KR102195726B1 - Lithium cobalt composite oxide for lithium secondary battery and lithium secondary battery including positive electrode comprising the same - Google Patents

Lithium cobalt composite oxide for lithium secondary battery and lithium secondary battery including positive electrode comprising the same Download PDF

Info

Publication number
KR102195726B1
KR102195726B1 KR1020180056767A KR20180056767A KR102195726B1 KR 102195726 B1 KR102195726 B1 KR 102195726B1 KR 1020180056767 A KR1020180056767 A KR 1020180056767A KR 20180056767 A KR20180056767 A KR 20180056767A KR 102195726 B1 KR102195726 B1 KR 102195726B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lithium
composite oxide
secondary battery
cobalt composite
lithium secondary
Prior art date
Application number
KR1020180056767A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190131852A (en
Inventor
박영진
김창욱
박수연
이은성
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020180056767A priority Critical patent/KR102195726B1/en
Priority to PCT/KR2019/002382 priority patent/WO2019221372A1/en
Publication of KR20190131852A publication Critical patent/KR20190131852A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102195726B1 publication Critical patent/KR102195726B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

마그네슘(Mg)과 알루미늄(Al) 및 코발트(Co)를 포함하고, 상기 Mg/Co의 원자비(atomic ratio)가 0.0035 내지 0.03이고, 상기 Mg/Al의 원자비가 4 이하이고, 불소를 더 포함하는 리튬이차전지용 리튬 코발트 복합 산화물 및 상기 리튬 코발트 복합 산화물을 포함하는 양극을 함유한 리튬이차전지가 제시된다.Contains magnesium (Mg), aluminum (Al) and cobalt (Co), the atomic ratio of Mg/Co is 0.0035 to 0.03, the atomic ratio of Mg/Al is 4 or less, and further contains fluorine A lithium secondary battery containing a lithium cobalt composite oxide for a lithium secondary battery and a positive electrode including the lithium cobalt composite oxide is provided.

Description

리튬이차전지용 리튬 코발트 복합 산화물 및 이를 포함한 양극을 함유한 리튬이차전지{Lithium cobalt composite oxide for lithium secondary battery and lithium secondary battery including positive electrode comprising the same}Lithium cobalt composite oxide for lithium secondary battery and lithium secondary battery including positive electrode comprising the same}

리튬이차전지용 리튬 코발트 복합 산화물 및 이를 포함한 양극을 함유한 리튬이차전지에 관한 것이다.It relates to a lithium cobalt composite oxide for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery containing a positive electrode including the same.

리튬 이차전지의 양극 활물질로 리튬 코발트 산화물(LiCoO2)이 널리 사용된다. 리튬이차전지의 용도가 휴대 정보 전자기기에서 전동공구, 자동차 등 산업으로 확장됨에 따라, 고용량과 고출력 및 안전성이 더욱 요구되어, LiCoO2가 가지고 있는 용량적 한계 및 안전성 문제로 인하여 LiCoO2의 성능 개선을 위한 개발에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. Lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) is widely used as a positive active material for lithium secondary batteries. As the use of lithium secondary batteries expands from portable information electronic devices to power tools, automobiles, and other industries, high capacity, high power and safety are more demanded, and LiCoO 2 performance is improved due to capacity limitations and safety issues of LiCoO 2 Research on development for this is actively underway.

한 측면은 신규한 리튬이차전지용 리튬 코발트 복합 산화물을 제공하는 것이다.One aspect is to provide a novel lithium cobalt composite oxide for lithium secondary batteries.

다른 측면은 상술한 리튬 코발트 복합 산화물을 이용하여 고전압에서 안정성이 개선되고 셀 성능이 향상된 리튬이차전지를 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a lithium secondary battery with improved stability at high voltage and improved cell performance by using the lithium cobalt composite oxide described above.

한 측면에 따라,According to one aspect,

마그네슘(Mg)과 알루미늄(Al) 및 코발트(Co)를 포함하고, Including magnesium (Mg) and aluminum (Al) and cobalt (Co),

상기 Mg/Co의 원자비(atomic ratio)가 0.0035 내지 0.03이고,The atomic ratio of Mg/Co is 0.0035 to 0.03,

상기 Mg/Al의 원자비가 4 이하이고,The atomic ratio of Mg/Al is 4 or less,

불소를 더 포함하는 리튬이차전지용 리튬 코발트 복합 산화물이 제공된다.A lithium cobalt composite oxide for a lithium secondary battery further comprising fluorine is provided.

다른 측면에 따라 상술한 리튬 코발트 복합 산화물을 포함하는 양극을 구비한 리튬이차전지가 제공된다.According to another aspect, there is provided a lithium secondary battery including a positive electrode including the lithium cobalt composite oxide described above.

일구현예에 따른 리튬 코발트 복합 산화물은 고전압에서 안정성이 개선될 뿐만 아니라 열안정성이 개선되며 이를 이용하면 충방전 및 수명 특성이 향상된 리튬이차전지를 제작할 수 있다.The lithium cobalt composite oxide according to an exemplary embodiment not only improves stability at high voltage, but also improves thermal stability, and when using this, a lithium secondary battery having improved charge/discharge and lifespan characteristics can be manufactured.

도 1은 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 양극 활물질에 대한 시차주사열량계 분석 결과를 나타낸 것이다.1 shows the results of differential scanning calorimeter analysis of positive active materials prepared according to Examples 1, 2, and Comparative Example 1.

이하에서 예시적인 구현예들에 따른 리튬 코발트 복합 산화물 및 이를 포함한 양극을 구비한 리튬이차전지에 관하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, a lithium cobalt composite oxide according to exemplary embodiments and a lithium secondary battery including a positive electrode including the same will be described in more detail.

본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지용 리튬코발트 복합산화물은 마그네슘과 알루미늄을 포함하고, 불소를 더 포함할 수 있다. The lithium cobalt composite oxide for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention includes magnesium and aluminum, and may further include fluorine.

상기 리튬 코발트 복합 산화물에서 알루미늄은 코발트 사이트에 도핑되면 Al-O 결합 에너지(binding energy)가 Co-O 결합 에너지에 비하여 높기 때문에 열 안정성을 개선시킬 수 있다. 이와 같이 열안정성이 개선된 리튬 코발트 복합 산화물을 이용하면 고온 저장 특성이 향상된 리튬이차전지를 제작할 수 있다.In the lithium cobalt composite oxide, when aluminum is doped to the cobalt site, since the Al-O binding energy is higher than that of the Co-O binding energy, thermal stability can be improved. When the lithium cobalt composite oxide having improved thermal stability is used as described above, a lithium secondary battery having improved high temperature storage characteristics can be manufactured.

알루미늄은 본 실시예에 따른 리튬코발트 복합산화물에 대해 5.0 mol% 이하로 도핑될 수 있으며, 구체적으로 0.2 mol% 내지 5.0 mol%, 보다 구체적으로 0.2 mol% 내지 3.0 mol%로 도핑될 수 있다. 알루미늄이 상기 범위로 도핑될 때 사이클 특성이 향상될 수 있다. Al/F의 원자비는 0 보다 크고 5 이하일 수 있다. 또한, Mg/Al의 원자비는 0 보다 크고 4 이하일 있다. 알루미늄이 상기 범위로 포함될 때 상전이를 억제하여 충방전 용량을 높일 수 있으며, 고온 수명 특성이 우수한 전지를 얻을 수 있다. 그리고 일구현예에 의하면, (Li+Mg)/(Co+Al)의 원자비가 1.00 이하, 예를 들어 0.96 내지 1.00이다. 상술한 불소의 함량, Mg/Co의 원자비, F/Mg의 원자비, 및 (Li+Mg)/(Co+Al) 원자비가 상술한 범위일 때 고전압에서 상전이 억제 효과가 우수하고, 수명특성이 향상된 리튬 코발트 복합 산화물을 얻을 수 있다.Aluminum may be doped with 5.0 mol% or less of the lithium cobalt composite oxide according to the present embodiment, specifically 0.2 mol% to 5.0 mol%, and more specifically 0.2 mol% to 3.0 mol%. When aluminum is doped in the above range, the cycle characteristics may be improved. The atomic ratio of Al/F may be greater than 0 and less than or equal to 5. In addition, the atomic ratio of Mg/Al may be greater than 0 and 4 or less. When aluminum is included in the above range, the charge/discharge capacity may be increased by suppressing the phase transition, and a battery having excellent high-temperature life characteristics may be obtained. And according to one embodiment, the atomic ratio of (Li+Mg)/(Co+Al) is 1.00 or less, for example, 0.96 to 1.00. When the above-described fluorine content, Mg/Co atomic ratio, F/Mg atomic ratio, and (Li+Mg)/(Co+Al) atomic ratio are within the above-described ranges, the effect of inhibiting phase transition at high voltage is excellent, and lifespan characteristics This improved lithium cobalt composite oxide can be obtained.

