KR102274784B1 - positive material having surface coated positive active material for lithium secondary battery, preparation method thereof and lithium secondary battery comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 이차전지용 양극재료를 제공한다. 상기 이차전지용 양극 재료는 양극 활물질 입자 및 상기 양극 활물질 입자의 표면 상에 위치하고 하기 화학식 1로 표시된 물질을 함유하는 표면 코팅층을 포함하는 것으로, 하기 화학식 1에서, X는 OH, F 또는 Cl이고, x는 0 내지 1일 수 있다.
[화학식 1]
Ca5(PO4)3X1-xLix
One embodiment of the present invention provides a cathode material for a secondary battery. The positive electrode material for a secondary battery includes positive electrode active material particles and a surface coating layer located on the surface of the positive electrode active material particles and containing a material represented by the following Chemical Formula 1, where X is OH, F or Cl, and x may be 0 to 1.
[Formula 1]
Ca 5 (PO 4 ) 3 X 1- xLix

Figure 112019096401824-pat00006
Figure 112019096401824-pat00006

Description

표면 코팅된 양극 활물질을 갖는 리튬 이차전지용 양극 재료, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지{positive material having surface coated positive active material for lithium secondary battery, preparation method thereof and lithium secondary battery comprising the same}A positive material for a lithium secondary battery having a surface-coated positive active material, a manufacturing method thereof, and a lithium secondary battery comprising the same

본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a lithium secondary battery.

이차전지는 방전 뿐 아니라 충전이 가능하여 반복적으로 사용할 수 있는 전지를 말한다. 이차전지 중 대표적인 리튬 이차전지는 양극활물질에 포함된 리튬이온이 전해질을 거쳐 음극으로 이동한 후 음극활물질의 층상 구조 내로 삽입되며(충전), 이 후 음극활물질의 층상 구조 내로 삽입되었던 리튬 이온이 다시 양극으로 되돌아가는(방전) 원리를 통해 작동한다. 이러한 리튬 이차전지는 현재 상용화되어 휴대전화, 노트북 컴퓨터 등의 소형전원으로 사용되고 있으며, 하이브리드 자동차 등의 대형 전원으로도 사용가능할 것으로 예측되고 있어, 그 수요가 증대될 것으로 예상된다.A secondary battery refers to a battery that can be used repeatedly because it can be charged as well as discharged. In a typical lithium secondary battery among secondary batteries, lithium ions contained in the positive electrode active material move to the negative electrode through the electrolyte, and then are inserted into the layered structure of the negative electrode active material (charging), and then the lithium ions inserted into the layered structure of the negative electrode active material are returned again. It works on the principle of returning to the positive pole (discharge). These lithium secondary batteries are currently commercialized and used as small power sources for mobile phones and notebook computers, and are expected to be used as large power sources for hybrid vehicles, and the demand is expected to increase.

그러나, 리튬 이차전지에서 양극 활물질로 주로 사용되는 복합금속산화물은 전해질과의 반응에 의해 열화되는 등 다소 부족한 신뢰성을 나타내고 있는 실정이다.However, the composite metal oxide, which is mainly used as a positive electrode active material in a lithium secondary battery, is deteriorated due to a reaction with an electrolyte, and thus shows somewhat insufficient reliability.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 안정성이 개선된 이차전지용 활물질 및 이를 포함하는 이차전지를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide an active material for a secondary battery with improved stability and a secondary battery including the same.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 실시예는 이차전지용 양극재료를 제공한다. 상기 이차전지용 양극 재료는 양극 활물질 입자 및 상기 양극 활물질 입자의 표면 상에 위치하고 하기 화학식 1로 표시된 물질을 함유하는 표면 코팅층을 포함하는 것으로, 하기 화학식 1에서, X는 OH, F 또는 Cl이고, x는 0 내지 1일 수 있다.In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention provides a cathode material for a secondary battery. The positive electrode material for a secondary battery includes positive electrode active material particles and a surface coating layer located on the surface of the positive electrode active material particles and containing a material represented by the following Chemical Formula 1, where X is OH, F or Cl, and x may be 0 to 1.

[화학식 1][Formula 1]

Ca5(PO4)3X1-xLixCa 5 (PO 4 ) 3 X 1- xLix

상기 양극 활물질은 화학식 Li1+x(Ni1-y-zCoyM)1-xO2 으로 나타내어지는 것으로, 상기 화학식에서, M은 Sc, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Al, Ga, In, Sn, Bi 또는 Mn이고, -0.2 ≤ x ≤ 0.2, 0.01 ≤ y ≤ 0.5, 0.01 ≤ z ≤ 0.5, 0 < y+z < 1일 수 있다.The cathode active material is represented by the formula Li 1+x (Ni 1-yz Co y M) 1-x O 2 In the formula, M is Sc, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Al, Ga, In, Sn, Bi or Mn, where -0.2 ≤ x ≤ 0.2, 0.01 ≤ y ≤ 0.5, 0.01 ≤ z ≤ 0.5, 0 < y+z < 1.

상기 표면 코팅층의 두께는 0.1 내지 100nm일 수 있다.The thickness of the surface coating layer may be 0.1 to 100 nm.

상기 화학식 1로 나타내어지는 표면 코팅층은 Ca5(PO4)3(OH)1-xLix, 및 Ca5(PO4)3(F)1-xLix 중 적어도 하나를 함유하는 층일 수 있다.The surface coating layer represented by Formula 1 may be a layer containing at least one of Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH) 1-x Lix, and Ca 5 (PO 4 ) 3 (F) 1-x Lix.

상기 표면 코팅층은 비행시간-이차 이온 질량 분석법(Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry, ToF-SIMS) 분석에서 CaPOHx - (x = 3 또는 4) 피크 및 LiCaPOHy - (y = 0, 1, 2, 3, 또는 4) 피크 중 적어도 하나를 나타내는 것일 수 있다.The surface coating layer is a CaPOH x - (x = 3 or 4) peak and LiCaPOH y - (y = 0, 1, 2, 3, or 4) may represent at least one of the peaks.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 실시예는 이차전지용 양극 재료 제조방법을 제공한다. 상기 이차전지용 양극 재료 제조방법은 용매에 인산과 칼슘염을 용해시켜 코팅 용액을 준비하는 단계, 상기 코팅 용액에 양극 활물질을 첨가하여 침전물을 얻는 단계 및 상기 침전물을 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.Another embodiment of the present invention provides a method for manufacturing a cathode material for a secondary battery in order to achieve the above technical problem. The method for preparing a cathode material for a secondary battery may include preparing a coating solution by dissolving phosphoric acid and a calcium salt in a solvent, adding a cathode active material to the coating solution to obtain a precipitate, and heat-treating the precipitate.

상기 용매는 물, 정제수, 증류수를 포함할 수 있다.The solvent may include water, purified water, or distilled water.

상기 열처리는 200 내지 290℃의 온도에서 수행될 수 있다.The heat treatment may be performed at a temperature of 200 to 290 °C.

상기 코팅 용액에 양극 활물질을 첨가하여 침전물을 얻는 단계 이후, 상기 침전물을 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 건조는 50 내지 100℃의 온도에서 수행될 수 있다.After obtaining a precipitate by adding a positive electrode active material to the coating solution, the method may further include drying the precipitate. The drying may be performed at a temperature of 50 to 100 ℃.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따라, 표면 처리를 통해 안정성이 향상된 양극 활물질을 얻을 수 있다. As described above, according to the embodiment of the present invention, a positive electrode active material having improved stability may be obtained through surface treatment.

