KR102140211B1 - a method for preparing cathode active material, a cathode active material prepared thereby, and a lithium secondary battery including the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 이차전지용 양극 활물질, 이의 제조방법, 및 이에 의하여 제조된 를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다. 본 발명은 복합금속 산화물의 전구체 및 리튬 화합물의 혼합물을 마련하는 단계, 혼합물을 670~750℃ 에서 2~5 시간 동안 1차 열처리하는 단계, 1차 열처리된 혼합물을 935~950℃ 에서 6~8 시간 동안 2차 열처리하는 단계, 및 2차 열처리된 혼합물을 100℃ 로 냉각하는 3차 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 표면에 LiOH 양이 적은 양극 활물질을 제조할 수 있으며, 이를 이용함으로써 용량 및 수명 특성이 향상된 리튬 이차전지를 구현할 수 있다.The present invention relates to a lithium secondary battery comprising a positive electrode active material for a lithium secondary battery, a method for manufacturing the same, and produced thereby. The present invention is a step of preparing a mixture of a precursor and a lithium compound of a composite metal oxide, the first heat treatment of the mixture for 2 to 5 hours at 670 ~ 750 ℃, the first heat-treated mixture at 935 ~ 950 ℃ 6-8 It characterized in that it comprises the step of performing a second heat treatment for a period of time, and a third heat treatment of cooling the second heat-treated mixture to 100°C. According to the present invention, a positive electrode active material having a small amount of LiOH can be produced on the surface, and by using this, a lithium secondary battery having improved capacity and life characteristics can be realized.

Description

양극 활물질의 제조방법, 이에 의하여 제조된 양극 활물질, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지{a method for preparing cathode active material, a cathode active material prepared thereby, and a lithium secondary battery including the same}A method for preparing a cathode active material, a cathode active material prepared thereby, and a lithium secondary battery including the same}

본 발명은 양극 활물질의 제조방법, 이에 의하여 제조된 양극 활물질, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다. 보다 상세하게는 표면에 존재하는 LiOH 의 양이 감소된 양극 활물질 및 이를 제조하는 방법, 이러한 양극 활물질을 이용함으로써 용량 및 수명 특성이 향상된 리튬 이차전지에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for manufacturing a positive electrode active material, a positive electrode active material produced thereby, and a lithium secondary battery comprising the same. More specifically, the present invention relates to a positive electrode active material having a reduced amount of LiOH present on a surface and a method for manufacturing the same, and a lithium secondary battery having improved capacity and life characteristics by using the positive electrode active material.

리튬 이차전지는 높은 전압과 안정된 충방전 특성으로 기존의 니켈-수소 전지에 비해 출력 밀도와 에너지 밀도가 높은 장점이 있어, 많은 휴대용 전자기기의 전원으로 사용되고 있다. 리튬 이차전지의 양극 활물질로 폭넓게 사용 중인 층상계 물질인 LiCoO2는 코발트가 내재하고 있는 매장량의 한계와 높은 가격, 인체 유해성으로 인해 대체 물질의 개발이 활발히 진행 중에 있으며, 현재 Co 의 격자 위치에 Ni 과 Mn 을 일정 비율로 치환한 물질인 층상계 LiNixCoyMnzO2 (0.2<x,y<0.8, 0<z<0.5)가 대안으로 개발 중이다. Lithium secondary batteries have high voltage and stable charging and discharging characteristics, so they have advantages of higher output density and energy density than conventional nickel-hydrogen batteries, and are used as power sources for many portable electronic devices. LiCoO 2 , a layered material that is widely used as a positive electrode active material for lithium secondary batteries, is actively developing alternative materials due to the limitations of cobalt's intrinsic reserves, high price, and human health. The layered system LiNi x Co y Mn z O 2 (0.2<x,y<0.8, 0<z<0.5), which is a material in which Mn and Mn are substituted at a certain ratio, is being developed as an alternative.

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 는 Ni, Co, Mn 이 동일 비율로 삽입된 물질로서, 리튬의 삽입과 탈리 과정에서 Co는 구조적 안정성을 높이며, Ni은 용량을 증가시키고, Mn은 활물질의 가격을 낮출 수 있는 역할을 수행한다.LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 is a material in which Ni, Co, and Mn are inserted at the same ratio. Co increases structural stability in the process of lithium insertion and desorption, Ni increases capacity, Mn serves to lower the price of the active material.

리튬을 함유하는 층상계 활물질은 공기 중의 이산화탄소(CO2) 및 수분과 반응하여 탄산리튬(Li2CO3)과 수산화리튬(LiOH)를 형성한다. 특히 니켈을 함유하는 경우 이러한 현상이 더 심하게 나타난다. 이는 활물질 내부에 존재하는 리튬이 손실되는 원인으로 작용하여 결국에는 전지의 용량 저하 원인이 될 수 있다. 또한 표면에 형성된 수산화리튬(LiOH)은 전해액 중 존재할 가능성이 있는 불산(HF)과 반응할 수 있다.
The layered active material containing lithium reacts with carbon dioxide (CO 2 ) and moisture in air to form lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and lithium hydroxide (LiOH). Especially when nickel is contained, this phenomenon is more severe. This acts as a cause of the loss of lithium present inside the active material, which in turn may cause a decrease in the capacity of the battery. In addition, lithium hydroxide (LiOH) formed on the surface may react with hydrofluoric acid (HF), which may be present in the electrolyte.

Journal of power source, 196(2011), p.5102-5108Journal of power source, 196 (2011), p.5102-5108

본 발명은 표면에 존재하는 수산화리튬(LiOH)의 양이 적은 양극 활물질의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 양극 활물질을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a method for manufacturing a cathode active material having a small amount of lithium hydroxide (LiOH) present on the surface and a cathode active material produced thereby.

또한, 본 발명은 표면에 존재하는 수산화리튬(LiOH)의 양이 적은 양극 활물질을 이용함으로써, 용량 및 수명 특성이 향상된 리튬 이차전지를 제공하고자 한다.
In addition, the present invention is to provide a lithium secondary battery having improved capacity and life characteristics by using a positive electrode active material having a small amount of lithium hydroxide (LiOH) present on the surface.

