KR101684338B1 - Electrode Material for Secondary Battery and Lithium Secondary Battery Comprising the Same - Google Patents

Electrode Material for Secondary Battery and Lithium Secondary Battery Comprising the Same Download PDF

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Abstract

본 발명은 하기 화학식 (1)로 표현되는 화합물 중에서 선택된 하나 이상의 제 1 리튬 금속 산화물을 포함하고, 상기 제 1 리튬 금속 산화물은 1차 입자로 이루어지고 평균 입경 (D50)이 1 ㎛ 이상 내지 15 ㎛ 이하의 범위 내인 2차 입자를 포함하는 전극 활물질을 제공한다.
(1-x)LiM’O2-yAy -xLi2MnO3-y’Ay’ (1)
상기 식에서,
M’은 MnaMb이고;
M은 Ni, Ti, Co, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zr, Zn 및 2주기 전이금속들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이며;
A는 PO4, BO3, CO3, F 및 NO3의 음이온으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고;
0<x<1; 0<y≤0.02; 0<y’≤0.02; 0.5≤a≤1.0; 0≤b≤0.5; a + b = 1 이다.
The present invention provides a lithium secondary battery comprising at least one first lithium metal oxide selected from compounds represented by the following formula (1), wherein the first lithium metal oxide is composed of primary particles and has an average particle diameter (D50) Of the total weight of the electrode active material.
(1-x) LiM'O 2-y A y -xLi 2 MnO 3 -y ' A y' (1)
In this formula,
M 'is Mn a M b ;
M is one or more selected from the group consisting of Ni, Ti, Co, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zr, Zn and two period transition metals;
A is at least one selected from the group consisting of anions of PO 4 , BO 3 , CO 3 , F and NO 3 ;
0 < x &lt;1; 0 &lt; y? 0.02; 0 &lt; y &apos; 0.5? A? 1.0; 0? B? 0.5; a + b = 1.

Description

이차전지용 전극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 {Electrode Material for Secondary Battery and Lithium Secondary Battery Comprising the Same}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an electrode active material for a secondary battery, and a lithium secondary battery including the electrode active material.

본 발명은 이차전지용 전극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode active material for a secondary battery and a lithium secondary battery including the electrode active material.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices are increasing, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries having high energy density and voltage, long cycle life and low self- It has been commercialized and widely used.

이러한 리튬 이차전지로는 주로 리튬 함유 코발트 산화물(LiCoO2)이 사용되고 있고, 그 외에 층상 결정구조의 LiMnO2, 스피넬 결정구조의 LiMn2O4 등의 리튬 함유 망간 산화물과, 리튬 함유 니켈 산화물(LiNiO2)의 사용도 고려되고 있다.Such a lithium secondary battery has mainly lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2) is used, and that in addition to the layered crystal structure of LiMnO 2, lithium-containing manganese oxide, lithium-containing nickel oxides such as LiMn 2 O 4 of spinel crystal structure (LiNiO 2 ) is also considered.

LiCoO2은 우수한 사이클 특성 등 제반 물성이 우수하여 현재 많이 사용되고 있지만, 안전성이 낮으며, 원료로서 코발트의 자원적 한계로 인해 고가이고 전기자동차 등과 같은 분야의 동력원으로 대량 사용하는 함에는 한계가 있다. LiNiO2은 그것의 제조방법에 따른 특성상, 합리적인 비용으로 실제 양산공정에 적용하기에 어려움이 있다.LiCoO 2 has excellent properties such as excellent cycle characteristics and is widely used at present, but its safety is low and it is expensive due to the resource limit of cobalt as a raw material, and there is a limit to mass use as a power source for fields such as electric vehicles. LiNiO 2 is difficult to apply to actual mass production process at a reasonable cost due to its characteristics depending on its manufacturing method.

