KR102341409B1 - Composite positive electrode active material for lithium ion battery, preparing method thereof, and lithium ion battery including positive electrode comprising the same - Google Patents

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Abstract

니켈의 함량이 전이금속 총량을 기준으로 하여 50 내지 100몰%인 니켈 리치(nickel rich) 리튬니켈계 화합물; 및 상기 니켈 리치 리튬니켈계 화합물의 표면에 형성된 희토류 금속 하이드록사이드(rare earth metal hydroxide)를 포함하는 코팅막을 포함하는 리튬이온전지용 복합양극활물질, 그 제조방법 및 이를 포함하는 양극을 함유한 리튬이온전지가 제시된다.a nickel-rich lithium-nickel-based compound having a nickel content of 50 to 100 mol% based on the total amount of transition metal; And a composite positive electrode active material for a lithium ion battery comprising a coating film containing a rare earth metal hydroxide formed on the surface of the nickel-rich lithium nickel-based compound, a method for manufacturing the same, and a lithium ion containing a positive electrode comprising the same The battery is presented.

Description

리튬이온전지용 복합양극활물질, 그 제조방법 및 이를 포함한 양극을 함유한 리튬이온전지 {Composite positive electrode active material for lithium ion battery, preparing method thereof, and lithium ion battery including positive electrode comprising the same}Composite positive electrode active material for lithium ion battery, preparing method thereof, and lithium ion battery including positive electrode comprising the same}

리튬이온전지용 복합양극활물질, 그 제조방법 및 이를 포함한 양극을 함유한 리튬이온전지에 관한 것이다.It relates to a composite positive electrode active material for a lithium ion battery, a manufacturing method thereof, and a lithium ion battery containing a positive electrode including the same.

리튬이온전지는 고전압 및 고에너지 밀도를 가짐에 의하여 다양한 용도에 사용된다. 예를 들어, 리튬이온전지가 전기자동차(HEV, PHEV) 등의 분야에 사용되는 경우 리튬이온전지는 고온에서 작동할 수 있고, 많은 양의 전기를 충전하거나 방전하여야 하고 장시간 사용되어야 하므로 방전용량 및 수명특성이 우수해야 한다. Lithium ion batteries are used in various applications due to their high voltage and high energy density. For example, when a lithium ion battery is used in the field of electric vehicles (HEV, PHEV), etc., the lithium ion battery can operate at a high temperature, must charge or discharge a large amount of electricity, and must be used for a long time. It should have excellent lifespan characteristics.

상기 양극 활물질들 중 LiCoO2은 수명 특성 및 충방전 효율이 우수하여 가장 많이 사용되고 있지만, 용량이 작고 원료로서 사용되는 코발트의 자원적 한계로 인해 고가이므로 전기자동차 등과 같은 중대형 전지분야의 동력원으로 대량 사용하기에는 가격 경쟁력에 한계가 있다는 단점이 있다. LiMnO2, LiMn2O4 등의 리튬 망간 산화물은 원료로서 사용되는 망간 자원이 풍부하여 가격이 저렴하고, 환경 친화적이며, 열적 안전성이 우수하다는 장점이 있지만, 용량이 작고, 고온 특성 및 사이클 특성 등이 열악한 문제가 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 양극 활물질로서 니켈 리치 양극 활물질에 대한 수요가 늘어났다. 이와 같이 수요가 늘어나기 시작하였으나, 이러한 니켈 리치 양극 활물질은 고용량을 내는 우수한 장점을 가지고 있는 반면, 미반응 리튬이 높아 스웰링 현상 유발 및 전해액과의 반응에 따른 가스발생 등의 문제점을 가지고 있다. 이러한 미반응 Li을 제거하기 위하여 일반적으로 수세 공정을 도입하지만, 이 경우 수세시 양극 활물질 표면 손상이 발생하여 용량 및 고율 특성이 저하되고 또한 고온 저장시 저항이 증가하는 또 다른 문제를 야기시킨다.Among the cathode active materials, LiCoO 2 is the most used because of its excellent lifespan characteristics and charge/discharge efficiency, but it has a small capacity and is expensive due to the resource limitation of cobalt used as a raw material. There is a disadvantage in that there is a limit to price competitiveness. Lithium manganese oxides such as LiMnO 2 and LiMn 2 O 4 are rich in manganese resources used as raw materials, so they are inexpensive, environmentally friendly, and have the advantages of excellent thermal stability, but small capacity, high temperature characteristics and cycle characteristics, etc. I have this poor problem. In order to compensate for these shortcomings, the demand for nickel-rich positive electrode active material as a positive electrode active material has increased. Although the demand has started to increase as described above, the nickel-rich positive electrode active material has an excellent advantage of high capacity, but has problems such as swelling phenomenon caused by high unreacted lithium and gas generation due to reaction with electrolyte. In order to remove such unreacted Li, a water washing process is generally introduced, but in this case, the surface of the cathode active material is damaged during washing, thereby lowering capacity and high rate characteristics, and also causing another problem in that resistance increases when stored at a high temperature.

한 측면은 잔류리튬의 함량이 감소된 리튬이온전지용 복합양극활물질 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.One aspect is to provide a composite positive electrode active material for a lithium ion battery having a reduced content of residual lithium and a method for manufacturing the same.

또 다른 측면은 상술한 복합양극활물질을 함유한 양극을 채용하여 수명 특성및 고온 저장 특성이 향상된 리튬이온전지를 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a lithium ion battery with improved lifespan characteristics and high temperature storage characteristics by employing a positive electrode containing the above-described composite positive electrode active material.

한 측면에 따라,According to one aspect,

니켈의 함량이 전이금속 총량을 기준으로 하여 50 내지 100몰%인 니켈 리치리튬니켈계 화합물; 및 a nickel-rich lithium-nickel-based compound having a nickel content of 50 to 100 mol% based on the total amount of transition metals; and

상기 니켈 리치 리튬니켈계 화합물의 표면에 형성된 희토류 금속 하이드록사이드(rare earth metal hydroxide)를 포함하는 코팅막을 포함하는 리튬이온전지용 복합양극활물질이 제공된다.There is provided a composite positive electrode active material for a lithium ion battery including a coating film including a rare earth metal hydroxide formed on the surface of the nickel-rich lithium nickel-based compound.

상기 복합양극활물질의 비표면적은 1.2 내지 1.8m2/g이다.The specific surface area of the composite positive electrode active material is 1.2 to 1.8 m 2 /g.

다른 측면에 따라 니켈의 함량이 전이금속 총량을 기준으로 하여 50 내지 100몰%인 니켈 리치 리튬니켈계 화합물의 전구체인 전이금속 하이드록사이드 및 리튬 전구체를 산화성 분위기에서 열처리하여 니켈 리치 리튬니켈계 화합물을 얻는 단계; According to another aspect, a nickel-rich lithium-nickel-based compound by heat-treating a transition metal hydroxide and a lithium precursor, which are precursors of a nickel-rich lithium-nickel-based compound having a nickel content of 50 to 100 mol% based on the total amount of transition metals, in an oxidizing atmosphere to obtain;

상기 니켈 리치 리튬니켈계 화합물에 희토류금속을 함유한 염 및 물을 함유한 세정액을 부가 및 교반하여 세정을 실시하는 단계; 및 performing washing by adding and stirring a washing solution containing a salt containing a rare earth metal and water to the nickel-rich lithium nickel-based compound; and

상기 세정 단계를 거친 생성물을 건조하는 단계를 포함하여 상술한 복합양극활물질을 얻는 리튬이온전지용 복합양극활물질의 제조방법이 제공된다.There is provided a method for producing a composite positive electrode active material for a lithium ion battery to obtain the above-described composite positive electrode active material, including the step of drying the product that has undergone the washing step.

또 다른 측면에 따라 상술한 복합양극활물질을 함유한 양극을 포함한 리튬이온전지가 제공된다.According to another aspect, there is provided a lithium ion battery including a positive electrode containing the above-described composite positive electrode active material.

일구현예에 따른 복합양극활물질은 잔류리튬 함량이 감소하고 비표면적이 증가되어 이를 이용한 양극을 채용하면 용량, 수명 및 고온저장 특성이 개선된 리튬이온전지를 제작할 수 있다.The composite positive electrode active material according to an embodiment has a reduced content of residual lithium and an increase in specific surface area, so if a positive electrode using the same is employed, a lithium ion battery having improved capacity, lifespan and high temperature storage characteristics can be manufactured.

도 1은 예시적인 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 모식도이다.
도 2a 내지도 2c는 실시예 1에 따라 제조된 복합양극활물질과, 비교예 1 및 2에 따라 제조된 양극 활물질에 대한 전자주사현미경 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 3a는 실시예 1에 따라 제조된 복합양극활물질에 대한 투과전자현미경(TEM) 사진이다.
도 3b는 도 3a의 네모 영역을 확대하여 나타낸 것이다.
도 4는 제작예 1-4 및 비교제작예 1-2에 따라 제조된 리튬이온전지의 충방전 특성을 나타낸 것이다.
1 is a schematic diagram of a lithium secondary battery according to an exemplary embodiment.
2A to 2C show the results of scanning electron microscope analysis of the composite positive electrode active material prepared according to Example 1 and the positive electrode active material prepared according to Comparative Examples 1 and 2;
FIG. 3a is a transmission electron microscope (TEM) photograph of the composite positive electrode active material prepared according to Example 1. FIG.
FIG. 3B is an enlarged view of the square area of FIG. 3A .
4 shows the charging and discharging characteristics of lithium ion batteries prepared according to Preparation Examples 1-4 and Comparative Preparation Examples 1-2.

이하에서 예시적인 구현예들에 따른 리튬이온전지용 복합양극활물질과 그 제조방법과, 상기 복합양극활물질을 포함한 양극을 구비한 리튬이온전지에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a composite positive electrode active material for a lithium ion battery according to exemplary embodiments, a manufacturing method thereof, and a lithium ion battery having a positive electrode including the composite positive electrode active material will be described in more detail.

