KR102256479B1 - Negative electrode active material for lithium secondary battery, and preparing method therof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소계 1차 입자가 조립화된 인조흑연 2차 입자를 포함하고, 상기 2차 입자의 표면에 SiO2 나노입자가 균일하게 분산되어 위치하는, 리튬 이차전지용 음극 활물질, 이를 포함하는 리튬 이차전지 및, 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention includes artificial graphite secondary particles in which carbon-based primary particles are assembled, and SiO 2 nanoparticles are uniformly dispersed and positioned on the surface of the secondary particles, a negative active material for a lithium secondary battery, and lithium containing the same It relates to a secondary battery and a method of manufacturing the same.

Description

리튬 이차전지용 음극 활물질 및 이의 제조방법{NEGATIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, AND PREPARING METHOD THEROF}Anode active material for lithium secondary battery and its manufacturing method {NEGATIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, AND PREPARING METHOD THEROF}

본 발명은 리튬 이차전지용 음극 활물질 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 표면을 개질하여 전극 접착력을 향상시킨 리튬 이차전지용 음극 활물질 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a negative active material for a lithium secondary battery and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a negative active material for a lithium secondary battery and a method for manufacturing the same, in which the surface is modified to improve electrode adhesion.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대한 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing, and among such secondary batteries, lithium secondary batteries exhibit high energy density and operating potential, long cycle life, and low self-discharge rate. Batteries have been commercialized and are widely used.

종래 이차 전지의 음극으로는 리튬 금속이 사용되었으나, 덴드라이트(dendrite) 형성에 따른 전지 단락과, 이에 의한 폭발의 위험성이 알려지면서, 구조적 및 전기적 성질을 유지하면서, 가역적인 리튬 이온의 삽입(intercalation) 및 탈리가 가능한 탄소계 화합물로 대체되고 있다.Although lithium metal was used as the negative electrode of the conventional secondary battery, the battery short circuit due to the formation of dendrites and the risk of explosion due thereto are known, while maintaining structural and electrical properties, and reversible intercalation of lithium ions. ) And desorbable carbon-based compounds.

상기 탄소계 화합물은 표준 수소 전극 전위에 대해 약 -3 V의 매우 낮은 방전 전위를 갖고, 흑연판층(graphene layer)의 일축 배향성으로 인한 매우 가역적인 충방전 거동으로 인해 우수한 전극 수명 특성(cycle life)을 나타낸다. 또한, Li 이온 충전 시 전극전위가 0V Li/Li+ 로서 순수한 리튬 금속과 거의 유사한 전위를 나타낼 수 있기 때문에, 산화물계 양극과 전지를 구성할 때, 더 높은 에너지를 얻을 수 있다는 장점이 있다.The carbon-based compound has a very low discharge potential of about -3 V with respect to the standard hydrogen electrode potential, and excellent electrode life characteristics due to very reversible charging and discharging behavior due to the uniaxial orientation of the graphene layer. Represents. In addition, since the electrode potential is 0V Li/Li+ when charging Li ions, it can exhibit a potential similar to that of pure lithium metal, so that higher energy can be obtained when constructing a battery with an oxide-based positive electrode.

상기 탄소계 화합물을 사용하는 이차 전지용 음극은, 통상적으로 음극 활물질로서의 탄소계 화합물에 필요에 따라 도전재 및 바인더를 혼합하여 음극 활물질 슬러리를 제조한 다음, 이 슬러리를 구리 호일 등과 같은 전극 집전체에 도포하고, 건조하는 방법에 의해 제조되며, 상기 슬러리 도포 시에는 활물질 분말을 집전체에 압착시키고, 전극의 두께를 균일화하기 위하여 압연(press) 공정이 실시된다. In the negative electrode for a secondary battery using the carbon-based compound, a negative electrode active material slurry is prepared by mixing a conductive material and a binder as necessary with a carbon-based compound as a negative electrode active material, and then the slurry is added to an electrode current collector such as copper foil. It is manufactured by a method of coating and drying, and when the slurry is applied, an active material powder is pressed onto a current collector, and a pressing process is performed to uniformize the thickness of the electrode.

음극으로 통상적으로 많이 사용되고 있는 천연흑연은 단위무게 당 용량이 크지만 전극 압연시 배향도가 높아져 리튬 이온의 입/출입 특성이 저하되어 전지의 급속충전 특성이 저하되는 단점이 있다. 이에 비해 인조흑연은 천연흑연보다 전극 압연시 배향도가 상대적으로 낮아 리튬이온의 입/출입 특성이 좋으므로 전지의 급속충전 특성을 좋게 하는 데에 이점을 가지며, 또한 저팽창성에 의해 장수명 특성을 나타낸다는 장점이 있다. Natural graphite, which is commonly used as a negative electrode, has a large capacity per unit weight, but has a disadvantage in that the degree of orientation is increased during electrode rolling, resulting in deterioration of lithium ions in/out characteristics, thereby deteriorating the rapid charging characteristics of the battery. On the other hand, artificial graphite has an advantage in improving the rapid charging characteristics of a battery because it has a relatively low orientation during electrode rolling than natural graphite, and has good lithium ion input/output characteristics, and also exhibits long life characteristics due to low expansion. There is an advantage.

이러한 장점을 가지는 인조흑연을 적용하여 리튬 이차전지의 장수명 특성을 확보하기 위한 시도가 이루어지고 있지만, 인조흑연은 음극 집전체와의 접착력이 낮다는 단점을 가지고 있으므로, 이를 해결하기 위한 기술의 개발이 요구된다. Although attempts have been made to secure the long-life characteristics of lithium secondary batteries by applying artificial graphite having such advantages, artificial graphite has a disadvantage of low adhesion to the negative electrode current collector, so the development of technology to solve this problem is difficult. Required.

KR 2014-0082036 AKR 2014-0082036 A

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 표면이 개질되어 우수한 전극 접착력을 가지는 인조흑연 2차 입자를 포함하는, 리튬 이차전지용 음극 활물질을 제공하는 것이다. An object to be solved by the present invention is to provide a negative active material for a lithium secondary battery, including artificial graphite secondary particles having an excellent electrode adhesion by modifying the surface.

본 발명의 다른 해결하고자 하는 과제는 리튬 이차전지용 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a lithium secondary battery including a negative active material for a lithium secondary battery.

본 발명의 또 다른 해결하고자 하는 과제는 리튬 이차전지용 음극 활물질의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object to be solved by the present invention is to provide a method of manufacturing a negative active material for a lithium secondary battery.

상기 과제를 해결하기 위하여, In order to solve the above problem,

탄소계 1차 입자가 조립화된 인조흑연 2차 입자를 포함하고,Including artificial graphite secondary particles in which carbon-based primary particles are granulated,

상기 2차 입자의 표면에 50 nm 내지 200 nm의 평균 입경(D50)을 가지는 SiO2 나노입자가 균일하게 분산되어 위치하는, 리튬 이차전지용 음극 활물질을 제공한다. It provides a negative active material for a lithium secondary battery, in which SiO 2 nanoparticles having an average particle diameter (D 50 ) of 50 nm to 200 nm are uniformly dispersed and positioned on the surface of the secondary particles.

또한, 본 발명은 상기 다른 과제를 해결하기 위하여, In addition, the present invention in order to solve the above other problems,

상기 리튬 이차전지용 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다. It provides a lithium secondary battery including the negative active material for the lithium secondary battery.

또한, 본 발명은 또 다른 과제를 해결하기 위하여, In addition, the present invention in order to solve another problem,

(1) 탄소계 1차 입자와 접착바인더를 혼합하여 2차 입자를 형성하는 단계; (1) forming secondary particles by mixing the carbon-based primary particles and the adhesive binder;

(2) 상기 2차 입자를 흑연화하여 인조 흑연 2차 입자를 제조하는 단계; 및(2) preparing artificial graphite secondary particles by graphitizing the secondary particles; And

(3) 상기 인조 흑연 2차 입자와 SiO2 나노입자를 혼합하여 상기 인조흑연 2차 입자의 표면에 SiO2 나노입자를 부착하는 단계(3) the artificial graphite secondary particles and SiO 2 Adhering SiO 2 nanoparticles to the surface of the artificial graphite secondary particles by mixing nanoparticles

를 포함하는 제 1 항의 리튬 이차전지용 음극 활물질의 제조방법을 제공한다.It provides a method of manufacturing a negative active material for a lithium secondary battery of claim 1 including.