본 실시예에 따른 리튬코발트 복합산화물은 Mg/Co의 원자비(atomic ratio)가 0.0035 내지 0.03일 수 있으며, 구체적으로 0.004 내지 0.02일 수 있으며, 보다 구체적으로 0.005 내지 0.01일 수 있다. The lithium cobalt composite oxide according to the present embodiment may have an atomic ratio of Mg/Co of 0.0035 to 0.03, specifically 0.004 to 0.02, and more specifically 0.005 to 0.01.

상기 리튬 코발트 복합 산화물에서 불소는 산소의 일부 자리를 치환하여 코발트 이온의 평균 산화수를 +4에서 치환된 불소의 몰수만큼 낮추어주고, 리튬 코발트 복합 산화물 표면부의 Co 산화가는 더욱 감소된다. 이와 같이 코발트 이온의 평균 산화수를 낮추어 줌으로써 리튬 코발트 복합 산화물의 구조적 안정성이 향상된다. 또한, Co-F 본딩에 의한 이온 결합 특성 증대로 O2 가스의 발생이 억제되고 Co의 용출이 억제되어 리튬 코발트 복합 산화물의 화학적 안정성이 향상된다. In the lithium cobalt composite oxide, fluorine replaces some sites of oxygen to lower the average number of oxidation of cobalt ions by the number of moles of fluorine substituted at +4, and the oxidation value of Co on the surface of the lithium cobalt composite oxide is further reduced. By lowering the average oxidation number of cobalt ions in this way, the structural stability of the lithium cobalt composite oxide is improved. In addition, the generation of O 2 gas is suppressed and the elution of Co is suppressed due to the increase in ionic bonding characteristics by Co-F bonding, thereby improving the chemical stability of the lithium cobalt composite oxide.

상기 리튬이차전지용 리튬 코발트 복합 산화물에서 불소는 마그네슘이 도핑된 리튬 코발트 복합 산화물의 표면에 위치하거나, 마그네슘이 도핑된 리튬 코발트 복합 산화물과 혼합된 상태이거나 또는 불소는 마그네슘이 도핑된 리튬 코발트 복합 산화물의 내부에 도핑될 수 있다. 불소의 함량은 리튬 코발트 복합 산화물 총몰을 기준으로 하여 0보다 크고 2mol% 이하이고, 예를 들어, 0.2 내지 2mol%일 수 있다. F/Mg의 원자비는 0 보다 크고 2 이하일 수 있으며, 예를 들어 0.25 내지 2, 보다 구체적으로 1 내지 2일 수 있다. 상술한 범위에서 충방전 용량을 높일 수 있으며, 고온 수명 특성이 우수한 전지를 얻을 수 있다. In the lithium cobalt composite oxide for lithium secondary batteries, fluorine is located on the surface of magnesium-doped lithium cobalt composite oxide, or in a state mixed with magnesium-doped lithium cobalt composite oxide, or fluorine is a magnesium-doped lithium cobalt composite oxide. It can be doped inside. The content of fluorine is greater than 0 and 2 mol% or less, based on the total mol of lithium cobalt composite oxide, and may be, for example, 0.2 to 2 mol%. The atomic ratio of F/Mg may be greater than 0 and less than or equal to 2, and may be, for example, 0.25 to 2, and more specifically 1 to 2. The charge/discharge capacity can be increased in the above-described range, and a battery having excellent high-temperature life characteristics can be obtained.

양극 활물질로서 리튬 코발트 산화물(LiCoO2)을 이용하는 경우 고전압 영역에서 O3 → H1-3 → O1 상전이가 일어난다. 이러한 상전이가 일어난 리튬 코발트 산화물을 양극 활물질로 이용하면 리튬이차전지의 셀 성능이 열화된다. When lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) is used as the positive electrode active material, a phase transition of O 3 → H 1-3 → O 1 occurs in a high voltage region. When the lithium cobalt oxide in which the phase transition has occurred is used as a positive electrode active material, the cell performance of the lithium secondary battery is deteriorated.

본 발명자들은 많은 연구끝에 마그네슘과 알루미늄을 리튬 코발트 복합 산화물에 도핑하면서, 도핑되는 Mg/Co의 원자비(atomic ratio)를 제어하면서 리튬 코발트 복합 산화물에 불소를 더 포함시킴으로써 고전압 영역에서 일어나는 O3 → H1-3 → O1 상전이를 효과적으로 억제하였다. 그 결과 이러한 리튬 코발트 복합 산화물을 이용하면 고전압에서의 안정성이 개선되어 이것에 의하여 충방전 용량을 높일 수 있고, 고전압에서 리튬이차전지의 수명 특성이 개선된다. 본 출원에서 “고전압 영역”은 예를 들어 4.5V(vs. vs. Li/Li+) 이상, 구체적으로 4.55V 내지 4.63V 범위이다.After many studies, the present inventors doped magnesium and aluminum into the lithium cobalt complex oxide, while controlling the atomic ratio of the doped Mg/Co, while further including fluorine in the lithium cobalt complex oxide, O 3 occurring in the high voltage region → H 1-3 → O 1 phase transition was effectively inhibited. As a result, when the lithium cobalt composite oxide is used, stability at high voltage is improved, thereby increasing charge/discharge capacity, and life characteristics of lithium secondary batteries at high voltage are improved. In the present application, the “high voltage region” is, for example, 4.5V (vs. vs. Li/Li+) or more, specifically in the range of 4.55V to 4.63V.

일구현예에 따른 리튬 코발트 복합 산화물에서 마그네슘이 리튬 사이트에 도핑되어 마그네슘 이온이 리튬층내의 공간내에 존재하게 됨으로써 고전압 구간에서 리튬 이온이 리튬층내에서 전부 빠져나가더라도 마그네슘이 기둥 역할을 해서 리튬 코발트 복합 산화물의 형태 O3 구조를 더 안정화시킨다. 특히 4.5V 이상의 고전압에서 03 상의 안정성이 높아진다.In the lithium cobalt complex oxide according to an embodiment, magnesium is doped to the lithium site, so that magnesium ions exist in the space within the lithium layer, so that even if all of the lithium ions escape from the lithium layer in the high voltage section, the magnesium acts as a pillar and the lithium cobalt complex The oxide form O 3 further stabilizes the structure. In particular, the stability of the 0 3 phase increases at a high voltage of 4.5V or higher.

일구현예에 따른 리튬 코발트 복합 산화물은 예를 들어 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다. The lithium cobalt composite oxide according to an embodiment may be, for example, a compound represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Li1-xMgxCo1-yAlyO2-zFz Li 1-x Mg x Co 1-y Al y O 2-z F z

상기 화학식 1중, 0<x≤0.03이고, 0<y≤0.03, 0<z≤0.02이다. 상기 화학식 1에서 0<x+y+z≤0.07, 0<z/x≤2, 0<y/z≤5, 0<x/y≤4이다. 상기 화학식 1의 화합물에서 마그네슘의 함량이 3몰% 이하로 포함되는 경우 경우 마그네슘이 코발트 사이트에 도핑되는 것을 억제하고 리튬 사이트를 치환할 수 있다. In Formula 1, 0<x≤0.03, 0<y≤0.03, and 0<z≤0.02. In Formula 1, 0<x+y+z≤0.07, 0<z/x≤2, 0<y/z≤5, and 0<x/y≤4. When the content of magnesium in the compound of Formula 1 is 3 mol% or less, doping of magnesium to cobalt sites may be suppressed and lithium sites may be substituted.

