KR102006173B1 - A Cathode Active Material, Anode and A Lithium Ion Secondary Battery Having The Same and A Fabricating Method Thereof - Google Patents

A Cathode Active Material, Anode and A Lithium Ion Secondary Battery Having The Same and A Fabricating Method Thereof Download PDF

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KR102006173B1
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송민섭
이범욱
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(주)이엠티
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Abstract

The present invention relates to a positive electrode active material having a coating layer formed on a surface thereof in order to suppress the occurrence of swelling in a lithium ion secondary battery, a positive electrode comprising the same, a lithium ion secondary battery comprising the positive electrode, and a method for manufacturing the lithium ion secondary battery. The present invention is characterized in that a passivation layer formed by stabilizing residual lithium on the surface of the positive electrode active material is continuously formed on the surface. According to the present invention, by suppressing a side reaction with an electrolyte generated on the surface of the positive electrode active material, the swelling phenomenon caused by gas generation can be prevented, and a positive electrode active material, a positive electrode, and a lithium ion secondary battery with excellent performances such as capacity, rate characteristics, and cycle life can be implemented.

Description

리튬이차전지용 양극활물질, 이를 포함하는 양극, 이를 포함하는 리튬이온이차전지 및 그 제조 방법{A Cathode Active Material, Anode and A Lithium Ion Secondary Battery Having The Same and A Fabricating Method Thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positive electrode active material for a lithium secondary battery, a positive electrode containing the same, a lithium ion secondary battery including the positive electrode active material,

본 발명은 리튬이온이차전지용 양극활물질, 이를 포함하는 양극, 이를 포함하는 리튬이온이차전지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리튬이온이차전지에서의 스웰링(swelling) 발생을 억제하기 위하여 표면에 코팅층을 형성한 양극활물질, 이를 포함하는 양극, 이를 포함하는 리튬이온이차전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, a positive electrode containing the same, a lithium ion secondary battery including the same, and a method of manufacturing the same. More particularly, A positive electrode comprising the same, a lithium ion secondary battery comprising the same, and a method of manufacturing the same.

리튬이온이차전지는 모바일 기기용 에너지 저장 매체로서 뿐 아니라, 최근에는 전기자동차, 전력저장 등의 중대형 분야에도 활발히 응용되고 있다. 리튬이온이차전지의 주 구성요소는 양극재, 음극재, 분리막, 전해질로 구분할 수 있으며, 상용 리튬이온이차전지에는 층상구조계열의 양극재, 카본 음극재, 고분자 분리막 및 액체 성분의 전해질이 사용된다. Lithium ion battery has been actively applied not only as an energy storage medium for mobile devices but also in medium and large fields such as electric vehicles and electric power storage. The main component of the lithium ion secondary battery can be classified into a cathode material, an anode material, a separator, and an electrolyte. The commercial lithium ion secondary battery includes a layered structure of a cathode material, a carbon anode material, a polymer separator, and an electrolyte of a liquid component .

리튬이온이차전지의 구동 시, 특히 충전 상태에서, 양극재의 표면과 액체 전해질이 전지 구동을 위한 리튬 이온의 이동 뿐 아니라 다양한 형태의 부반응을 일으키는 것으로 알려져 있다. 부반응은 전해질의 분해, 양극재의 금속 성분 용출, 피막(SEI층) 형성 등이 동반되며, 이 과정에서 부산물로 발생하는 가스에 의해 리튬이온이차전지가 부풀어 오르는 스웰링(swelling) 현상이 발생하는 문제가 있다.BACKGROUND ART It is known that, when a lithium ion secondary battery is driven, particularly in a charged state, the surface of a cathode material and a liquid electrolyte cause various types of side reactions as well as movement of lithium ions for driving a battery. The side reaction is accompanied by decomposition of the electrolyte, elution of the metal component of the cathode material, formation of a film (SEI layer), and swelling phenomenon of the swelling of the lithium ion secondary battery due to gas generated as a by- .

리튬이온이차전지의 전극 표면을 개질함으로써 상기 문제를 해결하고 성능을 향상시키는 시도는 매우 다양하게 이루어져 왔고 많은 논문 및 특허로 보고된 바 있다. 으며, 이러한 문제점 해결에 대한 요청이 매우 높다.Attempts to solve the above problems and improve the performance by modifying the electrode surface of the lithium ion secondary battery have been made in various ways and have been reported in many papers and patents. And there is a high demand for solving these problems.

이에 본 발명자는 연구를 거듭한 끝에 양극활물질 표면에서 발생하는 전해질과의 부반응을 억제함으로써 가스 발생을 막아 스웰링 현상을 방지하고, 용량, 율 특성, 사이클 수명 등 성능이 우수한 양극활물질, 양극 및 리튬이온이차전지를 발명하였다.Accordingly, the present inventors have conducted intensive studies to prevent a side reaction with an electrolyte generated on the surface of a cathode active material, thereby preventing the generation of gas to prevent the phenomenon of swelling and to provide a positive electrode active material having excellent performance such as capacity, Ion invented a secondary battery.

1. 공개특허공보 제10-2013-0084361호(2013.07.25.)1. Published Japanese Patent Application No. 10-2013-0084361 (Feb. 2. 공개특허공보 제10-2017-0078892호(2017.07.10.)2. Published Japanese Patent Application No. 10-2017-0078892 (July 10, 2017).

본 발명은 양극활물질 표면에서 발생하는 전해질과의 부반응을 억제함으로써 가스 발생으로 인한 스웰링 현상을 방지하고, 용량, 율 특성, 사이클 수명 등의 성능이 우수한 양극활물질, 양극 및 리튬이온이차전지를 제공하고자 한다.The present invention relates to a positive electrode active material which prevents a swelling phenomenon due to generation of a gas by suppressing a side reaction with an electrolyte generated on the surface of a positive electrode active material and provides a positive electrode active material having excellent performance such as capacity, I want to.

본 발명은 제조 공정이 단순하여 낮은 비용으로 대량 생산이 가능한 리튬이온이차전지용 양극활물질을 제조하는 방법을 제공하고자 한다. The present invention provides a method for producing a cathode active material for a lithium ion secondary battery which is simple in manufacturing process and can be mass-produced at low cost.

본 발명의 제1 측면은, 양극활물질 표면의 잔류 리튬을 안정화 하여 형성된 안정화층(passivation layer)이 표면에 연속적으로 형성된 리튬이온이차전지용 양극활물질일 수 있다.The first aspect of the present invention may be a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery in which a passivation layer formed by stabilizing residual lithium on the surface of the positive electrode active material is continuously formed on the surface.

본 측면에서, 리튬 이온이 통과할 수 있는 리튬 채널이 안정화층(passivation layer)을 관통하여 불연속적으로 섬(island) 형태로 더 형성될 수 있다.In this aspect, a lithium channel through which lithium ions can pass may be further formed in an island shape discontinuously through a passivation layer.

본 측면에서, 안정화층(passivation layer)은 유기리튬화합물을 포함할 수 있으며, 구체적으로 유기리튬화합물은 리튬메틸카보네이트, 리튬에틸카보네이트, 리튬메톡사이드, 리튬에톡사이드, 메틸리튬 및 에틸리튬로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In this aspect, the passivation layer may comprise an organolithium compound. Specifically, the organolithium compound may be selected from the group consisting of lithium methyl carbonate, lithium ethyl carbonate, lithium methoxide, lithium ethoxide, methyllithium, and ethyllithium. One or more selected from the group.