본 발명의 리튬 이차전지용 음극 활물질은 인조흑연 2차 입자의 표면이 개질되어 우수한 전극 접착력을 가지므로, 인조흑연의 우수한 급속 충전 특성, 및 저팽창성에 의한 장수명 특성과 함께, 향상된 전극 접착력에 따른 우수한 사이클 특성을 나타낸다.Since the negative electrode active material for lithium secondary battery of the present invention has excellent electrode adhesion by modifying the surface of artificial graphite secondary particles, it has excellent rapid charging characteristics of artificial graphite and long life characteristics due to low expansion, and excellent electrode adhesion according to improved electrode adhesion. Represents the cycle characteristics.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안된다.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 리튬 이차전지용 음극 활물질을 모식적으로 나타낸 도면이다.
The following drawings attached to the present specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the content of the above-described invention, so the present invention is limited to the matters described in such drawings. It is limited and should not be interpreted.
1 is a view schematically showing a negative active material for a lithium secondary battery according to an example of the present invention.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail to aid understanding of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

본 발명에 따른 리튬 이차전지용 음극 활물질은 탄소계 1차 입자가 조립화된 인조흑연 2차 입자를 포함하고, 상기 2차 입자의 표면에 50 nm 내지 200 nm의 평균 입경(D50)을 가지는 SiO2 나노입자가 균일하게 분산되어 위치하는 것이다. The negative active material for a lithium secondary battery according to the present invention includes artificial graphite secondary particles in which carbon-based primary particles are granulated, and SiO having an average particle diameter (D 50) of 50 nm to 200 nm on the surface of the secondary particles 2 Nanoparticles are uniformly dispersed and positioned.

본 발명의 명세서에서 상기 용어 "1차 입자(initial particle)"는 어떤 입자로부터 다른 종류의 입자가 형성될 때 원래의 입자를 의미하며, 복수의 1차 입자가 집합, 결합 또는 조립화하여 2차 입자를 형성할 수 있다.In the specification of the present invention, the term "primary particle" refers to an original particle when another type of particle is formed from a particle, and a plurality of primary particles are aggregated, bonded, or granulated to form a secondary particle. Can form particles.

본 발명의 명세서에서 상기 용어 "2차 입자(secondary paricles)"는 개개의 1차 입자가 집합, 결합 또는 조립화하여 형성된, 물리적으로 분별할 수 있는 큰 입자를 의미한다.In the specification of the present invention, the term "secondary particles (secondary paricles)" refers to large particles that can be physically classified, formed by aggregating, bonding, or granulating individual primary particles.

본 발명의 명세서에서 상기 용어 1차 입자의 "조립화"는 1차 입자들 복수개가 자발적으로 또는 인위적으로 응집하거나 뭉치어 1차 입자로 이루어진 집합체를 이룸으로써 2차 입자화 되는 과정을 의미하는 것으로, 집합 또는 결합 등의 용어와 동일한 의미로 혼용될 수 있다.In the specification of the present invention, the term "assembly" of primary particles refers to a process in which a plurality of primary particles are spontaneously or artificially agglomerated or agglomerated to form an aggregate of primary particles, thereby forming secondary particles. , May be used interchangeably with terms such as set or combination.

상기 탄소계 1차 입자는 예컨대 석유계 코크스, 피치 코크스, 및 니들 코크스로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. The carbon-based primary particles may include, for example, at least one selected from the group consisting of petroleum-based coke, pitch coke, and needle coke.

상기 1차 입자는 6 ㎛ 내지 11 ㎛의 평균입경(D50)을 가질 수 있고, 구체적으로 8 ㎛ 내지 10 ㎛의 평균입경을 가질 수 있다. The primary particles may have an average particle diameter (D 50 ) of 6 μm to 11 μm, and specifically may have an average particle diameter of 8 μm to 10 μm.

본 발명에 있어서, 상기 평균 입경(D50)은 입경 분포의 50% 기준에서의 입경으로 정의할 수 있다. 상기 평균 입경은 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 레이저 회절법(laser diffraction method) 또는 주사전자현미경(SEM) 사진을 이용하여 측정할 수 있다. 상기 레이저 회절법은 일반적으로 서브미크론(submicron) 영역에서부터 수 mm 정도의 입경의 측정이 가능하며, 고 재현성 및 고 분해성을 가지는 결과를 얻을 수 있다.In the present invention, the average particle diameter (D 50 ) may be defined as a particle diameter based on 50% of the particle diameter distribution. The average particle diameter is not particularly limited, but may be measured using, for example, a laser diffraction method or a scanning electron microscope (SEM) photograph. In general, the laser diffraction method can measure a particle diameter of about several mm from a submicron region, and results having high reproducibility and high resolution can be obtained.

상기 1차 입자의 평균입경(D10)이 6 ㎛ 내지 11 ㎛의 범위를 만족할 경우, 이들이 집합하여 2차 입자를 형성할 때, 1차 입자 간의 접촉이 균일하여 2차 입자의 강도가 증가할 수 있고, 상기 2차 입자가 적절히 입자 형상을 나타낼 수 있다. When the average particle diameter (D 10 ) of the primary particles satisfies the range of 6 μm to 11 μm, when they aggregate to form secondary particles, the contact between the primary particles is uniform and the strength of the secondary particles increases. And the secondary particles may appropriately exhibit a particle shape.

상기 탄소계 1차 입자는 접착바인더와 혼합되어 2차 입자를 형성할 수 있다. The carbon-based primary particles may be mixed with an adhesive binder to form secondary particles.

상기 접착바인더는 1차입차 사이에 위치하여 상기 1차입차간에 접착력을 제공하여 이들이 집합, 결합 또는 조립화하여 2차 입자를 형성할 수 있도록 할 수 있다. 따라서, 상기 2차 입자는 상기 1차 입자들 사이에 접착바인더를 포함할 수 있다. 상기 접착바인더는, 예컨대 석유계 피치, 석탄계 피치 및 메조페이스 피치로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The adhesive binder may be positioned between the primary input cars to provide an adhesive force between the primary input cars so that they can be aggregated, bonded, or assembled to form secondary particles. Accordingly, the secondary particles may include an adhesive binder between the primary particles. The adhesive binder may include, for example, at least one selected from petroleum-based pitch, coal-based pitch, and mesoface pitch.

상기 탄소계 1차 입자 및 접착바인더가 혼합하여 2차 입자를 형성하는 과정은 예컨대 300℃ 내지 900℃, 구체적으로 500℃ 내지 800℃에서 이루어질 수 있다. The process of forming the secondary particles by mixing the carbon-based primary particles and the adhesive binder may be performed at, for example, 300°C to 900°C, specifically 500°C to 800°C.

상기 탄소계 1차 입자 및 접착바인더의 혼합이 300℃ 내지 900℃에서 이루어질 경우, 상기 탄소계 1차 입자에 포함되어 있는 휘발성분이 추후의 소성에 의한 흑연화 공정 전에 일부 제거될 수 있고, 탄소계 1차 입자 및 접착바인더가 적절히 2차 입자를 형성할 수 있다 When the carbon-based primary particles and the adhesive binder are mixed at 300° C. to 900° C., the volatile components contained in the carbon-based primary particles may be partially removed before the graphitization process by subsequent firing, and the carbon-based Primary particles and adhesive binders can properly form secondary particles

상기 탄소계 1차 입자와 접착바인더와 혼합되어 형상된 2차 입자는 소성을 통해 흑연화 될 수 있으며, 상기 흑연화를 통해 인조흑연 2차 입자가 형성될 수 있다. The carbon-based primary particles and secondary particles formed by mixing with the adhesive binder may be graphitized through sintering, and artificial graphite secondary particles may be formed through the graphitization.