반면에, LiMnO2, LiMn2O4 등의 리튬 망간 산화물은 원료로서 자원이 풍부하고 환경친화적인 망간을 사용한다는 장점을 가지고 있으므로, LiCoO2를 대체할 수 있는 양극 활물질로서 많은 관심을 모으고 있다. 그러나, 이들 리튬 망간 산화물 역시 사이클 특성 등이 나쁘다는 단점을 가지고 있다.On the other hand, lithium manganese oxides such as LiMnO 2 and LiMn 2 O 4 have the advantage of using manganese which is rich in resources and environment-friendly as a raw material, and thus attracts much attention as a cathode active material capable of replacing LiCoO 2 . However, these lithium manganese oxides also have a disadvantage of poor cycle characteristics and the like.

우선, LiMnO2은 초기 용량이 작고, 특히 일정한 용량에 이를 때까지 수십 회의 충방전 사이클이 필요하다는 단점을 가지고 있다. 또한, LiMn2O4 은 사이클이 계속됨에 따라 용량 저하가 심각하고, 특히 50도 이상의 고온에서 전해액의 분해, 망간의 용출 등으로 인해 사이클 특성이 급격히 저하되는 단점을 가지고 있다.First, LiMnO 2 has a disadvantage in that the initial capacity is small, and in particular, several tens of charge / discharge cycles are required until a certain capacity is reached. In addition, LiMn 2 O 4 has a disadvantage in that the capacity deteriorates as the cycle continues, and in particular, at a high temperature of 50 ° C or higher, the cycle characteristics are drastically lowered due to decomposition of the electrolytic solution and elution of manganese.

한편, 리튬 함유 망간 산화물 중에는 LiMnO2, LiMn2O4 이외에 Li2MnO3이 있다. Li2MnO3은 구조적 안정성이 매우 우수하지만 전기화학적으로 불성이므로, 그 자체로는 이차전지의 양극 활물질로서 사용되지 못한다. 따라서, 일부 선행기술 중에는 Li2MnO3를 LiMO2 (M = Co, Ni, Ni0.5Mn0.5, Mn)와 고용체를 형성하여 양극 활물질로 사용하는 기술을 제시하고 있다. 이러한 고용체 양극 활물질은 4.4 V 의 고전압에서 Li과 O가 결정구조로부터 이탈되어 전기화학적 활성을 나타내게 되지만, 고전압에서 전해액의 분해 및 가스 발생의 가능성이 높으며, 상기 LiMO2 (M = Co, Ni, Ni0.5Mn0.5, Mn)와 같은 상대적으로 고가의 물질을 다량 사용하여야 하는 문제점이 있다.On the other hand, among the lithium-containing manganese oxides, there are Li 2 MnO 3 in addition to LiMnO 2 and LiMn 2 O 4 . Li 2 MnO 3 has excellent structural stability but is not electrochemically inert and thus can not be used as a cathode active material of a secondary battery. Therefore, among some prior arts, there is proposed a technique of using Li 2 MnO 3 as a cathode active material by forming a solid solution with LiMO 2 (M = Co, Ni, Ni 0.5 Mn 0.5 , Mn). Such a solid solution cathode active material has a high possibility of decomposition of electrolyte and gas generation at a high voltage, and the LiMO 2 (M = Co, Ni, Ni 0.5 Mn &lt; / RTI &gt; 0.5 , Mn).

또한, 리튬 함유 망간 산화물은 도전성이 낮아 입자의 크기에 따라 저항의 차이가 크며, 고용량을 발현하기 위하여 4.4 V 이상의 고전압에서 활성화가 진행되는 경우, Li2MnO3에서 Li2O가 이탈하여 구조의 변화를 일으키는 문제점이 발생할 수 있으며, 결정 구조적 특성으로 인해, 소망하는 정도의 안정성을 담보하기 어렵고 에너지 밀도의 향상을 기대하는데 한계가 있다.In addition, the lithium-containing manganese oxide has a low conductivity and thus has a large resistance difference depending on the particle size. When the activation is progressed at a high voltage of 4.4 V or more in order to exhibit a high capacity, Li2MnO3in Li2O may be detached to cause a change in structure. Due to the crystal structure, it is difficult to secure a desired degree of stability, and there is a limit to expect improvement of energy density.