본 측면에서, 리튬 채널은 불화리튬을 포함할 수 있다.In this aspect, the lithium channel may comprise lithium fluoride.

본 발명의 제2 측면은, (a) 리튬이온이차전지용 양극활물질 및 리튬이온이차전지용 전해질 용매를 혼합하는 단계 및 (b) 혼합물을 가열함으로써, 양극활물질의 표면에 존재하는 리튬 성분이 전해질 용매과 반응하여 양극활물질 표면의 잔류 리튬을 안정화 하여 형성된 안정화층(passivation layer)을 양극활물질의 표면에 연속적으로 형성하는 단계를 포함하되 소성 공정을 거치지 않는 리튬이온이차전지용 양극활물질의 제조방법일 수 있다.The second aspect of the present invention is a process for producing a lithium ion secondary battery, comprising the steps of: (a) mixing a cathode active material for a lithium ion secondary battery and an electrolyte solvent for a lithium ion secondary battery; and (b) heating the mixture to react the lithium component present on the surface of the cathode active material with an electrolyte solvent Forming a passivation layer on the surface of the cathode active material by stabilizing residual lithium on the surface of the cathode active material, but without performing a sintering process.

본 측면에서, 리튬이온이차전지용 양극활물질로는, 리튬코발트산화물 계열, 리튬니켈코발트산화물 계열, 리튬니켈코발트망간산화물 계열, 리튬망간산화물 계열, 리튬철인산화물 계열 및 리튬니켈코발트알루미늄산화물 계열로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.In this aspect, examples of the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery include a lithium cobalt oxide series, a lithium nickel cobalt oxide series, a lithium nickel cobalt manganese oxide series, a lithium manganese oxide series, a lithium iron oxide series and a lithium nickel cobalt aluminum oxide series May be used.

본 측면에서, 리튬이온이차전지용 전해질 용매로는 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 에틸렌카보네이트, 에틸메틸카보네이트 및 프로필렌카보네이트로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.In this aspect, as the electrolyte solvent for a lithium ion secondary battery, at least one selected from the group consisting of dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and propylene carbonate can be used.

본 측면에서, (a) 단계에서 리튬을 제공하는 리튬 소스를 더 혼합할 수 있으며, 리튬 소스로는 탄산리튬, 수산화리튬 및 리튬아세테이트로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. In this aspect, the lithium source providing lithium may be further mixed in step (a). As the lithium source, one or more selected from the group consisting of lithium carbonate, lithium hydroxide and lithium acetate may be used.

본 측면에서, (b) 단계에서 혼합물의 가열은 25℃ 내지 150℃에서 이루어질 수 있다. In this aspect, heating of the mixture in step (b) may be performed at 25 ° C to 150 ° C.

본 측면에서는, (a) 단계에서, 불소를 제공하는 불소 소스를 더 혼합하고, (b) 단계에서, 리튬 이온이 통과할 수 있는 리튬 채널이 불연속적으로 섬(island) 형태로 안정화층(passivation layer)을 관통하여 형성될 수 있다. In this aspect, in the step (a), a fluorine source for providing fluorine is further mixed, and in the step (b), a lithium channel through which lithium ions can pass is discontinuously formed in the form of an island, layer.

본 측면에서, 불소 소스로는 불산, 불산암모늄 및 불산수소암모늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.In this aspect, as the fluorine source, at least one selected from the group consisting of hydrofluoric acid, ammonium fluoride, and ammonium hydrogen fluoride may be used.

본 발명의 제3 측면은, 제2 측면의 방법에 따라 제조된 리튬이온이차전지용 양극활물질일 수 있다.A third aspect of the present invention is a cathode active material for a lithium ion secondary battery produced according to the method of the second aspect.

본 발명의 제4 측면은, 제3 측면의 양극활물질을 포함하는 리튬이온이차전지용 양극일 수 있다.A fourth aspect of the present invention may be a positive electrode for a lithium ion secondary battery comprising the positive electrode active material of the third aspect.

본 발명의 제5 측면은, 제4 측면의 양극을 포함하는 리튬이온이차전지일 수 있다.A fifth aspect of the present invention may be a lithium ion secondary battery comprising the positive electrode of the fourth aspect.

본 발명에 의하면, 양극활물질 표면에서 발생하는 전해질과의 부반응을 억제함으로써 가스 발생으로 인한 스웰링 현상을 방지하고, 용량, 율 특성, 사이클 수명 등 성능이 우수한 양극활물질, 양극 및 리튬이온이차전지를 구현할 수 있다.According to the present invention, it is possible to prevent a swelling phenomenon due to generation of a gas by suppressing a side reaction with an electrolyte generated on the surface of a positive electrode active material, and to provide a positive electrode active material having excellent performance such as capacity, Can be implemented.

또한, 본 발명에 의하면, 제조 공정이 단순하여 낮은 비용으로 대량 생산이 가능하다. Further, according to the present invention, the production process is simple and mass production is possible at low cost.

도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 리튬이온이차전지용 양극활물질의 단면을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 2는 실시예 1(p-SEI1) 및 실시예 2(p-SEI2)에 따라 제조된 양극재 표면에 대한 주사전자현미경 이미지이다(좌: 실시예 1, 우: 실시예 2).
도 3은 실시예 1(p-SEI1) 및 실시예 2(p-SEI2)에 따라 제조된 양극재 표면에 대한 투과전자현미경 이미지이다(좌: 실시예 1, 우: 실시예 2).
도 4는 실시예 2(p-SEI2)에 대한 EDS 성분 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 1(p-SEI1), 실시예 2(p-SEI2) 및 비교예(LNCA)에 따라 제조된 리튬이온전지 코인셀의 용량을 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예 1(p-SEI1), 실시예 2(p-SEI2) 및 비교예(LNCA)에 따라 제조된 리튬이온전지 코인셀의 율 특성을 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예 1(p-SEI1), 실시예 2(p-SEI2) 및 비교예(LNCA)에 따라 제조된 리튬이온전지 코인셀의 사이클 수명 특성을 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예 1(p-SEI1), 실시예 2(p-SEI2) 및 비교예(LNCA)에 따라 제조된 양극재에서 발생하는 가스량을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
FIG. 1 is a schematic view schematically showing a cross section of a cathode active material for a lithium ion secondary battery according to an aspect of the present invention. FIG.
2 is a scanning electron microscope image (left: Example 1, right: Example 2) of the surface of a cathode material prepared according to Example 1 (p-SEI1) and Example 2 (p-SEI2).
3 is a TEM image of a cathode material prepared according to Example 1 (p-SEI1) and Example 2 (p-SEI2) (left: Example 1, right: Example 2).
4 is a graph showing the results of analyzing EDS components for Example 2 (p-SEI2).
5 is a graph showing the capacities of a lithium ion battery coin cell manufactured according to Example 1 (p-SEI1), Example 2 (p-SEI2) and Comparative Example (LNCA).
6 is a graph showing the rate characteristics of a lithium ion battery coin cell manufactured according to Example 1 (p-SEI1), Example 2 (p-SEI2), and Comparative Example (LNCA).
7 is a graph showing cycle life characteristics of a lithium ion battery coin cell manufactured according to Example 1 (p-SEI1), Example 2 (p-SEI2) and Comparative Example (LNCA).
8 is a graph showing the results of measurement of the amount of gas generated in the cathode material produced according to Example 1 (p-SEI1), Example 2 (p-SEI2) and Comparative Example (LNCA).