그러나, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극 재료 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 제조예에 따른 표면 코팅층이 형성된 리튬 화합물 및 비교예들에 따른 리튬 화합물의 XRD 그래프를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 제조예에 따른 표면 코팅층이 형성된 리튬 화합물의 열중량분석(Thermogravimetric Analyzer, TG) 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제조예에 따른 표면 코팅층이 형성된 리튬 화합물을 이용한 전극의 순환 전압 전류법(Cyclic Voltammetry, CV) 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6a는 본 발명의 화학 안정성 실험예 1에 따른 펠렛의 XRD 결과를 나타낸 그래프들이다.
도 6b는 본 발명의 화학 안정성 실험예 2에 따른 펠렛의 XRD 결과를 나타낸 그래프들이다.
도 6c 및 6d는 각각 화학 안정성 실험예 1 및 2에서 이용된 하이드록시 아파타이트, 플루오르 아파타이트의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 제조예에 따른 표면 코팅층이 형성된 양극 활물질의 SEM 매핑을 나타낸 이미지들이다.
도 7c는 본 발명의 제조예에 따른 표면 코팅층이 형성된 양극 활물질의 TEM 매핑을 나타낸 이미지들이다.
도 8은 본 발명의 제조예에 따른 표면 코팅층이 형성된 양극 활물질(treated) 및 비교예에 따른 양극 활물질(bare)의 XRD 결과를 나타낸 그래프들이다.
도 9는 본 발명의 제조예에 따른 표면 코팅층이 형성된 양극 활물질(treated) 및 비교예에 따른 양극 활물질(bare)의 표면에 대한 ToF-SIMS(Time-of-Flight secondary ion mass spectrometry) 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10, 도 11 및 도 12는 전지 제조예(treated) 및 전지 비교예(bare)에 따른 전지들의 충방전 특성을 나타낸 그래프이다.
도 13은 전지 제조예에 다른 전지의 충방전 사이클 이후 양극 활물질의 XRD 그래프이다.
1 is a schematic diagram showing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a cathode material according to an embodiment of the present invention.
3 shows an XRD graph of a lithium compound having a surface coating layer formed thereon according to Preparation Example of the present invention and a lithium compound according to Comparative Examples.
4 is a graph showing the results of thermogravimetric analysis (TG) of a lithium compound having a surface coating layer formed according to a preparation example of the present invention.
5 is a graph showing the cyclic voltammetry (CV) measurement results of an electrode using a lithium compound having a surface coating layer formed according to a preparation example of the present invention.
Figure 6a is a graph showing the XRD results of the pellets according to the chemical stability Experimental Example 1 of the present invention.
Figure 6b is a graph showing the XRD results of the pellets according to the chemical stability Experimental Example 2 of the present invention.
6c and 6d are schematic diagrams showing the structures of hydroxyapatite and fluorapatite used in Chemical Stability Experimental Examples 1 and 2, respectively.
7A and 7B are images showing SEM mapping of the positive active material on which the surface coating layer is formed according to Preparation Example of the present invention.
7c is an image showing the TEM mapping of the positive active material with the surface coating layer formed according to the preparation example of the present invention.
8 is a graph showing XRD results of a positive electrode active material having a surface coating layer formed according to Preparation Example of the present invention (treated) and a positive electrode active material (bare) according to Comparative Example.
9 is a time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) analysis result of the surface of the positive electrode active material having a surface coating layer according to Preparation Example of the present invention (treated) and the positive electrode active material (bare) according to Comparative Example. This is the graph shown.
10, 11, and 12 are graphs illustrating charge/discharge characteristics of batteries according to a battery preparation example (treated) and a battery comparative example (bare).
13 is an XRD graph of a positive active material after a charge/discharge cycle of a battery according to Battery Preparation Example.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

본 명세서에서 "X 내지 Y"에 대한 범위를 기재한 경우에는, X와 Y 사이의 모든 수 또한 함께 기재된 것으로 해석되어야 한다. 일 예로서, 1 내지 10의 범위가 기재되어 있는 경우, 1과 10뿐 아니라 그 사이에 있는 수 즉, 정수 및 소수가 모두 기재된 것으로 해석해야 할 것이다.In this specification, when a range for "X to Y" is described, all numbers between X and Y should also be construed as being recited together. As an example, when a range of 1 to 10 is described, it should be interpreted that not only 1 and 10 but also numbers therebetween, ie, integers and decimals, are all described.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 이차전지(100)는 리튬이 탈삽입될 수 있는 음극 활물질을 구비하는 음극, 위에서 설명한 양극 활물질을 함유하는 양극 및 음극과 양극 사이에 배치된 전해질(160)을 포함하는 것일 수 있다. 음극 활물질층(120)과 음극 집전체(110)를 음극으로, 양극 활물질층(140)과 양극 집전체(150)를 양극으로 명명할 수 있다. 자세하게는, 음극 활물질층(120), 양극 활물질층(140), 및 이들 사이에 개재된 세퍼레이터(130)를 포함하며, 음극 활물질층(120)과 세퍼레이터(130) 사이, 및 양극 활물질층(140)과 세퍼레이터(130) 사이에는 전해질(160)이 배치 또는 충전될 수 있다. 또한, 음극 활물질층(120)은 음극 집전체(110) 상에 배치될 수 있고, 양극 활물질층(140)은 양극 집전체(150) 상에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 1 , the secondary battery 100 includes a negative electrode having a negative active material into which lithium can be inserted and removed, a positive electrode containing the above-described positive electrode active material, and an electrolyte 160 disposed between the negative electrode and the positive electrode. can The anode active material layer 120 and the anode current collector 110 may be referred to as an anode, and the cathode active material layer 140 and the cathode current collector 150 may be referred to as a cathode. Specifically, it includes a negative active material layer 120 , a positive active material layer 140 , and a separator 130 interposed therebetween, and between the negative active material layer 120 and the separator 130 , and the positive active material layer 140 . ) and the separator 130 , the electrolyte 160 may be disposed or filled. In addition, the anode active material layer 120 may be disposed on the anode current collector 110 , and the cathode active material layer 140 may be disposed on the cathode current collector 150 .

<양극><Anode>

양극을 얻기 위하여, 양극 활물질을 준비할 수 있다. 양극 활물질은 리튬을 가역적으로 삽입 및 탈리시키는 입자로서, 리튬-전이금속 산화물일 수 있다. 리튬-전이금속 산화물은 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용될 수 있으며, 예를 들어, LiCoO2, LiNiO2, Li(CoxNi1-x)O2 (0.5 ≤ x 〈 1), LiMn2O4, LiMn5O12 일 수 있다. In order to obtain a positive electrode, a positive electrode active material may be prepared. The positive active material is a particle that reversibly inserts and desorbs lithium, and may be a lithium-transition metal oxide. Any lithium-transition metal oxide may be used as long as it is conventionally used in the art, for example, LiCoO 2 , LiNiO 2 , Li(Co x Ni 1-x )O 2 (0.5 ≤ x < 1), LiMn 2 O 4 , LiMn 5 O 12 .

일 예로서, 양극 화합물을 화학식 Li1+x(Ni1-y-zCoyM)1-xO2 으로 나타내어지는 것으로, M은 Sc, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Al, Ga, In, Sn, Bi 또는 Mn일 수 있다. 또한, -0.2 ≤ x ≤ 0.2, 0.01 ≤ y ≤ 0.5, 0.01 ≤ z ≤ 0.5, 0 < y+z < 1)일 수 있다. 자세하게는, 양극 활물질은 [Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2, Li[Ni0.6Co0.2Mn0.2]O2, Li[Ni0.85Co0.1Al0.5]O2 일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. As an example, the positive electrode compound is represented by the formula Li 1+x (Ni 1-yz Co y M) 1-x O 2 , where M is Sc, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn , Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Al, Ga, In, Sn, Bi or Mn. Also, -0.2 ≤ x ≤ 0.2, 0.01 ≤ y ≤ 0.5, 0.01 ≤ z ≤ 0.5, 0 < y+z < 1). Specifically, the cathode active material may be [Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 ]O 2 , Li[Ni 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 ]O 2 , Li[Ni 0.85 Co 0.1 Al 0.5 ]O 2 , However, the present invention is not limited thereto.

표면 코팅층은 양극 활물질 입자의 표면 상에 위치하고 하기 화학식 1로 표시된 인산 화합물을 함유하는 것일 수 있다. The surface coating layer may be positioned on the surface of the positive active material particles and contain a phosphoric acid compound represented by the following Chemical Formula 1.

[화학식 1][Formula 1]

Ca5(PO4)3(X)1-xLix Ca 5 (PO 4 ) 3 (X) 1-x Li x

상기 화학식 1에서, X는 OH, F 또는 Cl, x는 0 내지 1일 수 있다.In Formula 1, X may be OH, F or Cl, and x may be 0 to 1.

자세하게는, 표면 코팅층은 Ca5(PO4)3(OH)1-xLix, Ca5(PO4)3(Cl)1-xLix 또는 Ca5(PO4)3(F)1-xLix를 함유하는 것으로, 특히, Ca5(PO4)3(OH)1-xLix, 및 Ca5(PO4)3(F)1-xLix 중 적어도 하나를 함유하는 것일 수 있다(여기서, x는 0 내지 1). 즉, 표면 코팅층은 하이드록시 아파타이트, 플루오로 아파타이트, 또는 클로로 아파타이트를 함유하며, 상기 아파타이트는 리튬이 도핑된 것일 수 있다. Specifically, the surface coating layer is Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH) 1-x Lix, Ca 5 (PO 4 ) 3 (Cl) 1-x Lix or Ca 5 (PO 4 ) 3 (F) 1-x Lix In particular, it may contain at least one of Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH) 1-x Lix, and Ca 5 (PO 4 ) 3 (F) 1-x Lix (here, x is 0 to 1). That is, the surface coating layer contains hydroxyapatite, fluoroapatite, or chloroapatite, and the apatite may be doped with lithium.