일구현예에 따른 리튬 코발트 복합 산화물은 예를 들어 Li0.995Mg0.005Co0.995Al0.005O1.99F0.01, Li0 . 995Mg0 . 005Co0 . 99Al0 . 01O1 .99F0.01, Li0.992Mg0.008Co0.98Al0.002O1.984F0.016, Li0 . 992Mg0 . 008Co0 . 95Al0 . 005O1 .984F0.016, Li0.992Mg0.008Co0.99Al0.01O1.984F0.016, Li0 . 992Mg0 . 008Co0 . 985Al0 . 015O1 .985F0.016, Li0.992Mg0.008Co0.98Al0.02O1.984F0.016, Li0 . 99Mg0 . 01Co0 . 985Al0 . 005O1 .98F0.02, Li0.99Mg0.01Co0.99Al0.01O1.98F0.02, Li0.992Mg0.008Co0.995Al0.005O1.998F0.002,Li0.992Mg0.008Co0.99Al0.01O1.998F0.002, Li0.992Mg0.008Co0.97Al0.03O1.984F0.016, Li0 . 99Mg0 . 01Co0 . 985Al0 . 005O1 .98F0.02, Li0.99Mg0.01Co0.99Al0.01O1.98F0.02,, Li0 . 992Mg0 . 008Co0 . 97Al0 . 03O1 .984F0.016, 또는 Li0.99Mg0.01Co0.985Al0.005O1.98F0.02이다.The lithium cobalt composite oxide according to an embodiment is, for example, Li 0.995 Mg 0.005 Co 0.995 Al 0.005 O 1.99 F 0.01 , Li 0 . 995 Mg 0 . 005 Co 0 . 99 Al 0 . 01 O 1 .99 F 0.01, Li 0.992 Mg 0.008 Co 0.98 Al 0.002 O 1.984 F 0.016, Li 0. 992 Mg 0 . 008 Co 0 . 95 Al 0 . 005 O 1 .984 F 0.016, Li 0.992 Mg 0.008 Co 0.99 Al 0.01 O 1.984 F 0.016, Li 0. 992 Mg 0 . 008 Co 0 . 985 Al 0 . 015 O 1 .985 F 0.016, Li 0.992 Mg 0.008 Co 0.98 Al 0.02 O 1.984 F 0.016, Li 0. 99 Mg 0 . 01 Co 0 . 985 Al 0 . 005 O 1 .98 F 0.02, Li 0.99 Mg 0.01 Co 0.99 Al 0.01 O 1.98 F 0.02, Li 0.992 Mg 0.008 Co 0.995 Al 0.005 O 1.998 F 0.002, Li 0.992 Mg 0.008 Co 0.99 Al 0.01 O 1.998 F 0.002, Li 0.992 Mg 0.008 Co 0.97 Al 0.03 O 1.984 F 0.016 , Li 0 . 99 Mg 0 . 01 Co 0 . 985 Al 0 . 005 O 1 .98 F 0.02, Li 0.99 Mg 0.01 Co 0.99 Al 0.01 O 1.98 F 0.02,, Li 0. 992 Mg 0 . 008 Co 0 . 97 Al 0 . A 03 O 1 0.016 .984 F, or Li 0.99 Mg 0.01 Co 0.985 Al 0.005 O 1.98 F 0.02.

일 구현예에 따른 리튬 코발트 복합 산화물은 비표면적이 0.1 내지 3 m2/g 이고, 평균입경이 1 내지 20㎛일 수 있다.The lithium cobalt composite oxide according to an embodiment may have a specific surface area of 0.1 to 3 m 2 /g and an average particle diameter of 1 to 20 μm.

이하, 일구현예에 따른 리튬 코발트 복합 산화물의 제조방법을 살펴보기로 한다. Hereinafter, a method of manufacturing a lithium cobalt composite oxide according to an embodiment will be described.

먼저 리튬 전구체, 코발트 전구체, 마그네슘 전구체, 알루미늄 전구체 및 불소 전구체를 소정 몰비로 혼합하여 전구체 혼합물을 얻는다. First, a lithium precursor, a cobalt precursor, a magnesium precursor, an aluminum precursor, and a fluorine precursor are mixed in a predetermined molar ratio to obtain a precursor mixture.

구체적으로 리튬 전구체, 코발트 전구체, 마그네슘 전구체, 알루미늄 전구체 및 불소 전구체의 혼합비를 목적하는 리튬 코발트 복합 산화물을 얻을 수 있도록 화학양론적으로 제어하면서 혼합하여 전구체 혼합물을 얻을 수 있다. 예를 들어, 리튬 전구체는 수산화리튬(LiOH), 탄산리튬(Li2CO3), 황산리튬(Li2SO4), 질산리튬(LiNO3) 중에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 코발트 전구체는 탄산코발트, 수산화코발트, 염화코발트, 황산코발트, 질산코발트 중에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 마그네슘 전구체는 염화마그네슘, 탄산마그네슘, 수산화마그네슘, 황산마그네슘, 질산마그네슘, 불화마그네슘 중에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 알루미늄 전구체로는 황산알루미늄, 염화알루미늄, 수산화알루미늄 중에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 불소 전구체는 불화마그네슘 등을 사용할 수 있다.Specifically, a precursor mixture may be obtained by mixing a lithium precursor, a cobalt precursor, a magnesium precursor, an aluminum precursor, and a fluorine precursor while controlling stoichiometrically to obtain a desired lithium cobalt composite oxide. For example, the lithium precursor may be one or more selected from lithium hydroxide (LiOH), lithium carbonate (Li2CO3), lithium sulfate (Li2SO4), and lithium nitrate (LiNO3). The cobalt precursor may be one or more selected from cobalt carbonate, cobalt hydroxide, cobalt chloride, cobalt sulfate, and cobalt nitrate. The magnesium precursor may be one or more selected from magnesium chloride, magnesium carbonate, magnesium hydroxide, magnesium sulfate, magnesium nitrate, and magnesium fluoride. As the aluminum precursor, at least one selected from aluminum sulfate, aluminum chloride, and aluminum hydroxide may be used. The fluorine precursor may be magnesium fluoride or the like.

상기 혼합은 예를 들어 볼밀, 밤바리믹서, 호모게나이저, 헨젤믹서 등을 이용하여 기계적 믹싱과 같은 건식 혼합을 실시할 수 있다. 건식 혼합은 습식 혼합에 비하여 제조비용이 절감될 수 있다. The mixing may be performed by dry mixing, such as mechanical mixing, using a ball mill, a bamba remixer, a homogenizer, a Hansel mixer, or the like. Dry mixing can reduce manufacturing cost compared to wet mixing.

이어서, 상기 전구체 혼합물을 공기 또는 산소 분위기에서 열처리하여 리튬 코발트 복합 산화물을 얻을 수 있다.Subsequently, the precursor mixture may be heat-treated in an air or oxygen atmosphere to obtain a lithium cobalt composite oxide.

상술한 열처리는 공기 또는 산소 분위기하에서 400 내지 1200℃, 예를 들어 900 내지 1100℃에서 수행될 수 있다. 여기에서 산소 분위기는 산소를 단독으로 사용하거나 산소와 질소와 불활성기체를 함께 사용하여 형성할 수 있다. 열처리시간은 열처리온도에 따라 가변적이다. 예를 들어 5 내지 20 시간 동안 실시할 수 있다.The above-described heat treatment may be performed at 400 to 1200°C, for example 900 to 1100°C in an air or oxygen atmosphere. Here, the oxygen atmosphere can be formed by using oxygen alone or by using oxygen, nitrogen and an inert gas together. The heat treatment time varies according to the heat treatment temperature. For example, it can be carried out for 5 to 20 hours.

일구현예에 따른 리튬 코발트 복합 산화물은 상술한 고상법 이외에 분무 열분해법 등의 일반적인 제조방법에 따라서도 제조 가능하다.In addition to the above-described solid phase method, the lithium cobalt composite oxide according to an embodiment can be prepared according to a general manufacturing method such as spray pyrolysis.

다른 측면에 따르면, 상술한 리튬 코발트 복합 산화물을 포함하는 양극을 포함하는 리튬이차전지를 제공한다. 리튬이차전지의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.According to another aspect, there is provided a lithium secondary battery including a positive electrode including the lithium cobalt composite oxide described above. The manufacturing method of the lithium secondary battery will be described as follows.

하기 방법에 따라 양극이 준비된다.A positive electrode is prepared according to the following method.