일구현예에 따른 복합양극활물질은 니켈의 함량이 전이금속 총량을 기준으로 하여 50 내지 100몰%인 리튬니켈계 화합물; 및 상기 리튬니켈계 화합물의 표면에 형성된 희토류 금속 하이드록사이드(rare earth metal hydroxide)를 포함하는 코팅막을 함유한다.The composite cathode active material according to an embodiment may include a lithium nickel-based compound having a nickel content of 50 to 100 mol% based on the total amount of transition metals; and a coating film including a rare earth metal hydroxide formed on the surface of the lithium nickel-based compound.

일구현예에 따른 복합양극활물질은 비표면적이 1.2 내지 1.8m2/g으로 일반적인 양극 활물질의 경우에 비하여 비표면적이 증가된다.The composite positive electrode active material according to an embodiment has a specific surface area of 1.2 to 1.8 m 2 /g, and the specific surface area is increased compared to that of a general positive electrode active material.

일반적인 니켈 리치 양극 활물질은 용량 및 고율 특성이 우수하고 저렴한 장점을 갖고 있다. 그러나 표면에 수산화리튬, 탄산리튬과 같은 잔류 리튬으로 인하여 사이클 특성과 안정성이 저하되어 이에 대한 개선이 요구된다. 양극 활물질 표면에 존재하는 잔류리튬을 제거하여 수세정을 실시하는 것이 알려져 있다. A typical nickel-rich positive electrode active material has advantages of excellent capacity and high rate characteristics and low cost. However, cycle characteristics and stability are deteriorated due to residual lithium such as lithium hydroxide and lithium carbonate on the surface, and improvement is required. It is known to perform water washing by removing residual lithium present on the surface of the positive electrode active material.

그런데 이와 같이 수세정을 실시하는 경우 수세정된 양극 활물질은 잔류리튬의 제거로 표면이 너무 많이 노출되어 전해액과의 접촉면적이 증가하여 이를 이용한 양극을 채용한 리튬이온전지의 용량 및 수명이 저하되고 양극 활물질의 표면저항이 증가되고 고온저장 특성이 감소된다.However, in the case of water washing in this way, the surface of the positive electrode active material washed with water is exposed too much due to the removal of residual lithium, and the contact area with the electrolyte increases. The surface resistance of the positive electrode active material is increased and the high temperature storage characteristics are reduced.

이에 본 발명자들은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 수세정시 희토류 금속을 함유한 염 및 물을 함유한 세정액을 사용하고 이를 이용한 세정후 건조과정을 거쳐 수세정으로 인한 양극 활물질의 변화를 최소화하면서 양극 활물질의 표면에 희토류금속 하이드록사이드 코팅막이 형성된 복합양극활물질을 제공한다. 이러한 복합양극활물질은 비표면적이 예를 들어 1.3 내지 1.6m2/g, 구체적으로 1.357 내지 1.563m2/g이다. 이러한 복합양극활물질을 이용하면 전기화학적 특성과 고온 저장 특성이 향상된 리튬이온전지를 제조할 수 있다. Therefore, in order to solve the above problems, the present inventors use a cleaning solution containing a salt containing a rare earth metal and water for washing with water, and after washing using the same, go through a drying process to minimize the change of the positive electrode active material due to water washing while minimizing the change of the positive electrode active material To provide a composite cathode active material in which a rare earth metal hydroxide coating film is formed on the surface of The composite positive active material is a specific surface area of, for example 1.3 to 1.6m 2 / g, particularly 1.357 to 1.563m 2 / g. By using such a composite cathode active material, a lithium ion battery with improved electrochemical properties and high temperature storage properties can be manufactured.

상기 희토류금속 하이드록사이드는 비제한적인 예로서 이트륨 하이드록사이드, 세륨하이드록사이드, 란탄하이드록사이드, 유로븀 하이드록사이드, 가돌리늄 하이드록사이드, 스칸듐 하이드록사이드, 및 테르븀 하이드록사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있다.The rare earth metal hydroxide includes, but is not limited to, yttrium hydroxide, cerium hydroxide, lanthanum hydroxide, eurobium hydroxide, gadolinium hydroxide, scandium hydroxide, and terbium hydroxide. and at least one selected from the group.

상기 세정액에서 희토류금속을 함유한 염의 함량은 0.1 내지 1.0M, 예를 들어 0.2 내지 0.5M이다. 희토류금속을 함유한 염의 함량이 상기 범위일 때 복합양극활물질의 비표면적이 적절한 범위로 제어되어 이를 이용하면 전기화학적 특성과 고온 저장 특성이 우수한 리튬이온전지를 제조할 수 있다.The content of the salt containing the rare earth metal in the washing solution is 0.1 to 1.0M, for example, 0.2 to 0.5M. When the content of the salt containing the rare earth metal is within the above range, the specific surface area of the composite cathode active material is controlled in an appropriate range, and using this, a lithium ion battery having excellent electrochemical properties and high temperature storage properties can be manufactured.

상기 희토류금속 하이드록사이드의 함량은 리튬니켈계 화합물 100 중량부를 기준으로 하여 0.14 내지 1.4 중량부, 예를 들어 0.29 내지 0.71 중량부이다. 희토류금속 하이드록사이드의 함량이 상기 범위일 때 전기화학적 특성과 고온저장 특성이 우수한 리튬이온전지를 제조할 수 있다. The content of the rare earth metal hydroxide is 0.14 to 1.4 parts by weight, for example 0.29 to 0.71 parts by weight, based on 100 parts by weight of the lithium nickel-based compound. When the content of the rare earth metal hydroxide is within the above range, a lithium ion battery having excellent electrochemical properties and high temperature storage properties can be manufactured.

상기 니켈의 함량이 50몰% 내지 100몰%인 니켈 리치 리튬 니켈계 화합물로는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 들 수 있다.The nickel-rich lithium nickel-based compound having the nickel content of 50 mol% to 100 mol% may include a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

LixNiyM1-yO2 Li x Ni y M 1-y O 2

화학식 1중, 0.9≤x≤1.2, 0.5≤y<1.0, M은 코발트(Co), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 하나 이상이다.In Formula 1, 0.9≤x≤1.2, 0.5≤y<1.0, M is at least one selected from cobalt (Co), manganese (Mn), and aluminum (Al).

상기 화학식 1의 화합물은 예를 들어 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물이 있다.The compound of Formula 1 includes, for example, a compound represented by Formula 2 or a compound represented by Formula 3 below.

[화학식 2][Formula 2]

LixNiyCozMn1-y-zO2 Li x Ni y Co z Mn 1-yz O 2

화학식 2중, 0.9≤x≤1.2, 0.5≤y<1, 0≤z≤0.5, 0≤1-y-z≤0.5이고,In Formula 2, 0.9≤x≤1.2, 0.5≤y<1, 0≤z≤0.5, 0≤1-y-z≤0.5,

[화학식 3] [Formula 3]

LixNiyCozAl1-y-zO2 Li x Ni y Co z Al 1-yz O 2

화학식 3중, 0.9≤x≤1.2, 0.5≤y≤1.0, 0≤z≤0.5이다.In Formula 3, 0.9≤x≤1.2, 0.5≤y≤1.0, and 0≤z≤0.5.

상기 복합양극활물질에서 잔류리튬의 함량은 복합양극활물질 총량을 기준으로 하여 0.15 중량% 이하, 예를 들어 0.11 내지 0.13중량%으로 작다. The content of residual lithium in the composite cathode active material is as small as 0.15 wt% or less, for example, 0.11 to 0.13 wt%, based on the total amount of the composite cathode active material.

상기 니켈 리치 리튬 니켈계 화합물은 예를 들어 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2, LiNi0.6Co0.3Mn0.1O2, LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2, LiNi0.8Co0.1Mn0.1O, LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2, LiNi0.88Co0.1Al0.02O2, LiNi0.84Co0.15Al0.01O2 또는 그 혼합물을 들 수 있다.The nickel-rich lithium nickel-based compound is, for example, LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiNi 0.6 Co 0.3 Mn 0.1 O 2 , LiNi 0.7 Co 0.15 Mn 0.15 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O, LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 , LiNi 0.88 Co 0.1 Al 0.02 O 2 , LiNi 0.84 Co 0.15 Al 0.01 O 2 , or mixtures thereof.

일구현예에 따른 복합양극활물질에서 희토류금속 하이드록사이드를 포함한 코팅막의 두께는 500nm 이하, 예를 들어 50 내지 200nm이다. 코팅막의 두께가 상기 범위일 때 전기화학적 특성 및 고온저장 특성이 양호한 리튬이온전지를 제작할 수 있다. 상기 리튬이온전지에서 60℃에서 7일 보관후 상온에서 측정한 고온저장후 저항으로부터 얻은 저항변화는 -3.1 내지 -5.2Ω이다.In the composite positive electrode active material according to an embodiment, the thickness of the coating film including the rare earth metal hydroxide is 500 nm or less, for example, 50 to 200 nm. When the thickness of the coating film is within the above range, it is possible to manufacture a lithium ion battery having good electrochemical properties and high temperature storage properties. The resistance change obtained from the resistance after high temperature storage measured at room temperature after storage at 60° C. for 7 days in the lithium ion battery is -3.1 to -5.2 Ω.

이하, 일구현예에 따른 복합양극활물질의 제조방법을 살펴 보기로 한다.Hereinafter, a method for manufacturing a composite positive electrode active material according to an embodiment will be described.

먼저 니켈의 함량이 전이금속 총량을 기준으로 하여 50 내지 100몰%인 니켈First, nickel in which the content of nickel is 50 to 100 mol% based on the total amount of transition metals

리치 리튬 니켈계 화합물의 전구체인 전이금속 하이드록사이드 및 리튬 전구체를 산화성 분위기에서 열처리하여 니켈의 함량이 전이금속 총량을 기준으로 하여 50 내지 100몰%인 니켈 리치 리튬 니켈계 화합물을 얻는다.A nickel-rich lithium nickel-based compound having a nickel content of 50 to 100 mol% based on the total amount of the transition metal is obtained by heat-treating the transition metal hydroxide and the lithium precursor, which are precursors of the rich lithium nickel-based compound, in an oxidizing atmosphere.

