KR101913898B1 - Coating material for cathode active material, preparation method thereof, and lithium secondary battery comprising same - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 우수한 전도성을 갖는 구조의 폴리이미드인 일렉트로크로믹(electrochromic) 폴리이미드를 포함하는 양극 활물질 코팅재를 제공하며, 본 발명에 따른 코팅재를 사용하여 양극 활물질을 나노피막으로 표면 코팅하게 되면 양극 활물질이 전해액과 직접적으로 접촉하는 방지함으로써, 양극 활물질과 전해액 사이에서 발생할 수 있는 부반응을 억제할 수 있으며, 이로부터 이차전지의 수명 및 효율 특성을 현저히 개선시킬 수 있다. 특히, 고온 및 고전압 조건에서의 수명 특성 및 도전성을 향상된 리튬 이온 이차전지를 제공할 수 있다.The present invention provides a positive electrode active material coating material comprising an electrochromic polyimide which is a polyimide having a structure having excellent conductivity. When the positive electrode active material is coated on the surface of a nano coating using the coating material according to the present invention, By preventing the active material from being in direct contact with the electrolyte, side reactions that may occur between the positive electrode active material and the electrolyte can be suppressed, and the life and efficiency characteristics of the secondary battery can be remarkably improved. In particular, it is possible to provide a lithium ion secondary battery improved in life characteristics and conductivity at high temperature and high voltage conditions.

Description

양극 활물질 코팅재, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 {COATING MATERIAL FOR CATHODE ACTIVE MATERIAL, PREPARATION METHOD THEREOF, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING SAME}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a positive electrode active material coating material, a method for producing the same, and a lithium secondary battery comprising the same. BACKGROUND ART [0002]

본 발명은 양극 활물질 코팅재, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 전도성을 가지는 폴리이미드(PI) 를 포함하는 양극 활물질 코팅재, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a cathode active material coating material, a method for producing the same, and a lithium secondary battery comprising the cathode active material coating material. More particularly, the present invention relates to a positive electrode active material coating material containing conductive polyimide (PI), a method for producing the same, and a lithium secondary battery comprising the same.

리튬 이차전지는 소형, 경량, 대용량 전지로서 1991년에 등장한 이래, 휴대기기의 전원으로서 널리 사용되었다. 최근 들어 전자, 통신, 컴퓨터 산업의 급속한 발전에 따라 캠코더, 휴대폰, 노트북 PC 등이 출현하여 눈부신 발전을 거듭하고 있으며, 이들 휴대용 전자정보통신기기들을 구동할 동력원으로서 리튬 이차전지에 대한 수요가 나날이 증가하고 있다.Lithium rechargeable batteries have been widely used as power sources for portable devices since they appeared in 1991 as small-sized, lightweight, and large-capacity batteries. In recent years, with the rapid development of the electronics, communication, and computer industries, camcorders, mobile phones, and notebook PCs have been remarkably developed and demand for lithium secondary batteries as a power source for driving these portable electronic information communication devices is increasing day by day .

그런데, 리튬 이차전지는 충방전을 거듭함에 따라서 수명이 급속하게 떨어지는 문제점이 있다. 이러한 수명 특성 저하는 양극과 전해액과의 부반응에 기인하며, 이러한 현상은 고전압 및 고온의 상태에서 더욱 심각해질 수 있다. 따라서, 고전압용 이차전지의 개발이 필요하며, 이를 위해서는 양극 활물질과 전해액과의 부반응 또는 전극 계면 반응을 제어하는 기술이 매우 중요하다.However, the lithium secondary battery has a problem that its service life is rapidly deteriorated by repeated charging and discharging. This degradation in lifetime is caused by a side reaction between the anode and the electrolyte, and this phenomenon may become more serious under high voltage and high temperature conditions. Therefore, it is necessary to develop a secondary battery for a high voltage. For this purpose, it is very important to control the side reaction between the cathode active material and the electrolyte or the electrode interface reaction.

이러한 문제점을 해결하기 위해 양극 활물질의 표면에 Mg, Al, Co, K, Na, 또는 Ca 등을 포함하는 금속산화물을 코팅하는 기술이 개발되었다. 특히, 이들 양극 활물질 표면을 Al2O3, ZrO2, 및 AlPO4 등의 산화물을 양극 활물질 표면에 코팅시킬 수 있다는 것은 일반적으로 알려져 있다. 상기 코팅층이 양극 활물질의 안전성 특성을 향상시킨다는 것 역시 정설이다.To solve these problems, a technique has been developed for coating a surface of a cathode active material with a metal oxide including Mg, Al, Co, K, Na, or Ca. In particular, it is generally known that oxides such as Al 2 O 3 , ZrO 2 , and AlPO 4 can be coated on the surface of the cathode active material on the surfaces of these cathode active materials. It is also true that the coating layer improves the safety characteristics of the cathode active material.

그러나, 상기 산화물 코팅층을 이용한 표면 코팅의 경우, 상기 산화물 코팅층이 양극 활물질 표면을 전체적으로 덮고 있기보다는 나노 크기의 입자 형태로 잘게 분산되어 있는 형태를 취하고 있다. 이로 인해, 산화물 코팅층에 의한 양극 활물질의 표면 개질 효과가 제한적일 수밖에 없는 한계를 보였다. 또한, 상기 산화물 코팅층은 리튬 이온이동이 어려운 일종의 이온 절연층으로서, 이온 전도도의 저하를 초래할 수 있다.However, in the case of surface coating using the oxide coating layer, the oxide coating layer is finely dispersed in the form of nano-sized particles rather than entirely covering the surface of the cathode active material. As a result, the effect of surface modification of the cathode active material by the oxide coating layer is limited. In addition, the oxide coating layer is a kind of ion-insulating layer which is difficult to move lithium ions, and may cause deterioration of ionic conductivity.

상기한 문제를 해결하기 위해, 양극재 표면을 폴리이미드로 코팅하여 산화물 코팅층 대비 이온전도도를 향상시키고 양극재 표면을 균일하게 둘러쌈으로써 전해액과의 직접적인 접촉을 방지하여 전해액과의 부반응을 감소시킬 수 있는 코팅 기술이 개시된 바 있다 (대한민국특허등록 제1105342호). 하지만 폴리이미드로 구성된 코팅층은 전자에 대한 전도성을 가지기 어려우므로 이에 대한 보완책으로 폴리이미드 코팅층에 카본블랙과 같은 전자전도성을 도울수 있는 물질을 포함시키고 있다. 하지만 분자 관점에서 보았을 때 크기가 크고 (10nm 이상), 응집되어 2차 입자를 형성하고 있는 카본블랙을 폴리이미드로 구성된 코팅층에 균일하게 분산하여 전자 전도성을 향상시키는 데에는 한계가 있었다.In order to solve the above problem, the surface of the cathode material is coated with polyimide to improve the ionic conductivity of the oxide coating layer and to uniformly surround the surface of the cathode material, thereby preventing direct contact with the electrolyte, thereby reducing the side reaction with the electrolyte (Korean Patent Registration No. 1105342). However, since the coating layer composed of polyimide is difficult to have conductivity with respect to electrons, a polyimide coating layer contains a substance capable of providing electron conductivity such as carbon black as a supplement. However, there is a limitation in improving the electron conductivity by uniformly dispersing carbon black having a large size (10 nm or more) and forming secondary particles by coagulation in a coating layer composed of polyimide when viewed from a molecular point of view.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 양극 활물질과 전해액 간의 부반응을 억제함으로써, 고온 및 고전압의 조건에서 우수한 성능을 나타내도록 할 수 있는 양극 활물질 코팅재를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a positive electrode active material coating material capable of exhibiting excellent performance under high temperature and high voltage conditions by suppressing side reactions between a positive electrode active material and an electrolyte.

본 발명의 다른 과제는, 상기 양극 활물질 코팅재를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing the cathode active material coating material.

본 발명의 또 다른 과제는, 상기 코팅재로 코팅된 양극 활물질 및 이를 이용하여 제조된 리튬 이온 이차전지를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a cathode active material coated with the coating material and a lithium ion secondary battery produced using the same.

본 발명은 전술한 기술적 과제를 해결하기 위해, In order to solve the above-described technical problem,

하기 화학식 1의 반복구조를 갖는 폴리이미드를 포함하는 양극 활물질 코팅재를 제공한다.There is provided a positive electrode active material coating material comprising a polyimide having a repeating structure represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112015114787907-pat00001
Figure 112015114787907-pat00001

상기 식에 있어서, In the above formula,

X는 테트라카복실산으로부터 유도된 4가 유기기 이고,X is a tetravalent organic group derived from tetracarboxylic acid,

Y는 하기 화학식 2 의 디아민으로부터 유도된 2가 유기기 이며, Y is a divalent organic group derived from a diamine of the following formula (2)

n은 1 이상의 정수이고,n is an integer of 1 or more,

[화학식 2](2)

Figure 112015114787907-pat00002
Figure 112015114787907-pat00002

상기 식에 있어서,In the above formula,

R1은 수소, 치환 또는 비치환된 방향족 고리를 포함하는 1가 유기기 이고,R 1 is a monovalent organic group containing hydrogen, a substituted or unsubstituted aromatic ring,

Q 및 Z는 각각 서로 동일하거나 상이하고, 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족 고리를 포함하는 2가 유기기이며, a, b 는 1 이상의 정수이다.Q and Z are the same or different and are independently a divalent organic group containing a substituted or unsubstituted aromatic ring, and a and b are an integer of 1 or more.

또한, 상기 R1은 수소 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 방향족 고리를 포함하는 2급아민 또는 3급아민에서 선택되는 1가 유기기이고, And R < 1 > is a monovalent organic group selected from the group consisting of hydrogen, a substituted or unsubstituted C6-C24 aryl group or a substituted or unsubstituted aromatic ring or a secondary amine or a tertiary amine,

상기 Q 및 Z는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴렌기 또는 방향족 고리를 포함하는 2급아민 또는 3급아민에서 선택되는 2가 유기기일 수 있다.The Q and Z may be a divalent organic group selected from a substituted or unsubstituted secondary amine containing a C 6-24 arylene group or an aromatic ring or a tertiary amine.

또한, 상기 R1이 수소 또는 하기 화학식 3 내지 5로 표현되는 1가 유기기에서 선택되는 것이고,The above R 1 is selected from hydrogen or a monovalent organic group represented by the following general formulas (3) to (5)

[화학식 3](3)

Figure 112015114787907-pat00003
Figure 112015114787907-pat00003

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112015114787907-pat00004
Figure 112015114787907-pat00004

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure 112015114787907-pat00005
Figure 112015114787907-pat00005

상기 R2 및 R5는 수소, 하이드록실기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 또는 하기 화학식 6으로 표현되는 1가 유기기 이며,R 2 and R 5 are hydrogen, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a monovalent organic group represented by the following formula (6)

[화학식 6][Chemical Formula 6]

Figure 112015114787907-pat00006
Figure 112015114787907-pat00006

상기 R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소, 하이드록실기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시기이고,Each of R 6 and R 7 is independently hydrogen, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms,

상기 Q, Z가 각각 독립적으로 하기 화학식 7 내지 9로 표현되는 2가 유기기에서 선택되는 것일 수 있다.And Q and Z are each independently selected from divalent organic groups represented by the following formulas (7) to (9).

[화학식 7](7)

Figure 112015114787907-pat00007
Figure 112015114787907-pat00007

[화학식 8][Chemical Formula 8]

Figure 112015114787907-pat00008
Figure 112015114787907-pat00008

[화학식 9][Chemical Formula 9]

Figure 112015114787907-pat00009
Figure 112015114787907-pat00009

상기 R11 및 R14는 수소, 하이드록실기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 또는 상기 화학식 6으로 표현되는 1가 유기기 이다.R 11 and R 14 are hydrogen, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a monovalent organic group represented by Formula 6.

보다 구체적으로, 상기 화학식 2의 디아민은 하기 화학식 10a 내지 10d 의 화합물에서 선택되는 것일 수 있다.More specifically, the diamine of the formula (2) may be selected from the compounds of the following formulas (10a) to (10d).