양극 활물질인 일구현예에 따른 리튬 코발트 복합 산화물, 바인더 및 용매가 혼합된 양극 활물질 조성물이 준비된다. 양극 활물질 조성물에는 도전제가 더 부가될 수 있다. 상기 양극 활물질 조성물이 금속 집전체상에 직접 코팅 및 건조되어 양극판이 제조된다. 다르게는, 상기 양극 활물질 조성물이 별도의 지지체상에 캐스팅된 다음, 상기 지지체로부터 박리된 필름이 금속 집전체상에 라미네이션되어 양극판이 제조될 수 있다. 상기 양극 제조시 리튬이차전지에서 통상적으로 사용되는 양극 활물질인 제1양극 활물질이 더 포함될 수 있다. 상기 제1양극 활물질로서 리튬 코발트산화물, 리튬니켈코발트망간산화물, 리튬니켈코발트알루미늄산화물, 리튬철인산화물, 및 리튬망간산화물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있으나, 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 이용 가능한 모든 양극 활물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, LiaA1 - bBbD2(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 및 0≤b≤0.5이다); LiaE1 - bBbO2 - cDc(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05이다); LiE2 - bBbO4 -cDc(상기 식에서, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05이다); LiaNi1 -b- cCobBcDα(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α≤2이다); LiaNi1 -b- cCobBcO2 - αFα(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α<2이다); LiaNi1 -b- cMnbBcDα(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α≤2이다); LiaNi1 -b- cMnbBcO2 - αFα(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α<2이다); LiaNibEcGdO2(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.9, 0≤c≤0.5, 0.001≤d≤ 0.1이다.); LiaNibCocMndGeO2(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.9, 0≤c≤0.5, 0≤d≤0.5, 0.001≤e≤0.1이다.); LiaNiGbO2(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1이다.); LiaCoGbO2(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1이다.); LiaMnGbO2(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1이다.); LiaMn2GbO4(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1이다.); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiIO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0≤f≤2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0≤f≤2); LiFePO4의 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다. 상기 화학식에 있어서, A는 Ni, Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; B는 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 또는 이들의 조합이고; D는 O, F, S, P, 또는 이들의 조합이고; E는 Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; F는 F, S, P, 또는 이들의 조합이고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, 또는 이들의 조합이고; Q는 Ti, Mo, Mn, 또는 이들의 조합이고; I는 Cr, V, Fe, Sc, Y, 또는 이들의 조합이며; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, 또는 이들의 조합이다.A positive electrode active material composition in which a lithium cobalt composite oxide, a binder, and a solvent according to an exemplary embodiment are mixed is prepared. A conductive agent may be further added to the positive electrode active material composition. The positive electrode active material composition is directly coated and dried on a metal current collector to prepare a positive electrode plate. Alternatively, after the positive active material composition is cast on a separate support, a film peeled from the support may be laminated on a metal current collector to manufacture a positive electrode plate. When manufacturing the positive electrode, a first positive electrode active material, which is a positive electrode active material commonly used in lithium secondary batteries, may be further included. As the first positive electrode active material, at least one selected from the group consisting of lithium cobalt oxide, lithium nickel cobalt manganese oxide, lithium nickel cobalt aluminum oxide, lithium iron phosphate, and lithium manganese oxide may be further included, but is not limited thereto. Any positive active material available in the art may be used. For example, Li a A 1 - b B b D 2 ( in the above formula, 0.90≤a≤1.8, and 0≤b≤0.5); Li a E 1 - b B b O 2 - c D c ( wherein, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05 a); LiE 2 - b B b O 4 -c D c ( wherein, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05 a); Li a Ni 1 -b- c Co b B c D α (in the above formula, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α≤2); Li a Ni 1 -b- c Co b B c O 2 - α F α ( wherein, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, is 0≤c≤0.05, 0 <α <2) ; Li a Ni 1 -b- c Mn b B c D α (in the above formula, 0.90≦a≦1.8, 0≦ b ≦0.5, 0≦ c ≦0.05, 0<α≦2); Li a Ni 1 -b- c Mn b B c O 2 - α F α ( wherein, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, is 0≤c≤0.05, 0 <α <2) ; Li a Ni b E c G d O 2 (In the above formula, 0.90≦a≦1.8, 0≦ b ≦0.9, 0≦ c ≦0.5, and 0.001≦ d ≦0.1); Li a Ni b Co c Mn d GeO 2 (In the above formula, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.9, 0≤c≤0.5, 0≤d≤0.5, 0.001≤e≤0.1); Li a NiG b O 2 (in the above formula, 0.90≦ a ≦1.8 and 0.001≦ b ≦0.1); Li a CoG b O 2 (In the above formula, 0.90≦a≦1.8 and 0.001≦ b ≦0.1); Li a MnG b O 2 (in the above formula, 0.90≦ a ≦1.8 and 0.001≦ b ≦0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (In the above formula, 0.90≦a≦1.8 and 0.001≦ b ≦0.1); QO 2 ; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 5 ; LiIO 2 ; LiNiVO 4 ; Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0≦ f ≦2); Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0≦ f2 ); A compound represented by any one of the formulas of LiFePO 4 may be used. In the above formula, A is Ni, Co, Mn, or a combination thereof; B is Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, rare earth elements, or combinations thereof; D is O, F, S, P, or a combination thereof; E is Co, Mn, or a combination thereof; F is F, S, P, or a combination thereof; G is Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, or a combination thereof; Q is Ti, Mo, Mn, or a combination thereof; I is Cr, V, Fe, Sc, Y, or a combination thereof; J is V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, or a combination thereof.

양극 활물질 조성물에서 바인더는 폴리아미드이미드, 폴리아크릴산(PAA), 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 리튬 폴리아크릴레이트, 리튬 폴리메타크릴레이트, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다. In the positive electrode active material composition, the binder is polyamideimide, polyacrylic acid (PAA), polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, recycled cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoro. Ethylene, polyethylene, polypropylene, lithium polyacrylate, lithium polymethacrylate, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber, fluorine rubber, and various copolymers.

도전제는, 예를 들어, 카본블랙, 탄소섬유 및 그래파이트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 탄소계 도전제를 포함할 수 있다. 상기 카본블랙은, 예를 들어, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 슈퍼 P, 채널 블랙, 퍼니스 블랙, 램프 블랙 및 서멀 블랙으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.The conductive agent may include, for example, at least one carbon-based conductive agent selected from the group consisting of carbon black, carbon fiber, and graphite. The carbon black may be, for example, selected from the group consisting of acetylene black, Ketjen black, super P, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black.

상기 그래파이트는 천연 그래파이트 또는 인조 그래파이트일 수 있다.The graphite may be natural graphite or artificial graphite.

용매는 부탄올, 아세토니트릴, 아세톤, 메탄올, 에탄올, N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 등을 사용할 수 있지만, 이 밖에도 통상적으로 사용 가능한 용매라면 모두 다 사용할 수 있다.As the solvent, butanol, acetonitrile, acetone, methanol, ethanol, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and the like may be used, but any other commonly used solvent may be used.

한편, 상기 양극 활물질 조성물 및/또는 음극 활물질 조성물에 가소제를 더 부가하여 전극 내부에 기공을 형성하는 것도 가능하다.On the other hand, it is also possible to form pores inside the electrode by adding a plasticizer to the positive electrode active material composition and/or the negative electrode active material composition.

상기 양극 활물질, 도전제, 바인더 및 용매의 함량은 리튬이차전지에서 통상적으로 사용하는 수준이다. 리튬이차전지의 용도 및 구성에 따라 상기 도전제, 바인더 및 용매 중 하나 이상이 생략될 수 있다.The contents of the positive electrode active material, the conductive agent, the binder, and the solvent are the levels commonly used in lithium secondary batteries. One or more of the conductive agent, the binder, and the solvent may be omitted according to the use and configuration of the lithium secondary battery.

음극은 상술한 양극 제조과정에서 양극 활물질 대신 음극 활물질을 사용한 것을 제외하고는, 거의 동일한 방법에 따라 실시하여 얻을 수 있다. The negative electrode can be obtained by performing almost the same method, except that a negative electrode active material is used instead of the positive electrode active material in the above-described positive electrode manufacturing process.

음극 활물질로는 탄소계 재료, 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘계 합금, 실리콘-탄소계 재료 복합체, 주석, 주석계 합금, 주석-탄소 복합체, 금속 산화물 또는 그 조합을 사용한다.As the negative electrode active material, a carbon-based material, silicon, silicon oxide, silicon-based alloy, silicon-carbon-based material composite, tin, tin-based alloy, tin-carbon composite, metal oxide, or a combination thereof is used.

상기 탄소계 재료는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 결정질 탄소는 무정형, 판상, 인편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연일 수 있으며, 상기 비정질 탄소는 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치(mesophase pitch) 탄화물, 소성된 코크스, 그래핀, 카본블랙, 카본나노튜브, 및 탄소섬유로 등일 수 있으나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다.The carbon-based material may be crystalline carbon, amorphous carbon, or a mixture thereof. The crystalline carbon may be graphite such as amorphous, plate-like, flake, spherical or fibrous natural graphite or artificial graphite, and the amorphous carbon is soft carbon (low temperature calcined carbon) or hard carbon (hard carbon). carbon), mesophase pitch carbide, fired coke, graphene, carbon black, carbon nanotubes, carbon fibers, etc., but are not necessarily limited thereto, and any one that can be used in the art may be used. .

상기 음극 활물질은 Si, SiOx(0<x<2, 예를 들어 0.5 내지 1.5), Sn, SnO2, 또는 실리콘 함유 금속 합금 및 이들이 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 상기 실리콘 합금을 형성할 수 있는 금속으로는 Al, Sn, Ag, Fe, Bi, Mg, Zn, in, Ge, Pb 및 Ti 중에서 하나 이상 선택하여 사용할 수 있다.The negative active material may be selected from the group consisting of Si, SiOx (0<x<2, for example 0.5 to 1.5), Sn, SnO 2 , or silicon-containing metal alloys and mixtures thereof. As a metal capable of forming the silicon alloy, one or more of Al, Sn, Ag, Fe, Bi, Mg, Zn, in, Ge, Pb, and Ti may be used.

상기 음극 활물질은 리튬과 합금 가능한 금속/준금속, 이들의 합금 또는 이의 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬과 합금 가능한 금속/준금속은 Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb, Si-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Si는 아님), Sn-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Sn은 아님), MnOx (0<x≤2) 등일 수 있다. 상기 원소 Y로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Tl, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, 또는 이들의 조합일 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬과 합금가능한 금속/준금속의 산화물은 리튬 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물, SnO2, SiOx(0<x<2) 등일 수 있다.The negative active material may include a metal/metalloid alloy capable of being alloyed with lithium, an alloy thereof, or an oxide thereof. For example, the metal/metalloid alloyable with lithium is Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb, Si-Y alloy (wherein Y is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, group 14 element, Transition metal, rare earth element or a combination element thereof, not Si), Sn-Y alloy (wherein Y is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, group 14 element, transition metal, rare earth element, or a combination element thereof , Not Sn), MnOx (0<x≤2), and the like. The element Y is Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Tl, Ge, P, As, Sb, Bi, S, It may be Se, Te, Po, or a combination thereof. For example, the oxide of the metal/metalloid that can be alloyed with lithium may be lithium titanium oxide, vanadium oxide, lithium vanadium oxide, SnO 2 , SiO x (0<x<2), and the like.