상기 소성은 상기 2차 입자를 2,500℃ 내지 3,500℃의 온도, 구체적으로 2,800℃ 내지 3,200℃의 온도에서 가열하여 이루어질 수 있다. The sintering may be performed by heating the secondary particles at a temperature of 2,500°C to 3,500°C, specifically 2,800°C to 3,200°C.

상기 2차 입자는 13 ㎛ 내지 23 ㎛의 평균입경(D50)을 가질 수 있고, 구체적으로 16 ㎛ 내지 21 ㎛의 평균입경(D50)을 가질 수 있다. The secondary particle may have a mean particle size (D 50) of 13 ㎛ to 23 ㎛, specifically, it may have an average particle diameter (D 50) of 16 ㎛ to 21 ㎛.

상기 2차 입자가 13 ㎛ 내지 23 ㎛의 평균입경(D50)을 가질 경우, 더욱 적절한 전극 밀도를 가지도록 하여 이를 포함하는 전극이 적절한 부피당 용량을 가질 수 있고, 전극 형성시 전극 슬러리가 균일한 두께로 적절히 코팅될 수 있다. When the secondary particles have an average particle diameter (D 50 ) of 13 µm to 23 µm, the electrode including it may have a more appropriate electrode density, so that the electrode including it may have an appropriate capacity per volume, and when forming the electrode, the electrode slurry is uniform. It can be suitably coated in thickness.

상기 SiO2 나노입자는 상기 인조흑연 2차 입자의 표면에 균일하게 분산되어 위치한다. The SiO 2 nanoparticles are uniformly dispersed and positioned on the surface of the artificial graphite secondary particles.

상기 인조흑연 2차 입자는 그 제조과정에서 소성 과정을 거치면서 표면에 존재하던 -OH 등의 작용기의 함량이 줄어들게 되어 음극 바인더와의 결합력이 저하되므로, 음극 슬러리를 형성하여 음극 집전체에 코팅시, 인조흑연 2차 입자와 음극 집전체와의 접착력 및 인조흑연 2차 입자간의 접착력이 부족하게 된다. 상기 SiO2 나노입자는 상기 인조흑연 2차 입자의 표면에 위치하여, 인조흑연 2차 입자의 줄어든 작용기 함량에 따른 바인더와의 저하된 결합력을 개선하여 낮은 접착력의 문제를 개선할 수 있다. The artificial graphite secondary particles decrease the content of functional groups such as -OH that existed on the surface while undergoing a firing process during the manufacturing process, thereby reducing the bonding strength with the negative electrode binder. Therefore, when the negative electrode slurry is formed and coated on the negative electrode current collector, , The adhesion between the secondary artificial graphite particles and the negative electrode current collector and the adhesion between the secondary artificial graphite particles is insufficient. The SiO 2 nanoparticles are located on the surface of the artificial graphite secondary particles, and improve the reduced bonding strength with the binder according to the reduced functional group content of the artificial graphite secondary particles, thereby improving the problem of low adhesion.

또한, 상기 SiO2 나노입자가 상기 인조흑연 2차 입자의 표면에 조도를 부여하여 음극 제조과정에서 압연시 음극 활물질 슬러리와 전극 집전체와의 접착력을 증대시킬 수 있다. In addition, the SiO 2 nanoparticles may impart roughness to the surface of the artificial graphite secondary particles to increase adhesion between the negative electrode active material slurry and the electrode current collector during rolling during the negative electrode manufacturing process.

본 발명의 명세서에 있어서, 상기 SiO2 나노입자가 균일하게 분산된다는 것은 상기 SiO2 나노입자가 상기 2차 입자의 전체 표면에서 일부 영역에만 편중되어 존재하는 형태를 배제하며, 또한 상기 SiO2 나노입자가 서로 응집되거나 결합 또는 집합하여 상기 2차 입자의 표면에 위치하게 되는 형태를 배제하는 것이다. In the context of the present invention, it is that the SiO 2 nanoparticles being uniformly dispersed in the elimination of the form in which the SiO 2 nanoparticles are concentrated only on a part area is present in the entire surface of the secondary particles, and the SiO 2 nanoparticles It is to exclude a form that is located on the surface of the secondary particles aggregated, bonded or aggregated with each other.

도 1에는 본 발명의 일례에 따른 리튬 이차전지용 음극 활물질이 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일례에 따른 리튬 이차전지용 음극 활물질에서 SiO2 나노입자(200)는 인조흑연 2차 입자(100)의 표면에 분산되어 분포되어 있음을 확인할 수 있다. 1 shows a negative active material for a lithium secondary battery according to an example of the present invention. Referring to FIG. 1, in the negative active material for a lithium secondary battery according to an example of the present invention, it can be seen that the SiO 2 nanoparticles 200 are dispersed and distributed on the surface of the artificial graphite secondary particles 100.

상기 SiO2 나노입자는 상기 2차 입자의 전체 표면적을 기준으로 1 면적% 내지 10 면적%, 구체적으로 2 면적% 내지 5 면적%에 해당하는 면적에 위치할 수 있다. The SiO 2 nanoparticles may be located in an area corresponding to 1 area% to 10 area%, specifically 2 area% to 5 area% based on the total surface area of the secondary particles.

상기 SiO2 나노입자가 위치하는 면적이 상기 2차 입자의 전체 표면적을 기준으로 1 면적% 내지 10 면적%일 경우, 부도체인 SiO2 나노입자가 전기 전도성을 저하시키지 않으면서도 적절한 접착력 증대 효과를 발휘할 수 있다. When the area where the SiO 2 nanoparticles are located is 1 area% to 10 area% based on the total surface area of the secondary particles, the SiO 2 nanoparticles, which are non-conductors, will exhibit an appropriate adhesion enhancement effect without deteriorating electrical conductivity. I can.

상기 SiO2 나노입자는 상기 2차 입자의 표면을 전체적으로 또는 대부분을 덮어 코팅층 또는 쉘을 형성하는 형태를 이루지 않고, 각각의 SiO2 나노입자가 상기 2차 입자의 표면에 분산되어 분포하는 것을 의미한다. 따라서, 상기 2차 입자의 표면에서 상기 SiO2 나노입자가 상기 2차 입자의 표면을 덮고 있는 부분은 전체 2차 입자의 표면적에서 일부 면적 분율을 차지하게 된다. The SiO 2 nanoparticles do not form a coating layer or shell by covering the entire or most of the surface of the secondary particles, and each SiO 2 nanoparticle is dispersed and distributed on the surface of the secondary particles. . Accordingly, a portion of the surface of the secondary particle where the SiO 2 nanoparticles cover the surface of the secondary particle occupies a partial area fraction of the total surface area of the secondary particle.

상기 SiO2 나노입자의 양을 중량을 기준으로 나타낼 경우, 상기 음극 활물질은 상기 SiO2 나노입자를 1 중량% 내지 10 중량%, 구체적으로 1 중량% 내지 4, 더욱 구체적으로 1 중량% 내지 2 중량% 포함할 수 있다. When the amount of the SiO 2 nanoparticles is expressed based on the weight, the negative active material contains the SiO 2 nanoparticles in 1% to 10% by weight, specifically 1% to 4, more specifically 1% to 2% by weight % Can be included.

상기 SiO2 나노입자가 1 중량% 내지 10 중량%의 범위로 포함될 경우, 활물질의 무게당 용량 감소에 영향을 미치지 않아 적절한 셀 성능을 유지할 수 있으면서도 활물질의 접착력 향상 효과를 발휘할 수 있다. When the SiO 2 nanoparticles are included in the range of 1% by weight to 10% by weight, the capacity per weight of the active material may not be reduced, so that proper cell performance may be maintained, and adhesion of the active material may be improved.

상기 SiO2 나노입자는 입경이 50 nm 내지 200 nm일 수 있고, 구체적으로 50 nm 내지 100 nm일 수 있다. The SiO 2 nanoparticles may have a particle diameter of 50 nm to 200 nm, and specifically 50 nm to 100 nm.

상기 SiO2 나노입자가 50 nm 내지 200 nm의 입경을 가질 경우, 상기 인조흑연 2차 입자의 줄어든 작용기 함량에 따른 바인더와의 저하된 결합력의 개선 효과가 더욱 우수하고, 상기 인조흑연 2차 입자의 표면에 적절한 조도를 부여할 수 있다. When the SiO 2 nanoparticles have a particle diameter of 50 nm to 200 nm, the effect of improving the reduced bonding strength with the binder according to the reduced functional group content of the artificial graphite secondary particles is more excellent, and the artificial graphite secondary particles Appropriate roughness can be given to the surface.