[화학식 10a][Chemical Formula 10a]

Figure 112015114787907-pat00010
Figure 112015114787907-pat00010

[화학식 10b][Chemical Formula 10b]

Figure 112015114787907-pat00011
Figure 112015114787907-pat00011

[화학식 10c][Chemical Formula 10c]

Figure 112015114787907-pat00012
Figure 112015114787907-pat00012

[화학식 10d][Chemical Formula 10d]

Figure 112015114787907-pat00013
Figure 112015114787907-pat00013

상기 식에 있어서,In the above formula,

R21 내지 R27은 각각 독립적으로 수소, 하이드록실기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시기이다.Each of R 21 to R 27 independently represents hydrogen, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms.

또한, 상기 화학식 1의 X는 탄소수 6 내지 24의 방향족, 탄소수 3 내지 24의 지환족기를 포함하는 4가 유기기일 수 있다.X in Formula 1 may be a divalent organic group having 6 to 24 carbon atoms and an aromatic or alicyclic group having 3 to 24 carbon atoms.

본 발명의 다른 과제를 해결하기 위해,In order to solve the other problems of the present invention,

a) 하기 화학식 12로 표현되는 반복구조를 갖는 폴리아믹산과 유기용매가 혼합된 혼합 용액을 제조하는 단계;a) preparing a mixed solution of a polyamic acid having a repeating structure represented by the following formula (12) and an organic solvent;

[화학식 12][Chemical Formula 12]

Figure 112015114787907-pat00014
Figure 112015114787907-pat00014

상기 식에 있어서,In the above formula,

X는 테트라카복실산으로부터 유도된 4가 유기기 이고,X is a tetravalent organic group derived from tetracarboxylic acid,

Y는 하기 화학식 2 의 디아민으로부터 유도된 2가 유기기 이며, Y is a divalent organic group derived from a diamine of the following formula (2)

n은 1이상의 정수이고,n is an integer of 1 or more,

[화학식 2](2)

Figure 112015114787907-pat00015
Figure 112015114787907-pat00015

상기 식에 있어서,In the above formula,

R1은 수소, 치환 또는 비치환된 방향족 고리를 포함하는 1가 유기기 이고,R1 is a monovalent organic group containing hydrogen, a substituted or unsubstituted aromatic ring,

Q 및 Z는 각각 서로 동일하거나 상이하고, 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족 고리를 포함하는 2가 유기기이며,Q and Z are the same or different and are independently a divalent organic group containing a substituted or unsubstituted aromatic ring,

a, b 는 1 이상의 정수이고,a and b are integers of 1 or more,

b) 상기 혼합 용액에 양극 활물질을 분산시켜 상기 양극 활물질 표면에 상기 폴리아믹산을 포함하는 피막을 형성하는 단계; 및b) forming a coating film containing the polyamic acid on the surface of the cathode active material by dispersing the cathode active material in the mixed solution; And

c) 상기 양극 활물질 표면에 형성된 피막에 포함된 폴리아믹산을 이미드화 시켜 폴리이미드 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 리튬 이차전지 양극 활물질의 코팅 방법을 제공한다.c) Imidizing the polyamic acid contained in the coating film formed on the surface of the cathode active material to form a polyimide coating layer.

또한, 상기 코팅층의 두께는 1 nm 내지 200 nm일 수 있다.The thickness of the coating layer may be 1 nm to 200 nm.

또한, 상기 양극 활물질은 육박정계 층상 암염 구조, 올리빈 구조, 큐빅구조를 갖는 스피넬의 리튬 전이금속 산화물, 그 외에 V2O5, TiS, MoS로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 복합 산화물일 수 있다.In addition, the cathode active material may be any one selected from the group consisting of V 2 O 5 , TiS, and MoS, or two or more of them selected from the group consisting of a lithium transition metal oxide of spinel having a multilayer rock salt structure, an olivine structure and a cubic structure, Complex oxide.

구체적으로, 상기 양극 활물질은 구조식 1 내지 구조식 3의 산화물 및 V2O5, TiS, MoS로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다. Specifically, the cathode active material may be any one selected from the group consisting of oxides of the structural formulas 1 to 3 and V 2 O 5 , TiS and MoS, or a mixture of two or more thereof.

<구조식 1><Structure 1>

Li1 +x[NiaCobMnc]O2 (-0.5 ≤ x ≤0.6, 0 ≤ a, b, c ≤ 1, x+a+b+c=1임);Li 1 + x [Ni a Co b Mn c ] O 2 (-0.5? X? 0.6, 0? A, b, c? 1, x + a + b + c = 1);

<구조식 2>&Lt; Formula 2 >

LiMn2 - xMxO4 (M은 Ni, Co, Fe, P, S, Zr, Ti 및 Al로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소, 0 ≤ x ≤ 2);LiMn 2 - x M x O 4 (M is at least one element selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, P, S, Zr, Ti and Al, 0? X? 2);

<구조식 3><Formula 3>

Li1 + aFe1 - xMx(PO4 -b) Xb (M은 Al, Mg, Ni, Co, Mn, Ti, Ga, Cu, V, Nb, Zr, Ce, In, Zn 및 Y 로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이고, X는 F, S 및 N로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이며, -0.5≤a≤+0.5, 0≤x≤0.5, 0≤b≤0.1임) Li 1 + a Fe 1 - x M x (PO 4 -b) X b (M is Al, Mg, Ni, Co, Mn, Ti, Ga, Cu, V, Nb, Zr, Ce, In, Zn , and Y X is at least one element selected from the group consisting of F, S and N, and -0.5? A? + 0.5, 0? X? 0.5, and 0? B?

보다 구체적으로, 상기 양극 활물질은 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li[NiaCobMnc]O2 (0 < a, b, c = 1, a+b+c=1이고) 및 LiFePO4로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.More specifically, the positive electrode active material is LiCoO 2, LiNiO 2, LiMnO 2 , LiMn 2 O 4, Li [Ni a Co b Mn c] O 2 (0 <a, b, c = 1, a + b + c = 1) and LiFePO 4 , or a mixture of two or more thereof.

일 실시예에 따르면, 상기 폴리아믹산 및 유기용매가 혼합된 혼합용매는 Mg, Al, Zr, Zn, Ru, Cs, Cu, Fe, Cr, Ti, La로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속이온을 더 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the mixed solvent in which the polyamic acid and the organic solvent are mixed may include at least one metal ion selected from the group consisting of Mg, Al, Zr, Zn, Ru, Cs, Cu, Fe, Cr, It can be more inclusive.

또한, 상기 폴리아믹산이 포함된 피막이 형성된 양극 활물질을 300℃ 내지 400℃의 온도로 이미드화 시킴으로써 폴리이미드 코팅층을 형성할 수 있다.Also, the polyimide coating layer can be formed by imidizing the coated cathode active material containing the polyamic acid at a temperature of 300 ° C to 400 ° C.

본 발명은 상기한 코팅방법으로 코팅된 양극 활물질을 제공한다.The present invention provides a cathode active material coated with the coating method described above.

또한, 본 발명은 상기 코팅된 양극 활물질을 사용하여 제조된 리튬이차전지를 제공한다.The present invention also provides a lithium secondary battery produced using the coated cathode active material.

또한, 상기 리튬 이차전지의 C-rate 효율을 하기 수학식 1로 나타낼 때, 상기 C-rate효율이 90% 이상의 값일 수 있다.Further, when the C-rate efficiency of the lithium secondary battery is represented by Equation (1), the C-rate efficiency may be 90% or more.

[수학식 1][Equation 1]

C-rate(%) = [(2C 방전용량)/(0.1C 방전용량)]×100C-rate (%) = [(2C discharge capacity) / (0.1C discharge capacity)] x 100

또한, 상기 리튬 이차전지의 초기 충방효율이 97% 이상일 수 있다.Also, the initial charging efficiency of the lithium secondary battery may be 97% or more.

또한, 상기 코팅된 리튬 이차전지 양극 활물질의 초기 충전 용량이 195mAh/g 이상의 값을 갖는 것 일 수 있다.In addition, the initial charge capacity of the coated lithium secondary battery cathode active material may have a value of 195 mAh / g or more.

본 발명은, 우수한 전도성을 갖는 구조의 폴리이미드인 일렉트로크로믹(electrochromic) 폴리이미드를 포함하는 양극활물질 코팅재를 제공함으로써, 양극 활물질이 전해액과 직접적으로 접촉하는 것을 방지하여 양극 활물질과 전해액 사이에서 발생할 수 있는 부반응을 효과적으로 억제할 수 있으며, 이로부터 이차전지의 수명 및 효율 특성을 특히, 고온 및 고전압 조건에서 현저히 개선시킬 수 있다. The present invention provides a positive electrode active material coating material comprising an electrochromic polyimide that is a polyimide having a structure having excellent conductivity, thereby preventing direct contact of the positive electrode active material with an electrolyte solution, This can significantly improve the lifetime and efficiency characteristics of the secondary battery particularly at high temperature and high voltage conditions.

도 1a 는 폴리이미드 코팅전의 양극 활물질 표면의 SEM 화상을 나타낸 것이다.
도 1b 는 본 발명의 실시예에 따른 코팅재로 코팅한 후 양극 활물질 표면의 SEM 화상을 나타낸 것이다.
도 2 는 실시예 1 및 비교예 1의 양극활물질로 제조된 이차전지의 사이클 수명을 비교한 그래프이다.
1A is a SEM image of a surface of a cathode active material before polyimide coating.
1B is a SEM image of the surface of a cathode active material after coating with a coating material according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph comparing the cycle life of a secondary battery made of the cathode active material of Example 1 and Comparative Example 1. FIG.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은, 하기 화학식 1의 반복구조를 갖는 폴리이미드를 포함하는 양극 활물질 코팅재를 제공한다.The present invention provides a positive electrode active material coating material comprising a polyimide having a repeating structure represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112015114787907-pat00016
Figure 112015114787907-pat00016

상기 식에 있어서,In the above formula,

X는 테트라카복실산으로부터 유도된 4가 유기기 이고,X is a tetravalent organic group derived from tetracarboxylic acid,

Y는 하기 화학식 2 의 디아민으로부터 유도된 2가 유기기 이며, Y is a divalent organic group derived from a diamine of the following formula (2)

n은 1 이상 또는 2 이상의 정수이고,n is an integer of 1 or more or 2 or more,

[화학식 2](2)

Figure 112015114787907-pat00017
Figure 112015114787907-pat00017

상기 식에 있어서,In the above formula,

R1은 수소, 치환 또는 비치환된 방향족 고리를 포함하는 1가 유기기 이고,R 1 is a monovalent organic group containing hydrogen, a substituted or unsubstituted aromatic ring,

Q 및 Z는 각각 서로 동일하거나 상이하고, 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족 고리를 포함하는 2가 유기기이며, a, b 는 1 이상의 정수이고, 바람직하게는 1 이상 4 이하일 수 있다.Q and Z are the same or different from each other and independently represent a divalent organic group containing a substituted or unsubstituted aromatic ring, and a and b are integers of 1 or more, preferably 1 or more and 4 or less.

일 실시예에 따르면, 상기 R1은 수소 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 방향족 고리를 포함하는 2급아민 또는 3급아민에서 선택되는 1가 유기기이고, According to one embodiment, R &lt; 1 &gt; is a monovalent organic group selected from a hydrogen or a substituted or unsubstituted C6-C24 aryl group or a secondary amine or a tertiary amine containing a substituted or unsubstituted aromatic ring ,

상기 Q 및 Z는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴렌기 또는 방향족 고리를 포함하는 2급아민 또는 3급아민에서 선택되는 2가 유기기일 수 있다.The Q and Z may be a divalent organic group selected from a substituted or unsubstituted secondary amine containing a C 6-24 arylene group or an aromatic ring or a tertiary amine.