본 발명의 일 측면은, 층상 구조의 리튬 복합금속 산화물을 포함하는 리튬 이차전지용 양극 활물질로서, TOF-SIMS 분석 결과, negative polarity 의 경우 전체 리튬 화합물의 강도의 합 대비 LiOH- 의 강도의 비율이 40% 내지 44% 인 양극 활물질일 수 있다. 또한, positive polarity 의 경우 전체 리튬 화합물의 강도의 합 대비 LiOH+ 의 강도의 비율이 0.02% 내지 0.05% 일 수 있다.One aspect of the present invention, as a positive electrode active material for a lithium secondary battery containing a layered structure lithium composite metal oxide, TOF-SIMS analysis results, in the case of negative polarity, the ratio of the strength of LiOH - to the sum of the strength of all lithium compounds is 40 % To 44%. In addition, in the case of positive polarity, the ratio of the intensity of LiOH + to the sum of the intensity of all lithium compounds may be 0.02% to 0.05%.

본 발명의 다른 측면은, 앞 측면의 양극 활물질을 제조하는 방법으로서, 복합금속 산화물의 전구체, 및 리튬 화합물의 혼합물을 마련하는 단계, 혼합물을 670~750℃ 에서 2~5 시간 동안 1차 열처리하는 단계; 1차 열처리된 혼합물을 935~950℃ 에서 6~8 시간 동안 2차 열처리하는 단계, 및 2차 열처리된 혼합물을 100℃ 로 냉각하는 3차 열처리하는 단계를 포함하는 양극 활물질의 제조방법일 수 있다.Another aspect of the present invention, as a method for preparing the positive electrode active material of the front side, the step of preparing a mixture of a precursor of a complex metal oxide, and a lithium compound, the mixture is subjected to primary heat treatment for 2-5 hours at 670 ~ 750 ℃ step; It may be a method of manufacturing a positive electrode active material comprising the step of secondary heat treatment of the primary heat-treated mixture for 6-8 hours at 935~950°C, and tertiary heat treatment of cooling the secondary heat-treated mixture to 100°C. .

본 발명의 또 다른 측면은 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지일 수 있다.
Another aspect of the present invention may be a lithium secondary battery comprising the positive electrode active material.

본 발명에 의하면, 표면에 존재하는 수산화리튬(LiOH)의 양이 적은 양극 활물질을 제조할 수 있으며, 이를 이용하여 용량 및 수명 특성이 향상된 리튬 이차전지를 구현할 수 있다.
According to the present invention, a positive electrode active material having a small amount of lithium hydroxide (LiOH) present on the surface can be manufactured, and a lithium secondary battery having improved capacity and life characteristics can be realized using the same.

도 1은 실시예 및 비교예에 따라 제조된 리튬 이차전지에 대한 충방전 시험 결과를 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the charge and discharge test results for a lithium secondary battery prepared according to Examples and Comparative Examples.

이하, 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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. Embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

본 발명의 일 측면은, 층상 구조의 리튬 복합금속 산화물을 포함하는 리튬 이차전지용 양극 활물질로서, TOF-SIMS(Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectroscopy) 분석 결과, negative polarity의 경우 전체 리튬 화합물의 강도의 합 대비 LiOH- 의 강도의 비율이 40% 내지 44% 인 양극 활물질일 수 있다. 또한, positive polarity 의 경우 전체 리튬 화합물의 강도의 합 대비 LiOH+ 의 강도의 비율은 0.02% 내지 0.05% 일 수 있다.One aspect of the present invention, as a positive electrode active material for a lithium secondary battery comprising a layered structure lithium composite metal oxide, TOF-SIMS (Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectroscopy) analysis results, in the case of negative polarity, the strength of the entire lithium compound It may be a positive electrode active material having a ratio of the strength of LiOH - to the ratio of 40% to 44%. In addition, in the case of positive polarity, the ratio of the intensity of LiOH + to the sum of the intensity of all lithium compounds may be 0.02% to 0.05%.

리튬 복합금속 산화물을 포함하는 양극 활물질의 표면에 존재하는 LiOH 의 양이 상기 범위보다 많은 경우에는 전지의 용량 및 수명 특성 향상의 효과가 나타나지 않는다. LiOH 의 양이 적을수록 용량 및 수명 특성 향상 효과가 우수할 것으로 예상되지만, 니켈계 산화물의 흡습성 때문에 LiOH의 형성을 완벽하게 억제할 수 없으며 이로 인하여 상기 범위의 하한보다 작은 값을 구현하기에는 현실적으로 어려움이 있다. LiOH 의 양이 상기 범위 내에 존재하는 경우, 리튬 이차전지의 용량 및 수명 특성이 향상될 수 있다.When the amount of LiOH present on the surface of the positive electrode active material containing the lithium composite metal oxide is greater than the above range, the effect of improving the capacity and life characteristics of the battery does not appear. It is expected that the smaller the amount of LiOH is, the better the capacity and life characteristics improvement effect is, but due to the hygroscopicity of the nickel-based oxide, the formation of LiOH cannot be completely suppressed, which makes it difficult to realize a value smaller than the lower limit of the above range. have. When the amount of LiOH is within the above range, capacity and life characteristics of the lithium secondary battery may be improved.

TOF-SIMS 의 negative polarity 측정 방식에 의하면, 리튬 복합금속 산화물의 표면에는 Li-, LiH-, LiO-, LiOH- 의 4 종 리튬 화합물이 존재하는 것으로 검출된다. 전체 리튬 화합물의 강도의 합 대비 LiOH- 의 강도의 비율이란, LiOH- 의 강도(intensity)값을 상기 4종의 리튬 화합물의 강도(intensity)를 모두 합한 값으로 나눈 값이다. 다시 말하면, 표면에 존재하는 전체 리튬 화합물 중 LiOH 가 차지하는 비율(질량비)을 의미할 수 있다.According to the negative polarity measurement type of TOF-SIMS, the surface of the lithium composite metal oxide is Li -, LiH -, LiO -, LiOH - is detected by the four kinds of the lithium compound present. The ratio of the strength of LiOH - to the sum of the strengths of all lithium compounds is a value obtained by dividing the intensity value of LiOH - by the sum of all four types of lithium compounds. In other words, it may mean a ratio (mass ratio) of LiOH among all lithium compounds present on the surface.