상기 리튬 이차전지용 음극 활물질은 (1) 상기 탄소계 1차 입자와 접착바인더를 혼합하여 2차 입자를 형성하는 단계; (2) 상기 2차 입자를 흑연화하여 인조흑연 2차 입자를 제조하는 단계; 및 (3) 상기 인조흑연 2차 입자와 SiO2 나노입자를 혼합하여 상기 인조흑연 2차 입자의 표면에 SiO2 나노입자를 부착하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조될 수 있다. The negative electrode active material for a lithium secondary battery comprises the steps of: (1) forming secondary particles by mixing the carbon-based primary particles and an adhesive binder; (2) preparing artificial graphite secondary particles by graphitizing the secondary particles; And (3) the artificial graphite secondary particles and SiO 2 It may be prepared by a manufacturing method comprising the step of adhering SiO 2 nanoparticles to the surface of the artificial graphite secondary particles by mixing nanoparticles.

(1) 상기 탄소계 1차 입자와 접착바인더를 혼합하여 2차 입자를 형성하는 단계 (1) forming secondary particles by mixing the carbon-based primary particles and an adhesive binder

단계 (1)에서는 탄소계 1차 입자와 접착바인더를 혼합하여 2차 입자를 형성하게 된다. In step (1), secondary particles are formed by mixing the carbon-based primary particles and the adhesive binder.

상기 탄소계 1차 입자는 예컨대 석유계 코크스, 피치 코크스, 및 니들 코크스로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. The carbon-based primary particles may include, for example, at least one selected from the group consisting of petroleum-based coke, pitch coke, and needle coke.

상기 접착바인더는 상기 탄소계 1차 입자 사이에 위치하여 상기 1차 입차간에 접착력을 제공하여 이들이 집합, 결합 또는 조립화될 수 있도록 할 수 있다. The adhesive binder may be positioned between the carbon-based primary particles to provide adhesion between the primary particles so that they can be assembled, bonded, or assembled.

상기 접착바인더는, 예컨대 석유계 피치, 석탄계 피치 및 메조페이스 피치로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The adhesive binder may include, for example, at least one selected from petroleum-based pitch, coal-based pitch, and mesoface pitch.

상기 2차 입자의 형성은 당 분야에 알려져 있는 통상적인 방법에 의해 이루어질 수 있으며, 예컨대 상기 탄소계 1차 입자와 접착바인더를 혼합하여 블렌딩(blending) 또는 니딩(kneading)하는 방법 등을 통해 이루어질 수 있다.The secondary particles may be formed by a conventional method known in the art, for example, by mixing the carbon-based primary particles and an adhesive binder, and blending or kneading. have.

(2) 상기 2차 입자를 흑연화하여 인조흑연 2차 입자를 제조하는 단계(2) preparing artificial graphite secondary particles by graphitizing the secondary particles

상기 단계 (1)을 통해 형성된 2차 입자는 소성을 통해 흑연화될 수 있다. The secondary particles formed through step (1) may be graphitized through sintering.

상기 소성은 상기 구형의 입자를 2,500℃ 내지 3,500℃의 온도, 구체적으로 2,800℃ 내지 3,200℃의 온도에서 가열하여 이루어질 수 있으며, 상기 가열은 5시간 내지 20시간, 구체적으로 10시간 내지 15시간 동안 이루어질 수 있다. The sintering may be performed by heating the spherical particles at a temperature of 2,500°C to 3,500°C, specifically 2,800°C to 3,200°C, and the heating is performed for 5 to 20 hours, specifically 10 to 15 hours. I can.

상기 흑연화를 통해 상기 2차 입자의 흑연화가 이루어질 수 있다. The secondary particles may be graphitized through the graphitization.

(3) 상기 인조흑연 2차 입자와 SiO2 나노입자를 혼합하여 상기 인조흑연 2차 입자의 표면에 SiO2 나노입자를 부착하는 단계(3) the artificial graphite secondary particles and SiO 2 Adhering SiO 2 nanoparticles to the surface of the artificial graphite secondary particles by mixing nanoparticles

단계 (3)에서는 상기 단계 (2)를 통하여 제조된 인조흑연 2차 입자와 SiO2 나노입자를 혼합하여 상기 인조흑연 2차 입자의 표면에 SiO2 나노입자를 부착함으로써, 상기 인조흑연 2차 입자의 표면을 상기 SiO2 나노입자로 개질하게 된다. In step (3), the artificial graphite secondary particles prepared through step (2) and SiO 2 By mixing the nanoparticles and attaching SiO 2 nanoparticles to the surface of the artificial graphite secondary particles, the surface of the artificial graphite secondary particles is modified with the SiO 2 nanoparticles.

상기 SiO2 나노입자는 제조되는 리튬 이차전지용 음극 활물질의 총 중량을 기준으로 1중량% 내지 10중량%, 바람직하게는, 1 중량% 내지 4 중량%, 더 바람직하게는 1 중량% 내지 2 중량%가 되는 양으로 상기 인조흑연 2차 입자와 혼합될 수 있다. The SiO 2 nanoparticles are 1 wt% to 10 wt%, preferably, 1 wt% to 4 wt%, more preferably 1 wt% to 2 wt%, based on the total weight of the negative active material for a lithium secondary battery to be prepared. It may be mixed with the artificial graphite secondary particles in an amount such that.

상기 혼합은 상기 인조 흑연 2차 입자와 SiO2 나노입자를 기계적 밀링하는 방법 또는 상기 인조 흑연 2차 입자와 SiO2 나노입자를 용매 중에서 혼합하고 건조하는 방법에 의해 이루어질 수 있다. The mixing is the artificial graphite secondary particles and SiO 2 Method of mechanical milling nanoparticles or the artificial graphite secondary particles and SiO 2 It can be made by a method of mixing and drying the nanoparticles in a solvent.

상기 기계적 밀링은, 롤밀(roll-mill), 볼밀(ball-mill), 고에너지 볼밀(high energy ball mill), 유성 밀(planetary mill), 교반 볼밀(stirred ball mill), 진동밀(vibrating mill) 또는 제트 밀(jet-mill)을 이용하여, 상기 인조흑연 2차 입자 및 상기 SiO2 나노입자를 기계적으로 마찰시킴으로써 수행될 수 있으며, 예컨대 들어 회전수 100 rpm 내지 1,000 rpm으로 회전시켜 기계적으로 압축응력을 가할 수 있다. 상기 기계적 밀링을 통하여 상기 SiO2 나노입자가 상기 인조흑연 2차 입자의 표면에 부착될 수 있다. The mechanical milling includes a roll-mill, a ball-mill, a high energy ball mill, a planetary mill, a stirred ball mill, and a vibrating mill. Alternatively, it may be carried out by mechanically rubbing the artificial graphite secondary particles and the SiO 2 nanoparticles using a jet-mill, for example, by rotating at a rotation speed of 100 rpm to 1,000 rpm to mechanically compressive stress Can be added. Through the mechanical milling, the SiO 2 nanoparticles may be attached to the surface of the artificial graphite secondary particles.

상기 용매 중 혼합은 상기 인조흑연 2차 입자와 SiO2 나노입자를 용매 중에 분산시켜 혼합한 후, 이를 건조하는 과정을 포함하며, 상기 용매 중 혼합 후 건조를 통하여 상기 SiO2 나노입자가 상기 인조흑연 2차 입자의 표면에 부착되도록 할 수 있다. Mixing in the solvent includes dispersing and mixing the artificial graphite secondary particles and SiO 2 nanoparticles in a solvent, and then drying them. After mixing in the solvent, the SiO 2 nanoparticles are mixed with the artificial graphite through drying. It can be made to adhere to the surface of the secondary particles.

