KR102045495B1 - Cathode Active Material Particles Comprising One or More Coating Layer and Method for Preparation of the Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 이온의 흡장/방출이 가능한 리튬 함유 금속 산화물을 포함하는 코어(core); 양극 활물질의 전기전도도 향상을 위한 제 1 금속 산화물을 함유하고 상기 코어의 외면 상에 위치하는 제 1 코팅층; 및 전해액에 대한 양극 활물질의 입자 표면의 안정화를 위한 제 2 금속 산화물을 함유하고 상기 제 1 코팅층의 외면 상에 위치하는 제 2 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention is a core (core) comprising a lithium-containing metal oxide capable of occluding / releasing lithium ions; A first coating layer containing a first metal oxide for improving electrical conductivity of the positive electrode active material and positioned on an outer surface of the core; And a second coating layer containing a second metal oxide for stabilizing the particle surface of the positive electrode active material with respect to an electrolyte solution and positioned on an outer surface of the first coating layer. .

Description

하나 이상의 코팅층을 포함하는 양극 활물질 입자 및 이의 제조 방법 {Cathode Active Material Particles Comprising One or More Coating Layer and Method for Preparation of the Same}Cathode Active Material Particles Comprising One or More Coating Layer and Method for Preparation of the Same}

본 발명은 하나 이상의 코팅층을 포함하는 양극 활물질 입자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a positive electrode active material particles comprising at least one coating layer and a method for producing the same.

최근 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.Recently, secondary batteries capable of charging and discharging have been widely used as energy sources of wireless mobile devices. In addition, the secondary battery is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle that has been proposed as a solution for air pollution of existing gasoline and diesel vehicles using fossil fuel. It is attracting attention as a power source such as (Plug-In HEV).

특히, 전기자동차에 사용되는 리튬 이차전지는 높은 에너지 밀도와 단시간에 큰 출력을 발휘할 수 있는 특성과 더불어, 가혹한 조건 하에서 10 년 이상 사용될 수 있어야 하므로, 기존의 소형 리튬 이차전지보다 월등히 우수한 안전성 및 장기 수명 특성이 필연적으로 요구된다.In particular, lithium secondary batteries used in electric vehicles have high energy density and high power output in a short time, and should be able to be used for 10 years or more under severe conditions. Lifespan characteristics are inevitably required.

이러한 리튬 이차전지의 음극 활물질로는 주로 탄소재료가 사용되고 있고, 리튬 금속, 황 화합물 등의 사용도 고려되고 있다. 또한, 양극 활물질로는 주로 리튬 함유 코발트 산화물(LiCoO2)이 사용되고 있고, 그 외에 층상 결정구조의 LiMnO2, 스피넬 결정구조의 LiMn2O4 등의 리튬 함유 망간 산화물과, 리튬 함유 니켈 산화물(LiNiO2)의 사용도 고려되고 있다.As a negative electrode active material of such a lithium secondary battery, a carbon material is mainly used, and the use of lithium metal, a sulfur compound, etc. is also considered. In addition, lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ) is mainly used as the positive electrode active material, and lithium-containing manganese oxides such as LiMnO 2 having a layered crystal structure and LiMn 2 O 4 having a spinel crystal structure, and lithium-containing nickel oxide (LiNiO). The use of 2 ) is also under consideration.

상기 양극 활물질들 중 LiCoO2은 수명 특성 및 충방전 효율이 우수하여 가장 많이 사용되고 있지만, 구조적 안정성이 떨어지고, 원료로서 사용되는 코발트의 자원적 한계로 인해 고가이므로 가격 경쟁력에 한계가 있다는 단점을 가지고 있어서 전기자동차 등과 같은 분야의 동력원으로 대량 사용함에는 한계가 있다.Among the positive electrode active materials, LiCoO 2 is most used because of its excellent life characteristics and charging and discharging efficiency, but it has a disadvantage in that its price competitiveness is limited because its structural stability is low and it is expensive due to the resource limitation of cobalt used as a raw material. There is a limit to mass use as a power source in fields such as electric vehicles.

LiNiO2은 비교적 값이 싸고 높은 방전용량의 전지 특성을 나타내고 있으나, 충방전 사이클에 동반하는 체적 변화에 따라 결정구조의 급격한 상전이가 나타나고, 공기와 습기에 노출되었을 때 안전성이 급격히 저하되는 문제점이 있다.LiNiO 2 is relatively inexpensive and exhibits high discharge capacity. However, LiNiO 2 has a sudden phase transition of the crystal structure due to the volume change associated with the charge / discharge cycle. .

또한, LiMnO2, LiMn2O4 등의 리튬 망간 산화물은 열적 안전성이 우수하고 가격이 저렴하다는 장점이 있지만, 용량이 작고, 사이클 특성이 나쁘며, 고온 특성이 열악하다는 문제점이 있다.In addition, lithium manganese oxides such as LiMnO 2 and LiMn 2 O 4 have the advantages of excellent thermal safety and low price, but have a problem of small capacity, poor cycle characteristics, and poor high temperature characteristics.

따라서, 이와는 다른 구조를 가지는 새로운 양극 활물질에 대해 많은 연구가 행해지고 있다.Therefore, much research has been conducted on new positive electrode active materials having a structure different from this.

예를 들어, Mn이 고함량으로 포함된 리튬 전이금속 산화물에서 리튬의 함량이 전이금속의 함량보다 높아 4.5V 이상의 고전압 하에서 270 mAh/g 이상의 고용량을 발휘하는 리튬 과잉(excess) 조성의 산화물을 사용하려는 시도가 있었다. For example, in the lithium transition metal oxide containing high Mn content, the lithium content is higher than the transition metal content, and thus, an oxide having a lithium excess composition exhibiting a high capacity of 270 mAh / g or more under a high voltage of 4.5 V or more is used. There was an attempt to do it.

그러나, 리튬 과잉(excess) 조성의 상기 산화물은 비가역 용량이 클 뿐만 아니라, 잉여 리튬을 활용하기 위한 고전압 활성화시 리튬 외에 산소까지 활물질 구조 밖으로 빠져나오므로, 활물질 구조가 붕괴되고 그로 인한 전압 강하(voltage sagging) 현상이 발생하여 전지셀의 퇴화를 촉진시키는 문제점을 가지는 것으로 발견되었다.However, the oxide having a lithium excess composition not only has a large irreversible capacity, but also escapes out of the active material structure to oxygen in addition to lithium at the time of high voltage activation for utilizing excess lithium, so that the active material structure collapses and the resulting voltage drop It has been found to have a problem of accelerating degeneration of a battery cell due to a sagging) phenomenon.

그밖에, 층상 구조 양극 활물질의 구조적 안정성을 확보하기 위하여 Li2MnO3를 함유하는 층상 구조의 양극 활물질을 사용하는 방법이 개시된 바 있다. 이 경우, 상기 물질은 Mn을 많이 함유하고 있어서 가격이 매우 저렴하며, 고전압에서 용량이 크고 안정하다는 장점을 가지고 있으나, 4.4 ~ 4.6V의 평탄구간에 대한 활성화(activation) 구간이 지난 후에 층상 구조에서 스피넬(spinel) 구조로 전이가 일어나 도메인(domain)간의 접촉이 느슨해지므로, 구조적 변화가 심하여 전기적 특성을 향상시키는 데에는 개선의 여지가 있었다. In addition, a method of using a layered positive electrode active material containing Li 2 MnO 3 has been disclosed in order to secure structural stability of the layered positive electrode active material. In this case, the material contains a lot of Mn, the price is very low, has the advantage of high capacity and stable at high voltage, but after the activation section for the flat section of 4.4 ~ 4.6V after the layer structure Since the transition to the spinel structure causes loosening of contact between domains, structural changes are severe and there is room for improvement in improving electrical properties.

상기와 같이, 아직까지 소망하는 수준의 출력 특성, 사이클 특성 및 에너지 밀도를 겸비한 이차전지의 구성이 아직 제안되지 못하고 있다.As described above, the construction of a secondary battery having a desired level of output characteristics, cycle characteristics and energy density has not been proposed yet.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 리튬 이온의 흡장/방출이 가능한 리튬 함유 금속 산화물을 포함하는 코어(core); 양극 활물질의 전기전도도 향상을 위한 제 1 금속 산화물을 함유하고 상기 코어의 외면 상에 위치하는 제 1 코팅층; 및 전해액에 대한 양극 활물질의 입자 표면의 안정화를 위한 제 2 금속 산화물을 함유하고 상기 제 1 코팅층의 외면 상에 위치하는 제 2 코팅층을 포함하는 양극 활물질 입자를 이용하는 경우, 이차전지의 출력 특성, 사이클 특성 및 에너지 밀도가 현저하게 향상됨을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application, after repeated in-depth studies and various experiments, as described later, a core containing a lithium-containing metal oxide capable of occluding / releasing lithium ions; A first coating layer containing a first metal oxide for improving electrical conductivity of the positive electrode active material and positioned on an outer surface of the core; And a second coating layer containing a second metal oxide for stabilizing the particle surface of the cathode active material with respect to the electrolyte and positioned on an outer surface of the first coating layer. It was confirmed that the characteristics and energy density were significantly improved, and the present invention was completed.

따라서, 본 발명에 따른 양극 활물질 입자는 리튬 이온의 흡장/방출이 가능한 리튬 함유 금속 산화물을 포함하는 코어(core); 양극 활물질의 전기전도도 향상을 위한 제 1 금속 산화물을 함유하고 상기 코어의 외면 상에 위치하는 제 1 코팅층; 및 전해액에 대한 양극 활물질의 입자 표면의 안정화를 위한 제 2 금속 산화물을 함유하고 상기 제 1 코팅층의 외면 상에 위치하는 제 2 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 한다.Accordingly, the cathode active material particle according to the present invention includes a core including a lithium-containing metal oxide capable of occluding / discharging lithium ions; A first coating layer containing a first metal oxide for improving electrical conductivity of the positive electrode active material and positioned on an outer surface of the core; And a second coating layer containing a second metal oxide for stabilizing the particle surface of the cathode active material with respect to the electrolyte and positioned on an outer surface of the first coating layer.

즉, 상기 제 1 코팅층이 코어의 외면 상에 위치하여 양극 활물질 입자의 전기전도도를 향상시킴으로써, 이차전지의 출력 특성이 향상된다.That is, the first coating layer is located on the outer surface of the core to improve the electrical conductivity of the positive electrode active material particles, thereby improving the output characteristics of the secondary battery.

