KR102274717B1 - A cathode active material coated with nitrogen-doped carbon, a positive electrode and a lithium ion secondary battery comprising thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면은 (a) 리튬 금속산화물 입자를 준비하는 단계; (b) 상기 입자를 도파민 하이드로클로라이드와 혼합 및 건식 분쇄하여 혼합물을 수득하는 단계; 및 (c) 상기 혼합물을 소성하여 양극활물질을 제조하는 단계;를 포함하는, 리튬이차전지용 양극활물질의 제조방법을 제공한다.One aspect of the present invention comprises the steps of (a) preparing lithium metal oxide particles; (b) mixing and dry grinding the particles with dopamine hydrochloride to obtain a mixture; And (c) preparing a cathode active material by calcining the mixture; provides a method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery, including a.

Description

질소-도핑된 탄소가 코팅된 양극활물질과 이를 포함하는 양극 및 리튬이차전지{A CATHODE ACTIVE MATERIAL COATED WITH NITROGEN-DOPED CARBON, A POSITIVE ELECTRODE AND A LITHIUM ION SECONDARY BATTERY COMPRISING THEREOF}A cathode active material coated with nitrogen-doped carbon, and a cathode and a lithium secondary battery comprising the same

본 발명은 질소-도핑된 탄소가 코팅된 양극활물질과 이를 포함하는 양극 및 리튬이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a cathode active material coated with nitrogen-doped carbon, a cathode and a lithium secondary battery including the same.

휴대용 전자기기 및 전기자동차 등 리튬이차전지의 적용 분야가 확대되면서 고전력, 대용량, 장수명 리튬이차전지에 대한 수요가 증대하고 있다. 또한, 화석 연료의 고갈 및 화석 연료에 따른 환경 문제가 대두되면서 친환경적이면서도 대용량 에너지저장장치인 리튬이차전지의 관심이 증가하고 있다. 다만, 리튬이차전지는 충방전을 거듭함에 따라서 수명이 급속하게 저하된다는 문제점이 있다. 이러한 수명 특성의 저하는 양극과 전해질과의 부반응이 기인한 것으로 분석되고 있다.As the application fields of lithium secondary batteries such as portable electronic devices and electric vehicles expand, the demand for high-power, large-capacity, long-life lithium secondary batteries is increasing. In addition, as the depletion of fossil fuels and environmental problems due to fossil fuels are emerging, interest in lithium secondary batteries, which are environmentally friendly and large-capacity energy storage devices, is increasing. However, there is a problem in that the life of the lithium secondary battery is rapidly reduced as charging and discharging are repeated. It is analyzed that this decrease in lifespan characteristics is due to a side reaction between the positive electrode and the electrolyte.

에너지 밀도, 전력 밀도, 수명, 안전성 및 비용과 같은 리튬이차전지의 성능은 양극화물질의 특성에 따라 좌우될 수 있는데, 이 중 층상구조의 LiCoO2(LCO)가 널리 사용되었지만 LCO 양극은 구조적으로 불안정하여 160mAhg-1의 낮은 충방전 용량을 나타내고, 감람석(olivine) 구조의 LiFePO4(LFP) 물질은 충방전 용량이 170mAhg-1이고, 무독성 및 친환경성으로 주목을 받았으나, LFP의 낮은 전자 전도성으로 인해 리튬이온 이동속도가 저하되고, 이에 따라, 인터칼레이션/디칼레이션 거동을 제한하는 문제점이 있다.The performance of lithium secondary batteries such as energy density, power density, lifespan, safety and cost may depend on the characteristics of the anode material. Among them, LiCoO 2 (LCO) with a layered structure has been widely used, but the LCO cathode is structurally unstable. Thus, it shows a low charge/discharge capacity of 160mAhg -1 , and the LiFePO 4 (LFP) material with an olivine structure has a charge/discharge capacity of 170mAhg -1 and has attracted attention for its non-toxicity and eco-friendliness. There is a problem in that the movement speed of lithium ions is lowered, and thus, intercalation/decalation behavior is limited.

이에 따라, 최근 개발된 양극활물질 중 고함량의 Ni이 포함된 리튬 금속산화물, 즉, LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)은 높은 이론 용량, 저독성 및 저비용 장점으로 인해 리튬이차전지용 양극활물질로 제안되었다. 일반적으로 전이금속 사이트의 고함량 Ni은 고용량을 보장하고, Mn 함량은 구조적 안정성에 기여하며, Co 함량은 NCM811의 싸이클 성능을 향상시킬 수 있다. 다만, Ni의 함량이 증가할수록 구조적 안정성이 저하될 수 있다.Accordingly, among the recently developed positive electrode active materials, lithium metal oxide containing a high content of Ni, that is, LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 (NCM811), is a positive electrode active material for lithium secondary batteries due to its high theoretical capacity, low toxicity and low cost. has been proposed In general, the high Ni content of the transition metal site ensures high capacity, the Mn content contributes to structural stability, and the Co content can improve the cycle performance of NCM811. However, as the content of Ni increases, structural stability may decrease.

이와 관련하여, 종래 양극활물질의 구조를 안정화시키기위해 그 표면에 Mg, Al, Co, K, Na, Zr 또는 Ca등을 포함하는 금속 산화물을 코팅하는 기술 등이 제안되고 있으나, 이들이 표면 중 일부에 나노입자 형태로 분산되기 때문에 양극활물질을 전면에서 보호하지 못하는 한계가 있고, 나아가 이러한 코팅층이 이온절연층으로 작용하여 리튬이온의 이동을 저해하는 문제가 발생한다.In this regard, conventional techniques for coating a metal oxide containing Mg, Al, Co, K, Na, Zr or Ca, etc. on the surface to stabilize the structure of the positive electrode active material have been proposed, but these are on a part of the surface. Since it is dispersed in the form of nanoparticles, there is a limitation in that the positive electrode active material cannot be protected from the front side, and furthermore, such a coating layer acts as an ion insulating layer to inhibit the movement of lithium ions.

이러한 문제를 해결하기 위해, 리튬 금속산화물의 본질적인 물성에 영향이 없으면서도, 리튬이차전지에 적합하면서도 전지의 수명 특성 및 충방전 용량이 향상된 리튬이차전지용 양극활물질의 개발이 요구되고 있다.In order to solve this problem, there is a demand for the development of a positive electrode active material for a lithium secondary battery with improved battery life characteristics and charge/discharge capacity while being suitable for a lithium secondary battery without affecting the intrinsic physical properties of lithium metal oxide.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 수명 특성 및 충방전 용량이 우수한 리튬이차전지용 양극활물질의 제조방법, 이를 포함하는 양극을 구비한 리튬이차전지를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery having excellent lifespan characteristics and charge/discharge capacity, and a lithium secondary battery having a cathode including the same will be.

본 발명의 일 측면은 (a) 리튬 금속산화물 입자를 준비하는 단계; (b) 상기 입자를 도파민 하이드로클로라이드와 혼합 및 건식 분쇄하여 혼합물을 수득하는 단계; 및 (c) 상기 혼합물을 소성하여 양극활물질을 제조하는 단계;를 포함하는, 리튬이차전지용 양극활물질의 제조방법을 제공한다.One aspect of the present invention comprises the steps of (a) preparing lithium metal oxide particles; (b) mixing and dry grinding the particles with dopamine hydrochloride to obtain a mixture; And (c) preparing a cathode active material by calcining the mixture; provides a method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery, including a.

일 실시예에 있어서, 상기 리튬 금속산화물은 LiNixCoyMnzO2이고, 상기 리튬 금속산화물은 0<x<1, 0≤y<1, 0<z<1를 만족할 수 있다.In an embodiment, the lithium metal oxide may be LiNi x Co y Mn z O 2 , and the lithium metal oxide may satisfy 0<x<1, 0≤y<1, and 0<z<1.

일 실시예에 있어서, 상기 리튬 금속산화물의 평균 입경은 3~10㎛일 수 있다.In one embodiment, the average particle diameter of the lithium metal oxide may be 3 to 10㎛.

