KR101967876B1 - Composite materials for cathode materials in secondary battery, method of manufacturing the same and lithium secondary battery including the same - Google Patents

Composite materials for cathode materials in secondary battery, method of manufacturing the same and lithium secondary battery including the same Download PDF

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Abstract

이차전지 양극 소재용 복합체, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지가 제공된다. 이차전지 양극 소재용 복합체는 탄소 입자, 및 일반식 AxDy 로 표현되고, 탄소 입자의 표면에 분산되어 있는 전하 캐리어 이온 화합물 입자를 포함하는 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체와, 일반식 MzRw 로 표현되는 전이금속 화합물을 포함한다. 위 일반식 AxDy과 MzRw에서 A, D, M, R, 및 x, y, z, w 는 각각 발명의 상세한 설명에 기재되어 있다.A composite material for a secondary battery positive electrode material, a method for producing the same, and a lithium secondary battery comprising the same. Secondary battery positive electrode material composite for is expressed as carbon particles, and the general formula A x D y, charge carriers, ions comprising the charge carrier-ion compound particles dispersed on the surface of the carbon particles, compounds with carbon composite material, the general formula M z R < w & gt ;. In the above general formula A x D y and M z R w A, D, M, R, and x, y, z, w are described in the detailed description of the invention.

Description

이차전지 양극 소재용 복합체, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 {COMPOSITE MATERIALS FOR CATHODE MATERIALS IN SECONDARY BATTERY, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND LITHIUM SECONDARY BATTERY INCLUDING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite material for a cathode material for a secondary battery, a method for producing the same, and a lithium secondary battery including the composite material,

이차전지 양극소재용 복합체, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.A secondary battery positive electrode material composite, a manufacturing method thereof, and a lithium secondary battery including the same.

이차전지란 충전과 방전을 계속 반복할 수 있는 전지를 말하며, 이차전지는 이온화 경향 차이가 큰 두 전극 사이에서 전해질을 통한 가역적인 산화환원 반응에 따른 전자의 이동현상에 의해서 작동한다. A secondary battery is a battery capable of continuously repeating charging and discharging. A secondary battery is operated by the phenomenon of electron transfer due to a reversible redox reaction through an electrolyte between two electrodes having a large difference in ionization tendency.

이차전지 중, 일반적으로 리튬 이차전지가 사용되며, 이러한 리튬 이차전지의 양극 소재로 리튬과 전이금속을 모두 포함하고 있는 리튬 전이금속 화합물이 사용된다. 이에 따라 다양한 리튬 전이금속 화합물들이 이차전지에 사용되는 양극 소재의 후보군으로 제시되어 왔다. 상기 리튬 전이금속 화합물 내에서 리튬은 전해질을 통해 전하를 운반하고, 전이금속은 산화환원반응을 통하여 반응에 필요한 전자를 제공한다. Of the secondary batteries, a lithium secondary battery is generally used, and a lithium transition metal compound including both lithium and a transition metal is used as a cathode material of such a lithium secondary battery. Accordingly, various lithium transition metal compounds have been proposed as candidates for a cathode material used in a secondary battery. In the lithium transition metal compound, lithium carries charges through the electrolyte, and the transition metal provides electrons necessary for the reaction through a redox reaction.

일반적으로 리튬 전이금속 화합물은 전이금속과 전하 캐리어 이온(Li 이온) 등으로 이루어진 특정 결정 구조를 포함하여야 하며, 리튬 전이금속 화합물을 양극으로 사용하기 적합한 에너지 레벨을 갖추어야 한다. In general, the lithium transition metal compound should contain a specific crystal structure composed of a transition metal and charge carrier ions (Li ions), and should have an energy level suitable for using a lithium transition metal compound as an anode.

이러한 특정 결정 구조의 예시로는 LiMO2 계열의 층상구조 화합물, LiM2O4 계열의 스피넬, LiMPO4 계열의 올리빈 화합물 등이 있으며, 위 조건을 만족할 경우, Li 이온은 이러한 결정구조에 삽입, 및/또는 탈리됨으로써 이차전지의 양극으로 기능할 수 있다.Examples of such a specific crystal structure include a LiMO 2 -based layered compound, a LiM 2 O 4 -based spinel, and an LiBPO 4 -based olivine compound. When the above conditions are satisfied, Li ions are inserted into the crystal structure, And / or tear down, thereby functioning as the anode of the secondary battery.

그러나, 이러한 조건들을 모두 만족하는 소재군은 자연계에 극히 일부만 존재하므로, 사용 가능한 양극 소재의 폭이 한정적이다. 따라서, 기존 양극 소재 조건을 만족하지 않고도 고 에너지 밀도를 가질 수 있는, 신규한 양극 소재 개발에 대한 필요성이 대두되고 있다.However, since only a part of the material group satisfying all of these conditions exist in the natural world, the width of the usable anode material is limited. Therefore, there is a need for the development of a novel cathode material which can have a high energy density without satisfying the existing anode material conditions.

기존 양극 소재 조건을 만족하지 않는 재료도 양극 활물질로 활용할 수 있는 이차전지 양극 소재용 복합체, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지를 제공하고자 한다.The present invention also provides a composite material for a cathode material for a secondary battery, which can be used as a cathode active material, and which does not satisfy the existing cathode material conditions, a method for manufacturing the same, and a lithium secondary battery comprising the same.

일 구현예에 따르면, 탄소 입자, 및 일반식 AxDy 로 표현되고, 상기 탄소 입자의 표면에 분산되어 있는 전하 캐리어 이온 화합물 입자를 포함하는 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체; 및 일반식 MzRw 로 표현되는 전이금속 화합물을 포함하는 이차전지 양극 소재용 복합체가 제공된다.According to one embodiment, a charge carrier ionic compound-carbon composite comprising carbon particles and charge carrier ionic compound particles represented by the general formula A x D y and dispersed on the surface of the carbon particles; And a transition metal compound represented by the general formula M z R w .

상기 A는 Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba 로부터 선택되고, 상기 D는 F, O, N, Cl, S, P, Br, Se, I, (OH), (CO3)로부터 선택되고, 상기 M은 Fe, Mn, V, Co, Ni, Cu, Ti, Nb, Mo, Y, Ag, Hf, Ta로부터 선택되고, 상기 R은 O, C, F, S, Cl, Se, I, N, H, (NO3), (PO4), (SO4), (P2O7), (SiO4), (CO3), (BO3), (SO4F)로부터 선택되며, 0<x≤3, 0<y≤2, 0<z≤4 및 0<w≤6 이다.Wherein A is selected from Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr and Ba; D is F, O, N, Cl, S, P, Br, Se, I, , is selected from (CO 3), wherein M is Fe, Mn, V, Co, Ni, Cu, Ti, Nb, Mo, Y, Ag, Hf, selected from Ta, wherein R is O, C, F, S, Cl, Se, I, N, H, (NO 3), (PO 4), (SO 4), (P 2 O 7), (SiO 4), (CO 3), (BO 3), ( SO 4 F), 0 <x? 3, 0 <y? 2, 0 <z? 4 and 0 <w?

상기 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체와 상기 전이금속 화합물은 서로 구별되는 상(phase)을 가질 수 있다.The charge carrier ionic compound-carbon composite and the transition metal compound may have phases different from each other.

상기 전하 캐리어 이온 화합물 입자와 상기 탄소 입자 각각은 나노 크기를 갖는 입자이며, 상기 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체 내부에서, 상기 전하 캐리어 이온 화합물 입자는 상기 탄소 입자와 고르게 혼합되어 있을 수 있다.Each of the charge carrier ionic compound particles and the carbon particles is a nano-sized particle. In the charge carrier ionic compound-carbon composite, the charge carrier ionic compound particles may be evenly mixed with the carbon particles.

상기 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체는 적어도 상기 전이금속 화합물의 표면에 에 인접하도록 분포되어 있을 수 있다.The charge carrier ionic compound-carbon composite may be distributed at least adjacent to the surface of the transition metal compound.

상기 전하 캐리어 이온 화합물 입자는 상기 전이금속 화합물의 표면과 인접한 영역에 주로 분포되어 있을 수 있다.The charge carrier ionic compound particles may be mainly distributed in a region adjacent to the surface of the transition metal compound.

상기 탄소 입자는 비정질 탄소 입자일 수 있다.The carbon particles may be amorphous carbon particles.

상기 탄소 입자의 입경은 10 nm 내지 100 nm 일 수 있다.The particle size of the carbon particles may be 10 nm to 100 nm.

상기 전하 캐리어 이온 화합물 입자는 결정성을 갖는 제1 입자, 및 비정질화된 제2 입자를 포함할 수 있다.The charge carrier ionic compound particles may include a first particle having crystallinity and an amorphized second particle.

상기 전하 캐리어 이온 화합물 입자의 입경은 5 nm 내지 100 nm 일 수 있다.The particle size of the charge carrier ionic compound particles may be from 5 nm to 100 nm.

상기 전하 캐리어 이온 화합물 입자는 LiF, Li2O, Li3N, LiI, LiCl, Li2S, LiOH, Li2CO3, LiBr, Li3PO4, Li4P2O7, Li2SO4, Li2CO3, Li4SiO4, Li2O2, KF, NaF를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.The charge carriers ionic compound particles, LiF, Li 2 O, Li 3 N, LiI, LiCl, Li 2 S, LiOH, Li 2 CO 3, LiBr, Li 3 PO 4, Li 4 P 2 O 7, Li 2 SO 4 , Li 2 CO 3 , Li 4 SiO 4 , Li 2 O 2 , KF, and NaF.

상기 전이금속 화합물은 결정성을 가질 수 있다.The transition metal compound may have crystallinity.

상기 전이금속 화합물은 MnO, Mn2O3, Mn3O4, CoO, Co3O4 , FeO, Fe2O3, Fe3O4 , V2O5, NiO, Nb2O5, MoO3, FeF3를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.The transition metal compound is MnO, Mn 2 O 3, Mn 3 O 4, CoO, Co 3 O 4, FeO, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, V 2 O 5, NiO, Nb 2 O 5, MoO 3 , FeF 3, and the like.

한편, 일 구현예에 따른 이차전지 양극 소재용 복합체를 제조하는 방법으로, 전하 캐리어 이온 화합물 전구체와 탄소 전구체를 기계화학적 반응법(mechanochemical reaction)을 이용해 혼합하여 상기 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체를 형성하고, 상기 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체에 상기 전이금속 화합물을 첨가하는 과정을 포함하여 수행되는, 이차전지 양극 소재용 복합체 제조 방법이 제공된다.Meanwhile, as a method for producing a composite for a secondary battery anode material according to an embodiment, a charge carrier ionic compound precursor and a carbon precursor are mixed using a mechanochemical reaction to form the charge carrier ionic compound-carbon composite And a step of adding the transition metal compound to the charge carrier ionic compound-carbon composite, wherein the transition metal compound is added to the charge carrier ionic compound-carbon composite.

상기 기계화학 반응법(mechanochemical reaction)은 고에너지 볼밀(high-energy ball mill) 방법을 이용하여 수행될 수 있다.The mechanochemical reaction may be performed using a high-energy ball mill method.

상기 전이금속 화합물 첨가 시, 바인더, 도전재, 용매 중 적어도 어느 하나를 더 첨가하는 과정을 포함하여 수행될 수 있다.The transition metal compound may be further added with at least one of a binder, a conductive material and a solvent.

상기 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체와 상기 전이금속 화합물을 물리적 교반을 이용해 혼합하는 과정을 포함하여 수행될 수 있다.And mixing the charge carrier ionic compound-carbon composite and the transition metal compound using physical stirring.

한편, 다른 구현예는 전해질; 음극; 탄소 입자, 및 일반식 AxDy 로 표현되고, 상기 탄소 입자의 표면에 분산되어 있는 전하 캐리어 이온 화합물 입자를 포함하는 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체와, 일반식 MzRw 로 표현되는 전이금속 화합물을 포함하는 양극; 및 분리막을 포함하는, 리튬 이차전지를 제공한다.Other embodiments, on the other hand, include electrolytes; cathode; And a charge carrier ionic compound compound represented by the general formula A x D y and containing charge carrier ionic compound particles dispersed on the surface of the carbon particles, and a transition represented by the general formula M z R w A positive electrode comprising a metal compound; And a separator.

상기 A는 Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba 로부터 선택되고, 상기 D는 F, O, N, Cl, S, P, Br, Se, I, (OH), (CO3)로부터 선택되고, 상기 M은 Fe, Mn, V, Co, Ni, Cu, Ti, Nb, Mo, Y, Ag, Hf, Ta로부터 선택되고, 상기 R은 O, C, F, S, Cl, Se, I, N, H, (NO3), (PO4), (SO4), (P2O7), (SiO4), (CO3), (BO3), (SO4F)로부터 선택되며, 0<x≤3, 0<y≤2, 0<z≤4 및 0<w≤6 이다.Wherein A is selected from Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr and Ba; D is F, O, N, Cl, S, P, Br, Se, I, , is selected from (CO 3), wherein M is Fe, Mn, V, Co, Ni, Cu, Ti, Nb, Mo, Y, Ag, Hf, selected from Ta, wherein R is O, C, F, S, Cl, Se, I, N, H, (NO 3), (PO 4), (SO 4), (P 2 O 7), (SiO 4), (CO 3), (BO 3), ( SO 4 F), 0 <x? 3, 0 <y? 2, 0 <z? 4 and 0 <w?

상기 양극은 상기 전이금속 화합물의 표면에서 전하 캐리어 이온의 산화, 및 환원 반응이 이루어질 수 있다.The positive electrode may oxidize the charge carrier ions on the surface of the transition metal compound, and the reduction reaction may be performed.

상기 리튬 이차전지의 충전 상태에서, 상기 전하 캐리어 이온 화합물은 전하 캐리어 이온과 음이온으로 분리되며, 상기 음이온은 상기 전이금속 화합물과 화학적으로 결합할 수 있다.In the charged state of the lithium secondary battery, the charge carrier ionic compound is separated into a charge carrier ion and an anion, and the anion can chemically bond with the transition metal compound.

상기 음이온은 상기 전이금속 화합물의 표면에 주로 분포되어 있을 수 있다.The anion may be mainly distributed on the surface of the transition metal compound.

기존 양극 소재의 요건을 만족하지 않아도 양극 활물질로 활용할 수 있는 이차전지 양극 소재용 복합체와, 이를 포함하는 리튬 이차전지를 제공할 수 있다.The present invention can provide a composite material for a secondary battery positive electrode material which can be used as a positive electrode active material even if the requirements of the existing positive electrode material are not satisfied, and a lithium secondary battery including the same.