상기 전이금속 하이드록사이드는 예를 들어 하기 화학식 4로 표시되는 화합물을 들 수 있다.The transition metal hydroxide may be, for example, a compound represented by the following formula (4).

[화학식 4][Formula 4]

NiyM1-yOHNi y M 1-y OH

화학식 1중, y는 0.5 내지 1.0이고, M은 코발트(Co), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 하나 이상이다.In Formula 1, y is 0.5 to 1.0, and M is at least one selected from cobalt (Co), manganese (Mn), and aluminum (Al).

상기 화학식 4의 화합물은 예를 들어 하기 화학식 5로 표시되는 화합물 또는 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물이다.The compound of Formula 4 is, for example, a compound represented by Formula 5 or a compound represented by Formula 6 below.

[화학식 5][Formula 5]

NiyCozMn1-y-zOHNi y Co z Mn 1-yz OH

화학식 5 중, 0.5≤y<1, 0≤z≤0.5, 0≤1-y-z≤0.5,In Formula 5, 0.5≤y<1, 0≤z≤0.5, 0≤1-y-z≤0.5,

[화학식 6] [Formula 6]

NiyCozAl1-y-zOHNi y Co z Al 1-yz OH

화학식 6 중, y는 0.5 내지 1.0이고, z은 0 내지 0.5이다.In Formula 6, y is 0.5 to 1.0, and z is 0 to 0.5.

상기 산화성 분위기는 산소 또는 대기 분위기를 말하며, 산소 분위기는 산소를 단독으로 사용하거나 또는 산소와 불활성 기체의 혼합기체를 말한다. 불활성 기체로는 질소, 아르곤, 헬륨 등을 이용할 수 있다. The oxidizing atmosphere refers to oxygen or an atmospheric atmosphere, and the oxygen atmosphere refers to oxygen alone or a mixed gas of oxygen and an inert gas. As the inert gas, nitrogen, argon, helium, or the like may be used.

상기 열처리는 400 내지 1200℃, 예를 들어 500 내지 900℃에서 열처리함으로써 수행될 수 있다. 열처리가 상기 온도 범위일 때 목적하는 조성을 갖는 양극 활물질을 얻을 수 있다.The heat treatment may be performed by heat treatment at 400 to 1200 °C, for example, 500 to 900 °C. When the heat treatment is in the above temperature range, it is possible to obtain a positive active material having a desired composition.

열처리시간은 열처리온도에 따라 가변적이지만 예를 들어 5분 내지 20 시간 범위에서 실시한다.The heat treatment time is variable depending on the heat treatment temperature, but for example, it is carried out in the range of 5 minutes to 20 hours.

상기 전이금속 하이드록사이드는 예를 들어 Ni0.5Co0.2Mn0.3OH, Ni0.6Co0.3Mn0.1OH, Ni0.7Co0.15Mn0.15OH, Ni0.8Co0.1Mn0.1OH, Ni0.6Co0.2Mn0.2OH, Ni0.88Co0.1Al0.02OH, Ni0.84Co0.15Al0.01O2 또는 그 혼합물을 들 수 있다.The transition metal hydroxide is, for example, Ni 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 OH, Ni 0.6 Co 0.3 Mn 0.1 OH, Ni 0.7 Co 0.15 Mn 0.15 OH , Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 OH, Ni 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 OH, Ni 0.88 Co 0.1 Al 0.02 OH, Ni 0.84 Co 0.15 Al 0.01 O 2 or a mixture thereof.

상기 전이금속 하이드록사이드는 전이금속 전구체, 예를 들어 코발트 전구체, 망간 전구체와 알루미늄 전구체 중에서 선택된 하나를 및 니켈 전구체를 혼합하고 이를 공침법, 고상법 등에 의하여 실시하여 제조할 수 있다. 이러한 전이금속 하이드록사이드의 제조과정은 통상적인 방법에 따른다.The transition metal hydroxide may be prepared by mixing a transition metal precursor, for example, one selected from a cobalt precursor, a manganese precursor, and an aluminum precursor, and a nickel precursor, and performing this by a co-precipitation method, a solid phase method, or the like. The production process of such a transition metal hydroxide follows a conventional method.

상기 니켈 전구체로는 산화니켈, 아세트산니켈, 수산화니켈, 질산니켈 등을 사용할 수 있고 코발트 전구체로는 산화코발트, 아세트산코발트, 수산화코발트, 질산코발트 등을 사용할 수 있다. 그리고 망간 전구체로는 산화망간, 아세트산망간, 수산화망간, 질산망간 등을 사용한다. 여기에서 니켈 전구체 및 코발트 전구체의 함량은 목적하는 전이금속 하이드록사이드를 얻을 수 있도록 화학양론적으로 제어된다. Nickel oxide, nickel acetate, nickel hydroxide, nickel nitrate, etc. may be used as the nickel precursor, and cobalt oxide, cobalt acetate, cobalt hydroxide, cobalt nitrate, etc. may be used as the cobalt precursor. And manganese oxide, manganese acetate, manganese hydroxide, manganese nitrate, etc. are used as the manganese precursor. Here, the contents of the nickel precursor and the cobalt precursor are stoichiometrically controlled to obtain the desired transition metal hydroxide.

리튬 전구체는 수산화리튬(LiOH), 탄산리튬(Li2CO3), 황산리튬(Li2SO4), 질산리튬(LiNO3) 등을 사용할 수 있지만, 당해기술분야에서 통상적으로 사용가능한 것이라면 모두 다 사용 가능하다.As the lithium precursor, lithium hydroxide (LiOH), lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), lithium sulfate (Li 2 SO 4 ), lithium nitrate (LiNO 3 ), etc. may be used, but any one commonly available in the art Available.

전이금속 하이드록사이드 및 리튬 전구체의 함량은 니켈 리치 리튬 니켈계 화합물을 얻을 수 있도록 화학양론적으로 제어된다.The content of the transition metal hydroxide and lithium precursor is stoichiometrically controlled to obtain a nickel-rich lithium nickel-based compound.

이어서 상기 과정에 따라 제조된 니켈 리치 리튬 니켈계 화합물에 희토류 금속을 함유한 염 및 물을 함유한 세정액을 부가 및 교반하여 세정과정을 실시한다. 이러한 세정과정을 실시한 결과, 니켈 리치 리튬 니켈계 화합물에서 잔류 리튬을 제거할 수 있다.Subsequently, a washing process is performed by adding and stirring a washing solution containing a salt containing a rare earth metal and water to the nickel-rich lithium nickel-based compound prepared according to the above process. As a result of performing such a cleaning process, it is possible to remove residual lithium from the nickel-rich lithium nickel-based compound.

상기 희토류금속을 함유한 염은 예를 들어, 희토류금속 아세테이트, 희토류금속 설페이트, 희토류 금속 클로라이드, 희토류금속 나이트레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이다. 희토류금속을 함유한 염은 구체적으로 이트륨 아세테이트, 이트륨 설페이트, 이트륨 클로라이드, 이트륨 나이트레이트, 세륨 아세테이트, 세륨 설페이트, 세륨 클로라이드, 세륨 나이트레이트, 란탄 아세테이트, 란탄 설페이트, 란탄 클로라이드, 란탄 나이트레이트, 유로븀 아세테이트, 유로븀 설페이트, 유로븀 클로라이드, 유로븀 나이트레이트, 가돌리늄 아세테이트, 가돌리늄 설페이트, 가돌리늄 클로라이드, 가돌리늄 나이트레이트, 스칸듐 아세테이트, 스칸듐 설페이트, 스칸듐 클로라이드, 스칸듐 나이트레이트, 테르븀 아세테이트, 테르븀 설페이트, 테르븀 클로라이드 및 테르븀 나이트레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있다.The salt containing the rare earth metal is, for example, at least one selected from the group consisting of rare earth metal acetate, rare earth metal sulfate, rare earth metal chloride, and rare earth metal nitrate. Salts containing rare earth metals are specifically yttrium acetate, yttrium sulfate, yttrium chloride, yttrium nitrate, cerium acetate, cerium sulfate, cerium chloride, cerium nitrate, lanthanum acetate, lanthanum sulfate, lanthanum chloride, lanthanum nitrate, eurobium. Acetate, eurobium sulfate, eurobium chloride, eurobium nitrate, gadolinium acetate, gadolinium sulfate, gadolinium chloride, gadolinium nitrate, scandium acetate, scandium sulfate, scandium chloride, scandium nitrate, terbium acetate and sulfate, terbium and at least one selected from the group consisting of terbium nitrate.

일구현예에 의하면, 희토류금속을 함유한 염으로서 이트륨 아세테이트, 세륨 아세테이트, 란탄 아세테이트, 유로븀 아세테이트, 가돌리늄 아세테이트, 스칸듐 아세테이트, 테르븀 아세테이트와 같은 희토류 금속 아세테이트를 사용하는 것이 최종적으로 제조되는 복합양극활물질의 잔류리튬 함량이 감소되고 비표면적 특성이 적절하게 제어되어 이를 이용하면 전기화학적 특성과 고온 저장 특성이 향상된 리튬이온전지를 제조할 수 있다.According to one embodiment, as a salt containing a rare earth metal, a composite cathode active material finally prepared by using a rare earth metal acetate such as yttrium acetate, cerium acetate, lanthanum acetate, eurobium acetate, gadolinium acetate, scandium acetate, or terbium acetate Lithium ion battery with improved electrochemical properties and high-temperature storage properties can be manufactured using the reduced residual lithium content and proper control of specific surface area properties.

상술한 세정 단계를 거친 생성물을 건조하는 단계를 실시한다. 여기에서 건조는 예를 들어 200℃ 이하, 구체적으로 120 내지 150℃ 범위에서 실시한다. 건조가 상기 온도 범위에서 실시할 때 전기화학적 특성 및 고온 저장 특성이 우수한 복합양극활물질을 제조할 수 있다.A step of drying the product that has undergone the above-described washing step is carried out. Here, the drying is carried out, for example, at 200° C. or less, specifically in the range of 120 to 150° C. When drying is carried out in the above temperature range, it is possible to prepare a composite positive electrode active material having excellent electrochemical properties and high temperature storage properties.