일 실시예에 있어서, 상기 도파민 하이드로클로라이드의 함량이 상기 리튬 금속산화물 총 중량을 기준으로 0.1~0.3중량%일 수 있다.In one embodiment, the content of the dopamine hydrochloride may be 0.1 to 0.3% by weight based on the total weight of the lithium metal oxide.

일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계에서, 상기 양극활물질은 상기 리튬 금속산화물 표면의 적어도 일부에 N-도핑된 탄소 코팅층이 형성될 수 있다.In one embodiment, in the step (c), the cathode active material may have an N-doped carbon coating layer formed on at least a portion of the surface of the lithium metal oxide.

일 실시예에 있어서, 상기 코팅층의 두께가 1~10㎚일 수 있다.In one embodiment, the thickness of the coating layer may be 1 ~ 10㎚.

일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계의 소성은 200~600℃, 2~4시간 조건에서 수행될 수 있다.In one embodiment, the sintering in step (c) may be performed at 200 ~ 600 ℃, 2 ~ 4 hours conditions.

본 발명의 다른 일 측면은 상기 제조방법에 따라 제조된 리튬이차전지용 양극활물질을 제공한다.Another aspect of the present invention provides a cathode active material for a lithium secondary battery manufactured according to the above manufacturing method.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 일 측면은 상기 리튬이차전지용 양극활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 슬러리가 집전체에 도포되어 제조된, 리튬이차전지용 양극을 제공한다.In addition, in order to achieve the above object, another aspect of the present invention provides a positive electrode for a lithium secondary battery prepared by applying a slurry including the positive electrode active material for a lithium secondary battery, a binder, and a conductive material to a current collector.

일 실시예에 있어서, 상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐플루오라이드, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오즈, 전분, 히드록시프로필셀룰로오즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌(EPDM)고무, 스티렌-부티렌고무, 및 불소고무로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.In one embodiment, the binder is polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, starch, hydroxypropyl cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene , ethylene-propylene (EPDM) rubber, styrene-butyrene rubber, and may be at least one selected from the group consisting of fluororubber.

일 실시예에 있어서, 상기 리튬이차전지용 양극활물질의 함량은 상기 슬러리의 총 중량을 기준으로 60~95중량%일 수 있다.In one embodiment, the content of the cathode active material for a lithium secondary battery may be 60 to 95% by weight based on the total weight of the slurry.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 일 측면은 상기 양극활물질을 포함하는 양극; 음극; 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막; 및 전해질;을 포함하는, 리튬이차전지를 제공한다.In addition, in order to achieve the above object, another aspect of the present invention is a positive electrode comprising the positive active material; cathode; a separator interposed between the anode and the cathode; It provides a lithium secondary battery, including; and electrolyte.

본 발명의 일 측면에 따른 리튬이차전지용 양극활물질의 제조방법은 리튬 금속산화물 입자를 도파민 하이드로클로라이드와 혼합 및 건식 분쇄하고, 이를 소성하여 제조된 양극활물질을 이차전지에 적용함으로써, 충방전 과정에서 발생하는 리튬 이온 이동 속도를 향상시킬 수 있고, 이에 따라 전지의 수명 특성과 전기적 특성을 동시에 개선할 수 있다.In the method for manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery according to an aspect of the present invention, lithium metal oxide particles are mixed with dopamine hydrochloride and dry pulverized, and the cathode active material prepared by calcining is applied to the secondary battery, thereby generating in the charging and discharging process It is possible to improve the movement speed of lithium ions, thereby improving the lifespan characteristics and electrical characteristics of the battery at the same time.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 리튬이차전지용 양극활물질의 제조방법을 도식화한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 리튬이차전지용 양극활물질의 XRD 분석 결과이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 리튬이차전지용 양극활물질의 FE-SEM 이미지(a-d), FE-TEM 이미지(e-h)이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 리튬이차전지용 양극활물질의 FE-TEM 이미지(a), 원소별 분포도(b-g) 및 EDS (h) 분석 결과이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 리튬이차전지용 양극활물질의 XPS 분석 결과이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 리튬이차전지용 양극을 포함하는 이차전지의 방전곡선의 미분 용량(dQ/dV)의 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 리튬이차전지용 양극을 포함하는 이차전지의 성능 평가 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 리튬이차전지용 양극을 포함하는 이차전지의 EIS 분석 결과이다.
1 is a schematic diagram of a method of manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
2 is an XRD analysis result of a cathode active material for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
3 is an FE-SEM image (ad) and an FE-TEM image (eh) of a cathode active material for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
4 is an FE-TEM image (a), a distribution diagram for each element (bg), and an EDS (h) analysis result of a cathode active material for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
5 is an XPS analysis result of a cathode active material for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph of the differential capacity (dQ/dV) of a discharge curve of a secondary battery including a positive electrode for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
7 is a performance evaluation graph of a secondary battery including a positive electrode for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
8 is an EIS analysis result of a secondary battery including a positive electrode for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected" with another part, this includes not only the case where it is "directly connected" but also the case where it is "indirectly connected" with another member interposed therebetween. . In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 리튬이차전지용 양극활물질의 제조방법을 도식화한 것이다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 일 측면에 따른 리튬이차전지용 양극활물질의 제조방법은, (a) 리튬 금속산화물 입자를 준비하는 단계; (b) 상기 입자를 도파민 하이드로클로라이드와 혼합 및 건식 분쇄하여 혼합물을 수득하는 단계; 및 (c) 상기 혼합물을 소성하여 양극활물질을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.1 is a schematic diagram of a method of manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , a method of manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery according to an aspect of the present invention includes the steps of: (a) preparing lithium metal oxide particles; (b) mixing and dry grinding the particles with dopamine hydrochloride to obtain a mixture; and (c) calcining the mixture to prepare a cathode active material.

상기 리튬 금속산화물은 LiNixCoyMnzO2이고, 0<x<1, 0≤y<1, 0<z<1를 만족할 수 있으며, 바람직하게는, 니켈의 함량이 상대적으로 높은, 예를 들어, 0.6몰 이상, 바람직하게는 0.7몰 이상, 더 바람직하게는 0.8몰 이상인 것으로서, 이러한 리튬 금속 산화물의 일 예시는 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2일 수 있다. 상기 고함량의 니켈을 포함하는 리튬금속 산화물은 높은 이론 용량, 저독성 및 저비용의 장점이 있으나, 구조적 안정성, 특히 고온에서의 안정성이 저하된다는 문제점이 발생한다. 한편, 상기 니켈의 함량이 과도하게 낮으면, 충방전 용량이 저하될 수 있고, 과도하게 높으면 코발트 및 망간의 함량이 상대적으로 적어져 이들에 의한 안정성 및 싸이클 성능이 적절하게 구현될 수 없다. 또한, 상기 리튬 금속산화물의 평균 입경은 3~10㎛일 수 있고, 상기 평균 입경이 3㎛ 미만이면 리튬 이온과의 반응성이 저하되어 전지의 성능이 저하될 수 있고, 10㎛ 초과이면 충방전 시 부피팽창이 발생할 수 있다.The lithium metal oxide is LiNi x Co y Mn z O 2 It may satisfy 0<x<1, 0≤y<1, 0<z<1, preferably, the content of nickel is relatively high, yes For example, 0.6 mol or more, preferably 0.7 mol or more, and more preferably 0.8 mol or more, an example of such a lithium metal oxide may be LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 . The lithium metal oxide containing the high content of nickel has advantages of high theoretical capacity, low toxicity, and low cost, but there is a problem in that structural stability, particularly stability at high temperature, is deteriorated. On the other hand, if the content of nickel is excessively low, the charge and discharge capacity may be reduced, and if it is excessively high, the content of cobalt and manganese may be relatively small, and thus stability and cycle performance may not be properly implemented. In addition, the average particle diameter of the lithium metal oxide may be 3 to 10 μm, and if the average particle diameter is less than 3 μm, the reactivity with lithium ions may decrease and the performance of the battery may decrease, and if it exceeds 10 μm, during charging and discharging Volume expansion may occur.