또한, 비교적 간단한 방법을 통해 전술한 양극 소재용 복합체를 제조할 수 있다.In addition, the above-described composite material for a cathode material can be produced by a relatively simple method.

도 1은 일 실시예에 따른 이차전지 양극 소재용 복합체를 개략적으로 나타낸 것이고,
도 2는 제조예에 따른 LiF-C 복합체의 STEM (scanning transmission electron microscopy) 이미지를 나타낸 것이고,
도 3과 도 4는 도 2의 일 부분을 LiF-C 복합체 내부 원소별로 부각시켜 표시한 것으로, 도 3은 C, 도 4는 F를 각각 부각시켜 표시한 것이고,
도 5는 제조예에 따른 LiF-C 복합체의 암시야상 (dark field image)을 나타낸 것이고,
도 6은 제조예에 따른 LiF-C 복합체의 XRD 그래프를 고에너지 볼밀 처리된 흑연 분말, 초기 흑연 분말, 및 초기 LiF 분말의 XRD 그래프와 함께 나타낸 것이고,
도 7은 실시예 1에 양극 소재의 TEM (transmission electron microscopy) 이미지를 나타낸 것이고,
도 8 내지 도 11은 도 7의 TEM 이미지를 이차전지 양극 소재용 복합체 내부 원소별로 부각시켜 표시(mapping)한 것으로, 도 8은 C, 도 9는 Li, 도 10은 F, 도 11은 Mn 를 각각 부각시켜 표시한 것이고,
도 12는 실시예 7에 따른 양극 소재로 이루어진 양극이 충전 상태일 때 양극 내부 MnO 주변을 확대하여 나타낸 이미지이고,
도 13은 실시예 7에 따른 양극 소재로 이루어진 양극이 충전 상태일 때 MnO의 중심(core)과 표면(surface)에서의 EELS (electron energy loss spectroscopy) 분석 결과를 나타낸 이미지이고,
도 14는 실시예 7에 따른 양극 소재로 이루어진 양극이 방전 상태일 때 양극 내부 MnO주변을 확대하여 나타낸 이미지이고,
도 15는 실시예 7에 따른 양극 소재로 이루어진 양극이 방전 상태일 때 MnO의 중심(core)과 표면(surface)에서의 EELS 분석 결과를 나타낸 이미지이고,
도 16은 Mn3O4의 다양한 평균 입경에 대한 LiF-C + Mn3O4 복합체 양극의 전기화학적 활성을 나타낸 그래프이고,
도 17 내지 도 19는 각각 실시예 7 내지 실시예 9에 따른 양극 소재로 이루어진 양극의 전기화학적 활성을 나타낸 그래프이고,
도 20과 도 21은 각각 실시예 10, 실시예 11에 따른 양극 소재로 이루어진 양극의 전압 변화에 따른 A/Am+ 의 변화를 나타낸 그래프이고,
도 22는 비교예 3에 따른 양극 소재로 이루어진 양극의 전기화학적 활성을 나타낸 그래프이다.
FIG. 1 schematically shows a composite for a secondary battery anode material according to an embodiment,
2 shows an STEM (scanning transmission electron microscopy) image of a LiF-C composite according to Preparation Example,
FIG. 3 and FIG. 4 show a part of FIG. 2 highlighted for each internal element of the LiF-C composite. FIG. 3 shows C and FIG. 4 shows F, respectively,
Figure 5 shows the dark field image of the LiF-C composite according to Preparation Example,
FIG. 6 shows an XRD graph of LiF-C composite according to Preparation Example, together with an XRD graph of graphite powder, initial graphite powder, and initial LiF powder treated by high energy ball milling,
7 is a TEM (transmission electron microscopy) image of a cathode material in Example 1,
FIGS. 8 to 11 show mapping of the TEM image of FIG. 7 for each internal element of the composite material for a secondary battery. FIG. 8 shows C, FIG. 9 shows Li, FIG. 10 shows F, Respectively,
12 is an enlarged view of the periphery of MnO in the anode when the anode made of the cathode material according to Example 7 is in a charged state,
13 is an image showing the result of EELS (electron energy loss spectroscopy) analysis on the core and the surface of MnO 2 when the positive electrode made of the positive electrode material according to Example 7 is in a charged state,
14 is an enlarged view of the vicinity of the inner MnO of the anode when the anode made of the cathode material according to Example 7 is in a discharged state,
15 is an image showing the result of EELS analysis on the core and the surface of MnO when the anode made of the positive electrode material according to Example 7 is in a discharged state,
16 is a graph showing the LiF-C + Mn 3 O 4 composite electrochemical activity of the anode for a variety of average particle diameter of the Mn 3 O 4,
17 to 19 are graphs showing electrochemical activities of the positive electrode made of the positive electrode material according to Examples 7 to 9, respectively,
20 and 21 are graphs showing the change of A / A m + according to the voltage change of the anode made of the positive electrode material according to Example 10 and Example 11, respectively,
22 is a graph showing an electrochemical activity of a positive electrode made of a positive electrode material according to Comparative Example 3. Fig.

이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail so as to enable those skilled in the art to easily carry out the present invention. However, the present invention can be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

구현예에서 사용한 용어는 특정한 구현예를 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하려는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 도는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the embodiments are intended to illustrate specific embodiments and are not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

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

또한, 본 발명에서 입자의 입경에 관해서는, 계측법에 의해 수치화하여 집단의 평균 크기를 표현하는 방법이 있지만, 범용적으로 사용되는 것으로 분포의 최대값을 나타내는 모드 직경, 적분 분포 곡선의 중앙값에 상당하는 메디안 직경, 각종 평균 직경(수평균, 길이 평균, 면적 평균, 질량 평균, 체적 평균 등)등이 있고 본 발명에 있어서는 특별히 언급하지 않는 한 평균 입경이란 수평균 직경이고, D50(분포율이 50 % 되는 지점의 입경)을 측정한 것을 의미한다.In the present invention, there is a method of expressing the average size of the population by numerical value by the measurement method in the present invention. However, it is generally used that the mode diameter indicating the maximum value of the distribution and the median value of the integral distribution curve (Number average, length average, area average, mass average, volume average, etc.), and in the present invention, unless otherwise specified, the average particle diameter is a number average diameter, and D50 (distribution ratio is 50% The particle diameter of the point at which it is formed).

도 1은 일 실시예에 따른 이차전지 양극 소재용 복합체를 개략적으로 나타낸 것이다. FIG. 1 schematically shows a composite for a secondary battery anode material according to one embodiment.

도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 이차전지 양극 소재용 복합체는 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체(10), 및 전이금속 화합물(20)을 포함한다. Referring to FIG. 1, a composite for a secondary battery anode material according to an embodiment includes a charge carrier ionic compound-carbon composite 10, and a transition metal compound 20.

전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체(10)와 상기 전이금속 화합물(20)은 서로 구별되는 상(phase)을 가질 수 있다. 일례로, 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체(10)는 부정형(random-shape)에 가까운 상을 갖고, 전이금속 화합물(20)은 소정의 입상(granularity), 또는 결정상(crystal phase)을 가질 수 있다.The charge carrier ionic compound-carbon composite 10 and the transition metal compound 20 may have phases different from each other. For example, the charge carrier ionic compound-carbon composite 10 may have a phase close to a random-shape, and the transition metal compound 20 may have a predetermined granularity, or a crystal phase .

일 구현예에서, 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체(10)와 전이금속 화합물(20)은 물리적으로 혼합되어 있을 수 있다. 즉, 이차전지 양극 소재용 복합체가 외부로부터 에너지를 공급받지 않는 한, 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체(10)와 전이금속 화합물(20) 간에는 분산력, 반데르발스 결합 등의 약한 결합을 제외하고는 별도의 강한 화학 결합을 이루지 않는 상태일 수 있다. In one embodiment, the charge carrier ionic compound-carbon composite 10 and the transition metal compound 20 may be physically mixed. That is, as long as the charge carrier ionic compound-carbon composite material 10 and the transition metal compound 20 do not contain weak bonds such as a dispersing force, Van der Waals bond, etc., unless the complex for the secondary battery positive electrode material receives energy from the outside It may be a state in which a strong strong chemical bond is not formed.

한편, 이차전지 양극 소재용 복합체의 내부에서, 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 전이금속 화합물(20)의 표면을 둘러싸고 있을 수 있다. 즉, 이차전지 양극 소재용 복합체는, 이른 바 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체(10)로 이루어진 매트릭스(matrix) 내에 전이금속 화합물(20)이 분산되어 있는 구조를 가질 수 있다.On the other hand, in the composite for a secondary battery positive electrode material, the charge carrier ionic compound-carbon composite 10 may surround the surface of the transition metal compound 20 as shown in FIG. That is, the composite for a secondary battery positive electrode material may have a structure in which a transition metal compound 20 is dispersed in a matrix composed of a so-called charge carrier ionic compound-carbon composite material 10.

전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체(10)는 전하 캐리어 이온 화합물 입자(11), 및 탄소 입자(12)를 포함한다. 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체(10)는, 탄소 입자(12)와 전하 캐리어 이온 화합물 입자(11)가 수 나노 내지 수 백 나노 크기로 미립자화 되어 전하 캐리어 이온 화합물 입자(11)-탄소 입자(12)간 복합화가 이루어진다. 전하 캐리어 이온 화합물 입자(11)는 탄소 입자(12)의 표면에 분산되어 있다. The charge carrier ionic compound-carbon composite material 10 includes charge carrier ionic compound particles 11 and carbon particles 12. The charge carrier ionic compound-carbon composite material 10 can be obtained by a method in which the carbon particles 12 and the charge carrier ionic compound particles 11 are made into fine particles having a size of several nanometers to several hundreds of nanometers to form charge carrier ionic compound particles 11- 12). The charge carrier ionic compound particles 11 are dispersed on the surface of the carbon particles 12.

또한, 전하 캐리어 이온 화합물 입자(11)와 탄소 입자(12) 중 일부는 각각 뭉쳐서 도 1에 도시된 바와 같이 일종의 매트릭스(matrix, 120)를 이루고 있을 수 있다. 즉, 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체(10)는 2 이상의 탄소 입자(12)가 모여 이루어지는 탄소 매트릭스(120)에 전하 캐리어 이온 화합물 입자(11)들이 도 1에 도시된 바와 같이 분산, 및 복합화된 구조를 가질 수 있다.In addition, some of the charge carrier ionic compound particles 11 and the carbon particles 12 may be formed as a matrix (matrix) 120 as shown in FIG. That is, the charge carrier ionic compound-carbon composite 10 is prepared by dispersing and compounding the charge carrier ionic compound particles 11 in the carbon matrix 120 in which two or more carbon particles 12 are gathered, Structure.

일 구현예에 따르면, 전하 캐리어 이온 화합물 입자(11)는 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체(10) 내부에서 탄소 입자(12)와 고르게 혼합되어 있을 수 있다. 다만, 일 구현예가 반드시 탄소 입자와 전하 캐리어 이온 화합물 입자의 분포 양상에 제한되는 것은 아니며, 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체의 상태에 따라 상이한 분포 양상을 가질 수도 있다. According to one embodiment, the charge carrier ionic compound particles 11 may be evenly mixed with the carbon particles 12 within the charge carrier ionic compound-carbon composite 10. However, one embodiment is not necessarily limited to the distribution pattern of the carbon particles and the charge carrier ion compound particles, and may have a different distribution pattern depending on the state of the charge carrier ion compound-carbon composite.

전하 캐리어 이온 화합물 입자(11)는 일반식 AxDy 로 표현될 수 있다. 여기서 A는 Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba 로부터 선택된 원소일 수 있고, D는 F, O, N, Cl, S, P, Br, Se, I, (OH), (CO3)로부터 선택된 원소, 또는 원자단일 수 있으며, 0<x≤3, 0<y≤2 일 수 있다. The charge carrier ionic compound particles 11 can be represented by the general formula A x D y . A may be an element selected from Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr and Ba; D is an element selected from F, O, N, Cl, S, P, Br, OH), (CO 3 ), or an atom, and 0 <x? 3 and 0 <y? 2.

전하 캐리어 이온 화합물 입자(11)는, 예를 들어 LiF, Li2O, Li3N, LiI, LiCl, Li2S, LiOH, Li2CO3, LiBr, Li3PO4, Li4P2O7, Li2SO4, Li2CO3, Li4SiO4, Li2O2, KF, NaF를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.The charge carrier ionic compound particles 11 may be at least one selected from the group consisting of LiF, Li 2 O, Li 3 N, LiI, LiCl, Li 2 S, LiOH, Li 2 CO 3 , LiBr, Li 3 PO 4 , Li 4 P 2 O 7 , Li 2 SO 4 , Li 2 CO 3 , Li 4 SiO 4 , Li 2 O 2 , KF, and NaF.

전하 캐리어 이온 화합물 입자(11)는 원소 A와, 원소 또는 원자단 D 가 결정 구조 내 소정의 위치에서 이온 결합을 이루고 있을 수 있다.The charge carrier ionic compound particles 11 may have an element A and an element or atomic group D forming an ionic bond at a predetermined position in the crystal structure.

일 구현예에서, 전하 캐리어 이온 화합물 입자(11)는 도 1에 도시된 바와 같이 결정성을 갖는 제1 입자(111)와, 비정질화된 제2 입자(112)를 포함할 수 있다. 즉, 탄소 매트릭스 내에 제1 입자(111)와 제2 입자(112)가 동시에 존재할 수 있다. In one embodiment, the charge carrier ionic compound particles 11 can comprise first particles 111 having crystallinity and second particles 112 amorphized as shown in Fig. That is, the first particles 111 and the second particles 112 may exist simultaneously in the carbon matrix.

전하 캐리어 이온 화합물 입자(11)는, 예를 들어 1 nm 이상, 예를 들어 5 nm 이상, 예를 들어 10 nm 이상, 예를 들어 15 nm 이상, 예를 들어 20 nm 이상의 입경을 가질 수 있고, 예를 들어 100 nm 이하, 예를 들어 90 nm 이하, 예를 들어 80 nm 이하, 예를 들어 70 nm 이하, 예를 들어 60 nm 이하, 예를 들어 50 nm 이하, 예를 들어 40 nm 이하, 예를 들어 30 nm 이하, 예를 들어 20 nm 이하의 입경을 가질 수 있다. The charge carrier ionic compound particles 11 may have a particle diameter of 1 nm or more, for example, 5 nm or more, for example, 10 nm or more, for example, 15 nm or more, for example, 20 nm or more, For example less than or equal to 90 nm, such as less than or equal to 80 nm, such as less than or equal to 70 nm, such as less than or equal to 60 nm, such as less than or equal to 50 nm, such as less than or equal to 40 nm, For example, not more than 30 nm, for example, not more than 20 nm.