따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, a need exists for a technique capable of solving such a problem.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 발명의 목적은, 전극 활물질의 입자 크기에 따라서 활성화 전압을 변경하여 구조 변화를 지연시켜 용량 및 수명 특성이 향상된 전극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an electrode active material and a lithium secondary battery including the electrode active material, which have improved capacity and lifetime characteristics by delaying the structural change by changing the activation voltage according to the particle size of the electrode active material.

따라서, 본 발명의 비제한적인 예에서 전극 활물질은, 하기 화학식 (1)로 표현되는 화합물 중에서 선택된 하나 이상의 제 1 리튬 금속 산화물을 포함하고, 상기 제 1 리튬 금속 산화물은 1차 입자로 이루어지고 평균 입경 (D50)이 1 ㎛ 이상 내지 15 ㎛ 이하의 범위 내인 2차 입자를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.Accordingly, in a non-limiting example of the present invention, the electrode active material comprises at least one first lithium metal oxide selected from compounds represented by the following formula (1), wherein the first lithium metal oxide is composed of primary particles, And a secondary particle having a particle diameter (D50) within a range of 1 mu m or more and 15 mu m or less.

(1-x)LiM’O2-yAy -xLi2MnO3-y’Ay’ (1)(1-x) LiM'O 2-y A y -xLi 2 MnO 3 -y ' A y' (1)

상기 식에서, In this formula,

M’은 MnaMb이고;M 'is Mn a M b ;

M은 Ni, Ti, Co, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zr, Zn 및 2주기 전이금속들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이며;M is one or more selected from the group consisting of Ni, Ti, Co, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zr, Zn and two period transition metals;

A는 PO4, BO3, CO3, F 및 NO3의 음이온으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고;A is at least one selected from the group consisting of anions of PO 4 , BO 3 , CO 3 , F and NO 3 ;

0<x<1; 0≤y≤0.02; 0≤y'≤0.02; 0.5≤a≤1.0; 0≤b≤0.5; a + b = 1 이다.0 &lt; x <1; 0? Y? 0.02; 0? Y? 0.02; 0.5? A? 1.0; 0? B? 0.5; a + b = 1.

앞서 설명한 바와 같이, 리튬 함유 망간 산화물은 도전성이 낮아 입자의 크기에 따라 저항의 차이가 크며, 고용량을 발현하기 위하여 4.4 V 이상의 고전압에서 활성화가 진행되는 경우, Li2MnO3에서 Li2O가 이탈하여 구조의 변화를 일으키게 된다.As described above, the lithium-containing manganese oxide, when the conductivity activation is in progress on more than 4.4 V high voltage in order according to the magnitude of the low particle large and the difference in resistance, and to develop the high volume, Li 2 O is separated from the Li 2 MnO 3 Thereby causing a change in the structure.

반면에, 본 발명의 따른 전극 활물질을 사용하는 경우, 2차 입자의 크기가 작은 전극 활물질을 이용하여 기존 활성화 전압보다 낮은 활성화 과정을 진행하여 상기와 같이 구조 변화를 지연시킬 수 있는 효과가 있다.On the other hand, in the case of using the electrode active material according to the present invention, the activation process is lower than the existing activation voltage by using the electrode active material having a small secondary particle size, thereby delaying the structural change as described above.

상기 2차 입자의 평균 입경(D50)이 3 ㎛ 이상 내지 11 ㎛ 이하의 범위 내일 수 있다.The average particle diameter (D50) of the secondary particles may be in the range of 3 mu m or more and 11 mu m or less.

상기 2차 입자의 평균 입경(D50)이 3 ㎛ 이상 내지 8 ㎛ 이하의 범위 내일 수 있다.The average particle size (D50) of the secondary particles may be in the range of 3 mu m or more and 8 mu m or less.