상기 (b) 단계에서, 상기 리튬 금속산화물 입자 및 도파민 하이드로클로라이드와 혼합 및 건식 분쇄하여 혼합물을 제조할 수 있다. 상기 도 1을 참조하면, 막자 사발에 각각의 분말을 투입하고 0.5~2시간 동안 별도의 용매 없이 물리적인 분쇄를 진행하여 종래 대비 간단하게 혼합물을 제조할 수 있다.In step (b), the lithium metal oxide particles and dopamine hydrochloride may be mixed and dry pulverized to prepare a mixture. Referring to FIG. 1 , each powder is put in a mortar and physically pulverized without a separate solvent for 0.5 to 2 hours to prepare a mixture simply compared to the prior art.

상기 (b) 단계에서 수득된 혼합물을 (c) 단계에서, 소성하여 양극활물질을 제조할 수 있고, 상기 양극활물질은 상기 리튬 금속산화물 표면의 적어도 일부에 N-도핑된 탄소 코팅층이 형성될 수 있으며, 상기 소성은 200~600℃, 2~4시간 조건에서 수행될 수 있다. 상기 탄소 코팅층은 도전성이 우수하여 상기 양극활물질의 전기전도도를 향상시킬 수 있다. 또한 상기 탄소 코팅층에 질소가 도핑되면 일종의 완충액과 유사하게 작용하게 양극활물질의 전도성을 향상시킴과 동시에 열화반응을 억제하여 안정성을 향상시킬 수 있다.In step (c), the mixture obtained in step (b) may be fired to prepare a cathode active material, and the cathode active material may have an N-doped carbon coating layer formed on at least a portion of the surface of the lithium metal oxide, , the calcination may be performed at 200 to 600° C., for 2 to 4 hours. Since the carbon coating layer has excellent conductivity, the electrical conductivity of the positive electrode active material may be improved. In addition, when the carbon coating layer is doped with nitrogen, it acts similarly to a kind of buffer to improve the conductivity of the positive electrode active material and at the same time suppress the deterioration reaction to improve stability.

한편, 상기 도파민 하이드로클로라이드의 함량이 상기 리튬 금속산화물 총 중량을 기준으로 0.1~0.3중량%일 수 있다. 상기 함량이 0.1중량% 미만이면 상기 리튬 금속산화물 표면에 코팅층이 적절하게 코팅되지 않아 안정성이 저하될 수 있고, 0.3중량% 초과이면 코팅막이 후막화되어 전자 전도성을 저하시켜 전지의 성능이 저하될 수 있다.On the other hand, the content of the dopamine hydrochloride may be 0.1 to 0.3% by weight based on the total weight of the lithium metal oxide. If the content is less than 0.1% by weight, the coating layer is not properly coated on the surface of the lithium metal oxide, so stability may be reduced, and if it is more than 0.3% by weight, the coating film is thickened and electronic conductivity is lowered, thereby reducing the battery performance. have.

상기 코팅층의 두께가 1㎚ 이상, 2㎚ 이상, 3㎚ 이상 또는 4㎚ 이상일 수 있고, 10㎚ 이하, 9㎚ 이하, 8㎚ 이하, 7㎚ 이하 또는 6㎚ 이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 도파민 하이드로클로라이드의 함량이 0.1중량%이면 상기 코팅층의 두께는 2㎚일 수 있고, 상기 도파민 하이드로클로라이드의 함량이 0.2중량%이면 상기 코팅층의 두께는 3㎚일 수 있고, 상기 도파민 하이드로클로라이드의 함량이 0.3중량%이면 상기 코팅층의 두께는 5㎚일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The thickness of the coating layer may be 1 nm or more, 2 nm or more, 3 nm or more, or 4 nm or more, and 10 nm or less, 9 nm or less, 8 nm or less, 7 nm or less, or 6 nm or less, but is not limited thereto . For example, if the content of the dopamine hydrochloride is 0.1 wt%, the thickness of the coating layer may be 2 nm, if the content of the dopamine hydrochloride is 0.2 wt%, the thickness of the coating layer may be 3 nm, the dopamine If the content of hydrochloride is 0.3% by weight, the thickness of the coating layer may be 5 nm, but is not limited thereto.

본 발명의 일 측면에 따른 리튬이차전지용 양극활물질은 전술한 제조방법에 따라 제조될 수 있다.The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to an aspect of the present invention may be manufactured according to the above-described manufacturing method.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 일 측면에 따른 양극은 상기 리튬이차전지용 양극활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 슬러리가 집전체에 도포되어 제조될 수 있다.In addition, in order to achieve the above object, the positive electrode according to another aspect of the present invention may be prepared by applying a slurry including the positive electrode active material for a lithium secondary battery, a binder, and a conductive material to a current collector.

상기 바인더가 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐플루오라이드, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오즈, 전분, 히드록시프로필셀룰로오즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌(EPDM)고무, 스티렌-부티렌고무, 및 불소고무로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있고, 바람직하게는 폴리비닐리덴플루오라이드일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The binder is polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, starch, hydroxypropyl cellulose, polyvinyl pyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene (EPDM) ) may be at least one selected from the group consisting of rubber, styrene-butyrene rubber, and fluororubber, preferably polyvinylidene fluoride, but is not limited thereto.

상기 도전재는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 전도성을 가진 것이면 그 종류가 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 도전재가 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 채널블랙, 퍼니스블랙, 램프블랙, 서머블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 전도성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 전도성 위스키; 산화 티탄 등의 전도성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 전도성 소재일 수 있다.The type of the conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery. For example, the conductive material is graphite such as natural graphite or artificial graphite; carbon black, such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; It may be a conductive material such as a polyphenylene derivative.

상기 슬러리의 총 중량을 기준으로 상기 리튬이차전지용 양극활물질의 함량은 60중량% 이상, 65중량% 이상, 70중량% 이상 또는 75중량% 이상일 수 있고, 95중량% 이하, 90중량% 이하 또는 85중량% 이하일 수 있다. 상기 양극활물질의 중량비가 60중량% 이하이면 전지의 수명 특성 및 전도성이 저하될 수 있고, 95중량% 초과이면 바인더, 도전재의 함량이 상대적으로 감소하여 접착력이 저하될 수 있다.Based on the total weight of the slurry, the content of the cathode active material for a lithium secondary battery may be 60% by weight or more, 65% by weight or more, 70% by weight or more, or 75% by weight or more, 95% by weight or less, 90% by weight or less, or 85 weight % or less. If the weight ratio of the positive electrode active material is 60% by weight or less, the lifespan characteristics and conductivity of the battery may be deteriorated, and if it is more than 95% by weight, the content of the binder and the conductive material may be relatively decreased, thereby reducing the adhesive force.

상기 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 전도성을 가진 것이면 그 종류가 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 집전체가 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등일 수 있다. 또한, 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극활물질의 결합력을 강화시킬 수 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다. 상기 집전체의 두께는 3㎛ 내지 500㎛일 수 있다.The type of the current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery. For example, the current collector may be copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, a copper or stainless steel surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc., or an aluminum-cadmium alloy. . In addition, the bonding strength of the positive electrode active material can be strengthened by forming fine irregularities on the surface, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams, and nonwovens. The current collector may have a thickness of 3 μm to 500 μm.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 일 측면은 양극활물질을 포함하는 양극; 음극; 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막; 및 전해질;을 포함하는, 리튬이차전지를 제공한다. 상기 리튬이차전지는 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극 조립체에 리튬염 함유 전해질이 함침된 구조로 이루어질 수 있다.In addition, in order to achieve the above object, another aspect of the present invention is a positive electrode comprising a positive electrode active material; cathode; a separator interposed between the anode and the cathode; It provides a lithium secondary battery, including; and electrolyte. The lithium secondary battery may have a structure in which a lithium salt-containing electrolyte is impregnated in an electrode assembly having a structure in which a separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용될 수 있다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01㎛ 내지 10㎛이고, 두께는 5㎛ 내지 300 ㎛일 수 있다. 예를 들어, 상기 분리막이 내화학성 및 소수성 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등일 수 있다. 또한, 전해질로 폴리머 등의 고체전해질이 사용되는 경우에는 고체전해질이 분리막 역할을 수행할 수도 있다.The separator is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength may be used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 μm to 10 μm, and the thickness may be 5 μm to 300 μm. For example, the separator may include an olefin-based polymer such as chemical-resistant and hydrophobic polypropylene; It may be a sheet or non-woven fabric made of glass fiber or polyethylene. In addition, when a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, the solid electrolyte may serve as a separator.