전하 캐리어 이온 화합물 입자(11)의 입경이 상기 범위를 만족하는 경우, 입자의 미세화가 이루어져 매우 작은 입자들이 탄소 입자(12)의 표면에 조밀하게 분포될 수 있다. 이에 따라, 전이금속 화합물(20)과 전하 캐리어 이온 화합물 입자(11) 간 접촉면적을 최대화하여 이차전지 양극 소재용 복합체의 성능을 향상시킬 수 있다.When the particle size of the charge carrier ionic compound particles 11 satisfies the above range, the particles are finely formed, and very small particles can be densely distributed on the surface of the carbon particles 12. Thus, the contact area between the transition metal compound 20 and the charge carrier ionic compound particles 11 can be maximized to improve the performance of the composite material for a secondary battery positive electrode material.

탄소 입자(12)는 도 1에 도시된 바와 같이 전하 캐리어 이온 화합물 입자(12)와 고르게 혼합되어 있다. The carbon particles 12 are evenly mixed with the charge carrier ionic compound particles 12 as shown in Fig.

일 구현예에서, 탄소 입자(12)는 비정질 탄소 입자일 수 있다. 탄소 입자(12)는 상업적으로 입수 가능한 탄소계 재료를 사용하여 제조 가능하다. 상기 탄소계 재료의 일례로, 카본 블랙, 그라파이트, 활성 탄소, 또는 이들의 조합을 들 수 있다. In one embodiment, the carbon particles 12 may be amorphous carbon particles. The carbon particles 12 can be prepared using commercially available carbon-based materials. Examples of the carbon-based material include carbon black, graphite, activated carbon, or a combination thereof.

탄소 입자(12)는 캐리어 이온 화합물 입자(11)의 도전성을 높여 전술한 반응식 1에 의한 화학 반응이 더 잘 일어나도록 할 수 있다. The carbon particles 12 can increase the conductivity of the carrier ionic compound particles 11 and make the chemical reaction according to the above-mentioned reaction formula 1 occur more easily.

한편, 탄소 입자(12)는 이차전지의 충/방전 상태에서 전하 캐리어 이온 화합물 입자(12)가 내놓는 음이온과 화학적으로 결합을 형성할 수도 있다. 탄소 입자(12)의 전기화학적 활성에 대해서는 후술한다.On the other hand, the carbon particles 12 may chemically bond with the anions produced by the charge carrier ionic compound particles 12 in the charging / discharging state of the secondary battery. The electrochemical activity of the carbon particles 12 will be described later.

탄소 입자(12)는, 예를 들어 1 nm 이상, 예를 들어 5 nm 이상, 예를 들어 10 nm 이상의 입경을 가질 수 있고, 예를 들어 100 nm 이하, 예를 들어 90 nm 이하, 예를 들어 80 nm 이하, 예를 들어 70 nm 이하, 예를 들어 60 nm 이하, 예를 들어 50 nm 이하의 입경을 가질 수 있다. The carbon particles 12 may have a particle diameter of 1 nm or more, for example, 5 nm or more, for example, 10 nm or more, and may have a particle diameter of 100 nm or less, for example, 90 nm or less, For example, not more than 80 nm, for example, not more than 70 nm, for example, not more than 60 nm, for example, not more than 50 nm.

탄소 입자(12)의 입경이 상기 범위를 만족하는 경우, 입자의 미세화가 이루어져 전하 캐리어 이온 화합물 입자(11)가 탄소 입자(12) 표면에 조밀하게 분포될 수 있으며, 이에 따라, 전이금속 화합물(20)과 전하 캐리어 이온 화합물 입자(11) 간 접촉면적을 최대화하여 이차전지 양극 소재용 복합체의 성능을 향상시킬 수 있다.When the particle size of the carbon particles 12 satisfies the above range, the particles are finely atomized so that the charge carrier ionic compound particles 11 can be densely distributed on the surface of the carbon particles 12, 20 and the charge carrier ionic compound particles 11 can be maximized to improve the performance of the composite material for a secondary battery anode material.

전이금속 화합물(20)은 일반식 MzRw 로 표현될 수 있다. 여기서 M은 Fe, Mn, V, Co, Ni, Cu, Ti, Nb, Mo, Y, Ag, Hf, Ta로부터 선택된 전이금속 원소일 수 있고, R은 O, C, F, S, Cl, Se, I, N, H, (NO3), (PO4), (SO4), (P2O7), (SiO4), (CO3), (BO3), (SO4F)로부터 선택된 원소, 또는 원자단일 수 있으며, 0<z≤4 및 0<w≤6 일 수 있다.The transition metal compound (20) can be represented by the general formula M z R w . Wherein M may be a transition metal element selected from Fe, Mn, V, Co, Ni, Cu, Ti, Nb, Mo, Y, Ag, Hf and Ta; R is O, C, F, S, Cl, Se , I, N, H, from (NO 3), (PO 4 ), (SO 4), (P 2 O 7), (SiO 4), (CO 3), (BO 3), (SO 4 F) Selected element, or atom, and 0 < z < = 4 and 0 &lt;

전이금속 화합물(20)은, 예를 들어 MnO, Mn2O3, Mn3O4, CoO, Co3O4 , FeO, Fe2O3, Fe3O4 , V2O5, NiO, Nb2O5, MoO3, FeF3를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.The transition metal compound (20), for example, MnO, Mn 2 O 3, Mn 3 O 4, CoO, Co 3 O 4, FeO, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, V 2 O 5, NiO, Nb 2 O 5 , MoO 3 , and FeF 3 .

일 구현예에서, 전이금속 화합물(20)은 결정성을 가질 수 있다. 즉, 전이금속 화합물(20)은 전이금속 원소 M과, 원소 또는 원자단 R 이 결정 구조 내 소정의 위치에서 이온 결합을 이루고 있을 수 있다.In one embodiment, the transition metal compound 20 may have crystallinity. That is, the transition metal compound (20) may form an ionic bond at a predetermined position in the crystal structure of the transition metal element (M) and the element or atomic group (R).

전이금속 화합물(20)은 결정 구조 내에서 일정 위치에 배치된 전이금속 원소 및 음이온을 포함하는 단결정 입자, 또는 2 이상의 단결정 입자를 포함하는 다결정 입자를 가질 수 있다. The transition metal compound 20 may have single crystal particles containing a transition metal element and an anion disposed at a predetermined position in the crystal structure, or polycrystalline particles containing at least two single crystal particles.

한편, 일 구현예에서, 전이금속 화합물(20)의 입경은 특별히 제한되지 않는다. 즉, 전이금속 화합물(20)은 결정성을 유지한 상태에서 다양한 범위의 입경을 가질 수 있다. 전이금속 화합물(20)은, 예를 들어 수 내지 수백 나노 크기의 입경을 가질 수도 있고, 서브 마이크론 내지 수백 마이크론 크기의 입경을 가질 수도 있다. On the other hand, in one embodiment, the particle diameter of the transition metal compound (20) is not particularly limited. That is, the transition metal compound (20) can have a particle diameter in various ranges while maintaining the crystallinity. The transition metal compound 20 may have a particle diameter of, for example, several to several hundred nanometers, and may have a particle diameter of submicron to several hundreds of microns.

이에 따라, 일 구현예에 따른 이차전지 양극 소재용 복합체의 용도, 전하 캐리어 이온의 종류 등에 따라 전이금속 화합물(20)의 크기를 다양하게 조절 가능하다.Accordingly, the size of the transition metal compound 20 can be variously adjusted depending on the use of the composite material for a secondary battery anode material according to one embodiment, the kind of charge carrier ions, and the like.

이하에서는 전술한 이차전지 양극 소재용 복합체를 포함하는 리튬 이차전지를 설명한다. Hereinafter, a lithium secondary battery including the composite for a secondary battery positive electrode material will be described.

일 구현예에 따른 리튬 이차전지는 전해질, 음극, 전술한 이차전지 양극 소재용 복합체를 포함하는 양극, 및 분리막을 포함할 수 있다.The lithium secondary battery according to an embodiment may include an electrolyte, a cathode, a positive electrode including a composite material for the positive electrode material of the secondary battery, and a separator.

전해질은 비수성 유기 용매와 리튬염을 포함할 수 있다. 비수성 유기 용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다. 비수성 유기 용매의 예시로는 카보네이트계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계, 알코올계 및 비양성자성 용매 등을 들 수 있다.The electrolyte may include a non-aqueous organic solvent and a lithium salt. The non-aqueous organic solvent serves as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the cell can move. Examples of the non-aqueous organic solvent include carbonate-based, ester-based, ether-based, ketone-based, alcohol-based and aprotic solvents.

카보네이트계 용매의 예시로는 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디프로필 카보네이트(dipropyl carbonate, DPC), 메틸프로필 카보네이트(methylpropyl carbonate, MPC), 에틸프로필 카보네이트(ethylpropyl carbonate, EPC), 메틸에틸 카보네이트(methylethyl carbonate, MEC), 에틸메틸 카보네이트(ethylmethyl carbonate, EMC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 부틸렌 카보네이트(butylene carbonate, BC) 등을 들 수 있다.Examples of carbonate-based solvents include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), methylpropyl carbonate (MPC), ethyl propyl carbonate (EPC), methylethyl carbonate (MEC), ethylmethyl carbonate (EMC), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate , BC), and the like.

에스테르계 용매의 예시로는 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, n-프로필아세테이트, 디메틸아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, γ-부티로락톤, 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤, 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone) 등을 들 수 있다. Examples of ester solvents include methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, dimethylacetate, methyl propionate, ethyl propionate,? -Butyrolactone, decanolide, valerolactone, Mevalonolactone, caprolactone, and the like.

한편, 에테르 용매의 예시로는 디부틸에테르, 테트라글라임, 디글라임, 디메톡시에탄, 2-메틸테트라히드로퓨란, 테트라히드로퓨란 등을, 케톤계 용매의 예시로는 시클로헥사논 등을, 알코올계 용매의 예시로는 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등을 각각 들 수 있다.On the other hand, examples of the ether solvent include dibutyl ether, tetraglyme, diglyme, dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran and the like. Examples of the ketone solvent include cyclohexanone, Examples of the solvent include ethyl alcohol, isopropyl alcohol and the like.

비수성 유기 용매는 단독 또는 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 하나 이상 혼합하여 사용하는 경우의 혼합 비율은 목적하는 이차전지의 성능에 따라 적절히 조절할 수 있다. 비수성 전해액은 에틸렌카보네이트, 피로카보네이트 등의 과충전 방지제와 같은 첨가제를 더 포함할 수도 있다.The non-aqueous organic solvent may be used singly or in combination of one or more thereof. When one or more of the non-aqueous organic solvents are mixed, the mixing ratio may be appropriately adjusted according to the performance of the desired secondary battery. The non-aqueous electrolytic solution may further contain additives such as an overcharge inhibitor such as ethylene carbonate, pyrocarbonate and the like.

리튬염은 유기 용매에 용해되어, 전지 내에서 금속 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 이차 전지의 작동을 가능하게 하고, 양극과 음극 사이의 금속 이온의 이동을 촉진하는 역할을 하는 물질이다. The lithium salt is dissolved in an organic solvent to act as a source of metal ions in the cell to enable the operation of a basic secondary cell and to promote the movement of metal ions between the anode and the cathode.

리튬염의 예시로, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiN(SO3C2F5)2, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x + 1SO2)(CyF2y + 1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, LiI, LiB(C2O4)2(리튬 비스옥살레이토 보레이트(lithium bis(oxalato) borate; LiBOB), 또는 이들의 조합을 들 수 있다.A lithium salt exemplified, LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6, LiAsF 6, LiN (SO 3 C 2 F 5) 2, LiC 4 F 9 SO 3, LiClO 4, LiAlO 2, LiAlCl 4, LiN (C x F 2x + 1 SO 2) (C y F 2y + 1 SO 2) ( where, x and y are natural numbers), LiCl, LiI, LiB ( C 2 O 4) 2 ( lithium bis oxalate reyito borate (lithium bis (oxalato) borate (LiBOB), or a combination thereof.

음극은 집전체 및 상기 집전체 위에 형성되어 있는 음극 활물질 층을 포함한다.The negative electrode includes a current collector and a negative electrode active material layer formed on the current collector.

집전체는 구리 박, 니켈 박, 스테인레스강 박, 티타늄 박, 니켈 발포체(foam), 구리 발포체, 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재, 또는 이들의 조합을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The current collector may be a copper foil, a nickel foil, a stainless steel foil, a titanium foil, a nickel foam, a copper foil, a polymer substrate coated with a conductive metal, or a combination thereof, but is not limited thereto.

상기 음극 활물질 층은 음극 활물질, 바인더 및 선택적으로 도전재를 포함한다.The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material, a binder, and optionally a conductive material.

상기 음극 활물질로는 예를 들어 리튬 이온을 가역적으로 흡장, 또는 방출할 수 있는 물질, 또는 전이금속 산화물을 포함한다. The negative electrode active material includes, for example, a substance capable of reversibly intercalating or deintercalating lithium ions, or a transition metal oxide.

리튬 이온을 가역적으로 흡장, 또는 방출할 수 있는 물질로는 탄소 물질로서, 리튬 이차 전지 등에서 일반적으로 사용되는 탄소계 음극 활물질은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들을 함께 사용할 수 있다. 상기 결정질 탄소의 예시로는 무정형, 판상, 린편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연을 들 수 있고, 상기 비정질 탄소의 예시로는 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스 등을 들 수 있다.As a material capable of reversibly occluding or releasing lithium ions, carbonaceous materials such as carbonaceous anode active materials generally used in lithium secondary batteries and the like can be used. Typical examples thereof include crystalline carbon, amorphous carbon, Can be used. Examples of the crystalline carbon include graphite such as natural graphite or artificial graphite in the form of amorphous, plate-like, flake, spherical or fiber, and examples of the amorphous carbon include soft carbon Carbon) or hard carbon, mesophase pitch carbide, fired coke, and the like.

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

바인더는 음극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키는 동시에 음극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하며, 그 대표적인 예로 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The binder serves to attach the negative electrode active material particles to each other well and to adhere the negative electrode active material to the current collector. Examples of the binder include polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose, polyvinyl chloride, carboxylated poly Polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, acrylated styrene, polyvinyl chloride, -Butadiene rubber, epoxy resin, nylon, and the like may be used, but the present invention is not limited thereto.