구체적으로, 상기 R1이 수소 또는 하기 화학식 3 내지 5로 표현되는 1가 유기기에서 선택되는 것이고,Specifically, R 1 is selected from hydrogen or a monovalent organic group represented by the following general formulas (3) to (5)

[화학식 3](3)

Figure 112015114787907-pat00018
Figure 112015114787907-pat00018

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112015114787907-pat00019
Figure 112015114787907-pat00019

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure 112015114787907-pat00020
Figure 112015114787907-pat00020

상기 R2 및 R5는 수소, 하이드록실기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 또는 하기 화학식 6으로 표현되는 1가 유기기 이며,R 2 and R 5 are hydrogen, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a monovalent organic group represented by the following formula (6)

[화학식 6][Chemical Formula 6]

Figure 112015114787907-pat00021
Figure 112015114787907-pat00021

상기 R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소, 하이드록실기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시기이고,Each of R 6 and R 7 is independently hydrogen, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms,

상기 Q, Z가 각각 독립적으로 하기 화학식 7 내지 9로 표현되는 2가 유기기에서 선택되는 것일 수 있다.And Q and Z are each independently selected from divalent organic groups represented by the following formulas (7) to (9).

[화학식 7](7)

Figure 112015114787907-pat00022
Figure 112015114787907-pat00022

[화학식 8][Chemical Formula 8]

Figure 112015114787907-pat00023
Figure 112015114787907-pat00023

[화학식 9][Chemical Formula 9]

Figure 112015114787907-pat00024
Figure 112015114787907-pat00024

상기 R11 및 R14는 수소, 하이드록실기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 또는 상기 화학식 6으로 표현되는 1가 유기기 이다.R 11 and R 14 are hydrogen, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a monovalent organic group represented by Formula 6.

보다 구체적으로, 상기 화학식 2의 디아민은 하기 화학식 10a 내지 10d 의 화합물에서 선택되는 것일 수 있다.More specifically, the diamine of the formula (2) may be selected from the compounds of the following formulas (10a) to (10d).

[화학식 10a][Chemical Formula 10a]

Figure 112015114787907-pat00025
Figure 112015114787907-pat00025

[화학식 10b][Chemical Formula 10b]

Figure 112015114787907-pat00026
Figure 112015114787907-pat00026

[화학식 10c][Chemical Formula 10c]

Figure 112015114787907-pat00027
Figure 112015114787907-pat00027

[화학식 10d][Chemical Formula 10d]

Figure 112015114787907-pat00028
Figure 112015114787907-pat00028

상기 식에 있어서,In the above formula,

R21 내지 R27은 각각 독립적으로 수소, 하이드록실기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시기이다.Each of R 21 to R 27 independently represents hydrogen, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms.

일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1의 X는 탄소수 6 내지 24의 방향족, 탄소수 3 내지 24의 지환족기를 포함하는 테트라카르복실산으로부터 유도된 4가 유기기일 수 있으며,According to one embodiment, X in Formula 1 may be a tetravalent organic group derived from a tetracarboxylic acid having 6 to 24 carbon atoms and an aromatic or alicyclic group having 3 to 24 carbon atoms,

보다 구체적으로 상기 X는 하기 화학식 11a 내지 11r로 이루어진 군에서 선택되는 4가 유기기일 수 있다.

Figure 112015114787907-pat00029
More specifically, X may be a tetravalent organic group selected from the group consisting of the following formulas (11a) to (11r).
Figure 112015114787907-pat00029

상기 화학식 11a 내지 11b에 포함된 사이클로알리파틱 고리 및 방향족 고리는 하이드록실기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시기로 치환된 것일 수 있다.The cycloaliphatic ring and the aromatic ring included in the general formulas (11a) to (11b) may be substituted with a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms.

상기와 같은 폴리이미드 구조는 비공유전자쌍이 존재하는 구조를 가짐으로써 전하의 이동이 우수한 특성을 가지고 있으며, 특히, 산화환원반응에 의해 색이 변하는 특성을 가지고 있어 디스플레이소자에 있어서 전기 변색 소자 및 배향막으로서 사용되는 폴리이미드 구조에 속한다. 본 발명은 상기한 구조를 갖는 폴리이미드를 양극활물질 코팅에 적용함으로써, 양극재와 전해질간의 부반응이 일어나는 것을 억제할 뿐만 아니라, 기존의 폴리이미드가 보다 전기적 전도도가 향상된 폴리이미드를 사용함으로써, 이차전지의 수명과 성능을 향상시킬 수 있는 양극 활물질을 제조할 수 있다. 특히, 고온 및 고압의 조건에서 일어날 수 있는 용출 및 전해액과 양극간의 반응을 보다 효율적으로 억제할 수 있다.Such a polyimide structure has a structure in which a pair of non-covalent electron is present, and thus has a property of excellent charge transfer. Particularly, the polyimide structure has a characteristic that a color is changed by an oxidation-reduction reaction, It belongs to the polyimide structure used. By applying polyimide having the above-described structure to a cathode active material coating, it is possible not only to suppress the occurrence of side reactions between the cathode material and the electrolyte, but also to use polyimide with improved electrical conductivity, A cathode active material capable of improving the lifetime and performance of the cathode active material can be produced. Especially, the elution that can occur under high temperature and high pressure conditions and the reaction between the electrolyte and the anode can be more efficiently suppressed.

구체적으로 살펴보면, 상기 전도성을 가지는 폴리이미드는 양극 활물질이 전해액과 직접 접촉하는 것을 방지하는 보호막 역할을 함과 동시에, 비공유전자쌍 및 π-결합이 주사슬에 넓게 비편재화 되어있어 산화, 환원시 수반되는 전자의 이동이 원할이 일어날 수 있어 전기 전도도 매우 우수하여 피막을 전자가 통과할 수 있는 경로(path)를 제공하는 역할을 원활히 할 수 있으므로 충방전 사이클 동안 전극 내의 전류 및 전압 분포를 균일하게 유지시켜 사이클 특성을 크게 향상시킬 수 있다.Specifically, the conductive polyimide serves as a protective film for preventing direct contact of the positive electrode active material with the electrolyte, and also has a non-covalent electron pair and a π-bond widely delineated in the main chain, The electrons can move smoothly, and the electric conductivity is very good, and it is possible to smoothly provide a path through which electrons can pass through the film, so that the current and voltage distribution in the electrode are uniformly maintained during the charge / discharge cycle The cycle characteristics can be greatly improved.

본 발명은 또한,The present invention also relates to

하기 화학식 12로 표현되는 반복구조를 갖는 폴리아믹산과 유기용매가 혼합된 혼합 용액을 제조하는 단계;Preparing a mixed solution of a polyamic acid having a repeating structure represented by the following formula (12) and an organic solvent;

[화학식 12][Chemical Formula 12]

Figure 112015114787907-pat00030
Figure 112015114787907-pat00030

상기 식에 있어서,In the above formula,

X는 테트라카복실산으로부터 유도된 4가 유기기 이고,X is a tetravalent organic group derived from tetracarboxylic acid,

Y는 하기 화학식 2 의 디아민으로부터 유도된 2가 유기기 이며, Y is a divalent organic group derived from a diamine of the following formula (2)

n은 1 이상 또는 2 이상의 정수이고,n is an integer of 1 or more or 2 or more,

[화학식 2](2)

Figure 112015114787907-pat00031
Figure 112015114787907-pat00031

상기 식에 있어서,In the above formula,

R1은 수소, 치환 또는 비치환된 방향족 고리를 포함하는 1가 유기기 이고,R 1 is a monovalent organic group containing hydrogen, a substituted or unsubstituted aromatic ring,

Q 및 Z는 각각 서로 동일하거나 상이하고, 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족 고리를 포함하는 2가 유기기이며,Q and Z are the same or different and are independently a divalent organic group containing a substituted or unsubstituted aromatic ring,

a, b 는 1 이상의 정수이고, 바람직하게는 1 이상 4이하이며,a and b are integers of 1 or more, preferably 1 or more and 4 or less,

상기 혼합 용액에 양극 활물질을 분산시켜 상기 양극 활물질 표면에 상기 폴리아믹산을 포함하는 피막을 형성하는 단계; 및Forming a coating film containing the polyamic acid on the surface of the cathode active material by dispersing the cathode active material in the mixed solution; And

상기 양극 활물질 표면에 형성된 피막에 포함된 폴리아믹산을 이미드화 시켜 폴리이미드 코팅층을 형성하는 단계Forming a polyimide coating layer by imidizing a polyamic acid contained in the coating film formed on the surface of the cathode active material

를 포함하는 양극 활물질의 코팅 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for coating a cathode active material.

상기 화학식 12의 폴리아믹산은 테트라카르복실산과 디아민을 동일 당량으로 반응시켜 합성할 수 있으며, 상기 방향족 무수물은 상기 화학식 12의 X로 표현되는 4가 유기기를 포함하는 테트라카르복실산일 수 있으며, 상기 X에 대한 설명은 상기 서술한 바와 같으며, 상기 디아민은 화학식 12의 Y로 표현되는 2가 유기기를 포함하는 디아민일 일 수 있으며, 상기 Y에 관한 설명은 상기 서술된 바와 같다.The polyamic acid of Formula 12 may be synthesized by reacting tetracarboxylic acid and diamine in the same equivalent amount. The aromatic anhydride may be a tetracarboxylic acid including a tetravalent organic group represented by X in Formula 12, and X , The diamine may be a diamine containing a divalent organic group represented by Y in the formula (12), and the description of Y is as described above.

상기 폴리아믹산은 유기 용매 100 중량부를 기준으로 0.1 중량부 내지 1중량부의 양으로 사용될 수 있다.The polyamic acid may be used in an amount of 0.1 part by weight to 1 part by weight based on 100 parts by weight of the organic solvent.

본 발명의 폴리아믹산 또는 폴리이미드를 합성하는 경우 과잉의 폴리아미노기 또는 산무수물기를 불활성화하기 위해서, 분자 말단을 디카본산무수물 또는 모노아민을 반응시켜, 폴리이미드의 말단을 봉지하는 말단 봉지제를 더 첨가할 수 있다.In the case of synthesizing the polyamic acid or polyimide of the present invention, in order to inactivate the excess polyamino group or acid anhydride group, a terminal endblock which encapsulates the end of the polyimide by reacting the molecular end with a dicarboxylic anhydride or a monoamine Can be added.

폴리이미드 또는 폴리아믹산의 말단을 봉지하기 위해서 사용되는 디카본산무수물의 예로서는, 무수프탈산, 2,3-벤조페논디카본산무수물, 3,4-벤조페논디카본산무수물, 2,3-디카르복시페닐페닐에테르무수물, 2,3-비페닐디카본산무수물, 3,4-비페닐디카본산무수물, 2,3-디카르복시페닐페닐설폰무수물, 3,4-디카르복시페닐페닐설폰무수물, 2,3-디카르복시페닐페닐설피드무수물, 1,2-나프탈렌디카본산무수물, 2,3-나프탈렌디카본산무수물, 1,8-나프탈렌디카본산무수물, 1,2-안트라센디카본산무수물, 2,3-안트라센디카본산무수물, 1,9-안트라센디카본산무수물 등을 들 수 있다. 이들디카본산무수물은 분자내에 아민 또는 디카본산무수물과 반응성을 갖지 않는 기를 갖는 것일 수 있다.Examples of the dicarboxylic anhydride used for sealing the ends of the polyimide or polyamic acid include phthalic anhydride, 2,3-benzophenone dicarboxylic anhydride, 3,4-benzophenone dicarboxylic anhydride, 2,3-dicarboxyphenylphenyl Biphenyldicarboxylic anhydride, 3,4-biphenyldicarboxylic anhydride, 2,3-dicarboxyphenylphenylsulfonic anhydride, 3,4-dicarboxyphenylphenylsulfonic anhydride, 2,3-di Carboxyphenylphenylsulfide anhydride, 1,2-naphthalenedicarboxylic anhydride, 2,3-naphthalenedicarboxylic anhydride, 1,8-naphthalenedicarboxylic anhydride, 1,2-anthracenedicarboxylic anhydride, 2,3-anthracenedicarboxylic anhydride, Anhydride, 1,9-anthracenedicarboxylic anhydride, and the like. These dicarboxylic anhydrides may be those having a group which is not reactive with an amine or a dicarboxylic anhydride in the molecule.