일구현예에 따른 복합양극활물질을 포함하는 양극 활물질층을 갖는 양극은 A positive electrode having a positive electrode active material layer comprising a composite positive electrode active material according to an embodiment

하기 과정에 따라 제조될 수 있다.It can be prepared according to the following procedure.

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

복합양극활물질, 결합제 및 용매가 혼합된 양극 활물질 조성물이 준비된다. A positive electrode active material composition in which a composite positive electrode active material, a binder, and a solvent are mixed is prepared.

양극 활물질 조성물에는 도전제가 더 부가될 수 있다. A conductive agent may be further added to the cathode active material composition.

상기 양극 활물질 조성물이 금속 집전체상에 직접 코팅 및 건조되어 양극판이 제조된다. 다르게는, 상기 양극 활물질 조성물이 별도의 지지체상에 캐스팅된 다음, 상기 지지체로부터 박리된 필름이 금속 집전체상에 라미네이션되어 양극판이 제조될 수 있다.The positive electrode active material composition is directly coated and dried on a metal current collector to prepare a positive electrode plate. Alternatively, the positive electrode active material composition may be cast on a separate support, and then a film peeled from the support may be laminated on a metal current collector to manufacture a positive electrode plate.

상기 양극 제조시 상술한 복합양극활물질 이외에 리튬이온전지에서 통상적으로 사용되는 양극 활물질인 제1양극 활물질을 더 포함할 수 있다.When manufacturing the positive electrode, in addition to the above-described composite positive electrode active material, a first positive electrode active material, which is a positive active material commonly used in a lithium ion battery, may be further included.

상기 제1양극 활물질로서 리튬코발트산화물, 리튬니켈코발트망간산화물, 리튬니켈코발트알루미늄산화물, 리튬철인산화물, 및 리튬망간산화물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있으나, 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 이용 가능한 모든 양극 활물질이 사용될 수 있다.The first positive electrode active material may further include at least one selected from the group consisting of lithium cobalt oxide, lithium nickel cobalt manganese oxide, lithium nickel cobalt aluminum oxide, lithium iron phosphate, and lithium manganese oxide, but is not necessarily limited thereto. Any positive active material available in the art may be used.

예를 들어, LiaA1-bBbD2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 및 0 ≤ b ≤ 0.5이다); LiaE1-bBbO2-cDc(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiE2-bBbO4-cDc(상기 식에서, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiaNi1-b-cCobBcD?(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1-b-cCobBcO2-?F?(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cMnbBcD?(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1-b-cMnbBcO2-?F?(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cMnbBcO2-?F2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNibEcGdO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1이다.); LiaNibCocMndGeO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1이다.); LiaNiGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaCoGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMnGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMn2GbO4(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiIO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); LiFePO4의 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다:For example, Li a A 1-b B b D 2 (wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, and 0 ≤ b ≤ 0.5); Li a E 1-b B b O 2-c D c (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); LiE 2-b B b O 4-c D c (wherein 0 ≤ b ≤ 0.5 and 0 ≤ c ≤ 0.05); Li a Ni 1-bc Co b B c D ? (wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2); Li a Ni 1-bc Co b B c O 2-? F ? (wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni 1-bc Mn b B c D ? (wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2); Li a Ni 1-bc Mn b B c O 2-? F ? (wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni 1-bc Mn b B c O 2-? F 2 (wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni b E c G d O 2 (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1); Li a Ni b Co c Mn d GeO 2 (wherein, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤ 0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1); Li a NiG b O 2 (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); Li a CoG b O 2 (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); Li a MnG b O 2 (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); QO 2 ; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 5 ; LiIO 2 ; LiNiVO 4 ; Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0 ≤ f ≤ 2); Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0 ≤ f ≤ 2); A compound represented by any one of the formulas of LiFePO 4 may be used:

상기 화학식에 있어서, A는 Ni, Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; B는 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 또는 이들의 조합이고; D는 O, F, S, P, 또는 이들의 조합이고; E는 Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; F는 F, S, P, 또는 이들의 조합이고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, 또는 이들의 조합이고; Q는 Ti, Mo, Mn, 또는 이들의 조합이고; I는 Cr, V, Fe, Sc, Y, 또는 이들의 조합이며; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, 또는 이들의 조합이다.In the above formula, A is Ni, Co, Mn, or a combination thereof; B is Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, a rare earth element, or a combination thereof; D is O, F, S, P, or a combination thereof; E is Co, Mn, or a combination thereof; F is F, S, P, or a combination thereof; G is Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, or a combination thereof; Q is Ti, Mo, Mn, or a combination thereof; I is Cr, V, Fe, Sc, Y, or a combination thereof; J is V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, or a combination thereof.

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

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

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

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

상기 양극 활물질, 도전제, 결합제 및 용매의 함량은 리튬이온전지에서 통상적으로 사용하는 수준이다. 리튬이온전지의 용도 및 구성에 따라 상기 도전제, 결합제 및 용매 중 하나 이상이 생략될 수 있다.The content of the positive active material, the conductive agent, the binder, and the solvent is a level commonly used in a lithium ion battery. At least one of the conductive agent, the binder, and the solvent may be omitted depending on the use and configuration of the lithium ion battery.

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

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

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

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

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

예를 들어, 상기 음극 활물질은 원소 주기율표의 13족 원소, 14족 원소 및 15족 원소로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함할 수 있다.For example, the negative active material may include one or more elements selected from the group consisting of a group 13 element, a group 14 element, and a group 15 element of the periodic table of elements.

예를 들어, 상기 음극 활물질은 Si, Ge 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함할 수 있다. For example, the negative active material may include one or more elements selected from the group consisting of Si, Ge, and Sn.

음극 활물질 조성물에서 도전제, 결합제 및 용매는 상기 양극 활물질 조성물의 경우와 동일한 것을 사용할 수 있다. 그리고 상기, 음극 활물질, 도전제, 결합제 및 용매의 함량은 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 수준이다. The conductive agent, binder, and solvent in the negative active material composition may be the same as those in the positive active material composition. And, the content of the negative active material, the conductive agent, the binder, and the solvent is a level commonly used in a lithium battery.

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

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

상기 세퍼레이터 중에서 올레핀계 고분자의 구체적인 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있다.Specific examples of the olefinic polymer among the separators include polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, or a multilayer film of two or more layers thereof, a polyethylene/polypropylene two-layer separator, a polyethylene/polypropylene/polyethylene three-layer separator, A mixed multilayer film such as a polypropylene/polyethylene/polypropylene three-layer separator or the like can be used.

상기 리튬염 함유 비수 전해질은 비수 전해질과 리튬염으로 이루어져 있다. The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte includes a non-aqueous electrolyte and a lithium salt.

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

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

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 고분자, 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리불화비닐리덴 등이 사용될 수 있다.As the organic solid electrolyte, for example, polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphoric acid ester polymers, polyester sulfide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, etc. may be used.

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

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

도 1에서 보여지는 바와 같이, 상기 리튬이온전지(11)는 양극(13), 음극(12) 및 세퍼레이터(34)를 포함한다. 상술한 양극(13), 음극(12) 및 세퍼레이터(14)가 와인딩되거나 접혀서 전지 케이스(15)에 수용된다. 이어서, 상기 전지케이스(15)에 유기전해액이 주입되고 캡(cap) 어셈블리(16)로 밀봉되어 리튬이온전지(11)가 완성된다. 상기 전지 케이스는 원통형, 각형, 박막형 등일 수 있다. As shown in FIG. 1 , the lithium ion battery 11 includes a positive electrode 13 , a negative electrode 12 , and a separator 34 . The above-described positive electrode 13 , negative electrode 12 , and separator 14 are wound or folded and accommodated in the battery case 15 . Then, an organic electrolyte is injected into the battery case 15 and sealed with a cap assembly 16 to complete the lithium ion battery 11 . The battery case may have a cylindrical shape, a prismatic shape, or a thin film type.

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

또한, 상기 전지구조체는 복수개 적층되어 전지팩을 형성하고, 이러한 전지팩이 고용량 및 고출력이 요구되는 모든 기기에 사용될 수 있다. 예를 들어, 노트북, 스마트폰, 전기차량 등에 사용될 수 있다.In addition, a plurality of the battery structures are stacked to form a battery pack, and the battery pack can be used in any device requiring high capacity and high output. For example, it may be used in a laptop computer, a smartphone, an electric vehicle, and the like.

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

실시예 1: 복합양극활물질의 제조Example 1: Preparation of composite positive electrode active material

먼저, LiNi0.84Co0.15Al0.01O2를 제조하기 위하여 전이금속 하이드록사이드 전구체 Ni0.85Co0.15(OH)2를 하기 과정에 따라 제조하였다.First, in order to prepare LiNi 0.84 Co 0.15 Al 0.01 O 2 , a transition metal hydroxide precursor Ni 0.85 Co 0.15 (OH) 2 was prepared according to the following procedure.

Ni0.85Co0.15(OH)2 100g에 수산화알루미늄 (Al(OH)3) 0.849g과 수산화리튬 (LiOH. H20) 46.62g을 부가하고 이를 산소 분위기하에서 760℃에서 열처리하여 LiNi0.84Co0.15Al0.01O2를 제조하였다.To 100 g of Ni 0.85 Co 0.15 (OH) 2 , 0.849 g of aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ) and 46.62 g of lithium hydroxide (LiOH . H 2 0) were added, and this was heat-treated at 760° C. in an oxygen atmosphere to LiNi 0.84 Co 0.15 Al. 0.01 O 2 was prepared.

LiNi0.84Co0.15Al0.01O2를 하기 과정에 따라 세정과정을 실시하였다.LiNi 0.84 Co 0.15 Al 0.01 O 2 A washing process was performed according to the following procedure.

