KR102237949B1 - Negative electrode active material particle and method of preparing for the same - Google Patents

Negative electrode active material particle and method of preparing for the same Download PDF

Info

Publication number
KR102237949B1
KR102237949B1 KR1020160167894A KR20160167894A KR102237949B1 KR 102237949 B1 KR102237949 B1 KR 102237949B1 KR 1020160167894 A KR1020160167894 A KR 1020160167894A KR 20160167894 A KR20160167894 A KR 20160167894A KR 102237949 B1 KR102237949 B1 KR 102237949B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
active material
sio
negative electrode
electrode active
silicon
Prior art date
Application number
KR1020160167894A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20170069951A (en
Inventor
김현철
이용주
김은경
최정현
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Publication of KR20170069951A publication Critical patent/KR20170069951A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102237949B1 publication Critical patent/KR102237949B1/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
    • H01M4/38Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/386Silicon or alloys based on silicon
    • 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
    • H01M4/362Composites
    • H01M4/366Composites as layered products
    • 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
    • H01M4/58Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/10Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은 부피 팽창이 감소된 규소계 복합체를 포함하는 음극 활물질의 제조 방법, 상기 방법에 의해 제조된 음극 활물질 입자, 이를 포함하는 음극 및 이차전지를 제공한다.The present invention provides a method for producing a negative electrode active material including a silicon-based composite with reduced volume expansion, a negative electrode active material particle prepared by the method, and a negative electrode and a secondary battery including the same.

Description

음극 활물질 입자 및 이의 제조방법{NEGATIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL PARTICLE AND METHOD OF PREPARING FOR THE SAME}NEGATIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL PARTICLE AND METHOD OF PREPARING FOR THE SAME}

본 발명은 음극 활물질 입자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to negative electrode active material particles and a method of manufacturing the same.

최근 휴대용 소형 전자기기의 전원으로서 각광받고 있는 리튬 이차전지는 유기 전해액을 사용하고 있어, 기존의 알칼리 수용액을 사용하는 전지보다 2배 이상 높은 방전 전압과, 높은 에너지 밀도를 보이고 있다.Recently, lithium secondary batteries, which have been in the spotlight as power sources for portable small electronic devices, use an organic electrolyte, and thus exhibit a discharge voltage and high energy density that are twice or more times higher than those of batteries using an aqueous alkaline solution.

이러한 리튬 이차전지의 양극 활물질로는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNi1 -xCoxO2(0<x<1) 등과 같은, 리튬의 인터칼레이션이 가능한 리튬과 전이 금속으로 이루어진 산화물이 주로 사용되고 있고, 음극 활물질로는 리튬의 삽입 및 탈리가 가능한 인조 또는 천연 흑연 및 하드 카본을 포함한 다양한 형태의 탄소계 재료가 적용되어 왔다.As the positive electrode active material of such a lithium secondary battery, an oxide composed of lithium and a transition metal capable of intercalating lithium such as LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNi 1 -x Co x O 2 (0<x<1), etc. It is mainly used, and as a negative electrode active material, various types of carbon-based materials including artificial or natural graphite and hard carbon capable of inserting and desorbing lithium have been applied.

하지만, 상기 흑연 등의 탄소계 재료는 단위 질량당 용량이 372 mAh/g로 작아, 고용량화가 어렵다는 단점이 있다. However, the carbon-based material such as graphite has a small capacity per unit mass of 372 mAh/g, so it is difficult to increase the capacity.

이에, 상기 흑연보다 고용량을 구현할 수 있는 음극 재료로, Si, Sn, Al 및 이들의 산화물과 같은 비탄소계 금속 화합물이 제안되었다.Accordingly, as a negative electrode material capable of realizing a higher capacity than the graphite, non-carbon-based metal compounds such as Si, Sn, Al, and oxides thereof have been proposed.

그러나 이들 재료는 충방전시 리튬을 흡수 저장할 때에 결정구조의 변화에 따른 부피 팽창이 발생하고, 사이클 특성이 저하된다는 문제가 있다.However, these materials have a problem in that when lithium is absorbed and stored during charge/discharge, volume expansion occurs due to a change in crystal structure, and cycle characteristics are deteriorated.

예컨대, Si의 경우 리튬을 흡수하면서, Li4 . 4Si로 전환되어, 부피 팽창이 이루어지고, 이러한 부피 팽창율은 부피 팽창 전의 실리콘 부피에 비해 약 4.12배까지 팽창할 수 있다. For example, in the case of Si, while absorbing lithium, Li 4 . By converting to 4 Si, volume expansion is achieved, and this volume expansion rate can expand up to about 4.12 times compared to the volume of silicon before volume expansion.

따라서 Si 등의 비탄소계 음극재의 고용량화를 위하여, Si의 합금화 등을 통한 부피 팽창율을 감소하려는 연구가 행해지고 있다.Therefore, in order to increase the capacity of a non-carbon-based negative electrode material such as Si, studies are being conducted to reduce the volume expansion rate through alloying of Si or the like.

예컨대, SiO와 같은 소재의 경우, 탄소계 소재에 비하여 고용량 특성 및 Si 대비 부피 팽창에 대한 억제가 가능하다는 장점을 가지고 있어 많은 연구가 이루어지고 있다. 다만, 이 경우 리튬과 산소의 반응에 의하여 생겨나는 부산물이 비가역 반응을 야기하면서, 초기 효율이 저하된다는 단점이 있다.For example, in the case of a material such as SiO, a lot of research has been conducted because it has the advantage that it is possible to suppress the volume expansion compared to Si and high capacity characteristics compared to the carbon-based material. However, in this case, there is a disadvantage in that the by-product generated by the reaction of lithium and oxygen causes an irreversible reaction, and the initial efficiency is lowered.

일본 공개특허공보 제2004-327190호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2004-327190

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 기술적 과제는 부피 팽창이 감소된 규소계 복합체를 포함하는 음극 활물질 입자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a method for producing negative electrode active material particles including a silicon-based composite with reduced volume expansion.

또한, 본 발명의 제2 기술적 과제는 상기 방법에 의해 제조된, 이차 전지의 초기효율 및 수명 특성을 향상시킬 수 있는 음극 활물질 입자를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to provide a negative electrode active material particle that can improve initial efficiency and life characteristics of a secondary battery manufactured by the above method.

또한, 본 발명의 제3 기술적 과제는 상기 음극 활물질 입자를 포함하는 음극 및 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, a third technical problem of the present invention is to provide a negative electrode and a secondary battery including the negative active material particles.

상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, In order to achieve the above task to be solved,

본 발명의 일 실시예에서는 In one embodiment of the present invention

SiO2 및 알루미늄 파우더를 1:1.3 몰비 내지 1:1.5의 몰비로 혼합한 후, 볼 밀링하여 SiO2 및 알루미늄이 복합화된 전구체를 준비하는 단계(단계 1); Mixing SiO 2 and aluminum powder in a molar ratio of 1:1.3 to 1:1.5, and ball milling to prepare a precursor in which SiO 2 and aluminum are complexed (step 1);

상기 전구체를 승온시키는 단계 (단계 2); 및 Raising the temperature of the precursor (step 2); And

상기 승온된 전구체를 열처리하여 규소계 복합체를 제조하는 단계(단계 3);를 포함하는 음극활물질 입자의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a negative electrode active material particle comprising; heat-treating the heated precursor to prepare a silicon-based composite (Step 3).

상기 볼 밀링 단계 (단계 1)는 분당 600회의 회전 속도로 30분 내지 3시간 동안 실시할 수 있다.The ball milling step (step 1) may be performed for 30 minutes to 3 hours at a rotational speed of 600 times per minute.

상기 승온 단계 (단계 2)는 0.5 ℃/min 내지 3 ℃/min 의 승온 속도로 수행될 수 있다.The temperature raising step (step 2) may be performed at a temperature increase rate of 0.5° C./min to 3° C./min.

상기 열처리 단계 (단계 3)는 700℃ 내지 1100℃에서 3 내지 12 시간 동안 수행될 수 있다.The heat treatment step (step 3) may be performed at 700°C to 1100°C for 3 to 12 hours.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는In addition, in an embodiment of the present invention

Si, SiOx (0.5<x<1.5), 알루미늄 산화물(Al2O3) 및 뮬라이트를 포함하는 규소계 복합체를 포함하며, Si, SiO x (0.5<x<1.5), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and a silicon-based composite including mullite,

상기 규소계 복합체 내의 (Si의 중량) : (알루미늄 산화물과 뮬라이트의 중량 합계)의 비는 1:3.27 내지 1:5.7인 음극 활물질 입자를 제공한다.The ratio of (weight of Si): (total weight of aluminum oxide and mullite) in the silicon-based composite is 1:3.27 to 1:5.7 to provide negative active material particles.

상기 뮬라이트는 3Al2O3ㆍ2SiO2, 및 2Al2O3ㆍ2SiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.The mullite may include at least one selected from the group consisting of 3Al 2 O 3 ㆍ2SiO 2 , and 2Al 2 O 3 ㆍ2SiO 2.

상기 본 발명의 상기 음극활물질 입자는 표면 상에 탄소 코팅층을 추가로 포함할 수 있다.The negative electrode active material particles of the present invention may further include a carbon coating layer on the surface.

상기 탄소 코팅층은 음극 활물질 입자 전체 중량에 대하여 1 중량% 내지 50 중량%로 포함될 수 있다.The carbon coating layer may be included in an amount of 1% to 50% by weight based on the total weight of the negative active material particles.

상기 음극 활물질 입자의 평균 입경(D50)은 0.1 ㎛ 내지 20 ㎛ 일 수 있다.The negative active material particles may have an average particle diameter (D50) of 0.1 μm to 20 μm.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는In addition, in an embodiment of the present invention

본 발명의 음극 활물질 입자를 포함하는 음극, 양극, 상기 음극 및 양극 사이에 개재된 분리막 및 전해액을 포함하는 이차 전지를 제공한다. It provides a secondary battery including a negative electrode, a positive electrode including the negative electrode active material particles of the present invention, a separator interposed between the negative electrode and the positive electrode, and an electrolyte.

본 발명에 방법에 따르면, SiO2 및 알루미늄이 복합화할 때 볼밀 공정을 실시하여 SiO2 표면에 환원 금속인 알루미늄 파우더를 균일하게 부착함으로써, 환원 효과를 높일 수 있다. 특히, SiO2 환원을 위하여 반응 금속으로 알루미늄을 사용함으로써, 알루미늄 산화물과 뮬라이트를 생성시켜, 충방전시 Si의 부피 팽창을 완화시키거나 부피 팽창을 방지하는 버퍼층 효과를 구현할 수 있다. 따라서, 용량 및 수명 특성의 향상된 이차전지를 제조할 수 있다. According to the method of the present invention, when SiO 2 and aluminum are compounded, a ball milling process is performed to uniformly attach aluminum powder, which is a reducing metal, to the surface of SiO 2, thereby enhancing a reduction effect. In particular, by using aluminum as a reactive metal for SiO 2 reduction, aluminum oxide and mullite are generated, thereby reducing the volume expansion of Si or preventing the volume expansion of Si during charging and discharging, thereby implementing a buffer layer effect. Therefore, it is possible to manufacture a secondary battery with improved capacity and lifespan characteristics.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 규소계 복합체의 성분에 대한 XRD 그래프이다.1 is an XRD graph of components of a silicon-based composite prepared according to Example 1 of the present invention.