또한, 모노아민의 예로서는 예컨대, 아닐린, o-톨루이딘, m-톨루이딘, p-톨루이딘, 2,3-크실리딘, 2,4-크실리딘, 2,5-크실리딘, 2,6-크실리딘, 3,4-크실리딘, 3,5-크실리딘, o-클로로아닐린, m-클로로아닐린, p-클로로아닐린, o-니트로아닐린, o-브로모아닐린, m-브로모아닐린, o-니트로아닐린, m-니트로아닐린, p-니트로아닐린, o-아미노페놀, m-아미노페놀, p-아미노페놀, o-아닐리딘, m-아닐리딘, p-아닐리딘, o-페네티딘, m-페네티딘, p-페네티딘, o-아미노벤즈알데히드, m-아미노벤즈알데히드, p-아미노벤즈알데히드, o-아미노벤조니트릴, m-아미노벤조니트릴, p-아미노벤조니트릴, 2-아미노비페닐, 3-아미노비페닐, 4-아미노비페닐, 2-아미노페놀페닐에테르, 3-아미노페놀페닐에테르, 4-아미노페놀페닐에테르, 2-아미노벤조페논, 3-아미노벤조페논, 4-아미노벤조페논, 2-아미노페놀페닐설피드, 3-아미노페놀페닐설피드, 4-아미노페놀페닐설피드, 2-아미노페놀페닐설폰, 3-아미노페놀페닐설폰, 4-아미노페놀페닐설폰, α-나프틸아민, β-나프틸아민, 1-아미노-2-나프톨, 2-아미노-1-나프톨, 4-아미노-1-나프톨, 5-아미노-1-나프톨, 5-아미노-1-나프톨, 5-아미노-2-나프톨, 7-아미노-2-나프톨, 8-아미노-2-나프톨, 1-아미노안트라센, 2-아미노안트라센, 9-아미노안트라센 등을 들 수 있다. 이들 모노아민은 분자내에 아민 또는 디카본산무수물과 반응성을 갖지 않는 기를 갖고 있어도 좋다.Examples of the monoamines include aniline, o-toluidine, m-toluidine, p-toluidine, 2,3-xylidine, 2,4-xylidine, 2,5- Chloro-aniline, p-chloroaniline, o-nitroaniline, o-bromoaniline, m-bromoaniline, Aniline, o-nitroaniline, m-nitroaniline, p-nitroaniline, o-aminophenol, m-aminophenol, p-aminophenol, o-anilidine, m- Aminobenzonitrile, p-aminobenzonitrile, 2-aminobenzonitrile, p-aminobenzonitrile, p-aminobenzonitrile, Aminophenoxyphenyl ether, 4-aminophenolphenyl ether, 2-aminobenzophenone, 3-aminobenzophenone, 4-aminobenzophenone, - aminobenzophenone, 2-aminophene Aminophenolphenylsulfone, 4-aminophenolphenylsulfone,? -Naphthylamine,? -Naphthylphenylsulfone, 3-aminophenolphenylsulfone, Amino-1-naphthol, 5-amino-1-naphthol, 5-amino-1-naphthol, Naphthol, 7-amino-2-naphthol, 8-amino-2-naphthol, 1-aminoanthracene, 2-aminoanthracene and 9-aminoanthracene. These monoamines may have a group which is not reactive with an amine or a dicarboxylic anhydride in the molecule.

또한, 이소시아네트의 예로는, 페닐이소시아네이트, 나프틸이소시아네이트 등의 모노이소시아네이트 화합물 등을 들 수 있다.Examples of the isocyanate include monoisocyanate compounds such as phenyl isocyanate and naphthyl isocyanate.

상기 말단 봉지제를 사용해 방향족 디아민 화합물과 테트라카본산이무수물, 또한 얻어지는 폴리이미드의 말단을 더 봉지하는 방법으로는, 테트라카본산이무수물과 디아민을 반응시킨 후에, 상기 말단 봉지제를 첨가하여 반응을 계속하는 방법, 디아민에 디카본산무수물계 말단 봉지제을 가하여 반응시킨 후, 테트라카본산이무수물을 첨가하여, 반응을 더 계속하는 방법, 테트라카본산이무수물에 모노아민계 말단 봉지제를 가하여 반응시킨 후, 디아민을 첨가하여, 반응을 더 계속하는 방법, 테트라카본산이무수물, 디아민 및 상기 말단 봉지제를 동시에 첨가하여 반응시키는 방법 등이 있을 수 있다.As a method for further encapsulating the aromatic diamine compound and the tetracarboxylic acid dianhydride and the terminal of the obtained polyimide by using the terminal sealing agent, the tetracarboxylic acid dianhydride and the diamine are reacted and then the terminal sealing agent is added to continue the reaction A method in which a diamine adduct is reacted with a dicarboxylic anhydride end capping agent followed by addition of a tetracarboxylic acid dianhydride and the reaction is further continued, a method in which a monoamine end-capping agent is added to a tetracarboxylic acid dianhydride, A method in which the reaction is further continued, a method in which a tetracarboxylic acid dianhydride, a diamine, and the terminal sealing agent are simultaneously added and reacted.

상기 말단 봉지제는, 테트라카본산 이무수물과 디아민 총 100중량부에 대하여 20중량부 이하, 바람직하게는 1 내지 10 중량부, 더 바람직하게는 1 내지 5 중량부로 첨가될 수 있다.The end-capping agent may be added in an amount of 20 parts by weight or less, preferably 1 to 10 parts by weight, more preferably 1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine.

상기한 산이무수물 및 디아민의 중합 반응을 통한 폴리아믹산의 제조는, 용액 중합 등 통상의 폴리아믹산 중합 제조방법에 따라 실시할 수 있다. 구체적으로는, 상기한 디아민을 유기 용매 중에 용해시킨 후, 결과로 수득된 혼합용액에 산이무수물을 첨가하여 중합반응시킴으로써 제조될 수 있다. 이때 반응은 무수 조건에서 실시될 수 있으며, 상기 중합반응시 온도는 25 내지 50℃, 바람직하게는 40 내지 45℃에서 실시될 수 있다. 또한 상기 유기용매로는 구체적으로, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류; 톨루엔, 크실렌, 테트라메틸벤젠 등의 방향족 탄화수소류; 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜디에틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르 등의 글리콜에테르류(셀로솔브); 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에탄올, 프로판올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 카르비톨 , 디메틸아세트아미드(DMAc), N,N-디에틸아세트아미드, 디메틸포름아미드(DMF), 디에틸포름아미드(DEF), N,N-디메틸아세트아미드(DMAc), N-메틸피롤리돈(NMP), N-에틸피롤리돈(NEP), 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, N,N-디메틸메톡시아세트아미드, 디메틸술폭사이드, 피리딘, 디메틸술폰, 헥사메틸포스포아미드, 테트라메틸우레아, N-메틸카르로락탐, 테트라히드로퓨란, m-디옥산, P-디옥산, 1,2-디메톡시에탄, 비스(2-메톡시에틸)에테르, 1,2-비스(2-메톡시에톡시)에탄, 비스[2-(2-메톡시에톡시)]에테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것이 사용될 수 있다. The production of the polyamic acid through the polymerization of the acid dianhydride and the diamine can be carried out according to a conventional method for producing a polyamic acid such as solution polymerization. Specifically, the diamine can be prepared by dissolving the diamine in an organic solvent, and then adding an acid anhydride to the resultant mixed solution to effect polymerization reaction. The reaction may be carried out under anhydrous conditions, and the temperature during the polymerization may be 25 to 50 ° C, preferably 40 to 45 ° C. Specific examples of the organic solvent include ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone; Aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and tetramethylbenzene; Ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether , Glycol ethers (cellosolve) such as dipropylene glycol diethyl ether and triethylene glycol monoethyl ether; Examples of the solvent include ethyl acetate, butyl acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, ethanol, propanol, ethylene glycol, propylene glycol, N-dimethylacetamide (DMAc), N, N-diethylacetamide, dimethylformamide (DMF), diethylformamide (DEF) , N-ethylpyrrolidone (NEP), 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N, N-dimethylmethoxyacetamide, dimethylsulfoxide, pyridine, dimethylsulfone, hexamethylphosphoramide, tetra (2-methoxyethyl) ether, 1,2-bis (2-methoxyethyl) ether, 1,2-dimethoxyethane, Methoxyethoxy) ethane, bis [2- (2-methoxyethoxy)] ether and Mixture to be used is selected from the group consisting of.

상기 폴리아믹산과 유기용매가 혼합된 혼합 용액은 Mg, Al, Zr, Zn, Ru, Cs, Cu, Fe, Cr, Ti, La등의 금속이온을 더 포함할 수 있으며, 상기 금속이온은 폴리이미드 100중량부 대비 30 중량부 내지 60 중량부 정도의 농도로 포함될 수 있다.The mixed solution of the polyamic acid and the organic solvent may further contain a metal ion such as Mg, Al, Zr, Zn, Ru, Cs, Cu, Fe, Cr, Ti, or La, May be contained at a concentration of about 30 parts by weight to 60 parts by weight relative to 100 parts by weight.

상기 금속 이온은 아민 구조를 갖는 폴리이미드의 구조 내에서 질소 원자의 전자공여쌍과 금속이온이 도핑됨으로써, 전자전도성의 향상 및 리튬 이온의 전도성을 향상 시키는 역할을 할 수 있다.The metal ion may be doped with an electron donating pair of a nitrogen atom and a metal ion in the structure of the polyimide having an amine structure to improve the electron conductivity and improve the conductivity of the lithium ion.

일 실시예에 따르면, 상기 방법으로 형성된 코팅층의 두께는 나노 사이즈일 수 있고, 이와 같이 형성된 나노피막은 박막형태로 양극 활물질 표면 전체를 덮어 코팅됨을 특징으로 한다. 이로 인해, 상기 표면 코팅된 양극 활물질은 일반전압 조건뿐만 아니라, 특히, 고온 및 고전압 조건에서의 수명 특성 및 도전성을 더욱 향상시킬 수 있다.According to one embodiment, the thickness of the coating layer formed by the above method may be nano-sized, and the nanofilm thus formed is covered with the entire surface of the cathode active material in the form of a thin film. As a result, the surface-coated cathode active material can further improve not only the normal voltage condition but also the life characteristic and conductivity at high temperature and high voltage conditions.

본 발명의 일 실시예에 따른 표면 코팅된 양극 활물질에 있어서, 상기 나노피막의 두께는 1 nm 내지 200 nm, 바람직하게는 5 nm 내지 50nm 일 수 있다. 상기 나노피막의 두께가 1 nm 미만인 경우 상기 나노피막으로 인한 양극 활물질과 전해액과의 부반응 방지 효과 및 가 미미할 수 있다. 또한, 상기 나노피막의 두께가 200 nm를 초과하는 경우 나노피막의 두께가 지나치게 증가하여 리튬 이온의 이동성이 장애가 되어 저항이 증가할 수 있다.In the surface-coated cathode active material according to an embodiment of the present invention, the thickness of the nanocapsule may be 1 nm to 200 nm, preferably 5 nm to 50 nm. When the thickness of the nanocapsules is less than 1 nm, the effect of preventing the side reactions between the positive electrode active material and the electrolyte due to the nanocapsules may be insufficient. If the thickness of the nanocapsules is more than 200 nm, the thickness of the nanocapsules may excessively increase, resulting in an obstacle to the mobility of the lithium ions, thereby increasing the resistance.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양극 활물질은 일반전압 또는 고전압에 적용할 수 있고, 리튬을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션 할 수 있는 화합물이면 제한되지 않고 사용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the cathode active material may be applied to a general voltage or a high voltage, and may be used without limitation as long as it is a compound capable of reversibly intercalating / deintercalating lithium.

구체적으로, 본 발명의 일 실시에에 따른 표면 코팅된 양극 활물질은 고용량 특성을 갖는 육박정계 층상 암염 구조, 올리빈 구조, 큐빅구조를 갖는 스피넬의 리튬 전이금속 산화물, 그 외에 V2O5, TiS, MoS로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 복합 산화물을 포함할 수 있다.Specifically, the surface-coated cathode active material according to one embodiment of the present invention includes a lithium-transition metal oxide of spinel having a cubic system layered rock salt structure, an olivine structure, a cubic structure having high capacity characteristics, V 2 O 5 , TiS , MoS, or a composite oxide of two or more of them.