LiNi0.84Co0.15Al0.01O2 30g 에 이트륨 아세테이트 0.0043g 및 물 30ml를 부가하고 이 혼합물을 약 30분 동안 교반하여 LiNi0.84Co0.15Al0.01O2 의 세정 과정을 실시하여 복합양극활물질을 제조하였다. 상기 세정과정에서 이트륨 아세테이트의 함량은 세정과정에서 사용된 세정액의 총량(이트륨 아세테이트 및 물의 총중량)에 대하여 약 0.1×10-2M이 되었다. 상기 양극 활물질은 코어 활물질(LiNi0.84Co0.15Al0.01O2) 및 이 코어 활물질의 표면에 이트륨 하이드록사이드를 포함하는 구조를 가졌다.LiNi 0.84 Co 0.15 Al 0.01 O 2 30 g 0.0043 g of yttrium acetate and 30 ml of water were added, and the mixture was stirred for about 30 minutes to perform a cleaning process of LiNi 0.84 Co 0.15 Al 0.01 O 2 to prepare a composite cathode active material. In the washing process, the content of yttrium acetate was about 0.1×10 −2 M with respect to the total amount of the washing solution used in the washing process (total weight of yttrium acetate and water). The positive active material had a structure including a core active material (LiNi 0.84 Co 0.15 Al 0.01 O 2 ) and yttrium hydroxide on the surface of the core active material.

실시예 2-4: 복합양극활물질의 제조Example 2-4: Preparation of composite positive electrode active material

이트륨 아세테이트의 함량이 약 0.2×10-2M, 0.5×10-2M 및 1.0×10-2M이 되도록 이트륨 아세테이트의 함량이 각각 변화된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 복합양극활물질을 제조하였다. It was carried out according to the same method as in Example 1, except that the content of yttrium acetate was changed so that the content of yttrium acetate was about 0.2×10 -2 M, 0.5×10 -2 M, and 1.0×10 -2 M, respectively. A composite positive electrode active material was prepared.

비교예 1: 양극 활물질의 제조Comparative Example 1: Preparation of positive active material

LiNi0.84Co0.15Al0.01O2의 세정과정을 실시하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 양극 활물질을 제조하였다.A cathode active material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the cleaning process of LiNi 0.84 Co 0.15 Al 0.01 O 2 was not performed.

비교예 2: 양극 활물질의 제조Comparative Example 2: Preparation of positive electrode active material

LiNi0.84Co0.15Al0.01O2의 세정과정이 하기 과정에 실시된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 양극 활물질을 제조하였다.A cathode active material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the cleaning process of LiNi 0.84 Co 0.15 Al 0.01 O 2 was carried out in the following process.

LiNi0.88Co0.1Al0.02O2 30g 에 물 30ml를 부가하고 이 혼합물을 약 30분 동안 교반하여 LiNi0.88Co0.1Al0.02O2 의 수세 과정을 실시하여 양극 활물질을 제조하였다. LiNi 0.88 Co 0.1 Al 0.02 O 2 30 g 30 ml of water was added thereto, and the mixture was stirred for about 30 minutes, followed by washing with LiNi 0.88 Co 0.1 Al 0.02 O 2 water to prepare a cathode active material.

제작예 1: 리튬이온전지(코인하프셀)의 제작Production Example 1: Production of a lithium ion battery (coin half cell)

실시예 1에 따라 제조된 복합양극활물질, 폴리비닐리덴플로라이드 및 도전제인 카본블랙의 혼합물을 혼합하여 양극 활물질층 형성용 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리에는 용매인 N-메틸피롤리돈을 부가하였고, 양극 활물질, 폴리비닐리덴플루오라이드, 카본블랙의 혼합비는 94:3:3 중량비였다.A slurry for forming a positive electrode active material layer was prepared by mixing a mixture of the composite positive electrode active material prepared according to Example 1, polyvinylidene fluoride, and carbon black as a conductive agent. N-methylpyrrolidone as a solvent was added to the slurry, and the mixing ratio of the positive electrode active material, polyvinylidene fluoride, and carbon black was 94:3:3 by weight.

상기 과정에 따라 제조된 슬러리를 닥터 블래이드를 사용하여 알루미늄 박상에 코팅하여 얇은 극판 형태로 만든 후, 이를 135℃에서 3시간 이상 건조시킨 후, 압연과 진공 건조 과정을 거쳐 양극을 제작하였다.The slurry prepared according to the above process was coated on an aluminum foil using a doctor blade to form a thin electrode plate, dried at 135° C. for more than 3 hours, and then rolled and vacuum dried to prepare a positive electrode.

상기 실시예 1에 따라 제조된 양극과 상대극으로서 리튬 금속 대극을 사용하여 2032 타입의 코인하프셀(coin half cell)을 제조하였다. 상기 양극과 리튬 금속 대극 사이에는 다공질 폴리에틸렌(PE) 필름으로 이루어진 세퍼레이터(두께: 약 16㎛)를 개재하고, 전해액을 주입하여 리튬이온전지를 제작하였다. A 2032-type coin half cell was manufactured using the positive electrode prepared according to Example 1 and the lithium metal counter electrode as the counter electrode. A separator (thickness: about 16 μm) made of a porous polyethylene (PE) film was interposed between the positive electrode and the lithium metal counter electrode, and electrolyte was injected to prepare a lithium ion battery.

상기 전해액은 에틸렌카보네이트(EC)와 에틸메틸카보네이트(EMC)와 디메틸카보네이트(DMC)를 3:4:3의 부피비로 혼합한 용매에 용해된 1.3M LiPF6가 포함된 용액을 사용하였다.As the electrolyte, a solution containing 1.3M LiPF 6 dissolved in a solvent in which ethylene carbonate (EC), ethylmethyl carbonate (EMC), and dimethyl carbonate (DMC) were mixed in a volume ratio of 3:4:3 was used.

제작예 2-4: 리튬이온전지(코인하프셀)의 제조Production Example 2-4: Preparation of lithium ion battery (coin half cell)

양극 제조시 실시예 1에 따라 제조된 복합양극활물질 대신 실시예 2-4에 따라 제조된 복합양극활물질을 사용한 것을 제외하고는, 제작예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬이온전지를 제작하였다.A lithium ion battery was manufactured in the same manner as in Preparation Example 1, except that the composite positive electrode active material prepared according to Examples 2-4 was used instead of the composite positive electrode active material prepared according to Example 1 when the positive electrode was manufactured.

비교제작예 1-2: 리튬이온전지(코인하프셀)의 제조Comparative Preparation Example 1-2: Preparation of lithium ion battery (coin half cell)

양극 제조시 실시예 1에 따라 제조된 복합양극활물질 대신 비교예 1-2에 따라 제조된 양극 활물질을 사용한 것을 제외하고는, 제작예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬이온전지를 제작하였다.A lithium ion battery was manufactured in the same manner as in Preparation Example 1, except that the positive electrode active material prepared according to Comparative Example 1-2 was used instead of the composite positive electrode active material prepared according to Example 1 when the positive electrode was manufactured.

평가예 1: 전자주사현미경Evaluation Example 1: Scanning Electron Microscope

상기 실시예 1에 따라 제조된 복합 양극 활물질 및 비교예 1 및 2에 따라 제조된 양극 활물질에 대한 전자주사현미경 분석을 실시하였다. 전자주사현미경 분석시 필립(Philips)사의 Sirion 200을 이용하였다.A scanning electron microscope analysis was performed on the composite positive active material prepared according to Example 1 and the positive electrode active material prepared according to Comparative Examples 1 and 2. Philips Sirion 200 was used for scanning electron microscope analysis.

상기 실시예 1에 따라 제조된 복합양극활물질과, 비교예 1 및 2에 따라 제조된 양극 활물질에 대한 전자주사현미경 분석 결과를 도 2a 내지 도 2c에 나타내었다.The results of scanning electron microscope analysis of the composite positive electrode active material prepared according to Example 1 and the positive electrode active material prepared according to Comparative Examples 1 and 2 are shown in FIGS. 2A to 2C .

도 2b에 나타난 바와 같이, 비교예 1에 따라 세정과정을 거치지 않은 양극 활물질은 표면에 검은색 얼룩이 관찰되었다. 이 검은색 얼룩은 미반응 리튬으로서 수산화리튬 및 탄산리튬에 해당한다. 도 2c는 비교예 2에 따라 수세과정을 거친 양극 활물질의 전자주사현미경 사진으로서, 이를 참조하면 양극 활물질 표면에 얼룩이 거의 없음을 알 수 있었다.As shown in FIG. 2B , black stains were observed on the surface of the positive active material that was not cleaned according to Comparative Example 1. This black stain corresponds to lithium hydroxide and lithium carbonate as unreacted lithium. 2C is a scanning electron microscope photograph of the positive electrode active material that has been washed with water according to Comparative Example 2, and it can be seen that there is almost no stain on the surface of the positive electrode active material.

이에 반하여 실시예 1에 따라 제조된 복합양극활물질은 표면에 얼룩이 없고코팅막이 형성되어 있다는 것을 확인할 수 있었다.In contrast, it was confirmed that the composite positive electrode active material prepared according to Example 1 had no stain on the surface and a coating film was formed.

평가예 2: 비표면적Evaluation Example 2: Specific Surface Area

상기 실시예 1-3에 따라 제조된 복합양극 활물질 및 비교예 1-2에 따라 제조된 양극 활물질의 비표면적을 BET법을 이용하여 측정하였고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The specific surface areas of the composite positive electrode active material prepared according to Example 1-3 and the positive electrode active material prepared according to Comparative Example 1-2 were measured using the BET method, and the results are shown in Table 1 below.