이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

리튬 이차전지의 음극 활물질로 탄소계 물질의 대체물질로 탄소계 음극 활물질이 가지는 이론용량(372 mAh/g)보다 약 10배 이상 높은 용량(3600 mAh/g)을 가지고 있는 규소계 물질이 고용량 리튬 이차전지 소재로 각광을 받고 있다.A silicon-based material with a capacity (3600 mAh/g) that is about 10 times higher than the theoretical capacity (372 mAh/g) of a carbon-based negative active material as a substitute for a carbon-based material as a lithium secondary battery is a high-capacity lithium It is in the spotlight as a material for secondary batteries.

그러나, 규소계(Silicon) 물질은 충방전 중에 발생하는 큰 부피 변화(스웰링)로 인해 입자의 갈라짐(cracking), 화학 분쇄(pulverization) 등이 쉽게 발생하여, 상기 규소계 물질이 이차전지의 음극재로 사용될 경우에 전지 수명특성이 급격히 감소되는 문제가 있다.However, silicon-based materials easily cause particle cracking and chemical pulverization due to a large volume change (swelling) that occurs during charging and discharging, so that the silicon-based material is a negative electrode of a secondary battery. When used as a material, there is a problem that the battery life characteristics are rapidly reduced.

이를 해결하기 위해 Si가 단독으로 포함된 규소계 음극 활물질이 아닌 입자 내에 Si와 SiO2가 구획된 상태로 존재하는 규소계 복합체가 개발되었다. 그러나, 통상적인 규소계 복합체는 Si와 비정질 SiO2을 포함하는 복합체이기 때문에, 비정질 SiO2와 전해액에 포함된 리튬과의 반응에 따른 Li2O 등의 부산물이 생성되어 부산물에 의한 초기 방전용량 및 초기 효율 저하 등의 문제가 있었다. To solve this problem, a silicon-based composite has been developed in which Si and SiO 2 are present in a state where Si and SiO 2 are partitioned in particles, not a silicon-based negative active material containing Si alone. However, since a typical silicon-based composite is a composite containing Si and amorphous SiO 2 , by-products such as Li 2 O are generated due to the reaction between amorphous SiO 2 and lithium contained in the electrolyte, and the initial discharge capacity and There was a problem such as a decrease in initial efficiency.

이러한 문제를 해결하기 위해, 리튬과 반응하는 비정질 SiO2 또는 SiO 내의 산소를 제거하는 연구가 수행되어 왔다. In order to solve this problem, research has been conducted to remove oxygen in amorphous SiO 2 or SiO reacting with lithium.

그러나 비정질 SiO2 또는 SiO를 환원하여 산소를 제거하는 경우, 환원된 환원 생성물인 Si에 비하여 환원 부산물들이 많아지면서, 음극 활물질의 무게당 용량이 감소하거나, 상기 환원 부산물들의 제거에 따른 규소계 복합체의 수득률 저하와 구조 붕괴에 따른 수명 특성 저하의 문제점이 있었다.However, when oxygen is removed by reducing amorphous SiO 2 or SiO, as the reduction by-products increase compared to the reduced reduction product of Si, the capacity per weight of the negative electrode active material decreases, or the silicon-based composite due to the removal of the reduction by-products. There was a problem of a decrease in yield and a decrease in life characteristics due to structural collapse.

이에 대하여, 본 발명의 일 실시예에서는 알루미늄 입자를 사용하여 SiO2로부터 Si로의 환원 효과를 높일 수 있는 음극활물질 제조 방법과, 이러한 방법에 의해 제조된 음극활물질을 제공한다.On the other hand, in one embodiment of the present invention, a method of manufacturing a negative electrode active material capable of increasing the reduction effect from SiO 2 to Si using aluminum particles, and a negative electrode active material prepared by this method are provided.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서는Specifically, in one embodiment of the present invention

SiO2 및 알루미늄 파우더를 1:1.3 내지 1:1.5의 몰비로 혼합한 후, 볼 밀링하여 SiO2 및 알루미늄이 복합화된 전구체를 준비하는 단계(단계 1); Mixing SiO 2 and aluminum powder at a molar ratio of 1:1.3 to 1:1.5, and then ball milling to prepare a precursor in which SiO 2 and aluminum are complexed (step 1);

상기 전구체를 승온시키는 단계 (단계 2); 및 Raising the temperature of the precursor (step 2); And

상기 승온된 전구체를 열처리하여 규소계 복합체를 제조하는 단계(단계 3);를 포함하는 음극활물질 입자의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a negative electrode active material particle comprising; heat-treating the heated precursor to prepare a silicon-based composite (step 3).

본 발명의 음극활물질 제조방법에 따르면, 알루미늄 입자를 사용하여 SiO2를 환원시키기 때문에, 보다 높은 효율로 SiO2의 산소를 환원시킬 수 있다. 즉, 알루미늄을 사용하여 SiO2를 환원하는 경우, Al 원자 2 개에 산소 원자를 3개를 가져갈 수 있어 환원의 효율이 높다. 따라서, 상대적으로 적은 양의 알루미늄을 사용하더라도 SiO2로부터 Si로 효율적인 환원이 이루어져 환원 생성물(Si)은 많은 반면, 적은 양의 알루미늄 사용으로 인해, 환원 반응 부산물은 적게 형성될 수 있다. 따라서, Si 함량 증가에 따라 단위 무게당 많은 용량을 확보할 수 있는 효과가 있다. According to the method for producing a negative electrode active material of the present invention, since SiO 2 is reduced using aluminum particles, oxygen of SiO 2 can be reduced with higher efficiency. That is, in the case of reducing SiO 2 using aluminum, it is possible to bring 3 oxygen atoms to 2 Al atoms, so that the reduction efficiency is high. Therefore, even if a relatively small amount of aluminum is used , efficient reduction from SiO 2 to Si is performed, so that a reduction product (Si) is large, while a reduction reaction by-product may be formed due to a small amount of aluminum. Therefore, as the Si content increases, there is an effect of securing a large capacity per unit weight.

상기 본 발명의 음극 활물질 제조방법에 있어서, 단계 1은 SiO2와 알루미늄 입자를 혼합한 후, 볼 밀링하여 SiO2 및 알루미늄이 복합화된 전구체를 준비하는 단계이다.In the method of manufacturing the negative electrode active material of the present invention, step 1 is a step of preparing a precursor in which SiO 2 and aluminum are composited by mixing SiO 2 and aluminum particles and then ball milling.

상기 단계 1의 복합화란, SiO2의 표면 상에 알루미늄 입자를 미리 부착시키는 것을 포함하는 의미로써, 알루미늄 입자와 SiO2가 고루 혼합되지 못하여 뭉쳐 있는 경우, 알루미늄 입자가 상대적으로 뭉쳐진 곳의 SiO2만 과도한 환원이 일어나, SiO2 입자들 간의 불균일한 환원이 일어날 수 있다.The complexation of step 1 is on the surface of SiO 2 This means that aluminum particles are attached in advance.When aluminum particles and SiO 2 are not evenly mixed and are agglomerated, only SiO 2 in the area where aluminum particles are relatively agglomerated causes excessive reduction, resulting in non-uniform reduction between SiO 2 particles. This can happen.

이에, 본 발명에서는 볼 밀링에 의하여 이러한 단점을 개선할 수 있다. Accordingly, in the present invention, this disadvantage can be improved by ball milling.

구체적으로는 상기 단계 1은 반응기에 직경이 3mm인 스테인레스 볼과 SiO2와 알루미늄 파우더를 1:1.3 내지 1:1.5의 몰비로 혼합한 혼합물을 투입하고, 고에너지 볼 밀 (high energy ball mill) 장치를 이용하여 분당 600회의 회전속도로 30분 내지 3시간 동안 기계적합금(Mechanical alloying)을 실시하여, SiO2 및 알루미늄이 복합화된 전구체를 제조하는 방법으로 수행될 수 있다.Specifically, in the step 1, a mixture of stainless balls having a diameter of 3 mm, SiO 2 and aluminum powder in a molar ratio of 1:1.3 to 1:1.5 is added to the reactor, and a high energy ball mill device By using a rotation speed of 600 times per minute for 30 minutes to 3 hours by performing mechanical alloying (Mechanical alloying), it can be carried out by a method of manufacturing a precursor in which SiO 2 and aluminum are composited.

상기와 같은 몰비로 SiO2 및 알루미늄 파우더를 혼합함으로써, 리튬 입자의 흡장 탈리에 문제가 생기지 않을 정도의 알루미늄 산화물 및 뮬라이트 버퍼층을 제공할 수 있으며, Si의 용량도 확보할 수 있다. 이때, 상기 알루미늄 파우더의 몰비가 1.3 미만인 경우 SiO2로부터 Si로 환원 효과가 미미하고, 알루미늄 파우더의 몰비가 1.5를 초과하는 경우, Si 환원양이 많아 용량 증가 효과는 구현할 수 있으나, 음극활물질의 수명 특성이 저하되는 단점이 있다. By mixing SiO 2 and aluminum powder in the molar ratio as described above, it is possible to provide an aluminum oxide and mullite buffer layer having a degree of not causing a problem in occlusion and desorption of lithium particles, and a capacity of Si can be secured. At this time, when the molar ratio of the aluminum powder is less than 1.3 , the reduction effect from SiO 2 to Si is insignificant, and when the molar ratio of the aluminum powder exceeds 1.5, the capacity increase effect can be realized due to the large amount of Si reduction, There is a disadvantage that the characteristics are deteriorated.

또한, 상기 볼밀 공정 시에 SiO2와 알루미늄 파우더를 30분 미만으로 볼 밀링하는 경우, 알루미늄 파우더가 다수의 SiO2의 표면에 균일하게 부착되지 못하는 단점이 있고, 3시간을 초과하면 볼 밀 공정을 수행하는 동안 음극활물질 입자가 크게 변형되어 비표면적이 커지는 문제점이 발생할 수 있다. In addition, in the case of ball milling SiO 2 and aluminum powder in less than 30 minutes during the ball mill process, there is a disadvantage that the aluminum powder cannot be uniformly adhered to the surface of a plurality of SiO 2 , and if it exceeds 3 hours, the ball mill process is performed. During the process, the negative electrode active material particles are greatly deformed and thus the specific surface area may increase.