또한, 양극 활물질 입자의 전기전도도가 향상으로, 일정한 출력을 유지하면서도 양극 합제의 로딩량을 증가시킬 수 있어, 이차전지의 에너지 밀도가 향상된다.In addition, the electrical conductivity of the positive electrode active material particles is improved, so that the loading amount of the positive electrode mixture can be increased while maintaining a constant output, thereby improving the energy density of the secondary battery.

다만, 전기전도도 향상을 위한 상기 제 1 코팅층은 이차전지의 사용 중에 코어의 표면에서 탈리될 수 있고, 이 경우, 출력 특성 및 에너지 밀도가 저하되는 문제가 발생한다. 따라서, 상기 제 1 코팅층의 탈리를 방지하여, 이차전지를 오래 사용하여도 출력 특성 및 에너지 밀도 등 이차전지의 전반적인 성능 저하를 방지하기 위하여, 표면 안정화를 위한 제 2 코팅층을 제 1 코팅층의 외면 상에 위치시킨다.However, the first coating layer for improving the electrical conductivity may be detached from the surface of the core during the use of the secondary battery, in this case, the output characteristics and energy density is reduced. Therefore, in order to prevent detachment of the first coating layer and to prevent degradation of the overall performance of the secondary battery such as output characteristics and energy density even when the secondary battery is used for a long time, a second coating layer for surface stabilization may be formed on the outer surface of the first coating layer. Place it in

이와 같이, 상기 제 2 코팅층을 제 1 코팅층의 외면 상에 위치시키는 경우, 양극 활물질의 표면이 안정화 되어, 이차전지의 사이클 특성이 향상된다.As such, when the second coating layer is positioned on the outer surface of the first coating layer, the surface of the positive electrode active material is stabilized, thereby improving cycle characteristics of the secondary battery.

상기 코어를 구성하는 리튬 함유 금속 산화물은, 리튬 이온의 흡장/방출이 가능한 물질이면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 리튬 금속 산화물, 리튬 전이금속 산화물, 리튬 전이금속 복합 산화물, 및 리튬 과함량 산화물(over-lithium oxide)등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.The lithium-containing metal oxide constituting the core is not particularly limited as long as it is a substance capable of occluding / releasing lithium ions. For example, lithium metal oxide, lithium transition metal oxide, lithium transition metal composite oxide, and lithium excess content It may be one or more selected from the group consisting of oxides (over-lithium oxide).

상세하게는, 상기 리튬 함유 금속 산화물은, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, 리튬 바나듐 산화물; 리튬 철 인산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Specifically, the lithium-containing metal oxide may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2-x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 ; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , lithium vanadium oxides; Lithium iron phosphate; Ni-site type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1-x M x O 2 , wherein M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, and x = 0.01 to 0.3; Formula LiMn 2-x M x O 2 (wherein M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta and x = 0.01 to 0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 (wherein M = Fe, Co, Lithium manganese composite oxide represented by Ni, Cu or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with alkaline earth metal ions; Fe 2 (MoO 4 ) 3 and the like, but are not limited to these.

상기 제 1 코팅층에 함유되어 있는 제 1 금속 산화물은 양극 활물질의 전기전도도를 향상시킬 수 있는 물질이면 이를 사용할 수 있으며, 하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 금속 산화물은 산화루테늄일 수 있다.The first metal oxide contained in the first coating layer may be used as long as it is a material capable of improving the electrical conductivity of the positive electrode active material. In one specific example, the first metal oxide may be ruthenium oxide.

상기 산화루테늄은 기타 금속 산화물에 비해, 양극 활물질 입자의 전기전도도를 향상시키는 효과가 특히 뛰어난 것으로 확인되었다.The ruthenium oxide was found to be particularly excellent in effect of improving the electrical conductivity of the positive electrode active material particles, compared to other metal oxides.

상기 제 1 코팅층의 두께는 1 nm 내지 50 nm일 수 있고, 상세하게는 5 nm 내지 30 nm일 수 있으며, 더욱 상세하게는 10 nm 내지 20 nm일 수 있다.The first coating layer may have a thickness of about 1 nm to about 50 nm, in detail about 5 nm to about 30 nm, and more specifically about 10 nm to about 20 nm.

제 1 코팅층의 두께가 1 nm 미만이면 코어의 표면에서 탈리되기 쉽고, 전기전도도 향상의 효과가 크지 않으며, 50 nm 초과이면, 양극 활물질 입자 내에서 이차전지의 용량을 결정하는 코어의 비중이 줄어들어 이차전지의 용량 감소를 초래할 수 있다.If the thickness of the first coating layer is less than 1 nm, it is easy to be detached from the surface of the core, and the effect of improving electrical conductivity is not great. If the thickness of the first coating layer is greater than 50 nm, the specific gravity of the core for determining the capacity of the secondary battery in the positive electrode active material particles is reduced, thereby reducing secondary May result in a reduced capacity of the battery.

또한, 상기 양극 활물질 입자는 제 1 금속 산화물을 양극 활물질 입자의 전체 중량을 기준으로 0.08 중량% 내지 4.00 중량%, 상세하게는 0.1 중량% 내지 2 중량%일 수 있고, 더욱 상세하게는 0.2 중량% 내지 0.7 중량%, 특히 상세하게는 0.5 중량% 내지 0.7 중량%로 포함할 수 있다.In addition, the cathode active material particles may be 0.08% to 4.00% by weight, specifically 0.1% to 2% by weight of the first metal oxide, based on the total weight of the cathode active material particles, more specifically 0.2% by weight To 0.7% by weight, in particular 0.5% to 0.7% by weight.

하나의 구체적인 예에서, 상기 제 2 코팅층에 함유되어 있는 제 2 금속 산화물은 전해액 및 리튬 이온과 반응을 유발하지 않으면서, 양극 활물질 입자의 표면을 안정화시킬 수 있는 것이면 특별히 제한되지는 않으나, 상세하게는 산화알루미늄일 수 있다.In one specific example, the second metal oxide contained in the second coating layer is not particularly limited as long as it can stabilize the surface of the positive electrode active material particles without causing a reaction with an electrolyte solution and lithium ions. May be aluminum oxide.

산화알루미늄은 기타 금속 산화물에 비해 표면을 안정화 시키는 효과가 뛰어나며, 구조적 안정성으로 인해 양극 활물질 입자의 표면에서 유지력이 뛰어난 것으로 확인되었다.Aluminum oxide has a superior surface stabilization effect than other metal oxides, and has been confirmed to have excellent retention on the surface of the cathode active material particles due to its structural stability.

상기 제 2 코팅층의 두께는 0.2 nm 내지 2 nm, 상세하게는 0.4 nm 내지 1.5 nm일 수 잇고, 더욱 상세하게는 0.6 nm 내지 0.8 nm일 수 있다.The thickness of the second coating layer may be 0.2 nm to 2 nm, specifically 0.4 nm to 1.5 nm, and more specifically 0.6 nm to 0.8 nm.

상기 제 2 코팅층의 두께가 0.2 nm 미만인 경우에는 두께가 너무 얇아서 표면을 충분히 안정화 시키기 어렵고, 외부 영향으로 제 2 코팅층이 쉽게 탈리될 수 있어 이차전지의 사이클 특성을 향상시키기 어렵고, 2 nm 초과인 경우에는 제 2 코팅층의 형성에 시간과 비용이 과도하게 소요되고, 입자 내에 양극 활물질의 함량이 상대적으로 감소하여 이차전지의 용량 감소를 초래할 수 있다.When the thickness of the second coating layer is less than 0.2 nm, the thickness is too thin to stabilize the surface sufficiently, and the second coating layer may be easily detached due to external influence, making it difficult to improve cycle characteristics of the secondary battery. There is an excessive amount of time and cost in the formation of the second coating layer, the content of the positive electrode active material in the particles can be relatively reduced can lead to a decrease in the capacity of the secondary battery.

또한, 상기 양극 활물질 입자는 제 2 금속 산화물을 양극 활물질 입자의 전체 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 0.5 중량%, 상세하게는 0.01 중량% 내지 0.1 중량%, 더욱 상세하게는 0.03 중량% 내지 0.05 중량%로 포함할 수 있다.In addition, the positive electrode active material particles may be 0.01 wt% to 0.5 wt%, specifically 0.01 wt% to 0.1 wt%, and more specifically 0.03 wt% to 0.05 wt% of the second metal oxide based on the total weight of the cathode active material particles. May contain%.

본 발명은 또한 상기 양극 활물질 입자를 제조하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing the positive electrode active material particles.

본 발명에 따른 양극 활물질 입자의 제조 방법은,Method for producing a positive electrode active material particles according to the present invention,

(a) 리튬 이온의 흡장/방출이 가능한 리튬 함유 금속 산화물 입자를 준비하는 과정;(a) preparing lithium-containing metal oxide particles capable of occluding / releasing lithium ions;

(b) 제 1 금속 산화물 전구체, 산화제, 및 반응 촉진용 연료(fuel)가 포함되어 있는 용액에 리튬 함유 금속 산화물 입자를 투여하여, 코어인 리튬 함유 금속 산화물 입자의 표면에 전기전도도 향상을 위한 제 1 금속 산화물의 제 1 코팅층을 형성하는 과정; 및(b) A method for improving electrical conductivity on the surface of lithium-containing metal oxide particles as a core by administering lithium-containing metal oxide particles to a solution containing a first metal oxide precursor, an oxidant, and a fuel for reaction promotion. 1 forming a first coating layer of a metal oxide; And

(c) 상기 제 1 코팅층이 형성된 양극 활물질 입자를 열처리(annealing)하는 과정;을 포함한다.(c) annealing the cathode active material particles having the first coating layer formed thereon.

상기 과정(b)에서 제 1 금속 산화물 전구체, 산화제, 및 반응 촉진용 연료가 포함되어 있는 용액에 리튬 함유 금속 산화물 입자를 투여하여 반응을 수행하고, 반응이 종료된 후 용매를 증발시키면 코어의 표면에 제 1 금속 산화물 전구체의 산화물, 즉 제 1 금속 산화물이 코팅된다.In the process (b), the lithium-containing metal oxide particles are administered to the solution containing the first metal oxide precursor, the oxidant, and the fuel for promoting the reaction, and the reaction is completed. The oxide of the first metal oxide precursor, ie the first metal oxide, is coated on.