또한, 표면 코팅층은 비행시간-이차 이온 질량 분석법(Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry, ToF-SIMS) 분석에서 CaPOHx - (x = 3 또는 4) 피크 및 LiCaPOHy - (y = 0, 1, 2, 3, 또는 4) 피크 중 적어도 하나를 나타낼 수 있다. In addition, the surface coating layer was obtained from the CaPOH x - (x = 3 or 4) peak and LiCaPOH y - (y = 0, 1, 2) in Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (ToF-SIMS) analysis. , 3, or 4) peaks.

표면 코팅층은 양극 활물질 입자의 표면 상에 층상(layered) 구조로 형성되는 것일 수 있으며, 아일랜드(island) 형태로 부착되는 것일 수 있다. 여기서, 아일랜드 형태란 소정의 부피를 갖는 반구형, 비구형, 또는 비정형의 형상이 불연속적으로 위치하는 형태를 의미하는 것일 수 있다. The surface coating layer may be formed in a layered structure on the surface of the positive active material particles, and may be attached in the form of an island. Here, the island shape may mean a shape in which a hemispherical, non-spherical, or atypical shape having a predetermined volume is discontinuously located.

이러한 표면 코팅층은 양극 활물질을 보호하는 역할을 수행함으로써, 안정성을 개선하는 것일 수 있다. 또한, 표면 코팅층은 리튬이 도핑된 것으로서, 리튬 금속 이온의 이동을 방해하지 않는 것일 수 있다.Such a surface coating layer may serve to protect the positive active material, thereby improving stability. In addition, the surface coating layer is doped with lithium, and may not interfere with the movement of lithium metal ions.

표면 코팅층의 두께는 0.1 내지 100 nm, 일 예로서, 1 내지 80nm, 더 자세하게는, 5 내지 20nm일 수 있다. 표면 코팅층의 두께가 지나치게 두꺼우면 전극의 단위 부피당 활성 리튬의 양이 감소하게 되어, 이를 포함하는 이차전지의 용량 저하를 유발할 수 있다. 또한, 표면 코팅층의 두께가 지나치게 얇으면, 활물질과 전해질과의 부반응을 억제하는 효과가 미미하게 작용할 수 있다. 따라서, 상기의 두께 범위를 만족하는 것일 수 있다. The thickness of the surface coating layer may be 0.1 to 100 nm, for example, 1 to 80 nm, more specifically, 5 to 20 nm. When the thickness of the surface coating layer is too thick, the amount of active lithium per unit volume of the electrode is reduced, which may cause a decrease in the capacity of a secondary battery including the same. In addition, when the thickness of the surface coating layer is too thin, the effect of suppressing the side reaction between the active material and the electrolyte may be insignificant. Accordingly, the thickness range may be satisfied.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극 재료 제조방법을 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a cathode material according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 용매에 인산과 칼슘염을 용해시켜 코팅 용액을 준비하는 단계(S10)를 포함할 수 있다Referring to FIG. 2 , it may include a step (S10) of preparing a coating solution by dissolving phosphoric acid and calcium salt in a solvent.

용매는 물일 수 있다. 자세하게는, 증류수, 정제수일 수 있으며, 바람직하게는 탈이온수일 수 있다. 인산은 H3PO4일 수 있다. 상기 칼슘염은 질산칼슘, 염화칼슘, 칼슘 아세테이트, 황화칼슘, 또는 이들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 이러한 칼슘염은 상기 처리용액이 약산성을 나타낼 수 있도록 하는 약산성화가 가능한 산성원료일 수 있다.The solvent may be water. Specifically, it may be distilled water or purified water, preferably deionized water. The phosphoric acid may be H 3 PO 4 . The calcium salt may be calcium nitrate, calcium chloride, calcium acetate, calcium sulfide, or a combination of two or more thereof. The calcium salt may be an acidic raw material capable of being slightly acidified so that the treatment solution can exhibit weak acidity.

상기 코팅 용액에 양극 활물질을 첨가하여 침전물을 얻는 단계(S20)를 포함할 수 있다.It may include a step (S20) of obtaining a precipitate by adding a cathode active material to the coating solution.

일 예로서, 코팅 용액 내 인산 및 칼슘염은 양극 활물질에 의한 잔류 리튬 금속 화합물과 반응하여, 하기의 반응식 1 및/또는 반응식 2를 통해 침전물인 칼슘리튬인산염을 형성할 수 있다. 그러나, 하기의 반응에 한정되는 것은 아니다.As an example, phosphoric acid and calcium salt in the coating solution may react with residual lithium metal compound by the positive electrode active material to form calcium lithium phosphate as a precipitate through Scheme 1 and/or Scheme 2 below. However, it is not limited to the following reaction.

[반응식 1][Scheme 1]

Figure 112019096401824-pat00001
Figure 112019096401824-pat00001

[반응식 2][Scheme 2]

Figure 112019096401824-pat00002
Figure 112019096401824-pat00002

자세하게는, 리튬-전이금속 산화물인 양극 활물질의 표면 상에는 전이금속과 산화물을 형성하지 못하고 잔류하는 리튬 금속 산화물이 존재할 수 있다. 잔류 리튬 금속 화합물은 일 예로서, 탄산리튬(Li2CO3), 수산화리튬(LiOH) 등 일 수 있다. 이러한 잔류 리튬 금속 화합물은 이차전지 내에서 전해질 내 물질과 반응할 수 있다. 이에 의하여 얻어진 반응물은 양극 활물질의 표면 상에 축적될 수 있으며, 리튬 금속 이온의 이동을 방해할 수 있다. 일 예로서, 잔류 리튬 금속 화합물은 전해질 내의 불산 등과 반응하여 플루오르리튬(LiF)를 생성할 수 있다.Specifically, on the surface of the positive electrode active material, which is a lithium-transition metal oxide, a lithium metal oxide remaining without forming an oxide with the transition metal may be present. The residual lithium metal compound may be, for example, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), lithium hydroxide (LiOH), or the like. Such residual lithium metal compound may react with the material in the electrolyte in the secondary battery. The reactant obtained by this may accumulate on the surface of the positive electrode active material, and may interfere with the movement of lithium metal ions. As an example, the residual lithium metal compound may react with hydrofluoric acid in the electrolyte to generate lithium fluoride (LiF).

그러나, 본 발명에 따라, 잔류 리튬 금속 화합물은 표면 코팅층을 형성하는 과정에서 소모됨에 따라 전해질과의 부반응에 따른 양극 활물질의 열화를 억제할 수 있다. However, according to the present invention, as the residual lithium metal compound is consumed in the process of forming the surface coating layer, it is possible to suppress deterioration of the positive electrode active material due to a side reaction with the electrolyte.

상기로부터 얻어진 침전물은 건조하는 단계(미도시)를 더 수행할 수 있다. 건조는 50 내지 100℃, 일 예로서, 60 내지 95℃, 다른 예로서, 70 내지 90℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있다. 상기 침전물은 열처리 하기 전에 열처리 수행 온도보다 낮은 온도에서 건조하는 단계를 더 포함함으로써, 본 발명에 따른 물질을 함유하는 표면 코팅층을 얻는 것일 수 있다. The precipitate obtained from the above may further perform a drying step (not shown). Drying may be performed at a temperature of 50 to 100 ℃, for example, 60 to 95 ℃, as another example, 70 to 90 ℃. The precipitate may be obtained by obtaining a surface coating layer containing the material according to the present invention by further comprising the step of drying at a temperature lower than the heat treatment temperature before heat treatment.

상기 침전물을 열처리하는 단계(S30)을 포함할 수 있다. 상기 열처리 단계를 통해 양극 활물질 입자의 표면 상에 표면 코팅층이 형성될 수 있으며, 상기 표면 코팅층은 하이드록시 아파타이트, 플루오로 아파타이트, 또는 클로로 아파타이트를 함유하며, 상기 아파타이트는 리튬이 도핑된 것일 수 있다.It may include the step of heat-treating the precipitate (S30). A surface coating layer may be formed on the surface of the positive active material particles through the heat treatment step, and the surface coating layer may contain hydroxyapatite, fluoroapatite, or chloroapatite, and the apatite may be doped with lithium.

일 예로서, 상기 반응식 1 및/또는 2로부터 얻어진 침전물인 칼슘리튬인산염은 열처리함으로써, 하기의 반응식 3을 통해 상기 화학식 1로 표시된 물질을 형성할 수 있다. As an example, calcium lithium phosphate, which is a precipitate obtained from Schemes 1 and/or 2, may be heat-treated to form a material represented by Formula 1 through Scheme 3 below.