상기 용매는 예컨대 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헵탄올 등의 알코올류, 물, 이들의 혼합물 등을 들 수 있으며, 상기 인조흑연 2차 입자와 SiO2 나노입자에 영향을 미치지 않는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. Examples of the solvent include alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, heptanol, water, and mixtures thereof, and are not particularly limited as long as they do not affect the artificial graphite secondary particles and SiO 2 nanoparticles. Does not.

이와 같은 본 발명의 일례에 따른 리튬 이차전지용 음극 활물질은 리튬 이차전지용 음극 활물질로 유용하게 사용될 수 있으며, 따라서 본 발명은 상기 리튬 이차전지용 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다. Such a negative active material for a lithium secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention can be usefully used as a negative active material for a lithium secondary battery. Accordingly, the present invention provides a lithium secondary battery including the negative active material for a lithium secondary battery.

상기 리튬 이차전지는 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 것일 수 있다.The lithium secondary battery may include a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode.

상기 양극은 당 분야에 알려져 있는 통상적인 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 양극 활물질에 용매, 필요에 따라 바인더, 도전재, 분산제를 혼합 및 교반하여 슬러리를 제조한 후 이를 금속 재료의 집전체에 도포(코팅)하고 압축한 뒤 건조하여 양극을 제조할 수 있다.The positive electrode can be manufactured by a conventional method known in the art. For example, after preparing a slurry by mixing and stirring a solvent, a binder, a conductive material, and a dispersant as necessary in a positive electrode active material, it is applied (coated) to a current collector of a metal material, compressed, and dried to prepare a positive electrode. have.

상기 금속 재료의 집전체는 전도성이 높은 금속으로서, 상기 양극 활물질의 슬러리가 용이하게 접착할 수 있는 금속으로 전지의 전압 범위에서 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 또한, 집전체 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있다. 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용 가능하며, 3 내지 500 ㎛의 두께를 갖는 것일 수 있다. The current collector of the metallic material is a metal with high conductivity, and is a metal that can be easily adhered to the slurry of the positive electrode active material, and is particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes to the battery in the voltage range of the battery. It is not, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or aluminum or stainless steel surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, or the like may be used. In addition, it is possible to increase the adhesion of the positive electrode active material by forming fine irregularities on the surface of the current collector. The current collector can be used in various forms such as a film, sheet, foil, net, porous body, foam, nonwoven fabric, etc., and may have a thickness of 3 to 500 μm.

상기 양극 활물질은, 예컨대 리튬 코발트 산화물(LiCoO2); 리튬 니켈 산화물(LiNiO2); Li[NiaCobMncM1 d]O2(상기 식에서, M1은 Al, Ga 및 In으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 원소이고, 0.3≤a<1.0, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.5, 0≤d≤0.1, a+b+c+d=1이다); Li(LieM2 f-e-f'M3 f')O2 - gAg(상기 식에서, 0≤e≤0.2, 0.6≤f≤1, 0≤f'≤0.2, 0≤g≤0.2이고, M2는 Mn과, Ni, Co, Fe, Cr, V, Cu, Zn 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하며, M3은 Al, Mg 및 B로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고, A는 P, F, S 및 N로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; Li1 + hMn2 - hO4(상기 식에서 0≤h≤0.33), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1 - iM4 iO2(상기 식에서, M4 = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga이고, 0.01≤i≤0.3)로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2 - jM5 jO2 (상기 식에서, M5 = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta이고, 0.01≤j≤0.1) 또는 Li2Mn3M6O8(상기 식에서, M6 = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn)로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; LiFe3O4, Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. The positive electrode active material is, for example, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ); Lithium nickel oxide (LiNiO 2 ); Li[Ni a Co b Mn c M 1 d ]O 2 (In the above formula, M 1 is any one selected from the group consisting of Al, Ga, and In, or two or more of these elements, and 0.3≦a<1.0, 0 ≤b≤0.5, 0≤c≤0.5, 0≤d≤0.1, a+b+c+d=1); Li(Li e M 2 fe-f' M 3 f' ) O 2 - g A g (in the above formula, 0≤e≤0.2, 0.6≤f≤1, 0≤f'≤0.2, 0≤g≤0.2, and , M 2 includes at least one selected from the group consisting of Mn and Ni, Co, Fe, Cr, V, Cu, Zn and Ti, and M 3 is 1 selected from the group consisting of Al, Mg and B A layered compound such as at least one species, and A is at least one selected from the group consisting of P, F, S, and N) or a compound substituted with one or more transition metals; Li 1 + h Mn 2 - h O 4 ( wherein 0≤h≤0.33), LiMnO 3, the lithium manganese oxide such as LiMn 2 O 3, LiMnO 2; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , V 2 O 5 , and Cu 2 V 2 O 7; Ni site-type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1 - i M 4 i O 2 (wherein M 4 = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, 0.01≦i≦0.3); Formula LiMn 2 - j M 5 j O 2 (wherein, M 5 = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta, 0.01≤j≤0.1) or Li 2 Mn 3 M 6 O 8 (in the above formula, M 6 = lithium manganese composite oxide represented by Fe, Co, Ni, Cu or Zn); LiMn 2 O 4 in which part of Li in the formula is substituted with alkaline earth metal ions; Disulfide compounds; LiFe 3 O 4 , Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like, but are not limited thereto.

상기 양극을 형성하기 위한 용매로는 NMP(N-메틸 피롤리돈), DMF(디메틸 포름아미드), 아세톤, 디메틸 아세트아미드 등의 유기 용매 또는 물 등이 있으며, 이들 용매는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 용매의 사용량은 슬러리의 도포 두께, 제조 수율을 고려하여 상기 양극 활물질, 바인더, 도전재를 용해 및 분산시킬 수 있는 정도이면 충분하다.As a solvent for forming the anode, there are organic solvents such as NMP (N-methyl pyrrolidone), DMF (dimethyl formamide), acetone, dimethyl acetamide, or water, and these solvents may be used alone or in two or more Can be used by mixing. The amount of the solvent is sufficient as long as it can dissolve and disperse the positive electrode active material, the binder, and the conductive material in consideration of the coating thickness and production yield of the slurry.

상기 바인더로는 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 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. As the binder, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidenefluoride, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, 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 (SBR), fluorine rubber, polyacrylic acid and polymers in which hydrogens thereof are substituted with Li, Na or Ca, or Various kinds of binder polymers such as various copolymers may be used.

상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 파네스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 탄소 나노 튜브 등의 도전성 튜브; 플루오로카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다. 상기 도전재는 양극 슬러리 전체 중량에 대해 1 중량% 내지 20 중량%의 양으로 사용될 수 있다. The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon blacks such as acetylene black, Ketjen black, channel black, Parnes black, lamp black, and thermal black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Conductive tubes such as carbon nanotubes; Metal powders such as fluorocarbon, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used. The conductive material may be used in an amount of 1% to 20% by weight based on the total weight of the positive electrode slurry.

상기 분산제는 수계 분산제 또는 N-메틸-2-피롤리돈 등의 유기 분산제를 사용할 수 있다. The dispersant may be an aqueous dispersant or an organic dispersant such as N-methyl-2-pyrrolidone.

상기 음극은 당 분야에 알려져 있는 통상적인 방법으로 제조될 수 있으며, 예컨대 상기 리튬 이차전지용 음극 활물질을 사용하여, 이와 함께 선택적으로 바인더, 도전재 및 증점제 등의 첨가제들을 혼합 및 교반하여 음극 활물질 슬러리를 제조한 후, 이를 상기 리튬 이차전지용 집전체에 도포하고 건조한 후 압축하여 제조할 수 있다. The negative electrode may be manufactured by a conventional method known in the art. For example, the negative electrode active material for lithium secondary batteries is used, and additives such as a binder, a conductive material, and a thickener are optionally mixed and stirred to prepare a negative electrode active material slurry. After manufacture, it may be applied to the current collector for a lithium secondary battery, dried, and then compressed.