상기 음극 활물질은 예를 들어 원소 주기율표의 13족 원소, 14족 원소 및 15족 원소로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소, 구체적으로 Si, Ge 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함할 수 있다.The negative active material may include, for example, at least one element selected from the group consisting of a group 13 element, a group 14 element, and a group 15 element of the periodic table of elements, specifically at least one element selected from the group consisting of Si, Ge, and Sn. .

음극 활물질 조성물에서 도전제, 바인더 및 용매는 상기 양극 활물질 조성물의 경우와 동일한 것을 사용할 수 있다. 그리고 상기, 음극 활물질, 도전제, 바인더 및 용매의 함량은 리튬이차전지에서 통상적으로 사용되는 수준이다. In the negative active material composition, the conductive agent, the binder, and the solvent may be the same as those of the positive active material composition. In addition, the contents of the negative electrode active material, the conductive agent, the binder, and the solvent are the levels commonly used in lithium secondary batteries.

세퍼레이터는 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다.The separator is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used.

세퍼레이터의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 20㎛이다. 이러한 세퍼레이터로는, 예를 들어, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 고분자; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 고체 고분자 전해질이 사용되는 경우에는 고체 고분자 전해질이 세퍼레이터를 겸할 수도 있다.The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 μm, and the thickness is generally 5 to 20 μm. Examples of such a separator include olefin-based polymers such as polypropylene; Sheets or non-woven fabrics made of glass fiber or polyethylene are used. When a solid polymer electrolyte is used as the electrolyte, the solid polymer electrolyte may also serve as a separator.

상기 세퍼레이터 중에서 올레핀계 고분자의 구체적인 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있다.Among the separators, specific examples of the olefin-based polymer include polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, or a multilayer film having two or more layers thereof, and a polyethylene/polypropylene two-layer separator, a polyethylene/polypropylene/polyethylene three-layer separator, A mixed multilayer film such as a polypropylene/polyethylene/polypropylene three-layer separator may be used.

상기 리튬염 함유 비수 전해질은 비수 전해질과 리튬염으로 이루어져 있다. The lithium salt-containing nonaqueous electrolyte is composed of a nonaqueous electrolyte and a lithium salt.

비수 전해질로는 비수 전해액, 유기 고체 전해질, 또는 무기 고체 전해질 사용된다.As the non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte solution, an organic solid electrolyte, or an inorganic solid electrolyte is used.

상기 비수 전해액은 유기용매를 포함한다. 이러한 유기용매는 당해 기술분야에서 유기 용매로 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트, 플루오로에틸렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 에틸프로필카보네이트, 메틸이소프로필카보네이트, 디프로필카보네이트, 디부틸카보네이트, 플루오로에틸렌카보네이트, 벤조니트릴, 아세토니트릴, 테트라히드로퓨란, 2-메틸테트라히드로퓨란, γ-부티로락톤, 디옥소란, 4-메틸디옥소란, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 디옥산, 1,2-디메톡시에탄, 설포란, 디클로로에탄, 클로로벤젠, 니트로벤젠, 디에틸렌글리콜, 디메틸에테르 또는 이들의 혼합물 등이다.The non-aqueous electrolyte solution contains an organic solvent. Any such organic solvent may be used as long as it can be used as an organic solvent in the art. For example, propylene carbonate, ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, dipropyl carbonate, dibutyl carbonate , Fluoroethylene carbonate, benzonitrile, acetonitrile, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, γ-butyrolactone, dioxolane, 4-methyldioxolane, N,N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, dioxane, 1,2-dimethoxyethane, sulfolane, dichloroethane, chlorobenzene, nitrobenzene, diethylene glycol, dimethyl ether, or mixtures thereof.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 고분자, 폴리비닐 알코올 등이 사용될 수 있다.As the organic solid electrolyte, for example, a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, polyvinyl alcohol, or the like may be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등이 사용될 수 있다.As the inorganic solid electrolyte, for example, Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 or the like may be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, Li(FSO2)2N, LiC4F9SO3, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x + 1SO2)(CyF2y + 1SO2)(단 x,y는 자연수), LiCl, LiI 또는 이들의 혼합물 등이 있다. 그리고 비수계 전해질에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사메틸포스포아미드(hexamethyl phosphoramide), 니트로벤젠유도체, 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 있다.The lithium salt is a material soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , Li(CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (FSO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiAlO 2 , LiAlCl 4 , LiN(C x F 2x + 1 SO 2 )(C y F 2y + 1 SO 2 ) (where x,y are natural numbers), LiCl, LiI, or mixtures thereof. And in the non-aqueous electrolyte for the purpose of improving charge/discharge characteristics and flame retardancy, for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexamethylphosphoamide (hexamethyl phosphoramide), nitrobenzene derivative, sulfur, quinone imine dye, N-substituted oxazolidinone, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxy ethanol, aluminum trichloride And the like may be added. In some cases, in order to impart non-flammability, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further included.

상기 리튬이차전지는 양극, 음극 및 세퍼레이터를 포함한다. 상술한 양극, 음극 및 세퍼레이터가 와인딩되거나 접혀서 전지 케이스에 수용된다. 이어서, 상기 전지 케이스에 유기전해액이 주입되고 캡(cap) 어셈블리로 밀봉되어 리튬이차전지가 완성된다. 상기 전지 케이스는 원통형, 각형, 박막형 등일 수 있다. The lithium secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator. The above-described positive electrode, negative electrode, and separator are wound or folded to be accommodated in a battery case. Subsequently, an organic electrolyte is injected into the battery case and sealed with a cap assembly to complete a lithium secondary battery. The battery case may have a cylindrical shape, a square shape, or a thin film type.

상기 양극 및 음극 사이에 세퍼레이터가 배치되어 전지 구조체가 형성될 수 있다. 상기 전지구조체가 바이셀 구조로 적층된 다음, 유기 전해액에 함침되고, 얻어진 결과물이 파우치에 수용되어 밀봉되면 리튬 이온 폴리머 전지가 완성된다.A separator may be disposed between the positive electrode and the negative electrode to form a battery structure. After the battery structure is stacked in a bi-cell structure, it is impregnated with an organic electrolyte, and the resulting product is accommodated in a pouch and sealed to complete a lithium ion polymer battery.

또한, 상기 전지구조체는 복수개 적층되어 전지팩을 형성하고, 이러한 전지팩이 고용량 및 고출력이 요구되는 모든 기기에 사용될 수 있다. 예를 들어, 노트북, 스마트폰, 전기차량 등에 사용될 수 있다.In addition, a plurality of battery structures are stacked to form a battery pack, and the battery pack can be used in all devices requiring high capacity and high output. For example, it can be used for laptop computers, smart phones, electric vehicles, and the like.

이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명이 더욱 상세하게 설명된다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 이들만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.The present invention will be described in more detail through the following examples and comparative examples. However, the examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

실시예Example 1 One

Li 전구체인 탄산리튬, Co 전구체인 산화코발트, Mg 전구체인 탄산마그네슘, 알루미늄 전구체인 황산알루미늄, 불소 전구체인 불화 마그네슘을 헨젤믹서에서 약 3분 동안 혼합해서 Li:Mg:Co:Al:O:F의 원자비로 하기 표 1의 리튬코발트복합산화물의 조성을 갖도록 조절한 혼합물을 얻었다. 상기 혼합물을 약 1000℃에서 공기 분위기에서 약 10시간 열처리하여 얻어진 열처리물을 분쇄, 분급하여 양극 활물질인 리튬 코발트 복합 산화물을 얻었다. Li:Mg:Co:Al:O:F by mixing Li precursor lithium carbonate, Co precursor cobalt oxide, Mg precursor magnesium carbonate, aluminum precursor aluminum sulfate, and fluorine precursor magnesium fluoride in a Hansel mixer for about 3 minutes. To obtain a mixture adjusted to have the composition of the lithium cobalt composite oxide shown in Table 1 by the atomic ratio of. The mixture was heat-treated at about 1000° C. in an air atmosphere for about 10 hours to pulverize and classify the obtained heat treated product to obtain a lithium cobalt composite oxide as a positive electrode active material.

실시예Example 2-12 및 2-12 and 비교예Comparative example 1-5 1-5

하기 표 1 및 2와 같이 Li:Mg:Co:Al:O:F의 혼합 원자비를 변화시킨 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬 코발트 복합 산화물을 얻었다. 하기 Mg/Co, Mg/Al, F/Mg, 및 Al/F 는 모두 원자비를 의미한다.A lithium cobalt composite oxide was obtained in the same manner as in Example 1, except that the mixing atomic ratio of Li:Mg:Co:Al:O:F was changed as shown in Tables 1 and 2 below. The following Mg/Co, Mg/Al, F/Mg, and Al/F all mean an atomic ratio.