상기 2차 입자의 평균 입경이 지나치게 작은 경우, 제조 공정이 복잡해 지고 상대적으로 표면적인 넓어지므로, 동일한 양의 바인더를 사용하여도 접착력이 낮아지는 문제점이 발생할 수 있으며, 이를 보완하기 위하여 바인더의 양을 추가하는 경우 저항이 커지는 문제점이 있다. 또한, 2차 입자의 평균 입경이 지나치게 큰 경우, 전기전도성이 낮아지므로 바람직하지 않다.If the average particle diameter of the secondary particles is too small, the manufacturing process becomes complicated and the surface area is widened. Therefore, even when the same amount of binder is used, the adhesive force may be lowered. There is a problem that the resistance increases. When the average particle diameter of the secondary particles is too large, the electric conductivity is lowered, which is not preferable.

상기 전극 활물질은, 상기 화학식 (1)로 표현되는 화합물 중에서 선택된 하나 이상의 제 2 리튬 금속 산화물을 더 포함하고, 상기 제 2 리튬 금속 산화물은, 1차 입자로 이루어지고 평균 입경(D50)이 1 ㎛ 이상 내지 15 ㎛ 이하의 범위 내인 2차 입자를 포함할 수 있다.Wherein the electrode active material further comprises at least one second lithium metal oxide selected from compounds represented by the formula (1), and the second lithium metal oxide is composed of primary particles and has an average particle diameter (D50) Lt; / RTI &gt; to 15 &lt; RTI ID = 0.0 &gt; urn &lt; / RTI &gt;

상기 2차 입자의 평균 입경(D50)이 3 ㎛ 이상 내지 11 ㎛ 이하의 범위 내일 수 있다.The average particle diameter (D50) of the secondary particles may be in the range of 3 mu m or more and 11 mu m or less.

상기 2차 입자의 평균 입경(D50)이 3 ㎛ 이상 내지 8 ㎛ 이하의 범위 내일 수 있다.The average particle size (D50) of the secondary particles may be in the range of 3 mu m or more and 8 mu m or less.

본 발명은 또한, 상기 전극 활물질을 양극 활물질로서 포함하는 리튬 이차전지를 제공할 수있다.The present invention can also provide a lithium secondary battery comprising the electrode active material as a cathode active material.

상기 리튬 이차전지는, 음극 활물질로서, 탄소계 물질, 및/또는 Si을 포함할 수 있다.The lithium secondary battery may include a carbon-based material and / or Si as a negative electrode active material.

상기 리튬 이차전지는, 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.The lithium secondary battery may be one selected from the group consisting of a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, and a lithium polymer battery.

일반적으로, 상기 양극은 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물인 전극 합제를 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.Generally, the positive electrode is prepared by applying an electrode mixture, which is a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder, on a positive electrode collector, followed by drying. If necessary, a filler may be further added to the mixture.

상기 양극 활물질은, 상기 화학식 1 로 표현되는 전극 활물질 외에, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; LiNixMn2-xO4로 표현되는 스피넬 구조의 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 포함할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The positive electrode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) or a compound substituted with one or more transition metals, in addition to the electrode active material represented by the formula (1). Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 -x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); A lithium manganese composite oxide having a spinel structure represented by LiNi x Mn 2-x O 4 ; LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like, but is not limited thereto.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 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 changes in the battery. Examples of the positive electrode current collector include stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, aluminum or stainless steel A surface 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 50 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 50% 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.

한편, 상기 탄성을 갖는 흑연계 물질이 도전재로 사용될 수 있고, 상기 물질들과 함께 사용될 수도 있다..On the other hand, the graphite based material having elasticity may be used as a conductive material, and may be used together with the materials.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 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 and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 50 wt% 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.

본 발명은 또한, 상기 전극을 포함하는 이차전지를 제공하고, 상기 이차전지는 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 또는 리튬 폴리머 전지일 수 있다.The present invention also provides a secondary battery comprising the electrode, wherein the secondary battery may be a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, or a lithium polymer battery.

상기 리튬 이차전지들은 일반적으로 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극에 개재되는 분리막 및 리튬염 함유 비수 전해질로 구성되어 있으며, 리튬 이차전지의 기타 성분들에 대해 이하에서 설명한다. The lithium secondary batteries generally include an anode, a cathode, a separator interposed between the anode and the cathode, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt. Other components of the lithium secondary battery will be described below.