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

본 발명은 리튬이온이차전지에서의 스웰링(swelling) 발생을 억제하기 위하여 표면에 코팅층을 형성한 양극활물질, 이를 포함하는 양극, 이를 포함하는 리튬이온이차전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a positive electrode active material having a coating layer formed on a surface thereof to suppress swelling in a lithium ion secondary battery, a positive electrode containing the positive electrode active material, a lithium ion secondary battery comprising the same, and a manufacturing method thereof.

도 1에는 본 발명의 일 측면에 따른 리튬이온이차전지용 양극활물질의 단면도를 개략적으로 도시하였다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 측면은 양극활물질 표면의 잔류 리튬을 안정화 하여 형성된 안정화층(passivation layer)이 표면에 연속적으로 형성된 리튬이온이차전지용 양극활물질일 수 있다. 본 측면은 양극활물질의 입자 표면이 안정화층(passivation layer)으로 코팅된 구조라고 할 수 있다. 1 is a cross-sectional view of a cathode active material for a lithium ion secondary battery according to an aspect of the present invention. Referring to FIG. 1, the first aspect of the present invention may be a cathode active material for a lithium ion secondary battery, wherein a passivation layer formed by stabilizing residual lithium on the surface of the cathode active material is continuously formed on the surface. This aspect can be said to be a structure in which the particle surface of the cathode active material is coated with a passivation layer.

리튬이온이차전지가 구동될 때 전해질과 양극활물질 표면이 접촉하여 화학적 반응이 일어나고 그 와중에 가스가 발생하는 등의 부반응이 일어나 스웰링의 원인이 될 수 있다. 이러한 양극활물질 표면에서의 부반응을 방지하고자 미리 전해질과 양극활물질의 표면을 화학적으로 반응시켜 안정화층(passivation layer)을 형성하고 양극활물질의 표면을 안정화 시킴으로써 추후 리튬이온이차전지를 사용하는 과정에서 양극활물질 표면에서의 화학적 반응을 억제하고 가스 발생으로 인한 스웰링 현상을 방지할 수 있다. 양극활물질 표면에 존재하는 리튬을 미리 전해질과 반응시켜 놓음으로써 양극활물질 표면의 상태를 안정적인 상태로 만들어 놓는 것이다.When the lithium ion secondary battery is driven, the electrolyte and the surface of the cathode active material are brought into contact with each other to cause a chemical reaction and a side reaction such as generation of gas may occur, which may cause swelling. In order to prevent side reactions on the surface of the positive electrode active material, a surface of the positive electrode active material is stabilized by chemically reacting the surface of the electrolyte with the surface of the positive electrode active material in advance to form a passivation layer, The chemical reaction on the surface can be suppressed and the swelling phenomenon due to gas generation can be prevented. Lithium present on the surface of the cathode active material is allowed to react with the electrolyte in advance, thereby stabilizing the state of the surface of the cathode active material.

충전 상태의 전지의 양극재 표면에서 발생하는 부반응의 메카니즘은, i) 양극재와 전해질 간 접촉 및 반응을 통한 전해질의 분해와 ii) 양극재 표면에 잔존하는 리튬화합물(탄산리튬 또는 수산화리튬)과 전해질 간 반응으로 구분할 수 있다. 본 발명에서는, 전자는 양극재 표면에 박막 형태의 코팅층을 형성함으로써 해결하고, 후자는 표면 개질 시 표면 잔류 리튬을 소모하거나 안정화시켜 해결하고자 한다.The mechanism of the side reaction occurring on the surface of the cathode material of the battery in the charged state is as follows: i) decomposition of the electrolyte through contact and reaction between the cathode material and the electrolyte and ii) lithium compound (lithium carbonate or lithium hydroxide) remaining on the surface of the cathode material Electrolyte reaction. In the present invention, the former is solved by forming a coating layer in the form of a thin film on the surface of the cathode material, and the latter is solved by consuming or stabilizing the surface residual lithium in the surface modification.

안정화층(passivation layer)은 리튬이온이차전지의 전해질과 양극활물질 표면에 존재하는 리튬이 화학적으로 반응하여 형성될 수 있다. 양극활물질 표면에 존재하는 리튬의 양이 많을수록 안정화층(passivation layer)은 두껍게 형성될 수 있다. 안정화층(passivation layer)을 더 두껍게 형성하고자 하는 경우에는 양극활물질 자체의 표면에 존재하는 리튬 이외에 외부에서 리튬 소스를 더 조달할 수도 있다. 예를 들어, 탄산리튬, 수산화리튬, 리튬아세테이트 등을 추가하여 혼합한 후에 전해질과 반응시키면 안정화층(passivation layer)이 더 두껍게 형성될 수 있다.The passivation layer may be formed by chemically reacting the electrolyte of the lithium ion secondary battery with lithium present on the surface of the cathode active material. The greater the amount of lithium present on the surface of the cathode active material, the thicker the passivation layer can be formed. In order to form a thicker passivation layer, a lithium source may be further supplied from the outside in addition to lithium existing on the surface of the cathode active material itself. For example, when lithium carbonate, lithium hydroxide, lithium acetate, or the like is added and mixed with the electrolyte, the passivation layer may be formed thicker.

안정화층(passivation layer)은 양극활물질 입자의 표면을 연속적으로 커버할 수 있다. 양극활물질 입자의 표면 전체가 안정화층(passivation layer)으로 덮여 있을 수 있다. 만약 양극활물질 입자의 표면 중 일부라도 안정화층(passivation layer)으로 덮여지지 않은 부분이 있다면 그 노출된 부분에서는 추후 리튬이온이차전지가 동작하는 과정에서 앞에서 설명한 것과 같은 화학적 부반응이 발생할 수 있다.The passivation layer can continuously cover the surface of the cathode active material particles. The entire surface of the cathode active material particles may be covered with a passivation layer. If some of the surfaces of the cathode active material particles are not covered with a passivation layer, a chemical side reaction as described above may occur during the operation of the lithium ion secondary battery in the exposed portion.

안정화층(passivation layer)의 두께는 수~수십 나노미터 일 수 있다. 안정화층(passivation layer)이 하한보다 얇으면 안정화층(passivation layer)의 기능을 제대로 수행할 수 없어 추후 전지의 동작 과정에서 스웰링이 발생할 수 있고, 안정화층(passivation layer)이 상한보다 두꺼우면 리튬 이온의 이동이 방해를 받아 전지의 율 특성, 사이클 특성 등이 저하될 수 있다.The thickness of the passivation layer may be from several to several tens of nanometers. If the passivation layer is thinner than the lower limit, the function of the passivation layer can not be properly performed and swelling may occur in the operation of the battery in the future. If the passivation layer is thicker than the upper limit, The movement of ions may be disturbed and the rate characteristics, cycle characteristics, etc. of the battery may be deteriorated.

안정화층(passivation layer)은 리튬이온이차전지를 사용하는 중에 전해질과 양극활물질 간의 반응을 방지하기 위하여 전지를 조립하기 전에 양극활물질 표면에 미리 형성한 것이지, 리튬의 통과를 완전히 차단하는 것은 아니다. The passivation layer is formed on the surface of the cathode active material before assembling the battery to prevent the reaction between the electrolyte and the cathode active material while the lithium ion is used, but does not completely block the passage of lithium.