구분division 리튬 코발트 복합 산화물의 조성Composition of lithium cobalt complex oxide Mg/CoMg/Co Mg/AlMg/Al F/MgF/Mg Al/FAl/F 실시예 1Example 1 Li0.995Mg0.005Co0.995Al0.005O1.99F0.01 Li 0.995 Mg 0.005 Co 0.995 Al 0.005 O 1.99 F 0.01 0.0050.005 1One 22 0.50.5 실시예 2Example 2 Li0.995Mg0.005Co0.99Al0.01O1.99F0.01 Li 0.995 Mg 0.005 Co 0.99 Al 0.01 O 1.99 F 0.01 0.0050.005 0.50.5 22 1One 실시예 3Example 3 Li0.992Mg0.008Co0.998Al0.002O1.984F0.016 Li 0.992 Mg 0.008 Co 0.998 Al 0.002 O 1.984 F 0.016 0.0080.008 44 22 0.1250.125 실시예 4Example 4 Li0.992Mg0.008Co0.995Al0.005O1.984F0.016 Li 0.992 Mg 0.008 Co 0.995 Al 0.005 O 1.984 F 0.016 0.0080.008 1.61.6 22 0.31250.3125 실시예 5Example 5 Li0.992Mg0.008Co0.99Al0.01O1.984F0.016 Li 0.992 Mg 0.008 Co 0.99 Al 0.01 O 1.984 F 0.016 0.0080.008 0.80.8 22 0.6250.625 실시예 6Example 6 Li0.992Mg0.008Co0.985Al0.015O1.985F0.016 Li 0.992 Mg 0.008 Co 0.985 Al 0.015 O 1.985 F 0.016 0.0080.008 0.530.53 22 0.93750.9375 실시예 7Example 7 Li0.992Mg0.008Co0.98Al0.02O1.984F0.016 Li 0.992 Mg 0.008 Co 0.98 Al 0.02 O 1.984 F 0.016 0.0080.008 0.40.4 22 1.251.25 실시예 8Example 8 Li0.99Mg0.01Co0.985Al0.005O1.98F0.02 Li 0.99 Mg 0.01 Co 0.985 Al 0.005 O 1.98 F 0.02 0.0100.010 22 22 0.250.25 실시예 9Example 9 Li0.99Mg0.01Co0.99Al0.01O1.98F0.02 Li 0.99 Mg 0.01 Co 0.99 Al 0.01 O 1.98 F 0.02 0.0100.010 1One 22 0.50.5 실시예 10Example 10 Li0.992Mg0.008Co0.995Al0.005O1.998F0.002 Li 0.992 Mg 0.008 Co 0.995 Al 0.005 O 1.998 F 0.002 0.0080.008 1.61.6 0.250.25 2.52.5 실시예 11Example 11 Li0.992Mg0.008Co0.99Al0.01O1.998F0.002 Li 0.992 Mg 0.008 Co 0.99 Al 0.01 O 1.998 F 0.002 0.0080.008 0.80.8 0.250.25 55 실시예 12Example 12 Li0.992Mg0.008Co0.97Al0.03O1.984F0.016 Li 0.992 Mg 0.008 Co 0.97 Al 0.03 O 1.984 F 0.016 0.0080.008 0.270.27 22 1.881.88

구분division 리튬 코발트 복합 산화물의 조성Composition of lithium cobalt complex oxide Mg/CoMg/Co Mg/AlMg/Al F/MgF/Mg Al/FAl/F 비교예 1Comparative Example 1 Li0.995Mg0.005Co1.0O1.99F0.01 Li 0.995 Mg 0.005 Co 1.0 O 1.99 F 0.01 0.0050.005 -- 22 00 비교예 2Comparative Example 2 Li0.992Mg0.008Co1.0O1.984F0.016 Li 0.992 Mg 0.008 Co 1.0 O 1.984 F 0.016 0.0080.008 -- 22 00 비교예 3Comparative Example 3 Li0.99Mg0.01Co1.0O1.98F0.02 Li 0.99 Mg 0.01 Co 1.0 O 1.98 F 0.02 0.010.01 -- 22 00 비교예 4Comparative Example 4 Li1Co0.99Al0.01O1.984F0.016 Li 1 Co 0.99 Al 0.01 O 1.984 F 0.016 00 00 -- 0.6250.625 비교예 5Comparative Example 5 Li0.992Mg0.008Co0.99Al0.01O2 Li 0.992 Mg 0.008 Co 0.99 Al 0.01 O 2 0.0080.008 0.80.8 00 00

평가예Evaluation example 1: 시차주사열량계 분석 1: Differential scanning calorimeter analysis

실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 양극 활물질에 대한 시차주사열량계 분석을 실시하였다. 시차주사열량계 분석을 실시할 때 사용하는 분석기로는 METTLR TOLEDO사의 TGA/DSC를 이용하였고, 상온에서 400℃까지 승온속도 5℃/min으로 열처리하여 분석을 실시하였고, 시차주사열량계 분석 결과를 도 1에 나타내었다. 도 1을 참조하여, 알루미늄의 함량이 증가할수록 양극 활물질의 열안정성이 향상되는 것을 알 수 있었다. Differential scanning calorimeter analysis was performed on the positive electrode active materials prepared according to Example 1, Example 2, and Comparative Example 1. METTLR TOLEDO's TGA/DSC was used as an analyzer to be used when performing the differential scanning calorimeter analysis, and the analysis was performed by heat treatment at a heating rate of 5°C/min from room temperature to 400°C. Shown in. Referring to FIG. 1, it was found that the thermal stability of the positive electrode active material improved as the amount of aluminum increased.

평가예Evaluation example 2: 60℃에서2: at 60℃ 저장 후 After saving 스웰링Swelling 특성 및 Characteristics and 충방전Charge and discharge 특성 characteristic

실시예 및 비교예에 따라 얻은 양극 활물질, 폴리비닐리덴플로라이드 및 도전제인 카본블랙의 혼합물을 믹서기를 이용하여 기포를 제거하여 균일하게 분산된 양극 활물질층 형성용 슬러리를 제조 하였다. 상기 혼합물에는 용매인 N-메틸 2-피롤리돈을 부가하였고, 복합양극활물질, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 카본블랙의 혼합비는 98:1:1 중량비였다. 상기 과정에 따라 제조된 슬러리를 닥터 블래이드를 사용하여 알루미늄 박상에 코팅하여 얇은 극판 형태로 만든 후, 이를 135℃에서 3시간 이상 건조시킨 후, 압연과 진공 건조 과정을 거쳐 양극을 제작하였다.The mixture of the positive electrode active material obtained according to Examples and Comparative Examples, polyvinylidene fluoride, and carbon black as a conductive agent was removed using a mixer to prepare a slurry for forming a positive electrode active material layer uniformly dispersed. N-methyl 2-pyrrolidone as a solvent was added to the mixture, and the mixing ratio of the composite cathode active material, polyvinylidene fluoride, and carbon black was 98:1:1 by weight. The slurry prepared according to the above process was coated on an aluminum foil using a doctor blade to form a thin electrode plate, dried at 135° C. for 3 hours or more, and then subjected to rolling and vacuum drying processes to produce a positive electrode.

음극은 천연흑연, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC, carboxymethylcellulose), 스티렌 부타디엔 러버(SBR, styrene Butadiene Rubber)를 혼합하여 음극 활물질 형성용 조성물을 얻고 이를 구리 집전체에 코팅 및 건조하여 음극을 제조하였다. 천연흑연, CMC, SBR의 중량비는 97.5:1:1.5이었고, 증류수의 함량은 천연흑연과 CMC, SBR의 총중량 100 중량부에 대하여 약 50 중량부이었다.The negative electrode was prepared by mixing natural graphite, carboxymethylcellulose (CMC), and styrene butadiene rubber (SBR) to obtain a composition for forming a negative electrode active material, which was coated on a copper current collector and dried to prepare a negative electrode. The weight ratio of natural graphite, CMC, and SBR was 97.5:1:1.5, and the content of distilled water was about 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of natural graphite, CMC, and SBR.

상기 양극과 음극 사이에는 다공질 폴리에틸렌(PE) 필름으로 이루어진 세퍼레이터(두께: 약 10㎛)를 개재하고, 전해액을 주입하여 폴리머셀을 제작하였다. 상기 전해액은 에틸렌 카보네이트(EC)와 에틸 메틸 카보네이트(EMC)와 디메틸 카보네이트(DMC)를 3:4:3의 부피비로 혼합한 용매에 용해된 1.1M LiPF6가 포함된 용액을 사용하였다.A separator made of a porous polyethylene (PE) film (thickness: about 10 μm) was interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte was injected to prepare a polymer cell. The electrolyte was a solution containing 1.1M LiPF 6 dissolved in a solvent in which ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), and dimethyl carbonate (DMC) were mixed in a volume ratio of 3:4:3.