상기 리튬염 함유 전해질은 리튬염 및 용매로 구성되며, 선택적으로 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 전해질의 용매는 수계 또는 비수계일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전해질은 유기, 무기성 액체 또는 고체전해질일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The lithium salt-containing electrolyte is composed of a lithium salt and a solvent, and may optionally further include an additive. The solvent of the electrolyte may be aqueous or non-aqueous, but is not limited thereto. The electrolyte may be an organic, inorganic liquid or solid electrolyte, but is not limited thereto.

상기 첨가제는 플루오로에틸렌카보네이트(fluoroethylene carbonate, FEC), 터셔리-디플루오로에틸렌카보네이트(tertiary-difluoroethylene carbonate, t-DFEC), 비닐카보네이트(vinyl carbonate, VC), 에틸렌설파이트(ethylene sulfite, ES), 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The additive is fluoroethylene carbonate (FEC), tertiary-difluoroethylene carbonate (t-DFEC), vinyl carbonate (VC), ethylene sulfite (ethylene sulfite, ES) ), and the like, but is not limited thereto.

상기 용매의 일 예시로 비수계 유기용매가 있으며, 이러한 비수계 유기용매는 N-메틸-2-피롤리돈, 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 감마-부틸로락톤, 1,2-디메톡시에탄, 테트라히드록시프랑(franc), 2-메틸테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산메틸, 초산메틸, 인산트리에스테르, 트리메톡시메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌카보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산메틸, 프로피온산에틸 등의 비양자성 유기용매일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.An example of the solvent is a non-aqueous organic solvent, and the non-aqueous organic solvent is N-methyl-2-pyrrolidone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma-butylo Lactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfranc, 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile , nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydro It may be an aprotic organic solvent such as a furan derivative, ether, methyl pyropionate, or ethyl propionate, but is not limited thereto.

상기 전해질의 일 예시로 유기 고체전해질이 있으며, 이러한 유기 고체전해질은 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌옥사이드 유도체, 폴리프로필렌옥사이드 유도체, 인산에스테르폴리머, 폴리에지테이션리신(agitation lysine), 폴리에스테르술파이드, 폴리비닐알코올, 폴리불화비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.An example of the electrolyte is an organic solid electrolyte, and the organic solid electrolyte is a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, a poly agitation lysine, polyester sulfide, polyvinyl alcohol. , polyvinylidene fluoride, may be a polymerization agent including an ionic dissociation group, but is not limited thereto.

상기 전해질의 일 예시로 무기 고체전해질이 있으며, 이러한 무기 고체전해질은 Na2S-SiS2, Na2S-GeS2, NaTi2(PO4)3, NaFe2(PO4)3, Na2(SO4)3, Fe2(SO4)2(PO4), Fe2(MoO4)3 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.An example of the electrolyte is an inorganic solid electrolyte, and the inorganic solid electrolyte is Na 2 S-SiS 2 , Na 2 S-GeS 2 , NaTi 2 (PO 4 ) 3 , NaFe 2 (PO 4 ) 3 , Na 2 ( SO 4 ) 3 , Fe 2 (SO 4 ) 2 (PO 4 ), Fe 2 (MoO 4 ) 3 It may be, but is not limited thereto.

상기 리튬염의 일 예시로 LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, SiSbF6, SiAlCl4, CH3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로보란리튬, 저급지방족카르본산리튬, 4페닐붕산리튬, 이미드 등을 들 수 있고, 이들의 2종 이상의 혼합물을 사용할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of the lithium salt include LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , SiSbF 6 , SiAlCl 4 , CH 3 SO 3 Li , (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, lithium chloroborane, lithium lower aliphatic carboxylate, lithium 4-phenylborate, imide, and the like, and a mixture of two or more thereof may be used, but is not limited thereto.

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

아래의 본 발명의 일 실시예에 따라 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC가 제조될 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. /NC는 상기 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2에 N 도핑된 탄소가 코팅된 상태를 의미한다. LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC may be manufactured according to an embodiment of the present invention below, but the scope of the present invention is not limited thereto. /NC refers to a state in which N-doped carbon is coated on the LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 .

실시예 1Example 1

상업적으로 수득 가능한 고함량 니켈(Ni)인 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)은 L&F 케미칼 사로부터 구입하였고, 도파민 하이드로클로라이드는 Sigma Aldrich 사에서 구입하여 질소와 탄소의 전구체로 사용하였다. 모든 화학 물질은 추가 정제 과정없이 사용하였다. LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 (NCM811), a commercially available high content nickel (Ni), was purchased from L&F Chemical, and dopamine hydrochloride was purchased from Sigma Aldrich and used as a nitrogen and carbon precursor. All chemicals were used without further purification.

2g의 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811) 분말 및 상기 NCM811 중량을 기준으로 도파민 하이드로클로라이드 0.1중량%를 45분 간 물리적으로 혼합 및 분쇄하였다. 상기 분쇄된 분말을 아르곤 분위기 하에서 400℃에서 3시간 동안 소성시켜 질소가 도핑된 탄소가 코팅된 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)/NC 분말을 제조하였다.2 g of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 (NCM811) powder and 0.1% by weight of dopamine hydrochloride based on the weight of the NCM811 were physically mixed and pulverized for 45 minutes. The pulverized powder was calcined at 400° C. for 3 hours under an argon atmosphere to prepare nitrogen-doped carbon-coated LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 (NCM811)/NC powder.

실시예 2Example 2

도파민 하이드로클로라이드의 함량을 0.2중량%로 조절한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법으로 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)/NC 분말을 제조하였다. LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 (NCM811)/NC powder was prepared in the same manner as in Example 1, except that the content of dopamine hydrochloride was adjusted to 0.2% by weight.

실시예 3Example 3

도파민 하이드로클로라이드의 함량을 0.3중량%로 조절한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법으로 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)/NC 분말을 제조하였다. LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 (NCM811)/NC powder was prepared in the same manner as in Example 1, except that the content of dopamine hydrochloride was adjusted to 0.3% by weight.

비교예comparative example

코팅이 생략된 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811) 분말을 준비하였다. LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 (NCM811) powder without coating was prepared.

실험예 1: XRD분석Experimental Example 1: XRD analysis

도 2는 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에 따른 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 및 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC에 대한 XRD(X-ray diffraction, D8 Advance, Bruker) 분석 결과이다. 도 2(a)는 실시예 1 내지 3의 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC와 비교예의 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2의 결정구조 및 순수한 상을 확인할 수 있다. 모든 XRD 패턴은 육각형 α-NaFeO2 구조(공간 그룹 R-3m)에 기반하는 층상 구조로 색인될 수 있다. 또한, 2θ(38.56˚, 65.44˚)에 위치하여 각각 (006)/(012), (108)/(110)에 해당하는 피크는 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2가 가지고 있는 층상 구조에 해당하는 피크임을 나타낸다.2 is an XRD (X-ray diffraction, D8 Advance, Bruker) analysis result for LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 and LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples. . Figure 2 (a) may determine the first to the third embodiments of the LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 / NC and the comparative example LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 crystal structure and phase pure. All XRD patterns can be indexed into a layered structure based on the hexagonal α-NaFeO 2 structure (space group R-3m). In addition, peaks corresponding to (006)/(012) and (108)/(110) located at 2θ (38.56˚, 65.44˚) correspond to the layered structure of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 . indicates a peak.