TOF-SIMS 의 positive polarity 측정 방식에 의하면, 리튬 복합금속 산화물의 표면에는 Li+, LiH+, LiOH+ 의 3 종 리튬 화합물이 존재하는 것으로 검출된다. LiOH+ 의 강도의 비율은 LiOH+ 의 강도값을 상기 3종의 리튬 화합물의 강도를 모두 합한 값으로 나눈 것이다.According to the positive polarity measurement method of TOF-SIMS, it is detected that three lithium compounds of Li + , LiH + and LiOH + are present on the surface of the lithium composite metal oxide. The ratio of the intensity of LiOH + is obtained by dividing the intensity value of LiOH + a sum of the intensity of the three kinds of the lithium compound of the value.

리튬 복합금속 산화물은, LiMxO2(M은 Co, Ni, Mn, Fe, Al, V 및 Ti 으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상이고, x는 0.05 이상 1.10 이하이다)의 조성식으로 표현될 수 있으며, 구체적으로는 LiCoO2, LiNiO2, LiNiyCo1-yO2(0<y<1), LiMn2O4, LiNixCoyMn1-x-yO2(0.325<x<0.341, 0.325<y<0.341) 또는 이들 조합하여 사용할 수 있다.
The lithium composite metal oxide may be represented by a composition formula of LiM x O 2 (M is one or more selected from the group consisting of Co, Ni, Mn, Fe, Al, V, and Ti, and x is 0.05 or more and 1.10 or less). Specifically, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNi y Co 1-y O 2 (0<y<1), LiMn 2 O 4 , LiNi x Co y Mn 1-xy O 2 (0.325<x<0.341, 0.325 <y<0.341) or a combination of these.

본 발명의 다른 측면은, 복합금속 산화물의 전구체, 및 리튬 화합물의 혼합물을 마련하는 단계, 혼합물을 670~750℃ 에서 2~5 시간 동안 1차 열처리하는 단계, 및 1차 열처리된 혼합물을 935~950℃ 에서 6~8 시간 동안 2차 열처리하는 단계를 포함하는 양극 활물질의 제조방법일 수 있다. 본 측면은 위와 같은 2 단계의 열처리 공정을 거친다는 점을 주요한 특징으로 하며, 이를 통하여 양극 활물질 표면에 존재하는 LiOH의 양을 감소시킬 수 있다. 또한 본 측면은 2차 열처리 후에, 2차 열처리된 혼합물을 100℃ 로 냉각하는 3차 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. Another aspect of the present invention, the step of preparing a mixture of a precursor of a complex metal oxide, and a lithium compound, the first heat treatment of the mixture for 2 to 5 hours at 670 ~ 750 ℃, and the first heat-treated mixture 935 ~ It may be a method of manufacturing a positive electrode active material comprising the step of secondary heat treatment for 6-8 hours at 950 ℃. This aspect is characterized in that it undergoes a two-step heat treatment process as described above, through which it is possible to reduce the amount of LiOH present on the surface of the positive electrode active material. In addition, this aspect may further include a step of tertiary heat treatment after the secondary heat treatment, the secondary heat-treated mixture is cooled to 100°C.

먼저, 복합금속 산화물의 전구체, 및 리튬 화합물을 혼합하여 혼합물을 마련할 수 있다. First, a mixture of a precursor of a complex metal oxide and a lithium compound may be prepared.

복합금속 산화물의 전구체는 금속을 함유하고 있어 복합금속의 공급원으로서의 역할을 한다. 전구체로는 탄산염 형태보다는 수산화물 형태가 바람직하다. 전구체가 탄산염 형태인 경우 합성된 양극 활물질의 비표면적이 크다는 장점이 있으나, 양극 활물질 입자 내부에 기공이 다수 형성될 수 있어 전지의 부피당 용량이 감소할 수 있기 때문이다. 이러한 전구체로는, LiMx(OH)2(M은 Co, Ni, Mn, Fe, Al, V 및 Ti 으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상이고, x는 0.05 이상 1.10 이하이다)의 조성식으로 표현되는 수산화물을 사용할 수 있다. The precursor of the composite metal oxide contains metal and serves as a source of the composite metal. The precursor is preferably a hydroxide form rather than a carbonate form. When the precursor is in the form of a carbonate, there is an advantage that the specific surface area of the synthesized positive electrode active material is large, but a large number of pores may be formed inside the positive electrode active material particles, so that the capacity per volume of the battery may be reduced. As such a precursor, LiM x (OH) 2 (M is one or more selected from the group consisting of Co, Ni, Mn, Fe, Al, V and Ti, and x is 0.05 or more and 1.10 or less) Hydroxide can be used.

이러한 복합금속 산화물의 전구체는 다음과 같이 마련할 수 있다. 먼저, 합성하고자 하는 복합금속 산화물의 전구체를 고려하여, 각 전이금속의 염을 일정한 몰 비율로 물에 용해하여 복합금속 용액을 준비할 수 있다. 이때, 니켈 염으로는 니켈 황산염, 니켈 질산염, 니켈 탄산염들 중 1종을 사용할 수 있고, 코발트 염으로는 코발트 황산염, 코발트 질산염, 코발트 탄산염들 중 1종 이상을 사용할 수 있고, 망간 염으로는 망간 황산염, 망간 질산염, 망간 탄산염들 중 1 종 이상을 사용할 수 있다. 예를 들어 니켈, 코발트 및 망간의 황산염을 각각 일정한 몰 비율로 칭량한 후 물에 투입하여 복합금속 용액을 준비할 수 있다. 다음으로, 상기 복합금속 용액에 NaOH, NH4OH, KOH 등의 염기를 투입하여 침전시킴으로써 수산화물 형태의 복합금속 산화물의 전구체를 합성할 수 있다. 반응 용액의 pH는 10~12 인 것이 바람직하다. 다음으로, 증류수를 이용하여 수 차례 세정하여 침전된 수산화물 형태의 복합금속 산화물의 전구체 표면에 흡착되어 있는 SO4 2-, NH4 +, NO3 -, Na+ 및 K+ 등을 제거하여 고순도의 수산화물 형태의 복합금속 산화물의 전구체를 얻을 수 있으며, 이를 150℃의 오븐에서 24시간 이상 건조하여 복합금속 산화물의 전구체인 복합금속 수산화물을 얻을 수 있다.The precursor of the composite metal oxide can be prepared as follows. First, considering the precursor of the composite metal oxide to be synthesized, the salt of each transition metal can be dissolved in water at a constant molar ratio to prepare a composite metal solution. At this time, one of nickel sulfate, nickel nitrate, and nickel carbonate may be used as the nickel salt, and one or more of cobalt sulfate, cobalt nitrate, and cobalt carbonate may be used as the cobalt salt, and manganese as the manganese salt One or more of sulfate, manganese nitrate, and manganese carbonates can be used. For example, nickel, cobalt, and manganese sulfate may be weighed at a constant molar ratio, and then added to water to prepare a composite metal solution. Next, a precursor of a complex metal oxide in the form of hydroxide can be synthesized by introducing a base such as NaOH, NH 4 OH, or KOH into the complex metal solution to precipitate. It is preferable that the pH of the reaction solution is 10-12. Next, SO adsorbed on the surface of the precursor of the hydroxide form of a complex metal oxide of the precipitate washed several times with distilled water 4 2-, NH 4 +, NO 3 - by removing, Na + and K +, etc. of high purity The precursor of the composite metal oxide in the form of hydroxide can be obtained, and dried in an oven at 150° C. for 24 hours or more to obtain a composite metal hydroxide that is a precursor of the composite metal oxide.