이와 같이 제조된 폴리머셀을 25℃에서 저전류로 SOC 90%까지 충전하고 48시간 에이징(aging 진행)을 실시한 후에, 정전류/정전압 모드에서 4.45V를 유지하면서 0.05C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하였다. 이어서, 방전시에 전압이 3.0V에 이를 때까지 0.5C rate의 정전류로 방전하였다(화성단계, 1st 사이클).The polymer cell thus prepared was charged to 90% SOC at a low current at 25°C, and aging was performed for 48 hours, and then cut-off at a current of 0.05C rate while maintaining 4.45V in the constant current/constant voltage mode. off). Subsequently, at the time of discharging, it was discharged at a constant current of 0.5C rate until the voltage reached 3.0V (formation stage, 1 st cycle).

상기 화성단계의 1st 사이클을 거친 폴리머셀을 25℃에서 0.2C rate의 전류로 전압이 4.45V에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 정전압 모드에서 4.45V를 유지하면서 0.05C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하였다. 이어서, 방전시에 전압이 3.0V에 이를 때까지 0.2C rate의 정전류로 방전하였다(화성단계, 2nd 사이클). The polymer cell that has undergone the 1 st cycle of the formation phase is charged at a constant current at 25°C at a current of 0.2C until the voltage reaches 4.45V, and then cut off at a current of 0.05C while maintaining 4.45V in the constant voltage mode ( cut-off). Subsequently, at the time of discharging, it was discharged at a constant current of 0.2C rate until the voltage reached 3.0V (formation step, 2nd cycle).

상기 화성단계를 거친 폴리머셀을 25℃에서 0.7C rate의 전류로 전압이 4.45V에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 정전압 모드에서 4.45V를 유지하면서 0.025C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하여 SOC 100% 상태로 4.45V 만충전상태를 만들었다. The polymer cell that has undergone the chemical conversion step is charged at a constant current at 25°C at a current of 0.7C until the voltage reaches 4.45V, and then cut-off at a current of 0.025C while maintaining 4.45V in the constant voltage mode. Thus, a 4.45V full charge state was made with 100% SOC.

상기 충전된 전지를 60℃의 오븐에 3주 동안 보관한 후, 상기 전지를 꺼내 충전 0.7C/방전 0.5C 의 속도로 3.0V까지 3th 사이클의 방전을 진행하였다. After storing the charged battery in an oven at 60° C. for 3 weeks, the battery was taken out and discharged for 3th cycle to 3.0V at a rate of 0.7C/discharge 0.5C.

상기 충방전 실험후 스웰링 및 시간 경과에 따른 용량 변화율 변화를 조사하여 하기 표 3에 각각 나타내었다. After the charging and discharging experiment, the swelling and the change in the capacity change rate over time were investigated, respectively, and are shown in Table 3 below.

또한 각 폴리머셀에서 60℃에서 저장후 스웰링 변화율은 하기 식 2로 정의된다.In addition, the rate of swelling change after storage at 60° C. in each polymer cell is defined by Equation 2 below.

<식 2><Equation 2>

스웰링 변화율=[(3주 경과후의 전지의 두께-저장하기 이전의 전지의 두께)/저장하기 이전의 전지의 두께]×100Swelling change rate = [(thickness of battery after 3 weeks-thickness of battery before storage)/thickness of battery before storage] × 100

60℃에서 저장후 시간 경과에 따른 용량변화율은 하기 식 3로 정의된다.The capacity change rate over time after storage at 60°C is defined by Equation 3 below.

<식 3><Equation 3>

용량 변화율=[3주 경과후의 방전용량/고온 저장하기 이전의 초기 방전용량]×100Capacity change rate = [Discharge capacity after 3 weeks/initial discharge capacity before high temperature storage] × 100

평가예Evaluation example 3: 45℃에서의3: at 45°C 수명 특성 Life characteristics

상기 평가예 2에서 제조된 폴리머셀에 있어서, 수명 평가를 수행하였다.In the polymer cell prepared in Evaluation Example 2, life evaluation was performed.

수명 평가는 0.7C의 전류로 4.45 V에 도달할 때까지 정전류 충전을 실시하였다. 충전이 완료된 셀은 약 10 분간의 휴지기간을 거친 후, 0.7C의 전류로 전압이 3 V에 이를 때까지 정전류 방전을 실시하는 사이클을 500회 반복적으로 실시하여 평가하였다. Life evaluation performed constant current charging at a current of 0.7 C until reaching 4.45 V. After charging was completed, the cell was evaluated by repeatedly performing a cycle of performing constant current discharge 500 times until the voltage reached 3 V at a current of 0.7 C after a pause of about 10 minutes.

상기 수명 평가 결과를 하기 표 3 에 나타내었다. 하기 표 3에서 마그네슘, 철 및 알루미늄의 함량을 나타내는 %는 몰%를 나타낸다.The life evaluation results are shown in Table 3 below. In Table 3 below, the% indicating the content of magnesium, iron and aluminum indicates the mole %.

구분division 스웰링 변화율(%)Swelling change rate (%) 용량변화율(%)Capacity change rate (%) 45℃ 수명(%)45℃ life (%) 실시예 1Example 1 6.56.5 89.189.1 8686 실시예 2Example 2 4.84.8 92.592.5 8484 실시예 3Example 3 9.89.8 89.389.3 9191 실시예 4Example 4 6.26.2 90.690.6 8989 실시예 5Example 5 4.54.5 93.793.7 8888 실시예 6Example 6 3.83.8 94.894.8 8383 실시예 7Example 7 4.04.0 96.196.1 8080 실시예 8Example 8 6.16.1 91.591.5 9090 실시예 9Example 9 4.74.7 94.294.2 8989 실시예 10Example 10 7.27.2 88.988.9 8484 실시예 11Example 11 5.35.3 91.291.2 8282 실시예 12Example 12 3.73.7 96.096.0 8080 비교예 1Comparative Example 1 18.118.1 84.584.5 8787 비교예 2Comparative Example 2 16.416.4 86.286.2 9090 비교예 3Comparative Example 3 16.116.1 87.587.5 9090 비교예 4Comparative Example 4 9.69.6 8181 6767 비교예 5Comparative Example 5 5.65.6 8888 7575

표 3을 참조하여, 실시예 1, 2 및 4-12의 양극 활물질을 이용하여 제조된 폴리머셀은 비교예 1-4의 양극 활물질을 이용하여 제조된 폴리머셀과 비교하여 고온(45℃)의 수명 특성이 우수하면서 60℃에서 3주 저장한 후 스웰링 변화율이 작고 용량 변화율 특성이 우수하여 고온 저장 특성이 개선된다는 것을 알 수 있었다. Referring to Table 3, the polymer cells prepared using the positive electrode active material of Examples 1, 2 and 4-12 were compared with the polymer cell prepared using the positive electrode active material of Comparative Example 1-4. It was found that the shelf life characteristics were excellent and the high-temperature storage characteristics were improved because the swelling change rate was small and the capacity change rate characteristics were excellent after 3 weeks of storage at 60°C.

또한 실시예 3의 양극 활물질을 이용하여 제조된 폴리머셀은 비교예 1 내지 3의 양극 활물질을 이용하여 제조된 폴리머셀과 비교하여 고온(45℃)의 수명 특성이 우수하면서 60℃에서 3주 저장한 후 스웰링 변화율이 작고 용량 변화율 특성이 우수하여 고온 저장 특성이 향상된다는 것을 알 수 있었다. 그리고 비교예 5의 양극 활물질을 이용하여 제조된 폴리머셀은 표 3에 나타난 바와 같이 실시예 1 내지 12의 양극 활물질을 이용하여 제조된 폴리머셀과 비교하여 고온(45℃)의 수명 특성이 크게 저하된 결과를 나타냈다.In addition, the polymer cell manufactured using the positive electrode active material of Example 3 has superior high-temperature (45°C) life characteristics compared to the polymer cell manufactured using the positive electrode active material of Comparative Examples 1 to 3 and stored for 3 weeks at 60°C. After that, it was found that the swelling change rate was small and the capacity change rate property was excellent, so that the high-temperature storage characteristics were improved. In addition, as shown in Table 3, the polymer cell manufactured using the positive electrode active material of Comparative Example 5 significantly reduced the lifespan at high temperature (45° C.) compared to the polymer cell manufactured using the positive electrode active material of Examples 1 to 12. Showed the result.

상기에서 바람직한 제조예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above description has been made with reference to the preferred manufacturing examples, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope described in the following claims.