이후 상기 열처리 과정을 거침으로써, 제 1 금속 산화물 전구체에서 제 1 금속 산화물로 완전히 산화되지 못한 중간 생성물들이 완전히 산화될 수 있고, 제 1 코팅층에 포함되어 있는 제 1 금속 산화물들이 결정 구조를 형성함으로써, 전기전도도를 향상시키는 효과 및 구조적 안정성이 더욱 증가한다.After the heat treatment process, intermediate products that are not completely oxidized from the first metal oxide precursor to the first metal oxide can be completely oxidized, and the first metal oxides included in the first coating layer form a crystal structure. The effect of improving electrical conductivity and structural stability is further increased.

이때, 상기 연료는 과정(b)를 거친 후에고 제 1 코팅층에 포함되어 있다가, 과정(c)의 열처리 과정에서 산화 반응의 활성화 에너지를 낮춰 반응 속도를 촉진 시키며, 상대적으로 낮은 온도에서 반응이 진행될 수 있도록 해준다. 상기 연료에 의해 더 빠른 시간 내에 열처리 공정을 마칠 수 있어, 공정의 효율성이 증대되고, 제조 비용이 절감되는 효과가 있다.At this time, the fuel is included in the first coating layer after the step (b), and in the heat treatment of step (c) lowers the activation energy of the oxidation reaction to promote the reaction rate, the reaction is carried out at a relatively low temperature Allow it to proceed The fuel can finish the heat treatment process in a shorter time, thereby increasing the efficiency of the process and reducing the manufacturing cost.

하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 금속 산화물 전구체는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어, 염화루테늄, 염화루테늄 수화물, 질산루테늄 및 아세트산루테늄 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있고, 상세하게는 염화루테늄 수화물일 수 있다.In one specific example, the first metal oxide precursor is not particularly limited, but may be, for example, one or more selected from the group consisting of ruthenium chloride, ruthenium chloride hydrate, ruthenium nitrate, ruthenium acetate, and the like, in detail Ruthenium chloride hydrate.

하나의 구체적인 예에서, 상기 산화제는 제 1 금속 산화물 전구체를 제 1 금속 산화물로 산화시킬 수 있고, 부반응을 심하게 일으키지 않는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 질산암모늄, 질산루테늄 및 유기질산염(organic nitrate) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고, 상세하게는 질산 암모늄일 수 있다.In one specific example, the oxidant is capable of oxidizing the first metal oxide precursor to the first metal oxide, and is not particularly limited so long as it does not cause severe side reactions. nitrate) and one or more selected from the group consisting of ammonium nitrate.

하나의 구체적인 예에서, 상기 용액은 용매로서 2-메톡시에탄올, 무수에탄올 및 무수메탄올 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있고, 상세하게는 2-메톡시에탄올을 포함할 수 있다.In one specific example, the solution may include one or more selected from the group consisting of 2-methoxyethanol, anhydrous ethanol, anhydrous methanol, and the like as a solvent, and in detail, may include 2-methoxyethanol. .

하나의 구체적인 예에서, 상기 연료는 요소(urea), 아세틸아세톤, 및 케톤기 함유 유기화합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있고, 상세하게는 요소일 수 있다.In one specific example, the fuel may be at least one selected from the group consisting of urea, acetylacetone, and ketone group-containing organic compounds, and in detail, may be urea.

하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 금속 산화물 전구체의 농도는 0.01 M 내지 0.2 M, 상세하게는 0.02 M 내지 0.1 M 일 수 있으며, 0.01 M 미만인 경우에는 반응 속도가 느려서 반응에 소요되는 시간이 너무 길고, 0.2 M 초과인 경우에는 제 1 코팅층의 두께가 필요 이상으로 두꺼워질 수 있고, 균일한 두께로 코팅하기 어려울 수 있어 바람직하지 않다.In one specific example, the concentration of the first metal oxide precursor may be 0.01 M to 0.2 M, specifically 0.02 M to 0.1 M, if less than 0.01 M reaction time is too long and the time required for the reaction is too long In the case of more than 0.2 M, the thickness of the first coating layer may be thicker than necessary and may be difficult to coat with a uniform thickness.

상기 제 1 금속 산화물 전구체:산화제:연료의 몰 비율은 1.0~2.0:1.0~2.0:1.0~2.0, 상세하게는 1.0~1.5:1.0~1.5:1.0~1.5일 수 있으며, 이러한 비율 범위 내인 경우, 적절한 속도로 반응이 일어날 수 있고, 제 1 코팅층을 균일한 두께로 형성할 수 있다.The molar ratio of the first metal oxide precursor: oxidant: fuel may be 1.0 to 2.0: 1.0 to 2.0: 1.0 to 2.0, and specifically 1.0 to 1.5: 1.0 to 1.5: 1.0 to 1.5, and in this ratio range, The reaction may occur at an appropriate rate, and the first coating layer may be formed to a uniform thickness.

하나의 구체적인 예에서, 상기 열처리는 250℃ 내지 800℃의 온도로 1 내지 5시간 동안 수행할 수 있고, 상세하게는 400℃ 내지 500℃의 온도로 수행할 수 있다.In one specific example, the heat treatment may be performed for 1 to 5 hours at a temperature of 250 ℃ to 800 ℃, in detail may be carried out at a temperature of 400 ℃ to 500 ℃.

열처리의 반응 온도가 250℃ 미만인 경우에는 반응 속도가 느리고, 반응에 많은 시간이 소요되며, 제 1 금속 산화물의 결정 구조가 발달하지 못하며, 800℃ 초과인 경우에는, 반응 속도가 너무 빨라서 공정 상 품질 관리가 어려우며, 고온을 유지하기 위한 비용 소모가 크다.When the reaction temperature of the heat treatment is less than 250 ° C, the reaction rate is slow, the reaction takes a long time, the crystal structure of the first metal oxide does not develop, and when the reaction temperature is above 800 ° C, the reaction rate is too fast, resulting in process quality. It is difficult to manage and costly to maintain high temperature.

한편, 상기 양극 활물질 입자의 제조 방법은 과정(c) 이후에, 하기 과정(d)를 더 포함할 수 있다:On the other hand, the method for producing the positive electrode active material particles may further include the following process (d) after the process (c):

(d) 전해액에 대한 양극 활물질의 입자 표면의 안정화를 위한 제 2 금속 산화물을 포함하고 제 1 코팅층의 외면 상에 위치하는 제 2 코팅층을 형성하는 과정.(d) forming a second coating layer comprising a second metal oxide for stabilizing the particle surface of the positive electrode active material with respect to the electrolyte and located on an outer surface of the first coating layer.

하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(d)에서, 원자층 증착법(atomic layer deposition)으로 제 2 코팅층을 형성할 수 있다.In one specific example, in the process (d), it is possible to form the second coating layer by atomic layer deposition (atomic layer deposition).

상기 제 2 코팅층은 양극 활물질의 입자 표면의 안정화를 위한 것이므로, 일정한 두께 이상이면 목적한 효과를 달성할 수 있고, 따라서, 되도록이면 얇게 코팅하는 것이 에너지 밀도 측면에서 효율적이다.Since the second coating layer is for stabilization of the particle surface of the positive electrode active material, the desired effect can be achieved if the thickness is greater than or equal to a predetermined thickness. Therefore, the thin coating is efficient in terms of energy density.

상기 원자층 증착법은 대략 0.1 nm 단위로 코팅층의 두께를 조절할 수 있으므로, 제 2 코팅층을 얇게 코팅할 수 있어, 이차전지의 에너지 밀도를 현저하게 향상시킬 수 있다.The atomic layer deposition method can adjust the thickness of the coating layer in approximately 0.1 nm unit, it is possible to coat the second coating layer thin, it is possible to significantly improve the energy density of the secondary battery.

상기 제 2 코팅층을 원하는 두께로 형성하기 위해서는, 과정(d)에서, 원자층 증착법을 1 사이클 내지 10 사이클, 상세하게는 3 사이클 내지 4 사이클 수행하여 제 2 코팅층을 형성할 수 있다.In order to form the second coating layer to a desired thickness, in the process (d), the second coating layer may be formed by performing the atomic layer deposition method 1 cycle to 10 cycles, specifically, 3 cycles to 4 cycles.

하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 코팅층은 코어의 외면 전체의 50% 내지 90%에 도포되어 있고, 상기 제 2 코팅층은 코어 및 제 1 코팅층을 포함한 외면 전체에 도포되어 있는 구조일 수 있다.In one specific example, the first coating layer is applied to 50% to 90% of the entire outer surface of the core, the second coating layer may have a structure that is applied to the entire outer surface including the core and the first coating layer.

상기 제 2 코팅층을 형성하기 위해서 원자층 증착법을 사용하는 경우, 양극 활물질 입자의 위치가 고정된 상태에서 실시하는 것이 아니고, 코어 및 제 1 코팅층을 포함한 외면 전체에 제 2 코팅층이 형성될 수 있도록, 입자의 위치를 변경하면서 원자층 증착법을 실시할 수 있다.When the atomic layer deposition method is used to form the second coating layer, the second coating layer may be formed on the entire outer surface including the core and the first coating layer, rather than being performed in a fixed position of the positive electrode active material particles. The atomic layer deposition method can be performed while changing the position of the particles.

본 발명은 또한, 상기 양극 활물질 입자, 바인더, 및 도전제를 포함하는 양극 합제, 상기 양극 합제가 집전체 상에 도포되어 있는 이차전지용 양극, 및 상기 이차전지용 양극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.The present invention also provides a lithium secondary battery comprising a positive electrode mixture including the positive electrode active material particles, a binder, and a conductive agent, a positive electrode for a secondary battery coated with the positive electrode mixture on a current collector, and a positive electrode for the secondary battery. .

이하, 본 발명에 따른 리튬 이차전지의 기타 성분에 대해서 설명한다.Hereinafter, other components of the lithium secondary battery according to the present invention will be described.

양극은, 예를 들어, 양극 집전체의 양면에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라서는 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared by, for example, applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder to both surfaces of a positive electrode current collector, followed by drying and pressing, and optionally adding a filler to the mixture.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 300 ㎛의 두께로 제조되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 및 알루미늄이나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티타늄 또는 은으로 표면처리 한 것 중에서 선택되는 하나를 사용할 수 있고, 상세하게는 알루미늄이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The positive electrode current collector is generally manufactured to a thickness of 3 ~ 300 ㎛, and is not particularly limited as long as it has a high conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium , And one selected from surface treated with carbon, nickel, titanium, or silver on the surface of aluminum or stainless steel may be used, and in detail, aluminum may be used. The current collector may form fine irregularities on its surface to increase the adhesion of the positive electrode active material, and may be in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.