상기 음극은 상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.The negative electrode is manufactured by applying, drying and pressing an anode active material on an anode current collector, and may optionally further include a conductive material, a binder, a filler, and the like as described above.

상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤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, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료; 티타늄 산화물; 리튬 티타늄 산화물 등을 사용할 수 있고, 상세하게는 탄소계 물질 및/또는 Si을 포함할 수 있다.The negative electrode active material may include, for example, carbon such as non-graphitized carbon or graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 &lt; 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, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials; Titanium oxide; Lithium titanium oxide and the like can be used, and in particular, a carbon-based material and / or Si can be included.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 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 current 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 electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples of the anode current collector include copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, a 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 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 비수 전해질은, 비수 전해질과 리튬으로 이루어져 있고, 비수 전해질로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The lithium salt-containing nonaqueous electrolyte is composed of a nonaqueous electrolyte and lithium. Nonaqueous organic solvents, organic solid electrolytes, inorganic solid electrolytes, and the like are used as the nonaqueous electrolyte, but the present invention is not limited thereto.

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 중합제 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, A polymer containing an ionic dissociation group and the like may 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, (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 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide.

또한, 상기 리튬염 함유 비수 전해질에는 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 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte may further contain, for the purpose of improving charge / discharge characteristics, flame retardancy, etc., for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride, etc. May be added. In some cases, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability. In order to improve the high-temperature storage characteristics, carbon dioxide gas may be further added. FEC (Fluoro-Ethylene Carbonate, PRS (Propene sultone), and the like.

하나의 구체적인 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.In one specific example, LiPF 6, LiClO 4, LiBF 4, LiN (SO 2 CF 3) 2 , such as a lithium salt, a highly dielectric solvent of DEC, DMC or EMC Fig solvent cyclic carbonate and a low viscosity of the EC or PC of And then adding it to a mixed solvent of linear carbonate to prepare a lithium salt-containing non-aqueous electrolyte.

본 발명은 또한, 상기 리튬 이차전지를 포함하는 전지팩을 제공할 수 있다.The present invention can also provide a battery pack including the lithium secondary battery.

상기 전지팩을 에너지원으로 사용하는 디바이스를 제공할 수 있다.A device using the battery pack as an energy source can be provided.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 활물질은, 전극 활물질의 입자 크기에 따라서 활성화 전압을 변경하여 구조 변화를 지연시켜 용량 및 수명 특성이 향상된 전극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지를 제공할 수 있다. As described above, the electrode active material according to the present invention can provide an electrode active material having improved capacity and lifetime characteristics by delaying the structural change by changing the activation voltage according to the particle size of the electrode active material, and a lithium secondary battery comprising the electrode active material have.

도 1 은 실험예 1에 따른 수명특성을 나타내는 그래프이다;
도 2 는 실험예 2에 따른 XRD 장비 분석 정보를 나타내는 그래프이다.
1 is a graph showing lifetime characteristics according to Experimental Example 1;
2 is a graph showing XRD equipment analysis information according to Experimental Example 2. FIG.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in further detail with reference to the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

필수 전이금속으로서 Mn을 포함하고 층상 결정 구조를 가진 리튬 망간계 산화물로서, 0.5Li2MnO3·0.5Li(Ni0.45Mn0.35Ni0.20)O2로 이루어진 1차 입자 및 상기 화학식에서 평균 입경(D50)이 5 ㎛ 크기를 가지는 2차 입자를 포함하는 리튬 망간계 산화물을 양극 활물질로 사용하고, 상기 양극 활물질을 활물질, 도전제 및 바인더의 비율을 90 : 5 : 5로 하여 슬러리를 만들고 두께 20 ㎛의 Al-foil 위에 80 ㎛ 두께로 코팅한 후 압연 및 건조하여 양극을 제조하였다. A lithium manganese-based oxide as an essential transition metal including Mn and having a layered crystal structure, 0.5Li 2 MnO 3 · 0.5Li ( Ni 0.45 Mn 0.35 Ni 0.20) O 2 1 and average particle size of primary particles in the formula consisting of (D50 ) Was used as a cathode active material, and the cathode active material was slurried at a ratio of active material, a conductive agent and a binder of 90: 5: 5, and a thickness of 20 탆 Of Al-foil, followed by rolling and drying to prepare a positive electrode.