상기 음극 활물질 층은 10% 내지 60%의 공극률을 가질 수 있고, 구체적으로 20% 내지 40%, 더욱 구체적으로 25% 내지 35%의 공극률을 가질 수 있다. The negative active material layer may have a porosity of 10% to 60%, specifically 20% to 40%, and more specifically 25% to 35%.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is generally made to have a thickness of 3 μm to 500 μm. Such a negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery. For example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, carbon on the surface of copper or stainless steel, Surface treatment with nickel, titanium, silver, etc., aluminum-cadmium alloy, etc. may be used. 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 음극에 사용되는 바인더 및 도전재는 당 분야에 통상적으로 사용될 수 있는 것을 사용할 수 있다. The binder and the conductive material used for the negative electrode may be those that are commonly used in the art.

상기 음극을 형성하기 위한 용매로는 N-메틸 피롤리돈(NMP), 디메틸 포름아미드(DMF), 아세톤, 디메틸 아세트아미드 등의 유기 용매 또는 물 등이 있으며, 이들 용매는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 용매의 사용량은 슬러리의 도포 두께, 제조 수율을 고려하여 상기 음극 활물질, 바인더, 도전재를 용해 및 분산시킬 수 있는 정도이면 충분하다.As a solvent for forming the negative electrode, there are organic solvents such as N-methyl pyrrolidone (NMP), dimethyl formamide (DMF), acetone, dimethyl acetamide, or water, and these solvents may be used alone or in two or more types. Can be used by mixing. The amount of the solvent is sufficient as long as it can dissolve and disperse the negative electrode active material, the binder, and the conductive material in consideration of the coating thickness and production yield of the slurry.

상기 바인더로는 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 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.As the binder, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidenefluoride, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, 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 (SBR), fluorine rubber, polyacrylic acid and polymers in which hydrogens thereof are substituted with Li, Na or Ca, or Various kinds of binder polymers such as various copolymers may be used.

상기 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, 파네스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 탄소 나노 튜브 등의 도전성 튜브; 플루오로카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is 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, Parnes black, lamp black, and thermal black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Conductive tubes such as carbon nanotubes; Metal powders such as fluorocarbon, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 음극은 점도조절을 위해 증점제를 더 포함할 수 있다. 상기 증점제는 셀룰로오스계 화합물일 수 있으며, 예를 들어 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC), 하이드록시 메틸셀룰로오스, 하이드록시 에틸 셀룰로오스 및 하이드록시 프로필 셀룰로오스로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상일 수 있고, 구체적으로 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC)일 수 있으며, 상기 음극 활물질 및 바인더를 증점제와 함께 물에 분산시켜 음극에 적용할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the negative electrode may further include a thickener to control viscosity. The thickener may be a cellulose-based compound, for example, carboxy methyl cellulose (CMC), hydroxy methyl cellulose, hydroxy ethyl cellulose, and may be one or more selected from the group consisting of hydroxy propyl cellulose, specifically carboxy methyl cellulose (CMC) may be used, and the negative electrode active material and the binder may be dispersed in water together with a thickener to be applied to the negative electrode.

한편, 세퍼레이터로는 종래에 세퍼레이터로 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.On the other hand, the separator is a conventional porous polymer film used as a separator in the past, for example, polyolefin such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene-butene copolymer, ethylene-hexene copolymer, and ethylene-methacrylate copolymer. A porous polymer film made of a polymer-based 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. It is not.

본 발명에서 사용되는 전해질로서 포함될 수 있는 리튬염은 리튬 이차전지용 전해질에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 상기 리튬염의 음이온으로는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-,(SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. The lithium salt which can be included as an electrolyte used in the present invention can be used without limitation, those which are commonly used in a lithium secondary battery electrolyte, such as the lithium salt, the anion is F -, Cl -, Br -, I -, NO 3 -, N (CN) 2 -, BF 4 -, ClO 4 -, PF 6 -, (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 -, 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 -, (SF 5) 3 C -, (CF 3 SO 2) 3 C -, 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 be any one selected from the group consisting of.

본 발명에서 사용되는 전해질로는 리튬 이차전지 제조시 사용 가능한 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 고체 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질, 고체 무기 전해질, 용융형 무기 전해질 등을 들 수 있으며, 이들로 한정되는 것은 아니다. Electrolytes used in the present invention include organic liquid electrolytes, inorganic liquid electrolytes, solid polymer electrolytes, gel polymer electrolytes, solid inorganic electrolytes, molten inorganic electrolytes, etc. that can be used in the manufacture of lithium secondary batteries, and are limited thereto. no.

본 발명의 리튬 이차전지의 외형은 특별한 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치 (pouch)형 또는 코인 (coin)형 등이 될 수 있다.The appearance of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, but it may be a cylindrical shape using a can, a square shape, a pouch type, or a coin type.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지모듈에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다.The lithium secondary battery according to the present invention can be used not only as a battery cell used as a power source for a small device, but also can be preferably used as a unit cell in a medium or large battery module including a plurality of battery cells.

실시예Example

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 실험예를 들어 더욱 상세하게 설명하나, 본 발명이 이들 실시예 및 실험예에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Hereinafter, examples and experimental examples will be described in more detail in order to specifically describe the present invention, but the present invention is not limited by these examples and experimental examples. The embodiments according to the present invention may be modified in various different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely describe the present invention to those of ordinary skill in the art.

실시예 1Example 1

석유계 니들 코크스를 평균 입경(D50) 8 ㎛의 크기를 가지도록 분쇄한 후, 이를 석유계 피치와 혼합하여 블랜더를 이용해서 500℃ 내지 800℃의 온도 조건에서 40 rpm 정도의 속도로 교반하며 혼합하여 2차 입자를 제조하였다. 이때, 피치 등으로부터 발생되는 휘발 성분은 블랜더 외부로 배기하여 주었다. 상기 2차 입자를 질소 분위기 하에서 3,000℃로 열처리하여 평균 입경(D50) 20 ㎛의 인조흑연 2차 입자를 제조하였다.After pulverizing the petroleum needle coke to have an average particle diameter (D 50 ) of 8 µm, it is mixed with petroleum pitch and stirred at a speed of about 40 rpm under a temperature condition of 500°C to 800°C using a blender. By mixing to prepare secondary particles. At this time, volatile components generated from pitch, etc. were exhausted to the outside of the blender. The secondary particles were heat-treated at 3,000° C. in a nitrogen atmosphere to prepare artificial graphite secondary particles having an average particle diameter (D 50) of 20 μm.

상기 제조된 인조흑연 2차 입자 98 중량부와 평균 입경(D50) 100 nm의 SiO2 나노입자 2 중량부를 기계적 밀링하여 상기 인조흑연 2차 입자의 표면에 상기 SiO2 나노입자가 부착된 음극 활물질을 제조하였다. A negative active material with the SiO 2 nanoparticles attached to the surface of the artificial graphite secondary particles by mechanical milling 98 parts by weight of the prepared artificial graphite secondary particles and 2 parts by weight of SiO 2 nanoparticles having an average particle diameter (D 50 ) of 100 nm Was prepared.

실시예 2Example 2

상기 실시예 1에서 상기 인조흑연 2차 입자와 SiO2 나노입자의 혼합량을 95 중량부와 5 중량부로 달리한 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 음극 활물질을 제조하였다. In Example 1, a negative active material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the mixing amount of the artificial graphite secondary particles and the SiO 2 nanoparticles was changed to 95 parts by weight and 5 parts by weight.

실시예 3Example 3

상기 실시예 1에서 상기 인조흑연 2차 입자와 SiO2 나노입자의 혼합량을 90 중량부와 10 중량부로 달리한 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 음극 활물질을 제조하였다. In Example 1, a negative active material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the mixing amount of the artificial graphite secondary particles and the SiO 2 nanoparticles was changed to 90 parts by weight and 10 parts by weight.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1에서 제조된 평균 입경(D50) 20 ㎛의 인조흑연 2차 입자를 음극 활물질로 하였으며, 상기 인조흑연 2차 입자의 표면에 상기 SiO2 나노입자를 부착하는 과정은 이루어지지 않았다. The artificial graphite secondary particles having an average particle diameter (D 50 ) of 20 μm prepared in Example 1 were used as a negative electrode active material, and the process of attaching the SiO 2 nanoparticles to the surface of the artificial graphite secondary particles was not performed.