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

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

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

반면에, 음극은 음극 집전체에 음극 활물질, 도전재, 및 바인더를 포함하는 음극 합제를 도포하여 제조될 수 있으며, 이에 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.On the other hand, the negative electrode may be manufactured by applying a negative electrode mixture including a negative electrode active material, a conductive material, and a binder to the negative electrode current collector, and may further include a filler and the like.

상기 음극 집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery. For example, the negative electrode current collector may be formed on the surface of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper, or stainless steel. Surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver and the like, aluminum-cadmium alloy and the like can be used. In addition, like the positive electrode current collector, fine concavities and convexities may be formed on the surface to enhance the bonding strength of the negative electrode active material, and may be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.

본 발명에서 음극 집전체의 두께는 3 내지 300 ㎛의 범위 내에서 모두 동일할 수 있으나, 경우에 따라서는 각각 서로 다른 값을 가질 수 있다.In the present invention, the thickness of the negative electrode current collector may be all the same within the range of 3 to 300 ㎛, in some cases may have a different value.

상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, 및, Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.The negative electrode active material may be, for example, carbon such as hardly graphitized carbon or graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0 ≦ x ≦ 1), Li x WO 2 (0 ≦ x ≦ 1), Sn x Me 1-x Me ' y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, halogen, 0 <x ≦ 1; 1 ≦ y ≦ 3; 1 ≦ z ≦ 8); Lithium metal; Lithium alloys; Silicon-based alloys; Tin-based alloys; 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 metal oxides such as Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 마이크로미터고, 두께는 일반적으로 5 ~ 30 마이크로미터다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separator is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally from 0.01 to 10 micrometers, the thickness is generally from 5 to 30 micrometers. As such a separator, for example, olefin polymers such as chemical resistance and hydrophobic polypropylene; Sheets made of glass fibers or polyethylene, nonwoven fabrics, and the like are used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separator.

상기 전해액은 리튬염 함유 비수 전해질일 수 있고, 상기 리튬염 함유 비수 전해질은 비수 전해질과 리튬염으로 이루어져 있으며, 상기 비수 전해질로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The electrolyte may be a lithium salt-containing non-aqueous electrolyte, the lithium salt-containing non-aqueous electrolyte is composed of a non-aqueous electrolyte and a lithium salt, the non-aqueous organic solvent, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte and the like are used, but these It is not limited only.

상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시푸란, 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.As the non-aqueous organic solvent, for example, N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma Butyl lactone, 1,2-dimethoxy ethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolon, formamide, dimethylformamide, dioxolon, acetonitrile Nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxy methane, dioxoron derivatives, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivatives, Aprotic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyroionate and ethyl propionate can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 설파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphate ester polymers, polyedgetion lysine, polyester sulfides, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, and ions. Polymerizers containing a sex dissociation group and the like can be used.

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

상기 리튬염은 상기 비수 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a good material to dissolve in the nonaqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , CH 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic lithium carbonate, lithium tetraphenylborate, imide and the like can be used.

또한, 비수 전해질에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.In addition, nonaqueous electrolytes include pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphate triamide, for the purpose of improving charge and discharge characteristics, flame retardancy, and the like. Nitrobenzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrroles, 2-methoxy ethanol, aluminum trichloride and the like may be added. have. In some cases, in order to impart nonflammability, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further included, and carbon dioxide gas may be further included to improve high temperature storage characteristics, and FEC (Fluoro-Ethylene) may be further included. Carbonate), PRS (Propene sultone) may be further included.

하나의 구체적인 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수 전해질을 제조할 수 있다.In one specific example, lithium salts such as LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2, and the like, may be prepared by cyclic carbonate of EC or PC, which is a highly dielectric solvent, and DEC, DMC, or EMC, which are low viscosity solvents. Lithium salt-containing nonaqueous electrolyte can be prepared by adding to a mixed solvent of linear carbonate.

본 발명은 또한, 상기 이차전지를 단위전지로서 포함하는 전지팩, 상기 전지팩을 전원으로서 포함하는 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a battery pack including the secondary battery as a unit cell, and a device including the battery pack as a power source.

상기 디바이스는, 예를 들어, 노트북 컴퓨터, 넷북, 태블릿 PC, 휴대폰, MP3, 웨어러블 전자기기, 파워 툴(power tool), 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV), 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter), 전기 골프 카트(electric golf cart), 또는 전력저장용 시스템일 수 있지만, 이들만으로 한정되지 않음은 물론이다.The device may be, for example, a laptop computer, a netbook, a tablet PC, a mobile phone, an MP3, a wearable electronic device, a power tool, an electric vehicle (EV), or a hybrid electric vehicle (HEV). , Plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs), electric bikes (E-bikes), electric scooters (E-scooters), electric golf carts, or power storage systems However, of course, it is not limited only to these.

이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.Since the structure and fabrication method of such a device are known in the art, detailed description thereof will be omitted herein.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 양극 활물질 입자는, 제 1 코팅층이 코어의 외면 상에 위치하여 양극 활물질 입자의 전기전도도를 향상시키고, 이차전지의 출력 특성을 향상시킨다.As described above, in the cathode active material particles according to the present invention, the first coating layer is positioned on the outer surface of the core to improve the electrical conductivity of the cathode active material particles and to improve the output characteristics of the secondary battery.

또한, 양극 활물질 입자의 전기전도도가 향상으로, 일정한 출력을 유지하면서도 양극 합제의 로딩량을 증가시킬 수 있어, 이차전지의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.In addition, by improving the electrical conductivity of the positive electrode active material particles, it is possible to increase the loading amount of the positive electrode mixture while maintaining a constant output, it is possible to improve the energy density of the secondary battery.

더욱이, 제 2 코팅층이 전해액에 대한 양극 활물질의 표면을 안정화 시킴으로써, 이차전지의 사이클 특성을 향상시킨다.Furthermore, the second coating layer stabilizes the surface of the positive electrode active material with respect to the electrolyte, thereby improving cycle characteristics of the secondary battery.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 양극 활물질 입자의 제 1 코팅층을 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸 모식도이다;
도 2 및 도 3은 도 1의 제조 방법에 따라 제조된 제 1 코팅층이 형성된 양극 활물질 입자의 energy dispersive spectroscopy (EDS)결과이다;
도 4는 산화루테늄 코팅 전의 LNMO와 산화루테늄 코팅 후의 LNMO를 투과전자현미경(transmission electron microscope, TEM)으로 촬영한 사진이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제 1 코팅층 및 제 2 코팅층이 형성된 양극 활물질 입자들의 구조를 나타낸 모식도이다;
도 6은 본 발명의 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 저에너지 이온 산란(low energy ion scattering, LEIS) 분석 결과를 나타낸 그래프이다;
도 7 및 도 8은 각각 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1의 전기전도도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다;
도 9는 본 발명의 실시예 4, 실시예 5 및 비교예 3의 2 회 충방전 시 충방전용량을 측정한 그래프이다;
도 10은 본 발명의 실시예 4, 실시예 5 및 비교예 3의 C-rate에 변화에 따른 용량 변화를 측정한 그래프이다;
도 11는 본 발명의 실시예 4, 실시예 5, 및 비교예 3의 충방전 횟수에 따른 쿨롱 효율의 변화를 측정한 그래프이다;
도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예 4, 실시예 6, 실시예 7, 실시예 8, 비교예 4, 및 비교예 5의 C-rate변화에 따른 용량 변화를 측정한 그래프이다;
도 14 및 도 15는 본 발명의 실시예 7, 실시예 9, 실시예 10, 비교예 5, 비교예 6, 및 비교예 7의 C-rate변화에 따른 용량 변화를 측정한 그래프이다;
도 16 및 도 17은 본 발명의 실시예 7, 실시예 9, 비교예 5, 비교예 6, 비교예 8, 및 비교예 9의 사이클 진행에 따른 용량 변화를 측정한 그래프이다;
도 18 및 도 19은 본 발명의 실시예 7, 실시예 9, 비교예 5, 비교예 6, 비교예 8, 및 비교예 9의 사이클 진행에 따른 쿨롱 효율 변화를 측정한 그래프이다.
1 is a schematic view sequentially showing a method for producing a first coating layer of the positive electrode active material particles according to an embodiment of the present invention;
2 and 3 are energy dispersive spectroscopy (EDS) results of the positive electrode active material particles having the first coating layer prepared according to the manufacturing method of FIG. 1;
4 is a photograph taken with a transmission electron microscope (TEM) of LNMO before ruthenium oxide coating and LNMO after ruthenium oxide coating;
5 is a schematic diagram showing the structure of the positive electrode active material particles formed with the first coating layer and the second coating layer according to an embodiment of the present invention;
6 is a graph showing the results of low energy ion scattering (LEIS) analysis of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 of the present invention;
7 and 8 are graphs showing the results of measuring the electrical conductivity of Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention, respectively;
9 is a graph measuring charge and discharge capacity during two charge and discharge cycles of Examples 4, 5 and Comparative Example 3 of the present invention;
10 is a graph measuring capacity change according to change of C-rate of Example 4, Example 5 and Comparative Example 3 of the present invention;
11 is a graph measuring a change in the coulombic efficiency according to the number of charge and discharge cycles of Examples 4, 5, and Comparative Example 3 of the present invention;
12 and 13 are graphs of the capacity change according to the C-rate change of Example 4, Example 6, Example 7, Example 8, Comparative Example 4, and Comparative Example 5 of the present invention;
14 and 15 are graphs of the capacity change according to the C-rate change of Example 7, Example 9, Example 10, Comparative Example 5, Comparative Example 6, and Comparative Example 7 of the present invention;
16 and 17 are graphs measuring the capacity change according to the progress of the cycle of Example 7, Example 9, Comparative Example 5, Comparative Example 6, Comparative Example 8, and Comparative Example 9 of the present invention;
18 and 19 are graphs measuring the coulombic efficiency change according to the progress of the cycle of Example 7, Example 9, Comparative Example 5, Comparative Example 6, Comparative Example 8, and Comparative Example 9 of the present invention.