전술한 바와 같이, 종래 알루미늄 입자와 SiO2를 혼합할 때, 두 성분이 균일하게 혼합되지 못하여 뭉쳐지는 경우, 알루미늄 입자가 위치한 SiO2에서만 과도한 환원이 일어나고, 열처리시 Si 결정립이 과도해져서 스웰링 특성이 나빠지는 문제가 있다. 반면에, 본 발명의 방법에서는 볼밀 공정을 이용함으로써, 알루미늄 입자를 SiO2에 균일하게 부착시킬 수 있으므로, Si 결정립이 과도해지는 단점을 개선할 수 있다. As described above, when conventional aluminum particles and SiO 2 are mixed, when the two components are not uniformly mixed and aggregated, excessive reduction occurs only in SiO 2 where the aluminum particles are located, and the swelling characteristics of Si grains become excessive during heat treatment. There is a problem with this getting worse. On the other hand, in the method of the present invention, since the aluminum particles can be uniformly attached to SiO 2 by using the ball mill process, the disadvantage of excessive Si grains can be improved.

한편, 본 발명의 방법에 있어서, 단계 1에서 볼 밀링 공정 시 발생하는 열에 의해, SiO2의 적어도 일부가 환원되어 Si가 될 수도 있고, 이에 따라 일부 알루미늄이 알루미늄 산화물 및 뮬라이트로 산화될 수도 있다. Meanwhile, in the method of the present invention, at least a part of SiO 2 may be reduced to Si by heat generated during the ball milling process in step 1, and thus some aluminum may be oxidized to aluminum oxide and mullite.

상기 본 발명의 음극 활물질 입자 제조방법에 있어서, 원료물질인 SiO2는 결정질 또는 비정질을 사용할 수 있는데, 구체적으로 결정질 SiO2를 사용할 수 있다. In the method of manufacturing the negative electrode active material particles of the present invention, SiO 2 as a raw material may be crystalline or amorphous, and specifically, crystalline SiO 2 may be used.

상기 결정질 SiO2는 석영(quartz), 크리스토발라이트(cristobalite) 또는 트리디마이트(tridymite) 로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다. The crystalline SiO 2 may be one or more selected from the group consisting of quartz, cristobalite, or tridymite.

또한, 본 발명의 음극 활물질 입자의 제조방법에 있어서, 단계 2는 상기 전구체를 승온시키는 단계이다. In addition, in the method for producing the negative electrode active material particles of the present invention, step 2 is a step of raising the temperature of the precursor.

상기 단계 2에서, 승온 속도는 0.5 ℃/min 내지 3 ℃/min 일 수 있다. 상기의 승온 속도 하에서 SiO2의 표면에 부착된 알루미늄 입자의 알루미늄이, SiO2 내부로 균일하게 확산될 수 있다. 만약, 3 ℃/min 초과의 승온 속도로 승온을 진행하면, 전구체의 표면에 존재하던 알루미늄이 미처 상기 전구체 내부로 확산되지 못하기 때문에, 알루미늄에 의한 SiO2의 환원 반응이 SiO2 입자의 내부까지 고르게 발생하지 못할 수 있다. 따라서, Si 및 SiO2가 균일하게 분포하는 규소계 복합체를 수득하기 곤란할 수 있다. In step 2, the temperature increase rate may be 0.5 °C/min to 3 °C/min. The aluminum of the aluminum particles adhere to the surface of SiO 2 under the temperature rising rate of, and may be uniformly diffused into SiO 2 inside. If, performing a heating at a heating rate of 3 ℃ / min exceeded, because the aluminum was present on the surface of the precursor filled micheo not diffuse into the precursor, the reduction reaction of the SiO 2 of the aluminum to the inside of the SiO 2 particles It may not occur evenly. Therefore, it may be difficult to obtain a silicon-based composite in which Si and SiO 2 are uniformly distributed.

또한, 본 발명의 음극 활물질 입자의 제조방법에 있어서, 단계 3은 상기 승온된 전구체를 열처리하는 단계이다. 상세하게는, 상기 승온된 전구체를 열처리함으로써 상기 전구체 내에서 알루미늄으로 인한 SiO2의 환원이 수행될 수 있다. In addition, in the method of manufacturing the negative electrode active material particles of the present invention, step 3 is a step of heat-treating the heated precursor. Specifically, reduction of SiO 2 due to aluminum in the precursor may be performed by heat-treating the heated precursor.

구체적으로, SiO2와 알루미늄 입자의 화학적인 반응(stoichiometric reaction)은 다음과 같다(하기 반응식 1 참조):Specifically, a stoichiometric reaction between SiO 2 and aluminum particles is as follows (see Scheme 1 below):

[반응식 1][Scheme 1]

4Al + 3SiO2 → 3Si + 2Al2O3 4Al + 3SiO 2 → 3Si + 2Al 2 O 3

나아가, 상기 알루미늄 산화물(2Al2O3)과 SiO2와의 화학적인 반응식은 다음과 같다(하기 반응식 2 참조);Further, the chemical reaction formula between the aluminum oxide (2Al 2 O 3 ) and SiO 2 is as follows (see Reaction Formula 2 below);

[반응식 2][Scheme 2]

2Al2O3+ 2SiO2 → 2Al2O3ㆍ2SiO2 2Al 2 O 3 + 2SiO 2 → 2Al 2 O 3 ㆍ2SiO 2

3Al2O3+ 2SiO2 → 3Al2O3ㆍ2SiO2 3Al 2 O 3 + 2SiO 2 → 3Al 2 O 3 ㆍ2SiO 2

상기 열처리 단계는 불활성 분위기에서 SiO2를 알루미늄 입자를 이용하여 열환원할 수 있다. 상기 열환원에 의하여 SiO2의 산소가 국부적으로 빠져나가게 됨으로써 국부적 환원이 발생하게 된다. 즉, SiO2에서 산소가 빠져나간 부분이 Si로 환원됨으로써, 결과적으로 Si와, 환원되지 않고 잔존하는 SiO2, 환원 부산물인 알루미늄 산화물 및 뮬라이트가 서로 복합체를 이루어 존재하는 규소계 복합체가 제조될 수 있는 것이다. 이때, 상기 단계 2를 통하여 알루미늄을 SiO2의 내부까지 확산시키기 때문에, 결과적으로 상기 단계 3에서 제조된 규소계 복합체의 내부부터 표면까지 Si와, 환원되지 않고 잔존하는 SiO2, 환원 부산물인 알루미늄 산화물 및 뮬라이트가 균일하게 분포된 규소계 복합체를 수득할 수 있다. In the heat treatment step, SiO 2 may be thermally reduced by using aluminum particles in an inert atmosphere. Due to the thermal reduction, oxygen of SiO 2 is locally escaped, thereby causing local reduction. That is, the portion from which oxygen escapes from SiO 2 is reduced to Si, resulting in a silicon-based composite in which Si, SiO 2 remaining unreduced, and aluminum oxide and mullite, which are byproducts of reduction, form a complex with each other. There is. At this time, since aluminum is diffused to the inside of SiO 2 through step 2, as a result, Si from the inside to the surface of the silicon-based composite prepared in step 3, SiO 2 remaining unreduced, aluminum oxide as a reduction by-product And it is possible to obtain a silicon-based composite in which mullite is uniformly distributed.

본 발명의 방법에 있어서, 상기 단계 3의 열처리 공정은 반응로, 예를 들면 회전 관상로(Rotary kiln)에서 수행될 수 있다. In the method of the present invention, the heat treatment process of step 3 may be performed in a reaction furnace, for example, a rotary kiln.

또한, 상기 열처리는 700℃ 내지 1100℃에서 3 시간 내지 12 시간 동안 수행될 수 있다. 열환원의 온도가 700℃ 미만이면 온도가 낮아 환원반응이 일어나기 어려울 수 있고, 1100℃를 초과하면 Si 결정립이 커져서 부피 팽창에 의한 수명 저하가 발생될 수 있다. 또한, 열처리 시간이 3 시간 미만이면 환원반응이 완전히 종결되지 못하거나 환원 반응이 SiO2의 표면에서만 일어날 수 있고, 12 시간을 초과하면 제조공정의 효율이 떨어질 수 있다.In addition, the heat treatment may be performed at 700° C. to 1100° C. for 3 to 12 hours. If the temperature of thermal reduction is less than 700°C, the temperature is low and the reduction reaction may be difficult to occur. If the temperature exceeds 1100°C, Si crystal grains may become large, resulting in a decrease in lifespan due to volume expansion. In addition, if the heat treatment time is less than 3 hours, the reduction reaction may not be completely terminated or the reduction reaction may occur only on the surface of SiO 2 , and if it exceeds 12 hours, the efficiency of the manufacturing process may decrease.

또한, 상기 열처리는 불활성 가스를 흘려주면서 수행될 수 있으며, 여기서 사용될 수 있는 불활성 가스는 Ar, N2, Ne, He 및 Kr로 이루어진 군에서 하나 또는 2 이상의 혼합가스일 수 있다. In addition, the heat treatment may be performed while flowing an inert gas, and the inert gas that may be used may be one or two or more mixed gases from the group consisting of Ar, N 2, Ne, He, and Kr.

또한, 본 발명의 방법은 상기 제조된 규소계 복합체에 탄소 전구체 용액을 가한 후, 건조 및 열처리하여 탄소 코팅층을 형성하는 단계(단계 4)를 더 포함할 수 있다. In addition, the method of the present invention may further include a step (step 4) of forming a carbon coating layer by adding a carbon precursor solution to the prepared silicon-based composite, followed by drying and heat treatment.

이때, 상기 탄소 전구체 용액을 가하거나, 건조 및 열처리할 때, 아세틸렌 가스를 공급하면서 수행될 수도 있으며, 통상적으로 사용하는 탄소 코팅층 형성 방법이면 제한 없이 사용할 수 있다.In this case, when the carbon precursor solution is added, dried, and heat treated, it may be performed while supplying an acetylene gas, and any method for forming a carbon coating layer that is commonly used may be used without limitation.

상기 탄소 전구체 용액은 탄소 전구체를 용매, 예를 들어 테트라하이드로퓨란(THF), 알코올 등에 분산시켜 제조할 수 있다. The carbon precursor solution may be prepared by dispersing a carbon precursor in a solvent such as tetrahydrofuran (THF), alcohol, or the like.