음극으로는 Li Metal을 사용하였으며, 20 ㎛ 두께의 구리 호일 에 80 ㎛ 두께로 코팅한 후 압연 및 건조하여 음극을 제조하였다.Lithium metal was used as the cathode, coated on a copper foil with a thickness of 20 ㎛ to a thickness of 80 ㎛, rolled and dried to prepare a negative electrode.

상기 음극과 양극 사이에 분리막(셀가드TM, 두께: 20 ㎛)을 개재하여 전극조립체를 제조한 후, 상기 전극조립체를 파우치형 전지케이스에 수납한 고, 에틸 카보네이트와 디메틸 카보네이트와 에틸메틸 카보네이트가 부피비를 기준으로 1:1:1으로 혼합되어 있고, 리튬염으로 1 M의 LiPF6를 포함하고 있는 리튬 비수계 전해액을 첨가하여 파우치형 전지를 제작하였다.
An electrode assembly was manufactured through a separator (CELLGUARD TM , thickness: 20 mu m) between the cathode and the anode. The electrode assembly was housed in a pouch-shaped battery case. Ethyl carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate A pouch-type battery was prepared by adding a lithium non-aqueous electrolyte containing 1 M LiPF 6 as a lithium salt in a volume ratio of 1: 1: 1.

<실시예 2>&Lt; Example 2 >

음극으로 Li Metal 대신에 인조흑연을 사용하였다는 점을 제외하고는, 전지의 제조방법에 있어서 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치형 전지를 제작하였다.
A pouch-shaped battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that artificial graphite was used instead of Li metal as a negative electrode.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

상기 양극 활물질에서 2차 입자의 평균 입경(D50)이 15 ㎛ 크기인 점을 제외하고는, 전지의 제조방법에 있어서 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치형 전지를 제작하였다.
A pouch-shaped battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the average particle diameter (D50) of the secondary particles in the cathode active material was 15 mu m in size.

<비교예 2>&Lt; Comparative Example 2 &

상기 양극 활물질에서 2차 입자의 평균 입경(D50)이 15 ㎛ 크기인 점을 제외하고는, 전지의 제조방법에 있어서 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 파우치형 전지를 제작하였다.
A pouch-shaped battery was fabricated in the same manner as in Example 2, except that the average particle diameter (D50) of the secondary particles in the cathode active material was 15 mu m in size.

<실험예 1><Experimental Example 1>

실시예 1 에서 제조된 코인형 전지는 비교예 1에서 제조된 전지보다 저항이 작아서 2.75 내지 4.55 V 전압 범위에서 활성화를 0.1 C-rate의 전류를 흘려 1 Cycle 수행하고 비교예 1에서 제조된 코인형 전지는 양극 활물질의 Size가 크기 때문에 저항이 높아서 과전압이 걸리기 때문에 Li2MnO3 부분을 Activation 하기 위하여 2.75 내지 4.65V 전압 범위에서 활성화하는 실험을 진행하였다. 이때 각 충방전 특성을 도 1 에 나타내었다.
The coin-type battery manufactured in Example 1 had a resistance lower than that of the battery manufactured in Comparative Example 1, so that activation was carried out at a voltage range of 2.75 to 4.55 V, and a current of 0.1 C-rate was passed for one cycle. As the size of the cathode active material is high, the battery has a high resistance and an overvoltage is applied. Therefore, the activation of the Li 2 MnO 3 portion was performed in the voltage range of 2.75 to 4.65 V to activate. The charging and discharging characteristics at this time are shown in Fig.