안정화층(passivation layer)은 유기리튬화합물을 포함할 수 있으며, 구체적으로 유기리튬화합물은 리튬메틸카보네이트, 리튬에틸카보네이트, 리튬메톡사이드, 리튬에톡사이드, 메틸리튬 및 에틸리튬로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 유기리튬화합물이 2종 이상을 포함하는 경우 복합체를 형성할 수 있다.The passivation layer may comprise an organic lithium compound. Specifically, the organic lithium compound may be selected from the group consisting of lithium methyl carbonate, lithium ethyl carbonate, lithium methoxide, lithium ethoxide, methyl lithium and ethyl lithium. Or more species. When the organolithium compound contains two or more kinds, a complex can be formed.

본 측면에서, 안정화층(passivation layer)에는 리튬 채널이 더 형성될 수 있다. 리튬 채널은 리튬 이온이 통과할 수 있는 채널을 말한다. 리튬 채널은 안정화층(passivation layer)을 관통하여 불연속적으로 섬(island) 형태로 형성될 수 있다. 리튬 채널이 안정화층(passivation layer)의 중간 중간에 관통하여 형성되어 있어, 섬(island) 형태를 가질 수 있다. 안정화층(passivation layer)은 연속상으로 형성될 수 있고, 리튬 채널은 섬(island) 형태로 불연속적으로 형성될 수 있다. In this aspect, a lithium channel may be further formed in the passivation layer. The lithium channel refers to a channel through which lithium ions can pass. The lithium channel may be discontinuously formed in the form of an island through a passivation layer. The lithium channel is formed through the middle of the passivation layer, and may have an island shape. The passivation layer may be formed in a continuous phase, and the lithium channel may be discontinuously formed in the form of an island.

안정화층(passivation layer)은 전해질과 리튬이 반응하여 형성된 안정된 것으로 리튬 이온에 대한 이온전도도가 상대적으로 작을 수 있다. 양극활물질 표면을 안정화시킴으로써 전지 성능은 향상될 수 있다. 하지만, 안정화층(passivation layer)을 통한 리튬 이온의 이동은 제한적일 수 밖에 없다. 이러한 리튬 이온의 이동 제한을 보완하기 위하여 리튬 채널을 형성할 수 있다. The passivation layer is a stable formed by the reaction of the electrolyte and lithium, and the ion conductivity to lithium ion may be relatively small. Battery performance can be improved by stabilizing the surface of the cathode active material. However, the migration of lithium ions through the passivation layer is limited. A lithium channel can be formed to compensate the movement limitation of the lithium ion.

리튬 채널은 불화리튬을 포함할 수 있다. 특히 불화리튬은 리튬 이온에 대한 높은 이온전도도을 가지므로 리튬 채널은 리튬이온전지의 구동 시 리튬 이온의 원활한 이동 통로를 제공할 수 있다. The lithium channel may comprise lithium fluoride. In particular, lithium fluoride has a high ionic conductivity with respect to lithium ions, so that the lithium channel can provide a smooth passage of lithium ions when the lithium ion battery is driven.

본 발명의 제2 측면은, (a) 리튬이온이차전지용 양극활물질 및 리튬이온이차전지용 전해질 용매를 혼합하는 단계 및 (b) 혼합물을 가열함으로써, 양극활물질의 표면에 존재하는 리튬 성분이 전해질 용매과 반응하여 양극활물질 표면의 잔류 리튬을 안정화 하여 형성된 안정화층(passivation layer)을 양극활물질의 표면에 연속적으로 형성하는 단계를 포함하되 소성 공정을 거치지 않는 리튬이온이차전지용 양극활물질의 제조방법일 수 있다.The second aspect of the present invention is a process for producing a lithium ion secondary battery, comprising the steps of: (a) mixing a cathode active material for a lithium ion secondary battery and an electrolyte solvent for a lithium ion secondary battery; and (b) heating the mixture to react the lithium component present on the surface of the cathode active material with an electrolyte solvent Forming a passivation layer on the surface of the cathode active material by stabilizing residual lithium on the surface of the cathode active material, but without performing a sintering process.

본 측면에서는 리튬이온이차전지 내에서 양극-전해질 간 발생하는 부반응을 통해 양극 표면에 피막(SEI layer)이 형성되는 과정을 모사하여 양극활물질의 표면을 처리하는 공정을 채용하였다. 하지만 소성 공정을 거치지 않는다는 점을 특징으로 한다.In this aspect, a process of treating a surface of a cathode active material by simulating a process of forming a SEI layer on a surface of a cathode through a side reaction occurring between a cathode and an electrolyte in a lithium ion secondary battery is employed. However, it is characterized in that it does not undergo a firing process.

먼저, 리튬이온이차전지용 양극활물질과 리튬이온이차전지용 전해질 용매를 혼합할 수 있다(a). 전지를 조립 후 사용할 때 양극활물질과 전해질이 접촉하여 양극활물질의 표면에서 화학반응이 발생하여 가스가 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있는데, 전지를 조립하기 전에 추후 전지를 사용할 때 벌어질 수 있는 상황을 모사하여 양극활물질 입자 자체의 표면에 미리 전지 사용 중에 형성되는 물질로 코팅을 할 수 있다.First, a cathode active material for a lithium ion secondary battery and an electrolyte solvent for a lithium ion secondary battery can be mixed (a). When the battery is assembled and used, there is a possibility that the cathode active material and the electrolyte come into contact with each other, causing a chemical reaction on the surface of the cathode active material and generating gas. In a situation It is possible to coat the surface of the cathode active material particle itself with a material which is formed in advance during use of the battery.

양극활물질로는 표면에 리튬이 존재하는 양극활물질을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 이에 제한되는 것은 아니나, 리튬코발트산화물 계열, 리튬니켈코발트산화물 계열, 리튬니켈코발트망간산화물 계열, 리튬망간산화물 계열, 리튬철인산화물 계열 및 리튬니켈코발트알루미늄산화물 계열로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. As the cathode active material, a cathode active material having lithium on its surface can be used. Specific examples include, but are not limited to, lithium cobalt oxide, lithium nickel cobalt oxide, lithium nickel cobalt manganese oxide, lithium manganese oxide, lithium iron oxide, and lithium nickel cobalt aluminum oxide. More than species can be used.

전해질 용매로는 리튬이온이차전지에 사용되는 전해질 용매를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 에틸렌카보네이트, 에틸메틸카보네이트 및 프로필렌카보네이트로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.As the electrolyte solvent, an electrolyte solvent used in a lithium ion secondary battery can be used. Specifically, at least one selected from the group consisting of dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and propylene carbonate can be used.

(a) 단계에서는 리튬 소스를 더 혼합할 수 있다. 즉 (a) 단계에서 전해질, 양극활물질 및 리튬 소스를 동시에 혼합할 수 있다. 리튬 소스는 전해질에 용해되어 리튬을 제공할 수 있다. 리튬의 함량을 증가시킴으로써 안정화층(passivation layer)을 더 두껍게 형성할 수 있다. 리튬의 함량을 적절하게 조절하여 안정화층(passivation layer)의 두께를 제어할 수 있다. 리튬 소스로는 전해질 용액에 용해되어 리튬을 제공할 수 있는 물질을 사용할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니지만, 탄산리튬, 수산화리튬 및 리튬아세테이트로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 리튬 소스로 사용할 수 있다. In step (a), a lithium source may be further mixed. That is, in the step (a), the electrolyte, the cathode active material, and the lithium source may be simultaneously mixed. The lithium source may be dissolved in the electrolyte to provide lithium. By increasing the content of lithium, it is possible to form a thicker passivation layer. The thickness of the passivation layer can be controlled by adjusting the content of lithium appropriately. As the lithium source, a substance which is dissolved in an electrolyte solution and can provide lithium can be used. Although not limited thereto, at least one selected from the group consisting of lithium carbonate, lithium hydroxide, and lithium acetate may be used as a lithium source.