상기 탄소 전구체는 천연 흑연, 인조 흑연, 메조카본 마이크로비즈(MCMB), 탄소섬유 및 카본블랙으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다. The carbon precursor may include one or two or more selected from the group consisting of natural graphite, artificial graphite, mesocarbon microbeads (MCMB), carbon fiber, and carbon black.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는In addition, in an embodiment of the present invention

Si, SiOx (0.5<x<1.5), 알루미늄 산화물(Al2O3) 및 뮬라이트를 포함하는 규소계 복합체를 포함하며, Si, SiO x (0.5<x<1.5), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and a silicon-based composite including mullite,

상기 규소계 복합체 내의 (Si의 중량) : (알루미늄 산화물과 뮬라이트의 중량 합계)의 비는 1:3.27 내지 1:5.7인 음극 활물질 입자를 제공한다.The ratio of (weight of Si): (total weight of aluminum oxide and mullite) in the silicon-based composite is 1:3.27 to 1:5.7 to provide negative active material particles.

상기 본 발명의 음극활물질에서 알루미늄 산화물 및 뮬라이트의 전체 혼합 중량비가 3.27 미만인 경우에는 SiO2를 다량으로 환원시키지 못하여, 환원 부산물이 적게 형성된 것을 의미한다. 따라서, 상기 규소계 복합체(SiOx) 내의 환원 생성물인 Si 함량이 적어 용량이 감소되는 문제점이 있다. 또한, 환원하지 않고 잔존하는 SiO2로 인해 초기 효율이 감소될 수 있다. 반면에, 상기 규소계 복합체 내의 알루미늄 산화물 및 뮬라이트의 혼합 중량비가 5.7을 초과하는 경우에는 오히려 음극 활물질 내에 리튬 이온의 흡장-탈리를 방해하는 환원 부산물이 증가하여, 용량이 저하될 수 있다. When the total weight ratio of aluminum oxide and mullite in the negative electrode active material of the present invention is less than 3.27 , it means that SiO 2 cannot be reduced in a large amount, and thus a reduction by-product is formed less. Therefore, there is a problem in that the capacity is reduced due to a small content of Si, which is a reduction product, in the silicon-based composite (SiO x ). In addition, the initial efficiency may be reduced due to SiO 2 remaining without reduction. On the other hand, when the mixed weight ratio of aluminum oxide and mullite in the silicon-based composite exceeds 5.7, a reduction by-product that hinders the occlusion and desorption of lithium ions in the negative electrode active material increases, and the capacity may decrease.

구체적으로, 상기 규소계 복합체 내의 Si : SiOx (0.5<x<1.5) : 알루미늄 산화물 : 뮬라이트의 중량비는 1 : 0.71 내지 6.42 : 1.21 : 2.06 내지 4.49일 수 있다. Specifically, the weight ratio of Si:SiO x (0.5<x<1.5): aluminum oxide: mullite in the silicon-based composite may be 1:0.71 to 6.42: 1.21: 2.06 to 4.49.

이때, 상기 규소계 복합체 내의 알루미늄 산화물 및 뮬라이트의 존재 및 함량 여부는 XRD(X-ray diffractometer) 측정장비로 측정할 수 있다. 또한, 고해상도 TEM(High-Resolution TEM)으로 측정할 수 있다 (도 1 참조).At this time, the presence and content of aluminum oxide and mullite in the silicon-based composite can be measured with an X-ray diffractometer (XRD) measuring device. In addition, it can be measured by high-resolution TEM (High-Resolution TEM) (see Fig. 1).

상기 본 발명의 음극활물질에 있어서, 상기 Si는 SiO2의 환원 생성물이고, 상기 SiOx (0.5<x<1.5)는 SiO 및 환원하지 않고 잔존하는 SiO2를 모두 포함하며, 상기 알루미늄 산화물(Al2O3) 및 뮬라이트는 SiO2의 환원 부산물일 수 있다. In the negative electrode active material of the present invention, the Si is a reduction product of SiO 2 , and the SiO x (0.5<x<1.5) includes both SiO and SiO 2 remaining without reduction, and the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and mullite may be reduction by-products of SiO 2.

상기 Si는 양극 활물질로부터 탈리된 리튬 이온이 흡장 방출되어 실질적으로 전기화학적 반응을 일으킬 수 있는 것이다. 상기 Si는 결정질 또는 비정질일 수 있다. 예컨대, SiO2가 결정질인 경우, 알루미늄 입자를 이용한 환원에 의하여 생성된 Si는 결정질 Si일 수 있고, SiO2가 비정질인 경우, 비정질 Si 로 환원될 수도 있다.In the Si, lithium ions desorbed from the positive electrode active material are occluded and released to substantially cause an electrochemical reaction. The Si may be crystalline or amorphous. For example, when SiO 2 is crystalline, Si generated by reduction using aluminum particles may be crystalline Si, and when SiO 2 is amorphous, it may be reduced to amorphous Si.

상기 Si가 비정질인 경우, 비정질은 결정성이 없는 경우뿐만 아니라, 이론적인 '결정성'의 의미를 벗어난 모든 경우를 포함하는 의미로 해석될 수 있다. When the Si is amorphous, the amorphous may be interpreted as including not only the case where there is no crystallinity, but also all cases outside the meaning of the theoretical'crystallinity'.

상기 Si가 결정질인 경우, Si 결정립의 크기는 직경 1 nm 내지 100 nm의 범위 내에 균일하게 나타날 수 있다. 이러한 결정 크기는 일반적인 X-선 회절(XRD) 분석 또는 전자현미경(SEM, TEM)으로 알 수 있다.When the Si is crystalline, the size of Si grains may appear uniformly within the range of 1 nm to 100 nm in diameter. This crystal size can be determined by general X-ray diffraction (XRD) analysis or electron microscopy (SEM, TEM).

또한, 본 발명의 음극활물질에 있어서, 상기 SiOx (0.5<x<1.5)는 결정질 또는 비정질일 수 있으며, 상기 규소계 복합체에 포함된 잔존 SiOx (0.5<x<1.5)는 상기 결정질 또는 비정질 SiO2가 환원되지 않고 잔존하여 형성된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 SiOx (0.5<x<1.5)가 결정질인 경우에는 전해액에 포함된 리튬 이온과 결정질의 SiOx (0.5<x<1.5)의 반응이 배제되는 효과가 있다. In addition, in the negative electrode active material of the present invention, the SiO x (0.5<x<1.5) may be crystalline or amorphous, and the remaining SiO x (0.5<x<1.5) included in the silicon-based composite is the crystalline or amorphous SiO 2 may be formed by remaining without reduction. Specifically, when the SiO x (0.5<x<1.5) is crystalline, there is an effect that the reaction between the lithium ions contained in the electrolyte and the crystalline SiO x (0.5<x<1.5) is excluded.

상기 결정질 SiOx (0.5<x<1.5)는 석영(quartz), 크리스토발라이트(cristobalite) 또는 트리디마이트(tridymite)일 수 있다. 이는 후술하는 알루미늄 입자를 이용한 환원 전의 결정성 SiO2과 동일한 성분으로서, 상기 규소계 복합체에 포함된 환원에 의해 환원되지 않고 잔존하는 잔존 SiO2와 대응되는 것이다. The crystalline SiO x (0.5<x<1.5) may be quartz, cristobalite, or tridymite. This is the same component as crystalline SiO 2 before reduction using aluminum particles, which will be described later, and corresponds to the remaining SiO 2 remaining without being reduced by reduction contained in the silicon-based composite.

또한, 본 발명의 음극활물질에 있어서, 상기 뮬라이트란, SiO2상(phase)과 함께 고용체(solid solution)로서 조합된 Al2O3 성분을 가지는 규산알루미늄 광물을 의미하는 것으로, 알루미늄 산화물이 SiO2와 반응하여 형성되며, 그 대표적인 예로 3Al2O3ㆍ2SiO2, 및 2Al2O3ㆍ2SiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. In addition, in the negative electrode active material of the present invention, the mullite refers to an aluminum silicate mineral having an Al 2 O 3 component combined as a solid solution with a SiO 2 phase, and the aluminum oxide is SiO 2 It is formed by reacting with, and representative examples thereof may include at least one mixture selected from the group consisting of 3Al 2 O 3 ㆍ2SiO 2 , and 2Al 2 O 3 ㆍ2SiO 2.

본 발명의 음극활물질은 알루미늄 산화물과 SiO2의 반응에 의해 생성된 뮬라이트를 포함함으로써, 규소계 복합체 내의 SiO2를 추가적으로 제거할 수 있다. 즉, SiO2가 비정질인 경우 전해질 내의 Li과 반응하는 문제로 인해 전지의 비가역 용량이 높아지는 문제점이 발생할 수 있는데, 본 발명의 음극활물질의 경우 알루미늄 산화물이 SiO2와 반응하여 형성된 뮬라이트를 포함함으로써, 위와 같은 문제점들을 해결할 수 있다. The negative electrode active material of the present invention may additionally remove SiO 2 in the silicon-based composite by including mullite produced by the reaction of aluminum oxide and SiO 2. That is, by including Li and there due to the reaction problem that may cause a problem is the irreversible capacity of the battery increased, in the case of the negative electrode active material of the present invention, aluminum oxide is formed by reaction with the SiO 2 mullite in the case of SiO 2 is amorphous electrolyte, The above problems can be solved.

예컨대, 일반적으로 사용되고 있는 Si 입자는 리튬 원자를 전기화학적으로 흡장하고 방출하는 반응에서 매우 복잡한 결정변화를 수반한다. 리튬 원자를 전기화학적으로 흡장하고 방출하는 반응이 진행됨에 따라 Si 입자의 조성과 결정구조는 Si(결정구조: Fd3m), LiSi(결정구조: I41/a), Li2Si(결정구조: C2/m), Li7Si2(Pbam), Li22Si5(F23) 등으로 변화한다. 또한, 복잡한 결정구조의 변화에 따라 Si 입자의 부피는 약 4배로 팽창할 수 있다.For example, commonly used Si particles involve very complex crystal changes in a reaction of electrochemically occluding and releasing lithium atoms. As the reaction of electrochemically occluding and releasing lithium atoms proceeds, the composition and crystal structure of Si particles are Si (crystal structure: Fd3m), LiSi (crystal structure: I41/a), Li 2 Si (crystal structure: C2/ m), Li 7 Si 2 (Pbam), Li 22 Si 5 (F23), etc. In addition, the volume of the Si particles may expand by about 4 times according to the change of the complex crystal structure.

하지만, 본 발명의 방법에 의해 제조된 음극활물질 내에서 규소계 복합체와 리튬 원자가 반응할 때, 뮬라이트가 Si의 부피 팽창을 완화시키거나 부피 팽창을 막는 버퍼층 효과를 구현함으로써, Si의 부피 팽창률이 감소되어 규소계 복합체가 결정구조를 유지하면서 진행될 수 있다. However, when the silicon-based composite and the lithium atom react in the negative electrode active material prepared by the method of the present invention, mullite relieves the volume expansion of Si or implements a buffer layer effect of preventing the volume expansion of Si, thereby reducing the volume expansion rate of Si. As a result, the silicon-based composite can proceed while maintaining the crystal structure.