도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머; 또는 이들의 혼합물을 포함하는 도전성 재료를 사용할 수 있다.The conductive material is used for imparting conductivity to the electrode. Any conductive material may be used without causing any chemical change in the battery. Examples of the conductive material include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, , Carbon-based materials such as carbon fibers; Metal powders such as copper, nickel, aluminum, and silver, or metal-based materials such as metal fibers; Conductive polymers such as polyphenylene derivatives; Or a mixture thereof may be used.

양극은 집전체 및 상기 집전체 위에 위치하는 전술한 이차전지 양극 소재용 복합체를 포함할 수 있으며, 추가로 바인더, 도전재 등을 더 포함할 수 있다.The positive electrode may include a current collector and a composite material for the secondary battery positive electrode material positioned on the current collector, and may further include a binder, a conductive material, and the like.

양극 소재용 복합체의 구성은 전술한 바와 같다. The constitution of the composite for a cathode material is as described above.

일 구현예에 따른 리튬 이차전지의 양극은 기존 양극과 달리 전이금속 화합물의 표면에서 전하 캐리어 이온의 산화/환원 반응이 이루어질 수 있으나, 일 구현예가 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 일 구현예에 따른 리튬 이차전지의 양극에서 일어나는 화학 반응은 후술한다.The anode of the lithium secondary battery according to one embodiment may have the oxidation / reduction reaction of the charge carrier ions at the surface of the transition metal compound unlike the conventional anode, but the embodiment is not necessarily limited thereto. The chemical reaction occurring at the anode of the lithium secondary battery according to one embodiment will be described later.

바인더는 이차전지 양극 소재용 복합체를 서로 잘 부착시키는 동시에, 이차전지 양극 소재용 복합체를 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하며, 그 예시로는 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 폴리비닐리덴플로라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 고무, 폴리부타디엔, 부틸고무, 불소고무, 폴리에틸렌옥시드, 폴리비닐알콜, 폴리(메타)아크릴산 및 그 염, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에피클로로히드린, 폴리포스파젠, 폴리아크릴로니트릴, 폴리스티렌, 폴리비닐피리딘, 클로로설폰화폴리에틸렌, 라텍스, 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 프로필렌과 탄소수 2 내지 8의 올레핀의 중합체, (메타)아크릴산과 (메타)아크릴산알킬에스테르의 공중합체 등이 있다. 다만, 일 구현예가 이에 한정되는 것은 아니다.The binder serves to adhere the composite material for a secondary battery positive electrode material to each other and to adhere the composite material for a secondary battery positive electrode material to the current collector well. Examples of the binder include carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, Polybutylene terephthalate, polybutylene terephthalate, hydroxypropylmethylcellulose, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, polybutadiene, butyl rubber, fluorine rubber, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, And salts thereof, polyvinylpyrrolidone, polyepichlorohydrin, polyphosphazene, polyacrylonitrile, polystyrene, polyvinylpyridine, chlorosulfonated polyethylene, latex, polyester resin, acrylic resin, phenol resin, epoxy resin , Polymers of propylene and olefins of 2 to 8 carbon atoms, (meth) acrylic acid and (meth) And the like copolymers of acrylic acid alkyl esters. However, the embodiment is not limited thereto.

도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않으면서 전자 전도성을 갖는 재료이면 특별히 제한되지 않는다. 도전재의 예시로는 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 탄소섬유, 탄소나노튜브 등을 사용할 수 있고, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말, 또는 금속 섬유 등도 사용할 수 있으며, 폴리페닐렌 유도체 등의 전도성 고분자를 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.The conductive material is used for imparting conductivity to the electrode, and is not particularly limited as long as it is a material having electron conductivity without causing chemical change in the battery constituted. Examples of the conductive material include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, Ketjen black, carbon fiber, carbon nanotube, and the like. Metal powders such as copper, nickel, And one or more conductive polymers such as polyphenylene derivatives may be used in combination.

분리막은 음극과 양극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로 리튬 이차전지 등에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 분리막은 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 사용될 수 있다.  예를 들어, 유리 섬유, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 이들의 조합물 중에서 선택된 것으로서, 부직포 또는 직포 형태이어도 무방하다.  예를 들어, 리튬 이차전지의 경우 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 폴리올레핀계 고분자 세퍼레이터가 주로 사용되고, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 코팅된 세퍼레이터가 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.The separator separates the negative electrode and the positive electrode and provides a passage for lithium ion, and is not particularly limited as long as it is commonly used in a lithium secondary battery or the like. For example, the separator may have a low resistance to ion movement of the electrolyte and an excellent ability to impregnate the electrolyte. For example, selected from glass fibers, polyester, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), or a combination thereof, and may be nonwoven fabric or woven fabric. For example, in the case of a lithium secondary battery, a polyolefin-based polymer separator such as polyethylene or polypropylene is mainly used. In order to secure heat resistance or mechanical strength, a coated separator containing a ceramic component or a polymer material may be used. Layer structure.

이하에서는 일 구현예에 따른 리튬 이차전지에서 이차전지 양극 소재용 복합체가 양극으로 동작하는 원리를 설명한다.Hereinafter, the principle of operation of a composite for a secondary battery anode material as a cathode in a lithium secondary battery according to one embodiment will be described.

리튬 이차전지가 충전 상태일 때, 일 구현예에 따른 전하 캐리어 이온 화합물 입자(11)는 전하 캐리어 이온인 Am+ 과, 음이온인 Dn - 로 분리된다. When the lithium secondary battery is in a charged state, the charge carrier ionic compound particles 11 according to one embodiment are separated into A m + which is a charge carrier ion and D n - which is an anion.

여기서, m과 n은 각각 자연수이며, m과 n은 서로 같을 수도 있고, 서로 다를 수도 있다. Here, m and n are natural numbers, and m and n may be the same or different from each other.

즉, 충전 시 전하 캐리어 이온 화합물 입자(11)에서 일어나는 화학 반응은 아래 반응식 1로 나타낼 수 있다.That is, the chemical reaction occurring in the charge carrier ion compound particles 11 upon charging can be represented by the following reaction formula (1).

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

AxDy → x·Am+ + y·Dn- A x D y ? X A m + + y D n-

한편, 리튬 이차전지가 충전 상태일 때, 일 구현예에 따른 전하 캐리어 이온 화합물 입자(11)는 전하 캐리어 이온 화합물 입자(11)로부터 형성된 음이온인 Dn - 과 화학적으로 결합될 수 있다. 이러한 화학 반응은 아래 반응식 2로 나타낼 수 있다.On the other hand, when the lithium secondary battery is in a charged state, the charge carrier ionic compound particles 11 according to one embodiment can be chemically bonded to the anion D n - formed from the charge carrier ionic compound particles 11. This chemical reaction can be represented by the following reaction formula (2).

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

MzRw + Dn- MzRw-D M z R w + D n- - M z R w -D

일 구현예에서는 전이금속 화합물(20)이 결정성을 가지므로, 반응식 2에 따른 화학 반응은 전이금속 화합물(20)의 표면에서 이루어진다. 따라서, 리튬 이차전지가 충전 상태일 때, 전하 캐리어 이온 화합물 입자(11)들이 전이금속 화합물(20)의 표면과 인접한 영역에 주로 분포되도록 재배치되고, 그 중 음이온 Dn -은 전이금속 화합물(20)과 화학적으로 결합을 이루어 전이금속 화합물(20) 표면에 주로 분포되어 있을 수 있다. 따라서, 이차전지가 충전 상태일 때, 전이금속 화합물(20)은 음이온 Dn -과 결합하여 산화될 수 있다.In one embodiment, since the transition metal compound 20 has crystallinity, the chemical reaction according to the reaction formula 2 is carried out on the surface of the transition metal compound 20. Therefore, when the lithium secondary battery is in a charged state, the charge carrier ionic compound particles 11 are relocated so as to be mainly distributed in a region adjacent to the surface of the transition metal compound 20, and the anion D n - ) And may be distributed mainly on the surface of the transition metal compound (20). Therefore, when the secondary battery is in a charged state, the transition metal compound 20 can be oxidized by bonding with the anion D n - .

한편, 리튬 이차전지가 방전 상태일 때, 반응식 2의 역반응이 일어나 음이온 Dn- 가 생성되고, 전하 캐리어 이온 Am+과 재결합하여 AxDy 을 생성한다. 이 경우, 이차전지 양극 소재용 복합체의 충/방전 상태에서 일어나는 전체 화학 반응은 반응식 3으로 나타낼 수 있다.On the other hand, when the lithium secondary battery is in a discharged state, a reverse reaction of the reaction formula 2 occurs to generate an anion D n - and recombine with the charge carrier ion A m + to produce A x D y . In this case, the total chemical reaction occurring in the charging / discharging state of the composite material for the secondary battery positive electrode material can be expressed by the reaction formula 3.

[반응식 3][Reaction Scheme 3]

AxDy ⇔ x·Am+ + y·MzRw-DA x D y ⇔ x · A m + + y · M z R w -D

상기 반응식 3에 따른 화학 반응은 가역적이므로, 일 구현예에 따른 이차전지 양극 소재용 복합체는 반응식 3에 따른 충/방전 사이클을 갖는 이차전지의 양극으로 작동할 수 있다.Since the chemical reaction according to the Reaction Scheme 3 is reversible, the composite material for the secondary battery anode material according to one embodiment can operate as the anode of the rechargeable battery having the charge / discharge cycle according to the Reaction Formula 3.

일 구현예에 따르면, 기존에 양극으로서 전기화학적 활성을 갖지 못한다고 알려진 전이금속 화합물도 상기 반응식 3에 따른 산화/환원 반응을 반복할 수 있다. 일 구현에에 따른 이차전지 양극 소재용 복합체는 반응식 3에 따른 충/방전 사이클을 갖는 이차전지의 양극으로 작동할 수 있다.According to one embodiment, the transition metal compound, which has been known to have no electrochemical activity as a positive electrode, can be repeatedly subjected to the oxidation / reduction reaction according to the reaction scheme (3). The composite for a secondary battery anode material according to one embodiment can operate as the anode of a secondary battery having a charge / discharge cycle according to the reaction formula (3).

다만, 일 구현예에 따른 따른 이차전지 양극 소재용 복합체의 전기화학적 활성이 전술한 반응식들로만 제한되는 것은 아니다. 일 구현예에 따른 이차전지 양극 소재용 복합체는, 예를 들어 전이금속 화합물(20)의 종류에 따라 전술한 반응식들과 상이한 충/방전 사이클을 갖는 리튬 이차전지의 양극으로도 작동할 수 있다.However, the electrochemical activity of the composite material for a cathode material for a secondary battery according to one embodiment is not limited to the above-described reaction formulas. The composite for a secondary battery positive electrode material according to one embodiment can also function as a positive electrode of a lithium secondary battery having a charge / discharge cycle different from the above-described reaction formulas depending on the kind of the transition metal compound 20, for example.

예를 들어, 일 구현예에 따른 전하 캐리어 이온 화합물 입자(11)는 이차전지가 충전 상태일 때 전술한 반응식 1에 따라 Am+ 과 Dn - 로 분리되되, Dn - 는 전술한 반응식 2의 전이금속 화합물(20)이 아닌, 탄소 입자(12)와 화학적으로 결합할 수 있다. For example, charge carriers, ionic compound particles 11 in accordance with an embodiment is a secondary battery is A m + to D n according to the foregoing Scheme 1 when the charge-doedoe separated, D n - is the above-mentioned Scheme 2 Can be chemically bonded to the carbon particles (12) other than the transition metal compound (20).

이후, 탄소 입자(12)와 D 원소의 화합물은 이차 전지가 충전과 방전을 거듭하더라도 안정적으로 화학 결합을 유지할 수 있다. 즉, 일반적인 탄소보다 전기음성도가 좋은 C-D가 형성될 수도 있는데, 이 경우 C-D는 이차 전지의 성능 향상에 기여할 수 있다.Thereafter, the compound of the carbon particles (12) and the D element can stably maintain the chemical bond even when the secondary battery is repeatedly charged and discharged. That is, C-D having better electronegativity than ordinary carbon may be formed. In this case, C-D can contribute to improvement of performance of the secondary battery.

이차전지 양극 소재용 복합체의 충/방전 상태에서 일어나는 전체 화학 반응은 반응식 4로 나타낼 수 있다.The overall chemical reaction occurring in the charge / discharge state of the composite material for the secondary battery anode material can be represented by the following equation (4).

[반응식 4][Reaction Scheme 4]

AxDy + C + MzRw → x·Am+ + y·C-D ⇔ x·A-MzRw + y·C-DA x D y + C + M z R w ? X? A m + + y? CD ⇔ x · AM z R w + y · CD

즉, 전술한 반응식 3과 달리, 반응식 4는 Am+과 A-MzRw이 산화/환원 반응을 반복할 수 있다. 따라서, 일 구현예에 따른 이차전지 양극 소재용 복합체는 반응식 4에 따른 충/방전 사이클을 갖는 이차전지의 양극으로도 작동할 수 있다.That is, Unlike the above-described Reaction Scheme 3, Reaction Scheme 4 can repeat the oxidation / reduction reaction of A m + and AM z R w . Accordingly, the composite material for a secondary battery positive electrode material according to one embodiment can also function as a positive electrode of a secondary battery having a charge / discharge cycle according to reaction formula (4).

일반적으로 리튬 이차전지의 양극 소재로 사용되는 리튬 전이금속 화합물은 전이금속과 전하 캐리어 이온(Li 이온) 등으로 이루어진 특정 결정 구조를 가져야 하고, 양극으로 사용하기 적합한 에너지 레벨을 갖추어야 하므로, 사용 가능한 양극 소재의 폭이 한정적이다. In general, a lithium transition metal compound used as a positive electrode material of a lithium secondary battery should have a specific crystal structure composed of a transition metal and charge carrier ions (Li ion), and have an energy level suitable for use as a positive electrode, The width of the material is limited.

그러나, 일 구현예에 따른 이차전지 양극 소재용 복합체는 기존의 특정 결정 구조나 에너지 레벨에 제한되지 않는다. 즉, 일 구현예에 따른 이차전지 양극 소재용 복합체는 전하 캐리어 이온 화합물 입자와 탄소 입자가 복합화된 복합체와 리튬을 포함하지 않는 전이금속 산화물로 이루어져 있어, 기존의 특정 결정 구조나 에너지 레벨에 제한되지 않는 새로운 유형의 양극 소재 복합체를 제공한다.However, the composite for a secondary battery anode material according to one embodiment is not limited to a specific crystal structure or energy level. That is, the complex for a secondary battery cathode material according to an embodiment is composed of a composite in which charge carrier ionic compound particles and carbon particles are combined and a transition metal oxide not containing lithium, and is limited to a specific crystal structure or energy level A new type of cathode material composite.

