값이 싸고 높은 방전용량의 전지 특성을 나타내고 있으나, 충방전 사이클에 동반하는 체적 변화에 따라 결정구조의 급격한 상전이가 나타나고, 공기와 습기에 노출되었을 때 안전성이 급격히 저하되는 문제점이 있다.The LiNiO 2 cathode active material exhibits a relatively low cost and a high discharge capacity, but exhibits a rapid phase transition of the crystal structure in accordance with the volume change accompanying the charging / discharging cycle. When exposed to air and moisture, There is a problem of deterioration.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여, Ni, Mn, Co 등을 선택적으로 혼합한 형태의 리튬 전이금속 산화물들에 대한 많은 연구가 진행되었으나, 이상적인 물성을 제공하는 물질은 아직 개발되지 못하고 있다. In order to solve these problems, many studies have been made on lithium transition metal oxides in the form of selectively mixing Ni, Mn, Co, and the like, but materials providing ideal properties have not yet been developed.

이에, 본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 새로운 미세 결정구조를 가진 리튬 전이금속 산화물에 기반한 양극 활물질을 개발하기에 이르렀고, 이러한 양극 활물질은 리튬 전이금속 산화물의 특징적인 미세 결정구조에 의해 우수한 사이클 특성, 우수한 레이트 특성 등 이차전지의 제반 물성이 매우 우수함을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Accordingly, the inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments, and have come up with the development of a cathode active material based on a lithium transition metal oxide having a new microcrystal structure. Such a cathode active material has a characteristic fine It has been confirmed that the secondary battery has excellent physical properties such as excellent cycle characteristics and excellent rate characteristics due to the crystal structure, and the present invention has been accomplished.

따라서, 본 발명에 따른 리튬 이차전지용 양극 활물질은, 충방전 과정에서 리튬이 삽입 및 탈리되는 리튬층(lithium layer)과 두 종류 이상의 전이금속들을 포함하는 전이금속층(transition metal layer)이 교번 배열(alternate arrangement)되어 있는 층상 결정구조의 리튬 전이금속 산화물을 포함하고 있으며, 리튬 중의 일부는 전이금속들이 6각형 모서리에 배열된 상태에서 중앙에 리튬이 위치되어 있는 허니컴 단위(honeycomb unit) 형태로 전이금속층에 분산되어 있는 것을 특징으로 한다.Therefore, the cathode active material for a lithium secondary battery according to the present invention is characterized in that a lithium layer in which lithium is inserted and removed in a charge and discharge process and a transition metal layer including two or more transition metals are alternate and a lithium transition metal oxide having a layered crystal structure in which the transition metal is arranged in a hexagonal shape in a state where the transition metal is arranged in a hexagonal corner, And is dispersed.

일반적으로 알려져 있는 리튬 전이금속 산화물은 두 종류 이상의 전이금속들을 포함하고 있을 때, 이들 전이금속들이 물질 전반에서 균일한 농도로 분산되어 있는 구조를 취하고 있다. 따라서, 예를 들어, Ni, Mn, Co 등을 포함하는 리튬 전이금속 산화물에서, 전이금속들이 전이금속층에 균일하게 분산되어 있다고 할 때, (Ni-Mn-Co-Ni-Mn-Co)n의 배열 구조를 가지게 된다.A generally known lithium transition metal oxide has a structure in which two or more transition metals are contained and these transition metals are dispersed at uniform concentrations throughout the material. (Ni-Mn-Co-Ni-Mn-Co) n in which the transition metals are uniformly dispersed in the transition metal layer in the lithium transition metal oxide including Ni, Mn, Co, And has an array structure.