즉, 본 발명의 음극 활물질은, SiO2의 환원 생성물인 Si 및 SiOx (0.5<x<1.5)를 포함함으로써, Si에 의한 높은 용량 효과를 구현할 수 있으며, 충방전시 SiOx (0.5<x<1.5), 알루미늄 산화물 및 뮬라이트에 의한 버퍼층 효과에 의하여, 이차전지의 용량 및 수명 특성의 향상을 동시에 가져올 수 있다. That is, the negative electrode active material of the present invention includes Si and SiO x (0.5<x<1.5), which are reduction products of SiO 2 , so that a high capacity effect can be implemented by Si, and SiO x (0.5<x <1.5), by the buffer layer effect due to aluminum oxide and mullite, it is possible to simultaneously improve the capacity and life characteristics of the secondary battery.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르는 음극활물질에서, 상기 Si 및 잔존 SiOx (0.5<x<1.5)의 결정립은 1-(x/2):(x/2)의 비율로 포함될 수 있다. 즉, 상기 x는 상기 규소계 복합체 내에 포함된 Si 원소에 대한 O (산소) 원소의 개수비로서, 0.5<x<1.5일 수 있다. Meanwhile, in the negative electrode active material according to an embodiment of the present invention, crystal grains of Si and residual SiO x (0.5<x<1.5) may be included in a ratio of 1-(x/2):(x/2). That is, the x is a ratio of the number of O (oxygen) elements to the Si element contained in the silicon-based composite, and may be 0.5<x<1.5.

이때, 본 발명의 음극활물질 내에서 SiOx의 x가 1.5을 초과하는 경우에는 음극 활물질의 스웰링(swelling) 현상을 어느 정도 낮출 수는 있으나, 상기 리튬 이차전지의 초기 방전 용량이 저하될 수 있다. At this time, when x of SiO x in the negative electrode active material of the present invention exceeds 1.5, the swelling phenomenon of the negative electrode active material may be reduced to some extent, but the initial discharge capacity of the lithium secondary battery may decrease. .

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 음극 활물질은 상기 음극활물질 표면 상에 탄소 코팅층을 추가로 포함할 수도 있다. 상기 탄소 코팅층에 의해 규소계 복합체의 도전성이 부여됨으로써 상기 규소계 복합체가 포함된 이차 전지의 초기 효율, 수명 특성 및 전지 용량 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the negative active material may further include a carbon coating layer on the surface of the negative active material. By imparting conductivity of the silicon-based composite by the carbon coating layer, initial efficiency, life characteristics, and battery capacity characteristics of a secondary battery including the silicon-based composite may be improved.

상기 탄소 코팅층은 음극 활물질의 전체 중량을 기준으로 1 중량% 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 상기 탄소 코팅층이 1 중량% 미만으로 코팅되는 경우에는 균일한 코팅층이 형성되지 않아 도전성이 저하될 수 있으며, 50 중량%를 초과하는 경우에는 탄소 코팅층이 너무 두꺼워져 음극활물질의 크기가 너무 커질 수 있고, 오히려 용량 감소 및 초기효율이 감소할 수 있다.The carbon coating layer may be included in an amount of 1% to 50% by weight based on the total weight of the negative active material. When the carbon coating layer is coated with less than 1% by weight, a uniform coating layer may not be formed, so that the conductivity may decrease, and when it exceeds 50% by weight, the carbon coating layer may become too thick and the size of the negative electrode active material may be too large. , Rather, capacity reduction and initial efficiency may decrease.

상기 탄소 코팅층의 두께는 0.003 ㎛ 내지 3.0 ㎛일 수 있다. 상기 탄소 코팅층의 두께가 0.003 ㎛ 미만일 경우, 탄소 코팅층이 너무 얇아 도전성이 저하될 수 있으며, 3.0 ㎛을 초과하는 경우, 탄소 코팅층이 너무 두꺼워져 음극 활물질의 크기가 너무 커질 수 있고, 오히려 용량 감소 및 초기효율이 감소할 수 있다.The thickness of the carbon coating layer may be 0.003 μm to 3.0 μm. When the thickness of the carbon coating layer is less than 0.003 µm, the carbon coating layer is too thin to reduce conductivity, and when it exceeds 3.0 µm, the carbon coating layer is too thick to increase the size of the negative electrode active material, but rather, capacity reduction and Initial efficiency can be reduced.

상기 탄소 코팅층은 천연 흑연, 인조 흑연, 메조카본 마이크로비즈(MCMB), 탄소섬유 및 카본블랙으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다. 상기 탄소 코팅층이 규소계 복합체 표면상에 형성됨으로써, 규소계 복합체에 도전성이 부여되고, 상기 규소계 복합체를 포함한 이차전지의 초기 효율, 수명 특성 및 전지 용량 특성을 향상시킬 수 있다.The carbon coating layer may include one or two or more selected from the group consisting of natural graphite, artificial graphite, mesocarbon microbeads (MCMB), carbon fiber, and carbon black. Since the carbon coating layer is formed on the surface of the silicon-based composite, conductivity is imparted to the silicon-based composite, and initial efficiency, life characteristics, and battery capacity characteristics of a secondary battery including the silicon-based composite may be improved.

본 발명의 일 실시예에 따른 음극활물질의 평균 입경은 0.1 ㎛ 내지 20 ㎛일 수 있으며, 구체적으로는 0.5㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 음극 활물질의 입경이 0.1㎛ 미만이면 극판 밀도가 감소할 수 있으며, 20㎛ 초과이면 레이트 특성이 저하, 또는 부피 팽창에 의한 수명 특성 저하가 발생 될 수 있다.The average particle diameter of the negative electrode active material according to an embodiment of the present invention may be 0.1 μm to 20 μm, and specifically 0.5 μm to 10 μm. If the particle diameter of the negative electrode active material is less than 0.1 μm, the electrode plate density may decrease, and if it exceeds 20 μm, the rate characteristics may decrease or the life characteristics may decrease due to volume expansion.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 있어서, In another embodiment of the present invention,

상기 음극 활물질 입자를 포함하는 음극, 양극, 상기 음극 및 양극 사이에 개재된 분리막 및 전해액을 포함하는 이차 전지를 제공한다. It provides a secondary battery including a negative electrode including the negative active material particles, a positive electrode, a separator interposed between the negative electrode and the positive electrode, and an electrolyte.

상기 이차 전지는 상기 음극 활물질 입자를 포함함으로써, 높은 초기 효율, 수명특성 및 용량특성을 나타낼 수 있다. The secondary battery may exhibit high initial efficiency, life characteristics, and capacity characteristics by including the negative active material particles.

상기 음극은 상기 음극 활물질 입자, 선택적으로 도전재 및 바인더를 용매에 용해시켜 음극 활물질 슬러리를 제조한 다음, 이를 음극 집전체 상에 도포한 후 건조 및 압연하여 제조될 수 있다. The negative electrode may be prepared by dissolving the negative electrode active material particles, optionally a conductive material, and a binder in a solvent to prepare a negative electrode active material slurry, and then coating the negative electrode active material slurry on a negative electrode current collector, followed by drying and rolling.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500㎛의 두께를 가진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector generally has a thickness of 3 to 500 μm. Such a negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper or stainless steel. Surface treatment with carbon, nickel, titanium, silver, or the like, aluminum-cadmium alloy, etc. may be used on the surface. In addition, like the positive electrode current collector, it is possible to enhance the bonding strength of the negative electrode active material by forming fine irregularities on the surface thereof, and it may be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams, and nonwoven fabrics.

상기 음극 활물질은 음극활물질 슬러리 전체 중량을 기준으로 80 중량% 내지 99중량%로 포함될 수 있다.The negative active material may be included in an amount of 80% to 99% by weight based on the total weight of the negative active material slurry.

상기 바인더는 도전재, 활물질 및 집전체 간의 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 음극활물질 슬러리의 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무, 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component that aids in bonding between the conductive material, the active material, and the current collector, and is typically added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the negative electrode active material slurry. Examples of such a binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoro. Ethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated-EPDM, styrene-butadiene rubber, fluorine rubber, and various copolymers thereof.

상기 도전재는 음극 활물질의 도전성을 더욱 향상시키기 위한 성분으로서, 음극활물질 슬러리의 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%로 첨가될 수 있다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is a component for further improving the conductivity of the negative active material, and may be added in an amount of 1 to 20% by weight based on the total weight of the negative active material slurry. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery, and examples thereof include graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon blacks such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.

상기 용매는 물 또는 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone) 등의 유기용매를 포함할 수 있으며, 상기 음극 활물질, 및 선택적으로 바인더 및 도전재 등을 포함할 때 바람직한 점도가 되는 양으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 음극 활물질, 및 선택적으로 바인더 및 도전재를 포함하는 고형분의 농도가 50 중량% 내지 95 중량%, 바람직하게 70 중량% 내지 90 중량%가 되도록 포함될 수 있다.The solvent may include water or an organic solvent such as NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), and may be used in an amount having a desirable viscosity when the negative active material and optionally a binder and a conductive material are included. . For example, it may be included so that the concentration of the negative active material and, optionally, the solid content including the binder and the conductive material is 50% by weight to 95% by weight, preferably 70% by weight to 90% by weight.

또한, 상기 양극은 양극 집전체 상에 양극활물질 및 선택적으로 바인더, 도전재 및 용매 등을 포함하는 양극활물질 슬러리를 코팅한 다음, 건조 및 압연하여 제조할 수 있다.In addition, the positive electrode may be prepared by coating a positive electrode active material slurry including a positive electrode active material and optionally a binder, a conductive material, and a solvent on the positive electrode current collector, followed by drying and rolling.

상기 양극 집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. The positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical changes to the battery, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or carbon on the surface of aluminum or stainless steel. , Nickel, titanium, silver, or the like may be used.