따라서, 일 구현예에 따른 이차전지 양극 소재용 복합체는 기존 양극으로 사용할 수 없었던 다양한 소재들, 예를 들어 망간 산화물 등과 같이 기존 음극 소재로만 사용되던 소재들도 양극 소재로 사용할 수 있다. Therefore, the composite material for a secondary battery anode material according to one embodiment can be used as a cathode material for a variety of materials that could not be used as a conventional anode, for example, manganese oxide and other materials used only as conventional cathode materials.

이하에서는 전술한 이차전지 양극 소재용 복합체를 제조하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing the above-described composite material for a secondary battery cathode material will be described.

우선, 전하 캐리어 이온 화합물 전구체와 탄소 전구체를 각각 준비한다.First, a charge carrier ionic compound precursor and a carbon precursor are prepared.

전하 캐리어 이온 화합물 전구체는, 예를 들어 LiF, Li2O, Li3N, LiI, LiCl, Li2S, LiOH, Li2CO3, KF, NaF를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 입상, 또는 분말형의 금속염일 수 있다.Charge carriers ionic compound precursor, such as comprising at least one selected from LiF, Li 2 O, Li 3 N, LiI, LiCl, Li 2 S, LiOH, Li 2 CO 3, KF, group containing NaF Granular, or powdered metal salt.

탄소 전구체는 하드 카본, 소프트 카본, 흑연, 카본 블랙을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 입상, 또는 분말형의 탄소 물질일 수 있다.The carbon precursor may be a granular or powdery carbon material comprising at least one selected from the group consisting of hard carbon, soft carbon, graphite, and carbon black.

이후, 준비된 전하 캐리어 이온 화합물 전구체와 탄소 전구체를 기계화학적 반응법(mechanochemical reaction)을 이용해 혼합, 및 기계화학적 반응시킴으로써, 전술한 전하 캐리어 이온 화합물 입자와 탄소 전구체가 복합화 되어있는 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체를 형성한다. 상기 기계화학적 반응법은 고에너지 볼밀(high-energy ball mill) 방법을 이용하여 수행할 수 있다. Thereafter, the prepared charge carrier ionic compound precursor and the carbon precursor are mixed using a mechanochemical reaction, and mechanochemical reaction is carried out, whereby the above-described charge carrier ionic compound compound and carbon precursor are complexed to form a charge carrier ionic compound-carbon To form a complex. The mechanochemical reaction method can be performed using a high-energy ball mill method.

일 구현예에서, 고에너지 볼밀 장치에 투입되는 전하 캐리어 이온 화합물 전구체와 탄소 전구체의 중량비는, 예를 들어 1: 0.3 내지 1:3, 예를 들어 1:0.5 내지 1: 2, 예를 들어 1:1 일 수 있다. 다만, 상기 중량비는 예시적인 것이며, 전하 캐리어 이온 화합물의 종류와, 사용될 전이금속 화합물의 종류에 따라 다양하게 변경될 수 있다.In one embodiment, the weight ratio of the charge carrier ionic compound precursor and the carbon precursor introduced into the high energy ball mill apparatus is, for example, from 1: 0.3 to 1: 3, for example from 1: 0.5 to 1: : May be one. However, the weight ratio is illustrative and may be variously changed depending on the kind of the charge carrier ionic compound and the kind of the transition metal compound to be used.

고에너지 볼밀을 통해 전하 캐리어 이온 화합물 전구체는 다수의 전하 캐리어 이온 화합물 입자들로, 탄소 전구체는 다수의 탄소 입자들로 각각 분쇄, 및 미세화될 수 있다. 또한, 고에너지 볼밀을 통해 전하 캐리어 이온 화합물 입자들과 탄소 입자들은 전술한 같이 균일하게 혼합될 수 있다.Through the high energy ball mill, the charge carrier ionic compound precursor can be pulverized into a plurality of charge carrier ionic compound particles and the carbon precursor can be pulverized and finely divided into a plurality of carbon particles, respectively. Also, the charge carrier ionic compound particles and the carbon particles can be uniformly mixed through the high energy ball mill as described above.

한편, 고에너지 볼밀 과정은 상온에서 수행될 수 있으며, 대기 분위기 또는 Ar, Ne, N2와 같은 불활성 분위기 하에서 진행될 수 있다.On the other hand, the high-energy ball milling process can be performed at room temperature and can be conducted in an air atmosphere or an inert atmosphere such as Ar, Ne, N 2 .

이후, 형성된 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체에 전이금속 화합물을 첨가하는 과정을 수행한다. 일 구현예에 따르면 전이금속 화합물 첨가 시, 전이금속 화합물과 함께 바인더, 도전재, 용매 중 적어도 어느 하나를 더 첨가할 수도 있다.Thereafter, a process of adding a transition metal compound to the formed charge carrier ionic compound-carbon composite is performed. According to one embodiment, at the time of adding the transition metal compound, at least one of a binder, a conductive material and a solvent may be added together with the transition metal compound.

바인더는 이차전지 양극 소재용 복합체를 서로 잘 부착시키기 위한 것으로서, 예를 들어 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 폴리비닐리덴플로라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 고무, 폴리부타디엔, 부틸고무, 불소고무, 폴리에틸렌옥시드, 폴리비닐알콜, 폴리(메타)아크릴산 및 그 염, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에피클로로히드린, 폴리포스파젠, 폴리아크릴로니트릴, 폴리스티렌, 폴리비닐피리딘, 클로로설폰화폴리에틸렌, 라텍스, 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 프로필렌과 탄소수 2 내지 8의 올레핀의 중합체, (메타)아크릴산과 (메타)아크릴산알킬에스테르의 공중합체 등이 있다.The binder is for attaching the composite material for secondary battery positive electrode material to each other well, for example, carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene , Polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, polybutadiene, butyl rubber, fluorine rubber, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, poly (meth) acrylic acid and its salts, polyvinylpyrrolidone, polyepichlorohydrin, poly (Meth) acrylic acid, a copolymer of propylene and an olefin having 2 to 8 carbon atoms, and a copolymer of a (meth) acrylic acid and a (meth) acrylic acid, (Meth) acrylic acid alkyl ester, and the like.

도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체 및 전이금속 화합물 각각에 대하여, 화학변화를 야기하지 않으면서 전자 전도성을 갖는 재료이면 특별히 제한되지 않는다. 도전재의 예시로는 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 탄소섬유, 탄소나노튜브 등을 사용할 수 있고, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말, 또는 금속 섬유 등도 사용할 수 있으며, 폴리페닐렌 유도체 등의 전도성 고분자를 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.The conductive material used for imparting conductivity to the electrode is not particularly limited as long as it is a material having electron conductivity without causing any chemical change in each of the charge carrier ionic compound-carbon composite material and the transition metal compound. Examples of the conductive material include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, Ketjen black, carbon fiber, carbon nanotube, and the like. Metal powders such as copper, nickel, And one or more conductive polymers such as polyphenylene derivatives may be used in combination.

용매는 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체, 전이금속 화합물, 바인더, 도전재를 용해, 및 분산시키기 위한 것으로서, 용매의 예시로 NMP(N-메틸 피롤리돈), DMF(디메틸 포름아미드), 아세톤, 디메틸 아세트아미드 등의 유기 용매 또는 물 등을 들 수 있으며, 이들 용매를 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.Examples of the solvent include NMP (N-methylpyrrolidone), DMF (dimethylformamide), acetone, and the like. Examples of the solvent include a solvent, Dimethylacetamide, or water. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

이후, 전술한 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체 형성 과정과 달리, 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체와 전이금속 화합물을 물리적 교반을 이용하여 단순 혼합함으로써, 일 구현예에 따른 이차전지 양극 소재용 복합체를 제조할 수 있다.Thereafter, unlike the charge carrier ionic compound-carbon composite forming process described above, the charge carrier ionic compound-carbon composite and the transition metal compound are simply mixed using physical stirring to produce a composite for a secondary battery cathode material according to one embodiment can do.

이하 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to examples. The following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the invention.

제조예Manufacturing example : : LiFLiF -C 복합체의 제조-C composite

약 1 마이크론 내지 약 2 마이크론의 입경 범위를 갖는 LiF 분말(Sigma-Aldrich 社)과, 약 1 마이크론 내지 약 20 마이크론의 입경 범위를 갖는 흑연 분말(Alfa Aesar 社)을 중량비 1:1이 되도록 칭량하여 유성형 볼밀 장치(Fritsch 社, Pulverisette 5)에 투입하고, Ar 분위기 하에서 약 400 rpm 의 속도로 약 48 시간 동안 휴지기 없이 고에너지 볼밀 혼합을 수행하여, 미세화된 LiF 입자와 탄소 입자가 고르게 분포되어 있는 LiF-C 복합체를 제조한다.A LiF powder (Sigma-Aldrich) having a particle size range of about 1 micron to about 2 microns and a graphite powder (Alfa Aesar) having a particle size range of about 1 micron to about 20 microns were weighed to a weight ratio of 1: 1 Energy ball mill mixing was carried out in a planetary ball mill apparatus (Fritsch, Pulverisette 5) at about 400 rpm for about 48 hours in an Ar atmosphere without a rest period to obtain finely divided LiF particles and LiF -C composite.

측정예Measurement example 1:  One: LiFLiF -C 복합체의 미세 구조-C Microstructure of Composite

도 2는 제조예에 따른 LiF-C 복합체의 STEM (scanning transmission electron microscopy) 이미지를 나타낸 것이고, 도 3과 도 4는 도 2의 일 부분을 LiF-C 복합체 내부 원소별로 부각시켜 표시한 것으로, 도 3은 C, 도 4는 F를 각각 부각시켜 표시한 것이다.FIG. 2 shows an STEM (scanning transmission electron microscopy) image of a LiF-C composite according to Preparation Example, and FIGS. 3 and 4 show a portion of FIG. 2 by highlighting the internal elements of the LiF- 3 is indicated by C, and FIG. 4 is indicated by highlighting F, respectively.

도 2를 참고하면, LiF-C 복합체는 전체적으로 부정형에 가까운 형상을 갖는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 3과 도 4를 참고하면 C 와 F가 비슷한 영역에 중첩되어 분포하는 것으로부터 LiF 입자와 탄소 입자가 LiF-C 복합체 내부에서 고르게 분포되어 있는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2, it can be confirmed that the LiF-C composite has a nearly irregular shape as a whole. 3 and 4, it can be seen that LiF particles and carbon particles are evenly distributed in the LiF-C composite since C and F are superposed and distributed in similar regions.

도 5는 제조예에 따른 LiF-C 복합체의 암시야상 (dark field image)을 나타낸 것이다. 5 shows the dark field image of the LiF-C composite according to Preparation Example.

도 5에서 밝은 영역은 LiF 입자로부터 회절되어 나온 신호를 나타낸 것으로, 도 5를 참고하면 LiF 입자는 전술한 입경 범위를 만족하는 것을 확인할 수 있다.In FIG. 5, a bright region shows a signal diffracted from LiF particles. Referring to FIG. 5, it can be confirmed that LiF particles satisfy the above-mentioned particle diameter range.

도 6은 제조예에 따른 LiF-C 복합체의 XRD 그래프를 고에너지 볼밀 처리된 흑연 분말, 초기 흑연 분말, 및 초기 LiF 분말의 XRD 그래프와 함께 나타낸 것이다.6 is an XRD graph of a LiF-C composite according to Preparation Example, together with an XRD graph of high energy ball mill treated graphite powder, initial graphite powder, and initial LiF powder.

도 6을 참고하면, LiF-C 복합체의 XRD 피크 패턴은 전반적으로 초기 LiF 분말과 상응하나, 초기 흑연 분말 및 고에너지 볼밀 처리된 흑연 분말과는 상이한 것을 알 수 있다. 즉, LiF-C 복합체 내부에서 LiF 입자는 결정성을 유지하지만, 흑연 분말은 고에너지 볼밀 처리에 의해 다소 비정질화(amorphorize)된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the XRD peak pattern of the LiF-C composite corresponds to the initial LiF powder as a whole, but differs from the initial graphite powder and the high energy ball milled graphite powder. In other words, LiF particles retain the crystallinity in the LiF-C composite, but the graphite powder is somewhat amorphorized by high-energy ball milling.

다만, LiF-C 복합체의 피크 패턴은 초기 LiF 분말에 비해 다소 넓어진 것을 확인할 수 있는데, 이는 고에너지 볼밀 과정을 거치면서 초기 LiF 분말에 비해 LiF 입자의 결정성이 다소 약해졌음을 알 수 있다. However, it can be seen that the peak pattern of the LiF-C composite is somewhat wider than that of the initial LiF powder, which shows that the crystallinity of the LiF particles is slightly weaker than that of the initial LiF powder through the high energy ball milling process.

실시예Example 1:  One: LiFLiF -C + -C + MnMn 33 OO 44 복합체 양극 소재의 제조(1) Manufacture of composite anode materials (1)

제조예에서 제조된 LiF-C 복합체에, hot-injection 법을 이용하여 합성되고, 약 6 nm의 평균 입경을 갖는 Mn3O4 분말을 첨가 후, 유성형 볼밀 장치(Fritsch 社, Pulverisette 23)를 이용하여 단순 혼합하여 실시예 1에 따른 LiF-C + Mn3O4 복합체 양극 소재를 제조한다.Mn 3 O 4 powder synthesized by the hot-injection method and having an average particle size of about 6 nm was added to the LiF-C composite prepared in Production Example, and then, using a planetary ball mill (Fritsch, Pulverisette 23) And the LiF-C + Mn 3 O 4 composite cathode material according to Example 1 was prepared by simple mixing.

측정예Measurement example 2:  2: 실시예Example 1에 따른 양극 소재의 미세 구조 Microstructure of anode material according to

도 7은 실시예 1에 양극 소재의 TEM (transmission electron microscopy) 이미지를 나타낸 것이고, 도 8 내지 도 11은 도 7의 TEM 이미지를 이차전지 양극 소재용 복합체 내부 원소별로 부각시켜 표시(mapping)한 것으로 도 8은 C, 도 9는 Li, 도 10은 F, 도 11은 Mn 를 각각 부각시켜 표시한 것이다.FIG. 7 is a transmission electron microscopy (TEM) image of a cathode material in Example 1, and FIGS. 8 to 11 are mapping images of a TEM image of FIG. 7 for each internal element of a composite material for a cathode of a secondary battery FIG. 8 shows C, FIG. 9 shows Li, FIG. 10 shows F, and FIG. 11 shows Mn.