Claims (9)

마그네슘(Mg)과 알루미늄(Al) 및 코발트(Co)를 포함하고,
상기 Mg/Co의 원자비(atomic ratio)가 0.0035 내지 0.03이고,
상기 Mg/Al의 원자비가 4 이하이고,
불소를 더 포함하며, 상기 Al/F의 원자비가 0보다 크고 5 미만인 리튬이차전지용 리튬 코발트 복합 산화물이며, 상기 리튬 코발트 복합 산화물이 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 리튬이차전지용 리튬 코발트 복합 산화물:
[화학식 1]
Li1-xMgxCo1-yAlyO2-zFz
상기 화학식 1중, 0<x≤0.03이고, 0<y≤0.03, 0<z≤0.02이다.
Including magnesium (Mg) and aluminum (Al) and cobalt (Co),
The atomic ratio of Mg/Co is 0.0035 to 0.03,
The atomic ratio of Mg/Al is 4 or less,
A lithium cobalt composite oxide for a lithium secondary battery, further comprising fluorine, wherein the Al/F atomic ratio is greater than 0 and less than 5, and the lithium cobalt composite oxide is a compound represented by the following formula (1):
[Formula 1]
Li 1-x Mg x Co 1-y Al y O 2-z F z
In Formula 1, 0<x≤0.03, 0<y≤0.03, and 0<z≤0.02.
제1항에 있어서,
상기 F/Mg의 원자비가 0보다 크고 2 이하인 리튬이차전지용 리튬 코발트 복합 산화물.
The method of claim 1,
A lithium cobalt composite oxide for a lithium secondary battery having an atomic ratio of F/Mg greater than 0 and less than or equal to 2
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 불소는 리튬 코발트 복합 산화물 총몰을 기준으로 하여 0보다 크고 2몰% 이하인 리튬이차전지용 리튬 코발트 복합 산화물.
The method of claim 1,
The fluorine is a lithium cobalt composite oxide for a lithium secondary battery having greater than 0 and less than 2 mol% based on the total mole of the lithium cobalt composite oxide.
제1항에 있어서,
상기 불소는 마그네슘이 도핑된 리튬 코발트 복합 산화물의 내부에 도핑된 리튬이차전지용 리튬 코발트 복합 산화물.
The method of claim 1,
The fluorine is a lithium cobalt composite oxide for a lithium secondary battery doped inside of a magnesium-doped lithium cobalt composite oxide.
제1항에 있어서,
상기 리튬 코발트 복합 산화물은 (Li+Mg)/(Co+Al)의 원자비가 1.00 이하인 리튬이차전지용 리튬 코발트 복합 산화물.
The method of claim 1,
The lithium cobalt composite oxide is a lithium cobalt composite oxide for a lithium secondary battery having an atomic ratio of (Li+Mg)/(Co+Al) of 1.00 or less.
삭제delete 제1항, 제2항, 제4항, 제5항 또는 제6항의 리튬 코발트 복합 산화물을 포함하는 양극을 함유한 리튬이차전지.A lithium secondary battery containing a positive electrode comprising the lithium cobalt composite oxide of claim 1, 2, 4, 5 or 6. 제8항에 있어서,
상기 리튬이차전지의 충전전압이 4.5V 이상인 리튬이차전지.
The method of claim 8,
A lithium secondary battery having a charging voltage of 4.5V or more of the lithium secondary battery.
KR1020180056767A 2018-05-17 2018-05-17 Lithium cobalt composite oxide for lithium secondary battery and lithium secondary battery including positive electrode comprising the same KR102195726B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180056767A KR102195726B1 (en) 2018-05-17 2018-05-17 Lithium cobalt composite oxide for lithium secondary battery and lithium secondary battery including positive electrode comprising the same
PCT/KR2019/002382 WO2019221372A1 (en) 2018-05-17 2019-02-27 Lithium cobalt composite oxide for lithium secondary battery and lithium secondary battery containing positive electrode comprising same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180056767A KR102195726B1 (en) 2018-05-17 2018-05-17 Lithium cobalt composite oxide for lithium secondary battery and lithium secondary battery including positive electrode comprising the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190131852A KR20190131852A (en) 2019-11-27
KR102195726B1 true KR102195726B1 (en) 2020-12-28

Family

ID=68540558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180056767A KR102195726B1 (en) 2018-05-17 2018-05-17 Lithium cobalt composite oxide for lithium secondary battery and lithium secondary battery including positive electrode comprising the same

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102195726B1 (en)
WO (1) WO2019221372A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220107193A (en) * 2019-12-04 2022-08-02 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Cathode active material, secondary battery, and vehicle

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011049090A (en) * 2009-08-28 2011-03-10 Sumitomo Electric Ind Ltd Positive electrode for nonaqueous electrolyte battery, manufacturing method therefor, and nonaqueous electrolyte battery
JP2015213038A (en) * 2014-05-07 2015-11-26 日立マクセル株式会社 Positive electrode material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, and nonaqueous electrolyte secondary battery

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6991752B2 (en) * 2000-12-27 2006-01-31 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary cell and cell using the same
KR101392800B1 (en) * 2011-04-08 2014-05-27 주식회사 엘지화학 Positive Electrode Active Material for Secondary Battery Comprising Lithium Cobalt-based Oxide of Improved Performance and Lithium Secondary Battery Comprising the Same
JP2015084273A (en) * 2012-02-03 2015-04-30 Agcセイミケミカル株式会社 Positive electrode active material for lithium ion secondary battery
JP6246109B2 (en) * 2014-01-20 2017-12-13 マクセルホールディングス株式会社 Lithium / cobalt-containing composite oxide and method for producing the same, electrode for non-aqueous secondary battery using the lithium / cobalt-containing composite oxide, and non-aqueous secondary battery using the same
KR102256299B1 (en) * 2016-08-02 2021-05-26 삼성에스디아이 주식회사 Lithium cobalt composite oxide for lithium secondary battery and lithium secondary battery including positive electrode comprising the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011049090A (en) * 2009-08-28 2011-03-10 Sumitomo Electric Ind Ltd Positive electrode for nonaqueous electrolyte battery, manufacturing method therefor, and nonaqueous electrolyte battery
JP2015213038A (en) * 2014-05-07 2015-11-26 日立マクセル株式会社 Positive electrode material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, and nonaqueous electrolyte secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190131852A (en) 2019-11-27
WO2019221372A1 (en) 2019-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102152881B1 (en) Nickel-based active material for lithium secondary battery, preparing method thereof, and lithium secondary battery comprising positive electrode including nickel-based active material
KR102436419B1 (en) Composite positive electrode active material, preparing method thereof, and lithium secondary battery including positive electrode comprising the same
KR102256299B1 (en) Lithium cobalt composite oxide for lithium secondary battery and lithium secondary battery including positive electrode comprising the same
US8697280B2 (en) Electrode active material, method of preparing electrode active material, electrode including electrode active material, and lithium secondary battery including electrode
KR102256296B1 (en) Lithium cobalt composite oxide for lithium secondary battery and lithium secondary battery including positive electrode comprising the same
US7674554B2 (en) Anode active material, method of preparing the same, and anode and lithium battery containing the anode active material
US20130130122A1 (en) Anode active material for lithium secondary battery, method of manufacturing the same, and lithium secondary battery including the anode active material
US10790504B2 (en) Composite cathode active material for lithium ion battery, manufacturing method therefor, and lithium ion battery containing cathode comprising same
KR102510883B1 (en) Positive electrode active material, preparing method thereof, and lithium secondary battery including positive electrode comprising the same
KR20180056310A (en) Composite cathode active material, Cathode and Lithium battery containing composite cathode active material and Preparation method thereof
KR20180057388A (en) Positive Electrode Active Material Particle Comprising Core Having Lithium Cobalt Oxide and Shell Having Lithium Cobalt Phosphate and Method of Manufacturing the Same
KR20200096153A (en) An electrode and lithium secondary battery comprising the same
KR20210119905A (en) Positive electrode active material, positive electrode including the same, and lithium secondary battery employing the positive electrode
KR101835586B1 (en) Composite cathode active material, and cathode and lithium battery containing the material
KR20190035483A (en) Positive Electrode Active Material for High Voltage Comprising Lithium Manganese-Based Oxide and Preparation Method Thereof
KR20190088217A (en) Lithium secondary battery
KR20180072587A (en) Cobalt Precursor for Metal Doped-Positive Active Material for Secondary Battery
KR102195726B1 (en) Lithium cobalt composite oxide for lithium secondary battery and lithium secondary battery including positive electrode comprising the same
KR102341409B1 (en) Composite positive electrode active material for lithium ion battery, preparing method thereof, and lithium ion battery including positive electrode comprising the same
KR101701415B1 (en) Anode active material, method of preparing the same, and anode and lithium battery containing the material
KR102491619B1 (en) Anode for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same
KR20170142915A (en) Electrode for secondary battery and preparing method thereof
KR20190087854A (en) Lithium secondary battery
KR20170142381A (en) Positive Electrode Active Material Particle Comprising Core Having Lithium Cobalt Oxide and Shell Having Cobalt-Phosphate Based Composition and Method of Manufacturing the Same
KR20230065773A (en) Cathode active material for lithium secondary battery, preparing method thereof, and lithium secondary battery comprising positive electrode including the composite cathode active material

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant