KR102358449B1 - Negative electrode slurry composition for lithium secondary battery, and preparing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실리콘계 음극 활물질; NaCl, KCl, LiCl 및 Na2CO3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 염; 및 용매를 포함하고, 상기 금속 염은 상기 실리콘계 음극 활물질의 총 중량에 대해 0.01 중량% 내지 5 중량%인, 음극 슬러리 조성물, 및 이를 이용하여 제조된 음극, 및 상기 음극을 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention is a silicon-based negative active material; at least one metal salt selected from the group consisting of NaCl, KCl, LiCl and Na 2 CO 3 ; And a solvent, wherein the metal salt is 0.01 wt% to 5 wt% based on the total weight of the silicon-based negative active material, a negative electrode slurry composition, and a negative electrode prepared using the same, and a lithium secondary battery comprising the negative electrode it's about

Description

리튬 이차전지용 음극 슬러리 조성물, 및 이의 제조방법{NEGATIVE ELECTRODE SLURRY COMPOSITION FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, AND PREPARING METHOD THEREOF}Anode slurry composition for lithium secondary battery, and manufacturing method thereof

본 발명은 리튬 이차전지용 음극 슬러리, 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 음극 활물질 표면에 피막을 형성할 수 있는 금속 염을 포함하는 음극 슬러리 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a negative electrode slurry for a lithium secondary battery, and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a negative electrode slurry containing a metal salt capable of forming a film on the surface of an anode active material and a method for manufacturing the same.

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

리튬 이차 전지의 음극을 구성하는 음극 활물질로서는 금속 리튬(metal lithium), 흑연(graphite) 또는 활성탄(activated carbon) 등의 탄소계 물질(carbon based meterial), 또는 산화실리콘(SiOx) 등의 물질이 사용되고 있다. 상기 음극 활물질 중에서도 초기에는 금속 리튬이 주로 사용되었으나 충전 및 방전 사이클이 진행됨에 따라 금속 리튬 표면에 리튬 원자가 성장하여 분리막을 손상시켜 전지를 파손시키는 현상이 발생하여 최근에는 탄소계 물질이 주로 사용되고 있다. 그러나, 탄소계 물질의 경우 이론 용량이 약 400 mAh/g에 불과하여 용량이 작다는 단점을 지니고 있어, 음극 활물질로서 높은 이론 용량(4,200 mAh/g)을 가지는 실리콘(silicon, Si)을 이용하여 상기 탄소계 물질을 대체하려는 다양한 연구가 진행되어 왔다. 산화실리콘(SiOx)은 흑연 대비 높은 이론 용량(4,200 mAh/g)을 가지지만, 초기 효율이 낮은 단점이 있다. As a negative active material constituting the negative electrode of a lithium secondary battery, a material such as a carbon based meterial such as metal lithium, graphite, or activated carbon, or a material such as silicon oxide (SiO x ) is being used Among the anode active materials, metallic lithium was mainly used in the beginning, but as the charging and discharging cycle proceeds, lithium atoms grow on the metallic lithium surface to damage the separator and damage the battery. Recently, carbon-based materials are mainly used. However, in the case of a carbon-based material, since the theoretical capacity is only about 400 mAh/g, it has a disadvantage that the capacity is small. Various studies have been conducted to replace the carbon-based material. Silicon oxide (SiO x ) has a higher theoretical capacity (4,200 mAh/g) than graphite, but has a disadvantage in that the initial efficiency is low.

리튬 이차전지는 양극의 양극 활물질의 리튬 이온이 음극의 음극활물질로 삽입(intercadlation)되고 탈리(deintercalation)되는 과정을 반복하면서 충방전이 진행된다. 이론적으로는 음극 활물질 내로의 리튬 삽입 및 탈리 반응이 완전히 가역적이지만, 실제로는 음극 활물질의 이론 용량보다 더 많은 리튬이 소모되며, 이중 일부만이 방전시 회수된다. 따라서, 두번째 사이클 이후에는 보다 적은 양의 리튬 이온이 충전시 삽입되게 되나 방전시에는 삽입된 거의 대부분의 리튬 이온이 탈리된다. 이와 같이 첫번째 충전 및 방전 반응에서 나타나는 용량의 차이를 비가역 용량 손실이라 하며, 상용화된 리튬 이차전지에서는 리튬 이온이 양극에서 공급되고 음극에는 리튬이 없는 상태로 제조되므로, 초기 충전 및 방전에서 비가역 용량 손실을 최소화하는 것이 중요하다.In a lithium secondary battery, charging and discharging proceed while repeating the process in which lithium ions of the positive active material of the positive electrode are intercalated into the negative active material of the negative electrode and deintercalated. Theoretically, lithium insertion and desorption reactions into the negative active material are completely reversible, but in practice, more lithium than the theoretical capacity of the negative active material is consumed, and only a part of it is recovered during discharge. Accordingly, after the second cycle, a smaller amount of lithium ions are inserted during charging, but most of the inserted lithium ions are desorbed during discharging. As described above, the difference in capacity that appears in the first charge and discharge reaction is called irreversible capacity loss. In a commercial lithium secondary battery, lithium ions are supplied from the positive electrode and lithium is not present in the negative electrode. It is important to minimize

이러한 초기 비가역 용량 손실은 대부분 음극 활물질 표면에서의 전해질 분해(electrolyte decomposition) 반응에 기인하는 것으로 알려져 있으며, 상기 전해질 분해를 통한 전기화학 반응에 의해 음극 활물질 표면 위에 SEI막(고체 전해질막, Solid Electrolyte Interface)이 형성된다. 이러한 SEI 막 형성에는 많은 리튬 이온이 소모되기 때문에 비가역 용량 손실을 유발시키는 문제점이 있지만, 충전 초기에 형성된 SEI 막은 충방전 중 리튬 이온과 음극 또는 다른 물질과의 반응을 막아주며, 이온 터널(Ion Tunnel)의 역할을 수행하여 리튬 이온만을 통과시키는 기능을 하므로 더 이상의 전해질 분해반응을 억제하여 리튬 이차전지의 사이클 특성 향상에 기여한다. 따라서, 상기 SEI 막의 형성 등으로 유발되는 초기 비가역을 개선하기 위한 방법이 필요하다.It is known that this initial irreversible capacity loss is mostly due to an electrolyte decomposition reaction on the surface of the anode active material, and an SEI film (solid electrolyte membrane, Solid Electrolyte Interface) on the surface of the anode active material by an electrochemical reaction through the electrolyte decomposition. ) is formed. Since many lithium ions are consumed in the formation of the SEI film, there is a problem of causing irreversible capacity loss. ), it functions to pass only lithium ions, thereby suppressing further electrolyte decomposition reactions and contributing to the improvement of cycle characteristics of lithium secondary batteries. Therefore, there is a need for a method for improving the initial irreversibility caused by the formation of the SEI film or the like.

KR 2016-0040020 AKR 2016-0040020 A

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 금속 염을 포함하여 외부 표면에 상기 금속 염이 형성하는 피막이 위치하는 실리콘계 음극 활물질을 포함하는 음극 슬러리 조성물을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a negative electrode slurry composition including a silicon-based negative electrode active material in which a film formed by the metal salt is positioned on the outer surface including the metal salt.

본 발명의 다른 해결하고자 하는 과제는 상기 음극 슬러리 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention to be solved is to provide a method for preparing the negative electrode slurry composition.

본 발명의 또 다른 해결하고자 하는 과제는 외부 표면에 상기 금속 염이 형성하는 피막이 위치하는 실리콘계 음극 활물질을 포함하는 음극 슬러리로 제조된 음극 활물질층을 포함하는 리튬 이차전지용 음극, 및 상기 음극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is a negative electrode for a lithium secondary battery comprising a negative electrode active material layer made of a negative electrode slurry containing a silicon-based negative electrode active material in which the film formed by the metal salt is located on the outer surface, and the negative electrode To provide a lithium secondary battery.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 실리콘계 음극 활물질; NaCl, KCl, LiCl 및 Na2CO3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 염; 및 용매를 포함하고, 상기 금속 염은 상기 실리콘계 음극 활물질의 총 중량에 대해 0.01 중량% 내지 5 중량%인, 음극 슬러리 조성물을 제공한다. The present invention, in order to solve the above problems, a silicon-based negative active material; at least one metal salt selected from the group consisting of NaCl, KCl, LiCl and Na 2 CO 3 ; and a solvent, wherein the metal salt is 0.01 wt% to 5 wt%, based on the total weight of the silicon-based negative active material, to provide a negative electrode slurry composition.

본 발명은 상기 다른 과제를 해결하기 위하여, 음극 활물질; 및 NaCl, KCl, LiCl, 및 Na2CO3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 염을 혼합하는 단계를 포함하고, 상기 금속 염은 상기 음극 활물질의 총 중량에 대해 0.01 중량% 내지 5 중량%인, 상기 음극 슬러리 조성물의 제조방법을 제공한다. The present invention, in order to solve the other problems, a negative active material; and mixing at least one metal salt selected from the group consisting of NaCl, KCl, LiCl, and Na 2 CO 3 , wherein the metal salt is 0.01 wt% to 5 wt% based on the total weight of the negative active material Phosphorus, provides a method for preparing the negative electrode slurry composition.

본 발명은 상기 또 다른 과제를 해결하기 위하여, 실리콘계 음극 활물질; 및 NaCl, KCl, LiCl 및 Na2CO3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 염을 포함하고, 상기 실리콘계 음극 활물질의 외부 표면에는 상기 금속 염이 형성하는 피막이 위치하며, 상기 금속 염은 상기 실리콘계 음극 활물질의 총 중량에 대해 0.01 중량% 내지 5 중량%인 음극 활물질 층을 포함하는, 리튬 이차전지용 음극 및 상기 음극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.The present invention, in order to solve the another problem, a silicon-based negative active material; and at least one metal salt selected from the group consisting of NaCl, KCl, LiCl and Na 2 CO 3 , wherein a film formed by the metal salt is located on the outer surface of the silicon-based negative active material, and the metal salt is the silicon-based It provides a negative electrode for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery including the negative electrode, comprising an anode active material layer in an amount of 0.01 wt% to 5 wt% based on the total weight of the anode active material.