또한, 실시예 1 내지 3의 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC의 경우 모든 회절 패턴이 순수한 상의 형성을 나타내는 추가 피크없이 비교예의 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2과 모두 일치하는 패턴을 나타낸다. 이는, LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2에 질소(N)와 탄소(C)를 코팅함으로써 어떠한 구조적 변화가 일어나지 않음을 확인할 수 있다. 또한, NC 코팅이 각각 0.2중량% 및 0.3중량%인 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)/NC은(실시예 2 및 3) 2θ값이 36.6˚일 때, 미세한 피크 변화가 관찰되어 질소(N) 및 탄소(C)를 코팅하는 하소 공정이 결정구조에 부분적으로 영향을 준 것을 분석된다. 반면, NC 코팅의 함량이 0.1중량%인 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)/NC(실시예 1)은 회절 패턴이 비교예의 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2과 유사하다. 이에 따라, NC 코팅량이 증가할수록 결정 구조와 관련된 변화를 주는 것으로 예상할 수 있다.In addition, in the case of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC of Examples 1 to 3, all diffraction patterns show a pattern consistent with LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 of Comparative Examples without additional peaks indicating the formation of a pure phase. This can be confirmed that by coating nitrogen (N) and carbon (C) on LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 no structural change occurs. In addition, when the NC coating is 0.2 wt% and 0.3 wt% LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 (NCM811) / NC silver (Examples 2 and 3) when the 2θ value is 36.6˚, a minute peak change is observed and nitrogen It is analyzed that the calcination process of coating (N) and carbon (C) partially affected the crystal structure. On the other hand, LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 (NCM811)/NC (Example 1) having an NC coating content of 0.1 wt% has a diffraction pattern similar to that of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 of Comparative Example. Accordingly, as the amount of NC coating increases, it can be expected to give a change related to the crystal structure.

실험예 2: FE-SEM, FE-TEM 분석Experimental Example 2: FE-SEM, FE-TEM analysis

도 3은 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에 따른 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 및 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC의 표면 형상, 입자 크기, 원소 맵핑은 에너지분산 스펙트로미터(EDS, Oxford Instruments)가 장착된 고해상도 전계방출 주사전자현미경(HR FE-SEM, MERLIN, Carl Zeiss)과 전계방출 투과전자현미경(FE-TEM) 이미지이다. 상세하게는, 도3(a) 내지 (d)는 각각 비교예의 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 과 실시예 1 내지 3의 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC의 HR FE-SEM이미지이다. 도3(a)를 참고하면, 비교예의 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2은 매끄러운 표면을 가지고 평균 입자크기가 5㎛인 구형 입자임을 확인할 수 있다.3 is a surface shape, particle size, and element mapping of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 and LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples energy dispersion spectrometer (EDS, Oxford Instruments) equipped with a high-resolution field emission scanning electron microscope (HR FE-SEM, MERLIN, Carl Zeiss) and a field emission transmission electron microscope (FE-TEM) image. Specifically, FIGS. 3(a) to 3(d) are HR FE-SEM images of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 of Comparative Example and LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC of Examples 1 to 3, respectively. Referring to FIG. 3(a), it can be seen that LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 of Comparative Example has a smooth surface and is a spherical particle having an average particle size of 5 μm.

실시예 1 내지 3인 도 3(b) 내지 (d)을 참고하면, 비교예의 유사한 형태의 구형 입자임을 확인할 수 있다. 다만, 질소(N) 및 탄소(C)의 함량이 가장 낮은 실시예 1(0.1중량%)은 실시예 2(0.2중량%) 및 실시예 3(0.3중량%)에 비해 거친 질감을 보이며, 질소 및 탄소의 함량의 증가에 따라 코팅층의 생성에 따른 표면 질감의 차이가 나타나며, 입자 모양과 크기는 유사하게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 질소(N) 및 탄소(C) 코팅은 입자 표면의 질감 변화에 기인하는 것으로 분석되며, 이에 따른 입자 모양과 크기는 유지되는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 3 (b) to (d) of Examples 1 to 3, it can be confirmed that the spherical particles of the comparative example have a similar shape. However, Example 1 (0.1% by weight), which has the lowest content of nitrogen (N) and carbon (C), shows a rough texture compared to Examples 2 (0.2% by weight) and Example 3 (0.3% by weight), and nitrogen And it can be seen that the difference in the surface texture according to the generation of the coating layer appears as the carbon content increases, and the particle shape and size appear similarly. Therefore, it is analyzed that the nitrogen (N) and carbon (C) coatings are caused by the texture change of the particle surface, and it can be confirmed that the particle shape and size are maintained accordingly.

FE-TEM 이미지인 도 3(e) 내지 (f)를 참고하면, 비교예의 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2를 나타내는 도3(e)의 (ⅰ 및 ⅱ)는 고밀도의 입자가 나타난 반면, 실시예 1 내지 3에 해당하는 도 3(f) 내지 (h)의 (ⅰ 및 ⅱ)는 표면 상에 코팅층이 존재함을 확인할 수 있다. 상세하게는, 도3 (f)의 (ⅰ 및 ⅱ)은 질소(N) 및 탄소(C)의 함량이 적어 도3 (g 및 h)의 (ⅰ 및 ⅱ)에 비해 얇게 코팅층이 형성되었다. 도3 (g 및 h)의 (ⅰ 및 ⅱ)은 질소(N) 및 탄소(C)의 함량이 증가하여 코팅층의 두께도 증가하였다. 실시예 3(0.3중량%)의 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC 입자는 5㎚ 두께로 코팅층이 형성되었고, 실시예 1(0.1중량%) 및 2(0.2중량%)의 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC 입자 두께는 각각 2㎚ 및 3㎚로 형성됨을 확인할 수 있다.Referring to Figs. 3(e) to (f), which are FE-TEM images, (i and ii) of Fig. 3(e) showing LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 of Comparative Example showed high-density particles, whereas (i and ii) of FIGS. 3(f) to (h) corresponding to Examples 1 to 3 can confirm that the coating layer is present on the surface. In detail, in (i and ii) of FIG. 3 (f), the content of nitrogen (N) and carbon (C) is small, so that the coating layer is thinner than (i and ii) of FIG. 3 (g and h). In (i and ii) of FIG. 3 (g and h), the content of nitrogen (N) and carbon (C) increased, so that the thickness of the coating layer was also increased. LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC particles of Example 3 (0.3 wt %) were coated with a thickness of 5 nm, and LiNi 0.8 Co 0.1 of Examples 1 (0.1 wt %) and 2 (0.2 wt %) It can be seen that the Mn 0.1 O 2 /NC particle thickness is formed to be 2 nm and 3 nm, respectively.

실험예 3: EDS 분석Experimental Example 3: EDS analysis

도 4은 실시예 2에 따른 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC의 화학적, 원소 분석에 대한 EDS(energy dispersive x-ray spectroscopy, 에너지 분산형 X선 분광법) 분석 이미지이다. 상기 실시예 2는 질소(N) 및 탄소(C)의 함량이 0.2중량%으로 포함되어 코팅층을 형성하고, 상기 실시예 2의 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC의 원소 분석 결과는 도 4(a) 내지 (g)를 참고하면, 에서 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 산소(O), 질소(N) 및 탄소(C)가 존재함을 확인할 수 있고, LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC를 이루는 각각의 원소 분포도가 고르게 분포함을 알 수 있고, 코팅층 역할을 효과적으로 수행될 것을 기대할 수 있다. 또한, 도 4(h)를 참고하면 각각 원소의 스펙트럼 피크가 나타나 존재함을 확인할 수 있다.4 is an EDS (energy dispersive x-ray spectroscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy) analysis image for chemical and elemental analysis of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC according to Example 2. FIG. In Example 2, the content of nitrogen (N) and carbon (C) was included in 0.2 wt % to form a coating layer, and the elemental analysis result of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC of Example 2 is shown in FIG. 4 Referring to (a) to (g), it can be confirmed that nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), oxygen (O), nitrogen (N) and carbon (C) are present in LiNi It can be seen that the distribution of each element constituting 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC is evenly distributed, and it can be expected to effectively perform the role of the coating layer. In addition, referring to FIG. 4(h), it can be confirmed that the spectral peaks of each element appear and exist.