구분division 이트륨 아세테이트의
농도(M)
of yttrium acetate
Concentration (M)
양극활물질의 비표면적(m2/g)Specific surface area of positive electrode active material (m 2 /g)
실시예 1Example 1 0.1×10-2 0.1×10 -2 1.5631.563 실시예 2Example 2 0.2×10-2 0.2×10 -2 1.4611.461 실시예 3Example 3 0.5×10-2 0.5×10 -2 1.3571.357 실시예 4Example 4 1.0×10-2 1.0×10 -2 1.5311.531 비교예 1Comparative Example 1 -- 0.1910.191 비교예 2Comparative Example 2 -- 1.9561.956

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 비교예 1의 양극 활물질은 입자의 표면 및 1차 입자 사이에 미반응 리튬 하이드록사이드 및 리튬 카보네이트가 존재하여 낮은 비표면적을 나타냈다. 이에 비하여 실시예 1-4에 따라 제조된 복합양극 활물질은 이트륨 아세테이트의 농도가 약 0.5M을 초과하면 표면에 더 많은 양이 코팅되어 오히려 비표면적이 다시 증가되는 효과를 나타냈다. 이와 같이 실시예 1-4에 따라 제조된 복합 양극 활물질은 비교예 1에 따라 제조된 양극 활물질의 경우와 비교하여 비표면적이 증가됨을 알 수 있었다.As shown in Table 1, the positive active material of Comparative Example 1 exhibited a low specific surface area due to the presence of unreacted lithium hydroxide and lithium carbonate on the surface of the particles and between the primary particles. In contrast, when the concentration of yttrium acetate exceeds about 0.5 M, the composite positive electrode active material prepared according to Examples 1-4 was coated in a larger amount on the surface, thereby exhibiting the effect of increasing the specific surface area again. As such, it was found that the specific surface area of the composite positive active material prepared according to Examples 1-4 was increased compared to the case of the positive electrode active material prepared according to Comparative Example 1.

비교예 2의 양극 활물질은 수세정으로 미반응이 리튬이 제거되고 1차 입자 사이에 존재하던 미반응 리튬이 함께 제거됨으로써 1차 입자가 온전히 드러나게 되어 실시예 1-4에 따라 제조된 복합양극활물질의 경우와 비교하여 증가하여 높은 비표면적 특성을 나타냈다. 비교예 2의 양극 활물질은 비표면적은 증가하였지만 다른 평가예에 나타난 바와 같이 양극 활물질의 손상이 있어 이를 이용한 양극을 채용한 리튬이온전지의 특성이 실시예 1-4의 복합양극활물질을 이용한 리튬이온전지에 비하여 저하된 것을 알 수 있었다. 즉 이러한 결과로부터 실시예 1-4의 복합양극활물질은 우수한 셀성능을 갖는 리튬이온전지에 적합한 비표면적 특성을 갖고 있다는 것을 알 수 있었다.In the positive electrode active material of Comparative Example 2, unreacted lithium was removed by washing with water, and unreacted lithium existing between the primary particles was removed together, so that the primary particles were fully exposed, and thus the composite positive electrode active material prepared according to Examples 1-4 It increased compared to the case of , showing high specific surface area characteristics. Although the specific surface area of the positive electrode active material of Comparative Example 2 was increased, as shown in other evaluation examples, the positive electrode active material was damaged. It was found that it was lowered compared to the battery. That is, from these results, it was found that the composite cathode active material of Examples 1-4 had specific surface area characteristics suitable for a lithium ion battery having excellent cell performance.

평가예 3: 미반응 리튬(잔류 리튬)의 함량 측정Evaluation Example 3: Measurement of content of unreacted lithium (residual lithium)

상기 실시예 1-4에 따라 제조된 복합양극활물질 내지 비교예 1-2에 따라 제조된 양극 활물질에서 미반응 리튬의 함량을 측정하였다. The content of unreacted lithium was measured in the composite positive electrode active material prepared according to Examples 1-4 to the positive electrode active material prepared according to Comparative Example 1-2.

미반응 리튬의 함량은 전위차 중화적정법으로 잔류하는 Li을 포함하는 화합물 (예를 들어 LiOH 또는 Li2CO3)별로 측정한 후 Li만의 총량을 따로 계산하여 구한 값(TTL, Total Lithium)으로 하였다. 계산법은 아래 식 1과 같다.The content of unreacted lithium was measured for each compound containing Li remaining (eg, LiOH or Li 2 CO 3 ) by a potentiometric neutralization titration method, and then the total amount of Li alone was separately calculated and obtained (TTL, Total Lithium). The calculation method is as in Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

TTL(Total Li) = LiOH분석값(%)×Li/LiOH + Li2CO3분석값(%)×2Li/Li2CO3 = LiOH분석값(%)×0.29 + Li2CO3분석값(%)×0.188TTL(Total Li) = LiOH analysis value (%)×Li/LiOH + Li 2 CO 3 analysis value (%)×2Li/Li 2 CO 3 = LiOH analysis value (%)×0.29 + Li 2 CO 3 analysis value ( %)×0.188

미반응 리튬의 함량에 대한 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The measurement results for the content of unreacted lithium are shown in Table 2 below.

구분division 이트륨 아세테이트의
농도(10-2M)
of yttrium acetate
Concentration (10 -2 M)
미반응 리튬의 함량
(중량%)
Content of unreacted lithium
(weight%)
실시예 1Example 1 0.10.1 0.110.11 실시예 2Example 2 0.20.2 0.110.11 실시예 3Example 3 0.50.5 0.120.12 실시예 4Example 4 1.01.0 0.130.13 비교예 1Comparative Example 1 -- 0.470.47 비교예 2Comparative Example 2 -- 0.120.12

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 비교예 1에 의하면 높은 미반응 리튬이 존재함을 알 수 있었다. 그리고 비교예 2에 따라 제조된 양극 활물질은 수세정을 통하여 미반응 리튬이 제거되어 비교예 1의 경우와 비교하여 낮은 미반응 리튬의 함량을 보여주었다. 이에 비하여 실시예 1-4에 따라 제조된 복합양극활물질은 비교예 1-2에 따라 제조된 양극 활물질과 비교하여 잔류 리튬의 함량이 감소함을 알 수 있었다. 그리고 이트륨 아세테이트의 함량을 변화시킨다고 하더라도 미반응 리튬의 함량은 거의 변화가 없다는 것을 알 수 있었다.As shown in Table 2, it was found that, according to Comparative Example 1, a high amount of unreacted lithium was present. In addition, the positive active material prepared according to Comparative Example 2 showed a lower content of unreacted lithium compared to the case of Comparative Example 1 because unreacted lithium was removed through washing with water. On the other hand, it was found that the amount of residual lithium in the composite positive electrode active material prepared according to Example 1-4 was reduced compared to the positive electrode active material prepared according to Comparative Example 1-2. And it was found that even if the content of yttrium acetate was changed, the content of unreacted lithium was hardly changed.

평가예 4: 투과전자현미경/에너지 분산형 X선 분광법(transmission electron microscopy (TEM) coupled with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), TEM/EDS)Evaluation Example 4: Transmission electron microscopy / energy dispersive X-ray spectroscopy (transmission electron microscopy (TEM) coupled with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), TEM / EDS)

상기 실시예 1에 따라 제조된 복합양극활물질에 대한 TEM/EDS 분석을 실시하였다. TEM/EDS 분석시 FEI company사의 Tecnai F30을 이용하였다.TEM/EDS analysis was performed on the composite cathode active material prepared according to Example 1. Tecnai F30 of FEI company was used for TEM/EDS analysis.

TEM 분석 결과를 도 3a 및 도 3b에 나타내었다. 도 3a는 TEM 사진이고 도 3b는 도 3a의 네모 영역을 확대하여 나타낸 것이다. The results of TEM analysis are shown in FIGS. 3A and 3B . 3A is a TEM photograph, and FIG. 3B is an enlarged view of the square area of FIG. 3A.

도 3a 및 도 3b를 참조하여, 복합 양극 활물질 표면에서 여러 입자가 겹쳐져 있어 수산화이트륨의 상을 구분하기는 실질적으로 어려웠다. 또한 도 3a의 네모영역에 대한 EDS 맵핑(mapping) 분석 결과, 도 3a의 네모영역 즉 표면 영역에 이트륨의 존재를 확인할 수 있었다. 이로부터 실시예 1에 따라 제조된 복합 양극 활물질은 표면에 이트륨이 존재하는 코팅막의 존재를 알 수 있었다.Referring to FIGS. 3A and 3B , since several particles overlapped on the surface of the composite positive active material, it was practically difficult to distinguish the phase of yttrium hydroxide. In addition, as a result of EDS mapping analysis for the square region of FIG. 3A , it was possible to confirm the presence of yttrium in the square region of FIG. 3A , that is, the surface region. From this, it can be seen that the composite positive active material prepared according to Example 1 has a coating film in which yttrium is present on the surface.

평가예 5: 고온 저장 특성Evaluation Example 5: High-temperature storage characteristics

상기 제작예 1-4 및 비교제작예 1-2에 따라 제조된 리튬이온전지를 상온(25℃)에서 0.1C rate의 전류로 전압이 4.30V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 정전압 모드에서 4.30V를 유지하면서 0.05C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하였다. 이어서, 방전시에 전압이 3.00V(vs. Li)에 이를 때까지 0.1C rate의 정전류로 방전하였다(화성단계, 1st 사이클).The lithium ion battery prepared according to Preparation Example 1-4 and Comparative Preparation Example 1-2 is charged with a constant current at room temperature (25° C.) at a current of 0.1 C rate until the voltage reaches 4.30 V (vs. Li), Then, while maintaining 4.30V in the constant voltage mode, it was cut-off at a current of 0.05C rate. Then, it was discharged at a constant current of 0.1C rate until the voltage reached 3.00V (vs. Li) during discharge (Hwaseong stage, 1 st cycle).

상기 화성단계를 거친 리튬이온전지를 25℃에서 0.5C rate의 전류로 전압이 4.30V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 정전압 모드에서 4.30V 를 유지하면서 0.05C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하였다. 이어서, 방전시에 전압이 3.00V(vs. Li)에 이를 때까지 1.0C rate의 정전류로 방전하였다. 이때의 방전값(mAh/g)을 기준으로 잔존용량과 회복용량을 계산하였다. 이어서 상기 리튬이온전지를 25℃에서 0.5C rate의 전류로 전압이 4.30V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 정전압 모드에서 4.30V 를 유지하면서 0.05C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하였다. 충전이 끝난 후, 고온 저장전 저항()을 측정하였다.The lithium ion battery that has undergone the formation step is charged with a constant current at 25° C. at a rate of 0.5 C until the voltage reaches 4.30 V (vs. Li), and then at a current of 0.05 C while maintaining 4.30 V in the constant voltage mode. It was cut-off. Then, it was discharged at a constant current of 1.0C rate until the voltage reached 3.00V (vs. Li) during discharge. Residual capacity and recovery capacity were calculated based on the discharge value (mAh/g) at this time. Then, the lithium ion battery was charged with a constant current at 25° C. at a rate of 0.5 C until the voltage reached 4.30 V (vs. Li), and then cut off at a current of 0.05 C while maintaining 4.30 V in the constant voltage mode. -off). After the charging was completed, the resistance ( ) was measured before storage at a high temperature.