상기 양극 활물질은 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물로서, 구체적으로는 코발트, 망간, 니켈 또는 알루미늄과 같은 1종 이상의 금속과 리튬을 포함하는 리튬 복합금속 산화물을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 리튬 복합금속 산화물은 리튬-망간계 산화물(예를 들면, LiMnO2, LiMn2O4 등), 리튬-코발트계 산화물(예를 들면, LiCoO2 등), 리튬-니켈계 산화물(예를 들면, LiNiO2 등), 리튬-니켈-망간계 산화물(예를 들면, LiNi1 - YMnYO2(여기에서, 0<Y<1), LiMn2 - zNizO4(여기에서, 0<Z<2) 등), 리튬-니켈-코발트계 산화물(예를 들면, LiNi1 - Y1CoY1O2(여기에서, 0<Y1<1) 등), 리튬-망간-코발트계 산화물(예를 들면, LiCo1-Y2MnY2O2(여기에서, 0<Y2<1), LiMn2 - z1Coz1O4(여기에서, 0<Z1<2) 등), 리튬-니켈-망간-코발트계 산화물(예를 들면, Li(NipCoqMnr1)O2(여기에서, 0<p<1, 0<q<1, 0<r1<1, p+q+r1=1) 또는 Li(Nip1Coq1Mnr2)O4(여기에서, 0<p1<2, 0<q1<2, 0<r2<2, p1+q1+r2=2) 등), 또는 리튬-니켈-코발트-전이금속(M) 산화물(예를 들면, Li(Nip2Coq2Mnr3MS2)O2(여기에서, M은 Al, Fe, V, Cr, Ti, Ta, Mg 및 Mo로 이루어지는 군으로부터 선택되고, p2, q2, r3 및 s2는 각각 독립적인 원소들의 원자분율로서, 0<p2<1, 0<q2<1, 0<r3<1, 0<s2<1, p2+q2+r3+s2=1이다) 등) 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 화합물이 포함될 수 있다. 이중에서도 전지의 용량 특성 및 안정성을 높일 수 있다는 점에서 상기 리튬 복합금속 산화물은 LiCoO2, LiMnO2, LiNiO2, 리튬 니켈망간코발트 산화물(예를 들면, Li(Ni0.6Mn0.2Co0.2)O2, Li(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O2, 또는 Li(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O2 등), 또는 리튬 니켈코발트알루미늄 산화물(예를 들면, Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)O2 등) 등일 수 있으며, 리튬 복합금속 산화물을 형성하는 구성원소의 종류 및 함량비 제어에 따른 개선 효과의 현저함을 고려할 때 상기 리튬 복합금속 산화물은 Li(Ni0.6Mn0.2Co0.2)O2, Li(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O2, Li(Ni0.7Mn0.15Co0.15)O2 또는 Li(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O2 등일 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.The positive electrode active material is a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium, and specifically, may include at least one metal such as cobalt, manganese, nickel, or aluminum, and a lithium composite metal oxide containing lithium. have. More specifically, the lithium composite metal oxide is a lithium-manganese-based oxide (eg, LiMnO 2 , LiMn 2 O 4, etc.), a lithium-cobalt-based oxide (eg, LiCoO 2, etc.), and a lithium-nickel-based oxide (for example, LiNiO 2 and the like), lithium-nickel-manganese-based oxide (for example, LiNi 1-Y Mn Y O 2 (where, 0 <Y <1), LiMn 2-z Ni z O 4 ( here, 0 <Z <2) and the like), lithium-nickel-cobalt oxide (e.g., LiNi 1-Y1 Co Y1 O 2 (here, 0 <Y1 <1) and the like), lithium-manganese-cobalt oxide (e. g., LiCo 1-Y2 Mn Y2 O 2 (here, 0 <Y2 <1), LiMn 2 - z1 Co z1 O 4 ( here, 0 <z1 <2) and the like), lithium-nickel -Manganese-cobalt-based oxide (e.g., Li(Ni p Co q Mn r1 )O 2 (here, 0<p<1, 0<q<1, 0<r1<1, p+q+r1= 1) or Li(Ni p1 Co q1 Mn r2 )O 4 (here, 0<p1<2, 0<q1<2, 0<r2<2, p1+q1+r2=2), etc.), or lithium- Nickel-cobalt-transition metal (M) oxide (e.g., Li(Ni p2 Co q2 Mn r3 M S2 )O 2 (where M is Al, Fe, V, Cr, Ti, Ta, Mg and Mo) Is selected from the group consisting of, and p2, q2, r3, and s2 are atomic fractions of each independent element, 0<p2<1, 0<q2<1, 0<r3<1, 0<s2<1, p2+q2 +r3+s2=1), etc.), and any one or two or more compounds of these may be included. Among these, the lithium composite metal oxide is LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiNiO 2 , lithium nickel manganese cobalt oxide (e.g., Li(Ni 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 )O 2 ) in that it can increase the capacity characteristics and stability of the battery. , Li(Ni 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 )O 2 , or Li(Ni 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 )O 2, etc.), or lithium nickel cobalt aluminum oxide (e.g., Li(Ni 0.8 Co 0.15 Al 0.05 ) O 2 etc. ), etc., in consideration of the remarkable improvement effect according to the type and content ratio control of the constituent elements forming the lithium composite metal oxide, the lithium composite metal oxide is Li(Ni 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 )O 2 , Li(Ni 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 )O 2 , Li(Ni 0.7 Mn 0.15 Co 0.15 )O 2 or Li(Ni 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 )O 2, etc., any one or a mixture of two or more of them may be used. have.

상기 양극 활물질은 양극 활물질 슬러리의 전체 중량을 기준으로 80 중량% 내지 99중량%로 포함될 수 있다. The positive electrode active material may be included in an amount of 80% to 99% by weight based on the total weight of the positive electrode active material slurry.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극활물질 슬러리의 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 폴리 아크릴산 (poly acrylic acid) 및 이들의 수소를 Li, Na 또는 Ca 등으로 치환된 고분자, 또는 다양한 공중합체 등의 다양한 종류의 바인더 고분자가 사용될 수 있다.The binder is a component that aids in bonding of an active material and a conductive material and bonding to a current collector, and is typically added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the positive electrode active material slurry. Examples of such a binder include polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber Various kinds of binder polymers such as (SBR), fluororubber, polyacrylic acid and polymers in which hydrogens thereof are substituted with Li, Na, or Ca, or various copolymers may be used.

상기 도전재는 통상적으로 양극활물질 슬러리의 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. The conductive material is typically added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the positive electrode active material slurry.

이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 그라파이트; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼니스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 탄소계 물질; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다. 시판되고 있는 도전재의 구체적인 예로는 아세틸렌 블랙 계열인 쉐브론 케미칼 컴퍼니(Chevron Chemical Company)나 덴카 블랙(Denka Singapore Private Limited), 걸프 오일 컴퍼니(Gulf Oil Company) 제품 등), 케트젠블랙(Ketjenblack), EC 계열(아르막 컴퍼니(Armak Company) 제품), 불칸(Vulcan) XC-72(캐보트 컴퍼니(Cabot Company) 제품) 및 수퍼(Super) P(Timcal 사 제품) 등이 있다.Such a conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery, and examples thereof include graphite; Carbon-based substances such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used. Specific examples of commercially available conductive materials include acetylene black-based Chevron Chemical Company, Denka Singapore Private Limited, Gulf Oil Company, etc.), Ketjenblack, EC The group (Armak Company), Vulcan XC-72 (Cabot Company) and Super P (Timcal).

상기 용매는 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone) 등의 유기용매를 포함할 수 있으며, 상기 양극 활물질, 및 선택적으로 바인더 및 도전재 등을 포함할 때 바람직한 점도가 되는 양으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 양극 활물질, 및 선택적으로 바인더 및 도전재를 포함하는 고형분의 농도가 50 중량% 내지 95 중량%, 바람직하게 70 중량% 내지 90 중량%가 되도록 포함될 수 있다.The solvent may include an organic solvent such as NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), and may be used in an amount having a desirable viscosity when the positive electrode active material and optionally a binder and a conductive material are included. For example, it may be included so that the concentration of the solid content including the positive electrode active material and optionally the binder and the conductive material is 50% to 95% by weight, preferably 70% to 90% by weight.

상기 분리막으로는 종래에 분리막으로 사용된 통상적인 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있으며, 또는 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As the separator, a conventional porous polymer film conventionally used as a separator, for example, an ethylene homopolymer, a propylene homopolymer, an ethylene/butene copolymer, an ethylene/hexene copolymer, and an ethylene/methacrylate copolymer, etc. A porous polymer film made of a polymer may be used alone or by laminating them, or a conventional porous nonwoven fabric, for example, a nonwoven fabric made of a high melting point glass fiber, polyethylene terephthalate fiber, etc., may be used, but is limited thereto. no.

상기 전해액은 비수계 유기용매와 금속염을 포함할 수 있다. The electrolyte may include a non-aqueous organic solvent and a metal salt.

상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리돈, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 감마-부티로락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.As the non-aqueous organic solvent, for example, N-methyl-2-pyrrolidone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma-butyrolactone, 1,2-dime Oxyethane, tetrahydroxy franc (franc), 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolone, formamide, dimethylformamide, dioxolone, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, Methyl acetate, phosphoric acid tryester, trimethoxy methane, dioxolone derivative, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, ether, methyl propionate , An aprotic organic solvent such as ethyl propionate may be used.

상기 금속염은 리튬염을 사용할 수 있고, 상기 리튬염은 리튬 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 상기 리튬염의 양이온으로 Li+를 포함하고, 음이온으로는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, AlO4 -, AlCl4 -, PF6 -, SbF6 -, AsF6 -, BF2C2O4 -, BC4O8 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, C4F9SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 리튬염은 1종 또는 필요에 따라서 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 리튬염은 통상적으로 사용 가능한 범위 내에서 적절히 변경할 수 있으나, 최적의 전극 표면의 부식 방지용 피막 형성 효과를 얻기 위하여, 전해액 내에 0.8 M 내지 1.5M의 농도로 포함할 수 있다. The metal salt may be a lithium salt, and those commonly used in an electrolyte for a lithium secondary battery may be used without limitation. For example, Li + is included as a cation of the lithium salt, and F - as an anion, Cl -, Br -, I - , NO 3 -, N (CN) 2 -, BF 4 -, ClO 4 -, AlO 4 -, AlCl 4 -, PF 6 -, SbF 6 -, AsF 6 -, BF 2 C 2 O 4 -, BC 4 O 8 -, (CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3) 3 PF 3 -, (CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF -, (CF 3 ) 6 P -, CF 3 SO 3 -, C 4 F 9 SO 3 -, CF 3 CF 2 SO 3 -, (CF 3 SO 2) 2 N -, (FSO 2) 2 N -, CF 3 CF 2 ( CF 3) 2 CO -, ( CF 3 SO 2) 2 CH -, CF 3 (CF 2) 7 SO 3 -, CF 3 CO 2 -, CH 3 CO 2 -, SCN - , and (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N - It may include at least any one selected from the group consisting of. The lithium salt may be used alone or in combination of two or more as necessary. The lithium salt may be appropriately changed within a range that is generally usable, but may be included in the electrolyte at a concentration of 0.8 M to 1.5 M in order to obtain an optimum effect of forming an anti-corrosion film on the electrode surface.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 이차 전지를 단위 셀로 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 제공한다. 상기 전지 모듈 및 전지 팩은 고용량, 장수명, 높은 초기 효율 특성을 갖는 상기 이차 전지를 포함하므로, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 및 전력 저장용 시스템으로 이루어진 군에서 선택되는 중대형 디바이스의 전원으로 이용될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a battery module including the secondary battery as a unit cell and a battery pack including the same are provided. Since the battery module and the battery pack include the secondary battery having high capacity, long life, and high initial efficiency characteristics, a mid- to large-sized device selected from the group consisting of an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, and a power storage system It can be used as a power source.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples are intended to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples in any sense.