[반응식 3][Scheme 3]

Figure 112019096401824-pat00003
Figure 112019096401824-pat00003

열처리는 200 내지 290℃, 일 예로서, 230 내지 280℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있다. 자세하게는, 240 내지 260℃의 온도에서 1시간 내지 3시간 동안 수행될 수 있다. 상기 온도 범위를 만족하는 경우에, 잔류 리튬 금속 화합물을 포함하지 않으면서 본 발명에 따른 물질을 함유하는 표면 코팅층을 얻는 것일 수 있다.The heat treatment may be performed at a temperature of 200 to 290 °C, for example, 230 to 280 °C. Specifically, it may be carried out at a temperature of 240 to 260° C. for 1 hour to 3 hours. When the above temperature range is satisfied, it may be possible to obtain a surface coating layer containing the material according to the present invention without including the residual lithium metal compound.

이와 같이 얻어진 표면 코팅층을 함유하는 양극 활물질, 도전재, 및 결합제를 혼합하여 양극 재료를 얻을 수 있다. 이 때, 도전재는 천연 흑연, 인조 흑연, 코크스류, 카본 블랙, 탄소 나노튜브, 그래핀 등의 탄소 재료일 수 있다. 결합제는 열가소성 수지 예를 들어, 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 사불화에틸렌, 불화비닐리덴계 공중합체, 육불화프로필렌 등의 불소 수지, 및/또는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지를 포함할 수 있다. The positive electrode material can be obtained by mixing the positive electrode active material containing the surface coating layer obtained in this way, the conductive material, and the binder. In this case, the conductive material may be a carbon material such as natural graphite, artificial graphite, coke, carbon black, carbon nanotubes, or graphene. The binder is a thermoplastic resin, for example, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, ethylene tetrafluoride, vinylidene fluoride-based copolymer, fluororesin such as propylene hexafluoride, and/or polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene. may include

양극 재료를 양극 집전체 상에 도포하여 양극을 형성할 수 있다. 양극 집전체는 Al, Ni, 스테인레스 등의 도전체일 수 있다. 양극 재료를 양극 집전체 상에 도포하는 것은 가압 성형, 또는 유기 용매등을 사용하여 페이스트를 만든 후 이 페이스트를 집전체 상에 도포하고 프레스하여 고착화하는 방법을 사용할 수 있다. 유기 용매는 N,N-디메틸아미노프로필아민, 디에틸트리아민 등의 아민계; 에틸렌옥시드, 테트라히드로푸란 등의 에테르계; 메틸에틸케톤 등의 케톤계; 아세트산메틸 등의 에스테르계; 디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 등의 비양성자성 극성 용매 등일 수 있다. 페이스트를 양극 집전체 상에 도포하는 것은 예를 들면, 그라비아 코팅법, 슬릿다이 코팅법, 나이프 코팅법, 스프레이 코팅법을 사용하여 수행할 수 있다.A positive electrode material may be applied on a positive electrode current collector to form a positive electrode. The positive electrode current collector may be a conductor such as Al, Ni, or stainless steel. Applying the positive electrode material on the positive electrode current collector may be performed by pressure molding or a method of making a paste using an organic solvent and then applying the paste on the current collector and pressing the paste to fix it. The organic solvent is an amine-based solvent such as N,N-dimethylaminopropylamine and diethyltriamine; ethers such as ethylene oxide and tetrahydrofuran; ketones such as methyl ethyl ketone; esters such as methyl acetate; and an aprotic polar solvent such as dimethylacetamide or N-methyl-2-pyrrolidone. Applying the paste on the positive electrode current collector may be performed using, for example, a gravure coating method, a slit die coating method, a knife coating method, or a spray coating method.

<음극><Cathode>

음극활물질은 리튬 이온을 탈삽입하거나 변환(conversion) 반응을 일으킬 수 있는 금속, 금속합금, 금속산화물, 금속불화물, 금속황화물, 및 천연 흑연, 인조흑연, 코크스류, 카본 블랙, 탄소나노튜브, 그라핀 등의 탄소 재료 등을 사용하여 형성할 수도 있다. Anode active materials include metals, metal alloys, metal oxides, metal fluorides, metal sulfides, and natural graphite, artificial graphite, cokes, carbon black, carbon nanotubes, and graphite that can cause lithium ion deintercalation or conversion reaction. It can also be formed using carbon materials, such as a pin.

음극활물질, 도전재, 및 결합제를 혼합하여 음극 재료를 얻을 수 있다. 이 때, 도전재는 천연 흑연, 인조 흑연, 코크스류, 카본 블랙, 탄소 나노튜브, 그라핀 등의 탄소 재료일 수 있다. 결합제는 열가소성 수지 예를 들어, 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 사불화에틸렌, 불화비닐리덴계 공중합체, 육불화프로필렌 등의 불소 수지, 및/또는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지를 포함할 수 있다.A negative electrode material can be obtained by mixing the negative electrode active material, the conductive material, and the binder. In this case, the conductive material may be a carbon material such as natural graphite, artificial graphite, coke, carbon black, carbon nanotubes, or graphene. The binder is a thermoplastic resin, for example, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, ethylene tetrafluoride, vinylidene fluoride-based copolymer, fluororesin such as propylene hexafluoride, and/or polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene. may include

음극 재료를 양극 집전체 상에 도포하여 양극을 형성할 수 있다. 양극 집전체는 Al, Ni, 스테인레스 등의 도전체일 수 있다. 음극 재료를 양극 집전체 상에 도포하는 것은 가압 성형, 또는 유기 용매등을 사용하여 페이스트를 만든 후 이 페이스트를 집전체 상에 도포하고 프레스하여 고착화하는 방법을 사용할 수 있다. 유기 용매는 N,N-디메틸아미노프로필아민, 디에틸트리아민 등의 아민계; 에틸렌옥시드, 테트라히드로푸란 등의 에테르계; 메틸에틸케톤 등의 케톤계; 아세트산메틸 등의 에스테르계; 디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 등의 비양성자성 극성 용매 등일 수 있다. 페이스트를 음극 집전체 상에 도포하는 것은 예를 들면, 그라비아 코팅법, 슬릿다이 코팅법, 나이프 코팅법, 스프레이 코팅법을 사용하여 수행할 수 있다.A negative electrode material may be applied on a positive electrode current collector to form a positive electrode. The positive electrode current collector may be a conductor such as Al, Ni, or stainless steel. Applying the negative electrode material on the positive electrode current collector may be performed by pressure molding, or a method in which a paste is made using an organic solvent or the like and then the paste is applied on the current collector and fixed by pressing. The organic solvent is an amine-based solvent such as N,N-dimethylaminopropylamine and diethyltriamine; ethers such as ethylene oxide and tetrahydrofuran; ketones such as methyl ethyl ketone; esters such as methyl acetate; and an aprotic polar solvent such as dimethylacetamide or N-methyl-2-pyrrolidone. Applying the paste on the negative electrode current collector may be performed using, for example, a gravure coating method, a slit die coating method, a knife coating method, or a spray coating method.

<전해질><Electrolyte>

전해질은 리튬염일 수 있다. 리튬염은 리튬퍼클로로레이트(LiClO4), 리튬테트라플루오르보레이트(LiBF4), 리튬헥사플루오르포스페이트(LiPF6), 리튬트리플루오르메탄셀포네이트(LiCF3SO3), 리튬헥사플루오르아세네이트(LiAsF6),리튬트리플루오르메탄설포닐이미드(Li(CF3SO2)2N), 또는 이들의 2종 이상의 혼합물일 수 있다. 이들 중에서도 불소를 포함하는 전해질을 사용할 수 있다. 또한, 전해질을 유기 용매에 용해시켜 비수전해액으로서 이용할 수 있다. 유기 용매로는, 예를 들면 프로필렌카르보네이트, 에틸렌카르보네이트, 디메틸카르보네이트, 디에틸카르보네이트, 에틸메틸카르보네이트, 이소프로필메틸카르보네이트, 비닐렌카르보네이트, 4-트리플루오로메틸-1,3-디옥솔란-2-온, 1,2-디(메톡시카르보닐옥시)에탄 등의 카르보네이트류; 1,2-디메톡시에탄, 1,3-디메톡시프로판, 펜타플루오로프로필메틸에테르, 2,2,3,3-테트라플루오로프로필디플루오로메틸에테르, 테트라히드로푸란, 2-메틸테트라히드로푸란 등의 에테르류; 포름산메틸, 아세트산메틸, γ-부티로락톤 등의 에스테르류; 아세토니트릴, 부티로니트릴 등의 니트릴류; N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드 등의 아미드류; 3-메틸-2-옥사졸리돈 등의 카르바메이트류; 술포란, 디메틸술폭시드, 1,3-프로판술톤 등의 황 함유 화합물; 또는 상기한 유기 용매에 추가로 불소 치환기를 도입한 것을 사용할 수 있다. The electrolyte may be a lithium salt. Lithium salt is lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium trifluoromethane cellphonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium hexafluoroacetate (LiAsF) 6 ), lithium trifluoromethanesulfonylimide (Li(CF 3 SO 2 ) 2 N), or a mixture of two or more thereof. Among these, an electrolyte containing fluorine can be used. In addition, the electrolyte can be dissolved in an organic solvent and used as a non-aqueous electrolyte. Examples of the organic solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, isopropyl methyl carbonate, vinylene carbonate, 4- carbonates such as trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one and 1,2-di(methoxycarbonyloxy)ethane; 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, pentafluoropropylmethyl ether, 2,2,3,3-tetrafluoropropyldifluoromethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydro ethers such as furan; esters such as methyl formate, methyl acetate, and γ-butyrolactone; nitriles such as acetonitrile and butyronitrile; amides such as N,N-dimethylformamide and N,N-dimethylacetamide; carbamates such as 3-methyl-2-oxazolidone; sulfur-containing compounds such as sulfolane, dimethyl sulfoxide and 1,3-propane sultone; Alternatively, a fluorine substituent may be introduced into the organic solvent described above.