도 7을 참고하면, 실시예 1에 따른 양극 소재는 LiF-C 복합체 매트릭스에 Mn3O4 가 분산되어 있으며, LiF-C 복합체와 Mn3O4는 서로 구별되는 상을 이루고 있음을 확인할 수 있다. 또한, LiF-C 복합체는 Mn3O4의 표면을 둘러싸고 있는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7, it can be seen that Mn 3 O 4 is dispersed in the LiF-C composite matrix according to Example 1, and that the LiF-C composite and Mn 3 O 4 are distinguished from each other . Further, it can be confirmed that the LiF-C composite surrounds the surface of Mn 3 O 4 .

한편, 도 8 내지 도 11을 참고하면, 실시예 1에 따른 양극 소재 내부에서 LiF 입자는 전반적으로 탄소 입자와 섞여 있는 양상을 나타내나, Mn3O4 의 표면에서 분포 밀도가 더 높게 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, referring to FIGS. 8 to 11, LiF particles are mixed with carbon particles in the inside of the anode material according to Example 1, but the distribution density is higher on the surface of Mn 3 O 4 .

실시예Example 2:  2: LiFLiF -C + -C + MnMn 33 OO 44 복합체 양극 소재의 제조(2) Manufacture of composite anode materials (2)

약 9 nm의 평균 입경을 갖는 Mn3O4 분말을 사용한 것을 제외하고는 전술한 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 실시예 2에 따른 LiF-C + Mn3O4 복합체 양극 소재를 제조한다. The cathode material of LiF-C + Mn 3 O 4 composite according to Example 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that Mn 3 O 4 powder having an average particle diameter of about 9 nm was used.

실시예Example 3:  3: LiFLiF -C + -C + MnMn 33 OO 44 복합체 양극 소재의 제조(3) Manufacture of composite anode materials (3)

약 11 nm의 평균 입경을 갖는 Mn3O4 분말을 사용한 것을 제외하고는 전술한 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 실시예 3에 따른 LiF-C + Mn3O4 복합체 양극 소재를 제조한다. The LiF-C + Mn 3 O 4 composite cathode material according to Example 3 was prepared in the same manner as in Example 1, except that Mn 3 O 4 powder having an average particle diameter of about 11 nm was used.

실시예Example 4:  4: LiFLiF -C + -C + MnMn 33 OO 44 복합체 양극 소재의 제조(4) Manufacture of composite anode materials (4)

약 15 nm의 평균 입경을 갖는 Mn3O4 분말을 사용한 것을 제외하고는 전술한 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 실시예 4에 따른 LiF-C + Mn3O4 복합체 양극 소재를 제조한다. The LiF-C + Mn 3 O 4 composite cathode material according to Example 4 was prepared in the same manner as in Example 1 except that Mn 3 O 4 powder having an average particle size of about 15 nm was used.

실시예Example 5:  5: LiFLiF -C + -C + MnMn 33 OO 44 복합체 양극 소재의 제조(5) Manufacture of composite anode materials (5)

약 18 nm의 평균 입경을 갖는 Mn3O4 분말을 사용한 것을 제외하고는 전술한 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 실시예 5에 따른 LiF-C + Mn3O4 복합체 양극 소재를 제조한다. The LiF-C + Mn 3 O 4 composite cathode material according to Example 5 was prepared in the same manner as in Example 1 except that Mn 3 O 4 powder having an average particle diameter of about 18 nm was used.

실시예Example 6:  6: LiFLiF -C + -C + MnMn 33 OO 44 복합체 양극 소재의 제조(6) Manufacture of composite anode materials (6)

약 20 nm의 평균 입경을 갖는 Mn3O4 분말을 사용한 것을 제외하고는 전술한 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 실시예 6에 따른 LiF-C + Mn3O4 복합체 양극 소재를 제조한다.The LiF-C + Mn 3 O 4 composite cathode material according to Example 6 was prepared in the same manner as in Example 1, except that Mn 3 O 4 powder having an average particle diameter of about 20 nm was used.

실시예Example 7:  7: LiFLiF -C + -C + MnOMnO 복합체 양극 소재의 제조 Manufacture of composite anode material

제조예에서 제조된 LiF-C 복합체에, 약 250 마이크론의 평균 입경을 갖는 MnO 분말(Sigma Aldrich 社, CAS No. 1344-43-0)을 첨가 후, 유성형 볼밀 장치(Fritsch 社, Pulverisette 23)를 이용하여 단순 혼합하여 실시예 7에 따른 LiF-C + MnO 복합체 양극 소재를 제조한다.MnO powder (Sigma Aldrich, CAS No. 1344-43-0) having an average particle diameter of about 250 microns was added to the LiF-C composite prepared in the Production Example, and then a planetary ball mill device (Fritsch, Pulverisette 23) To prepare a LiF-C + MnO 2 composite cathode material according to Example 7.

측정예Measurement example 3:  3: 실시예Example 7에 따른 양극 소재로 이루어진 양극의 충/방전 시 변화 7 Change in charge / discharge of anode made of anode material

한편, 실시예 7에 따른 양극 소재 중 LiF-C 복합체 0.085 g, MnO 0.125 g에 폴리아크릴로니트릴 바인더 10 중량% (0.03 g), NMP 용매 1mL, Super P carbon 도전재 20 중량% (0.06g)를 혼합하여 슬러리를 형성하고, 상기 슬러리를 알루미늄 기판에 코팅한 후, 용매를 증발시킴으로써 실시예 7 에 따른 양극 소재로 이루어진 양극을 형성한다. 10 wt% (0.03 g) of a polyacrylonitrile binder, 1 mL of an NMP solvent, and 20 wt% (0.06 g) of a Super P carbon conductive material were mixed with 0.085 g of a LiF-C composite of Example 7, To form a slurry, coating the slurry on an aluminum substrate, and then evaporating the solvent to form a positive electrode made of the positive electrode material according to Example 7.

이후, 상기 양극 및 리튬 금속을 포함하는 상대 전극을 사용하여 반쪽 전지를 제작한다. 상기 반쪽전지는 비수전해질(EC과 DMC가 1:1의 부피비로 혼합되고 LiPF6가 1M 포함됨) 및 고분자막을 포함하는 분리막을 가지고 있다.Thereafter, a counter electrode including the positive electrode and the lithium metal is used to fabricate a half-cell. The half-cell is a non-aqueous electrolyte: has a separation membrane including a (the EC and DMC 1 is mixed and 1M LiPF 6 in a volume ratio of 1 included), and a polymer membrane.

제작된 실시예 7의 양극 소재로 이루어진 양극에 대하여, 반쪽전지의 약 2 V 내지 4.8 V 범위에서 50 mA/g의 전류밀도를 가하며 충/방전을 수행하면서, 충/방전 상태에서 양극 내부 MnO의 표면에 F가 분포되는 정도와, 이때의 분석 결과를 각각 도 12 내지 도 15로 나타낸다.The positive electrode made of the positive electrode material of Example 7 was charged and discharged at a current density of 50 mA / g in a range of about 2 V to 4.8 V of the half-cell, while charging / discharging was performed, The degree of distribution of F on the surface and the analysis result at this time are shown in Figs. 12 to 15, respectively.

도 12는 실시예 7에 따른 양극 소재로 이루어진 양극이 충전 상태일 때 양극 내부 MnO 주변을 확대하여 나타낸 이미지이고, 도 13은 실시예 7에 따른 양극 소재로 이루어진 양극이 충전 상태일 때 MnO의 중심(core)과 표면(surface)에서의 EELS (electron energy loss spectroscopy) 분석 결과를 나타낸 이미지이다.FIG. 12 is an enlarged view of the periphery of MnO in the anode when the anode made of the cathode material according to Example 7 is in a charged state, FIG. 13 is an image showing the center of MnO when the anode made of the cathode material according to Example 7 is in a charged state, (electron energy loss spectroscopy) analysis on the core and the surface.

도 12에서는 MnO 을 붉은 영역으로, F 를 녹색 영역으로 각각 부각시켜 표시하였다.In Fig. 12, MnO is displayed as a red region and F is displayed as a green region.

도 12를 참고하면, 실시예 7에 따른 양극 소재로 이루어진 양극은 충전 상태에서 F 가 MnO 의 표면에 주로 분포되어 있는 것을 확인할 수 있고, 도 13을 참고하면, MnO 의 표면에서의 피크 패턴이 MnO 의 중심부에서의 피크 패턴에 비해 우측으로 편이(shift)된 것으로부터 F가 MnO 의 표면에서 화학적으로 결합을 형성하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 12, it can be confirmed that F is mainly distributed on the surface of MnO in the charged state in the anode made of the positive electrode material according to Example 7. Referring to FIG. 13, the peak pattern on the surface of MnO is MnO The peak is shifted to the right with respect to the peak pattern at the center of the MnO, so that it can be confirmed that F forms a chemical bond at the surface of MnO.

도 14는 실시예 7에 따른 양극 소재로 이루어진 양극이 방전 상태일 때 양극 내부 MnO 주변을 확대하여 나타낸 이미지이고, 도 15는 실시예 7에 따른 양극 소재로 이루어진 양극이 방전 상태일 때 MnO의 중심(core)과 표면(surface)에서의 EELS 분석 결과를 나타낸 이미지이다.FIG. 14 is an enlarged view of the periphery of MnO in the anode when the anode made of the cathode material according to Example 7 is in a discharged state, FIG. 15 is an image showing the center of MnO when the anode made of the cathode material according to Example 7 is in a discharged state, and the EELS analysis results on the core and the surface.

도 14 또한 전술한 도 12와 마찬가지로 MnO 을 붉은 영역으로, F 를 녹색 영역으로 각각 부각시켜 표시하였다.14, MnO is displayed as a red region and F is displayed as a green region in the same manner as in Fig. 12 described above.

도 15를 참고하면, 실시예 7에 따른 양극 소재로 이루어진 양극의 방전 상태에서는, 전술한 충전 상태에 비해 MnO 의 표면에 F 가 분포된 정도가 상당히 줄어들었음을 확인할 수 있다. 또한, 도 15를 참고하면, MnO 의 표면에서의 피크 패턴과 MnO 의 중심부에서의 피크 패턴이 거의 일치하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 방전 상태에서는 F가 MnO 의 표면으로부터 분리되는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 15, it can be seen that in the discharge state of the anode made of the positive electrode material according to Example 7, the degree of distribution of F on the surface of MnO is significantly reduced as compared with the above-described charged state. 15, it can be confirmed that the peak pattern on the surface of MnO almost coincides with the peak pattern on the central portion of MnO. Therefore, it can be confirmed that F is separated from the surface of MnO in the discharge state.

정리하면, 제작된 실시예 7에 따른 양극 소재로 이루어진 양극은 전술한 반응식 3에 따른 충/방전이 가능함을 확인할 수 있다.In summary, it can be confirmed that the positive electrode made of the positive electrode material according to the manufactured Example 7 can be charged / discharged according to the above-described Reaction Formula 3.

실시예Example 8:  8: LiFLiF -C + -C + FeOFeO 복합체 양극 소재의 제조 Manufacture of composite anode material

제조예에서 제조된 LiF-C 복합체에, 약 2000 마이크론의 평균 입경을 갖는 FeO 분말(Sigma Aldrich 社, CAS No. 1345-25-1)을 첨가 후, 유성형 볼밀 장치(Fritsch 社, Pulverisette 23)를 이용하여 단순 혼합하여 실시예 8에 따른 LiF-C + FeO 복합체 양극 소재를 제조한다.To the LiF-C composite prepared in Preparation Example, FeO powder (Sigma Aldrich, CAS No. 1345-25-1) having an average particle diameter of about 2000 microns was added, and then a planetary ball mill device (Fritsch, Pulverisette 23) And the LiF-C + FeO composite cathode material according to Example 8 was prepared by simple mixing.

실시예Example 9:  9: LiFLiF -C + -C + CoOCoO 복합체 양극 소재의 제조 Manufacture of composite anode material

제조예에서 제조된 LiF-C 복합체에, 약 44 마이크론의 평균 입경을 갖는 CoO 분말(Sigma Aldrich 社, CAS No.1307-96-6)을 첨가 후, 유성형 볼밀 장치(Fritsch 社, Pulverisette 23)를 이용하여 단순 혼합하여 실시예 9에 따른 LiF-C + CoO 복합체 양극 소재를 제조한다.CoO powder (Sigma Aldrich, CAS No. 1307-96-6) having an average particle size of about 44 microns was added to the LiF-C composite prepared in Production Example, and then a planetary ball mill device (Fritsch, Pulverisette 23) To prepare a LiF-C + CoO composite cathode material according to Example 9,

실시예Example 10: KF-C +  10: KF-C + MnOMnO 복합체 양극 소재의 제조 Manufacture of composite anode material

LiF 분말 대신 KF 분말(Sigma Aldrich 社, CAS No. 7789-23-3)을 사용하는 것을 제외하고는 전술한 제조예와 동일한 과정을 거쳐 KF-C 복합체를 얻는다.Except that KF powder (Sigma Aldrich, CAS No. 7789-23-3) was used in place of LiF powder to obtain a KF-C composite.

얻어진 KF-C 복합체에, 약 250 마이크론의 평균 입경을 갖는 MnO 분말(Sigma Aldrich 社, CAS No. 1344-43-0)을 첨가 후, 유성형 볼밀 장치(Fritsch 社, Pulverisette 23)를 이용하여 단순 혼합하여 실시예 10에 따른 KF-C + MnO 복합체 양극 소재를 제조한다.MnO powder (Sigma Aldrich, CAS No. 1344-43-0) having an average particle size of about 250 microns was added to the obtained KF-C composite, and then mixed using a planetary ball mill (Fritsch, Pulverisette 23) To prepare a KF-C + MnO composite cathode material according to Example 10.

실시예Example 11:  11: NaFNaF -C + -C + MnOMnO 복합체 양극 소재의 제조 Manufacture of composite anode material

LiF 분말 대신 NaF 분말(Sigma Aldrich 社, CAS No. 7681-49-4)을 사용하는 것을 제외하고는 전술한 제조예와 동일한 과정을 거쳐 NaF-C 복합체를 얻는다.Except that NaF powder (Sigma Aldrich, CAS No. 7681-49-4) was used in place of LiF powder, NaF-C complex was obtained through the same procedure as the above-mentioned production example.