실험예 4: XPS 분석Experimental Example 4: XPS analysis

도 5는 실시예 2에 따른 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC의 원자 상태에 대해 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy, X선 광전자 분광법, K-Alpha, Thermo Fisher) 분석 결과를 나타낸다. 도 5(a)를 참고하면, 리튬(Li), 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 산소(O), 질소(N) 및 탄소(C)의 피크가 나타남을 확인할 수 있다. 또한, 도5(a)에서 산소의 피크가 두드러지게 나타났고, 이는 안정된 산화물로 인한 것임을 확인할 수 있다. 도 5(b)를 참고하면, Li1S 코어 스펙트럼을 나타낸 것으로, 결합에너지가 51.9eV 및 53.3eV를 나타내어 각각 두개의 피크로 존재함을 확인할 수 있다.5 shows the results of XPS (X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, K-Alpha, Thermo Fisher) analysis for the atomic state of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC according to Example 2. Referring to FIG. 5(a), it can be seen that peaks of lithium (Li), nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), oxygen (O), nitrogen (N) and carbon (C) appear. have. In addition, the peak of oxygen was conspicuously shown in Fig. 5(a), and it can be confirmed that this is due to the stable oxide. Referring to FIG. 5( b ), the Li1S core spectrum is shown, and it can be confirmed that the binding energy is 51.9 eV and 53.3 eV, respectively, and there are two peaks.

도5(c) 내지 (e)를 참고하면, 각각 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)의 분리된 스펙트럼을 확인할 수 있고, 이에 따라, 코팅층 형성에 따른 화학적 상태변화에 영향이 없다는 것을 확인할 수 있다. 도 5(g)를 살펴보면, C1s 스펙트럼을 나타낸 것으로 결합에너지가 282.7eV, 285.4eV 및 288.1eV를 나타내어 세개의 피크로 존재함을 확인할 수 있고, 이는 탄소 화합물이 C-C, C-N, O-C=O의 다양한 기능기로 존재함을 확인할 수 있다.5(c) to (e), separate spectra of nickel (Ni), cobalt (Co), and manganese (Mn) can be confirmed, respectively, and, accordingly, the chemical state change according to the formation of the coating layer is affected. It can be confirmed that there is no Looking at FIG. 5(g), it can be seen that the C1s spectrum is shown and the binding energy is 282.7eV, 285.4eV and 288.1eV, and it can be confirmed that there are three peaks, which are carbon compounds of CC, CN, OC=O. It can be confirmed that it exists as a functional group.

도 5(h)에서는 N1s의 스펙트럼을 나타낸 것으로, 결합에너지가 397.3eV 및 398.7eV를 나타내어 두개의 피크로 존재함을 확인할 수 있고, 상기 피크는 피리딘-질소, 그래핀-질소 작용기에 의한 것임을 확인할 수 있다. 상기 질소의 피크가 다양하게 발생되는 것은 도파민 하이드로클로라이드에 아미노기(-NH2) 그룹이 존재하기 때문이며, 이들의 분해 시 피리딘-질소 및 그래핀-질소 작용기가 생성된다. 상기 피리딘-질소는 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC의 전지화학적 성능 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다. 결과적으로, XPS 분석은 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC의 고유한 성질을 유지하면서도 질소(N) 및 탄소(C)이 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC 상에 코팅되었음을 확인할 수 있다.5(h) shows the spectrum of N1s, and it can be confirmed that there are two peaks with binding energy of 397.3 eV and 398.7 eV, and the peak is due to pyridine-nitrogen, graphene-nitrogen functional groups. can The various peaks of the nitrogen are caused by the presence of an amino group (—NH 2 ) group in dopamine hydrochloride, and upon decomposition thereof, pyridine-nitrogen and graphene-nitrogen functional groups are generated. It can be seen that the pyridine-nitrogen can improve the electrochemical performance of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC. As a result, XPS analysis is LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O while maintaining the inherent properties of the 2 / NC nitrogen (N) and carbon (C) may be confirmed that the coating on the LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 / NC .

제조예 1Preparation Example 1

실시예 1에 따라 제조된 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC(양극활물질), 폴리비닐리덴디플루오라이드(PVDF, 바인더), 전도성 카본블랙(도전재)를 각각 80 : 10 : 10의 중량비로 혼합된 물질을 N-메틸피롤리돈에 용해시켜 슬러리를 제조한 후, 10㎛의 알루미늄 호일에 도포하고 실온에서 12시간 건조시킨 후, 컨벡션 오븐으로 120℃, 5시간 동안 건조시키고, 14㎜ 다이의 롤 프레스로 압연한 후, 진공 분위기 하에서 120℃, 5시간 동안 유지하여 전극을 제조하였고, Coin형 CR2032 타입 셀을 준비된 전극 디스크를 사용하여 작용 전극으로서 적층하였고, 기준 전극으로서 연마되고 분리막으로서 Cellgard 2340로 인해 음극 영역과 차단된 리튬이차전지용 양극을 제조하였다. LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC (positive electrode active material), polyvinylidene difluoride (PVDF, binder), and conductive carbon black (conductive material) prepared according to Example 1 were each in a weight ratio of 80: 10: 10 After dissolving the mixed material in N-methylpyrrolidone to prepare a slurry, it was applied to 10 μm aluminum foil and dried at room temperature for 12 hours, then dried in a convection oven at 120° C. for 5 hours, and 14 mm After rolling with the roll press of the die, the electrode was prepared by maintaining it at 120° C. for 5 hours in a vacuum atmosphere, and a coin-type CR2032 type cell was laminated as a working electrode using the prepared electrode disk, polished as a reference electrode, and as a separator. A positive electrode for a lithium secondary battery that was blocked from the negative electrode area by Cellgard 2340 was manufactured.

상기 제조된 양극, 음극, 및 Cellgard 2340로 이루어진 분리막을 사용하여 전극 조립체를 제조하였다. 상기 전극 조립체를 파우치에 넣고 리드선을 연결한 후, 1M의 LiPF6염이 녹아있는 부피비 1 : 1의 에틸렌카보네이트(EC)와 디에틸카보네이트(DEC)가 첨가제로 포함된 용액을 전해질로 주입하고, 습도 및 산소 함량이 5ppm 이하로 유지되는 아르곤 글로브 박스(Korean Kiyon) 내에서 밀봉하여 리튬이차전지를 조립하였다. 모든 전기화학적 측정은 배터리 사이클러(Battery Tester 05001, HTC)를 이용하여 수행되었고, 명시되지 않는 한 25℃에서 수행되었다.An electrode assembly was prepared using the prepared positive electrode, the negative electrode, and the separator made of Cellgard 2340. After putting the electrode assembly in a pouch and connecting a lead wire, a solution containing ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) in a volume ratio of 1:1 in which 1M LiPF 6 salt is dissolved as an additive is injected as an electrolyte, A lithium secondary battery was assembled by sealing it in an argon glove box (Korean Kiyon) in which humidity and oxygen content were maintained at 5 ppm or less. All electrochemical measurements were performed using a battery cycler (Battery Tester 05001, HTC) and were performed at 25°C unless otherwise specified.

제조예 2Preparation 2

실시예 2에 따라 제조된 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC를 양극활물질로 적용한 것을 제외하면, 제조예 1과 동일한 방법으로 리튬이차전지를 제조하였다. A lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC prepared according to Example 2 was applied as a cathode active material.

제조예 3Preparation 3

실시예 3에 따라 제조된 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC를 양극활물질로 적용한 것을 제외하면, 제조예 1과 동일한 방법으로 리튬이차전지를 제조하였다. A lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC prepared according to Example 3 was applied as a cathode active material.

비교제조예Comparative Preparation Example

비교예에 따라 제조된 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2를 양극활물질로 적용한 것을 제외하면, 제조예 1과 동일한 방법으로 리튬이차전지를 제조하였다. A lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 prepared according to Comparative Example was applied as a cathode active material.