이와는 달리, 고체 전해질을 이용할 수도 있다. 고체 전해질로는 폴리에틸렌옥시드계의 고분자 화합물, 폴리오르가노실록산쇄 또는 폴리옥시알킬렌쇄 중 적어도 1종 이상을 포함하는 고분자 화합물 등의 유기계 고체 전해질일 수 있다. 또한, 고분자 화합물에 비수전해액을 담지한, 이른바 겔 타입의 전해질을 이용할 수도 있다. 한편, 무기계 고체 전해질을 이용할 수도 있다. 이들 고체 전해질을 이용하여 나트륨 이차 전지의 안전성을 보다 높일 수 있는 경우가 있다. 또한, 고체 전해질이 후술하는 세퍼레이터의 역할을 하는 경우도 있고, 그 경우에는 세퍼레이터를 필요로 하지 않는 경우도 있다.Alternatively, a solid electrolyte may be used. The solid electrolyte may be an organic solid electrolyte such as a polyethylene oxide-based polymer compound or a polymer compound containing at least one of a polyorganosiloxane chain or a polyoxyalkylene chain. Also, a so-called gel-type electrolyte in which a non-aqueous electrolyte is supported on a polymer compound may be used. On the other hand, an inorganic solid electrolyte may be used. There are cases where the safety of the sodium secondary battery can be further improved by using these solid electrolytes. In addition, the solid electrolyte may serve as a separator to be described later, and in that case, a separator may not be required.

<세퍼레이터><Separator>

양극과 음극 사이에 세퍼레이터가 배치될 수 있다. 이러한 세퍼레이터는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지, 불소 수지, 질소 함유 방향족 중합체 등의 재질로 이루어지는 다공질 필름, 부직포, 직포 등의 형태를 가지는 재료일 수 있다. 세퍼레이터의 두께는, 전지의 부피 에너지 밀도가 높아지고, 내부 저항이 작아진다는 점에서, 기계적 강도가 유지되는 한 얇을수록 바람직하다. 세퍼레이터의 두께는, 일반적으로 5 내지 200 ㎛ 정도일 수 있고, 더 구체적으로는 5 내지 40 ㎛일 수 있다.A separator may be disposed between the anode and the cathode. The separator may be a material having the form of a porous film, a nonwoven fabric, or a woven fabric made of a material such as a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene, a fluororesin, or a nitrogen-containing aromatic polymer. The thickness of the separator is preferably thinner as long as the mechanical strength is maintained from the viewpoint of increasing the bulk energy density of the battery and decreasing the internal resistance. The thickness of the separator may be generally about 5 to 200 μm, and more specifically, 5 to 40 μm.

<알칼리 금속 이차 전지의 제조 방법><Method for manufacturing alkali metal secondary battery>

양극, 세퍼레이터, 및 음극을 순서대로 적층하여 전극군을 형성한 후 필요하다면 전극군을 말아서 전지캔에 수납하고, 전극군에 비수전해액을 함침시킴으로써 이차전지를 제조할 수 있다. 이와는 달리, 양극, 고체 전해질, 및 음극을 적층하여 전극군을 형성한 후 필요하다면 전극군을 말아서 전지캔에 수납하여 이차 전지를 제조할 수 있다.After the positive electrode, the separator, and the negative electrode are sequentially stacked to form an electrode group, if necessary, the electrode group is rolled up and stored in a battery can, and the secondary battery can be manufactured by impregnating the electrode group with a non-aqueous electrolyte. Alternatively, after forming an electrode group by laminating a positive electrode, a solid electrolyte, and a negative electrode, if necessary, the electrode group may be rolled up and stored in a battery can to manufacture a secondary battery.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실험예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a preferred experimental example (example) is presented to help the understanding of the present invention. However, the following experimental examples are only for helping understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following experimental examples.

[실험예들][Experimental Examples]

표면 코팅층이 형성된 리튬 화합물 제조예Preparation example of lithium compound with surface coating layer formed

100ml의 탈 이온수에 코팅 원료인 인산과 칼슘 나이트레이트를 1:1의 몰 비로 첨가한 후 충분히 교반하여 용액을 얻었다. 이 후, 리튬 화합물인 탄산리튬(Li2CO3)을 코팅 원료와 1:0.5의 몰 비로 용액 내에 넣어주었으며, 용액의 양은 양극 재료와 동일한 중량으로 하였다. 이 때, 얻어진 침전물을 충분히 건조하고, 250℃도에서 2시간 동안 열처리하여, 표면 코팅층이 형성된 리튬 화합물로 상기 표면 코팅층은 하이드록시 아파타이트(Ca10(PO4)6(OH)2)를 함유하며 상기 하이드록시 아파타이트는 리튬이 도핑된 것(Li-HAP)을 얻었다.Phosphoric acid and calcium nitrate, which are coating raw materials, were added to 100 ml of deionized water in a molar ratio of 1:1, and then sufficiently stirred to obtain a solution. Thereafter, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) as a lithium compound was put into the solution in a molar ratio of 1:0.5 with the coating raw material, and the amount of the solution was the same as that of the cathode material. At this time, the obtained precipitate is sufficiently dried and heat-treated at 250 ° C. for 2 hours. The surface coating layer is a lithium compound with a surface coating layer formed thereon. The surface coating layer contains hydroxyapatite (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) and The hydroxyapatite was obtained by doping lithium (Li-HAP).

리튬 화합물 비교예 1Lithium Compound Comparative Example 1

침전물을 충분히 건조하고, 300℃에서 2시간 동안 열처리한 것을 제외하고는, 상기 표면 코팅층이 형성된 리튬 화합물 제조예와 동일하게 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Preparation Example of the lithium compound in which the surface coating layer was formed, except that the precipitate was dried sufficiently and heat-treated at 300° C. for 2 hours.

리튬 화합물 비교예 2Lithium Compound Comparative Example 2

침전물을 충분히 건조하고, 400℃에서 2시간 동안 열처리한 것을 제외하고는, 상기 표면 코팅층이 형성된 리튬 화합물 제조예와 동일하게 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Preparation Example of the lithium compound in which the surface coating layer was formed, except that the precipitate was dried sufficiently and heat-treated at 400° C. for 2 hours.

리튬 화합물 비교예 3Lithium Compound Comparative Example 3

침전물을 충분히 건조하고, 열처리를 하지 않은 것을 제외하고는, 상기 표면 코팅층이 형성된 리튬 화합물 제조예와 동일하게 제조하였다.The precipitate was sufficiently dried and prepared in the same manner as in Preparation Example of the lithium compound in which the surface coating layer was formed, except that heat treatment was not performed.

도 3은 본 발명의 제조예에 따른 표면 코팅층이 형성된 리튬 화합물 및 비교예들에 따른 리튬 화합물의 XRD 그래프를 나타낸 것이다. 3 shows an XRD graph of a lithium compound having a surface coating layer formed thereon according to Preparation Example of the present invention and a lithium compound according to Comparative Examples.