반면에, 본 발명에 따른 양극 활물질의 리튬 전이금속 산화물은 앞서 설명한 바와 같은 특징적인 미세 구조를 가진다. 즉, 본 발명의 상기 리튬 전이금속 산화물은, 리튬의 일부가 전이금속층에 포함되어 있다는 특징과, 그러한 리튬이 독특한 허니컴 단위 형태로 균일하게 분산되어 있다는 특징을 갖는다.On the other hand, the lithium transition metal oxide of the cathode active material according to the present invention has the characteristic microstructure as described above. That is, the lithium transition metal oxide of the present invention is characterized in that a part of lithium is contained in the transition metal layer and that lithium is uniformly dispersed in the form of a unique honeycomb unit.

상기 첫 번째 특징과 관련하여, 리튬의 일부가 전이금속층에 존재하고 반대로 전이금속의 일부가 리튬층에 존재하는 이른바 양이온 혼합(cation mixing)은 당업계에 알려져 있다. 반면에, 상기 두 번째 특징과 관련하여, 본 발명에서와 같은 독특한 허니컴 단위 형태는 전혀 새로운 미세 결정구조이다.With respect to the first aspect, what is known in the art is so-called cation mixing, in which a portion of lithium is present in the transition metal layer and, conversely, a portion of the transition metal is present in the lithium layer. On the other hand, with respect to the second feature, the unique honeycomb unit form as in the present invention is a completely new microcrystalline structure.

이와 관련하여, 도 1에는 본 발명의 리튬 전이금속 산화물에서 확인되는 미세 결정구조의 일부가 모식적으로 표현되어 있다. 도 1을 참조하면, 리튬 전이금속 산화물은, 충방전 과정에서 리튬이 삽입 및 탈리되는 리튬층과, 두 종류 이상의 전이금속들을 포함하는 전이금속층이, 교번 배열되면서 층상 결정구조를 이루고 있다. 그 중 전이금속층에는 리튬이 허니컴 단위 형태를 이루면서 층 전반에 걸쳐 분산되어 있다.In this connection, FIG. 1 schematically shows a part of the microcrystalline structure found in the lithium transition metal oxide of the present invention. Referring to FIG. 1, the lithium transition metal oxide has a layered crystal structure in which a lithium layer in which lithium is inserted and removed in a charge and discharge process, and a transition metal layer including two or more transition metals are alternately arranged. Among them, lithium is dispersed throughout the layer in the form of a honeycomb unit in the transition metal layer.

허니컴 단위가 분산된 형태로 크게 두 가지 경우로 분류할 수 있다.The honeycomb units are divided into two types.

구체적으로, 전이금속층에서 리튬을 포함하는 허니컴 단위들이 상호 독립적으로 전이금속층에 균일하게 분산되어 있는 형태와, 전이금속층에서 리튬을 포함하는 허니컴 단위들이, X선 회절(XRD) 분석으로 검출되지 않는 개수로 상호 조합된 허니컴 구조를 형성하면서, 전이금속층에 균일하게 분산되어 있는 형태를 들 수 있다.Specifically, the morphology in which the honeycomb units containing lithium are uniformly dispersed in the transition metal layer independently of each other in the transition metal layer and the morphology in which the honeycomb units containing lithium in the transition metal layer are not detected by X-ray diffraction (XRD) analysis And the honeycomb structure is combined with the transition metal layer while being uniformly dispersed in the transition metal layer.

후자의 형태와 관련하여, 예시적인 허니컴 구조들이 도 2에 개시되어 있다. 그러나, XRD 분석에서 검출되지 않는 조건이라면, 허니컴 구조를 형성하는 허니컴 단위의 수는 특별히 한정되지 않는다. With respect to the latter form, exemplary honeycomb structures are shown in Fig. However, the number of honeycomb units forming the honeycomb structure is not particularly limited as long as the conditions are not detected in the XRD analysis.

이러한 조건은, 다수의 허니컴 단위들이 조합되어 허니컴 구조를 형성하는 경우에 형성되는 Li2M’O3 (여기서, M’는 전이금속임)가 XRD 분석에서 검출되지 않는 조건을 의미하기도 한다.This condition also means a condition in which Li 2 M'O 3 (where M 'is a transition metal) formed when a plurality of honeycomb units are combined to form a honeycomb structure is not detected in the XRD analysis.