실험예 5: 이차전지 성능 평가 1Experimental Example 5: Secondary Battery Performance Evaluation 1

도 6은 제조예 1 내지 3 및 비교제조예의 양극을 포함하는 리튬이차전지 방전곡선의 미분 용량(dQ/dV)의 그래프이다. 도6(a) 내지 (d)를 살펴보면, Li/Li+에 대한 3.0~4.3V 전압의 범위에서 0.1C의 초기 3싸이클에 대한 충방전율로 충전 및 방전 순환 연구가 수행된 결과이다. 도6(a)는 비교제조예의 양극을 포함하는 리튬이차전지의 충전/방전 용량으로 약209/206mAhg-1으로 수렴하였다. 도6(b) 내지 (d)는 제조예 1 내지 3의 양극을 포함하는 리튬이차전지의 초기 충방전용량으로 비교제조예의 리튬이차이차전지와 유사한 전기화학적 거동을 나타내었다. 제조예 1 내지 3의 리튬이차전지의 초기 방전용량은 각각 171mAhg-1, 202mAhg-1, 190mAhg-1로 나타났다. 상기 초기 충방전용량의 차이는 양극활물질로 적용된 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC의 NC 함량이 기인한 것으로 분석될 수 있다. 상세하게는, NC 함량이 0.1중량%인 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC은 NC 코팅층의 두께가 2㎚이고(도 3(f)의 (ⅰ 및 ⅱ)), 적은 함량에 따른 코팅층이 균일하지 못하여 초기 충방전 용량이 저하되었다. 반면에, NC 함량이 0.3중량%인 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC은 NC 코팅층의 두께가 5㎚이고(도 3(h)의 (ⅰ 및 ⅱ))은 과도한 두께의 코팅층을 형성하여, 초기 충방전 용량이 비교제조예보다 감소된 것으로 나타내었다. NC 함량이 0.2중량%인 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC은 NC 코팅층의 두께가 3㎚이고(도 3(g)의 (ⅰ 및 ⅱ))은 초기 충방전 효율이 가장 우수한 것으로 나타내어, 코팅층의 두께는 3㎚가 가장 최적의 두께이고 이에 따라, 가장 우수한 전기화학적 거동을 나타내는 것을 확인할 수 있다.6 is a graph of the differential capacity (dQ/dV) of a discharge curve of a lithium secondary battery including the positive electrodes of Preparation Examples 1 to 3 and Comparative Preparation Examples. 6(a) to (d), the charging and discharging cycle studies were conducted at a charge/discharge rate for the initial 3 cycles of 0.1C in a voltage range of 3.0 to 4.3V for Li/Li + . 6(a) shows the charge/discharge capacity of the lithium secondary battery including the positive electrode of Comparative Preparation Example converged to about 209/206 mAhg −1 . 6(b) to (d) show electrochemical behavior similar to that of the lithium secondary battery of Comparative Preparation Example as the initial charge/discharge capacity of the lithium secondary battery including the positive electrode of Preparation Examples 1 to 3; The initial discharge capacity of the lithium secondary battery prepared in Examples 1 to 3 was found to be respectively 171mAhg -1, 202mAhg -1, 190mAhg -1 . The difference in the initial charge/discharge capacity can be analyzed to be due to the NC content of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC applied as a positive electrode active material. Specifically, LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC having an NC content of 0.1% by weight has a NC coating layer thickness of 2 nm ((i and ii) of FIG. 3(f)), and a coating layer according to a small content It was not uniform, so the initial charge and discharge capacity was lowered. On the other hand, LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC with an NC content of 0.3% by weight has an NC coating layer thickness of 5 nm ((i and ii) in FIG. 3(h)) to form a coating layer of excessive thickness. , it was shown that the initial charge/discharge capacity was reduced compared to the Comparative Preparation Example. LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC with an NC content of 0.2% by weight has an NC coating layer thickness of 3 nm ((i and ii) in FIG. 3(g)), indicating that the initial charge/discharge efficiency is the best, As for the thickness of the coating layer, it can be seen that 3 nm is the most optimal thickness and, therefore, exhibits the most excellent electrochemical behavior.

상기 초기 3 싸이클에 대한 미분 용량 변화에 따르면, 제조예 1 내지 3 및 비교제조예의 리튬이차전지는 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2의 특성이 모두 유지되는 것으로 나타나, NC 코팅층이 리튬이차전지의 산화/환원 거동에 영향을 미치지 않음을 확인할 수 있다.According to the differential capacity change for the initial 3 cycles, the lithium secondary batteries of Preparation Examples 1 to 3 and Comparative Preparation Examples maintained all characteristics of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , and the NC coating layer was oxidized in the lithium secondary battery. It can be confirmed that /reduction does not affect the behavior.

실험예 6: 이차전지 성능 평가 2Experimental Example 6: Secondary Battery Performance Evaluation 2

도 7은 제조예 1내지 3 및 비교제조예의 양극을 포함하는 리튬이차전지를 3.0~4.3V의 전압 범위에서 40 싸이클 동안 0.1C의 충방전율로 충전 및 방전 순환을 반복하여 성능 평가를 수행한 결과이다.7 is a performance evaluation by repeating charging and discharging cycles of charging and discharging lithium secondary batteries including positive electrodes of Preparation Examples 1 to 3 and Comparative Preparation Examples at a charge/discharge rate of 0.1C for 40 cycles in a voltage range of 3.0 to 4.3V. to be.

도 7(a)를 참고하면, 비교제조예의 양극을 포함하는 리튬이차전지의 초기 충방전 용량이 170mAhg-1으로 수렴하였고, 쿨롬 효율이 약 98.7% 수준을 유지한 것으로 나타난 반면에, 제조예 1 내지 3의 양극을 포함하는 리튬이차전지의 초기 방전 용량은 40싸이클 동안 각각 142mAhg-1, 171mAhg-1, 158mAhg-1에 수렴하였고, 쿨롬 효율은 각각 83.6%, 87.6%, 85.2%으로 나타내었다. 도7(e)는 1C에서 비교제조예 및 제조예 1 내지 3의 싸이클 증가에 따른 충방전 특성을 나타낸다. 비교제조예 및 제조예 1 내지 3의 초기 싸이클의 방전 용량은 각각 182mAhg-1, 172mAhg-1, 183mAhg-1, 178mAhg-1로 나타내었고, 50 싸이클 후에 쿨롱 효율은 63.15%, 62.14%, 65.74%, 58.92%를 나타내었다. 일반적으로, 비교제조예의 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2은 PF6 -의 음이온 산화에 의한 발생될 수 있는 HF와 산소에 의한 표면 분해와 같은 여러 요인에 의해 전극 열화와 용량 감소이 발생할 수 있다. 반면에 제조예 2의 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC는 코팅량이 가장 적절하여 이차전지에 적용 시 효과적인 이온 및 전자의 이동이 원활하여 가장 우수한 전기화학적 성능을 나타내고, 제조예 1 및 3의 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC는 각각 적은 코팅량 및 과도한 코팅량에 따라 이온 및 전자의 이동이 원활하지 못해 전기화학적 성능이 저하되는 요인으로 작용하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7( a ), the initial charge/discharge capacity of the lithium secondary battery including the positive electrode of Comparative Preparation Example converged to 170mAhg -1 , and the coulombic efficiency was maintained at about 98.7% level, whereas Preparation Example 1 The initial discharge capacity of the lithium secondary battery including the positive electrodes of to 3 converges to 142mAhg -1 , 171mAhg -1 , 158mAhg -1 for 40 cycles, respectively, and the coulombic efficiency is 83.6%, 87.6%, and 85.2%, respectively. Figure 7 (e) shows the charging and discharging characteristics according to the increase in the cycle of Comparative Preparation Example and Preparation Examples 1 to 3 at 1C. The discharge capacities of Comparative Preparation Examples and Preparation Examples 1 to 3 in the initial cycle were 182mAhg -1 , 172mAhg -1 , 183mAhg -1 , 178mAhg -1 , respectively, and the coulombic efficiency after 50 cycles was 63.15%, 62.14%, and 65.74%. , 58.92%. In general, LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 of Comparative Preparation Example may cause electrode deterioration and capacity reduction due to various factors, such as surface decomposition by HF and oxygen, which may be generated by anionic oxidation of PF 6 -. On the other hand, LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC of Preparation Example 2 exhibits the best electrochemical performance due to smooth movement of ions and electrons when applied to a secondary battery due to the most appropriate coating amount, and It can be seen that LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC acts as a factor that deteriorates electrochemical performance due to poor movement of ions and electrons depending on a small amount of coating and an excessive amount of coating, respectively.