도 3을 참조하면, 비교예들에 따른 리튬 화합물은 리튬 화합물의 표면 상에 하이드록시 아파타이트를 함유하는 표면 코팅층이 형성되지 않으나, 제조예에 따른 리튬 화합물은 그 표면 상에 탄산리튬이 검출되지 않는 것으로, 하이드록시 아파타이트를 함유하는 표면 코팅층이 형성되었으며, 또한, 상기 하이드록시 아파타이트는 리튬이 도핑된 것(Li-HAP)을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 3 , in the lithium compound according to Comparative Examples, a surface coating layer containing hydroxyapatite is not formed on the surface of the lithium compound, but in the lithium compound according to Preparation Example, lithium carbonate is not detected on the surface of the lithium compound. As a result, it can be confirmed that a surface coating layer containing hydroxyapatite was formed, and that the hydroxyapatite was doped with lithium (Li-HAP).

<열적 안정성><Thermal stability>

도 4는 본 발명의 제조예에 따른 표면 코팅층이 형성된 리튬 화합물의 열중량 분석(Thermogravimetric Analyzer, TG) 결과를 나타낸 그래프이다. 4 is a graph showing the results of thermogravimetric analysis (TG) of a lithium compound having a surface coating layer formed according to Preparation Example of the present invention.

자세하게는, 아르곤 분위기 하에서 상온부터 700℃까지 승온시켜 무게 감소율을 측정한 것으로, 도 4를 확인하면, 700℃에서의 무게 감소율은 상온에서의 총 화합물 대비 10%가 채 안되는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따라 표면 코팅층(Li-HAP)이 형성된 리튬 화합물은 열적 안정성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있다. In detail, the weight loss rate was measured by raising the temperature from room temperature to 700° C. under an argon atmosphere, and it can be seen from FIG. 4 that the weight loss rate at 700° C. is less than 10% compared to the total compound at room temperature. Accordingly, it can be confirmed that the lithium compound having the surface coating layer (Li-HAP) formed according to the present invention has very good thermal stability.

<전기화학적 안정성><Electrochemical stability>

도 5는 본 발명의 제조예에 따른 표면 코팅층이 형성된 리튬 화합물을 이용한 전극의 순환 전압 전류법(Cyclic Voltammetry, CV) 측정 결과를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the cyclic voltammetry (CV) measurement results of an electrode using a lithium compound having a surface coating layer formed according to a preparation example of the present invention.

자세하게는, 상기 제조예에 따른 표면 코팅층이 형성된 리튬 화합물과 super P carbon 도전재 및 PVdF 바인더를 9:0.5:0.5의 중량비로 NMP 내에서 교반하여 전극 활물질 슬러리 조성물을 형성하고, 이 전극 활물질 슬러리 조성물을 알루미늄 호일 집전체 상에 캐스팅 및 건조하여 전극을 형성하였다. 상기 전극을 이용하여 1 mV/s 전압 속도로 스캔하였으며, 도 5를 참조하면, 2.5 내지 4.5 V의 전압 창(voltage window)에서 매우 안정적으로 싸이클 구동이 이루어지는 것을 확인할 수 있다.In detail, the lithium compound, the super P carbon conductive material, and the PVdF binder having the surface coating layer formed according to the above Preparation Example are stirred in NMP at a weight ratio of 9:0.5:0.5 to form an electrode active material slurry composition, and the electrode active material slurry composition was cast on an aluminum foil current collector and dried to form an electrode. The electrode was scanned at a voltage rate of 1 mV/s. Referring to FIG. 5 , it can be seen that cycle driving is performed very stably in a voltage window of 2.5 to 4.5 V.

<물리적 안정성><Physical stability>

하기의 표 1은 본 발명의 표면 코팅층에 함유된 하이드록시 아파타이트의 기계적 성질을 정리한 것이다. Table 1 below summarizes the mechanical properties of hydroxyapatite contained in the surface coating layer of the present invention.

[표 1][Table 1]

Figure 112019096401824-pat00004
Figure 112019096401824-pat00004

<화학 안정성><Chemical Stability>

화학 안정성 실험예 1-1Chemical Stability Experimental Example 1-1

상기 제조예에 따른 표면 코팅층이 형성된 리튬 화합물 1g을 펠렛화하여, 에틸렌 카보네이트(EC)와 다이메틸 카보네이트(DMC)의 혼합 용매에 1M LiPF6가 용해되고 전해질 총 중량 대비 2 중량비의 비닐렌 카보네이트(VC)를 포함하는 용액을 준비하였다. 상기로부터 얻어진 용액 10g에 0.1g의 물을 첨가하고, 이를 1주일동안 보관한 후, 펠렛을 수고하고 건조시켰다.1 g of the lithium compound having the surface coating layer formed according to the preparation example is pelletized, 1M LiPF 6 is dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC), and vinylene carbonate in a 2 weight ratio with respect to the total weight of the electrolyte ( VC) was prepared. 0.1 g of water was added to 10 g of the solution obtained above, and after storage for one week, the pellets were labored and dried.

화학 안정성 실험예 1-2Chemical Stability Experimental Example 1-2

0.1g의 물 대신에 0.1g의 불산(HF)을 첨가한 것을 제외하고는 화학 안정성 실험예 1-1과 동일한 방법으로 펠렛을 얻었다. Pellets were obtained in the same manner as in Chemical Stability Experiment 1-1 except that 0.1 g of hydrofluoric acid (HF) was added instead of 0.1 g of water.

도 6a는 본 발명의 화학 안정성 실험예 1에 따른 펠렛의 XRD 결과를 나타낸 그래프들이다.Figure 6a is a graph showing the XRD results of the pellets according to the chemical stability Experimental Example 1 of the present invention.

화학 안정성 실험예에 이용된 용액은 전지 내에 포함되는 전해질과 동일한 조성인 것으로, 용액 내에 물을 더욱 포함시켜, 본 실험으로 전지의 사이클 초기 상태를 구현할 수 있다. 도 6a를 참조하면, 표면 코팅층이 형성된 리튬 화합물은 물을 첨가하기 전과 비교하여 XRD 상 매우 유사한 피크들을 갖는 것임을 확인할 수 잇다. 이는, 표면 코팅층을 포함하는 리튬 화합물은 물과 반응하여도 분해되지 않는 것을 의미할 수 있으며, 즉, 표면 코팅층은 하이드록시 아파타이트를 함유함으로써 물에 대하여 안정성을 갖는 것일 수 있다. The solution used in the chemical stability test example has the same composition as the electrolyte contained in the battery, and by further including water in the solution, the initial cycle state of the battery can be implemented through this experiment. Referring to FIG. 6A , it can be confirmed that the lithium compound having the surface coating layer formed has very similar peaks on the XRD as compared to before the addition of water. This may mean that the lithium compound including the surface coating layer is not decomposed even when reacting with water, that is, the surface coating layer may have stability with respect to water by containing hydroxyapatite.

또한, 용액 내에 불산을 더욱 포함시킴으로써, 본 실험으로 전지가 구동됨에 따라 전해질염이 분해되어 전해질 내에 불산이 형성된 상태를 구현할 수 있다. 도 6a를 참조하면, 표면 코팅층 내에 함유된 하이드록시 아파타이트는 대부분 불산과 반응하여 플루오르 아파타이트로 변화되는 것을 확인할 수 있다. In addition, by further including hydrofluoric acid in the solution, as the battery is driven in this experiment, the electrolyte salt is decomposed and hydrofluoric acid is formed in the electrolyte. Referring to FIG. 6A , it can be seen that most of the hydroxyapatite contained in the surface coating layer reacts with hydrofluoric acid to be changed to fluoroapatite.

화학 안정성 실험예 2-1Chemical Stability Experimental Example 2-1

하이드록시 아파타이트 대신, 플루오르 아파타이트를 함유하는 표면 코팅층이 형성된 리튬 화합물 1g을 이용한 것을 제외하고는 화학 안정성 실험예 1-1과 동일한 방법으로 펠렛을 얻었다.Pellets were obtained in the same manner as in Chemical Stability Experiment 1-1, except that 1 g of a lithium compound having a surface coating layer containing fluorapatite was used instead of hydroxyapatite.

화학 안정성 실험예 2-2Chemical Stability Experimental Example 2-2

하이드록시 아파타이트 대신, 플루오르 아파타이트를 함유하는 표면 코팅층이 형성된 리튬 화합물 1g을 이용한 것, 0.1g의 물 대신에 0.1g의 불산을 첨가한 것을 제외하고는 화학 안정성 실험예 1-1과 동일한 방법으로 펠렛을 얻었다. Pellets in the same manner as in Chemical Stability Experiment 1-1 except that 1 g of a lithium compound having a surface coating layer containing fluoroapatite was used instead of hydroxyapatite, and 0.1 g of hydrofluoric acid was added instead of 0.1 g of water. got

도 6b는 본 발명의 화학 안정성 실험예 2에 따른 펠렛의 XRD 결과를 나타낸 그래프들이다.Figure 6b is a graph showing the XRD results of the pellets according to the chemical stability Experimental Example 2 of the present invention.