리튬 화합물은 리튬 공급원으로서의 기능을 하며, 추후 열처리 과정에서 리튬을 공급할 수 있는 물질이면 어느 것이든지 사용할 수 있다. 리튬 화합물로는 이에 제한되는 것은 아니지만, Li2CO3, LiOH, LiNO3, 및 LiCH3COO 로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.The lithium compound functions as a lithium source, and any material capable of supplying lithium in a subsequent heat treatment process can be used. The lithium compound is not limited thereto, and one or more selected from the group consisting of Li 2 CO 3 , LiOH, LiNO 3 , and LiCH 3 COO may be used.

다음으로, 혼합물을 670~750℃ 에서 2~5 시간 동안 1차 열처리할 수 있다. 1차 열처리 과정을 거치면서, 복합금속 산화물의 전구체와 리튬 화합물이 반응하여 물과 이산화탄소가 휘발되어 제거되고, 리튬과 복합금속이 반응함으로써 리튬이 결정 구조에 참여하여 층상 구조의 리튬 복합금속 산화물이 형성될 수 있다.Next, the mixture may be subjected to primary heat treatment at 670 to 750°C for 2 to 5 hours. During the first heat treatment process, the precursor of the composite metal oxide and the lithium compound react to volatilize and remove water and carbon dioxide, and the lithium and the composite metal react to participate in the crystal structure, resulting in the layered structure of the lithium composite metal oxide. Can be formed.

1차 열처리 온도가 670℃ 보다 낮으면 층상 구조의 리튬 복합금속 산화물 형성이 지연되거나 또는 형성되지 않을 수 있고, 1차 열처리 온도가 750℃ 보다 높으면 추후 2차 열처리 과정을 거치면서 결정 성장이 과도하게 일어나 오히려 전지 성능이 저하될 수 있다.When the primary heat treatment temperature is lower than 670°C, the formation of a lithium composite metal oxide having a layered structure may be delayed or not formed, and if the primary heat treatment temperature is higher than 750°C, crystal growth may be excessive during a subsequent secondary heat treatment process. Rather, battery performance may deteriorate.

1차 열처리 시간이 2시간 보다 짧으면 리튬이 복합금속 산화물의 결정구조에 참여할 수 있는 시간이 부족하여 리튬 복합금속 산화물 결정 구조의 형성이 완전하지 않을 수 있고, 5시간 보다 길면 리튬 복합금속의 산화물 형성이 완료된 후 불필요하게 열처리를 하는 셈이 되어 비경제적이다.If the primary heat treatment time is shorter than 2 hours, the time for lithium to participate in the crystal structure of the composite metal oxide is insufficient, so that the formation of the lithium composite metal oxide crystal structure may not be complete, and if it is longer than 5 hours, the formation of the oxide of the lithium composite metal After this is completed, heat treatment is unnecessarily unnecessary, which is uneconomical.

다음으로, 1차 열처리된 혼합물을 935~950℃ 에서 6~10 시간 동안 2차 열처리할 수 있다. 2차 열처리 과정을 거치면서 1차 열처리 과정에서 형성된 리튬 복합금속 산화물의 결정성이 더 증가될 수 있다. 리튬 이온이 리튬 복합금속 산화물 형성에 참여하고 표면에 잔류하는 리튬의 양이 적어야 리튬과 수분의 결합으로 형성되는 LiOH 의 비율이 감소하게 된다. 2차 열처리 공정은 935~950℃ 에서 수행하는 것이 바람직하다. 2차 열처리 온도가 935℃ 보다 높아야 비로서 리튬 이온이 리튬 복합금속 산화물 형성에 대부분 참여하고 표면에 잔류하는 리튬의 양이 줄어들게 됨으로써 리튬과 수분의 결합으로 형성되는 표면 부산물인 LiOH의 비율이 감소하여 용량과 수명이 향상 될 수 있다. 2차 열처리 온도가 950℃ 보다 높으면 리튬이 휘발되어 소실될 수 있으며 이로 인하여 용량 및 수명이 저하될 수 있다.Next, the first heat-treated mixture may be subjected to a second heat treatment at 935 to 950°C for 6 to 10 hours. Through the secondary heat treatment process, the crystallinity of the lithium composite metal oxide formed in the primary heat treatment process may be further increased. When the lithium ion participates in the formation of the lithium composite metal oxide and the amount of lithium remaining on the surface is small, the proportion of LiOH formed by the combination of lithium and moisture decreases. The secondary heat treatment process is preferably performed at 935 to 950°C. When the secondary heat treatment temperature is higher than 935°C, as the ratio, lithium ions mostly participate in the formation of the lithium composite metal oxide and the amount of lithium remaining on the surface decreases, so the proportion of surface by-product LiOH formed by the combination of lithium and moisture decreases. Capacity and life can be improved. If the secondary heat treatment temperature is higher than 950°C, lithium may volatilize and disappear, and thus capacity and life may be reduced.