<실험예 2><Experimental Example 2>

실시예 1에서 제조된 코인형 전지의 활성화 전압에 따른 구조 변화를 XRD 장비를 사용하여 분석하였다. Bare 상태의 전극과 0.1 C-rate의 전류를 흘려 4.65 V까지 충전한 코인형 전지, 4.65 V 에서 2.75 V까지 방전한 코인형 전지, 4.4 V 까지 충전한 코인형 전지, 4.4 V 에서 2.75 V 까지 방전한 코인형 전지를 각각 분해하여 양극 전극을 XRD 장비를 이용하여 Li2MnO3 부분의 구조 변화를 분석한 결과를 도 2에 나타내었다. The structural change according to the activation voltage of the coin-type battery manufactured in Example 1 was analyzed using XRD equipment. Coin-type batteries filled with bare electrodes and charged to 4.65 V with a current of 0.1 C-rate, Coin-type batteries discharged from 4.65 V to 2.75 V, Coin-type batteries charged to 4.4 V, Discharges from 4.4 V to 2.75 V The results of analyzing the structure change of the Li 2 MnO 3 part using the XRD equipment are shown in FIG.

도 1 및 도 2에 따르면, 2차 입자의 크기가 작은 전극 활물질을 이용하여 Li2MnO3에서 Li2O가 이탈하여 나타나는 Plateou 구간 전압을 낮춰 기존 활성화 전압보다 낮은 활성화 과정을 진행하여도 Li2MnO3 가 활성화되어 용량 발현이 가능하고 활성화 전압을 낮춤으로 인해서 활물질의 구조 변화를 지연시킬 수 있는 효과를 제공하여 출력 향상, 수명 특성 향상을 모두 획득함에 기여하기 때문이다.
Figures 1 and Li 2 to FIG forward low activation process according to the second, lower Plateou interval voltage appearing to exit the Li 2 O from Li 2 MnO 3 with a small electrode active material size of the secondary particles than the conventional activation voltage MnO 3 is activated to enable the capacity to be expressed and the activation voltage to be lowered to delay the structural change of the active material, thereby contributing to enhancement of output and lifetime improvement.

<실험예 3><Experimental Example 3>

실시예 2 에서 제조된 코인형 전지는 2.5 내지 4.5 V 전압 범위에서 0.1 C-rate의 전류를 흘려 1 Cycle Activation을 수행하고 비교예 2에서 제조된 코인형 전지는 2.5 내지 4.6 V 전압으로 0.1 C-rate의 전류를 흘려 1 Cycle Activation을 수행하였다. 활성화된 코인형 전지를 0.1C의 충전 전류로 충전 종지 전압 4.4 V까지 충전한 후 방전 속도를 0.1C, 0.5C, 1C 로 변화시키면서 방전 종지 전압 2.5 V 까지 방전하는 충방전 시험을 수행하였다. 하기 표 1은 0.1C, 0.5C, 1C 방전용량을 보여준다. The coin-type battery manufactured in Example 2 was subjected to 1 cycle activation by flowing a current of 0.1 C-rate in a voltage range of 2.5 to 4.5 V, and the coin-type battery manufactured in Comparative Example 2 was operated at 0.1 C- 1 cycle activation was performed. The activated coin type battery was charged to a charging end voltage of 4.4 V with a charging current of 0.1 C and then discharged at a discharging rate of 0.1 C, 0.5 C and 1 C to discharge end voltage of 2.5 V. Table 1 below shows discharge capacities of 0.1C, 0.5C and 1C.

0.1C 용량(2.5-4.4V)
(mAh/g)
0.1C capacity (2.5-4.4V)
(mAh / g)
0.5C 용량(2.5-4.4V)
(mAh/g)
0.5C capacity (2.5-4.4V)
(mAh / g)
1C 용량(2.5-4.4V)
(mAh/g)
1C capacity (2.5-4.4V)
(mAh / g)
실시예 2Example 2 211.5211.5 190190 176176 비교예 2Comparative Example 2 206.8206.8 179179 153153

<실험예 4> <Experimental Example 4>

실시예 2 및 비교예 2에서 제조된 코인형 전지를 2.5 내지 4.4V 전압 범위에서 25도 0.5/1.0 C-rate의 전류를 흘려 수명특성 실험을 진행하였고, 이때 수명 특성을 100 사이클 진행 후 초기 용량 대비 유지율로 평가하여 하기 표 2 에 나타내었다.The coin-type battery manufactured in Example 2 and Comparative Example 2 was subjected to a life characteristic test by flowing a current of 25 / 0.5 / 1.0 C-rate in a voltage range of 2.5 to 4.4 V. At this time, The results are shown in Table 2 below.