더욱 구체적으로, 상기 양극 활물질은 하기 구조식 1 내지 구조식 3의More specifically, the cathode active material has the following structural formulas 1 to 3

산화물, 및 V2O5, TiS, MoS로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.Oxide, and any one selected from the group consisting of V 2 O 5 , TiS, and MoS, or a mixture of two or more thereof.

<구조식 1><Structure 1>

Li1 +x[NiaCobMnc]O2 (-0.5 ≤ x ≤0.6, 0 ≤ a, b, c ≤ 1, x+a+b+c=1임);Li 1 + x [Ni a Co b Mn c ] O 2 (-0.5? X? 0.6, 0? A, b, c? 1, x + a + b + c = 1);

<구조식 2>&Lt; Formula 2 >

LiMn2 - xMxO4 (M은 Ni, Co, Fe, P, S, Zr, Ti 및 Al로 이루어진 군에서 선택LiMn 2 - x M x O 4 where M is selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, P, S, Zr, Ti and Al

되는 하나 이상의 원소, 0 ≤ x ≤ 2);One or more elements, 0 &lt; = x &lt; = 2);

<구조식 3><Formula 3>

Li1 + aFe1 - xMx(PO4 -b) Xb (M은 Al, Mg, Ni, Co, Mn, Ti, Ga, Cu, V, Nb, Zr, Ce, Li 1 + a Fe 1 - x M x (PO 4 -b) X b (M is Al, Mg, Ni, Co, Mn, Ti, Ga, Cu, V, Nb, Zr, Ce,

In, Zn 및 Y 로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이고, X는 F, S 및 N로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이며, -0.5≤a≤+0.5, 0≤x≤0.5, 0≤b≤0.1임)In, Zn and Y, X is at least one element selected from the group consisting of F, S and N, and -0.5? A? + 0.5, 0? X? 0.5, 0? b? 0.1)

더욱 구체적으로, 상기 양극 활물질은 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li[NiaCobMnc]O2 (0 < a, b, c ≤ 1, a+b+c=1이고) 및 LiFePO4로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.More specifically, the cathode active material may be LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li [Ni a Co b Mn c ] O 2 (0 <a, b, c ≤ 1, a + b + c = 1) and LiFePO 4 , or a mixture of two or more thereof.

상기 양극 활물질의 분산은, 상기 혼합 용액에 균일한 분산을 위해 양극활물질을 투입한 후 고속 교반기를 이용하여 1시간 이상 분산시키는 것이 바람직하다. 상기 양극 활물질의 균일한 분산을 확인한 후, 가열, 농축함으로써 용매를 제거하였을 때 폴리아믹산을 포함하는 피막이 표면에 코팅된 양극 활물질을 얻을 수 있다.The dispersion of the cathode active material is preferably dispersed in the mixed solution for 1 hour or more using a high-speed stirrer after the cathode active material is uniformly dispersed in the mixed solution. When the solvent is removed by heating and concentration after confirming uniform dispersion of the cathode active material, a cathode active material coated with a coating film containing polyamic acid can be obtained.

본 발명의 일 실시예에 따른 표면 코팅된 양극 활물질의 제조방법에 있어서, 상기 양극활물질 표면에 피막을 형성한 폴리아믹산을 이미드화 반응을 통하여 폴리이미드로 변환시키는 단계를 포함할 수 있다.In the method of manufacturing a surface-coated cathode active material according to an embodiment of the present invention, a polyamic acid having a coating formed on the surface of the cathode active material may be converted into polyimide through an imidation reaction.

또한, 상기 양극활물질 표면에 형성된 폴리이미드 사슬내에 존재하는 전자공여쌍에 금속이온을 도핑시켜 전자전도성을 향상시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include the step of doping the electron donating pairs existing in the polyimide chain formed on the surface of the cathode active material with the metal ions to improve the electron conductivity.

상기 이미드화 반응은 상기 단계 ii)에서 얻은 상기 피막을 포함하는 양극 활물질을 약 300℃ 내지 400℃까지 50 내지 100℃ 간격으로 3℃/분의 속도로 승온시키고, 300℃ 내지 400℃의 범위에서 10분 내지 120분 동안 유지함으로써 이루어질 수 있다. 또한, 50 내지 100℃ 간격으로 승온 후, 예를 들어 10분 내지 120분 동안 유지시킨 후, 다시 승온시킬 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 피막을 포함하는 양극 활물질을 60 ℃, 120 ℃, 200 ℃, 300 ℃, 400 ℃로 각각 3 ℃/분의 속도로 승온시키고, 60 ℃에서 30분, 120 ℃에서 30분, 200 ℃에서 60분, 300 ℃에서 60분, 400 ℃에서 10분 동안 유지시켜, 이미드화 반응을 진행시킬 수 있다.The imidization reaction is carried out by raising the temperature of the cathode active material containing the coating obtained in the step ii) to about 300 ° C to 400 ° C at an interval of 50 to 100 ° C at a rate of 3 ° C / For 10 minutes to 120 minutes. After the temperature is raised at an interval of 50 to 100 캜, the temperature may be maintained for 10 to 120 minutes, for example. More specifically, the positive electrode active material containing the coating was heated at 60 ° C, 120 ° C, 200 ° C, 300 ° C and 400 ° C at a rate of 3 ° C / min, The imidization reaction can be allowed to proceed by maintaining at 200 캜 for 60 minutes, 300 캜 for 60 minutes, and 400 캜 for 10 minutes.

본 발명은 전도성 및 산화환원 특성이 우수한 폴리이미드가 양극 활물질상에 나노피막으로 표면에 코팅층을 형성함으로써 양극재와 전해질간의 직접적인 반응을 억제함으로써, 일반전압 및 고전압 영역 모두에서 수명 특성을 향상시킬 수 있으며, 특히, 고온 및 고압의 조건에서 일어날 수 있는 금속이온의 용출에 의한 양극재의 상전이 등에 의한 양극재의 성능 저하와 같은 전해액과 양극간 계면반응을 보다 효율적으로 억제함으로써, 수명특성 및 C-rate 특성이 보다 향상될 수 있다. 예를 들면, 초기 방전용량이 190 mAh/g 이상이고, 30 cycle 이상에서의 용량 유지율이 70% 이상, 바람직하게는 75%, 보다 바람직하게는 80%이상일 수 있으며, 50cycle 이상에서의 용량 유지율은 60% 이상, 바람직하게는 65% 이상, 보다 바람직하게는 70% 이상일 수 있다. The present invention can improve the lifetime characteristics in both the normal voltage and high voltage regions by suppressing the direct reaction between the cathode material and the electrolyte by forming the coating layer on the surface of the cathode material with the nano coating on the surface of the polyimide having excellent conductivity and oxidation- In particular, by effectively suppressing the interfacial reaction between the electrolyte and the anode, such as deterioration of the cathode material due to the phase transition of the cathode material due to the elution of metal ions, which may occur under high temperature and high pressure conditions, the lifetime characteristics and the C- Can be improved. For example, the initial discharge capacity may be 190 mAh / g or more, the capacity retention ratio at 30 cycles or more may be 70% or more, preferably 75%, more preferably 80% or more, 60% or more, preferably 65% or more, more preferably 70% or more.

본 명세서에서 사용되는 용어 "일반전압"은 리튬 이차 전지의 충전전압이 3.0V 내지 4.2V 미만 범위의 영역인 경우를 의미하고, 용어 "고전압"은 충전 전압이 4.2V 내지 5.0V 범위의 영역인 경우를 의미할 수 있으며, 용어 "고온"은 45 ℃ 내지 65 ℃의 범위를 의미할 수 있다.As used herein, the term " normal voltage " means the case where the charging voltage of the lithium secondary battery is in the range of 3.0 V to less than 4.2 V, and the term " high voltage " means that the charging voltage is in the range of 4.2 V to 5.0 V , And the term " high temperature " may mean in the range of 45 ° C to 65 ° C.

또한, 본 발명은 상기 표면 코팅된 양극 활물질을 포함하는 양극을 제공한다.The present invention also provides a positive electrode comprising the surface-coated positive electrode active material.

상기 양극은 당 분야에 알려져 있는 통상적인 방법으로 제조할 수 있다.The anode may be prepared by a conventional method known in the art.

예를 들면, 상기 표면 코팅된 양극 활물질에 용매, 필요에 따라 바인더, 도전제, 분산제를 혼합 및 교반하여 슬러리를 제조한 후 이를 금속 재료의 집전체에 도포(코팅)하고 압축한 뒤 건조하여 양극을 제조할 수 있다.For example, a slurry is prepared by mixing and stirring a solvent, a binder, a conductive agent, and a dispersant, if necessary, on the surface-coated cathode active material, coating the same on a current collector of a metal material, Can be prepared.

금속 재료의 집전체는 전도성이 높은 금속으로, 상기 양극 활물질의 슬러리가 용이하게 접착할 수 있는 금속으로 전지의 전압 범위에서 반응성이 없는 것이면 어느 것이라도 사용할 수 있다. 양극 집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.The current collector of the metal material is a metal having high conductivity and can be easily adhered to the slurry of the cathode active material, and any material can be used as long as it is not reactive in the voltage range of the battery. Non-limiting examples of the positive electrode current collector include foil produced by aluminum, nickel, or a combination thereof.

상기 양극을 형성하기 위한 용매로는 NMP(N-메틸 피롤리돈), DMF(디메틸 포름아미드), 아세톤, 디메틸 아세트아미드 등의 유기 용매 또는 물 등이 있으며, 이들 용매는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 용매의 사용량은 슬러리의 도포 두께, 제조 수율을 고려하여 상기 양극 활물질, 바인더, 도전제를 용해 및 분산시킬 수 있는 정도이면 충분하다.Examples of the solvent for forming the positive electrode include organic solvents such as NMP (N-methylpyrrolidone), DMF (dimethylformamide), acetone, and dimethylacetamide, and water. These solvents may be used alone or in combination of two or more Can be mixed and used. The amount of the solvent used is sufficient to dissolve and disperse the cathode active material, the binder and the conductive agent in consideration of the coating thickness of the slurry and the production yield.

상기 바인더로는 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 폴리 아크릴산 (poly acrylic acid) 및 이들의 수소를 Li, Na 또는 Ca 등으로 치환된 고분자, 또는 다양한 공중합체 등의 다양한 종류의 바인더 고분자가 사용될 수 있다.Examples of the binder include polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, Polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) Various kinds of binder polymers such as sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluorine rubber, poly acrylic acid and polymers substituted with Li, Na or Ca, or various copolymers thereof are used .

상기 도전제는 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, 파네스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유;The conductive agent is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing any chemical change in the battery, and examples thereof include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, panes black, lamp black, and thermal black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber;

탄소 나노 튜브 등의 도전성 튜브; 플루오로카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.Conductive tubes such as carbon nanotubes; Metal powders such as fluorocarbon, aluminum and nickel powder; Conductive whiskers 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 분산제는 수계 분산제 또는 N-메틸-2-피롤리돈 등의 유기 분산제를 사용할 수 있다.The dispersing agent may be an aqueous dispersing agent or an organic dispersing agent such as N-methyl-2-pyrrolidone.

또한, 본 발명은 상기 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 이차전지를 제공한다.The present invention also provides a secondary battery including the positive electrode, the negative electrode, and the separator interposed between the positive electrode and the negative electrode.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 음극에 사용되는 음극 활물질로는 통상적으로 리튬 이온이 흡장 및 방출될 수 있는 탄소재, 리튬 금속, 규소 또는 주석 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 탄소재를 사용할 수 있는데, 탄소재로는 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소 (soft carbon) 및 경화탄소 (hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 천연 흑연, 키시흑연 (Kish graphite), 열분해 탄소(pyrolytic carbon), 액정피치계 탄소섬유 (mesophase pitch based carbonfiber), 탄소 미소구체 (meso-carbon microbeads), 액정피치 (Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스 (petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소가 대표적이다.As the negative electrode active material used for the negative electrode according to an embodiment of the present invention, a carbon material, lithium metal, silicon, or tin which lithium ions can be occluded and released can be used. Preferably, carbon materials can be used, and carbon materials such as low-crystalline carbon and highly-crystalline carbon can be used. Examples of the low crystalline carbon include soft carbon and hard carbon. Examples of highly crystalline carbon include natural graphite, Kish graphite, pyrolytic carbon, liquid crystal pitch carbon fiber high-temperature sintered carbon such as mesophase pitch based carbonfiber, meso-carbon microbeads, mesophase pitches, and petroleum or coal tar pitch derived cokes.