이하에서는, 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.In the following, with reference to the embodiments of the present invention, this is for easier understanding of the present invention, the scope of the present invention is not limited thereto.

<제조예 1><Manufacture example 1>

제 1 코팅층의 제조 - 습식법Preparation of the first coating layer-wet method

코어로 사용될 리튬 함유 금속 산화물인 LiNi0.75Mn0.25O2를 준비하였다. 용매인 2-메톡시에탄올에, 염화루테늄 수화물, 질산암모늄, 요소를 1:1:1의 몰비율로 혼합하여, 염화루테늄의 농도가 0.05 M인 전구체 용액을 제조하였다. 상기 전구체 용액과 LiNi0.75Mn0.25O2를 습식법으로 반응시킨 후 진공회전농축기(rotary evaporator)를 이용하여 용매를 증발시켰다. 용매를 증발시킨 반응물을 250℃ 내지 800℃의 온도로 1 내지 5시간 동안 열처리(annealing) 과정을 거쳐 LiNi0.75Mn0.25O2 코어의 표면에 산화루테늄 코팅층이 형성된 양극 활물질 입자(제 1 코팅층이 형성된 양극 활물질 입자)를 제조하였다.LiNi 0.75 Mn 0.25 O 2 , a lithium-containing metal oxide to be used as a core, was prepared. Ruthenium chloride hydrate, ammonium nitrate, and urea were mixed with a solvent of 2-methoxyethanol in a molar ratio of 1: 1: 1 to prepare a precursor solution having a concentration of 0.05 M of ruthenium chloride. After reacting the precursor solution with LiNi 0.75 Mn 0.25 O 2 by a wet method, the solvent was evaporated using a rotary evaporator. Cathode active material particles having a ruthenium oxide coating layer formed on the surface of the LiNi 0.75 Mn 0.25 O 2 core by annealing the reactant after evaporation of the solvent at a temperature of 250 ° C. to 800 ° C. for 1 to 5 hours. Positive electrode active material particles) was prepared.

<제조예 2><Manufacture example 2>

제 2 코팅층의 제조 - 원자층 증착법Preparation of Second Coating Layer-Atomic Layer Deposition

제 1 코팅층이 형성된 양극 활물질 입자를 반응기에 넣고 진공을 인가하여 반응기 내부의 공기를 제거하였다. 반응기에 삼메틸알루미늄 (trimethylaluminium, TMA)을 주입하여 제 1 코팅층이 형성된 양극 활물질 입자의 표면에 TMA를 증착시킨 다음 반응기에 진공을 인가하여, 잔여 TMA를 제거하였다(표면 반응). 반응기에 물(H2O)을 주입하여 표면에 증착되어 있는 TMA와 반응시켜서 박막을 형성하고, 다시 진공을 인가하여 잔여물과 부산물을 제거하였다(수처리 반응). 이러한 표면 반응과 수처리 반응을 1 사이클로 하여, 원자층 증착법을 1 사이클 내지 10 사이클 수행하여 제 2 코팅층이 형성된 양극 활물질 입자를 제조하였다.The cathode active material particles on which the first coating layer was formed were placed in a reactor, and vacuum was removed to remove air in the reactor. Trimethylaluminum (TMA) was injected into the reactor to deposit TMA on the surface of the positive electrode active material particles having the first coating layer, and then vacuum was applied to the reactor to remove residual TMA (surface reaction). Water (H 2 O) was injected into the reactor and reacted with TMA deposited on the surface to form a thin film, and again vacuum was applied to remove residues and by-products (water treatment reaction). Using the surface reaction and the water treatment reaction as one cycle, the atomic layer deposition method was performed 1 cycle to 10 cycles to prepare cathode active material particles having a second coating layer.

<제조예 3><Manufacture example 3>

이차전지의 제조Manufacture of Secondary Battery

양극 활물질 입자, PVDF (KF1100, 바인더), 및 super P (도전재)를 중량을 기준으로 일정 비율로 혼합하고, NMP (용매)에 넣어서 양극 슬러리를 제조하고, 알루미늄 호일의 일면에 코팅 건조하고 프레싱 공정을 수행하여 일정한 로딩량을 가지는 양극을 제조하였다.The positive electrode active material particles, PVDF (KF1100, binder), and super P (conductor) were mixed at a ratio by weight, and placed in NMP (solvent) to prepare a positive electrode slurry, coating drying on one side of aluminum foil and pressing The process was performed to produce a positive electrode having a constant loading.

음극으로는 두께가 0.6 mm인 리튬 금속을 사용하였다.As the negative electrode, lithium metal having a thickness of 0.6 mm was used.

제조된 양극과 음극 사이에 다공성 폴리에틸렌 분리막을 개재한 후 중량을 기준으로, EC(ethyl carbonate): EMC(ethylmethyl carbonate): DMC(dimethyl carbonate) = 3:4:3 인 혼합 용매에 LiPF6 전해질을 1M의 농도로 용해시킨 전해액을 투입하여 리튬 이차전지를 제조하였다.The LiPF 6 electrolyte was added to a mixed solvent having a porous polyethylene separator between the prepared positive electrode and the negative electrode, and based on weight, EC (ethyl carbonate): EMC (ethylmethyl carbonate): DMC (dimethyl carbonate) = 3: 4: 3. An electrolyte dissolved at a concentration of 1 M was added to prepare a lithium secondary battery.

<실시예 1><Example 1>

제조예 1 및 제조예 2에 따라, 중량을 기준으로, 코어:제 1 코팅층:제 2 코팅층 = 99.38:0.57:0.05인 양극 활물질 입자를 제조하였다.According to Preparation Example 1 and Preparation Example 2, positive electrode active material particles having a core: first coating layer: second coating layer = 99.38: 0.57: 0.05 based on weight were prepared.

<실시예 2><Example 2>

실시예 1에서 중량을 기준으로, 코어:제 1 코팅층:제 2 코팅층 = 99.3:0.6:0.1인 양극 활물질 입자를 제조하였다.In Example 1, based on the weight, positive electrode active material particles having a core: first coating layer: second coating layer = 99.3: 0.6: 0.1 were prepared.

<실시예 3><Example 3>

실시예 1에서 중량을 기준으로, 코어:제 1 코팅층:제 2 코팅층 = 99.88:0.07:0.05인 양극 활물질 입자를 제조하였다.In Example 1, based on the weight, positive electrode active material particles having a core: first coating layer: second coating layer = 99.88: 0.07: 0.05 were prepared.

<실시예 4><Example 4>

실시예 1의 양극 활물질 입자를 이용하여, 제조예 3에 따라, 중량을 기준으로 양극 활물질 입자:바인더:도전재 = 95:4:1의 비율로 혼합하고, 로딩량이 4.9 mg/cm2인 양극을 포함하는 리튬 이차전지를 제조하였다. Using the positive electrode active material particles of Example 1, according to Preparation Example 3, the positive electrode active material particles: binder: conductive material = 95: 4: 1 in a ratio of mixing, the positive electrode having a loading of 4.9 mg / cm 2 To prepare a lithium secondary battery comprising a.

<실시예 5>Example 5

실시예 4에서 실시예 1의 양극 활물질 입자 대신, 실시예 2의 양극 활물질 입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.A secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 4, except that in Example 4, instead of the cathode active material particles of Example 1, the cathode active material particles of Example 2 were used.

<실시예 6><Example 6>

실시예 4에서 중량을 기준으로 양극 활물질 입자:바인더:도전재 = 94:4:2가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.A secondary battery was prepared in the same manner as in Example 4, except that the active material particles: binder: conductor = 94: 4: 2 were mixed so as to be weighed in Example 4.

<실시예 7><Example 7>

실시예 4에서 중량을 기준으로, 양극 활물질 입자:바인더:도전재 = 92:4:4가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.In Example 4, a secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 4 except for mixing by weight of the cathode active material particles: binder: conductor = 92: 4: 4.

<실시예 8><Example 8>

실시예 4에서, 실시예 1의 양극 활물질 입자 대신 실시예 3의 양극 활물질 입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.In Example 4, a secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 4, except that the cathode active material particles of Example 3 were used instead of the cathode active material particles of Example 1.

<실시예 9>Example 9

실시예 7에서, 양극 합제의 로딩량을 9.1 mg/cm2로 한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.In Example 7, a secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 7, except that the loading amount of the positive electrode mixture was 9.1 mg / cm 2 .

<실시예 10><Example 10>

실시예 7에서, 양극 합제의 로딩량을 15.8 mg/cm2로 한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.In Example 7, a secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 7, except that the loading amount of the positive electrode mixture was 15.8 mg / cm 2 .

<비교예 1>Comparative Example 1

실시예 1에서 제 1 코팅층 및 제 2 코팅층을 형성하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 양극 활물질 입자를 제조하였다.Except not forming the first coating layer and the second coating layer in Example 1, positive electrode active material particles were prepared in the same manner as in Example 1.

<비교예 2>Comparative Example 2

제조예 1에 따라, 중량을 기준으로, 코어:제 1 코팅층 = 99.4:0.6인 양극 활물질 입자를 제조하였다.According to Preparation Example 1, positive electrode active material particles having a core: first coating layer = 99.4: 0.6 based on weight were prepared.

<비교예 3>Comparative Example 3

실시예 4에서 실시예 1의 양극 활물질 입자 대신, 비교예 2의 양극 활물질 입자를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.A secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 4, except that in Example 4, instead of the cathode active material particles of Example 1, the cathode active material particles of Comparative Example 2 were used.

<비교예 4><Comparative Example 4>

실시예 4에서, 실시예 1의 양극 활물질 입자 대신, 비교예 1의 양극 활물질 입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.In Example 4, a secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 4, except that the cathode active material particles of Comparative Example 1 were used instead of the cathode active material particles of Example 1.

<비교예 5>Comparative Example 5

실시예 7에서, 실시예 1의 양극 활물질 입자 대신, 비교예 1의 양극 활물질 입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.In Example 7, a secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 7, except that the cathode active material particles of Comparative Example 1 were used instead of the cathode active material particles of Example 1.

<비교예 6>Comparative Example 6

비교예 5에서, 양극 합제의 로딩량을 9.1 mg/cm2로 한 것을 제외하고는 비교예 5와 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.In Comparative Example 5, a secondary battery was manufactured in the same manner as in Comparative Example 5 except that the loading amount of the positive electrode mixture was 9.1 mg / cm 2 .