앞서 정의한 바와 같이, 본 발명에 따른 리튬 전이금속 산화물은 두 종류 이상의 전이금속들을 포함하는 형태이며, 예를 들어, Ni, Co 및 Mn으로 이루어진 군에서 선택되는 둘 이상을 포함하는 조성일 수 있다.As described above, the lithium transition metal oxide according to the present invention includes two or more transition metals, and may be a composition including two or more selected from the group consisting of Ni, Co, and Mn.

하나의 바람직한 예에서, 본 발명에 따른 리튬 전이금속 산화물은 하기 화학식 1로 표현되는 화합물일 수 있다.In one preferred example, the lithium transition metal oxide according to the present invention may be a compound represented by the following formula (1).

Li[(LiaNixMnyCoz)1-bMb]O2-cAc (1)Li [(Li a Ni x Mn y Co z ) 1-b M b ] O 2 -c A c (1)

상기 식에서, In this formula,

0 < a < 0.2, 0 < x < 0.8, 0 < y < 0.8, 0 ≤ z < 0.5,0 ≤ b < 0.3, 0 ≤ c < 0.3;0 <a <0.2, 0 <x <0.8, 0 <y <0.8, 0? Z <0.5, 0? B <0.3, 0? C <0.3;

a + x + y + z = 1;a + x + y + z = 1;

M은 Al, Cu, Fe, Mg, Co, Mn, B 및 Ga로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고;M is one or more selected from the group consisting of Al, Cu, Fe, Mg, Co, Mn, B and Ga;

A는 할로겐 원소, 황, 칼코게나이드계 원소, 및 질소로 이루어진 군에서 선택되는 하나이다.A is one selected from the group consisting of a halogen element, a sulfur, a chalcogenide-based element, and nitrogen.

본 발명에 따른 리튬 전이금속 산화물에서, 허니컴 단위를 구성하는 전이금속들 중의 50% 이상은 바람직하게는 Mn일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 80% 이상이 Mn일 수 있다. 이 경우, 허니컴 단위를 구성하는 6개의 전이금속들 중에서 5개 또는 6개의 전이금속들이 Mn일 수 있다.In the lithium transition metal oxide according to the present invention, more than 50% of the transition metals constituting the honeycomb unit may preferably be Mn, and more preferably not less than 80% may be Mn. In this case, five or six transition metals among the six transition metals constituting the honeycomb unit may be Mn.

경우에 따라서는, 상기 허니컴 단위를 구성하는 중심 원소인 리튬이 리튬층의 다른 리튬과 상호 작용에 의해 물리적 결합 형태를 이루는 구조를 포함할 수 있다. 이 경우, 허니컴 단위를 구성하는 중심 원소인 리튬과 물리적 결합 형태를 이루는 리튬층의 리튬은 충전 과정, 즉, 리튬층의 리튬들이 전반적으로 탈리되는 과정에서도 탈리되지 않고 정위치에 그대로 남게 된다.In some cases, the honeycomb unit may include a structure in which lithium as a central element constituting the honeycomb unit forms a physical bonding form by interaction with other lithium atoms in the lithium layer. In this case, the lithium in the lithium layer, which forms a physical connection with lithium, which is a central element constituting the honeycomb unit, remains in a fixed position without being desorbed even during the charging process, that is, the process in which lithium ions in the lithium layer are entirely eliminated.