얻어진 NaF-C 복합체에, 약 250 마이크론의 평균 입경을 갖는 MnO 분말(Sigma Aldrich 社, CAS No. 1344-43-0)을 첨가 후, 유성형 볼밀 장치(Fritsch 社, Pulverisette 23)를 이용하여 단순 혼합하여 실시예 11에 따른 NaF-C + MnO 복합체 양극 소재를 제조한다.MnO powder (Sigma Aldrich, CAS No. 1344-43-0) having an average particle diameter of about 250 microns was added to the obtained NaF-C composite, and then mixed using a planetary ball mill (Fritsch, Pulverisette 23) To prepare a NaF-C + MnO composite cathode material according to Example 11.

비교예Comparative Example 1:  One: LiFLiF + C +  + C + MnMn 33 OO 44 혼합물 양극 소재의 제조 Preparation of mixture anode material

약 1 마이크론 내지 약 2 마이크론의 입경 범위를 갖는 LiF 분말(Sigma-Aldrich 社)과, 약 1 마이크론 내지 약 20 마이크론의 입경 범위를 갖는 흑연 분말(Alfa Aesar 社), 및 약 6 nm 내지 20 nm의 평균 입경을 갖는 Mn3O4 분말을 상온에서 유성형 볼밀 장치(Fritsch 社, Pulverisette 23)를 이용하여 단순 혼합, 비교예 1에 따른 LiF + C + Mn3O4 혼합물 양극 소재를 제조한다. 비교예 1에 따른 혼합물 양극 소재는 마이크로 스케일의 LiF 분말과 흑연 분말, 및 나노 크기의 Mn3O4 분말 간 별도의 화학적 결합을 이루지 않고 물리적으로 혼합되어 있다.(Sigma-Aldrich) having a particle size range of from about 1 micron to about 2 microns, a graphite powder (Alfa Aesar) having a particle size range of from about 1 micron to about 20 microns, and a powder of about 6 nm to 20 nm Mn 3 O 4 powder having an average particle size was mixed by simple mixing using a planetary ball mill device (Fritsch, Pulverisette 23) at room temperature, and a LiF + C + Mn 3 O 4 mixture cathode material according to Comparative Example 1 . The mixture cathode material according to Comparative Example 1 is physically mixed without forming a separate chemical bond between the microscale LiF powder, the graphite powder, and the nano-sized Mn 3 O 4 powder.

비교예Comparative Example 2:  2: LiFLiF + high-energy ball milled C +  + high-energy ball milled C + MnMn 33 OO 44 혼합물 양극 소재의 제조 Preparation of mixture anode material

약 1 마이크론 내지 약 20 마이크론의 입경 범위를 갖는 흑연 분말(Alfa Aesar 社)을 유성형 볼밀 장치(Fritsch 社, Pulverisette 5)에 투입하고, Ar 분위기 하에서 약 400 rpm 의 속도로 약 48 시간 동안 휴지기 없이 고에너지 볼밀 혼합하여, 약 10 nm 내지 50 nm의 입경을 갖는 비정질 탄소 입자 집합체를 얻는다. 이후, 얻어진 비정질 탄소 입자 집합체와 약 1 마이크론 내지 약 2 마이크론의 입경 범위를 갖는 LiF 분말(Sigma-Aldrich 社), 및 약 6 nm 내지 20 nm의 평균 입경을 갖는 Mn3O4 분말을 상온에서 유성형 볼밀 장치(Fritsch 社, Pulverisette 23)를 이용하여 단순 혼합, 비교예 2에 따른 LiF + high-energy ball milled C + Mn3O4 혼합물을 제조한다. 비교예 2에 따른 혼합물 양극 소재는 나노 크기의 비정질 탄소 입자 집합체에 마이크로 스케일의 LiF 분말과, 및 나노 크기의 Mn3O4 분말이 분산되어 있는 구조를 가지나, 각 구성 간에는 별도의 화학적 결합을 이루지 않고 물리적으로 혼합되어 있다.A graphite powder (Alfa Aesar) having a particle size range of about 1 micron to about 20 microns was charged to a planetary ball mill (Fritsch, Pulverisette 5) and pulverized in an Ar atmosphere at a rate of about 400 rpm for about 48 hours, Energy ball mill to obtain an aggregate of amorphous carbon particles having a particle diameter of about 10 nm to 50 nm. LiF powder (Sigma-Aldrich) having a particle size range of about 1 micron to about 2 microns, and Mn 3 O 4 powder having an average particle size of about 6 nm to 20 nm were then mixed with the obtained amorphous carbon particle aggregate, A simple mixture using a ball mill apparatus (Fritsch, Pulverisette 23), a LiF + high-energy ball milled C + Mn 3 O 4 mixture according to Comparative Example 2 . The composite anode material according to Comparative Example 2 has a structure in which microscale LiF powder and nano-sized Mn 3 O 4 powder are dispersed in a nano-sized amorphous carbon particle aggregate, but a separate chemical bond is formed between the respective constituents They are physically mixed.

비교예Comparative Example 3:  3: LiFLiF +  + MnOMnO 복합체 양극 소재의 제조 Manufacture of composite anode material

약 1 마이크론 내지 약 2 마이크론의 입경 범위를 갖는 LiF 분말(Sigma-Aldrich 社)과, 약 250 마이크론의 평균 입경을 갖는 MnO 분말을 유성형 볼밀 장치(Fritsch 社, Pulverisette 5)에 투입하고, Ar 분위기 하에서 약 500 rpm 의 속도로 약 48 시간 동안 휴지기 없이 고에너지 볼밀 혼합하여 LiF + MnO 복합체를 형성한다. 비교예 3에 따른 양극 소재는 미세화된 LiF 입자와 MnO 입자가 균일하게 혼합되어 있다. 비교예 3는 실시예 1 대비 고에너지 볼밀 수행 시 탄소 전구체를 투입하지 않았다.LiF powder (Sigma-Aldrich) having a particle size range of about 1 micron to about 2 microns and MnO having an average particle size of about 250 microns The powders were put into a planetary ball mill (Fritsch, Pulverisette 5) and mixed in a high energy ball mill under an Ar atmosphere at a speed of about 500 rpm for about 48 hours without a rest period to obtain LiF + MnO To form a complex. The positive electrode material according to Comparative Example 3 was composed of finely divided LiF particles and MnO The particles are uniformly mixed. In Comparative Example 3, no carbon precursor was added during the high energy ball milling compared to Example 1. [

평가 1: Rating 1: 실시예Example 1 내지  1 to 실시예Example 6에 따른 양극 소재로 이루어진 양극의 전기화학적 활성 평가 Evaluation of electrochemical activity of anode made of anode material according to 6

실시예 1 내지 실시예 6 에 따른 양극 소재에 대하여 전술한 측정예 3에서와 같은 방법으로 양극, 및 반쪽 전지를 제작한다.A positive electrode and a half cell were fabricated for the positive electrode material according to Examples 1 to 6 in the same manner as in Measurement Example 3 described above.

이후, 실시예 1 내지 실시예 6, 비교예 1, 비교예 2의 양극 소재로 이루어진 양극에 대하여, 반쪽전지의 약 2 V 내지 4.8 V 범위에서 20 mA/g의 전류밀도를 가할 경우 얻어지는 충/방전 특성을 측정하고, 도 16에 나타낸다.Thereafter, a current density of 20 mA / g was applied to the positive electrode made of the positive electrode material of Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 and 2 in a range of about 2 V to 4.8 V of the half-cell, The discharge characteristics were measured and are shown in Fig.

도 16는 Mn3O4의 다양한 평균 입경에 대한 LiF-C + Mn3O4 복합체 양극의 전기화학적 활성을 나타낸 그래프이다. Figure 16 is a graph showing the LiF-C + Mn 3 O 4 composite electrochemical activity of the anode for a variety of average particle diameter of the Mn 3 O 4.

도 16을 참고하면, 일반적으로 양극 물질로 사용되지 않는 Mn3O4의 경우에도 LiF-C 복합체와 혼합함으로써 이차전지용 양극으로 사용할 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 16, Mn 3 O 4 , which is not generally used as a cathode material, can be used as a cathode for a secondary battery by mixing with LiF-C composite.

또한, Mn3O4의 평균입경이 커질수록, 즉 실시예 1에서 실시예 6으로 갈수록 반쪽전지가 점점 작은 비용량을 갖는 것을 확인할 수 있다. In addition, it can be seen that as the average particle diameter of Mn 3 O 4 becomes larger, that is, from the first embodiment to the sixth embodiment, the half-cell has gradually smaller specific capacity.

상기 결과를 통해, 리튬 이차전지의 용도, 전하 캐리어 이온 화합물의 종류 등에 따라 전이금속 화합물의 평균입경을 다양하게 조절할 수 있으며, 이를 통해 양극의 전기화학적 활성을 조절할 수 있음을 확인할 수 있다. From the above results, it can be seen that the average particle size of the transition metal compound can be variously controlled according to the use of the lithium secondary battery, the kind of the charge carrier ionic compound, and the like, thereby controlling the electrochemical activity of the anode.

평가 2: Evaluation 2: 실시예Example 7 내지  7 to 실시예Example 9에 따른 양극 소재로 이루어진 양극의 전기화학적 활성 평가 Evaluation of electrochemical activity of anode made of cathode material according to 9

실시예 7 내지 실시예 9 에 따른 양극 소재에 대하여 전술한 평가 1에서와 같은 방법으로 양극, 및 반쪽 전지를 제작한 후, 제작된 반쪽 전지에 대하여, 약 1.5 V 내지 4.8 V 범위에서 20 mA/g의 전류밀도를 가할 경우 얻어지는 충/방전 특성을 측정하고 이를 도 17 내지 도 19에 나타낸다. The positive electrode and the half-cell were fabricated in the same manner as in Evaluation 1 described above with respect to the positive electrode material according to Examples 7 to 9, and then the produced half-cell was subjected to a voltage of 20 mA / g &lt; / RTI &gt; is applied, and the charge / discharge characteristics are measured and shown in Figs. 17 to 19.

도 17 내지 도 19는 각각 실시예 7 내지 실시예 9에 따른 양극 소재로 이루어진 양극의 전기화학적 활성을 나타낸 그래프이다.17 to 19 are graphs showing the electrochemical activities of the positive electrode made of the positive electrode material according to Examples 7 to 9, respectively.

도 17 내지 도 19를 참고하면, 실시예 7 내지 실시예 9에 따른 양극 소재로 이루어진 양극 모두 전술한 실시예 1 내지 실시예 6과 유사한 충/방전 거동을 나타냄을 확인할 수 있으며, 각각 약 240 mAh/g(실시예 7), 약 320 mAh/g(실시예 8), 약 220 mAh/g(실시예 9)의 비용량을 갖는 것을 확인할 수 있다.17 to 19, it can be seen that the anode made of the cathode material according to Examples 7 to 9 exhibits charge / discharge behaviors similar to those of Examples 1 to 6 described above, / g (Example 7), about 320 mAh / g (Example 8), and about 220 mAh / g (Example 9).

평가 2로부터, 전이금속 원소 화합물로 Mn3O-4 뿐만 아니라 MnO, FeO, CoO 등을 사용하여더라도 일 구현예에 따른 이차전지의 양극으로 동작할 수 있음을 확인할 수 있다.From the evaluation 2, it can be confirmed that MnO, FeO, CoO, etc. as well as Mn 3 O- 4 as the transition metal element compound can be used as the anode of the secondary battery according to one embodiment.

평가 3: Rating 3: 실시예Example 10,  10, 실시예Example 11에 따른 양극 소재로 이루어진 양극의 전기화학적 활성 평가 Evaluation of electrochemical activity of anode made of anode material according to 11

실시예 10, 실시예 11에 따른 양극 소재에 대하여 전술한 평가 1에서와 같은 방법으로 양극, 및 반쪽 전지를 제작한 후, 제작된 반쪽 전지에 대하여, 약 1.5 V 내지 4.8 V 범위에서 50 mA/g의 전류밀도를 가할 경우 전압 변화에 따른 A/Am+ 의 변화를 측정한 후, 이를 도 20과 도 21에 각각 나타낸다. The positive electrode and the half-cell were fabricated in the same manner as in Evaluation 1 described above with respect to the positive electrode material according to Example 10 and Example 11, and then the produced half-cell was subjected to a voltage of 50 mA / g, the change of A / A m + according to the voltage change is measured, and this is shown in FIG. 20 and FIG. 21, respectively.

도 20과 도 21은 각각 실시예 10, 실시예 11에 따른 양극 소재로 이루어진 양극의 전압 변화에 따른 A/Am+ 의 변화를 나타낸 그래프로, 도 20은 K/K+ 를, 도 21은 Na/Na+ 를 각각 나타낸다.FIGS. 20 and 21 are graphs showing changes in A / A m + according to the voltage change of the anode made of the positive electrode material according to Examples 10 and 11. FIG. 20 shows K / K + / Na + respectively.

도 20과 도 21을 참고하면, 실시예 10, 실시예 11에 따른 양극 소재로 이루어진 양극 모두 충/방전 거동을 보임을 확인할 수 있다. 한편, 실시예 10과 실시예 11의 비용량 측정 결과는 각각 약 220.1 mAh/g, 약 196.6 mAh/g으로, 이차전지로 사용 가능한 용량 특성을 갖는 것을 알 수 있다.Referring to FIGS. 20 and 21, it can be confirmed that the positive and negative electrodes made according to the tenth and eleventh embodiments exhibit charging / discharging behaviors. On the other hand, the non-capacity measurement results of Example 10 and Example 11 are about 220.1 mAh / g and about 196.6 mAh / g, respectively, showing capacity characteristics usable in a secondary battery.

평가 3으로부터, 전하 캐리어 이온 화합물로 리튬계 화합물뿐만 아니라 칼륨계 화합물, 나트륨계 화합물 등을 사용하더라도 일 구현예에 따른 이차전지의 양극으로 동작할 수 있음을 확인할 수 있다.From the evaluation 3, it can be confirmed that even if a lithium-based compound, a potassium-based compound, a sodium-based compound, or the like is used as a charge carrier ionic compound, it can operate as a positive electrode of a secondary battery according to one embodiment.

평가 4: Rating 4: 비교예Comparative Example 1,  One, 비교예Comparative Example 2에 따른 양극 소재로 이루어진 양극의 전기화학적 활성 평가 Evaluation of electrochemical activity of anode made of anode material according to 2

비교예 1, 비교예 2 에 따른 양극 소재에 대하여 전술한 측정예 3에서와 같은 방법으로 양극, 및 반쪽 전지를 제작한다.A positive electrode and a half cell were fabricated for the positive electrode material according to Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in the same manner as in Measurement Example 3 described above.