실시예Example

실시예Example 1. One.

(단계 1: SiO2에 알루미늄 입자의 부착)(Step 1: Attachment of aluminum particles to SiO 2)

3mm인 스테인레스 볼과 평균 직경(D50)이 10 ㎛인 결정성 SiO2 100 g 및 평균 직경(D50)이 2 ㎛인 알루미늄 파우더 49 g (1:1.3 몰비)를 혼합 반응기에 투입하고, 분당 600회의 회전속도로 3 시간 동안 볼 밀링을 수행하여 비정질 SiO2의 표면에 알루미늄 입자가 부착되어 복합화된 전구체를 제조하였다. A stainless steel ball of 3 mm, 100 g of crystalline SiO 2 having an average diameter (D50) of 10 μm, and 49 g of aluminum powder having an average diameter (D50) of 2 μm (1:1.3 molar ratio) were added to the mixing reactor, and 600 times per minute Ball milling was performed at a rotational speed for 3 hours to prepare a composite precursor by attaching aluminum particles to the surface of amorphous SiO 2.

(단계 2: 전구체의 승온)(Step 2: Raising the temperature of the precursor)

상기 단계 1에서 제조된 전구체를 열환원 챔버의 반응 용기 안에 수납하고, 이어 상기 챔버의 온도를 800 ℃까지 1 ℃/min 의 승온 속도로 승온하였다. 이후, 불활성 가스는 Ar을 사용하였고, 이를 약 800sccm 유량으로 공급하여, 승온된 전구체를 제조하였다.The precursor prepared in step 1 was accommodated in a reaction vessel of a thermal reduction chamber, and the temperature of the chamber was then raised to 800° C. at a rate of 1° C./min. Thereafter, Ar was used as an inert gas, and it was supplied at a flow rate of about 800 sccm to prepare a heated precursor.

(단계 3: 규소계 복합체의 제조)(Step 3: Preparation of silicon-based composite)

상기 단계 2에서 승온된 전구체가 포함된 반응 용기는 회전 관상로를 사용하여 열환원 반응을 하였다. The reaction vessel containing the precursor heated in step 2 was subjected to a thermal reduction reaction using a rotary tube furnace.

12시간 동안 800 ℃에서 열환원 반응을 수행하였고, 12시간 경과 후 챔버 온도를 상온으로 감온하여, 반응 용기 내의 생성물을 포집하여 규소계 복합체를 제조하였다. 이어서, XRD(X-ray diffractometer) 측정장비를 이용하여, 규소계 복합체 내의 알루미늄 산화물과 뮬라이트의 생성 여부를 측정하였다(도 1 참조).A thermal reduction reaction was performed at 800° C. for 12 hours, and after 12 hours, the chamber temperature was reduced to room temperature, and the product in the reaction vessel was collected to prepare a silicon-based composite. Then, using an X-ray diffractometer (XRD) measuring equipment, it was measured whether or not aluminum oxide and mullite were produced in the silicon-based composite (see FIG. 1).

도 1을 살펴보면 본 발명의 규소계 복합체는 Si : SiOx (x=1.0) : 알루미늄 산화물 : 뮬라이트를 1 : 2.139 : 1.21 : 2.06의 중량비로 포함하는 것을 확인하였다.Referring to FIG. 1, it was confirmed that the silicon-based composite of the present invention contained Si: SiO x (x=1.0): aluminum oxide: mullite in a weight ratio of 1: 2.139: 1.21: 2.06.

(단계 4: 음극의 제조)(Step 4: Preparation of negative electrode)

상기 단계 3에서 제조된 규소계 복합체, 도전재로 아세틸렌 블랙 및 바인더로 PVDF를 사용하여, 이들을 95:1:4의 중량비로 혼합하였고, 이들을 용매인 N-메틸-2-피롤리돈에 혼합하여 음극활물질 슬러리를 제조하였다. 제조된 슬러리를 구리 집전체의 일면에 30 ㎛의 두께로 코팅하고, 건조 및 압연한 후 일정 크기로 펀칭하여 음극을 제조하였다. The silicon-based composite prepared in step 3, acetylene black as a conductive material, and PVDF as a binder were used, and they were mixed in a weight ratio of 95:1:4, and these were mixed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. A negative active material slurry was prepared. The prepared slurry was coated on one surface of a copper current collector to a thickness of 30 μm, dried and rolled, and then punched to a predetermined size to prepare a negative electrode.

(단계 5: 이차 전지의 제조)(Step 5: manufacture of secondary battery)

상기 음극과 리튬 대극, 미세다공성 폴리에틸렌 세퍼레이터 및 전해질을 사용하여 헬륨 충진된 글로브 박스에서 코인 타입의 반쪽 셀(2016 R-type half cell)을 제조하였다. 상기 전해질은 에틸렌 카보네이트 및 디메틸 카보네이트를 50:50의 부피비로 혼합한 용매에 1 M LiPF6를 용해시킨 것을 사용하였다.A coin-type half cell (2016 R-type half cell) was prepared in a helium-filled glove box using the negative electrode, lithium counter electrode, microporous polyethylene separator, and electrolyte. As the electrolyte, 1 M LiPF 6 was dissolved in a solvent in which ethylene carbonate and dimethyl carbonate were mixed in a volume ratio of 50:50.

비교예Comparative example 1. One.

상기 실시예 1의 단계 1에서, 알루미늄 대신 마그네슘 파우더를 동일 몰비로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 반쪽 이차 전지를 제조하였다. In Step 1 of Example 1, a half secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that magnesium powder was used instead of aluminum in the same molar ratio.

실험예Experimental example

실험예Experimental example 1. 초기 방전용량, 초기효율 및 수명특성의 측정 1. Measurement of initial discharge capacity, initial efficiency and life characteristics

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 코인 타입의 반쪽 셀의 초기 방전용량을 알아보기 위해, 25 ℃에서 제조한 반쪽 셀을 0 V 내지 1.5 V에서, 0.1 C로 1회 충방전을 실시하여, 초기 방전 용량, 초기 충전 용량, 쿨롱 효율을 측정하였다.In order to determine the initial discharge capacity of the coin-type half-cells manufactured in Example 1 and Comparative Example 1, the half-cells manufactured at 25°C were charged and discharged once at 0 V to 1.5 V at 0.1 C. , Initial discharge capacity, initial charge capacity, and Coulomb efficiency were measured.

상기의 방법으로 측정한 초기 방전용량, 초기 효율 및 수명특성의 측정결과를 하기 표 1에 나타내었다.The measurement results of the initial discharge capacity, initial efficiency and life characteristics measured by the above method are shown in Table 1 below.

초기 방전용량(mAh/g)Initial discharge capacity (mAh/g) 초기 효율(%)Initial efficiency (%) 수명 특성(%)Life characteristics (%) 실시예 1Example 1 17001700 8484 7070 비교예 1Comparative Example 1 13001300 8080 4040

- 초기 효율(%): (첫번째 사이클 방전 용량/첫번째 사이클 충전 용량) × 100-Initial efficiency (%): (first cycle discharge capacity/first cycle charge capacity) × 100

- 수명 특성(%): (49번째 사이클 방전 용량/첫번째 사이클 방전 용량) × 100-Life characteristics (%): (49th cycle discharge capacity/first cycle discharge capacity) × 100

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 알루미늄 파우더를 사용하여 환원을 수행한 실시예 1의 이차전지의 경우에는 초기 방전 용량, 초기 효율, 수명 특성이 각각 마그네슘 파우더를 사용한 비교예 1의 이차전지에 비하여 21.4 %, 5 %, 75% 향상된 효과가 있는 것을 알 수 있다. As shown in Table 1, in the case of the secondary battery of Example 1 in which reduction was performed using aluminum powder, the initial discharge capacity, initial efficiency, and life characteristics were 21.4 compared to the secondary battery of Comparative Example 1 using magnesium powder, respectively. It can be seen that there is an improvement of %, 5%, and 75%.

이를 통해, 알루미늄 파우더를 사용하는 경우 알루미늄 산화물과 SiO2가 결합하여 뮬라이트로 환원되기 때문에 SiO2의 환원 효율이 더욱 높으므로, 초기 효율 및 방전 용량 특성이 우수할 뿐만 아니라, 상기 잔여물로 인해 수명특성 또한 우수할 수 있음을 알 수 있다. Through this, in the case of using aluminum powder, since the aluminum oxide and SiO 2 are combined and reduced to mullite, the reduction efficiency of SiO 2 is higher, so that the initial efficiency and discharge capacity characteristics are excellent, as well as the lifespan due to the residue. It can be seen that the properties can also be excellent.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것은 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함 없이 본 발명에 대해 다수의 적절한 변형 및 수정이 가능함을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변형 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.As described above in connection with a preferred embodiment for illustrating the technical idea of the present invention, the present invention is not limited to the configuration and operation as described as described above, without departing from the scope of the technical idea for the present invention It will be well understood by those of ordinary skill in the art that a number of suitable modifications and modifications are possible. Therefore, all such suitable modifications, modifications and equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.