2차 열처리 시간이 6시간 보다 짧으면 LiOH 감소 효과가 거의 없고, 8시간 보다 길면 LiOH 가 더 이상 감소하지 않기 때문에 에너지 소모의 측면에서 비경제적일 수 있다.If the secondary heat treatment time is shorter than 6 hours, the LiOH reduction effect is almost non-existent, and if it is longer than 8 hours, LiOH is no longer reduced, which may be uneconomical in terms of energy consumption.

다음으로, 2차 열처리된 혼합물을 100℃ 로 냉각하는 3차 열처리할 수 있다.Next, a third heat treatment may be performed to cool the second heat-treated mixture to 100°C.

1차, 2차 및 3차 열처리는 연속적으로 수행할 수 있다. 연속 열처리를 함으로써 열처리 공정과 열처리 공정 사이에 다른 공정 또는 조건이 개입될 여지를 없앨 수 있어 보다 정밀한 열처리 제어가 가능하다. 이러한 연속 열처리를 위하여 RHK(Roller Hearth Kiln)를 사용하는 것이 바람직하다. RHK를 사용하는 경우에는 급기 및 배기 조건을 조절할 수 있다는 장점이 있다. Primary, secondary and tertiary heat treatments can be carried out continuously. By performing the continuous heat treatment, there is no room for other processes or conditions to intervene between the heat treatment process and the heat treatment process, thereby enabling more precise heat treatment control. For such continuous heat treatment, it is preferable to use RHK (Roller Hearth Kiln). When using RHK, there is an advantage that air supply and exhaust conditions can be controlled.

본 발명의 또 다른 측면은, 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지일 수 있다. Another aspect of the present invention may be a lithium secondary battery including the positive electrode active material.

리튬 이차전지의 양극 및 음극으로는 일반적으로 알려진 활물질을 사용하여 제조할 수 있다. 활물질과, 바인더, 및 도전제를 용매와 혼합하여 슬러리를 제조하고, 슬러리를 알루미늄 등의 집전체에 도포한 후 건조 및 압착하여 양극 및 음극을 제조할 수 있다. 양극활물질로는 상기 양극 활물질을 사용할 수 있다. 음극활물질로는 천연 흑연, 인조 흑연, 탄소섬유, 코크스, 카본블랙, 활성탄, 리튬 금속이나 리튬 합금 등을 사용할 수 있다. 음극활물질, 바인더 및 도전제를 용매와 혼합하여 슬러리를 형성하고 이를 음극집전체에 도포한 후 건조 및 압착하여 음극을 제조할 수 있다. 바인더는 활물질과 도전제를 결착시켜서 집전체에 고정시키는 역할을 하며, 폴리비닐리덴플로라이드, 폴리프로필렌, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐알코올 등 리튬이온 이차전지에서 통상적으로 사용되는 것들을 사용할 수 있다. 도전제로는 인조 흑연, 천연 흑연, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 램프 블랙, 써멀 블랙, 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유, 산화 티탄 등의 도전성 금속산화물, 알루미늄, 니켈 등의 금속 분말 등이 사용될 수 있다.As a positive electrode and a negative electrode of a lithium secondary battery, a known active material may be used. A positive electrode and a negative electrode may be prepared by mixing an active material, a binder, and a conductive agent with a solvent to prepare a slurry, and applying the slurry to a current collector such as aluminum, followed by drying and pressing. As the positive electrode active material, the positive electrode active material may be used. As the negative electrode active material, natural graphite, artificial graphite, carbon fiber, coke, carbon black, activated carbon, lithium metal or lithium alloy may be used. The negative electrode active material, the binder and the conductive agent may be mixed with a solvent to form a slurry, and then applied to the negative electrode current collector, followed by drying and pressing to prepare a negative electrode. The binder serves to fix the current collector by binding an active material and a conductive agent, and lithium ions such as polyvinylidene fluoride, polypropylene, carboxymethylcellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, and polyvinyl alcohol Those commonly used in secondary batteries can be used. As the conductive agent, artificial graphite, natural graphite, acetylene black, ketjen black, channel black, lamp black, thermal black, conductive fibers such as carbon fiber or metal fiber, conductive metal oxides such as titanium oxide, metal powders such as aluminum and nickel, etc. Can be used.

리튬 이차전지는 또한 분리막을 포함할 수 있으며, 분리막은 양극과 음극 사이에 존재하는 다공성 막으로 두 전극간 전기적 단락을 방지하고 이온 전달의 통로로서 기능한다. 분리막으로는 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)과 같은 단일 올레핀이나올레핀의 복합체, 폴리아미드(PA), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리프로필렌옥사이드(PPO), 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(PEGA), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리비닐클로라이드(PVC) 등을 사용할 수 있다.The lithium secondary battery may also include a separator, which is a porous membrane between the positive electrode and the negative electrode to prevent electrical short circuit between the two electrodes and function as a channel for ion transfer. As the separator, a single olefin or a complex of olefins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP), polyamide (PA), polyacrylonitrile (PAN), polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), polyethylene Glycol diacrylate (PEGA), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinyl chloride (PVC), and the like can be used.

전해액에는 비수성 유기 용매 및 리튬염이 포함될 수 있으며, 이러한 비수성 유기 용매로는 카보네이트계, 에스테르계, 에테르계 및 케톤계 유기 용매로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 프로필렌카보네이트(PC), 에틸렌카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 메틸프로필카보네이트(MPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 부티로락톤, 감마부티로락톤(GBL), 발레로락톤, 카프로락톤, 플루오르에틸렌카보네이트(FEC), 포름산메틸, 포름산에틸, 포름산프로필, 초산메틸, 초산에틸, 초산프로필, 초산펜틸, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸, 프로피온산프로필, 프로피온산부틸 또는 이들의 할로겐 유도체 등을 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 또한 리튬염으로는 리튬 이차전지에 일반적으로 널리 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니나, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiAlO4, LiAlCl4 및 LiSO3CF3 로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 바람직하게는 1.3M LiPF6 EC/DMC/EC = 5:3:2 용액을 전해액으로 사용할 수 있다.
The electrolyte may include a non-aqueous organic solvent and a lithium salt, and as the non-aqueous organic solvent, one or more selected from the group consisting of carbonate-based, ester-based, ether-based and ketone-based organic solvents may be used. Without being limited thereto, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC), methylpropyl carbonate (MPC), dimethyl sulfoxide, aceto Nitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), ethylmethylcarbonate (EMC), butyrolactone, gamma-butyrolactone (GBL), valerolactone, Caprolactone, fluoroethylene carbonate (FEC), methyl formate, ethyl formate, propyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, pentyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, butyl propionate or halogen derivatives thereof Or may be used by mixing two or more. In addition, as the lithium salt, a material generally used in lithium secondary batteries may be used, but is not limited thereto, LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 and LiSO 3 CF 3 . Preferably, a 1.3M LiPF6 EC/DMC/EC = 5:3:2 solution can be used as the electrolyte.