<비교예 7>Comparative Example 7

비교예 5에서, 양극 합제의 로딩량을 15.5 mg/cm2로 한 것을 제외하고는 비교예 5와 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.In Comparative Example 5, a secondary battery was manufactured in the same manner as in Comparative Example 5 except that the loading amount of the positive electrode mixture was 15.5 mg / cm 2 .

<비교예 8><Comparative Example 8>

실시예 7에서, 실시예 1의 양극 활물질 입자 대신, 비교예 2의 양극 활물질 입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.In Example 7, a secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 7, except that the cathode active material particles of Comparative Example 2 were used instead of the cathode active material particles of Example 1.

<비교예 9>Comparative Example 9

비교예 8에서, 양극 합제의 로딩량을 9.1 mg/cm2로 한 것을 제외하고는 비교예 8과 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.In Comparative Example 8, a secondary battery was manufactured in the same manner as in Comparative Example 8, except that the loading amount of the positive electrode mixture was 9.1 mg / cm 2 .

<실험예 1>Experimental Example 1

실시예 1, 실시예 3, 및 비교예 1에서 각각 제조된 양극 활물질 입자를 4극 방법을 이용하여 전기전도도를 측정하였고, 그 결과를 도 7, 도 8, 및 표 1에 각각 나타내었다.Electrical conductivity of the cathode active material particles prepared in Example 1, Example 3, and Comparative Example 1 was measured using a four-pole method, and the results are shown in FIGS. 7, 8, and Table 1, respectively.

산화루테늄 함량 (wt%)Ruthenium Oxide Content (wt%) 전기전도도 (S/cm)Conductivity (S / cm) 0.000.00 1.9 ×10-6 1.9 × 10 -6 0.070.07 4.5 ×10-6 4.5 × 10 -6 0.570.57 2.7 ×10-1 2.7 × 10 -1

도 7, 도 8, 및 표 1을 참조하면, 실시예 1, 실시예 3 및 비교예 1에 사용된 리튬 함유 금속 산화물은 LiNi0.75Mn0.25O2로 동일하지만, 전기전도도에서 큰 차이가 있음을 확인할 수 있다. 비교예 1의 전기전도도는 1.9 ×10-6 S/cm인데 반해, 실시예 3의 경우 전기전도도가 4.5 ×10-6 S/cm이고, 이로부터 매우 적은 양의 산화루테늄을 함유하더라도 전기전도도가 2배 이상 향상됨을 확인할 수 있다. 더욱이, 실시예 1의 전기전도도는 2.7 ×10-1 S/cm로 현저하게 증가되었음을 알 수 있다. 이러한 결과로부터 산화루테늄 코팅층이 양극 활물질 입자의 전기전도도를 증가시킴으로써, 하기 실험예들에서 확인할 수 있듯이 출력 특성, 사이클 특성 및 에너지 밀도를 향상시키는 것으로 사료된다.7, 8, and Table 1, the lithium-containing metal oxide used in Example 1, Example 3 and Comparative Example 1 is the same as LiNi 0.75 Mn 0.25 O 2 , but there is a big difference in electrical conductivity You can check it. The electrical conductivity of Comparative Example 1 is 1.9 × 10 -6 S / cm, whereas in Example 3, the electrical conductivity is 4.5 × 10 -6 S / cm, even if it contains a very small amount of ruthenium oxide It can be seen that the improvement is more than twice. Moreover, it can be seen that the electrical conductivity of Example 1 was significantly increased to 2.7 × 10 −1 S / cm. From these results, it is thought that the ruthenium oxide coating layer increases the electrical conductivity of the positive electrode active material particles, thereby improving output characteristics, cycle characteristics, and energy density, as can be seen in the following experimental examples.

<실험예 2>Experimental Example 2

실시예 4, 실시예 5 및 비교예 3에서 각각 제조된 이차전지를 0.1 C-rate로 3 V에서 5 V까지 2회 충방전을 실시하여 충방전용량을 측정하였고, 그 결과를 도 9에 나타내었다.Charge and discharge of the secondary batteries prepared in Examples 4, 5 and Comparative Example 3, respectively, from 3 V to 5 V at 0.1 C-rate were measured, and the results are shown in FIG. 9. It was.

<실험예 3>Experimental Example 3

실시예 4, 실시예 5, 및 비교예 3에서 각각 제조된 이차전지를 0.1 C-rate일 때의 방전 용량 (약 140 mA/g)을 기준으로, C-rate를 순차적으로 0.1 C-rate, 0.5 C-rate, 1 C-rate, 2 C-rate, 3 C-rate, 4 C-rate, 7 C-rate 및 10 C-rate로 변화시키면서 용량 변화를 측정하였고, 그 결과를 도 10에 나타내었다.Based on the discharge capacity (about 140 mA / g) of the secondary batteries prepared in Examples 4, 5, and Comparative Example 3 at 0.1 C-rate, the C-rate was sequentially 0.1 C-rate, Dose changes were measured while changing to 0.5 C-rate, 1 C-rate, 2 C-rate, 3 C-rate, 4 C-rate, 7 C-rate and 10 C-rate, and the results are shown in FIG. It was.

<실험예 4>Experimental Example 4

실시예 4, 실시예 5, 및 비교예 3에서 각각 제조된 이차전지를 0.1 C-rate, 0.5 C-rate, 1 C-rate, 2 C-rate, 3 C-rate, 4 C-rate, 7 C-rate 및 10 C-rate로 충방전하여, 충방전 속도에 따라 쿨롱 효율의 변화를 측정하였고, 그 결과를 도 11에 나타내었다.The secondary batteries prepared in Example 4, Example 5, and Comparative Example 3, respectively, 0.1 C-rate, 0.5 C-rate, 1 C-rate, 2 C-rate, 3 C-rate, 4 C-rate, 7 Charging and discharging with C-rate and 10 C-rate, the change of the coulombic efficiency according to the charge and discharge rate was measured, the results are shown in FIG.

도 9 및 도 10을 참조하면, 비교예 3은 전기전도도가 낮은 제 2 코팅층이 형성되어 있지 않아서, 실시예 4 및 실시예 5에 비해 양극 활물질 입자의 전기전도도가 상대적으로 높고, 따라서, 전기전도도의 영향을 받는 초기 용량 및 출력 특성은 실시예 4 및 실시예 5에 비해 상대적으로 좋음을 확인할 수 있다.9 and 10, in Comparative Example 3, since the second coating layer having low electrical conductivity was not formed, the electrical conductivity of the positive electrode active material particles was relatively higher than that of Examples 4 and 5, and thus, electrical conductivity It can be seen that the initial capacity and output characteristics affected by are relatively good as compared with Examples 4 and 5.

다만, 도 11를 참조하면, 비교예 3은 제 2 코팅층이 형성되어 있지 않아서, 충전 용량 대비 방전 용량을 의미하는 쿨롱 효율이 실시예 4 및 실시예 5에 비해 상대적으로 낮음을 확인할 수 있다. 즉, 비교예 3의 경우 충전과 방전 시 에너지 효율이 떨어지고, 표면이 안정화되지 않아서 이차전지의 사용에 따라 전지의 용량이 감소하여 실시예 4 및 실시예 5에 비해 사이클 특성이 좋지 않음을 알 수 있다.However, referring to FIG. 11, in Comparative Example 3, since the second coating layer is not formed, it can be confirmed that the coulombic efficiency, which means the discharge capacity versus the charge capacity, is relatively low as compared with Examples 4 and 5. That is, in case of Comparative Example 3, the energy efficiency decreases during charging and discharging, and the surface is not stabilized, and thus the capacity of the battery decreases according to the use of the secondary battery. have.

이차전지는 1회성 소모품이 아니므로, 초기 용량 및 출력 특성이 일정 수준 이상만 만족하면, 충전과 방전을 반복할 때, 용량의 저하 및 쿨롱 효율의 저하가 낮을수록 효과적이다.Since the secondary battery is not a one-time consumable, if the initial capacity and output characteristics satisfy only a certain level or more, the lower the capacity and the lower the coulombic efficiency when the charge and discharge are repeated, the more effective.

따라서, 이러한 결과로부터, 초기 용량 및 출력 특성이 상대적으로 우수하긴 하나, 쿨롱 효율 및 사이클 특성이 낮은 비교예 3은 산업적으로 이용하기에 어려움이 있으며, 초기 용량 및 출력 특성이 일정 조건을 만족하면서 쿨롱 효율과 사이클 특성이 우수한 실시예 4 및 실시예 5은 산업적으로 활용하기에 더욱 적합함을 알 수 있다.Therefore, from these results, Comparative Example 3, which is relatively excellent in initial capacity and output characteristics, but has low coulombic efficiency and cycle characteristics, is difficult to be used industrially, while the initial capacity and output characteristics satisfy certain conditions. It can be seen that Example 4 and Example 5 having excellent efficiency and cycle characteristics are more suitable for industrial use.

<실험예 5>Experimental Example 5

실시예 6, 실시예 7, 실시예 8, 비교예 4, 및 비교예 5에서 각각 제조된 이차전지를 0.1 C-rate일 때의 방전 용량을 기준으로, C-rate를 순차적으로 0.1 C-rate, 0.5 C-rate, 1 C-rate, 2 C-rate, 3 C-rate, 4 C-rate, 7 C-rate 및 10 C-rate로 변화시키면서 용량 변화를 측정하였고, 그 결과를 도 12 및 도 13에 나타내었다.C-rate is sequentially 0.1 C-rate based on the discharge capacity when the secondary batteries manufactured in Example 6, Example 7, Example 8, Comparative Example 4, and Comparative Example 5 are 0.1 C-rate, respectively. Dose changes were measured while changing to 0.5 C-rate, 1 C-rate, 2 C-rate, 3 C-rate, 4 C-rate, 7 C-rate, and 10 C-rate, and the results are shown in FIGS. 13 is shown.