이와 관련하여, 도 1을 참조하면, 두 개의 전이금속층들과 그 사이에 개재되어 있는 리튬층에서, 상기 전이금속층들 중 허니컴 단위들의 일부 리튬들이 리튬층의 다른 리튬과 상호 작용을 이루는 형태를 보여주고 있다. 상기 구조는 도 3에서 보는 바와 같이, 결정 구조의 전반적인 안정화와 리튬층의 층간 변화를 크게 하여 리튬 이동도를 좋게 하는 바(Case B 참조), 이러한 리튬 이동도의 향상은 레이트 특성의 향상에 기여한다.In this regard, referring to FIG. 1, in the two transition metal layers and the lithium layer interposed therebetween, some lithium of the honeycomb units in the transition metal layers interact with other lithium in the lithium layer Giving. 3, the overall stability of the crystal structure and the inter-layer variation of the lithium layer are increased to improve the lithium mobility (see Case B). Such improvement in lithium mobility contributes to improvement in the rate characteristic do.

반면에, 도 1의 Case A에서와 같이, XRD 분석에서 검출이 가능한 정도로 허니컴 단위들이 조합되어 있는 구조에서는, 결정 구조의 높은 안정성에도 불구하고 리튬층들의 층가 변화가 작아 상기 경우와 비교하여 리튬 이동도가 떨어지게 된다. On the other hand, as shown in Case A of FIG. 1, in the structure in which the honeycomb units are combined to such an extent as to be detectable by the XRD analysis, the layer thickness of the lithium layers is small despite the high stability of the crystal structure, The temperature drops.

이상과 같이 특징적인 미세 결정구조를 가지는 리튬 전이금속 산화물은, 리튬층과 전이금속층에 포함되어 있는 전체 리튬을 제외한 전이금속들의 평균 산화수가 +3보다 큰 조건에서 바람직하게는 얻어질 수 있다. 따라서, 리튬 전이금속 산화물의 제조과정에서, 리튬 전구체의 반응량, 소결 온도, 소결 조건 등을 적절히 제어하여 전이금속들의 평균 산화수를 +3 초과로 조절함으로써, 상기와 같은 리튬 전이금속 산화물을 제조할 수 있다. The lithium transition metal oxide having the microcrystalline structure as described above can be preferably obtained under conditions where the average oxidation number of transition metals other than the total lithium contained in the lithium layer and the transition metal layer is larger than +3. Accordingly, in the process of producing the lithium transition metal oxide, the lithium transition metal oxide can be prepared by appropriately controlling the reaction amount of the lithium precursor, the sintering temperature, the sintering conditions, etc., and controlling the average oxidation number of the transition metals to exceed +3 .

하나의 바람직한 예에서, 상기 전이금속은 Ni과 Mn을 포함하고 있고, Ni의 함량이 Mn보다 많은 조성일 수 있다.In one preferred example, the transition metal may include Ni and Mn, and the content of Ni may be greater than Mn.

이 경우, 상기 Ni의 평균 산화수는 +2보다 크며, 더욱 바람직하게는 Mn 함량과 동일한 함량의 Ni은 평균 산화수가 +2보다 크고, Mn 함량을 초과하는 함량의 Ni에서 산화수가 +3일 수 있다.In this case, the average oxidation number of the Ni is larger than +2, more preferably the content of Ni equal to the Mn content is higher than +2, and the oxidation number of Ni in the content exceeding the Mn content is +3 .

본 발명은 또한 상기 양극 활물질을 포함하는 것으로 구성된 양극 전극을 제공한다.The present invention also provides a positive electrode comprising the positive electrode active material.

본 발명은 또한 상기 양극 활물질을 포함하는 것으로 구성된 양극 전극과, 이러한 양극 전극을 포함하는 것으로 구성된 리튬 이차전지를 제공한다. 이하에서는 상기 양극 전극을 ‘양극’으로 약칭하기로 한다. The present invention also provides a positive electrode comprising the positive electrode active material, and a lithium secondary battery comprising the positive electrode. Hereinafter, the anode electrode will be abbreviated as 'anode'.