수명특성
(초기용량 대비 100 사이클에서 용량, %)
Life characteristics
(Capacity in 100 cycles compared to initial capacity,%)
실시예 2Example 2 7979 비교예 2Comparative Example 2 1515

상기 표 1 에 따르면, 화학식 1에 따른 화합물에서 2차 입자의 크기가 작은 화합물을 사용하는 실시예 1 및 2의 전지의 경우, 상기 2차 입자의 크기가 큰 화합물을 사용한 경우보다 C-Rate 특성이 우수한 것을 확인할 수 있다. According to Table 1, in the case of the batteries of Examples 1 and 2 using a compound having a small secondary particle size in the compound of Chemical Formula 1, the C-Rate characteristic Is excellent.

또한, 상기 표 2 에 따르면, 화학식 1에 따른 화합물에서 2차 입자의 크기가 작은 화합물을 사용하는 실시예 2의 전지의 경우, 상기 2차 입자의 크기가 큰 화합물을 사용한 경우보다 수명 특성이 현저히 향상되었음을 확인할 수 있다.
Further, according to the above Table 2, in the case of the battery of Example 2 using a compound having a small secondary particle size in the compound of Chemical Formula 1, life characteristics were remarkably higher than those in the case of using a compound having a large secondary particle .

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (11)

하기 화학식 (1)로 표현되는 화합물 중에서 선택된 하나 이상의 제 1 리튬 금속 산화물과, 하기 화학식 (1)로 표현되는 화합물 중에서 선택된 하나 이상의 제 2 리튬 금속 산화물을 포함하고,
상기 제 1 리튬 금속 산화물 및 상기 제 2 리튬 금속 산화물은, 1차 입자로 이루어지고 평균 입경 (D50)이 3 ㎛ 이상 내지 8 ㎛ 이하의 범위 내인 2차 입자를 포함하고 있는 전극 활물질을 양극 활물질로서 포함하고 있고, 2.5 V 내지 4.55 V 전압 범위에서 활성화되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지:

(1-x)LiM'O2-xLi2MnO3 (1)
상기 식에서,
M'은 MnaMb이고;
M은 Ni, Ti, Co, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zr, Zn 및 2주기 전이금속들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이며;

0<x<1; 0.5≤a≤1.0; 0≤b≤0.5; a + b = 1 이다.
At least one first lithium metal oxide selected from a compound represented by the following formula (1) and at least one second lithium metal oxide selected from a compound represented by the following formula (1)
Wherein the first lithium metal oxide and the second lithium metal oxide each comprise an electrode active material composed of primary particles and containing secondary particles having an average particle diameter (D50) in a range of 3 mu m or more to 8 mu m or less as a cathode active material And is activated in a voltage range from 2.5 V to 4.55 V. A lithium secondary battery comprising:

(1-x) LiM'O 2 -xLi 2 MnO 3 (1)
In this formula,
M 'is Mn a M b ;
M is one or more selected from the group consisting of Ni, Ti, Co, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zr, Zn and two period transition metals;

0 &lt; x &lt;1; 0.5? A? 1.0; 0? B? 0.5; a + b = 1.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 리튬 이차전지는, 음극 활물질로서, 탄소계 물질, 또는 Si, 또는 탄소계 물질 및 Si을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the lithium secondary battery comprises a carbon-based material, Si, or a carbon-based material and Si as a negative electrode active material. 제 1 항에 있어서, 상기 리튬 이차전지는, 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the lithium secondary battery is one selected from the group consisting of a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, and a lithium polymer battery. 제 1 항에 따른 리튬 이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.A battery pack comprising the lithium secondary battery according to claim 1. 제 10 항에 따른 전지팩을 에너지원으로 사용하는 디바이스.A device using the battery pack according to claim 10 as an energy source.
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