도 6b를 참조하면, 표면 코팅층이 형성된 리튬 화합물로 상기 표면 코팅층이 플루오르 아파타이트를 함유하는 경우 역시, 물과 불산에 노출되더라도, 노출되기 전과 비교하여 XRD 상 리튬 화합물 구조의 큰 변화가 없는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6b , when the surface coating layer contains fluoroapatite as a lithium compound having a surface coating layer formed thereon, even when exposed to water and hydrofluoric acid, it can be confirmed that there is no significant change in the structure of the lithium compound on XRD compared to before exposure. have.

도 6c 및 6d는 각각 화학 안정성 실험예 1 및 2에서 이용된 하이드록시 아파타이트, 플루오르 아파타이트의 구조를 나타낸 모식도이다.6c and 6d are schematic diagrams showing the structures of hydroxyapatite and fluorapatite used in Chemical Stability Experimental Examples 1 and 2, respectively.

즉, 도 6a와 6b를 참조하면, 표면 코팅층이 형성된 리튬 화합물로 상기 표면 코팅층이 하이드록시 아파타이트를 함유하는 경우, 이차전지가 구동됨에 따라 전해질염의 분해에 의하여 불산에 노출되어, 표면 코팅층 내 하이드록시 아파타이트의 일부가 불화되어 플루오르 아파타이트를 형성할 수 있다. 이 때, 표면 코팅층 내 플루오르 아파타이트가 포함되더라도, 여전히 표면 코팅층이 형성된 리튬 화합물은 물과 산 성분에 상당히 안정적일 것임을 예상할 수 있다. That is, referring to FIGS. 6A and 6B , when the surface coating layer contains hydroxyapatite as a lithium compound having a surface coating layer formed thereon, as the secondary battery is driven, it is exposed to hydrofluoric acid by decomposition of the electrolyte salt, and hydroxyl in the surface coating layer A portion of the apatite may be fluorinated to form fluoroapatite. At this time, even if fluorapatite is included in the surface coating layer, it can be expected that the lithium compound in which the surface coating layer is still formed will be quite stable to water and acid components.

표면 코팅층이 형성된 양극 활물질 제조예Preparation example of a positive active material with a surface coating layer formed

100ml의 탈 이온수에 코팅 원료인 인산과 칼슘 나이트레이트를 1:1의 몰 비로 첨가한 후 충분히 교반하여 용액을 얻었다. 이 후, 양극 활물질인 Li[Ni0.85Co0.1Al0.5]O2를 코팅 원료와 1:0.5의 중량 비로 용액 내에 넣어주었으며, 용액의 양은 양극 재료와 동일한 중량비로 하였다. 이 때, 얻어진 침전물을 80℃에서 충분히 건조하고, 250℃에서 2시간 동안 열처리하여, 표면 코팅층이 형성된 양극 활물질을 얻었다.Phosphoric acid and calcium nitrate, which are coating raw materials, were added to 100 ml of deionized water in a molar ratio of 1:1, and then sufficiently stirred to obtain a solution. Thereafter, Li[Ni 0.85 Co 0.1 Al 0.5 ]O 2 as a cathode active material was put into the solution in a weight ratio of 1:0.5 with the coating raw material, and the amount of the solution was the same as that of the cathode material. At this time, the obtained precipitate was sufficiently dried at 80° C. and heat-treated at 250° C. for 2 hours to obtain a positive electrode active material having a surface coating layer formed thereon.

양극 활물질 비교예Comparative Example of Positive Active Material

양극 활물질로 Li[Ni0.85Co0.1Al0.5]O2를 이용하였으며, 표면 코팅층을 형성하기 위한 표면 처리를 하지 않은 것이다. Li[Ni 0.85 Co 0.1 Al 0.5 ]O 2 was used as the positive electrode active material, and the surface treatment was not performed to form a surface coating layer.

도 7a 및 7b는 본 발명의 제조예에 따른 표면 코팅층이 형성된 양극 활물질의 SEM 매핑을 나타낸 이미지들이다. 또한, 도 7c는 본 발명의 제조예에 따른 표면 코팅층이 형성된 양극 활물질의 TEM 매핑을 나타낸 이미지들이다.7A and 7B are images showing SEM mapping of the positive active material on which the surface coating layer is formed according to Preparation Example of the present invention. In addition, FIG. 7c is an image showing TEM mapping of the positive active material with the surface coating layer formed according to the Preparation Example of the present invention.

도 8은 본 발명의 제조예에 따른 표면 코팅층이 형성된 양극 활물질(treated) 및 비교예에 따른 양극 활물질(bare)의 XRD 결과를 나타낸 그래프들이다.8 is a graph showing XRD results of the positive electrode active material with a surface coating layer formed according to Preparation Example of the present invention (treated) and the positive electrode active material according to Comparative Example (bare).

도 8을 참조하면, 표면 처리 전의 비교예와 표면 처리 후의 제조예의 XRD 상, 동일한 피크들이 확인되는 것으로 보아, 표면 처리 전후에 활물질 자체의 구조적 차이는 없는 것임을 확인할 수 있다. 한편, 표면 처리에 의하여 형성된 표면 코팅층은 매우 얇은 층이어서, XRD 상으로 나타나지 않을 수 있다.Referring to FIG. 8 , it can be seen that the same peaks are confirmed on the XRD images of the Comparative Example before and after the surface treatment and the Preparation Example after the surface treatment, so that there is no structural difference between the active material itself before and after the surface treatment. On the other hand, since the surface coating layer formed by the surface treatment is a very thin layer, it may not appear on the XRD image.

도 9는 본 발명의 제조예에 따른 표면 코팅층이 형성된 양극 활물질(treated) 및 비교예에 따른 양극 활물질(bare)의 표면에 대한 ToF-SIMS(Time-of-Flight secondary ion mass spectrometry) 분석 결과를 나타낸 그래프이다.9 is a time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) analysis result of the surface of the positive electrode active material having a surface coating layer according to Preparation Example of the present invention (treated) and the positive electrode active material (bare) according to Comparative Example. This is the graph shown.

도 9를 참조하면, LiOHx + (x = 1 또는 2) 피크 및 LiCO2 + 피크의 강도는 표면처리 전의 비교예 대비 표면처리 후의 제조예에서 감소하는 것을 알 수 있다. LiOHx + 피크는 리튬-전이금속 산화물 표면 상의 LiOH에 관련된 것이고, LiCO2 + 피크는 리튬- 전이금속 산화물 표면 상의 Li2CO3에 관련된 것으로, 표면처리를 통해 리튬- 전이금속 산화물 표면 상의 LiOH와 Li2CO3 즉, 잔류 리튬 금속 화합물의 양이 감소한 것으로 추정할 수 있다.Referring to FIG. 9 , it can be seen that the LiOH x + (x = 1 or 2) peak and the LiCO 2 + peak intensities decrease in the Preparation Example after surface treatment compared to the Comparative Example before surface treatment. The LiOH x + peak is related to LiOH on the surface of the lithium-transition metal oxide, and the LiCO 2 + peak is related to Li 2 CO 3 on the surface of the lithium-transition metal oxide. Li 2 CO 3 That is, it can be estimated that the amount of the residual lithium metal compound is reduced.

한편, CaPOHx - (x = 3 또는 4) 피크 및 LiCaPOHy - (y = 0, 1, 2, 3, 또는 4) 피크의 강도는 표면처리 전 대비 표면처리 후에 새롭게 검출된 것을 알 수 있다. 이들 CaPOHx - 피크 및 LiCaPOHy - 피크는 제조예로부터 얻어진 활물질 표면 상에 형성된 표면 코팅층으로부터 검출된 것으로 추정할 수 있다.On the other hand, it can be seen that the intensity of CaPOH x - (x = 3 or 4) peak and LiCaPOH y - (y = 0, 1, 2, 3, or 4) peak was newly detected after surface treatment compared to before surface treatment. These CaPOH x - peaks and LiCaPOH y - peaks can be estimated to be detected from the surface coating layer formed on the surface of the active material obtained in Preparation Example.

전지 제조예Battery manufacturing example

상기 제조예에 따른 표면 코팅층이 형성된 양극 활물질과 super P carbon 도전재 및 PVdF 바인더를 94:3:3의 중량비로 NMP 내에서 교반하여 양극 활물질 슬러리 조성물을 형성하였다. 이 양극 활물질 슬러리 조성물을 알루미늄 호일 집전체 상에 캐스팅 및 건조하여 양극을 형성하였다.The positive active material with the surface coating layer according to Preparation Example, the super P carbon conductive material, and the PVdF binder were stirred in NMP at a weight ratio of 94:3:3 to form a positive electrode active material slurry composition. The positive electrode active material slurry composition was cast on an aluminum foil current collector and dried to form a positive electrode.