상기 리튬 이차전지는 일반적으로 양극, 음극, 분리막 및 리튬염 함유 비수 전해질로 구성되어 있다.The lithium secondary battery generally comprises an anode, a cathode, a separator, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared, for example, by coating a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode current collector, and then drying the mixture. Optionally, a filler may be further added to the mixture.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다. The cathode current collector generally has a thickness of 3 to 500 mu m. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, or a surface of aluminum or stainless steel Treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like may be used. The current collector may have fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the cathode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 40 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 40% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 40 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists in bonding of the active material to the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 40% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by applying and drying an anode active material on an anode current collector, and may further include the above-described components as needed.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, like the positive electrode collector, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams and nonwoven fabrics.

상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LiyFe2O3(0≤y≤1), LiyWO2(0≤y≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.Examples of the negative electrode active material include carbon such as non-graphitized carbon and graphite carbon; Li y Fe 2 O 3 (0? Y? 1), Li y WO 2 (0? Y? 1), Sn x Me 1-x Me y O z (Me: Mn, Fe, Pb, : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x &lt; Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, Bi 2 O 5 and the like; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separation membrane is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m, and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.

상기 리튬염 함유 비수계 전해액은 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 상기 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.The lithium salt-containing nonaqueous electrolyte solution is composed of an electrolyte solution and a lithium salt. As the electrolyte solution, a nonaqueous organic solvent, an organic solid electrolyte, and an inorganic solid electrolyte may be used.

상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily 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, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

또한, 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, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.For the purpose of improving the charge / discharge characteristics and the flame retardancy, the electrolytic solution is preferably mixed with an organic solvent such as pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, Benzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrrole, 2-methoxyethanol, . In some cases, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability, or a carbon dioxide gas may be further added to improve high-temperature storage characteristics.

본 발명은 또한 상기 리튬 이차전지를 전원으로 포함하는 전기 디바이스를 제공한다.The present invention also provides an electric device including the lithium secondary battery as a power source.

상기 전기 디바이스는 리튬 이차전지를 전원으로 사용하는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니므로, 휴대폰, 휴대용 컴퓨터 등과 같은 소형 디바이스일 수 있으며, 바람직하게는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장장치일 수 있다.The electric device is not particularly limited as long as it uses a lithium secondary battery as a power source. The electric device may be a small device such as a mobile phone, a portable computer, and the like. Preferably, the electric device is an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug- Power storage device.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 양극 활물질은, 종래의 활물질들과 비교하여, 리튬을 제외한 전체 전이금속의 평균 산화수가 +3가 보다 크고 Mn과 대응하는 Ni 중 Ni3+를 상대적으로 다량 포함함으로써, 균일하고 안정적인 층상구조를 형성하고, 전지 용량을 포함한 전반적인 전기화학적 특성이 우수하며 특히 고율 충방전 특성이 매우 우수하다.As described above, the positive electrode active material according to the present invention has a larger average oxidation number of total transition metals except lithium than +3 and a relatively large amount of Ni 3+ among Ni corresponding to Mn as compared with conventional active materials , A uniform and stable layered structure is formed, excellent overall electrochemical characteristics including battery capacity, and particularly excellent high rate charge / discharge characteristics.

도 1은 본 발명에 따른 리튬 전이금속 산화물에서 미세 결정구조를 부분적으로 도시한 모식도이다;
도 2는 본 발명에 따른 리튬 전이금속 산화물에서 예시적인 허니컴 구조들의 모식도들이다;
도 3은 XRD 분석에서 허니컴 구조가 검출되는 리튬 전이금속 산화물(Case A)과 본 발명에 따른 리튬 전이금속 산화물(Case B)에서 리튬의 삽입 및 탈리에 따른 층간 변화를 보여주는 그래프들이다;
도 4는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 리튬 전이금속 산화물에 대한 XRD 패턴을 나타낸 그래프이다;
도 5는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 리튬 전이금속 산화물에 대한 Li NMR 결과를 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic diagram partially showing a microcrystalline structure in a lithium transition metal oxide according to the present invention;
2 is a schematic diagram of exemplary honeycomb structures in a lithium transition metal oxide according to the present invention;
FIG. 3 is a graph showing interlayer changes due to insertion and desorption of lithium in a lithium transition metal oxide (Case A) in which a honeycomb structure is detected in an XRD analysis and a lithium transition metal oxide (Case B) according to the present invention;
4 is a graph showing an XRD pattern of the lithium transition metal oxide prepared in Example 1 of the present invention;
5 is a graph showing Li NMR results of the lithium transition metal oxide prepared in Example 1 of the present invention.