상기 4.3V 로 충전된 전지를 60℃ 오븐에서 7일 보관한 후 상온(25℃)으로 냉각시켰다. 상기 냉각된 리튬이온전지에 대하여 고온저장 후 저항을 측정하였다.The battery charged to 4.3V was stored in an oven at 60°C for 7 days and then cooled to room temperature (25°C). Resistance of the cooled lithium-ion battery was measured after high-temperature storage.

상기 고온저장 전 저항과 60 ℃ 오븐에서 7일 보관한 후 상온(25℃)에서 측정한 고온저장 후 저항으로부터 저항 변화를 계산하였다. 측정된 저항 변화의 일부를 하기 표 3에 나타내었다. 하기 표 3에서 저항 변화는 고온 저항후 저항과 고온 저장전 저항의 차이를 나타낸 것이다.The resistance change was calculated from the resistance before high-temperature storage and the resistance after high-temperature storage measured at room temperature (25°C) after storage in an oven at 60°C for 7 days. Some of the measured resistance changes are shown in Table 3 below. The resistance change in Table 3 below shows the difference between the resistance after high temperature resistance and the resistance before high temperature storage.

구분division 이트륨 아세테이트의 농도(10-2M)Concentration of yttrium acetate (10 -2 M) 고온 저장전
저항(Ω)
high temperature storage
Resistance (Ω)
고온 저장후 저항(Ω)Resistance after high temperature storage (Ω) 저항 변화(Ω) Resistance change (Ω)
제작예 1Production Example 1 0.10.1 97.397.3 94.294.2 -3.1-3.1 제작예 2Production example 2 0.20.2 92.892.8 87.687.6 -5.2-5.2 제작예 3Production example 3 0.50.5 88.488.4 84.584.5 -3.9-3.9 제작예 4Production example 4 1.01.0 86.886.8 82.882.8 -4-4 비교제작예 1Comparative Production Example 1 -- 14.514.5 23.723.7 +9.2+9.2 비교제작예 2Comparative Production Example 2 -- 213.1213.1 237.1237.1 +24+24

상기 표 3을 참조하여, 비교제작예 1에 따라 제조된 리튬이온전지는 고온 저장후 고온 저장 전에 비하여 저항이 크게 증가하였다. 그리고 비교제작예 2의 리튬이온전지는 수세정을 통하여 미반응 리튬이 많이 제거되어 표면의 노출이 많이 이루어져 저항이 높고 고온 저장후 저항이 고온 저장 전의 경우와 비교하여 증가하였다. 이에 비하여 제작예 1 내지 4에 따라 제조된 리튬이온전지는 고온 저장후 고온 저장 전의 경우와 비교하여 저항이 감소된 결과를 나타냈다. 이로부터 제작예 1-4에 따라 제조된 리튬이온전지는 비교제작예 1-2의 경우와 비교하여 고온 저장 특성이 향상되는 것을 알 수 있었다.Referring to Table 3, the lithium ion battery prepared according to Comparative Preparation Example 1 had a significantly increased resistance after high-temperature storage compared to before high-temperature storage. And, the lithium ion battery of Comparative Preparation Example 2 had a lot of unreacted lithium removed through water washing, so the surface was exposed a lot, so the resistance was high, and the resistance after high temperature storage was increased compared to the case before high temperature storage. On the other hand, the lithium ion batteries manufactured according to Preparation Examples 1 to 4 exhibited reduced resistance after high-temperature storage compared to the case before high-temperature storage. From this, it was found that the lithium ion battery prepared according to Preparation Example 1-4 had improved high-temperature storage characteristics compared to the case of Comparative Preparation Example 1-2.

평가예 6: 충방전 특성 (용량 유지율)Evaluation Example 6: Charging/discharging characteristics (capacity retention rate)

상기 리튬이온전지에 있어서, 충방전 특성 등을 충방전기로 하기 조건에서 평가하였다.In the lithium ion battery, the charging and discharging characteristics and the like were evaluated under the following conditions with a charger and discharger.

상기 제작예 1-4 및 비교제작예 1-2에 따라 제조된 리튬이온전지를 상온(25℃)에서 0.1C rate의 전류로 전압이 4.30V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 정전압 모드에서 4.30V를 유지하면서 0.05C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하였다. 이어서, 방전시에 전압이 3.00V(vs. Li)에 이를 때까지 0.1C rate의 정전류로 방전하였다(화성단계, 1st 사이클).The lithium ion battery prepared according to Preparation Example 1-4 and Comparative Preparation Example 1-2 is charged with a constant current at room temperature (25° C.) at a current of 0.1 C rate until the voltage reaches 4.30 V (vs. Li), Then, while maintaining 4.30V in the constant voltage mode, it was cut-off at a current of 0.05C rate. Then, it was discharged at a constant current of 0.1C rate until the voltage reached 3.00V (vs. Li) during discharge (Hwaseong stage, 1 st cycle).

첫번째 충방전은 0.1C의 전류로 4.3 V에 도달할 때까지 정전류 충전후 0.05C의 전류에 도달할 때까지 정전압 충전을 실시하였다. 충전이 완료된 셀은 약 10 분간의 휴지기간을 거친 후, 0.1C의 전류로 전압이 3 V에 이를 때까지 정전류 방전을 수행하였다. 두번째 충방전 사이클은 0.2C의 전류로 4.3 V에 도달할 때까지 정전류 충전후 0.05C의 전류에 도달할 때까지 정전압 충전을 실시하였다. 충전이 완료된 셀은 약 10 분간의 휴지기간을 거친 후, 0.2C의 전류로 전압이 3 V에 이를 때까지 정전류 방전을 수행하였다.For the first charge/discharge, constant voltage charging was performed until reaching a current of 0.05C after constant current charging until it reached 4.3V with a current of 0.1C. After the charging was completed, the cells were subjected to a rest period of about 10 minutes, and then subjected to constant current discharge at a current of 0.1C until the voltage reached 3 V. In the second charge/discharge cycle, constant voltage charging was performed until it reached a current of 0.05C after constant current charging until it reached 4.3V with a current of 0.2C. After the charging was completed, the cells were subjected to a rest period of about 10 minutes, and then subjected to constant current discharge at a current of 0.2 C until the voltage reached 3 V.

수명 평가는 1C의 전류로 4.3 V에 도달할 때까지 정전류 충전후 0.05C 의 전류에 도달할 때까지 정전압 충전을 실시하였다. 충전이 완료된 셀은 약 10 분간의 휴지기간을 거친 후, 1C의 전류로 전압이 3 V에 이를 때까지 정전류 방전을 실시하는 사이클을 50회 반복적으로 실시하여 평가하였다. 그 실험 결과를 도 4 및 표 4에 나타내었다. 용량유지율은 하기 식 3으로부터 계산되었다.For life evaluation, constant voltage charging was performed until reaching a current of 0.05C after constant current charging until it reached 4.3 V with a current of 1C. After the charging was completed, the cells were evaluated by repeatedly performing a cycle of performing constant current discharge 50 times until the voltage reached 3 V at a current of 1C after a rest period of about 10 minutes. The experimental results are shown in FIG. 4 and Table 4. The capacity retention rate was calculated from Equation 3 below.

[식 3] [Equation 3]

용량유지율[%] = [50th 사이클의 방전용량 / 1st 사이클의 방전용량] × 100Capacity retention rate [%] = [ Discharge capacity of 50 th cycle / Discharge capacity of 1 st cycle] × 100

구분division 이트륨 아세테이트의
농도(10-2M)
of yttrium acetate
Concentration (10 -2 M)
0.2C 용량(mAh/g)0.2C capacity (mAh/g) 용량유지율 (%, @1C/1C)Capacity retention rate (%, @1C/1C)
제작예 1Production Example 1 0.10.1 200.6200.6 제작예 2Production example 2 0.20.2 201.6201.6 87.687.6 제작예 3Production example 3 0.50.5 200.8200.8 84.584.5 제작예 4Production example 4 1.01.0 199.9199.9 82.882.8 비교제작예 1Comparative Production Example 1 -- 196.2196.2 72.3672.36 비교제작예 2Comparative Production Example 2 -- 199.3199.3 77.1377.13

도 4 및 표 4로부터 알 수 있듯이, 비교제작예 1에 따라 제조된 리튬이온전지는 높은 잔류 리튬을 갖고 있어 0.2C 용량에서는 큰 차이가 나지 않지만, 1C/1C 수명의 경우 50 사이클이 진행된 후 낮은 용량유지율을 나타냈다. 그리고 비교제작예 2에 따라 제조된 리튬이온전지는 잔류 리튬의 함량은 작지만 표면적이 증가하여 저항이 증가하였다. 이로 인하여 비교제작예 1의 경우에 비하여 용량유지율이 감소되었다. 이에 비하여 제작예 1-4에 따라 제조된 리튬이온전지는 비교제작예 1-2에 따라 제조된 리튬이온전지에 비하여 0.2C 용량과 용량 유지율이 개선되는 것을 알 수 있었다. 상기 표 4의 결과를 볼 때 이트륨 아세테이트의 농도가 약 0.2 내지 0.5M인 경우 용량유지율이 보다 우수하였고, 구체적으로 0.5M일 때 용량유지율이 가장 우수한 결과를 나타냈다.As can be seen from FIGS. 4 and 4, the lithium ion battery prepared according to Comparative Preparation Example 1 has a high residual lithium, so there is no significant difference in 0.2C capacity, but in the case of 1C/1C lifespan, after 50 cycles, low capacity retention rate. In addition, the lithium ion battery prepared according to Comparative Preparation Example 2 had a small amount of residual lithium, but increased surface area and increased resistance. Due to this, the capacity retention rate was reduced compared to the case of Comparative Preparation Example 1. In contrast, it was found that the lithium ion battery manufactured according to Preparation Example 1-4 had improved 0.2C capacity and capacity retention rate compared to the lithium ion battery manufactured according to Comparative Preparation Example 1-2. When looking at the results in Table 4, when the concentration of yttrium acetate was about 0.2 to 0.5M, the capacity retention rate was more excellent, and specifically, when the concentration was 0.5M, the capacity retention rate showed the best results.