이하에서는 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 하지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail through Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to this.

실시예 1Example 1

Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2 분말(에스티엠사(社)에서 구입)과 Li2CO3 분말(켐메탈사(社)에서 구입)을, 금속(Ni1/3Co1/3Mn1/3)과 리튬(Li)의 몰 당량비가 1:1.05 되도록 혼합하고, 이 혼합물 5kg을 내화갑(saggar)에 충진하였다. 상기 혼합물이 충진된 내화갑(saggar)을 25 단의 RHK(Roller Hearth Kiln)를 이용하여 연속적으로 열처리하였다. 구체적으로 2.92℃/min 승온율로 700℃까지 승온한 후 2.28 시간 동안 유지하였다. 1.5 시간에 걸쳐 935℃까지 승온한 후 6.84 시간 동안 유지하였다. 이후 4.94 시간에 걸쳐 100℃까지 냉각시켰다. 열처리 후 Roll crusher(1.5mm 간격)로 해쇄한 후 분급하여 양극 활물질을 얻었다.Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 (OH) 2 powder (purchased from STM) and Li 2 CO 3 powder (purchased from Chemmetal), metal (Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 ) and lithium (Li) were mixed in a molar equivalent ratio of 1:1.05, and 5 kg of the mixture was charged into a saggar. The saggar filled with the mixture was continuously heat-treated using 25 stages of RHK (Roller Hearth Kiln). Specifically, the temperature was raised to 700°C at a rate of 2.92°C/min, and then maintained for 2.28 hours. The temperature was raised to 935°C over 1.5 hours and then maintained for 6.84 hours. It was then cooled to 100° C. over 4.94 hours. After heat treatment, it was crushed with a roll crusher (1.5mm intervals) and classified to obtain a positive electrode active material.

양극으로는 상기 양극 활물질을 이용하여 제조한 양극을 사용하고, 음극으로는 리튬 금속을 사용하고, 전해액으로는 에틸렌 카보네이트(Ethylene Carbonate), 에틸메틸 카보네이트(EthylMethyl Carbonate) 및 디메틸 카보네이트 (Dimethyl Carbonate)를 부피비로 20:20:60 로 혼합한 후 여기에 리튬염 LiPF6을 용해한 리튬염 농도가 1.3M 인 전해액을 사용하고, 분리막으로는 다공성 폴리에틸렌 막을 사용하여 코인셀을 제작하였다.
As the positive electrode, a positive electrode prepared by using the positive electrode active material is used, and a lithium metal is used as the negative electrode, and ethylene carbonate (Ethylene Carbonate), ethylmethyl carbonate (EthylMethyl Carbonate), and dimethyl carbonate (Dimethyl Carbonate) are used as the electrolyte. After mixing at a volume ratio of 20:20:60, an electrolyte solution having a lithium salt concentration of 1.3M in which lithium salt LiPF 6 was dissolved was used. As a separator, a coin cell was manufactured using a porous polyethylene membrane.

실시예 2Example 2

2차 열처리 온도가 940℃ 인 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 양극 활물질 및 코인셀을 제작하였다.
A positive electrode active material and a coin cell were prepared according to the same method as in Example 1, except that the secondary heat treatment temperature was 940°C.

비교예Comparative example

2차 열처리 온도를 930℃ 인 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 양극 활물질 및 코인셀을 제작하였다.
A positive electrode active material and a coin cell were manufactured according to the same method as in Example 1, except that the second heat treatment temperature was 930°C.

양극 활물질의 조성 평가(ICP 분석)Composition evaluation of positive electrode active material (ICP analysis)

실시예 및 비교예의 양극 활물질에 대하여 ICP 분석을 실시하여 합성된 양극 활물질에 대하여 조성을 확인하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다. ICP 분석 기기로는 HORIBA scientific 사의 ACTIVA m 모델을 사용하였다.
ICP analysis was performed on the positive electrode active materials of Examples and Comparative Examples to confirm the composition of the synthesized positive electrode active material, and the results are shown in Table 1. As an ICP analysis instrument, an ACTIVA m model from HORIBA scientific was used.



Li/(Ni+Co+Mn)

Li/(Ni+Co+Mn)
주요원소 함량(몰%)Main element content (mol%)
NiNi CoCo MnMn
비교예

Comparative example

1.061

1.061

33.5

33.5

34.1

34.1

32.4

32.4

실시예 1

Example 1

1.058

1.058

33.4

33.4

33.9

33.9

32.7

32.7

실시예 2

Example 2

1.053

1.053

33.6

33.6

34.1

34.1

32.3

32.3

표 1을 참조하면, 실시예 및 비교예에 따른 양극 활물질의 조성은 모두 비슷하였다.
Referring to Table 1, the composition of the positive electrode active material according to Examples and Comparative Examples were all similar.

양극 활물질의 결정성 평가(XRD 분석)Crystallinity evaluation of positive electrode active material (XRD analysis)

실시예 및 비교예에 따른 양극 활물질에 대하여 XRD 분석을 실시하여 (101) 결정면에서의 반치폭(FWHM)을 측정하였다. BRUKER AXS 사의 XRD 분석 장비를 사용하였으며, 2θ=10~80°, 0.01°/step, Cu-Kα(1.5418Å, 40kV/30mA) 의 조건으로 분석하였다. 분석 결과에 의하면, 비교예의 경우 반치폭은 0.165°, 실시예 1의 경우는 0.161°, 실시예 2의 경우는 0.156°이었다. 이러한 결과로부터 실시예 2에 따른 양극 활물질의 결정성이 가장 우수함을 확인할 수 있다.
The positive electrode active material according to Examples and Comparative Examples was subjected to XRD analysis to measure the half width (FWHM) at the (101) crystal plane. The XRD analysis equipment of BRUKER AXS was used, and analysis was performed under the conditions of 2θ=10 to 80°, 0.01°/step, Cu-Kα (1.5418Å, 40kV/30mA). According to the results of the analysis, the half width was 0.165° in the case of the comparative example, 0.161° in the case of Example 1, and 0.156° in the case of Example 2. From these results, it can be seen that the crystallinity of the positive electrode active material according to Example 2 is the best.