이하, 실시예를 참조하여 본 발명의 내용을 상세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

니켈 염과 망간 염을 몰 비율(Ni/Mn)이 1.125가 되도록 증류수에 녹인 후, 전체 전이금속 염 중에 코발트 염의 몰 비율이 15 mol%가 되도록 녹였다. 전이금속이 녹아있는 수용액의 염기도를 높여가며 전이금속 복합체를 얻었다. 얻어진 복합체는 감압 필터를 이용하여 용매를 제거하고 110℃ 오븐에서 18 시간 동안 건조하여 여분의 용매를 제거하였다. Ni2+/Mn4+ mol 비율이 0.81이 되도록 Li 염을 혼합한 후, 전기로에 넣고 시간당 300℃의 승온속도로 950℃까지 올려준 후, 950℃에서 10 시간 동안 소성하여 리튬 전이금속 복합 산화물을 얻었다.
The nickel salt and the manganese salt were dissolved in distilled water so that the molar ratio (Ni / Mn) was 1.125, and the molar ratio of the cobalt salt in the total transition metal salt was dissolved to 15 mol%. Transition metal complexes were obtained by increasing the basicity of the aqueous solution containing the transition metal. The resulting composite was subjected to removal of the solvent using a vacuum filter and dried in an oven at 110 ° C. for 18 hours to remove the excess solvent. The Li salt was mixed so that the molar ratio of Ni 2+ / Mn 4+ was 0.81, and then the mixture was charged into an electric furnace and heated to 950 ° C at a heating rate of 300 ° C per hour and then calcined at 950 ° C for 10 hours to obtain a lithium transition metal composite oxide &Lt; / RTI &gt;

<비교예 1> &Lt; Comparative Example 1 &

니켈 염과 망간 염을 몰 비율(Ni/Mn)이 1.125가 되도록 증류수에 녹인 후, 전체 전이금속 염 중에 코발트 염의 몰 비율이 15 mol%가 되도록 녹였다. 전이금속이 녹아있는 수용액의 염기도를 높여가며 전이금속 복합체를 얻었다. 얻어진 복합체는 감압 필터를 이용하여 용매를 제거하고 110℃ 오븐에서 18 시간 동안 건조하여 여분의 용매를 제거하였다. Ni2+/Mn4+ mol 비율이 1이 되도록 Li 염을 혼합한 후, 전기로에 넣고 시간당 300℃의 승온속도로 950℃까지 올려준 후, 950℃에서 10 시간 동안 소성하여 리튬 전이금속 복합 산화물을 얻었다.
The nickel salt and the manganese salt were dissolved in distilled water so that the molar ratio (Ni / Mn) was 1.125, and the molar ratio of the cobalt salt in the total transition metal salt was dissolved to 15 mol%. Transition metal complexes were obtained by increasing the basicity of the aqueous solution containing the transition metal. The resulting composite was subjected to removal of the solvent using a vacuum filter and dried in an oven at 110 ° C. for 18 hours to remove the excess solvent. The Li salt was mixed so that the molar ratio of Ni 2+ / Mn 4+ was 1. Then, the mixture was charged into an electric furnace and heated to 950 ° C at a temperature raising rate of 300 ° C per hour and then calcined at 950 ° C for 10 hours to obtain a lithium transition metal composite oxide &Lt; / RTI &gt;