다음으로, 양극활물질 및 전해질 용매의 혼합물을 교반하면서 가열할 수 있다(b). 이러한 공정을 거치면서 양극활물질의 표면에 존재하는 리튬 성분이 전해질 용매과 반응하여 양극활물질 표면의 잔류 리튬을 안정화 하여 형성된 안정화층(passivation layer)을 양극활물질의 표면에 연속적으로 형성될 수 있다. Next, the mixture of the cathode active material and the electrolyte solvent can be heated while stirring (b). Through this process, a passivation layer formed by stabilizing the residual lithium on the surface of the cathode active material by reacting the lithium component present on the surface of the cathode active material with the electrolyte solvent can be continuously formed on the surface of the cathode active material.

단순한 습식 공정을 거치는 것만으로 양극활물질 표면에 안정화층(passivation layer)이라는 코팅막을 형성할 수 있다. 전지 사용 시 양극활물질 표면의 리튬과 전해질이 반응하여 양극활물질 표면에 형성될 것으로 예상되는 박막을 미리 양극활물질 입자의 표면에 형성하여 놓을 수 있다.A coating film called a passivation layer can be formed on the surface of the cathode active material by simply passing through a wet process. It is possible to form a thin film on the surface of the positive electrode active material particles which is expected to be formed on the surface of the positive electrode active material by the reaction of lithium on the surface of the positive electrode active material and the electrolyte.

본 측면은 소성 공정을 거치지 않는 거치지 않는다는 점을 특징으로 한다. 즉 고온의 소성을 거치지 않고 낮은 온도에서 가열하더라도 안정화층(passivation layer)을 형성할 수 있다. 가열 온도는 25℃(상온) 내지 150℃일 수 있다. 바람직하게는 40℃ 내지 80℃일 수 있다. 25℃ 미만 온도에서는 반응이 너무 느려 공정 시간이 길어지거나 반응 자체가 활성화되지 못할 수 있고, 150℃ 초과 온도에서는 일부 용매의 경우 끓는점을 상회하여 반응이 어렵고 공정 비용 측면에서 불리할 수 있다. This aspect is characterized in that it does not go through the firing step. That is, a passivation layer can be formed even at a low temperature without being subjected to high temperature firing. The heating temperature may be 25 占 폚 (normal temperature) to 150 占 폚. Preferably 40 [deg.] C to 80 [deg.] C. At temperatures below 25 ° C, the reaction is too slow to allow for a long process time, or the reaction itself may not be activated. At temperatures above 150 ° C, some solvents have a boiling point above that which is difficult to react and may be disadvantageous in terms of process cost.

예를 들어, 적절한 온도의 가열을 통해 양극활물질 표면에 잔존하는 카보네이트 또는 수산화물 계통의 리튬 화합물이 다이메틸카보네이트와 반응하고, 이를 통해 양극활물질 표면에 수 나노미터의 유기리튬박막층이 형성될 수 있다. For example, a carbonate or hydroxide-based lithium compound remaining on the surface of the cathode active material may be reacted with dimethyl carbonate through heating at an appropriate temperature, thereby forming an organolithium thin film layer of several nanometers on the surface of the cathode active material.

(a) 단계에서는 불소를 제공하는 불소 소스를 더 혼합할 수 있다. 이 경우 (b) 단계에서는 리튬 이온이 통과할 수 있는 리튬 채널이 불연속적으로 섬(island) 형태로 안정화층(passivation layer)을 관통하여 형성될 수 있다. 리튬 채널은 리튬 이온이 통과할 수 있는 채널을 말한다. 형성된 리튬 채널은 연속적인 안정화층(passivation layer) 상에 무작위로 분포될 수 있다. 리튬 채널은 안정화층(passivation layer)을 관통하여 형성될 수 있다. 예를 들어, (a) 단계에서 불소를 포함하는 원료를 추가로 투입함으로써, 안정화층(passivation layer)의 중간 중간에 불화리튬 나노입자가 복합된 형태의 구현도 가능하다. In the step (a), a fluorine source providing fluorine may be further mixed. In this case, in step (b), a lithium channel through which lithium ions can pass may be discontinuously formed in an island shape through a passivation layer. The lithium channel refers to a channel through which lithium ions can pass. The lithium channels formed can be randomly distributed on a continuous passivation layer. The lithium channel may be formed through a passivation layer. For example, in the step (a), it is also possible to incorporate lithium fluoride nanoparticles in the middle of the passivation layer by further adding a raw material containing fluorine.

불소 소스로는 불산, 불산암모늄 및 불산수소암모늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 공정상 위험성 및 저장 용이성을 고려하면, 불산암모늄 또는 불산수소암모늄을 사용하는 것이 바람직하다. As the fluorine source, at least one selected from the group consisting of hydrofluoric acid, ammonium fluoric acid and ammonium hydrofluoric acid can be used. Considering the hazards in process and ease of storage, it is preferable to use ammonium fluoride or ammonium hydrogen fluoride.

예를 들어, 본 공정을 거치면서, 양극활물질 표면의 잔류 리튬이 유기리튬화합물 박막 또는 유기리튬화합물 박막과 불화리튬이 복합된 형태의 코팅층으로 전환될 수 있다.For example, through the present process, residual lithium on the surface of the cathode active material can be converted into a coating layer in which the organic lithium compound thin film or the organic lithium compound thin film is combined with lithium fluoride.

예를 들어, 비교적 저가의 용매인 다이메틸카보네이트를 소량 사용하고, 이를 양극활물질과 혼합한 후 1회의 습식 공정을 통해 반응시키는 단순한 저가 공정의 구현이 가능하고, 추가적 열처리 공정이 필요치 않고 비교적 낮은 온도에서의 가열 및 교반을 통해 이루어지므로 대량 생산에 적합하다.For example, it is possible to realize a simple low-cost process in which a small amount of dimethyl carbonate, which is a relatively inexpensive solvent, is mixed with the cathode active material and reacted through a single wet process, and a further heat treatment process is not required, And it is suitable for mass production.

본 발명의 제3 측면은, 제2 측면의 방법에 따라 제조된 리튬이온이차전지용 양극활물질일 수 있다. 본 측면에 따른 양극활물질의 표면에는 안정화층(passivation layer) (및 리튬 채널)이 형성될 수 있다(도 1 참조). 본 발명에 따른 양극활물질에 관한 사항은 제1 측면에서 설명한 바와 동일하다. A third aspect of the present invention is a cathode active material for a lithium ion secondary battery produced according to the method of the second aspect. A passivation layer (and a lithium channel) may be formed on the surface of the cathode active material according to this aspect (see FIG. 1). The matters relating to the cathode active material according to the present invention are the same as those described in the first aspect.

본 발명의 제4 측면은 제3 측면의 양극활물질을 포함하는 리튬이온이차전지용 양극일 수 있다. 양극은 양극 합제를 NMP 등의 용매에 혼합하여 만들어진 슬러리를 양극 집전체 상에 도포한 후 건조 및 압연하여 제조될 수 있다.A fourth aspect of the present invention may be a positive electrode for a lithium ion secondary battery comprising the positive electrode active material of the third aspect. The anode may be prepared by applying a slurry prepared by mixing a cathode mixture to a solvent such as NMP, and then drying and rolling the cathode slurry.