양극 활물질 표면의 LiOH 양 평가(TOF-SIMS 분석)Evaluation of the amount of LiOH on the surface of the positive electrode active material (TOF-SIMS analysis)

실시예 및 비교예에 따라 제조한 양극 활물질에 대하여 TOF-SIMS(Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectroscopy) 분석을 실시하였으며(ION TOF, TOF SIMS 5), 그 결과를 표 2에 나타내었다. Negative polarity 측정의 경우에는 리튬 복합금속 산화물의 표면에 Li-, LiH-, LiO-, LiOH- 의 4 종 리튬 화합물이 검출되는데, (LiOH-의 강도 비율)=(LiOH-의 강도값)/(Li-, LiH-, LiO- 및 LiOH- 강도값의 합)으로 계산하였다. Positive polarity 측정의 경우에는 Li+, LiH+, LiOH+ 의 3종의 리튬 화합물이 검출되는데, (LiOH+ 의 강도 비율)=(LiOH+ 의 강도값)/(Li+, LiH+ 및 LiOH+ 강도값의 합)으로 계산하였다.
A cathode active material prepared according to Examples and Comparative Examples was subjected to a Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectroscopy (TOF-SIMS) analysis (ION TOF, TOF SIMS 5), and the results are shown in Table 2. There is four kinds of the lithium compound of detection, in the case of Negative polarity measurements on the surface of the lithium-metal composite oxide Li -, LiH -, LiO - -, LiOH (LiOH - intensity ratio of) = (LiOH - intensity value) / ( It was calculated as the sum of the intensity values) - Li -, LiH -, LiO - and LiOH. In the case of positive polarity measurement, three lithium compounds of Li + , LiH + and LiOH + are detected, (intensity ratio of LiOH + )=(intensity value of LiOH + )/(Li + , LiH + and LiOH + intensity (Sum of values).

전지의 용량 특성Battery capacity characteristics

실시예 및 비교예에 따른 코인셀에 대하여 충방전기(Toyo, Toscat3100)로 상온에서 0.2C 충전 및 0.1C 방전을 한 후에 0.2C 충전 및 방전을 실시하였다. 충방전 테스트 두 번째 싸이클에서 측정한 방전 용량을 표 2에 나타내었다.
For the coin cells according to Examples and Comparative Examples, 0.2C charging and 0.1C discharging were performed at room temperature with a charge/discharger (Toyo, Toscat3100), followed by 0.2C charging and discharging. Table 2 shows the discharge capacity measured in the second cycle of the charge/discharge test.

전지의 수명 특성Battery life characteristics

실시예 및 비교예에 따른 코인셀에 대하여 충방전기로 상온에서 0.2C 충전 및 방전 후 1C 로 충전 및 방전하는 시험을 반복 실시하였다. 1C 충방전 테스트 기준 1회 충방전 시험 후의 방전용량 대비 35회 충방전 시험 후의 방전용량의 비율로 전지의 수명 특성을 평가하였으며, 그 결과를 표 2 및 도 1에 나타내었다.
The test for charging and discharging to 1C after charging and discharging 0.2C at room temperature with a charge/discharger was repeated for the coin cells according to Examples and Comparative Examples. 1C charge/discharge test criteria The life characteristics of the battery were evaluated by the ratio of the discharge capacity after the 35 charge/discharge test to the discharge capacity after the 1 charge/discharge test, and the results are shown in Table 2 and FIG. 1.


하소
온도
calcination
Temperature
결정성
(반치폭)
Crystallinity
(Half width)
TOF-SIMS 강도 비율TOF-SIMS intensity ratio 용량(mAh/g)
(0.2C 방전)
Capacity (mAh/g)
(0.2C discharge)
수명특성
(35회 용량/1회 용량)
Life characteristics
(35 doses/1 dose)
LiOH- LiOH - LiOH+ LiOH +
비교예

Comparative example

930℃

930℃

0.165°

0.165°

51.5%

51.5%

0.05%

0.05%

154.7

154.7

89.6%

89.6%

실시예 1

Example 1

935℃

935℃

0.161°

0.161°

43.8%

43.8%

0.03%

0.03%

156.8

156.8

94.5%

94.5%

실시예 2

Example 2

940℃

940℃

0.156°

0.156°

42.7%

42.7%

0.03%

0.03%

155.0

155.0

94.5%

94.5%

표 2를 참조하면, LiOH- 강도 비율은 실시예 1 및 2의 경우 비교예보다 작은 값을 나타내고, LiOH+ 강도 비율은 실시예와 비교예 모두 유사한 값을 나타낸다.Referring to Table 2, the LiOH - intensity ratio shows a smaller value than Comparative Examples in Examples 1 and 2, and the LiOH + intensity ratio indicates similar values in both Examples and Comparative Examples.

또한, 실시예 2에 따른 전지의 용량이 가장 우수한 값을 나타내고 있다. 따라서 양극 활물질을 935℃ 이상에서 하소하는 경우 용량 특성이 향상됨을 확인할 수 있다. In addition, the capacity of the battery according to Example 2 shows the best value. Therefore, it can be seen that when the positive electrode active material is calcined at 935°C or higher, the capacity characteristics are improved.

또한, 실시예의 수명 특성이 비교예의 수명 특성보다 우수한 값을 나타내고 있다. 이러한 결과로부터, 935℃ 이상에서 하소하는 경우 수명 특성이 향상됨을 확인할 수 있다. In addition, the life characteristics of Examples show values superior to those of Comparative Examples. From these results, it can be seen that the calcination at 935°C or higher improves the life characteristics.

도 1을 참조하면, 실시예 1 및 2은 비슷한 수명 특성을 나타내고 있지만, 비교예는 실시예 1 및 2 보다 방전 용량이 낮고 또한 35 사이클 이후에는 방전 용량이 급격히 저하되는 경향을 보이고 있다. Referring to FIG. 1, Examples 1 and 2 show similar life characteristics, but Comparative Examples have a lower discharge capacity than Examples 1 and 2 and a tendency to rapidly decrease the discharge capacity after 35 cycles.