<실험예 1><Experimental Example 1>

실시예 1과 비교예 1에서 각각 제조된 리튬 전이금속 산화물들에 대해 XRD 분석을 수행하였고, 그 중 실시예 1에 대한 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1은 XRD 패턴에서 비교예 1과 실질적으로 차이가 거의 없는 것으로 판단된다.XRD analysis was performed on the lithium transition metal oxides prepared in Example 1 and Comparative Example 1, respectively, and the results of Example 1 are shown in FIG. As shown in FIG. 4, Example 1 according to the present invention is substantially different from Comparative Example 1 in the XRD pattern.

반면에, 실시예 1에서 제조된 리튬 전이금속 산화물에 대해 6Li synchronized spin echo MAS NMR 분석을 수행한 결과, 도 5에서 보는 바와 같이, 허니컴 단위의 리튬이 존재하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 리튬 전이금속 산화물은 XRD 패턴에서는 확인되지 않지만, Li NMR에서 확인되는 특징적인 허니컴 단위 형태를 포함하고 있음을 알 수 있다.
On the other hand, 6 Li synchronized spin echo MAS NMR analysis of the lithium transition metal oxide prepared in Example 1 revealed that lithium was present in the honeycomb unit as shown in FIG. Therefore, it can be seen that the lithium transition metal oxide according to the present invention contains a characteristic honeycomb unit type which is not confirmed by the XRD pattern but is confirmed by Li NMR.

이상 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.

Claims (16)