도 12를 참조하면, 실시예 4, 실시예 6, 및 실시예 7의 경우, 도전재의 함량이 높을수록 C-rate가 증가하더라도 용량의 유지율이 상대적으로 높아 출력 특성이 일부 향상됨을 알 수 있다. 다만, 실시예 4, 실시예 6 및 실시예 7에 각각 함유되어 있는 도전재의 양이 2 배씩 증가하는 것을 고려할 때, 출력 특성의 증가는 크지 않음을 알 수 있고, 이러한 결과로부터 실시예 4, 실시예 6, 및 실시예 7의 경우 제 1 코팅층이 형성되어 있으므로 전기전도도가 향상되어, 도전재를 적게 사용하더라도 충분한 출력 특성을 가질 수 있음을 알 수 있고, 상대적으로 양극 합제에 양극 활물질을 많이 함유하게 되어 에너지 밀도를 증가시킬 수 있다.Referring to FIG. 12, in the case of Example 4, Example 6, and Example 7, it can be seen that the higher the content of the conductive material, the higher the retention rate of the capacity, the higher the C-rate, the higher the output characteristics. However, considering that the amount of the conductive material contained in each of Examples 4, 6, and 7 is increased by 2 times, it can be seen that the increase in output characteristics is not large. In Example 6 and Example 7, since the first coating layer is formed, the electrical conductivity is improved, and it can be seen that even if less conductive material is used, it can have sufficient output characteristics. This can increase the energy density.

도 12 및 도 13을 참조하면, 실시예 4, 실시예 8, 및 비교예 4의 결과로부터, 제 1 코팅층의 두께가 너무 얇거나, 생성되어 있지 않으면 이차전지의 출력 특성이 저하됨을 확인할 수 있다. 따라서, 제 1 코팅층에 포함되는 산화루테늄의 양을 양극 활물질 입자의 전체 중량을 기준으로 0.2 중량% 내지 0.7 중량% 포함하는 것이 출력 특성 향상 및 에너지 밀도 향상 측면에서 더욱 바람직하다.12 and 13, it can be seen from the results of Examples 4, 8, and Comparative Example 4 that if the thickness of the first coating layer is too thin or is not produced, the output characteristics of the secondary battery are deteriorated. . Therefore, the amount of ruthenium oxide included in the first coating layer is more preferably 0.2 wt% to 0.7 wt% based on the total weight of the positive electrode active material particles in terms of output characteristics and energy density.

또한, 실시예 4와 비교예 5로부터 양극 합제에 포함되어 있는 도전재의 양이 4배 정도 차이 남에도 불구하고, 유사한 출력 특성을 나타냄을 확인할 수 있다. 이러한 결과로부터, 본 발명의 코팅층에 의해 양극 활물질 입자의 출력 특성이 현저하게 향상됨을 알 수 있고, 동일한 출력 특성을 나타낼 때 양극 활물질의 함량을 증가시킬 수 있으므로, 에너지 밀도를 현저하게 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.In addition, from Example 4 and Comparative Example 5, although the amount of the conductive material contained in the positive electrode mixture differs by about four times, it can be seen that similar output characteristics. From these results, it can be seen that the coating layer of the present invention significantly improves the output characteristics of the positive electrode active material particles, and can increase the content of the positive electrode active material when exhibiting the same output characteristics, thereby significantly improving the energy density. It can be seen.

<실험예 6>Experimental Example 6

실시예 7, 실시예 9, 실시예 10, 비교예 5, 비교예 6, 및 비교예 7에서 각각 제조된 이차전지를 0.1 C-rate일 때의 방전 용량을 기준으로, C-rate를 순차적으로 0.1 C-rate, 0.5 C-rate, 1 C-rate, 2 C-rate, 3 C-rate, 4 C-rate, 7 C-rate 및 10 C-rate로 변화시키면서 용량 변화를 측정하였고, 그 결과를 도 14 및 도 15에 나타내었다.Based on the discharge capacity when the secondary batteries manufactured in Example 7, Example 9, Example 10, Comparative Example 5, Comparative Example 6, and Comparative Example 7 were 0.1 C-rate, C-rate was sequentially Dose changes were measured with 0.1 C-rate, 0.5 C-rate, 1 C-rate, 2 C-rate, 3 C-rate, 4 C-rate, 7 C-rate, and 10 C-rate. Are shown in FIGS. 14 and 15.

도 14를 참조하면, 비교예 5, 비교예 6, 및 비교예 7의 경우, 전기전도도 향상을 위한 제 1 코팅층이 형성되어 있지 않으므로, 양극 합제의 로딩량이 증가할 수록 내부 저항이 증가하여 출력 특성이 감소함을 알 수 있다.Referring to FIG. 14, in Comparative Example 5, Comparative Example 6, and Comparative Example 7, since the first coating layer for improving the electrical conductivity is not formed, the internal resistance increases as the loading amount of the positive electrode mixture increases, resulting in output characteristics. It can be seen that this decrease.

도 14와 비교하여 도 15을 참조하면, 실시예 7, 실시예 9, 및 실시예 10의 경우에는 제 1 코팅층 및 제 2 코팅층에 의해 로딩량이 증가하더라도 출력 특성이 유지됨을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 양극 활물질 입자를 사용하는 경우, 출력 특성을 유지하면서도 이차전지의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 15 in comparison with FIG. 14, it can be seen that in Example 7, Example 9, and Example 10, the output characteristics are maintained even when the loading amount is increased by the first coating layer and the second coating layer. Therefore, when using the positive electrode active material particles of the present invention, it can be seen that the energy density of the secondary battery can be improved while maintaining the output characteristics.

<실험예 7>Experimental Example 7

실시예 7, 실시예 9, 비교예 5, 비교예 6, 비교예 8, 및 비교예 9에서 각각 제조된 이차전지를 0.1 C-rate로 2 사이클 충방전 한 후, 0.5 C-rate로 약 130 사이클 동안 충방전하면서, 방전 용량을 측정하였다. 그 결과를 도 16 및 도 17에 나타내었다.After charging and discharging the secondary batteries prepared in Example 7, Example 9, Comparative Example 5, Comparative Example 6, Comparative Example 8, and Comparative Example 9 at 0.1 C-rate for 2 cycles, about 130 at 0.5 C-rate While charging and discharging during the cycle, the discharge capacity was measured. The results are shown in FIGS. 16 and 17.

도 16를 참조하면, 비교예 5의 경우 사이클이 진행될수록 용량이 약간 감소하는 경향이 있다. 다만, 실시예 7, 비교예 5, 및 비교예 8 모두 로딩량이 4.9 mg/cm2로 낮아 130 사이클 후에도 초기 용량 대비 용량이 높게 유지됨을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 16, in Comparative Example 5, the capacity tends to decrease slightly as the cycle progresses. However, in Example 7, Comparative Example 5, and Comparative Example 8, the loading amount was 4.9 mg / cm 2 It can be confirmed that the capacity is maintained high compared to the initial capacity even after 130 cycles.

도 16과 비교하여 도 17을 참조하면, 130 사이클이 진행되는 동안, 실시예 9의 초기 용량 대비 용량이 가장 높게 유지되고, 비교예 6은 용량 유지율이 다소 낮으며, 비교예 9는 약 80 사이클 이후에 용량이 급격하게 감소됨을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 17 in comparison with FIG. 16, while 130 cycles are in progress, the capacity of the ninth capacity is maintained to be the highest as compared to the initial capacity of Example 9. It can be seen that the dose is drastically reduced afterwards.

따라서, 로딩량이 많아질수록 안정화 층인 제 2 코팅층이 없는 비교예 9와 같은 경우 용량 유지율이 급격하게 감소되는 문제가 있고, 고용량 고수명의 전지를 제조하기 위해서는 실시예 9와 같이 안정화 층인 제 2 코팅층이 필요함을 알 수 있다.Therefore, in the case of Comparative Example 9 without the second coating layer, which is the stabilization layer, as the loading amount increases, there is a problem that the capacity retention rate is drastically reduced. In order to manufacture a high-capacity, high-life battery, the second coating layer, which is the stabilization layer, as in Example 9 It can be seen that it is necessary.

<실험예 8>Experimental Example 8

실시예 7, 실시예 9, 비교예 5, 비교예 6, 비교예 8, 및 비교예 9에서 각각 제조된 이차전지를 0.1 C-rate로 2 사이클 충방전 한 후, 0.5 C-rate로 약 130 사이클 동안 충방전하면서, 쿨롱 효율을 측정하였다. 그 결과를 도 18 및 도 19에 나타내었다.After charging and discharging the secondary batteries prepared in Example 7, Example 9, Comparative Example 5, Comparative Example 6, Comparative Example 8, and Comparative Example 9 at 0.1 C-rate for 2 cycles, about 130 at 0.5 C-rate Coulomb efficiency was measured while charging and discharging during the cycle. The results are shown in FIGS. 18 and 19.

도 18을 참조하면, 실시예 7, 비교예 5, 및 비교예 8 모두 초기 쿨롱 효율이 낮다. 실시예 7과 비교예 8의 경우 전기전도도 향상을 위한 제 1 코팅층을 포함하고 있어, 초기에 쿨롱 효율의 증가가 빠르며, 비교예 5의 경우 쿨롱 효율의 증가가 상대적으로 느림을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 18, Example 7, Comparative Example 5, and Comparative Example 8 all have low initial coulombic efficiency. In Example 7 and Comparative Example 8, since the first coating layer for improving the electrical conductivity is increased, the coulombic efficiency is initially increased quickly, and in Comparative Example 5, it can be seen that the coulombic efficiency is relatively slow.

도 18과 비교하여 도 19을 참조하면, 실시예 7과 실시예 9의 결과로부터 제 1 코팅층 및 제 2 코팅층을 포함하는 경우 로딩량의 차이에도 불구하고 쿨롱 효율 증가 패턴이 유사함을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 5와 비교예 6의 결과로부터 제 1 코팅층 및 제 2 코팅층을 포함하지 않는 경우에도 로딩량의 차이에도 불구하고 쿨롱 효율 증가 패턴이 유사함을 확인할 수 있다. 다만, 안정화 층인 제 2 코팅층을 포함하지 않는 비교예 8과 비교예 9는 서로 다른 쿨롱 효율 패턴을 보여주고 있으며, 비교예 9의 결과로부터 로딩량이 많아지는 경우 제 1 코팅층의 내구성이 감소하여 사이클이 진행될수록 쿨롱 효율의 변동이 심하며, 쿨롱 효율이 감소되는 문제가 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 19 in comparison with FIG. 18, it can be seen from the results of Example 7 and 9 that the coulombic efficiency increase pattern is similar despite the difference in loading amount when the first coating layer and the second coating layer are included. . In addition, even when the first coating layer and the second coating layer are not included from the results of Comparative Example 5 and Comparative Example 6, it can be seen that the coulombic efficiency increase pattern is similar despite the difference in loading amount. However, Comparative Example 8 and Comparative Example 9, which does not include the second coating layer, which is a stabilization layer, show different coulombic efficiency patterns, and when the loading amount increases from the result of Comparative Example 9, the durability of the first coating layer decreases and the cycle is increased. As the process progresses, the coulomb efficiency fluctuates, and the coulomb efficiency decreases.