양극합제에는 제3 측면의 양극활물질 이외에, 선택적으로 도전재, 바인더, 충진제 등이 포함될 수 있다. In addition to the positive electrode active material of the third aspect, the positive electrode mixture may optionally contain a conductive material, a binder, a filler, and the like.

도전재는 통상적으로 양극활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼니스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

바인더는 양극활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component which assists in bonding of the positive electrode active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the positive electrode active material. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.

충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계중합제; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용될 수 있다.The filler is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing any chemical change in the battery and is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode. Examples of the filler include olefin based additives such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fiber, carbon fiber and the like can be used.

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

본 발명의 제5 측면은, 제4 측면의 양극을 포함하는 리튬이온이차전지일 수 있다. 본 측면은 상기 양극과, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성될 수 있다. A fifth aspect of the present invention may be a lithium ion secondary battery comprising the positive electrode of the fourth aspect. This aspect can be composed of the positive electrode, the negative electrode, the separator, and a nonaqueous electrolyte solution containing a lithium salt.

음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질을 포함하고 있는 음극 합제를 도포한 후 건조하여 제조되며, 상기 음극 합제에는, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 포함될 수 있다. 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, 및 Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.The negative electrode is prepared, for example, by applying a negative electrode mixture containing a negative electrode active material on a negative electrode collector and then drying the negative electrode mixture. The negative electrode mixture may contain the above-described components as required. Examples of the negative electrode active material include carbon such as non-graphitized carbon and graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x &lt; Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, And Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.

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

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

비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma-butylolactone, Ethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, Methyl, triethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivatives, tetrahydrofuran derivatives, ether, pyrophosphoric acid Methyl propionate, and ethyl propionate may be used.

유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.The organic solid electrolyte includes, for example, a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, A polymer containing an acid dissociation group and the like may be used.

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

리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a substance which is easily dissolved in the non-aqueous electrolyte. For example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenylborate, .

전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene carbonate), PRS(Propene sultone), FPC(Fluoro-Propylene carbonate) 등을 더 포함시킬 수 있다.For the purpose of improving the charge-discharge characteristics and the flame retardancy, the electrolytic solution includes, for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, hexaphosphoric triamide, , Sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrrole, 2-methoxyethanol and aluminum trichloride. In some cases, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability. In order to improve the high-temperature storage characteristics, carbon dioxide gas may be further added. FEC (Fluoro-Ethylene carbonate, PRS (propene sultone), FPC (fluoro-propylene carbonate), and the like.

이하에서는 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

1. 연속박막 형태의 유기리튬화합물 코팅층을 가지는 양극활물질 제조(p-SEI1)1. Preparation of a cathode active material having an organic lithium compound coating layer in a continuous thin film form (p-SEI1)

먼저, 리튬이온이차전지용 양극활물질로 상용의 LiNi0.85Co0.12Al0.03O2 (LNCA)을 구입하여 준비하였다.First, LiNi 0.85 Co 0.12 Al 0.03 O 2 (LNCA) commercially available as a cathode active material for a lithium ion secondary battery was prepared and prepared.

다음으로, 에틸알콜(Ethyl Alcohol) 10g과 디메틸카보네이트(DiMethyl Carbonate) 1g를 혼합하여 혼합용액(코팅용액)을 준비하였다.Next, a mixed solution (coating solution) was prepared by mixing 10 g of ethyl alcohol and 1 g of dimethyl carbonate (DiMethyl Carbonate).

다음으로, 혼합용액에 LNCA 10g을 투입하고, 60℃로 유지하면서 2시간 동안 교반하였다.Next, 10 g of LNCA was added to the mixed solution, and the mixture was stirred for 2 hours while being maintained at 60 占 폚.

다음으로, 에탄올로 세정하고 원심분리를 통해 양극활물질 분말을 용액으로부터 분리하였다.Next, the positive electrode active material powder was separated from the solution by washing with ethanol and centrifugation.

다음으로, 분리된 양극활물질 분말을 컨벡션 오븐(convection oven)을 이용하여 80℃에서 건조하여 유기리튬화합물 박막이 표면에 형성된 LNCA 양극활물질(p-SEI1)을 얻었다. Next, the separated cathode active material powder was dried at 80 캜 using a convection oven to obtain an LNCA cathode active material (p-SEI1) having an organic lithium compound thin film formed on its surface.

<실시예 2>&Lt; Example 2 >

연속박막 형태의 유기리튬화합물과 불연속적으로 존재하는 불화리튬 나노입자가 복합적으로 존재하는 코팅층을 갖는 양극활물질을 제조하였다(p-SEI2).A cathode active material having a coating layer in which a continuous thin film organic lithium compound and a discontinuous lithium fluoride nanoparticle are present in combination is prepared (p-SEI2).

혼합용액(코팅용액)에 불소를 제공할 수 있는 NH4FHF 0.04g을 더 첨가한 점을 제외하고는 실시예 1의 경우와 동일한 공정에 의하여 양극활물질을 제조하였다. A cathode active material was prepared according to the same procedure as in Example 1, except that 0.04 g of NH 4 FHF capable of providing fluorine was further added to the mixed solution (coating solution).

<비교예><Comparative Example>

비교예로는 아무런 처리가 되지 않은 상용의 LiNi0.85Co0.12Al0.03O2 (LNCA) 양극활물질을 사용하였다(LNCA). As a comparative example, commercially available LiNi 0.85 Co 0.12 Al 0.03 O 2 (LNCA) cathode active material (LNCA) was used.

<평가><Evaluation>

1. 표면 관찰 및 성분 분석1. Surface observation and component analysis

주사전자현미경과 투과전자현미경을 이용하여 표면을 관찰하고, EDS를 통하여 성분을 분석하였으며, 그 결과를 도 2 내지 도 4에 나타내었다. The surface was observed using a scanning electron microscope and a transmission electron microscope, and the components were analyzed through EDS. The results are shown in FIGS. 2 to 4.

실시예 1(p-SEI1) 및 실시예 2(p-SEI2)에 따라 제조된 양극활물질의 표면에 대하여, 도 2에는 주사전자현미경 이미지(좌: 실시예 1, 우: 실시예 2)를, 도 3에는 단면에 대한 투과전자현미경 이미지(좌: 실시예 1, 우: 실시예 2)를 나타내었다. 도 4에는 실시예 2(p-SEI2)의 타원 부분에 대한 EDS 성분 분석 결과를 나타내었다.2, a scanning electron microscope image (left: Example 1, right: Example 2) was applied to the surface of the cathode active material prepared according to Example 1 (p-SEI1) and Example 2 (p- 3 shows a transmission electron microscope image (left: Example 1, right: Example 2) of the cross section. FIG. 4 shows the result of analyzing the EDS component of the elliptical part of Example 2 (p-SEI2).

도 2를 참조하면, 실시예 1의 경우 표면에 거친 질감의 코팅층이 형성되었음을 확인할 수 있으며, 실시예 2에 대한 이미지로부터는 입자 형상의 LiF가 표면처리층에 추가된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2, it can be seen that the coating layer of rough texture was formed on the surface of Example 1, and that the particle-shaped LiF was added to the surface treatment layer from the image of Example 2.