이후, 비교예 1, 비교예 2의 양극 소재로 이루어진 양극에 대하여, 반쪽전지의 약 2 V 내지 4.8 V 범위에서 50 mA/g의 전류밀도를 가할 경우 얻어지는 충/방전 특성을 측정한다.Then, charge / discharge characteristics obtained when a current density of 50 mA / g was applied to the anode made of the cathode material of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in the range of about 2 V to 4.8 V of the half-cell was measured.

측정 결과, 비교예 1, 비교예 2 모두, 충/방전이 가능한 전기화학적 활성을 나타내지 않았다. 이는, 비교예 1, 비교예 2 모두 기존 양극 소재로 적합하지 않은 Mn3O4을 LiF 및 탄소 입자와 단순 혼합하여 사용하였기 때문인 것으로 사료된다. As a result of the measurement, neither of Comparative Example 1 nor Comparative Example 2 exhibited electrochemical activity capable of charging / discharging. This is probably due to the fact that Mn 3 O 4, which is not suitable as a conventional cathode material, was simply mixed with LiF and carbon particles in Comparative Example 1 and Comparative Example 2.

또한, 비교예 2의 결과로부터, 탄소 전구체만을 고에너지 볼밀 처리하여 Mn3O4 나 LiF 와 혼합할 경우 전기화학적인 활성을 나타내지 않음을 알 수 있다. 이로부터, LiF 가 고에너지 볼밀을 통해 나노 크기로 미립자화되지 않을 경우 전술한 반응식 3의 전기화학적 활성이 일어나지 않는 것을 확인할 수 있다. From the results of Comparative Example 2, it can be seen that when the carbon precursor alone is mixed with Mn 3 O 4 or LiF by a high-energy ball milling treatment, it does not exhibit electrochemical activity. From this, it can be confirmed that the electrochemical activity of the above-mentioned reaction formula 3 does not occur when LiF is not made into a nano-sized fine particle through a high energy ball mill.

평가 5: Rating 5: 비교예Comparative Example 3에 따른 양극 소재로 이루어진 양극의 전기화학적 활성 평가 Evaluation of electrochemical activity of anode made of cathode material according to 3

비교예 3에 따른 양극 소재에 대하여 전술한 측정예 3에서와 같은 방법으로 양극, 및 반쪽 전지를 제작한다. 이후, 제작된 반쪽 전지에 대하여 전술한 평가 1에서와 같은 조건에서 충/방전 특성을 측정하고, 이를 도 22 에 나타낸다. For the positive electrode material according to Comparative Example 3, a positive electrode and a half-cell were fabricated in the same manner as in Measurement Example 3 described above. Then, charge / discharge characteristics of the fabricated half-cell were measured under the same conditions as in Evaluation 1 described above, and this is shown in Fig.

도 22는 비교예 3에 따른 양극 소재로 이루어진 양극의 전기화학적 활성을 나타낸 그래프이다.22 is a graph showing an electrochemical activity of a positive electrode made of a positive electrode material according to Comparative Example 3. Fig.

도 22를 참고하면, 비교예 3에 따른 양극 소재로 이루어진 양극은 충전 횟수를 거듭할수록 용량 특성이 현저히 저하되는 것을 확인할 수 있다. 즉, LiF 만이 나노 크기로 미립자화되더라도, 전술한 반응식 3의 전기화학적 활성이 잘 일어나지 않음을 확인할 수 있다. 이러한 현상은 기본적으로 도전성이 약하고 전기 절연성이 강한 LiF 의 물성에 기인한 것으로 파악된다. Referring to FIG. 22, it can be seen that the capacity characteristics of the positive electrode made of the positive electrode material according to Comparative Example 3 decreased remarkably as the number of times of charging was repeated. That is, even if only LiF is atomized into nano-size, it can be confirmed that the electrochemical activity of Reaction Equation 3 described above does not occur well. This phenomenon is basically attributed to the physical properties of LiF, which has weak conductivity and high electrical insulation.

이를 통해, LiF 와 탄소 전구체를 모두 나노 크기로 미립자화한 실시예의 경우만이 안정적인 이차전지 특성을 발현할 수 있음을 알 수 있다.As a result, it can be seen that stable secondary battery characteristics can be exhibited only in the embodiment in which both LiF and the carbon precursor are microparticulated into nanoscale.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And falls within the scope of the invention.

10: 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체
11: 전하 캐리어 이온 화합물 입자
12: 탄소 입자
20: 전이금속 화합물
10: charge carrier ionic compound-carbon composite
11: Charge carrier ion compound particle
12: Carbon particles
20: transition metal compound

Claims (20)

탄소 입자, 및 일반식 AxDy 로 표현되고, 상기 탄소 입자의 표면에 분산되어 있는 전하 캐리어 이온 화합물 입자를 포함하는 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체; 및
상기 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체와 물리적으로 혼합되어 있되, 일반식 MzRw 로 표현되는 전이금속 화합물;
을 포함하는 이차전지 양극 소재용 복합체.
(상기 A는 Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba 로부터 선택되고, 상기 D는 F, O, N, Cl, S, P, Br, Se, I, (OH), (CO3)로부터 선택되고, 상기 M은 Fe, Mn, V, Co, Ni, Cu, Ti, Nb, Mo, Y, Ag, Hf, Ta로부터 선택되고, 상기 R은 O, C, S, Cl, Se, I, N, H, (NO3), (PO4), (SiO4), (CO3), (BO3), (SO4F)로부터 선택되며, 0<x≤3, 0<y≤2, 0<z≤4 및 0<w≤6 이다.)
A charge carrier ionic compound-carbon complex represented by the general formula A x D y and containing charge carrier ionic compound particles dispersed on the surface of the carbon particles; And
A transition metal compound physically mixed with said charge carrier ionic compound-carbon composite, said transition metal compound being represented by the general formula M z R w ;
Wherein the composite material for a cathode material for a secondary battery includes:
(Wherein A is selected from Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr and Ba; D is F, O, N, Cl, S, P, Br, Se, ), (selected from CO 3), wherein M is Fe, Mn, V, Co, Ni, Cu, Ti, Nb, Mo, Y, Ag, Hf, selected from Ta, wherein R is O, C, S , Cl, Se, I, N , H, (NO 3), (PO 4), (SiO 4), (CO 3), (BO 3), is selected from (SO 4 F), 0 < x≤3 , 0 < y? 2, 0 < z? 4 and 0 &
제1항에서,
상기 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체와 상기 전이금속 화합물은 서로 구별되는 상(phase)을 갖는, 이차전지 양극 소재용 복합체.
The method of claim 1,
Wherein the charge carrier ionic compound-carbon composite and the transition metal compound have phases distinct from each other.
제1항에서,
상기 전하 캐리어 이온 화합물 입자와 상기 탄소 입자 각각은 나노 크기를 갖는 입자이며,
상기 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체 내부에서, 상기 전하 캐리어 이온 화합물 입자는 상기 탄소 입자와 고르게 혼합되어 있는, 이차전지 양극 소재용 복합체.
The method of claim 1,
Wherein each of the charge carrier ionic compound particles and each of the carbon particles is a nano-sized particle,
Wherein the charge carrier ionic compound particles are uniformly mixed with the carbon particles in the charge carrier ionic compound-carbon composite.
제1항에서,
상기 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체는 적어도 상기 전이금속 화합물의 표면에 인접하도록 분포되어 있는, 이차전지 양극 소재용 복합체.
The method of claim 1,
Wherein the charge carrier ionic compound-carbon composite is distributed so as to be adjacent to at least the surface of the transition metal compound.
삭제delete 제1항에서,
상기 탄소 입자는 비정질 탄소 입자인, 이차전지 양극 소재용 복합체.
The method of claim 1,
Wherein the carbon particles are amorphous carbon particles.
제1항에서,
상기 탄소 입자의 입경은 10 nm 내지 100 nm 인, 이차전지 양극 소재용 복합체.
The method of claim 1,
Wherein the carbon particles have a particle diameter of 10 nm to 100 nm.
제1항에서,
상기 전하 캐리어 이온 화합물 입자는 결정성을 갖는 제1 입자, 및 비정질화된 제2 입자를 포함하는, 이차전지 양극 소재용 복합체.
The method of claim 1,
Wherein the charge carrier ionic compound particle comprises a first particle having crystallinity and an amorphous second particle.
제1항에서,
상기 전하 캐리어 이온 화합물 입자의 입경은 5 nm 내지 100 nm 인, 이차전지 양극 소재용 복합체.
The method of claim 1,
Wherein the charge carrier ionic compound particles have a particle diameter of 5 nm to 100 nm.
제1항에서,
상기 전하 캐리어 이온 화합물 입자는 LiF, Li2O, Li3N, LiI, LiCl, Li2S, LiOH, Li2CO3, LiBr, Li3PO4, Li4P2O7, Li2SO4, Li2CO3, Li4SiO4, Li2O2, KF, NaF를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는, 이차전지 양극 소재용 복합체.
The method of claim 1,
The charge carriers ionic compound particles, LiF, Li 2 O, Li 3 N, LiI, LiCl, Li 2 S, LiOH, Li 2 CO 3, LiBr, Li 3 PO 4, Li 4 P 2 O 7, Li 2 SO 4 , Li 2 CO 3 , Li 4 SiO 4 , Li 2 O 2 , KF, and NaF.
제1항에서,
상기 전이금속 화합물은 결정성을 갖는, 이차전지 양극 소재용 복합체.
The method of claim 1,
Wherein the transition metal compound has crystallinity.
제1항에서,
상기 전이금속 화합물은 MnO, Mn2O3, Mn3O4, CoO, Co3O4, FeO, Fe2O3, Fe3O4, V2O5, NiO, Nb2O5, MoO3를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는, 이차전지 양극 소재용 복합체.
The method of claim 1,
The transition metal compound is MnO, Mn 2 O 3, Mn 3 O 4, CoO, Co 3 O 4, FeO, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, V 2 O 5, NiO, Nb 2 O 5, MoO 3 And at least one selected from the group consisting of a positive electrode active material and a negative electrode active material.
제1항 내지 제4항, 및 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 이차전지 양극 소재용 복합체를 제조하는 방법으로,
전하 캐리어 이온 화합물 전구체와 탄소 전구체를 기계화학적 반응법(mechanochemical reaction)을 이용해 혼합하여 상기 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체를 형성하고,
상기 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체에 상기 전이금속 화합물을 첨가하는 과정을 포함하여 수행되는, 이차전지 양극 소재용 복합체 제조 방법.
A method for producing a composite for a secondary battery positive electrode material according to any one of claims 1 to 4 and 6 to 12,
The charge carrier ionic compound precursor and the carbon precursor are mixed by a mechanochemical reaction to form the charge carrier ionic compound-carbon composite,
Wherein the transition metal compound is added to the charge carrier ionic compound-carbon composite.
제13항에서,
상기 기계화학 반응법(mechanochemical reaction)은 고에너지 볼밀(high-energy ball mill) 방법을 이용하여 수행되는, 이차전지 양극 소재용 복합체 제조 방법.
The method of claim 13,
Wherein the mechanochemical reaction is performed using a high-energy ball mill method.
제13항에서,
상기 전이금속 화합물 첨가 시, 바인더, 도전재, 용매 중 적어도 어느 하나를 더 첨가하는 과정을 포함하여 수행되는, 이차전지 양극 소재용 복합체 제조 방법.
The method of claim 13,
Further comprising the step of adding at least one of a binder, a conductive material and a solvent at the time of adding the transition metal compound.
제13항에서,
상기 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체와 상기 전이금속 화합물을 물리적 교반을 이용해 혼합하는 과정을 포함하여 수행되는, 이차전지 양극 소재용 복합체 제조 방법.
The method of claim 13,
And mixing the charge carrier ionic compound-carbon composite and the transition metal compound using physical stirring.
전해질;
음극;
탄소 입자, 및 일반식 AxDy 로 표현되고, 상기 탄소 입자의 표면에 분산되어 있는 전하 캐리어 이온 화합물 입자를 포함하는 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체와, 상기 전하 캐리어 이온 화합물-탄소 복합체와 물리적으로 혼합되어 있되 일반식 MzRw 로 표현되는 전이금속 화합물을 포함하는 양극; 및
분리막을 포함하는, 리튬 이차전지.
(상기 A는 Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba 로부터 선택되고, 상기 D는 F, O, N, Cl, S, P, Br, Se, I, (OH), (CO3)로부터 선택되고, 상기 M은 Fe, Mn, V, Co, Ni, Cu, Ti, Nb, Mo, Y, Ag, Hf, Ta로부터 선택되고, 상기 R은 O, C, S, Cl, Se, I, N, H, (NO3), (PO4), (SiO4), (CO3), (BO3), (SO4F)로부터 선택되며, 0<x≤3, 0<y≤2, 0<z≤4 및 0<w≤6 이다.)
Electrolyte;
cathode;
A charge carrier ionic compound-carbon composite comprising carbon particles and charge carrier ionic compound particles represented by the general formula A x D y and dispersed on the surface of the carbon particles; and a charge carrier ionic compound- A positive electrode comprising a transition metal compound represented by the general formula M z R w ; And
A lithium secondary battery comprising a separator.
(Wherein A is selected from Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr and Ba; D is F, O, N, Cl, S, P, Br, Se, ), (selected from CO 3), wherein M is Fe, Mn, V, Co, Ni, Cu, Ti, Nb, Mo, Y, Ag, Hf, selected from Ta, wherein R is O, C, S , Cl, Se, I, N , H, (NO 3), (PO 4), (SiO 4), (CO 3), (BO 3), is selected from (SO 4 F), 0 < x≤3 , 0 < y? 2, 0 < z? 4 and 0 &
제17항에서,
상기 양극은 상기 전이금속 화합물의 표면에서 전하 캐리어 이온의 산화, 및 환원 반응이 이루어지는, 리튬 이차전지.
The method of claim 17,
Wherein the positive electrode is subjected to oxidation and reduction of charge carrier ions on the surface of the transition metal compound.
제17항에서,
상기 리튬 이차전지의 충전 상태에서,
상기 전하 캐리어 이온 화합물은 전하 캐리어 이온과 음이온으로 분리되며, 상기 음이온은 상기 전이금속 화합물과 화학적으로 결합하는, 리튬 이차전지.
The method of claim 17,
In the charged state of the lithium secondary battery,
Wherein the charge carrier ionic compound is separated into a charge carrier ion and an anion, and the anion is chemically bonded to the transition metal compound.
삭제delete
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