리튬 이차전지용 양극 활물질로서,
충방전 과정에서 리튬이 삽입 및 탈리되는 리튬층(lithium layer)과 두 종류 이상의 전이금속들을 포함하는 전이금속층(transition metal layer)이 교번 배열(alternate arrangement)되어 있는 층상 결정구조의 리튬 전이금속 산화물을 포함하고 있으며,
리튬 중의 일부는 전이금속들이 6각형 모서리에 배열된 상태에서 중앙에 리튬이 위치되어 있는 허니컴 단위(honeycomb unit) 형태로 전이금속층에 분산되어 있고,
상기 리튬 전이금속 산화물은 하기 화학식 1로 표현되는 화합물인 것을 특징으로 하는 양극 활물질:
Li[(LiaNixMnyCoz)1-bMb]O2-cAc (1)
상기 식에서,
0 < a < 0.2, 0 < x < 0.8, 0 < y < 0.8, 0 ≤ z < 0.5, 0 ≤ b < 0.3, 0 ≤ c < 0.3;
a + x + y + z = 1;
M은 Al, Cu, Fe, Mg, Co, Mn, B 및 Ga로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고;
A는 할로겐 원소, 황, 칼코게나이드계 원소, 및 질소로 이루어진 군에서 선택되는 하나이다.
A positive electrode active material for a lithium secondary battery,
A lithium transition metal oxide having a layered crystal structure in which a lithium layer in which lithium is intercalated and deintercalated and a transition metal layer containing two or more kinds of transition metals are alternately arranged in charge and discharge processes In addition,
Part of the lithium is dispersed in the transition metal layer in the form of a honeycomb unit in which lithium is positioned at the center with the transition metals arranged at hexagonal corners,
Wherein the lithium transition metal oxide is a compound represented by the following formula (1): < EMI ID =
Li [(Li a Ni x Mn y Co z ) 1-b M b ] O 2 -c A c (1)
In this formula,
0 <a <0.2, 0 <x <0.8, 0 <y <0.8, 0? Z <0.5, 0? B <0.3, 0? C <0.3;
a + x + y + z = 1;
M is one or more selected from the group consisting of Al, Cu, Fe, Mg, Co, Mn, B and Ga;
A is one selected from the group consisting of a halogen element, a sulfur, a chalcogenide-based element, and nitrogen.
제 1 항에 있어서, 상기 전이금속층에서 리튬을 포함하는 상기 허니컴 단위들은 상호 독립적으로 전이금속층에 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 양극 활물질. The cathode active material according to claim 1, wherein the honeycomb units including lithium in the transition metal layer are independently dispersed in the transition metal layer. 제 1 항에 있어서, 상기 전이금속층에서 리튬을 포함하는 상기 허니컴 단위들은, X선 회절(XRD) 분석으로 검출되지 않는 개수로 상호 조합된 허니컴 구조를 형성하면서, 전이금속층에 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 양극 활물질. The method according to claim 1, wherein the honeycomb units including lithium in the transition metal layer are dispersed in the transition metal layer while forming a honeycomb structure mutually combined in a number not detectable by X-ray diffraction (XRD) analysis Lt; / RTI &gt; 제 1 항에 있어서, 상기 리튬 전이금속 산화물은 XRD 분석에서 Li2M’O3 (여기서, M’는 전이금속임)가 검출되지 않는 것을 특징으로 하는 양극 활물질. The positive electrode active material according to claim 1, wherein the lithium transition metal oxide is Li 2 M'O 3 (wherein M 'is a transition metal) in the XRD analysis. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 허니컴 단위를 구성하는 전이금속들 중의 50% 이상은 Mn인 것을 특징으로 하는 양극 활물질. The cathode active material according to claim 1, wherein at least 50% of the transition metals constituting the honeycomb unit are Mn. 제 1 항에 있어서, 상기 허니컴 단위를 구성하는 중심 원소인 리튬은 리튬층의 다른 리튬과 상호 작용에 의해 물리적 결합 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 양극 활물질. The positive electrode active material according to claim 1, wherein lithium as a central element constituting the honeycomb unit forms a physical bonding form by interaction with other lithium ions in the lithium layer. 제 7 항에 있어서, 상기 허니컴 단위를 구성하는 중심 원소인 리튬과 물리적 결합 형태를 이루는 리튬층의 리튬은 충전 과정에서도 탈리되지 않는 것을 특징으로 하는 양극 활물질. 8. The cathode active material according to claim 7, wherein the lithium of the lithium layer physically coupled to the lithium, which is a central element constituting the honeycomb unit, is not desorbed during the charging process. 제 1 항에 있어서, 상기 리튬층과 전이금속층에 포함되어 있는 전체 리튬을 제외한 전이금속들의 평균 산화수가 +3보다 큰 것을 특징으로 하는 양극 활물질. The positive electrode active material according to claim 1, wherein an average oxidation number of transition metals other than total lithium contained in the lithium layer and the transition metal layer is greater than +3. 제 1 항에 있어서, 상기 전이금속은 Ni과 Mn을 포함하고 있고, Ni의 함량이 Mn보다 많은 것을 특징으로 하는 양극 활물질. The positive electrode active material according to claim 1, wherein the transition metal contains Ni and Mn, and the content of Ni is greater than Mn. 제 11 항에 있어서, 상기 Ni의 평균 산화수는 +2보다 큰 것을 특징으로 하는 양극 활물질. 12. The cathode active material according to claim 11, wherein an average oxidation number of Ni is larger than +2. 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 하나에 따른 양극 활물질을 포함하는 것으로 구성된 양극 전극. A cathode electrode comprising a cathode active material according to any one of claims 1 to 4 and 7 to 12. 제 13 항에 따른 양극 전극을 포함하는 것으로 구성된 리튬 이차전지. A lithium secondary battery comprising the positive electrode according to claim 13. 제 14 항에 따른 리튬 이차전지를 전원으로 포함하는 전기 디바이스.An electric device comprising the lithium secondary battery according to claim 14 as a power source. 제 15 항에 있어서, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장장치인 것을 특징으로 하는 전기 디바이스.


16. The electrical device of claim 15, wherein the device is an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, or a power storage device.


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