도 3을 참조하면, 실시예 1을 통해 표면에 연속 박막 형태의 안정화층이 형성된 것을 볼 수 있으며, 실시예 2를 통해서는 박막 형태의 안정화층 중간에 LiF 입자가 복합되어 있음을 볼 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that a stabilizing layer in the form of a continuous thin film is formed on the surface through Example 1, and LiF particles are formed in the middle of the stabilizing layer in the form of a thin film through Example 2.

도 4를 참조하면, EDS 분석 결과 F 성분이 검출됨으로써, 이 입자들이 LiF임을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4, when the F component is detected as a result of the EDS analysis, it can be confirmed that these particles are LiF.

2. 양극 및 코인셀 제작2. Fabrication of anode and coin cell

특성을 평가하기 위하여 실시예 및 비교예의 양극활물질을 이용하여 양극과 코인셀을 제작하였다. In order to evaluate the characteristics, an anode and a coin cell were fabricated using the cathode active materials of Examples and Comparative Examples.

먼저, 위에서 제조한 양극활물질 90wt%, 아세틸렌블랙(Acetylene Black) 5wt%, PVDF(Polyvinylidene Fluoride) 5wt% 로 이루어진 슬러리를 Al 집전체에 도포하여 건조하고, 이를 roll press 하여 양극판을 제작하였다.First, a slurry composed of 90 wt% of the positive electrode active material, 5 wt% of acetylene black, and 5 wt% of PVDF (polyvinylidene fluoride) was coated on the Al current collector, and the resultant was rolled to produce a positive electrode plate.

다음으로, 아르곤 기체가 채워진 글로브박스(glove box)에서 코인타입(coin-type)의 CR2032 코인셀을 조립하여 제작하였다. 제조한 양극판은 셀 조립 전에 110℃ 진공건조기에서 하루 동안 건조하였다. 음극으로는 리튬-금속 칩(Li-metal chip)을 사용하였다. 분리막으로 PP(Polypropylene) 분리막을 사용하였다. 전해액으로는 1.3M LiPF6 염이 EC(Ethyl Carbonate), EMC(Ethyl Methyl Carbonate), DEC(Diethyl Carbonate)가 3 : 4 : 3 (volumetric ratio)인 혼합 용매에 용해된 용액을 사용하였다. Next, a coin-type CR2032 coin cell was assembled in a glove box filled with argon gas. The prepared positive electrode plate was dried in a 110 ° C vacuum dryer for one day before cell assembly. A lithium-metal chip (Li-metal chip) was used as a cathode. A PP (polypropylene) membrane was used as a separator. A solution of 1.3 M LiPF 6 salt dissolved in a mixed solvent of 3: 4: 3 (volumetric ratio) of EC (Ethyl Carbonate), EMC (Ethyl Methyl Carbonate) and DEC (Diethyl Carbonate) was used as the electrolyte.

3. 용량 평가3. Capacity assessment

제작된 전지의 전기화학적 성능을 galvanostatic 충전 및 방전을 통해 평가하였다. 충전 및 방전은 3.0V ~ 4.3V vs. Li+/Li의 전압 범위에서 수행하였다. 충전 시에는 정전류/정전압 방식을, 방전 시에는 정전류 방식을 사용하였다. The electrochemical performance of the fabricated cell was evaluated by galvanostatic charging and discharging. Charging and discharging are between 3.0V and 4.3V vs.. Li &lt; + &gt; / Li. The constant current / constant voltage method was used for charging, and the constant current method was used for discharging.

시험결과를 도 5 내지 도 7에 나타내었다. 실시예 1(p-SEI1), 실시예 2(p-SEI2) 및 비교예(LNCA)에 따라 제조된 리튬이온전지 코인셀에 대하여, 도 5에는 용량을, 도 6에는 율 특성을, 도 7에는 사이클 수명 특성을 나타내었다.The test results are shown in Figs. 5 to 7. FIG. 5 shows the capacity, FIG. 6 shows the rate characteristics, and FIG. 7 (b) shows the charge / discharge characteristics of the lithium ion battery coin cell manufactured according to Example 1 (p-SEI1) Cycle life characteristics.

도 5를 참조하면, 충방전 시험 결과, 실시예 1 및 실시예 2에서 제시한 처리가 양극재의 충전 방전 용량을 저하시키지 않음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, as a result of the charge-discharge test, it can be confirmed that the treatment shown in Example 1 and Example 2 did not lower the charge-discharge capacity of the cathode material.

도 6을 참조하면, 율 특성 시험 결과, 실시예 2의 처리가 양극재의 율 특성을 저하시키지 않음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, as a result of the rate characteristic test, it can be confirmed that the treatment of Example 2 does not lower the rate characteristic of the cathode material.

도 7을 참조하면, 사이클 시험 결과, 실시예 2를 통한 처리가 사이클 수명 개선에 효과적임을 확인할 수 있다. 실시예 1의 경우는 소폭의 개선 효과가 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7, as a result of the cycle test, it can be confirmed that the treatment through Example 2 is effective for improving the cycle life. It can be confirmed that the effect of the first embodiment is slightly improved.

4. 가스발생량 평가4. Evaluation of gas generation

양극활물질-전해질 간 부반응에 의한 가스 방출량의 측정을 위해서, 충전 상태에서 실시예 및 비교예에 따라 제작된 각 코인셀을 해체하여 양극을 분리하고, 분리된 양극과 전해질을 폴리프로필렌 파우치에 넣고 밀봉하였다. 셀의 조립 및 해체, 파우치 제조 등 공정은 아르곤 기체가 채워진 글로브 박스에서 진행하였다. 60℃에서 시간 경과에 따라 파우치의 부피 변화를 측정하고, 부반응에 의한 가스발생량으로 환산하였다. In order to measure the gas emission amount due to the side reaction between the cathode active material and the electrolyte, each of the coin cells manufactured in accordance with the examples and the comparative examples in the charged state was disassembled to separate the positive electrode, the separated positive electrode and the electrolyte into the polypropylene pouch, Respectively. Cell assembling and disassembling, pouch manufacturing and other processes were carried out in a glove box filled with argon gas. The volume change of the pouch was measured at 60 캜 over time and converted into the amount of gas generated by the side reaction.

시험결과를 도 8에 나타내었다. 도 8을 참조하면, 실시예의 경우 비교예보다 가스 발생량이 크게 감소하였음을 확인할 수 있다. 이로부터 전지 구동 시 스웰링 현상을 크게 개선될 것임을 예측할 수 있다.The test results are shown in Fig. Referring to FIG. 8, it can be seen that the amount of gas generated in the embodiment is greatly reduced as compared with the comparative example. From this, it can be predicted that swelling phenomenon will be greatly improved when the battery is driven.

본 발명에서 사용하는 용어는 특정한 실시형태를 설명하기 위한 것으로 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하지 않는 한, 복수의 의미를 포함한다고 보아야 할 것이다. “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재한다는 것을 의미하는 것이지, 이를 배제하기 위한 것이 아니다. 본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부한 도면에 의하여 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 보아야 할 것이다. The terms used in the present invention are intended to illustrate specific embodiments and are not intended to limit the invention. The singular presentation should be understood to include plural meanings, unless the context clearly indicates otherwise. The word &quot; comprises &quot; or &quot; having &quot; means that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, or a combination thereof described in the specification. The present invention is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is intended to be limited only by the appended claims. It will be apparent to those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. something to do.