Claims (18)

SiO2 및 알루미늄 파우더를 1:1.3 내지 1:1.5의 몰비로 혼합한 후, 볼 밀링하여 SiO2 및 알루미늄이 복합화된 전구체를 준비하는 단계(단계 1);
상기 전구체를 0.5 ℃/min 내지 3 ℃/min 의 승온 속도로 승온시키는 단계 (단계 2); 및
상기 승온된 전구체를 700℃ 내지 1100℃에서 3 시간 내지 12 시간 동안 열처리하여 Si, SiOx (0.5<x<1.5), 알루미늄 산화물(Al2O3) 및 뮬라이트를 포함하는 규소계 복합체를 제조하는 단계(단계 3);를 포함하는 것인 음극활물질 입자의 제조방법.
Mixing SiO 2 and aluminum powder at a molar ratio of 1:1.3 to 1:1.5, and then ball milling to prepare a precursor in which SiO 2 and aluminum are complexed (step 1);
Raising the temperature of the precursor at a heating rate of 0.5° C./min to 3° C./min (step 2); And
To prepare a silicon-based composite comprising Si, SiO x (0.5<x<1.5), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and mullite by heat treating the heated precursor at 700°C to 1100°C for 3 to 12 hours Step (Step 3); Method for producing a negative electrode active material particles comprising a.
청구항 1에 있어서,
상기 볼 밀링 단계는 분당 600회의 회전 속도로 30분 내지 3시간 동안 수행되는 것인 음극 활물질 입자의 제조방법.
The method according to claim 1,
The ball milling step is a method for producing negative active material particles that are performed for 30 minutes to 3 hours at a rotational speed of 600 times per minute.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 방법은 규소계 복합체를 제조 (단계 3)한 다음, 상기 제조된 규소계 복합체에 탄소 전구체 용액을 가한 후, 건조 및 열처리하여 탄소 코팅층을 형성하는 단계(단계 4)를 더 포함하는 것인 음극 활물질 입자의 제조방법.
The method according to claim 1,
The method further comprises a step (step 4) of forming a carbon coating layer by preparing a silicon-based composite (step 3), and then adding a carbon precursor solution to the prepared silicon-based composite, followed by drying and heat treatment. Method for producing active material particles.
Si, SiOx (0.5<x<1.5), 알루미늄 산화물(Al2O3) 및 뮬라이트를 포함하는 규소계 복합체를 포함하며,
상기 규소계 복합체 내의 (Si의 중량) : (알루미늄 산화물과 뮬라이트의 중량 합계)의 비는 1:3.27 내지 1:5.7인 것인 음극 활물질 입자.
Si, SiO x (0.5<x<1.5), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and a silicon-based composite including mullite,
The ratio of (weight of Si): (sum of weight of aluminum oxide and mullite) in the silicon-based composite is 1:3.27 to 1:5.7.
청구항 6에 있어서,
상기 규소계 복합체 내의 Si : SiOx (0.5<x<1.5) : 알루미늄 산화물 : 뮬라이트의 중량비는 1 : 0.71 내지 6.42 : 1.21 : 2.06 내지 4.49인 것인 음극 활물질 입자.
The method of claim 6,
The weight ratio of Si:SiO x (0.5<x<1.5): aluminum oxide: mullite in the silicon-based composite is 1:0.71 to 6.42: 1.21: 2.06 to 4.49.
청구항 6에 있어서,
상기 Si는 SiO2의 환원 생성물이고,
상기 SiOx (0.5<x<1.5)는 SiO 및 환원되지 않은 잔존 SiO2를 포함하며,
상기 알루미늄 산화물 및 뮬라이트는 SiO2의 환원 부산물인 것인 음극 활물질 입자.
The method of claim 6,
Si is a reduction product of SiO 2,
The SiO x (0.5<x<1.5) includes SiO and remaining unreduced SiO 2 ,
The aluminum oxide and mullite are negative active material particles that are by-products of reduction of SiO 2.
청구항 6에 있어서,
상기 Si는 결정질 또는 비정질인 것인 음극 활물질 입자.
The method of claim 6,
The Si is a crystalline or amorphous negative active material particles.
청구항 9에 있어서,
상기 Si가 결정질인 경우, Si 결정립의 크기는 직경 1 nm 내지 100 nm인 것인 음극 활물질 입자.
The method of claim 9,
When the Si is crystalline, the size of the Si grains is 1 nm to 100 nm in diameter of the negative active material particles.
청구항 6에 있어서,
상기 SiOx (0.5<x<1.5)는 결정질 또는 비정질인 것인 음극 활물질 입자.
The method of claim 6,
The SiO x (0.5<x<1.5) is a crystalline or amorphous negative active material particle.
청구항 11에 있어서,
상기 결정질 SiOx (0.5<x<1.5)는 석영(quartz), 크리스토발라이트(cristobalite) 및 트리디마이트(tridymite)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것인 음극 활물질 입자.
The method of claim 11,
The crystalline SiO x (0.5<x<1.5) is one or more selected from the group consisting of quartz, cristobalite, and tridymite.
청구항 6에 있어서,
상기 뮬라이트는 3Al2O3ㆍ2SiO2 및 2Al2O3ㆍ2SiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것인 음극 활물질 입자.
The method of claim 6,
The mullite is a negative active material particle comprising at least one selected from the group consisting of 3Al 2 O 3 ㆍ2SiO 2 and 2Al 2 O 3 ㆍ2SiO 2.
청구항 6에 있어서,
상기 음극활물질 입자는 표면 상에 탄소 코팅층을 추가로 포함하는 것인 음극 활물질 입자.
The method of claim 6,
The negative electrode active material particle further comprises a carbon coating layer on the surface of the negative electrode active material particle.
청구항 14에 있어서,
상기 탄소 코팅층은 음극 활물질 입자 전체 중량을 기준으로 1 중량% 내지 50 중량%로 포함되는 것인 음극 활물질 입자.
The method of claim 14,
The negative electrode active material particles, wherein the carbon coating layer is contained in an amount of 1% to 50% by weight based on the total weight of the negative electrode active material particles.
청구항 14에 있어서,
상기 탄소 코팅층은 천연 흑연, 인조 흑연, 메조카본 마이크로비즈(MCMB), 탄소섬유 및 카본블랙으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것인 음극 활물질 입자.
The method of claim 14,
The carbon coating layer is a negative active material particle comprising one or more selected from the group consisting of natural graphite, artificial graphite, mesocarbon microbeads (MCMB), carbon fiber, and carbon black.
청구항 6에 있어서,
상기 음극 활물질 입자의 평균 입경(D50)은 0.1 ㎛ 내지 20 ㎛인 것인 음극 활물질 입자.
The method of claim 6,
The negative active material particles have an average particle diameter (D50) of 0.1 µm to 20 µm.
청구항 6의 음극 활물질 입자를 포함하는 음극, 양극, 상기 음극 및 양극 사이에 개재된 분리막 및 전해액을 포함하는 이차 전지. A secondary battery comprising a negative electrode including the negative electrode active material particles of claim 6, a positive electrode, a separator interposed between the negative electrode and the positive electrode, and an electrolyte.
KR1020160167894A 2015-12-11 2016-12-09 Negative electrode active material particle and method of preparing for the same KR102237949B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20150176511 2015-12-11
KR1020150176511 2015-12-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170069951A KR20170069951A (en) 2017-06-21
KR102237949B1 true KR102237949B1 (en) 2021-04-08

Family

ID=59281837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160167894A KR102237949B1 (en) 2015-12-11 2016-12-09 Negative electrode active material particle and method of preparing for the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102237949B1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113437274A (en) * 2017-12-12 2021-09-24 贝特瑞新材料集团股份有限公司 Lithium ion battery cathode material and preparation method thereof
CN111384378B (en) * 2018-12-29 2021-08-27 上海杉杉科技有限公司 Silicon-carbon negative electrode material, preparation method and application thereof, and lithium ion battery prepared from silicon-carbon negative electrode material
CN111099909B (en) * 2019-12-30 2020-12-29 浙江大学 High-performance ceramic with surface modified polycrystalline mullite fiber compounded with rare earth lanthanum zirconate and preparation method thereof
CN114975955B (en) * 2022-06-21 2024-03-19 珠海冠宇电池股份有限公司 Silicon-based material and battery

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009070825A (en) 2007-09-17 2009-04-02 Samsung Sdi Co Ltd Negative active material for lithium secondary battery, its manufacturing method, negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery
JP2013008696A (en) 2012-09-18 2013-01-10 Shin Etsu Chem Co Ltd Method of manufacturing negative electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4171897B2 (en) 2003-04-24 2008-10-29 信越化学工業株式会社 Anode material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for producing the same
KR100595896B1 (en) * 2003-07-29 2006-07-03 주식회사 엘지화학 A negative active material for lithium secondary battery and a method for preparing same
EP2936586B1 (en) * 2012-12-20 2016-07-13 Umicore Negative electrode material for a rechargeable battery and method for producing the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009070825A (en) 2007-09-17 2009-04-02 Samsung Sdi Co Ltd Negative active material for lithium secondary battery, its manufacturing method, negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery
JP2013008696A (en) 2012-09-18 2013-01-10 Shin Etsu Chem Co Ltd Method of manufacturing negative electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170069951A (en) 2017-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7460250B2 (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery and manufacturing method thereof
JP7139008B2 (en) Positive electrode active material for secondary battery, manufacturing method thereof, and lithium secondary battery including the same
KR101918345B1 (en) Positive electrode active material for secondary battery, method for preparing the same, and secondary battery comprising the same
US20220255069A1 (en) Negative electrode active material for lithium secondary battery and method of preparing the same
US20210313557A1 (en) Negative electrode active material for lithium secondary battery and method of preparing the same
KR101673719B1 (en) Negative active material for lithium secondary battery and method of preparing for the same
JP2022076482A (en) Negative electrode active material, negative electrode containing the same, and lithium secondary battery
JP5984026B2 (en) Bimodal type negative electrode active material composition, and negative electrode active material, negative electrode active material composition, negative electrode, lithium secondary battery, battery module, and battery pack manufacturing method
KR20170048184A (en) Negative electrode material for secondary battery, method for preparing the same and secondary battery having the same
JP2020537315A (en) Positive electrode active material for secondary batteries, its manufacturing method and lithium secondary batteries containing it
KR20130107928A (en) Method of preparing carbon nanotube-olivine type lithium manganese phosphate composites and lithium secondary battery using the same
KR102237949B1 (en) Negative electrode active material particle and method of preparing for the same
US9979024B2 (en) Transition metal-pyrophosphate anode active material, method of preparing the same, and lithium secondary battery or hybrid capacitor including the anode active material
JP2022153633A (en) Method for manufacturing negative electrode material for lithium ion secondary battery, and negative electrode material for lithium ion secondary battery
JP6841362B1 (en) Positive electrode material for lithium ion secondary batteries, positive electrode for lithium ion secondary batteries and lithium ion secondary batteries
JP5760871B2 (en) Positive electrode material for lithium ion secondary battery, positive electrode member for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery, and method for producing positive electrode material for lithium ion secondary battery
JP2019519067A (en) Negative electrode material containing silicon flake and method for producing silicon flake
CN115336043A (en) Negative electrode active material, negative electrode including the same, and secondary battery including the negative electrode
WO2017002933A1 (en) Lithium titanate powder for power storage device electrode, active material, and electrode sheet and power storage device using same
KR101722960B1 (en) Negative active material for rechargeable lithium battery, method of preparing the same, and rechargeable lithium battery including the same
KR20230025318A (en) Negative electrode active material, negative electrode comprising same, secondary battery comprising same and method for manufacturing negative electrode active material
JP2017063043A (en) Lithium titanate powder for power storage device electrode, active material material, and electrode sheet and power storage device which are arranged by use thereof
US20240113285A1 (en) Positive Electrode Material, Positive Electrode and Secondary Battery
JP2024505867A (en) Negative electrode active material, negative electrode containing the same, secondary battery containing the same, and method for producing negative electrode active material
JP2023526641A (en) Method for producing positive electrode active material

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right