또한, 음극 집전체는 일반적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다.The negative electrode collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m.

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.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.

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.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.

음극에 사용되는 바인더 및 도전제는 양극과 마찬가지로 당 분야에 통상적으로 사용될 수 있는 것을 사용할 수 있다. 음극은 음극 활물질 및 상기 첨가제들을 혼합 및 교반하여 음극 활물질 슬러리를 제조한 후, 이를 집전체에 도포하고 압축하여 음극을 제조할 수 있다.As the binder and the conductive agent used for the cathode, those which can be commonly used in the art can be used as the anode. The negative electrode may be prepared by mixing and stirring the negative electrode active material and the additives, and then applying the negative electrode active material slurry to the current collector and compressing the negative electrode active material slurry.

또한, 세퍼레이터로는 종래에 세퍼레이터로 사용된 통상적인 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있으며, 또는 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As the separator, a conventional porous polymer film conventionally used as a separator, for example, a polyolefin such as an ethylene homopolymer, a propylene homopolymer, an ethylene / butene copolymer, an ethylene / hexene copolymer and an ethylene / methacrylate copolymer A porous polymer film made of a high molecular weight polymer may be used alone or in a laminated manner, or a nonwoven fabric made of a conventional porous nonwoven fabric such as a glass fiber having a high melting point, a polyethylene terephthalate fiber or the like may be used. It is not.

본 발명에서 사용되는 전해질로서 포함될 수 있는 리튬염은 리튬이차전지용 전해질에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 상기 리튬염의 음이온으로는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-,(SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.The lithium salt that can be used as the electrolyte used in the present invention may be any of those conventionally used in an electrolyte for a lithium secondary battery. For example, the anion of the lithium salt may include F - , Cl - , Br - , I - NO 3 -, N (CN) 2 -, BF 4 -, ClO 4 -, PF 6 -, (CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3) 3 PF 3 -, (CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF -, (CF 3) 6 P -, CF 3 SO 3 -, CF 3 CF 2 SO 3 -, (CF 3 SO 2) 2 N -, (FSO 2) 2 N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, (SF 5) 3 C -, (CF 3 SO 2) 3 C -, CF 3 (CF 2) 7 SO 3 -, CF 3 CO 2 - , CH 3 CO 2 - , SCN -, and (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N - .

본 발명에서 사용되는 전해질로는 리튬 이차전지 제조시 사용 가능한 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 고체 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질, 고체 무기 전해질, 용융형 무기 전해질 등을 들 수 있으며, 이들로 한정되는 것은 아니다.Examples of the electrolyte used in the present invention include an organic-based liquid electrolyte, an inorganic liquid electrolyte, a solid polymer electrolyte, a gel-type polymer electrolyte, a solid inorganic electrolyte, and a molten inorganic electrolyte that can be used in the production of a lithium secondary battery. no.

본 발명의 리튬 이차전지의 외형은 특별한 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치 (pouch)형 또는 코인 (coin)형 등이 될 수 있다.The external shape of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, but may be a cylindrical shape, a square shape, a pouch shape, a coin shape, or the like using a can.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지모듈에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다.The lithium secondary battery according to the present invention can be used not only in a battery cell used as a power source of a small device but also as a unit cell in a middle- or large-sized battery module including a plurality of battery cells.

상기 중대형 디바이스의 바람직한 예로는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 및 전력 저장용 시스템 등을 들 수 있지만, 이들 만으로 한정되는 것은 아니다.Preferable examples of the above medium and large-sized devices include, but are not limited to, electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, and electric power storage systems.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.

제조예Manufacturing example 1:  One: 폴리아믹산Polyamic acid 전구체( Precursor ( PMDAPMDA -- DDADDA )의 제조)

교반기, 질소주입장치가 부착된 250 mL의 반응기에 질소가스를 서서히 통과 시키면서 4,4'-다이아미노다이페닐아민 (DDA) 4.704 g(23.606mmol)을 반응용매인 디메틸아세트아마이드(DMAc) 40g에 용해시킨 후, 질소가스를 통과시키면서 피로멜리트산이무수물(PMDA) 4.737g(21.717mmol)과 말단봉지제(end capper)인 프탈릭산무수물(PA) 0.559g(3.777mmol)을 넣고 나머지 용매 50g을 추가로 넣어주었다. 12시간 동안 0 ℃에서 중합하여 10wt%의 폴리아믹산(PMDA+DDA)을 수득하였다. 30 ℃의 DMAc 용액에서 0.5 dL/g 농도로 고유점도를 측정한 결과, 폴리아믹산(PMDA+DDA)의 고유점도는 1.87 dL/g 이었다. 또한 중량 평균 분자량(Mw)은 55,000 g/mol 이었다.
4.704 g (23.606 mmol) of 4,4'-diaminodiphenylamine (DDA) was dissolved in 40 g of dimethylacetamide (DMAc) as a reaction solvent while nitrogen gas was slowly passed through a 250-mL reactor equipped with a stirrer and a nitrogen- After dissolving, 4.737 g (21.717 mmol) of pyromellitic dianhydride (PMDA) and 0.559 g (3.777 mmol) of phthalic anhydride (PA), which is an end capper, were added while nitrogen gas was passed through and 50 g . And polymerized at 0 DEG C for 12 hours to obtain 10 wt% of polyamic acid (PMDA + DDA). The intrinsic viscosity of the polyamic acid (PMDA + DDA) was found to be 1.87 dL / g at a concentration of 0.5 dL / g in DMAc solution at 30 ° C. The weight average molecular weight (Mw) was 55,000 g / mol.

제조예Manufacturing example 2:  2: 폴리아믹산Polyamic acid 전구체( Precursor ( PMDAPMDA -PDA)의 제조-PDA)

교반기, 질소주입장치가 부착된 250 mL의 반응기에 질소가스를 서서히 통과 시키면서 파라페닐렌디아민(PDA)3.252g(30.074mmol)을 반응용매인 디메틸아세트아마이드(DMAc) 40g에 용해시킨 후, 질소가스를 통과시키면서 피로멜리트산이무수물(PMDA) 6.035g(27.668mmol)과 프탈릭산무수물(PA) 0.559g(3.777mmol)을 넣고 나머지 용매 50g을 추가로 넣어주었다. 12시간 동안 0 ℃에서 중합하여 10wt%의 폴리아믹산(BPDA-PDA)을 수득하였다. 30 ℃의 DMAc 용액에서 0.5 dL/g 농도로 고유점도를 측정한 결과, 폴리아믹산(BPDA-PDA)의 고유점도는 1.87 dL/g 이었다. 또한 중량 평균 분자량(Mw)은 67,000 g/mol 이었다.
3.252 g (30.074 mmol) of paraphenylenediamine (PDA) was dissolved in 40 g of dimethyl acetamide (DMAc) as a reaction solvent while nitrogen gas was slowly passed through a 250-mL reactor equipped with a stirrer and a nitrogen introducing apparatus. , 6.035 g (27.668 mmol) of pyromellitic dianhydride (PMDA) and 0.559 g (3.777 mmol) of phthalic anhydride (PA) were added to the flask and 50 g of the remaining solvent was further added thereto. And polymerized at 0 DEG C for 12 hours to obtain 10 wt% of polyamic acid (BPDA-PDA). The intrinsic viscosity of the polyamic acid (BPDA-PDA) was found to be 1.87 dL / g at a concentration of 0.5 dL / g in DMAc solution at 30 ° C. The weight average molecular weight (Mw) was 67,000 g / mol.

<표면 코팅된 양극 활물질의 제조>&Lt; Preparation of surface-coated cathode active material >

실시예 1Example 1

제조예 1에서 제조된 폴리아믹산과 유기 용매로서 디메틸아세트아마이드에 폴리아믹산이 0.5중량%의 농도가 되도록 희석하여 혼합용액 만들었다.The polyamic acid prepared in Preparation Example 1 and the organic solvent were diluted with dimethylacetamide to a concentration of 0.5% by weight of polyamic acid to prepare a mixed solution.

상기 혼합용액에 양극 활물질로 LiCoO2 입자 20g을 투입한 후, 1시간 동안 고속 교반기를 이용하여 교반하였다. 교반을 지속하면서 용매의 끓는 점으로 온도를 상승시켜 용매를 증발시킴으로써 폴리아믹산 피막이 표면에 코팅된 양극 활물질을 제조하였다.20 g of LiCoO 2 particles were charged into the mixed solution as a cathode active material and stirred for 1 hour using a high-speed stirrer. The temperature was raised to the boiling point of the solvent while stirring was continued to evaporate the solvent, thereby preparing a cathode active material coated with a polyamic acid coating on the surface.

상기 폴리아믹산을 포함하는 피막이 표면에 코팅된 양극 활물질을 60 ℃, 120 ℃, 200 ℃, 300 ℃, 400 ℃로 각각 3 ℃/분의 속도로 승온시키고, 60 ℃에서 30분, 120 ℃에서 30분, 200 ℃에서 60분, 300 ℃에서 60분, 400 ℃에서 10분 동안 유지시켜, 이미드화 반응을 진행시켰다.The positive electrode active material coated with the polyamic acid-coated surface was heated at 60 ° C, 120 ° C, 200 ° C, 300 ° C and 400 ° C at a rate of 3 ° C / min, Min at 200 캜 for 60 minutes, at 300 캜 for 60 minutes, and at 400 캜 for 10 minutes to carry out the imidization reaction.

상기 이미드화 반응이 완료되면서 (PMDA-DDA)폴리이미드를 포함하는 나노피막으로 표면이 코팅된 LiCoO2 양극 활물질을 제조하였다. 도 1 에 상기 양극활물질의 코팅전(a), 코팅후(b)의 표면상태를 SEM 이미지로 나타내었다.
Upon completion of the imidization reaction, a LiCoO 2 cathode active material coated with a nanocapsule containing polyimide (PMDA-DDA) was prepared. FIG. 1 shows SEM images of the surface states of the cathode active material before coating (a) and after coating (b).

비교예 1Comparative Example 1

제조예 2에서 제조된 폴리아믹산과 유기 용매로서 디메틸아세트아마이드에 폴리아믹산이 0.5중량%의 농도가 되도록 희석하여 혼합용액 만들었다.The polyamic acid prepared in Preparation Example 2 and the organic solvent were diluted with dimethylacetamide to a concentration of 0.5 wt% of polyamic acid to prepare a mixed solution.

상기 혼합용액에 양극 활물질로 LiCoO2 입자 20g을 투입한 후, 1시간 동안 고속 교반기를 이용하여 교반하였다. 교반을 지속하면서 용매의 끓는 점으로 온도를 상승시켜 용매를 증발시킴으로써 폴리아믹산 피막이 표면에 코팅된 양극 활물질을 제조하였다.20 g of LiCoO 2 particles were charged into the mixed solution as a cathode active material and stirred for 1 hour using a high-speed stirrer. The temperature was raised to the boiling point of the solvent while stirring was continued to evaporate the solvent, thereby preparing a cathode active material coated with a polyamic acid coating on the surface.

상기 폴리아믹산을 포함하는 피막이 표면에 코팅된 양극 활물질을 60 ℃, 120 ℃, 200 ℃, 300 ℃, 400 ℃로 각각 3 ℃/분의 속도로 승온시키고, 60 ℃에서 30분, 120 ℃에서 30분, 200 ℃에서 60분, 300 ℃에서 60분, 400 ℃에서 10분 동안 유지시켜, 이미드화 반응을 진행시켰다.The positive electrode active material coated with the polyamic acid-coated surface was heated at 60 ° C, 120 ° C, 200 ° C, 300 ° C and 400 ° C at a rate of 3 ° C / min, Min at 200 캜 for 60 minutes, at 300 캜 for 60 minutes, and at 400 캜 for 10 minutes to carry out the imidization reaction.