상기 결과를 종합해 보면, 본 발명에 따르면 결정성이 향상되고, 표면에 LiOH의 양이 감소된 양극 활물질을 제조할 수 있으며, 이러한 양극 활물질을 이용하여 제조한 리튬 이차전지는 용량 특성 및 수명 특성이 향상됨을 확인할 수 있다.
Summarizing the above results, according to the present invention, it is possible to manufacture a positive electrode active material with improved crystallinity and a reduced amount of LiOH on the surface, and a lithium secondary battery manufactured using the positive electrode active material has capacity characteristics and life characteristics It can be confirmed that this is improved.

본 발명에서 사용한 용어는 특정한 실시예를 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, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재한다는 것을 의미하는 것이지, 이를 배제하기 위한 것이 아니다. 본 발명은 상술한 실시 형태에 의해 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 할 것이다.The terms used in the present invention are intended to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions should be considered to include plural meanings, unless the context is clear. The terms "include" or "have" mean that there are features, numbers, steps, actions, elements, or combinations thereof described in the specification, and are not intended to exclude them. The present invention is not limited by the above-described embodiments, but is intended to be limited by the appended claims. Accordingly, various forms of substitution, modification, and modification will be possible by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention as set forth in the claims, and this also belongs to the scope of the present invention. something to do.

Claims (10)

층상 구조의 리튬 복합금속 산화물을 포함하는 리튬 이차전지용 양극 활물질로서, TOF-SIMS 분석 결과, negative polarity 의 경우 전체 리튬 화합물의 강도의 합 대비 LiOH- 의 강도의 비율이 40% 내지 44% 인 양극 활물질.A positive electrode active material for a lithium secondary battery containing a layered-structure lithium composite metal oxide. As a result of TOF-SIMS analysis, in the case of negative polarity, a positive electrode active material having a ratio of strength of LiOH - to 40% to 44% of the sum of the strengths of all lithium compounds . 제1항에 있어서, TOF-SIMS 분석 결과, positive polarity 의 경우 전체 리튬 화합물의 강도의 합 대비 LiOH+ 의 강도의 비율이 0.02% 내지 0.05% 인 양극 활물질.According to claim 1, TOF-SIMS analysis, positive polarity in the case of positive polarity, the ratio of the strength of LiOH + compared to the sum of the strengths of all lithium compounds is 0.02% to 0.05% of the positive electrode active material. 제1항에 있어서, 상기 리튬 복합금속 산화물은, LiMxO2(M은 Co, Ni, Mn, Fe, Al, V 및 Ti 으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상이고, x는 0.05 이상 1.10 이하이다)의 조성식으로 표현되는 리튬 이차전지용 양극 활물질.According to claim 1, The lithium composite metal oxide, LiM x O 2 (M is Co, Ni, Mn, Fe, Al, V, and one or more selected from the group consisting of Ti, x is 0.05 or more and 1.10 or less. ) The positive electrode active material for a lithium secondary battery represented by the composition formula. 제1항에 있어서, 상기 리튬 복합금속 산화물은 LiCoO2, LiNiO2, LiNiyCo1-yO2(0<y<1), LiMn2O4 및 LiNixCoyMn1-x-yO2(0.325<x<0.341, 0.325<y<0.341)로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는 리튬 이차전지용 양극 활물질.According to claim 1, wherein the lithium composite metal oxide is LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNi y Co 1-y O 2 (0<y<1), LiMn 2 O 4 and LiNi x Co y Mn 1-xy O 2 ( A cathode active material for a lithium secondary battery comprising one or more selected from the group consisting of 0.325<x<0.341, 0.325<y<0.341). 제1항의 양극 활물질을 제조하는 방법으로서,
복합금속 산화물의 전구체 및 리튬 화합물의 혼합물을 마련하는 단계;
상기 혼합물을 670~750℃ 에서 2~5 시간 동안 1차 열처리하는 단계; 및
상기 1차 열처리된 혼합물을 1차 열처리 온도보다 높은 935~950℃ 에서 6~8 시간 동안 2차 열처리하는 단계를 포함하는 양극 활물질의 제조방법.
A method for manufacturing the positive electrode active material of claim 1,
Preparing a mixture of a precursor of a complex metal oxide and a lithium compound;
Primary heat treatment of the mixture at 670 ~ 750 ℃ for 2 ~ 5 hours; And
Method for producing a positive electrode active material comprising the step of secondary heat treatment for 6 to 8 hours at 935 ~ 950 ℃ higher than the primary heat treatment mixture of the primary heat treatment temperature.
제5항에 있어서, 상기 2차 열처리 단계 후에, 2차 열처리된 혼합물을 100℃ 로 냉각하는 단계를 포함하는 양극 활물질의 제조방법.According to claim 5, After the second heat treatment step, the method of manufacturing a positive electrode active material comprising the step of cooling the mixture to the second heat treatment to 100 ℃. 제5항에 있어서, 상기 1차 및 2차 열처리는 연속적으로 수행되는 양극 활물질의 제조방법. The method of claim 5, wherein the first and second heat treatments are continuously performed. 제5항에 있어서, 상기 복합금속 산화물의 전구체는, Mx(OH)2(M은 Co, Ni, Mn, Fe, Al, V 및 Ti 으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상이고, x는 0.05 이상 1.10 이하이다)로 표현되는 수산화물을 포함하는 양극 활물질의 제조방법.The complex metal oxide precursor is M x (OH) 2 (M is one or more selected from the group consisting of Co, Ni, Mn, Fe, Al, V and Ti, and x is 0.05 or more. Method of producing a positive electrode active material comprising a hydroxide represented by 1.10 or less). 제5항에 있어서, 상기 리튬 화합물은 Li2CO3, LiOH, LiNO3, 및 LiCH3COO 로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는 양극 활물질의 제조방법.The method according to claim 5, wherein the lithium compound comprises at least one selected from the group consisting of Li 2 CO 3 , LiOH, LiNO 3 , and LiCH 3 COO. 제1항의 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지.A lithium secondary battery comprising the positive electrode active material of claim 1.
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