10: 양극활물질
20: 안정화층(passivation layer)
30: 리튬 채널
10: cathode active material
20: Stabilization layer (passivation layer)
30: Lithium channel

Claims (16)

양극활물질 표면의 잔류 리튬을 안정화 하여 형성된 안정화층(passivation layer)이 표면에 연속적으로 형성되고, 상기 안정화층(passivation layer)은 유기리튬화합물을 포함하는, 리튬이온이차전지용 양극활물질.
A positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, wherein a passivation layer formed by stabilizing residual lithium on the surface of the positive electrode active material is continuously formed on the surface, and the passivation layer comprises an organic lithium compound.
제1항에 있어서,
리튬 이온이 통과할 수 있는 리튬 채널이, 상기 안정화층(passivation layer)을 관통하여 불연속적으로 섬(island) 형태로 더 형성된, 리튬이온이차전지용 양극활물질.
The method according to claim 1,
A cathode active material for a lithium ion secondary battery, wherein a lithium channel through which lithium ions can pass is further formed in an island shape discontinuously through the passivation layer.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 유기리튬화합물은 리튬메틸카보네이트, 리튬에틸카보네이트, 리튬메톡사이드, 리튬에톡사이드, 메틸리튬 및 에틸리튬로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 리튬이온이차전지용 양극활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the organic lithium compound comprises at least one member selected from the group consisting of lithium methyl carbonate, lithium ethyl carbonate, lithium methoxide, lithium ethoxide, methyl lithium and ethyl lithium.
제2항에 있어서,
상기 리튬 채널은 불화리튬을 포함하는, 리튬이온이차전지용 양극활물질.
3. The method of claim 2,
Wherein the lithium channel comprises lithium fluoride.
(a) 리튬이온이차전지용 양극활물질 및 리튬이온이차전지용 전해질 용매를 혼합하는 단계; 및
(b) 혼합물을 가열함으로써, 상기 양극활물질의 표면에 존재하는 리튬 성분이 상기 전해질 용매과 반응하여 양극활물질 표면의 잔류 리튬을 안정화 하여 형성된 안정화층(passivation layer)을 상기 양극활물질의 표면에 연속적으로 형성하는 단계를 포함하되,
소성 공정을 거치지 않는, 리튬이온이차전지용 양극활물질의 제조방법.
(a) mixing a cathode active material for a lithium ion secondary battery and an electrolyte solvent for a lithium ion secondary battery; And
(b) heating the mixture to cause a lithium component present on the surface of the cathode active material to react with the electrolyte solvent to stabilize residual lithium on the surface of the cathode active material, thereby forming a passivation layer continuously on the surface of the cathode active material , &Lt; / RTI &gt;
A method for producing a cathode active material for a lithium ion secondary battery, which is not subjected to a firing step.
제6항에 있어서,
상기 리튬이온이차전지용 양극활물질로는, 리튬코발트산화물 계열, 리튬니켈코발트산화물 계열, 리튬니켈코발트망간산화물 계열, 리튬망간산화물 계열, 리튬철인산화물 계열 및 리튬니켈코발트알루미늄산화물 계열로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용하는, 리튬이온이차전지용 양극활물질의 제조방법.
The method according to claim 6,
Examples of the positive electrode active material for the lithium ion secondary battery include one selected from the group consisting of lithium cobalt oxide series, lithium nickel cobalt oxide series, lithium nickel cobalt manganese oxide series, lithium manganese oxide series, lithium iron oxide series and lithium nickel cobalt aluminum oxide series. Wherein the positive electrode active material is a negative active material.
제6항에 있어서,
상기 리튬이온이차전지용 전해질 용매로는 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 에틸렌카보네이트, 에틸메틸카보네이트 및 프로필렌카보네이트로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용하는, 리튬이온이차전지용 양극활물질의 제조방법.
The method according to claim 6,
As the electrolyte solvent for the lithium ion secondary battery, at least one selected from the group consisting of dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and propylene carbonate is used.
제6항에 있어서,
(a) 단계에서, 리튬을 제공하는 리튬 소스를 더 혼합하는, 리튬이온이차전지용 양극활물질의 제조방법.
The method according to claim 6,
wherein the lithium source for providing lithium is further mixed in the step (a).
제9항에 있어서,
상기 리튬 소스로는 탄산리튬, 수산화리튬 및 리튬아세테이트로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용하는, 리튬이온이차전지용 양극활물질의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the lithium source is at least one selected from the group consisting of lithium carbonate, lithium hydroxide, and lithium acetate.
제6항에 있어서,
(b) 단계에서, 상기 혼합물의 가열은 25℃ 내지 150℃에서 이루어지는, 리튬이온이차전지용 양극활물질의 제조방법.
The method according to claim 6,
(b), the mixture is heated at 25 ° C to 150 ° C. The method for producing a cathode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 1,
제6항에 있어서,
(a) 단계에서, 불소를 제공하는 불소 소스를 더 혼합하고,
(b) 단계에서, 리튬 이온이 통과할 수 있는 리튬 채널이 불연속적으로 섬(island) 형태로 상기 안정화층(passivation layer)을 관통하여 형성되는,
리튬이온이차전지용 양극활물질의 제조방법.
The method according to claim 6,
In the step (a), the fluorine source providing the fluorine is further mixed,
In the step (b), a lithium channel through which lithium ions can pass is discontinuously formed in an island shape through the passivation layer.
A method for producing a cathode active material for a lithium ion secondary battery.
제12항에 있어서,
상기 불소 소스로는 불산, 불산암모늄 및 불산수소암모늄로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용하는, 리튬이온이차전지용 양극활물질의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the fluorine source is at least one selected from the group consisting of hydrofluoric acid, ammonium fluoride, and ammonium hydrogen fluoride.
제6항에 따라 제조된 리튬이온이차전지용 양극활물질.
7. A cathode active material for a lithium ion secondary battery produced according to claim 6.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220134935A (en) * 2021-03-29 2022-10-06 인하대학교 산학협력단 Positive electrode slurry for lithium secondary battery containing carbonite based additives, preparing method thereof, positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130084361A (en) 2012-01-17 2013-07-25 주식회사 엘지화학 Cathode active material and lithium secondary battery for controlling impurity or swelling comprising the same and method for manufacturing cathode active material of improved productivity
KR20150100406A (en) * 2014-02-25 2015-09-02 삼성에스디아이 주식회사 Positive active material, preparing method thereof, positive electrode for lithium secondary battery including the same, and lithium secondary battery employing the same
KR20170078892A (en) 2015-12-29 2017-07-10 전자부품연구원 Cathode active material for lithum secondary battery of coating layer is formed and manufacturing method thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130084361A (en) 2012-01-17 2013-07-25 주식회사 엘지화학 Cathode active material and lithium secondary battery for controlling impurity or swelling comprising the same and method for manufacturing cathode active material of improved productivity
KR20150100406A (en) * 2014-02-25 2015-09-02 삼성에스디아이 주식회사 Positive active material, preparing method thereof, positive electrode for lithium secondary battery including the same, and lithium secondary battery employing the same
KR20170078892A (en) 2015-12-29 2017-07-10 전자부품연구원 Cathode active material for lithum secondary battery of coating layer is formed and manufacturing method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220134935A (en) * 2021-03-29 2022-10-06 인하대학교 산학협력단 Positive electrode slurry for lithium secondary battery containing carbonite based additives, preparing method thereof, positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery
KR102609773B1 (en) * 2021-03-29 2023-12-04 인하대학교 산학협력단 Positive electrode slurry for lithium secondary battery containing carbonite based additives, preparing method thereof, positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery

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