상기 이미드화 반응이 완료되면서 (PMDA-PDA)폴리이미드를 포함하는 나노피막으로 표면이 코팅된 LiCoO2 양극 활물질을 제조하였다.
Upon completion of the imidation reaction (PMDA-PDA), a LiCoO 2 cathode active material coated with a nano-coating containing polyimide was prepared.

비교예 2Comparative Example 2

상기 폴리아믹산을 포함하지 않는 순수 LiCoO2 양극 활물질을 사용하였다.
Pure LiCoO 2 cathode active material containing no polyamic acid was used.

<리튬 이차전지의 제조>&Lt; Production of lithium secondary battery >

양극 제조Anode manufacturing

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 표면 코팅된 LiCoO2 양극 활물질을 사용하였다.The surface-coated LiCoO 2 cathode active material prepared in Example 1 and Comparative Example 1 was used.

상기 양극 활물질, 도전제로 카본 블랙(carbon black), 바인더로 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF)를 95:3:2의 중량비로 혼합하고, N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 용매에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 혼합물 슬러리를 두께가 20㎛ 정도의 양극 집전체인 알루미늄(Al) 박막에 도포하고, 130 ℃에서 2시간 동안 건조하여 양극을 제조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하여 양극을 제조하였다.
The positive electrode active material, carbon black as a conductive agent and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder were mixed in a weight ratio of 95: 3: 2 and added to a solvent of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) To prepare a positive electrode mixture slurry. The positive electrode mixture slurry was applied to an aluminum (Al) thin film having a thickness of about 20 탆 and dried at 130 캜 for 2 hours to prepare a positive electrode, followed by roll pressing to produce a positive electrode Respectively.

음극 제조Cathode manufacture

음극으로 리튬 금속 호일(foil)을 사용하였다.
Lithium metal foil was used as the cathode.

전해액 제조Electrolytic solution manufacturing

전해질로서 에틸렌카보네이트(EC) 및 에틸메틸카보네이트(EMC)를 1:2의 부피비로 혼합하여 제조된 비수전해액 용매에 LiPF6를 첨가하여 1M의 LiPF6 비수성 전해액을 제조하였다.
LiPF 6 was added to a nonaqueous electrolyte solvent prepared by mixing ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) as electrolytes in a volume ratio of 1: 2 to prepare a 1M LiPF 6 nonaqueous electrolyte solution.

리튬 이차전지 제조Lithium secondary battery manufacturing

이와 같이 제조된 양극과 음극을 폴리에틸렌 분리막(도넨사, F2OBHE, 두께=20 ㎛)을 이용하고, 전해액 과 폴리프로필렌의 혼합 세퍼레이터를 개재시킨 후 통상적인 방법으로 폴리머형 전지 제작 후, 제조된 상기 비수성 전해액을 주액하여 코인셀 형태의 리튬 이차전지를 제조하였다.
After the thus prepared positive electrode and negative electrode were fabricated by using a polyethylene separator (Dornensa, F2OBHE, thickness = 20 占 퐉) and a mixed separator of an electrolytic solution and a polypropylene interposed therebetween by a conventional method, Aqueous electrolyte was injected to prepare a coin cell type lithium secondary battery.

<< 실험예Experimental Example 1 :  One : 충방전Charging and discharging 용량 평가> Capacity assessment>

실시예 1 및 비교예 1 의 리튬 이차전지(전지용량 4.3mAh)를 45℃에서 3 ~ 4.5V의 전압 구간에서 0.5C로 충전하고 1C로 방전하여 충방전을 수행하였다.
The lithium secondary batteries (battery capacity: 4.3 mAh) of Example 1 and Comparative Example 1 were charged at 0.5 C in a voltage range of 3 to 4.5 V at 45 캜 and discharged at 1 C to perform charge and discharge.

<< 실험예Experimental Example 2 : C-rate 효율 특성 평가 @ 45℃> 2: Evaluation of C-rate efficiency characteristic @ 45 ℃>

실시예 1 및 비교예 1의 리튬이차전지 (전지용량 4.3mAh)의 C-rate효율을 고온 환경(45℃)에서 측정하였다. C-rate 효율은 하기 수학식 1과 같이 0.5C로 충전된 전지를 0.1C로 방전했을 때의 용량과 2C로 방전했을 때의 용량의 비로 정의할 수 있다.The C-rate efficiency of the lithium secondary battery (battery capacity: 4.3 mAh) of Example 1 and Comparative Example 1 was measured in a high-temperature environment (45 ° C). The C-rate efficiency can be defined as a ratio of the capacity when the battery is charged to 0.5 C to the capacity when the battery is discharged to 0.1 C and the capacity when the battery is discharged to 2 C, as shown in Equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

C-rate(%) = [(2C 방전용량)/(0.1C 방전용량)]*100C-rate (%) = [(2C discharge capacity) / (0.1C discharge capacity)] * 100

상기 충방전 용량 및 C-rate효율 특성을 평가한 값을 하기 표 1에 나타내었다.
The evaluation values of the charge-discharge capacity and the C-rate efficiency characteristic are shown in Table 1 below.

<< 실험예Experimental Example 3 : 고온수명특성 평가> 3: Evaluation of high temperature lifetime characteristics>

실시예 1 및 비교예 1의 리튬이차전지 (전지용량 4.3mAh)의 0.5C 충전 및 1C방전 조건에서 사이클 수명을 측정하였다. 상기 사이클 횟수에 따른 용량 유지율을 도 2에 나타내었다.
The cycle life of the lithium secondary batteries of Example 1 and Comparative Example 1 (battery capacity: 4.3 mAh) was measured under 0.5 C charging and 1 C discharging conditions. The capacity retention rate according to the number of cycles is shown in FIG.

1st 충전용량
(mAh/g)
1 st Charging Capacity
(mAh / g)
1st
방전용량
(mAh/g)
1 st
Discharge capacity
(mAh / g)
1st
충방전효율
(%)
1 st
Charge / discharge efficiency
(%)
C-rate
(%)
C-rate
(%)
용량 유지율(%)
30th cycle
Capacity retention rate (%)
30 th cycle
용량 유지율(%)
50thcycle
Capacity retention rate (%)
50 th cycle
실시예 1Example 1 196.8196.8 192.2192.2 98.898.8 98.998.9 8181 7575 비교예 1Comparative Example 1 194.9194.9 192.9192.9 98.798.7 98.698.6 6363 4949 비교예 2Comparative Example 2 199.2199.2 194.5194.5 97.597.5 97.297.2 5959 4545

상기 결과로부터, 본 발명에 따른 리튬이차전지는 초기충방전 효율이 98% 이상이고 초기방전용량은 190mAh/g 이상이면서, 30cycle에서의 용량 유지율이 80% 이상이고 50cycle 에서도 70% 이상으로 매우 우수한 것을 알 수 있다. From the above results, it can be seen that the lithium secondary battery according to the present invention has an excellent initial charge / discharge efficiency of 98% or more, an initial discharge capacity of 190 mAh / g or more, a capacity retention rate of 30 cycles / Able to know.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that such specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. It is therefore intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.

Claims (23)

하기 화학식 1의 반복구조를 갖는 폴리이미드를 포함하는 양극 활물질 코팅재:
[화학식 1]
Figure 112015114787907-pat00032

상기 식에 있어서,
X는 테트라카복실산으로부터 유도된 4가 유기기 이고,
Y는 하기 화학식 2 의 디아민으로부터 유도된 2가 유기기 이며,
n은 1 이상의 정수이고,
[화학식 2]
Figure 112015114787907-pat00033

상기 식에 있어서,
R1은 수소, 치환 또는 비치환된 방향족 고리를 포함하는 1가 유기기 이고,
Q 및 Z는 각각 서로 동일하거나 상이하고, 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족 고리를 포함하는 2가 유기기이며,
a, b 는 1 이상의 정수이다.
A positive electrode active material coating material comprising a polyimide having a repeating structure represented by the following formula (1)
[Chemical Formula 1]
Figure 112015114787907-pat00032

In the above formula,
X is a tetravalent organic group derived from tetracarboxylic acid,
Y is a divalent organic group derived from a diamine of the following formula (2)
n is an integer of 1 or more,
(2)
Figure 112015114787907-pat00033

In the above formula,
R1 is a monovalent organic group containing hydrogen, a substituted or unsubstituted aromatic ring,
Q and Z are the same or different and are independently a divalent organic group containing a substituted or unsubstituted aromatic ring,
a and b are an integer of 1 or more.
제1항에 있어서,
상기 R1은 수소 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 방향족 고리를 포함하는 2급아민 또는 3급아민에서 선택되는 1가 유기기이고,
상기 Q 및 Z는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴렌기 또는 방향족 고리를 포함하는 2급 아민 또는 3급 아민에서 선택되는 2가 유기기인 폴리이미드를 포함하는 양극 활물질 코팅재.
The method according to claim 1,
Wherein R &lt; 1 &gt; is a monovalent organic group selected from a hydrogen or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 24 carbon atoms or a substituted or unsubstituted aromatic ring or a secondary amine or a tertiary amine,
Wherein Q and Z are a divalent organic group selected from a substituted or unsubstituted secondary amine or a tertiary amine containing an arylene group or an aromatic ring having 6 to 24 carbon atoms.
제1항에 있어서,
상기 R1이 수소 또는 하기 화학식 3 내지 5로 표현되는 1가 유기기에서 선택되는 것이고,
[화학식 3]
Figure 112015114787907-pat00034

[화학식 4]
Figure 112015114787907-pat00035

[화학식 5]
Figure 112015114787907-pat00036

상기 R2 내지 R5는 수소, 하이드록실기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 또는 하기 화학식 6으로 표현되는 1가 유기기 이며,
[화학식 6]
Figure 112015114787907-pat00037

상기 R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소, 하이드록실기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시기이고,
상기 Q, Z가 각각 독립적으로 하기 화학식 7 내지 9로 표현되는 2가 유기기에서 선택되는 것인 폴리이미드를 포함하는 양극 활물질 코팅재:
[화학식 7]
Figure 112015114787907-pat00038

[화학식 8]
Figure 112015114787907-pat00039

[화학식 9]
Figure 112015114787907-pat00040

상기 R11 내지 R14는 수소, 하이드록실기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 또는 상기 화학식 6으로 표현되는 1가 유기기 이다.
The method according to claim 1,
Wherein R &lt; 1 &gt; is hydrogen or a monovalent organic group represented by the following general formulas (3) to (5)
(3)
Figure 112015114787907-pat00034

[Chemical Formula 4]
Figure 112015114787907-pat00035

[Chemical Formula 5]
Figure 112015114787907-pat00036

Wherein R 2 to R 5 are hydrogen, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a monovalent organic group represented by the following formula (6)
[Chemical Formula 6]
Figure 112015114787907-pat00037

Each of R 6 and R 7 is independently hydrogen, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms,
And Q and Z are each independently selected from divalent organic groups represented by the following general formulas (7) to (9):
(7)
Figure 112015114787907-pat00038

[Chemical Formula 8]
Figure 112015114787907-pat00039

[Chemical Formula 9]
Figure 112015114787907-pat00040

R 11 to R 14 are hydrogen, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a monovalent organic group represented by the above formula (6).
제1항에 있어서,
상기 화학식 2의 디아민이 하기 화학식 10a 내지 10d 의 화합물에서 선택되는 것인 폴리이미드를 포함하는 양극 활물질 코팅재:
[화학식 10a]
Figure 112015114787907-pat00041

[화학식 10b]
Figure 112015114787907-pat00042

[화학식 10c]
Figure 112015114787907-pat00043

[화학식 10d]
Figure 112015114787907-pat00044

상기 식에 있어서,
R21 내지 R27은 각각 독립적으로 수소, 하이드록실기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시기이다.
The method according to claim 1,
Wherein the diamine of formula (2) is selected from compounds of the following formulas (10a) to (10d): &lt; EMI ID =
[Chemical Formula 10a]
Figure 112015114787907-pat00041