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

11: 리튬이온전지 13: 양극
12: 음극 14: 세퍼레이터
15: 전지 케이스 16: 캡 어셈블리
11: lithium ion battery 13: positive electrode
12: negative electrode 14: separator
15: battery case 16: cap assembly

Claims (14)

니켈의 함량이 전이금속 총량을 기준으로 하여 50 내지 100몰%인 니켈 리치(nickel rich) 리튬니켈계 화합물; 및
상기 니켈 리치 리튬니켈계 화합물의 표면에 형성된 희토류 금속 하이드록사이드(rare earth metal hydroxide)를 포함하는 코팅막을 함유하는 리튬이온전지용 복합양극활물질이며,
상기 복합양극활물질의 비표면적이 1.357m2/g 내지 1.563m2/g이고,
상기 희토류금속 하이드록사이드는, 희토류금속 아세테이트 및 물을 함유한 세정액을 부가 및 교반한 생성물을 200℃ 이하에서 건조하여 얻은 생성물이며,
상기 희토류금속 아세테이트의 함량은 0.1 내지 1.0M이며,
상기 니켈 리치 리튬 니켈계 화합물은 하기 화학식 2 또는 3로 표시되는 화합물이며,
상기 희토류금속 하이드록사이드의 함량은 니켈 리치 리튬 니켈계 화합물 100 중량부를 기준으로 하여 0.14 내지 1.4 중량부이고,
상기 복합양극활물질에서 잔류 리튬의 함량은 복합양극활물질 총량을 기준으로 하여 0.15 중량% 이하이며,
상기 희토류금속 하이드록사이드는 이트륨 하이드록사이드이며,
상기 희토류금속 아세테이트는 이트륨 아세테이트인, 리튬이온전지용 복합양극활물질:
[화학식 2]
LixNiyCozMn1-y-zO2
화학식 2 중, 0.9≤x≤1.2, 0.5≤y<1, 0≤z≤0.5, 0≤1-y-z≤0.5이고,
[화학식 3]
LixNiy CozAl1-y-zO2
화학식 3 중, 0.9≤x≤1.2, 0.5≤y≤1.0, 0≤z≤0.5이다.
a nickel-rich lithium-nickel-based compound having a nickel content of 50 to 100 mol% based on the total amount of transition metal; and
It is a composite positive electrode active material for a lithium ion battery containing a coating film containing a rare earth metal hydroxide formed on the surface of the nickel-rich lithium nickel-based compound,
The specific surface area of the composite positive electrode active material is 1.357m 2 /g to 1.563m 2 /g,
The rare earth metal hydroxide is a product obtained by drying a product after adding and stirring a washing solution containing rare earth metal acetate and water at 200° C. or less,
The content of the rare earth metal acetate is 0.1 to 1.0M,
The nickel-rich lithium nickel-based compound is a compound represented by the following Chemical Formula 2 or 3,
The content of the rare earth metal hydroxide is 0.14 to 1.4 parts by weight based on 100 parts by weight of the nickel-rich lithium nickel-based compound,
The content of residual lithium in the composite positive electrode active material is 0.15 wt% or less based on the total amount of the composite positive electrode active material,
The rare earth metal hydroxide is yttrium hydroxide,
The rare earth metal acetate is yttrium acetate, a composite cathode active material for a lithium ion battery:
[Formula 2]
Li x Ni y Co z Mn 1-yz O 2
In Formula 2, 0.9≤x≤1.2, 0.5≤y<1, 0≤z≤0.5, 0≤1-yz≤0.5,
[Formula 3]
Li x Ni y Co z Al 1-yz O 2
In Formula 3, 0.9≤x≤1.2, 0.5≤y≤1.0, and 0≤z≤0.5.
제1항에 있어서, 상기 희토류금속 하이드록사이드의 함량은 니켈 리치 리튬 니켈계 화합물 100 중량부를 기준으로 하여 0.29 내지 0.71 중량부인 리튬이온전지용 복합양극활물질.The composite cathode active material for a lithium ion battery according to claim 1, wherein the content of the rare earth metal hydroxide is 0.29 to 0.71 parts by weight based on 100 parts by weight of the nickel-rich lithium nickel-based compound. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 복합양극활물질에서 잔류 리튬의 함량은 복합양극활물질 총량을 기준으로 하여 0.11 내지 0.13중량%인 리튬이온전지용 복합양극활물질.The composite positive electrode active material for a lithium ion battery according to claim 1, wherein the content of residual lithium in the composite positive active material is 0.11 to 0.13 wt% based on the total amount of the composite positive active material. 제1항에 있어서, 상기 니켈 리치 리튬 니켈계 화합물은 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2, LiNi0.6Co0.3Mn0.1O2, LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2, LiNi0.8Co0.1Mn0.1O, LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2, LiNi0.88Co0.1Al0.02O2, LiNi0.84Co0.15Al0.01O2 또는 그 혼합물인 리튬이온전지용 복합양극활물질.According to claim 1, wherein the nickel-rich lithium nickel-based compound is LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiNi 0.6 Co 0.3 Mn 0.1 O 2 , LiNi 0.7 Co 0.15 Mn 0.15 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O, LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 , LiNi 0.88 Co 0.1 Al 0.02 O 2 , LiNi 0.84 Co 0.15 Al 0.01 O 2 , or a mixture thereof, a composite cathode active material for a lithium ion battery. 제1항에 있어서, 상기 코팅막의 두께는 500nm 이하인 리튬이온전지용 복합양극활물질.The composite cathode active material for a lithium ion battery according to claim 1, wherein the coating film has a thickness of 500 nm or less. 삭제delete 삭제delete i)니켈의 함량이 전이금속 총량을 기준으로 하여 50 내지 100몰%인 니켈 리치 리튬니켈계 화합물의 전구체인 전이금속 하이드록사이드 및 ii) 리튬 전구체를 산화성 분위기에서 열처리하여 니켈 리치 리튬니켈계 화합물을 얻는 단계;
상기 니켈 리치 리튬니켈계 화합물에 희토류금속 아세테이트 및 물을 함유한 세정액을 부가 및 교반하여 세정을 실시하는 단계; 및
상기 세정 단계를 거친 생성물을 200℃ 이하에서 건조하는 단계를 포함하여 제1항, 제2항 및 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항의 복합양극활물질을 얻고,
상기 희토류금속 아세테이트는 이트륨 아세테이트, 세륨 아세테이트, 란탄 아세테이트, 유로븀 아세테이트, 가돌리늄 아세테이트, 스칸듐 아세테이트 및 테르븀 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고,
상기 세정액에서 희토류금속 아세테이트의 함량은 0.1 내지 1.0M인 리튬이온전지용 복합양극활물질의 제조방법.
i) a transition metal hydroxide that is a precursor of a nickel-rich lithium nickel-based compound having a nickel content of 50 to 100 mol% based on the total amount of transition metal, and ii) a nickel-rich lithium nickel-based compound by heat-treating a lithium precursor in an oxidizing atmosphere to obtain;
performing washing by adding and stirring a washing solution containing rare earth metal acetate and water to the nickel-rich lithium nickel-based compound; and
Claims 1, 2, and 4 to 6 to obtain the composite positive electrode active material of any one of claims 1, 2, and 4 to 6, including drying the product after the washing step at 200 ° C.
The rare earth metal acetate is at least one selected from the group consisting of yttrium acetate, cerium acetate, lanthanum acetate, eurobium acetate, gadolinium acetate, scandium acetate and terbium acetate,
A method for producing a composite cathode active material for a lithium ion battery wherein the content of rare earth metal acetate in the washing solution is 0.1 to 1.0M.
제9항에 있어서, 상기 전이금속 하이드록사이드는 Ni0.5Co0.2Mn0.3OH, Ni0.6Co0.3Mn0.1OH, Ni0.7Co0.15Mn0.15OH, Ni0.8Co0.1Mn0.1OH, Ni0.6Co0.2Mn0.2OH, Ni0.88Co0.1Al0.02OH, Ni0.84Co0.15Al0.01O2 또는 그 혼합물인 리튬이온전지용 복합양극활물질의 제조방법.10. The method of claim 9, wherein the transition metal hydroxide is Ni 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 OH, Ni 0.6 Co 0.3 Mn 0.1 OH, Ni 0.7 Co 0.15 Mn 0.15 OH , Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 OH, Ni 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 OH, Ni 0.88 Co 0.1 Al 0.02 OH, Ni 0.84 Co 0.15 Al 0.01 O 2 A method of manufacturing a composite cathode active material for a lithium ion battery, or a mixture thereof. 제9항에 있어서, 상기 세정액에서 희토류금속 아세테이트의 함량은 0.2 내지 0.5M인 리튬이온전지용 복합양극활물질의 제조방법.The method of claim 9, wherein the content of rare earth metal acetate in the cleaning solution is 0.2 to 0.5M. 제9항에 있어서, 상기 건조가 120 내지 150℃에서 실시되는 리튬이온전지용 복합양극활물질의 제조방법.The method according to claim 9, wherein the drying is carried out at 120 to 150°C. 제1항, 제2항, 제4항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항의 복합양극활물질을 포함하는 양극을 함유한 리튬이온전지. A lithium ion battery containing a positive electrode comprising the composite positive electrode active material of any one of claims 1, 2, 4, 5 and 6. 제13항에 있어서, 상기 리튬이온전지에서 60℃에서 7일 보관후 상온에서 측정한 고온저장후 저항으로부터 얻은 저항변화가 -3.1Ω 내지 -5.2Ω인 리튬이온전지.The lithium ion battery according to claim 13, wherein the resistance change obtained from the resistance after high temperature storage measured at room temperature after storage at 60° C. for 7 days in the lithium ion battery is -3.1 Ω to -5.2 Ω.
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