도7(f)는 비교제조예 및 제조예 1 내지 3의 전류세기에 따른 율특성을 나타낸 것으로, 각각 0.1C, 0.2C, 0.5C, 1C 및 2C에서 실험하였다. 제조예 1 내지 3 중에서 제조예 2가 전류세기에 따라 204.23mAhg-1, 194.09mAhg-1, 175.65mAhg-1, 158.25mAhg-1, 124.31mAhg-1을 나타내어 가장 우수한 것으로 나타내었다. 이에 반해, 비교제조예는 전류세기에 따라 199.21mAhg-1, 192.14mAhg-1, 171mAhg-1, 157.37mAhg-1, 100.01mAhg-1을 나타내었다. 특히, 2C에서 제조예 2의 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC의 충방전 용량이 124mAhg-1로 수렴하는 것으로 나타나 가장 충방전 용량 및 특성이 향상되었음을 확인할 수 있다.7(f) shows the rate characteristics according to the current intensity of Comparative Preparation Examples and Preparation Examples 1 to 3, and experiments were conducted at 0.1C, 0.2C, 0.5C, 1C and 2C, respectively. Preparation Examples 1 to 3 in Preparation Example 2 in accordance with the current intensity 204.23mAhg -1, 194.09mAhg -1, 175.65mAhg -1 , 158.25mAhg -1, -1 exhibits a 124.31mAhg shown to be the most superior. In contrast, Comparative Preparation Example showed 199.21mAhg -1 , 192.14mAhg -1 , 171mAhg -1 , 157.37mAhg -1 , 100.01mAhg -1 depending on the current strength. In particular, it can be seen that the charge/discharge capacity of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC of Preparation Example 2 converges to 124mAhg -1 at 2C, confirming that the charge/discharge capacity and characteristics are the most improved.

실험예 7: 이차전지 성능 평가 3Experimental Example 7: Secondary Battery Performance Evaluation 3

도8은 비교제조예 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 및 제조예 1내지 3의 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC는 전기화학적 성능 향상을 평가하기위해 100kHz~10mHz 범위에서 EIS(Electrochemical Impedance System) 측정 분석 결과이다. 도 8을 살펴보면, 비교제조예 및 제조예 1 내지 3에서 모두 고주파 영역에서 작은 반원 형태의 임피던스 플롯이 관찰되고, 이는 고상 및 전해질 사이에 형성된 층이 임피던스 플롯에 기인한 것으로 분석된다. 또한, 중주파 영역에서 관찰된 작은 반원은 전하 이동 시 받는 저항으로 인해 나타냄을 확인할 수 있다. 제조예 2의 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/NC는 전하의 이동이 용이함에 따라 전하 이동에 따른 저항이 감소하여 가장 작은 반원을 나타내는 것을 확인할 수 있고, 이에 따라 제조예 1 및 3과 비교제조예에 비하여 가장 전기화학적 성능이 우수함을 확인할 수 있다.Figure 8 is Comparative Preparation Example LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 and Preparation Examples 1 to 3 LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC EIS (Electrochemical Impedance System) in the range of 100kHz to 10mHz to evaluate the electrochemical performance improvement ) is the result of measurement analysis. Referring to FIG. 8 , in both Comparative Preparation Examples and Preparation Examples 1 to 3, impedance plots in the form of a small semicircle were observed in the high frequency region, which is analyzed to be due to the impedance plot of the layer formed between the solid phase and the electrolyte. In addition, it can be confirmed that the small semicircle observed in the mid-frequency region is due to the resistance received during charge transfer. It can be seen that LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /NC of Preparation Example 2 exhibits the smallest semicircle due to a decrease in resistance due to charge transfer as the transfer of charge is easy, and thus Comparative Preparation of Preparation Examples 1 and 3 It can be seen that the electrochemical performance is the best compared to the example.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (12)

(a) 리튬 금속산화물 입자를 준비하는 단계;
(b) 상기 입자를 도파민 하이드로클로라이드와 혼합 및 건식 분쇄하여 혼합물을 수득하는 단계; 및
(c) 상기 혼합물을 소성하여 상기 리튬 금속산화물 표면의 적어도 일부에 N-도핑된 탄소 코팅층이 형성되는 양극활물질을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 (c) 단계의 코팅층의 두께가 1~10㎚인, 리튬이차전지용 양극활물질의 제조방법.
(a) preparing lithium metal oxide particles;
(b) mixing and dry grinding the particles with dopamine hydrochloride to obtain a mixture; and
(c) preparing a cathode active material in which an N-doped carbon coating layer is formed on at least a portion of the surface of the lithium metal oxide by calcining the mixture;
The thickness of the coating layer of step (c) is 1 ~ 10㎚, a method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 리튬 금속산화물은 LiNixCoyMnzO2이고,
상기 리튬 금속산화물은 0<x<1, 0≤y<1, 0<z<1를 만족하는, 리튬이차전지용 양극활물질의 제조방법.
According to claim 1,
The lithium metal oxide is LiNi x Co y Mn z O 2 And ,
The lithium metal oxide satisfies 0<x<1, 0≤y<1, 0<z<1, a method of manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 리튬 금속산화물의 평균 입경은 3~10㎛인, 리튬이차전지용 양극활물질의 제조방법.
According to claim 1,
The average particle diameter of the lithium metal oxide is 3 to 10㎛, a method of manufacturing a positive electrode active material for a lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 도파민 하이드로클로라이드의 함량이 상기 리튬 금속산화물 총 중량을 기준으로 0.1~0.3중량%인, 리튬이차전지용 양극활물질의 제조방법.
According to claim 1,
The content of the dopamine hydrochloride is 0.1 to 0.3% by weight based on the total weight of the lithium metal oxide, a method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 (c) 단계의 소성은 200~600℃, 2~4시간 조건에서 수행되는, 리튬이차전지용 양극활물질의 제조방법.
According to claim 1,
The calcination of step (c) is carried out at 200 ~ 600 ℃, 2 ~ 4 hours conditions, a method of manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery.
제1항 내지 제4항 및 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된 리튬이차전지용 양극활물질.A cathode active material for a lithium secondary battery prepared by the method according to any one of claims 1 to 4 and 7. 제8항에 따른 리튬이차전지용 양극활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 슬러리가 집전체에 도포되어 제조된, 리튬이차전지용 양극.A positive electrode for a lithium secondary battery prepared by applying a slurry comprising the positive electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 8, a binder, and a conductive material to a current collector. 제9항에 있어서,
상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐플루오라이드, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오즈, 전분, 히드록시프로필셀룰로오즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌(EPDM)고무, 스티렌-부티렌고무, 및 불소고무로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인, 리튬이차전지용 양극.
10. The method of claim 9,
The binder is polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, starch, hydroxypropyl cellulose, polyvinyl pyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene (EPDM) ) at least one selected from the group consisting of rubber, styrene-butyrene rubber, and fluororubber, a positive electrode for a lithium secondary battery.
제9항에 있어서,
상기 리튬이차전지용 양극활물질의 함량은 상기 슬러리의 총 중량을 기준으로 60~95중량%인, 리튬이차전지용 양극.
10. The method of claim 9,
The content of the positive electrode active material for a lithium secondary battery is 60 to 95% by weight based on the total weight of the slurry, a positive electrode for a lithium secondary battery.
제9항에 따른 양극;
음극;
상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막; 및
전해질;을 포함하는, 리튬이차전지.
The positive electrode according to claim 9;
cathode;
a separator interposed between the anode and the cathode; and
A lithium secondary battery comprising; an electrolyte.
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