[Chemical Formula 10b]
Figure 112015114787907-pat00042

[Chemical Formula 10c]
Figure 112015114787907-pat00043

[Chemical Formula 10d]
Figure 112015114787907-pat00044

In the above formula,
Each of R 21 to R 27 independently represents hydrogen, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1의 X는 탄소수 6 내지 24의 방향족, 탄소수 3 내지 24의 지환족기를 포함하는 4가 유기기로부터 선택되는 폴리이미드를 포함하는 양극 활물질 코팅재.
The method according to claim 1,
Wherein X in the formula (1) is a polyimide selected from tetravalent organic materials having 6 to 24 carbon atoms and aromatic groups having 3 to 24 carbon atoms.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 코팅재로 코팅된 양극 활물질.A cathode active material coated with the coating of any one of claims 1 to 5. 하기 화학식 12로 표현되는 반복구조를 갖는 폴리아믹산과 유기용매가 혼합된 혼합 용액을 제조하는 단계;
[화학식 12]
Figure 112015114787907-pat00045

상기 식에 있어서,
X는 테트라카복실산으로부터 유도된 4가 유기기 이고,
Y는 하기 화학식 2 의 디아민으로부터 유도된 2가 유기기 이며,
n은 1 이상의 정수이고,
[화학식 2]
Figure 112015114787907-pat00046

상기 식에 있어서,
R1은 수소, 치환 또는 비치환된 방향족 고리를 포함하는 1가 유기기 이고,
Q 및 Z는 각각 서로 동일하거나 상이하고, 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족 고리를 포함하는 2가 유기기이며,
a, b 는 1 이상의 정수이고,
상기 혼합 용액에 양극 활물질을 분산시켜 상기 양극 활물질 표면에 상기 폴리아믹산을 포함하는 피막을 형성하는 단계; 및
상기 양극 활물질 표면에 형성된 피막에 포함된 폴리아믹산을 이미드화 시켜 폴리이미드 코팅층을 형성하는 단계
를 포함하는 양극 활물질의 코팅 방법.
Preparing a mixed solution of a polyamic acid having a repeating structure represented by the following formula (12) and an organic solvent;
[Chemical Formula 12]
Figure 112015114787907-pat00045

In the above formula,
X is a tetravalent organic group derived from tetracarboxylic acid,
Y is a divalent organic group derived from a diamine of the following formula (2)
n is an integer of 1 or more,
(2)
Figure 112015114787907-pat00046

In the above formula,
R 1 is a monovalent organic group containing hydrogen, a substituted or unsubstituted aromatic ring,
Q and Z are the same or different and are independently a divalent organic group containing a substituted or unsubstituted aromatic ring,
a and b are integers of 1 or more,
Forming a coating film containing the polyamic acid on the surface of the cathode active material by dispersing the cathode active material in the mixed solution; And
Forming a polyimide coating layer by imidizing a polyamic acid contained in the coating film formed on the surface of the cathode active material
Wherein the positive electrode active material is a lithium salt.
제7항에 있어서,
상기 R1은 수소 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 방향족 고리를 포함하는 2급 아민 또는 3급 아민 이고,
상기 Q 및 Z는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴렌기 또는 방향족 고리를 포함하는 2급 아민 또는 3급 아민인 양극 활물질의 코팅 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein R &lt; 1 &gt; is a hydrogen or a substituted or unsubstituted C6-C24 aryl group or a secondary amine or a tertiary amine containing a substituted or unsubstituted aromatic ring,
Wherein Q and Z are a substituted or unsubstituted secondary amine or tertiary amine containing an arylene group or an aromatic ring having 6 to 24 carbon atoms.
제7항에 있어서,
상기 R1이 수소 또는 하기 화학식 3 내지 5로 표현되는 1가 유기기에서 선택되는 것이고,
[화학식 3]
Figure 112015114787907-pat00047

[화학식 4]
Figure 112015114787907-pat00048

[화학식 5]
Figure 112015114787907-pat00049

상기 R2 및 R5는 수소, 하이드록실기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 또는 하기 화학식 6으로 표현되는 1가 유기기이며,
[화학식 6]
Figure 112015114787907-pat00050

상기 R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소, 하이드록실기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시기이고,
상기 Q, Z가 각각 독립적으로 하기 화학식 7 내지 9로 표현되는 2가 유기기에서 선택되는 것인 양극 활물질의 코팅 방법:
[화학식 7]
Figure 112015114787907-pat00051

[화학식 8]
Figure 112015114787907-pat00052

[화학식 9]
Figure 112015114787907-pat00053

상기 R11 및 R14는 수소, 하이드록실기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 또는 상기 화학식 6으로 표현되는 1가 유기기이다.
8. The method of claim 7,
Wherein R &lt; 1 &gt; is hydrogen or a monovalent organic group represented by the following general formulas (3) to (5)
(3)
Figure 112015114787907-pat00047

[Chemical Formula 4]
Figure 112015114787907-pat00048

[Chemical Formula 5]
Figure 112015114787907-pat00049

R 2 and R 5 are hydrogen, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a monovalent organic group represented by the following formula (6)
[Chemical Formula 6]
Figure 112015114787907-pat00050

Each of R 6 and R 7 is independently hydrogen, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms,
And Q and Z are each independently selected from divalent organic groups represented by the following general formulas (7) to (9):
(7)
Figure 112015114787907-pat00051

[Chemical Formula 8]
Figure 112015114787907-pat00052

[Chemical Formula 9]
Figure 112015114787907-pat00053

R 11 and R 14 are hydrogen, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a monovalent organic group represented by Formula 6.
제7항에 있어서,
상기 화학식 2의 디아민이 하기 화학식 10a 내지 10d 의 화합물에서 선택되는 것인 양극 활물질의 코팅 방법:
[화학식 10a]
Figure 112015114787907-pat00054

[화학식 10b]
Figure 112015114787907-pat00055

[화학식 10c]
Figure 112015114787907-pat00056

[화학식 10d]
Figure 112015114787907-pat00057

상기 식에 있어서,
R21 내지 R27은 각각 독립적으로 수소, 하이드록실기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시기이다.
8. The method of claim 7,
Wherein the diamine of the formula (2) is selected from the compounds of the following formulas (10a) to (10d):
[Chemical Formula 10a]
Figure 112015114787907-pat00054

[Chemical Formula 10b]
Figure 112015114787907-pat00055

[Chemical Formula 10c]
Figure 112015114787907-pat00056

[Chemical Formula 10d]
Figure 112015114787907-pat00057

In the above formula,
Each of R 21 to R 27 independently represents hydrogen, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms.
제7항에 있어서,
상기 X는 탄소수 6 내지 24의 방향족, 탄소수 3 내지 24의 사이클로알칸 또는 탄소수 4 내지 24의 사이클로알켄을 포함하는 4가 유기기인 양극 활물질의 코팅 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein X is a tetravalent organic group having 6 to 24 carbon atoms, aromatic, cycloalkane having 3 to 24 carbon atoms, or cycloalkene having 4 to 24 carbon atoms.
제7항에 있어서,
상기 코팅층의 두께가 1 nm 내지 200 nm인 양극 활물질의 코팅 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the thickness of the coating layer is 1 nm to 200 nm.
제7항에 있어서,
상기 양극 활물질이 육박정계 층상 암염 구조, 올리빈 구조, 큐빅구조를 갖는 스피넬의 리튬 전이금속 산화물, 그 외에 V2O5, TiS, MoS로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 복합 산화물인 양극 활물질의 코팅 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the cathode active material is a lithium transition metal oxide of spinel having a multilayer rock salt structure, an olivine structure, and a cubic structure, and a composite oxide of any one selected from the group consisting of V 2 O 5 , TiS, and MoS, Lt; / RTI &gt;
제7항에 있어서,
상기 양극 활물질이 구조식 1 내지 구조식 3의 산화물 및 V2O5, TiS, MoS로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 양극 활물질의 코팅 방법:
<구조식 1>
Li1 +x[NiaCobMnc]O2 (-0.5 ≤x≤0.6, 0 ≤a, b, c≤ 1, x+a+b+c=1임);
<구조식 2>
LiMn2 - xMxO4 (M은 Ni, Co, Fe, P, S, Zr, Ti 및 Al로 이루어진 군에서 선택 되는 하나 이상의 원소, 0 ≤ x ≤ 2);
<구조식 3>
Li1 + aFe1 - xMx(PO4 -b) Xb (M은 Al, Mg, Ni, Co, Mn, Ti, Ga, Cu, V, Nb, Zr, Ce, In, Zn 및 Y 로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이고, X는 F, S 및 N로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이며, -0.5≤a≤+0.5, 0≤x≤0.5, 0≤b≤0.1임).
8. The method of claim 7,
Wherein the cathode active material is any one selected from the group consisting of oxides of the structural formulas 1 to 3 and V 2 O 5 , TiS, and MoS, or a mixture of two or more thereof,
<Structure 1>
Li 1 + x [Ni a Co b Mn c ] O 2 (-0.5? X? 0.6, 0? A, b, c? 1, x + a + b + c = 1);
&Lt; Formula 2 >
LiMn 2 - x M x O 4 (M is at least one element selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, P, S, Zr, Ti and Al, 0? X? 2);
<Formula 3>
Li 1 + a Fe 1 - x M x (PO 4 -b) X b (M is Al, Mg, Ni, Co, Mn, Ti, Ga, Cu, V, Nb, Zr, Ce, In, Zn , and Y X is at least one element selected from the group consisting of F, S and N, and -0.5? A? + 0.5, 0? X? 0.5, and 0? B? .
제7항에 있어서,
상기 양극 활물질이 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li[NiaCobMnc]O2 (0 < a, b, c ≤ 1, a+b+c=1이고) 및 LiFePO4로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 양극 활물질의 코팅 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the cathode active material is LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li [Ni a Co b Mn c ] O 2 (0 <a, b, c ≤ 1, a + b + LiFePO 4 , or a mixture of two or more thereof.
제7항에 있어서,
상기 폴리아믹산 및 유기용매가 혼합된 혼합용매가 Mg, Al, Zr, Zn, Ru, Cs, Cu, Fe, Cr, Ti, La로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속이온을 더 포함하는 것인 양극 활물질의 코팅 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the mixed solvent in which the polyamic acid and the organic solvent are mixed further comprises at least one metal ion selected from the group consisting of Mg, Al, Zr, Zn, Ru, Cs, Cu, Fe, Cr, A method of coating an active material.
제7항에 있어서,
상기 폴리아믹산이 포함된 피막이 형성된 양극 활물질을 300℃ 내지 400℃의 온도로 이미드화 시킴으로써 폴리이미드 코팅층을 형성하는 양극 활물질의 코팅 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the polyimide coating layer is formed by imidizing the coated cathode active material containing the polyamic acid at a temperature of 300 ° C to 400 ° C.
제7항 내지 제17항 중 어느 한 항의 방법으로 코팅된 양극 활물질.18. A cathode active material coated by the method of any one of claims 7 to 17. 제18항의 양극 활물질을 사용하여 제조된 리튬이차전지.A lithium secondary battery produced by using the cathode active material of claim 18. 제19항에 있어서,
하기 수학식 1로 나타낸 C-rate 효율이 90% 이상의 값을 갖는 리튬 이차전지:
[수학식 1]
C-rate(%) = [(2C 방전용량)/(0.1C 방전용량)]×100.
20. The method of claim 19,
A lithium secondary battery having a C-rate efficiency of 90% or more represented by the following formula:
[Equation 1]
C-rate (%) = [(2C discharge capacity) / (0.1C discharge capacity)] x100.
제19항에 있어서,
초기 충방전 효율이 98% 이상인 리튬 이차전지.
20. The method of claim 19,
A lithium secondary battery having an initial charge / discharge efficiency of 98% or more.
제19항에 있어서,
초기 방전용량이 190 mAh/g 이상이고, 30cycle 이상에서의 용량 유지율이 70% 이상인 리튬이차전지.
20. The method of claim 19,
Wherein the initial discharge capacity is 190 mAh / g or more, and the capacity retention ratio at 30 cycles or more is 70% or more.
제19항에 있어서,
초기 방전용량이 190 mAh/g 이상이고, 50cycle 이상에서의 용량 유지율이 60% 이상인 리튬이차전지.
20. The method of claim 19,
Wherein the initial discharge capacity is 190 mAh / g or more, and the capacity retention ratio at 50 cycles or more is 60% or more.
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