비교예 2Comparative Example 2

상기 실시예 1에서 상기 평균 입경(D50) 100 nm의 SiO2 나노입자를 대신하여 평균 입경(D50) 500 nm의 SiO2 입자를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 음극 활물질을 제조하였다. A negative electrode in Example 1 as in Example 1, and the same method except that the SiO 2 particles with a mean particle size (D 50) 500 nm in place of the SiO 2 nano-particles of the average particle diameter (D 50) 100 nm An active material was prepared.

비교예 3Comparative Example 3

평균입경(D50)이 11.9 ㎛인 실리콘 산화물(SiO)을 볼 밀링 방법으로 분쇄하여 평균입경(D50)이 0.2 ㎛인 실리콘산화물(SiO)을 제조하였다.Silicon oxide (SiO) having an average particle diameter (D 50 ) of 11.9 μm was pulverized by a ball milling method to prepare a silicon oxide (SiO) having an average particle diameter (D 50) of 0.2 μm.

상기 실시예 1에서 SiO2 나노입자를 대신하여 상기 평균입경(D50)이 0.2 ㎛인 실리콘 산화물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 음극 활물질을 제조하였다. In Example 1, a negative active material was prepared in the same manner as in Example 1, except that silicon oxide having an average particle diameter (D 50 ) of 0.2 µm was used instead of the SiO 2 nanoparticles.

실시예 1-1: 음극의 제조Example 1-1: Preparation of negative electrode

상기 실시예 1에서 제조된 인조흑연 2차 입자 96.5 중량%, 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC) 1 중량% 및 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 2.5 중량%를 용매인 NMP에 첨가하여 혼합하여 음극 슬러리를 제조하였다. 상기 제조된 음극 활물질 슬러리를 구리 집전체의 일면에 코팅하여 두께 65 ㎛의 활물질 층을 형성하고, 건조한 다음, 상기 활물질 층의 밀도가 1.6 g/cc가 되도록 압연하였으며, 이 후 일정크기로 펀칭하여 음극을 제조한 후, 130℃에서 하루 건조하였다. 96.5% by weight of the artificial graphite secondary particles prepared in Example 1, 1% by weight of carboxymethyl cellulose (CMC), and 2.5% by weight of styrene butadiene rubber (SBR) were added to NMP and mixed to prepare a negative electrode slurry. The prepared negative active material slurry was coated on one surface of a copper current collector to form an active material layer having a thickness of 65 μm, dried, and then rolled so that the density of the active material layer became 1.6 g/cc, and then punched to a predetermined size. After preparing the negative electrode, it was dried at 130° C. for one day.

실시예 2-1 및 3-1, 및 비교예 1-1 내지 3-1Examples 2-1 and 3-1, and Comparative Examples 1-1 to 3-1

상기 실시예 1-1에서 상기 실시예 1에서 제조된 인조흑연 2차 입자를 대신하여 각각 실시예 2 및 3, 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 인조흑연 2차 입자를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1-1과 마찬가지의 방법으로 음극을 제조하고, 이를 건조하였다. Except for using the artificial graphite secondary particles prepared in Examples 2 and 3, and Comparative Examples 1 to 3, respectively, in place of the artificial graphite secondary particles prepared in Example 1 in Example 1-1, A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1-1, and dried.

실험예 1 : 음극 접착력 평가Experimental Example 1: Evaluation of negative electrode adhesion

슬라이드 글라스 상에 4 cm×2 cm의 양면 테이프를 붙이고, 상기 실시예 1-1 내지 3-1, 및 비교예 1-1 내지 3-1에서 제조된 음극을 1 cm×15 cm의 크기로 잘라 2 kg의 롤러로 일정한 힘을 가하여 상기 양면 테이프 상에 부착하였다. 음극이 부착된 슬라이드 글라스를 180°각도로 눕힌 후, 부착된 음극을 20 m/분의 속도로 박리하면서 이때의 힘을 측정하였다. 이를 5회 반복하여 평균 값을 하기 표 1에 나타내었다. Attaching a 4 cm × 2 cm double-sided tape on the slide glass, and cutting the negative electrode prepared in Examples 1-1 to 3-1 and Comparative Examples 1-1 to 3-1 to a size of 1 cm × 15 cm A constant force was applied with a 2 kg roller to adhere to the double-sided tape. After the slide glass to which the negative electrode was attached was laid at an angle of 180°, the attached negative electrode was peeled off at a speed of 20 m/min, and the force at this time was measured. This was repeated 5 times and the average value is shown in Table 1 below.

실험예 2 : 전기화학적 성능 측정Experimental Example 2: Measurement of electrochemical performance

상대(counter) 전극으로 Li 금속을 사용하였고, 상기 실시예 1-1 내지 3-1, 및 비교예 1-1 내지 3-1에서 제조된 각각의 음극과 Li 금속 사이에 폴리올레핀 세퍼레이터를 개재시킨 후, 에틸렌 카보네이트(EC) 및 디에틸 카보네이트(DEC)를 30:70의 부피비로 혼합한 용매에 0.5 중량%의 비닐렌카보네이트 및 1M LiPF6가 용해된 전해질을 주입하여 각각 코인형 반쪽전지를 제조하였다.Li metal was used as a counter electrode, and a polyolefin separator was interposed between each of the negative electrodes prepared in Examples 1-1 to 3-1, and Comparative Examples 1-1 to 3-1 and the Li metal. , Ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) were mixed in a volume ratio of 30:70 by injecting an electrolyte in which 0.5% by weight of vinylene carbonate and 1M LiPF 6 were dissolved, respectively, to prepare a coin-type half-cell. .

상기 제조된 전지 각각에 대하여 충방전 전류 밀도를 0.1 C로 하고, 충전 종지 전압을 4.2V(Li/Li+), 방전 종지 전압을 3 V(Li/Li+)로 한 충방전 시험을 1회 시행하였다. 뒤이어, 충전 전류 밀도를 0.1 C, 방전 전류 밀도를 0.5 C로 하여 방전 용량을 측정하였다. 1회 방전 용량 및 초기 효율을 구하여 하기 표 1에 나타내었다. For each of the prepared batteries, a charge/discharge test was conducted once with a charge/discharge current density of 0.1 C, a charge end voltage of 4.2 V (Li/Li + ), and a discharge end voltage of 3 V (Li/Li + ). Implemented. Subsequently, the discharge capacity was measured by setting the charge current density to 0.1 C and the discharge current density to 0.5 C. The one-time discharge capacity and initial efficiency were calculated and shown in Table 1 below.

또한, 50회째에서 충전 후 셀을 분해하여 DMC에 세척한 후 전극의 두께를 측정하여, 상기 실시예 1-1 내지 3-1, 및 비교예 1-1 내지 3-1에서 제조된 각각의 음극의 두께와 50회째 충전 상태에서의 음극의 두께를 비교하여 두께 변화율을 하기 표 1에 함께 나타내었다. In addition, after charging at the 50th time, the cell was disassembled, washed in DMC, and then the thickness of the electrode was measured, and each negative electrode prepared in Examples 1-1 to 3-1 and Comparative Examples 1-1 to 3-1. By comparing the thickness of and the thickness of the negative electrode in the 50th charged state, the thickness change rate is shown together in Table 1 below.

접착력 (gf/cm)Adhesion (gf/cm) 1회
방전 용량
1 time
Discharge capacity
초기 효율Initial efficiency 두께 증가율(%)
<50회 충전 음극의 두께/초기 음극의 두께>
Thickness increase rate (%)
<Thickness of negative electrode 50 times/thickness of initial negative electrode>
실시예 1-1Example 1-1 46.346.3 361.1361.1 93.393.3 2525 실시예 2-1Example 2-1 52.552.5 355.2355.2 90.690.6 3030 실시예 3-1Example 3-1 58.958.9 349.7349.7 86.286.2 2727 비교예 1-1Comparative Example 1-1 16.316.3 361.5361.5 93.693.6 음극 탈리로 측정불가Not measurable by cathodic detachment 비교예 2-1Comparative Example 2-1 23.523.5 360.3360.3 93.493.4 28
(음극 에지부분 일부 탈리)
28
(Part of the negative electrode edge is removed)
비교예 3-1Comparative Example 3-1 44.344.3 380.8380.8 92.692.6 4747

상기 표 1을 참조하면, 실시예 1-1 내지 3-1에 따른 음극의 경우, 비교예 1-1 내지 3-1에 비해 접착력이 우수하고, 이를 이용하여 이차전지를 제조시 50회 충전 후에도 음극(음극 활물질층)의 탈리가 발생하지 않으면서도 우수한 두께 증가율을 나타내었음을 확인할 수 있었다. Referring to Table 1, in the case of the negative electrode according to Examples 1-1 to 3-1, adhesion is superior compared to Comparative Examples 1-1 to 3-1, and when manufacturing a secondary battery using this, even after charging 50 times. It was confirmed that the negative electrode (negative electrode active material layer) exhibited an excellent thickness increase rate without causing detachment.