이 후, 상기 얻어진 양극, 리튬 금속인 음극, 에틸렌 카보네이트(EC)와 다이메틸 카보네이트(DMC)의 혼합 용매에 1M LiPF6가 용해되고 전해질 총 중량 대비 2 중량비의 비닐렌 카보네이트(VC)를 포함하는 전해질, 및 세퍼레이터를 준비하여 이차전지의 통상적인 제조공정에 따라 2032형 코인셀을 제조하였다. After that, 1M LiPF 6 is dissolved in a mixed solvent of the obtained positive electrode, the lithium metal negative electrode, ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC), and vinylene carbonate (VC) in a 2 weight ratio with respect to the total weight of the electrolyte By preparing an electrolyte and a separator, a 2032-type coin cell was manufactured according to a conventional manufacturing process for a secondary battery.

전지 비교예Battery Comparative Example

제조예에 따른 표면 코팅층이 형성된 양극 활물질 대신 비교예에 따른 양극활물질을 이용한 것을 제외하고는 전지 제조예와 동일한 방법으로 전지를 얻었다.A battery was obtained in the same manner as in Battery Preparation Example except that the positive electrode active material according to Comparative Example was used instead of the positive electrode active material having a surface coating layer according to Preparation Example.

도 10, 도 11 및 도 12는 전지 제조예(treated) 및 전지 비교예(bare)에 따른 전지들의 충방전 특성을 나타낸 그래프이고, 도 13은 전지 제조예에 다른 전지의 충방전 사이클 이후 양극 활물질의 XRD 그래프이다.10, 11, and 12 are graphs showing charge/discharge characteristics of batteries according to a battery preparation example (treated) and a battery comparative example (bare), and FIG. 13 is a positive active material after a charge/discharge cycle of a battery according to the battery preparation example is the XRD graph of

도 10을 참조하면, 표면 처리 전의 전지 비교예와 표면 처리 후의 전지 제조예로 인해 나타나는 초기 전지 성능상의 차이는 매우 크게 나타나는 것은 아니나, 비교예 대비 제조예에 따른 전지는 다소 높은 가역성을 나타낸다.Referring to FIG. 10 , the difference in initial battery performance due to the Comparative Example of the battery before the surface treatment and the Preparation Example of the battery after the surface treatment is not very large, but the battery according to the Preparation Example compared to the Comparative Example exhibits rather high reversibility.

도 11을 참조하면, C-rate를 0.1C에서 5C까지 높여가면서 실험한 결과, 제조예에 따른 전지는 비교예에 따른 전지에 비하여 고율에서도 우수한 방전 용량을 갖는 것임을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 11 , as a result of the experiment while increasing the C-rate from 0.1C to 5C, it can be confirmed that the battery according to the Preparation Example has excellent discharge capacity even at a high rate compared to the battery according to the Comparative Example.

도 12를 참조하면, 3C-rate(1C = 200mAh/g 기준)의 전류 밀도로 용량 평가 실험을 한 결과, 제조예에 따른 전지는 비교예에 따른 전지에 비하여 사이클이 진행됨에 따른 용량저하율이 더욱 작음을 알 수 있으며, 구동가능한 사이클 횟수 역시 훨씬 많아 수명 특성이 향상된 것임을 확인할 수 있다. 12, as a result of a capacity evaluation experiment with a current density of 3C-rate (1C = 200 mAh/g), the battery according to the Preparation Example showed a higher capacity degradation rate as the cycle progressed compared to the battery according to the Comparative Example. It can be seen that it is small, and the number of drivable cycles is also much higher, confirming that the life characteristics are improved.

도 13은, 자세하게는, 비교예 및 제조예에 따른 전지를 3 내지 4.3V의 전압 범위에서 1C로 300사이클 진행시킨 후, 전지들을 분해시켜 양극 활물질의 구조를 측정한 것이다. 비교예에 따른 전극의 양극 활물질 내에서, 초기 활물질의 구조는 1%로 잔존하는 것으로 거의 발견되지 않으며, 리튬이 부족한 상이 99%로 확인할 수 있다. 이에 반해, 제조예에 따른 전극의 경우, 상기 조건의 사이클이 진행된 이후에도 양극 활물질은 초기 활물질의 구조를 91%로 유지하고 있으며, 리튬이 부족한 상을 9% 갖는 것으로, 대부분이 초기 활물질의 상으로 발견되는 것임을 확인할 수 있다. 13 is, in detail, after the batteries according to Comparative Examples and Preparation Examples were run for 300 cycles at 1C in a voltage range of 3 to 4.3V, the batteries were disassembled to measure the structure of the cathode active material. In the positive electrode active material of the electrode according to the comparative example, the structure of the initial active material is hardly found to remain at 1%, and it can be confirmed that the lithium-deficient phase is 99%. On the other hand, in the case of the electrode according to Preparation Example, even after the cycle of the above conditions is performed, the positive active material maintains the structure of the initial active material at 91%, and has 9% of the lithium-deficient phase, most of which is the phase of the initial active material. It can be confirmed that it is found.

즉, 표면 코팅층으로 인하여 충방전 간 리튬이온의 이동을 방해하는 부산물의 생성을 억제시킬 수 있고, 양극 활물질의 표면을 보호할 수 있으므로 비교적 양극 활물질의 안정성이 개선되어, 이를 포함하는 이차전지는 수명 특성, 용량 유지율 등 전기화학적 성능이 향상되는 것으로 해석된다. That is, due to the surface coating layer, it is possible to suppress the generation of by-products that interfere with the movement of lithium ions between charging and discharging, and to protect the surface of the positive electrode active material, so the stability of the positive electrode active material is relatively improved, and the secondary battery including the same It is interpreted that the electrochemical performance such as characteristics and capacity retention rate is improved.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있음을 충분히 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the above embodiments, those skilled in the art can sufficiently modify or change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand.

Claims (10)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 용매에 인산과 칼슘염을 용해시켜 코팅 용액을 준비하는 단계;
상기 코팅 용액에 양극 활물질을 첨가하여, 상기 인산, 상기 칼슘염, 및 상기 양극 활물질 표면 상의 잔류 리튬금속 화합물의 반응을 통해 상기 양극 활물질 표면 상에 칼슘리튬인산염이 형성된 침전물을 얻는 단계; 및
상기 침전물을 열처리하여 상기 양극 활물질 표면 상의 상기 칼슘리튬인산염을 하기 화학식 1로 표시된 물질을 함유하는 표면 코팅층으로 변화시키는 단계를 포함하는 이차전지용 양극 재료 제조방법:
[화학식 1]
Ca5(PO4)3X1-xLix
상기 화학식 1에서, X는 OH, F 또는 Cl이고, x는 0 내지 1이다.
preparing a coating solution by dissolving phosphoric acid and a calcium salt in a solvent;
adding a cathode active material to the coating solution to obtain a precipitate in which calcium lithium phosphate is formed on the surface of the cathode active material through the reaction of the phosphoric acid, the calcium salt, and a residual lithium metal compound on the surface of the cathode active material; and
Method for producing a positive electrode material for a secondary battery comprising the step of heat-treating the precipitate to change the calcium lithium phosphate on the surface of the positive electrode active material into a surface coating layer containing a material represented by the following Chemical Formula 1:
[Formula 1]
Ca 5 (PO 4 ) 3 X 1-x Li x
In Formula 1, X is OH, F or Cl, and x is 0 to 1.
청구항 6에 있어서,
상기 용매는 물, 정제수, 증류수를 포함하는 이차전지용 양극 재료 제조방법.
7. The method of claim 6,
The solvent is a method for producing a cathode material for a secondary battery comprising water, purified water, distilled water.
청구항 6에 있어서,
상기 열처리는 200 내지 290℃의 온도에서 수행되는 이차전지용 양극 재료 제조방법.
7. The method of claim 6,
The heat treatment is a method for producing a cathode material for a secondary battery is performed at a temperature of 200 to 290 ℃.
청구항 6에 있어서,
상기 코팅 용액에 양극 활물질을 첨가하여 침전물을 얻는 단계 이후, 상기 침전물을 건조하는 단계를 더 포함하는 이차전지용 양극 재료 제조방법.
7. The method of claim 6,
After obtaining a precipitate by adding a positive active material to the coating solution, the method further comprising drying the precipitate.
청구항 9에 있어서,
상기 건조는 50 내지 100℃의 온도에서 수행되는 이차전지용 양극 재료 제조방법.
10. The method of claim 9,
The drying is a method for producing a cathode material for a secondary battery is performed at a temperature of 50 to 100 ℃.
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