따라서, 로딩량이 많아질수록 안정화 층인 제 2 코팅층이 없는 비교예 9와 같은 경우 쿨롱 효율이 감소하는 문제가 있으므로, 고용량 고효율의 전지를 제조하기 위해서는 실시예 9와 같이 안정화 층인 제 2 코팅층이 필요함을 알 수 있다.Therefore, in the case of Comparative Example 9 without the second coating layer, which is the stabilization layer, as the loading amount increases, the coulombic efficiency decreases. Able to know.

한편, 도 6에는 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 저에너지 이온 산란(low energy ion scattering, LEIS) 분석 결과를 나타낸 그래프가 도시되어 있고, 이를 통해, 제 2 코팅층이 활물질 입자의 표면에 균일하게 도포되어 있는지 여부를 알 수 있다.On the other hand, Figure 6 is a graph showing the results of low energy ion scattering (LEIS) analysis of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, through which the second coating layer on the surface of the active material particles It can be seen whether it is applied uniformly.

도 6을 참조하면, 도 6의 좌측 그래프에서, 비교예 1과 비교예 2는 Al 피크가 나타나지 않는 반면, 실시예 1은 Al 피크가 나타남을 확인할 수 있다. 이로부터, 실시예 1의 입자 표면에 산화알루미늄을 포함하는 제 2 코팅층이 형성되어 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, in the left graph of FIG. 6, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 do not show an Al peak, whereas Example 1 shows that an Al peak appears. From this, it can be seen that the second coating layer containing aluminum oxide is formed on the particle surface of Example 1.

도 6의 우측 그래프에서, 비교예 1과 비교예 2는 Mn 피크가 높게 나타나는 반면, 실시예 1은 Mn 피크가 매우 낮게 나타남을 확인할 수 있다. 이로부터, 실시예 1은 활물질 입자의 외면에 산화알루미늄을 포함하는 제 2 코팅층이 균일하게 도포되어 있어서 코어의 Mn이 외부로 드러나지 않는 상태임을 알 수 있다.In the right graph of FIG. 6, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 showed high Mn peaks, whereas Example 1 showed very low Mn peaks. From this, it can be seen from Example 1 that the second coating layer containing aluminum oxide is uniformly coated on the outer surface of the active material particles so that Mn of the core is not exposed to the outside.

이상 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Although described above with reference to embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

Claims (24)

리튬 이온의 흡장/방출이 가능한 리튬 함유 금속 산화물을 포함하는 코어(core);
양극 활물질의 전기전도도 향상을 위한 산화루테늄을 함유하고 상기 코어의 외면 상에 위치하는 제 1 코팅층; 및
전해액에 대한 양극 활물질의 입자 표면의 안정화를 위한 산화알루미늄을 함유하고 상기 제 1 코팅층의 외면 상에 위치하는 제 2 코팅층
을 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자.
A core comprising a lithium-containing metal oxide capable of occluding / releasing lithium ions;
A first coating layer containing ruthenium oxide for improving electrical conductivity of the positive electrode active material and positioned on an outer surface of the core; And
A second coating layer containing aluminum oxide for stabilizing the particle surface of the positive electrode active material with respect to the electrolyte solution and located on the outer surface of the first coating layer.
Cathode active material particles comprising a.
제 1 항에 있어서, 상기 리튬 함유 금속 산화물은 리튬 금속 산화물, 리튬 전이금속 산화물, 리튬 전이금속 복합 산화물, 및 리튬 과함량 산화물(over-lithium oxide)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자.The method of claim 1, wherein the lithium-containing metal oxide is at least one selected from the group consisting of lithium metal oxide, lithium transition metal oxide, lithium transition metal complex oxide, and lithium over-lithium oxide. Positive electrode active material particles. 제 1 항에 있어서, 상기 리튬 함유 금속 산화물은 하기 화학식 1에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자:
LiNi1-xMxO2 (1)
상기 식에서,
M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고,
x = 0.01 ~ 0.3 이다.
The cathode active material particle of claim 1, wherein the lithium-containing metal oxide comprises one or more compounds selected from Formula 1 below:
LiNi 1-x M x O 2 (1)
Where
M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga,
x = 0.01 to 0.3.
삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 코팅층의 두께는 1 nm 내지 50 nm인 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자.The cathode active material particle of claim 1, wherein the first coating layer has a thickness of about 1 nm to about 50 nm. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 코팅층의 두께는 0.2 nm 내지 2 nm인 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자.The cathode active material particle of claim 1, wherein the thickness of the second coating layer is 0.2 nm to 2 nm. 제 1 항에 있어서, 상기 산화루테늄을 양극 활물질 입자의 전체 중량을 기준으로 0.08 중량% 내지 4.00 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자.The cathode active material particle of claim 1, wherein the ruthenium oxide is present in an amount of 0.08% to 4.00% by weight based on the total weight of the cathode active material. 제 1 항에 있어서, 상기 산화알루미늄을 양극 활물질 입자의 전체 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 0.5 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자.The cathode active material according to claim 1, wherein the aluminum oxide is included in an amount of 0.01 wt% to 0.5 wt% based on the total weight of the cathode active material particles. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 코팅층은 코어의 외면 전체의 50% 내지 90%에 도포되어 있고, 상기 제 2 코팅층은 코어 및 제 1 코팅층을 포함한 외면 전체에 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자.The cathode active material according to claim 1, wherein the first coating layer is applied to 50% to 90% of the entire outer surface of the core, and the second coating layer is applied to the entire outer surface including the core and the first coating layer. particle. 제 1 항에 따른 양극 활물질 입자, 바인더, 및 도전재를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 합제.A positive electrode mixture comprising the positive electrode active material particles according to claim 1, a binder, and a conductive material. 제 11 항에 따른 양극 합제가 집전체 상에 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극.The positive electrode mixture for secondary batteries is coated on a current collector according to claim 11. 제 12 항에 따른 이차전지용 양극을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.A lithium secondary battery comprising the secondary battery positive electrode according to claim 12. (a) 리튬 이온의 흡장/방출이 가능한 리튬 함유 금속 산화물 입자를 준비하는 과정;
(b) 산화루테늄 전구체, 산화제, 및 반응 촉진용 연료(fuel)가 포함되어 있는 용액에 리튬 함유 금속 산화물 입자를 투여하여, 코어(core)인 리튬 함유 금속 산화물 입자의 표면에 전기전도도 향상을 위한 산화루테늄의 제 1 코팅층을 형성하는 과정;
(c) 상기 제 1 코팅층이 형성된 양극 활물질 입자를 열처리(annealing)하는 과정; 및
(d) 전해액에 대한 양극 활물질의 입자 표면의 안정화를 위한 산화알루미늄을 포함하고 제 1 코팅층의 외면 상에 위치하는 제 2 코팅층을 형성하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.
(a) preparing lithium-containing metal oxide particles capable of occluding / releasing lithium ions;
(b) administering lithium-containing metal oxide particles to a solution containing a ruthenium oxide precursor, an oxidizing agent, and a fuel for promoting reaction, thereby improving electrical conductivity on the surface of the lithium-containing metal oxide particles as a core; Forming a first coating layer of ruthenium oxide;
(c) annealing the cathode active material particles having the first coating layer formed thereon; And
(d) forming a second coating layer comprising aluminum oxide for stabilizing the particle surface of the positive electrode active material with respect to the electrolyte and positioned on an outer surface of the first coating layer;
Method for producing a positive electrode active material particles comprising a.
제 14 항에 있어서, 상기 산화루테늄 전구체는 염화루테늄, 염화루테늄 수화물, 질산루테늄 및 아세트산루테늄으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.15. The method of claim 14, wherein the ruthenium oxide precursor is at least one selected from the group consisting of ruthenium chloride, ruthenium chloride hydrate, ruthenium nitrate, and ruthenium acetate. 제 14 항에 있어서, 상기 산화제는 질산암모늄, 질산루테늄 및 유기질산염(organic nitrate)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.15. The method of claim 14, wherein the oxidizing agent is at least one selected from the group consisting of ammonium nitrate, ruthenium nitrate, and organic nitrate. 제 14 항에 있어서, 상기 용액은 용매로서 2-메톡시에탄올, 무수에탄올 및 무수메탄올로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.15. The method of claim 14, wherein the solution contains at least one selected from the group consisting of 2-methoxyethanol, anhydrous ethanol, and anhydrous methanol as a solvent. 제 14 항에 있어서, 상기 연료는 요소(urea), 아세틸아세톤, 및 케톤기 함유 유기화합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.15. The method of claim 14, wherein the fuel is at least one selected from the group consisting of urea, acetylacetone, and a ketone group-containing organic compound. 제 14 항에 있어서, 상기 산화루테늄 전구체의 농도는 0.01 M 내지 0.2 M인 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.15. The method of claim 14, wherein the concentration of the ruthenium oxide precursor is 0.01 M to 0.2 M. 제 14 항에 있어서, 상기 산화루테늄 전구체:산화제:연료의 몰 비율은 1.0~2.0:1.0~2.0:1.0~2.0인 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.15. The method of claim 14, wherein the molar ratio of ruthenium oxide precursor: oxidant: fuel is 1.0 to 2.0: 1.0 to 2.0: 1.0 to 2.0. 제 14 항에 있어서, 상기 열처리는 250℃ 내지 800℃의 온도로 1 내지 5시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.The method of claim 14, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 250 ° C. to 800 ° C. for 1 to 5 hours. 삭제delete 제 14 항에 있어서, 상기 과정(d)에서, 원자층 증착법(atomic layer deposition)으로 제 2 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.15. The method of claim 14, wherein in the step (d), a second coating layer is formed by atomic layer deposition. 제 23 항에 있어서, 상기 과정(d)에서, 원자층 증착법을 1 사이클 내지 10 사이클, 상세하게는 3 사이클 내지 4 사이클 수행하여 제 2 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.24. The method of claim 23, wherein in the step (d), the second coating layer is formed by performing the atomic layer deposition method 1 cycle to 10 cycles, specifically 3 cycles to 4 cycles.
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