반면, 인조흑연 2차 입자의 표면에 SiO2 나노입자가 위치하지 않은 음극 활물질을 이용하여 제조된 비교예 1-1의 음극은 접착력이 좋지 않아, 이를 이용하여 이차전지를 제조했을 때 50 사이클 이후에는 음극의 탈리가 발생하였다. On the other hand, the negative electrode of Comparative Example 1-1 prepared using the negative electrode active material in which the SiO 2 nanoparticles were not located on the surface of the artificial graphite secondary particles had poor adhesion, and when a secondary battery was manufactured using this, after 50 cycles. In the negative electrode, desorption occurred.

또한, 인조흑연 2차 입자의 표면에 위치하는 SiO2 입자의 평균 입경이 지나치게 큰 음극 활물질을 이용하여 제조한 비교예 2-1의 음극은 비교예 1-1에 비해서는 일정 부분 향상된 접착력을 나타냈지만, 실시예 1-1 내지 3-1에 비해서는 그 향상 정도가 부족하였고, 이를 이용하여 이차전지를 제조했을 때 50 사이클 이후에는 음극의 에지(edge) 부분에서 탈리가 발생하였다.In addition, the negative electrode of Comparative Example 2-1 prepared using a negative active material having an excessively large average particle diameter of the SiO 2 particles located on the surface of the artificial graphite secondary particles exhibited improved adhesion to some extent compared to Comparative Example 1-1. However, compared to Examples 1-1 to 3-1, the degree of improvement was insufficient, and when a secondary battery was manufactured using this, after 50 cycles, detachment occurred at the edge of the negative electrode.

한편, 인조흑연 2차 입자의 표면에 SiO가 위치하는 음극 활물질을 이용하여 제조한 비교예 3-1의 음극은 비교예 1-1 및 2-1에 비해서는 향상된 접착력을 나타냈지만, 이를 이용하여 이차전지를 제조했을 때 50 사이클 이후에는 음극의 두께 증가가 상당하여 음극의 스웰링 문제가 발생하였음을 확인할 수 있었다. On the other hand, the negative electrode of Comparative Example 3-1 prepared using the negative electrode active material in which SiO is located on the surface of the artificial graphite secondary particles showed improved adhesion compared to Comparative Examples 1-1 and 2-1, but using this When the secondary battery was manufactured, it was confirmed that after 50 cycles, the thickness of the negative electrode increased significantly, resulting in a swelling problem of the negative electrode.

100 : 인조흑연 2차 입자
200 : SiO2 나노입자
100: artificial graphite secondary particles
200: SiO 2 nanoparticles

Claims (12)

탄소계 1차 입자가 조립화된 인조흑연 2차 입자를 포함하고,
상기 2차 입자의 표면에 50 nm 내지 200 nm의 평균 입경(D50)을 가지는 SiO2 나노입자가 균일하게 분산되어 위치하는, 리튬 이차전지용 음극 활물질.
Including artificial graphite secondary particles in which carbon-based primary particles are granulated,
SiO 2 nanoparticles having an average particle diameter (D 50 ) of 50 nm to 200 nm on the surface of the secondary particles are uniformly dispersed and located, a negative active material for a lithium secondary battery.
제 1 항에 있어서,
상기 탄소계 1차 입자는 석유계 코크스, 피치 코크스, 및 니들 코크스로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 리튬 이차전지용 음극 활물질.
The method of claim 1,
The carbon-based primary particles include at least one selected from the group consisting of petroleum-based coke, pitch coke, and needle coke.
제 1 항에 있어서,
상기 1차 입자는 6 ㎛ 내지 11 ㎛의 평균입경(D50)을 가지는, 리튬 이차전지용 음극 활물질.
The method of claim 1,
The primary particles have an average particle diameter (D 50 ) of 6 μm to 11 μm, a negative active material for a lithium secondary battery.
제 1 항에 있어서,
상기 2차 입자는 상기 1차 입자들 사이에 위치하는 접착바인더를 포함하는, 리튬 이차전지용 음극 활물질.
The method of claim 1,
The secondary particles include an adhesive binder positioned between the primary particles, a negative active material for a lithium secondary battery.
제 4 항에 있어서
상기 접착바인더는 석유계 피치, 석탄계 피치 및 메조페이스 피치로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 리튬 이차전지용 음극 활물질.
The method of claim 4
The adhesive binder comprises at least one selected from the group consisting of petroleum-based pitch, coal-based pitch, and meso-face pitch, a negative active material for a lithium secondary battery.
제 1 항에 있어서,
상기 2차 입자는 13 ㎛ 내지 23 ㎛의 평균입경(D50)을 가지는, 리튬 이차전지용 음극 활물질.
The method of claim 1,
The secondary particles have an average particle diameter (D 50 ) of 13 μm to 23 μm, a negative active material for a lithium secondary battery.
제 1 항에 있어서,
상기 SiO2 나노입자는 상기 2차 입자의 표면의 일부에만 위치하는, 리튬 이차전지용 음극 활물질.
The method of claim 1,
The SiO 2 nanoparticles are located only on a part of the surface of the secondary particles, a negative active material for a lithium secondary battery.
제 7 항에 있어서,
상기 SiO2 나노입자가 위치하는 상기 2차 입자의 표면의 일부는 상기 2차 입자의 전체 표면적을 기준으로 5 면적% 내지 50 면적%인, 리튬 이차전지용 음극 활물질.
The method of claim 7,
A portion of the surface of the secondary particles on which the SiO 2 nanoparticles are located is 5 area% to 50 area% based on the total surface area of the secondary particles, a negative active material for a lithium secondary battery.
제 1 항에 있어서,
상기 음극 활물질은 상기 SiO2 나노입자를 1 중량% 내지 4 중량% 포함하는, 리튬 이차전지용 음극 활물질.
The method of claim 1,
The negative active material comprises 1% to 4% by weight of the SiO 2 nanoparticles, a negative active material for a lithium secondary battery.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 리튬 이차전지용 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지.
A lithium secondary battery comprising the negative active material for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 9.
(1) 탄소계 1차 입자와 접착바인더를 혼합하여 2차 입자를 형성하는 단계;
(2) 상기 2차 입자를 흑연화하여 인조 흑연 2차 입자를 제조하는 단계; 및
(3) 상기 인조 흑연 2차 입자와 SiO2 나노입자를 혼합하여 상기 인조흑연 2차 입자의 표면에 SiO2 나노입자를 부착하는 단계
를 포함하는 제 1 항의 리튬 이차전지용 음극 활물질의 제조방법.
(1) forming secondary particles by mixing the carbon-based primary particles and the adhesive binder;
(2) preparing artificial graphite secondary particles by graphitizing the secondary particles; And
(3) the artificial graphite secondary particles and SiO 2 Adhering SiO 2 nanoparticles to the surface of the artificial graphite secondary particles by mixing nanoparticles
A method for producing a negative active material for a lithium secondary battery of claim 1 comprising a.
제 11 항에 있어서,
상기 단계 (3)의 혼합은 상기 인조 흑연 2차 입자와 SiO2 나노입자를 기계적 밀링하는 방법 또는 용매 중에서 혼합하고 건조하는 방법에 의해 이루어지는, 리튬 이차전지용 음극 활물질의 제조방법.
The method of claim 11,
The mixing of step (3) is performed by a method of mechanically milling the artificial graphite secondary particles and SiO 2 nanoparticles or mixing and drying them in a solvent, a method of preparing a negative active material for a lithium secondary battery.
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