본 발명에 따른 음극 슬러리 조성물은 실리콘계 음극 화물질 및 금속 염을 포함하며, 상기 금속 염이 상기 실리콘계 음극 활물질의 외부 표면에 피막을 형성하므로, 상기 피막이 음극 활물질의 표면을 둘러쌈으로써 음극의 초기 효율을 개선할 수 있고, 지속적인 SEI 생성 및 파괴로 인한 전해액 소모와 리튬 소스 손실로 인한 전지 퇴화를 개선할 수 있다.The negative electrode slurry composition according to the present invention includes a silicon-based negative electrode material and a metal salt, and since the metal salt forms a film on the outer surface of the silicon-based negative active material, the film surrounds the surface of the negative electrode active material, thereby initial efficiency of the negative electrode can be improved, and electrolyte consumption due to continuous SEI generation and destruction and battery degradation due to lithium source loss can be improved.

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

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

음극 슬러리 조성물negative electrode slurry composition

본 발명의 음극 슬러리 조성물은 리튬 이차전지용 음극을 형성하기 위한 음극 슬러리 조성물일 수 있으며, 실리콘계 음극 활물질; NaCl, KCl, LiCl 및 Na2CO3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 염; 및 용매를 포함하는 것이다. The negative electrode slurry composition of the present invention may be a negative electrode slurry composition for forming a negative electrode for a lithium secondary battery, and may include a silicon-based negative electrode active material; at least one metal salt selected from the group consisting of NaCl, KCl, LiCl and Na 2 CO 3 ; and a solvent.

본 발명의 음극 슬러리 조성물은 실리콘계 음극 활물질과 함께 NaCl, KCl, LiCl 및 Na2CO3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 염을 포함하므로, 이를 이용하여 리튬 이차전지용 음극을 형성할 경우, 상기 음극을 포함하는 리튬 이차전지의 초기 활성화가 이루어지기 전에, 상기 금속 염이 미리 상기 실리콘계 음극 활물질의 외부 표면에 피막을 형성할 수 있다. 상기 금속 염이 형성하는 피막은 상기 NaCl, KCl, LiCl 및 Na2CO3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 염 그 자체가 무기층을 이루고 있을 수 있고, 또한 전극 표면에 형성되는 고체 전해질 계면(Solid Electrolyte Interface, SEI, 이하 "SEI"라고도 함)에 포함되는 성분을 포함하고 있을 수 있다. 예컨대, 본 발명의 일례에 따른 음극 슬러리 조성물을 이용하여 제조된 음극을 포함하는 리튬 이차전지에 비수 전해액이 사용될 경우에는 상기 금속 염은 용해되지 않고 염(salt) 피막으로 음극 활물질의 표면부에 존재할 수 있다. Since the negative electrode slurry composition of the present invention contains one or more metal salts selected from the group consisting of NaCl, KCl, LiCl and Na 2 CO 3 together with the silicon-based negative active material, when forming a negative electrode for a lithium secondary battery using this, the above Before the initial activation of the lithium secondary battery including the negative electrode is made, the metal salt may form a film on the outer surface of the silicon-based negative active material in advance. In the film formed by the metal salt, at least one metal salt selected from the group consisting of NaCl, KCl, LiCl and Na 2 CO 3 may itself constitute an inorganic layer, and a solid electrolyte interface formed on the electrode surface (Solid Electrolyte Interface, SEI, hereinafter also referred to as "SEI") may contain a component. For example, when a non-aqueous electrolyte is used in a lithium secondary battery including a negative electrode prepared by using the negative electrode slurry composition according to an example of the present invention, the metal salt is not dissolved and is present on the surface of the negative electrode active material as a salt film. can

이에 따라, 상기 금속 염이 형성하는 피막은 상기 고체 전해질 계면을 일부 대체하거나, 또는 상기 고체 전해질 계면을 이루는 성분이 상기 실리콘계 음극 활물질의 외부 표면에 피막 형태로 존재하도록 함으로써, 실리콘계 음극 활물질을 포함하는 음극의 초기 비가역을 최소화할 수 있다. Accordingly, the film formed by the metal salt partially replaces the solid electrolyte interface, or by allowing the component constituting the solid electrolyte interface to exist in the form of a film on the outer surface of the silicon-based negative active material, including a silicon-based negative active material It is possible to minimize the initial irreversibility of the negative electrode.

상기 금속 염은 상기 실리콘계 음극 활물질의 총 중량에 대해 0.01 중량% 내지 5 중량%이며, 구체적으로 0.01 중량% 내지 1 중량%일 수 있고, 더욱 구체적으로 0.05 중량% 내지 0.21 중량%일 수 있다. 상기 금속 염이 상기 함량으로 포함될 경우, 적절히 음극의 초기 비가역을 최소화하는 효과를 발휘할 수 있다. 상기 금속 염이 상기 범위에 비해 그 함량이 부족할 경우, 상기 금속 염의 금속 염이 형성하는 피막이 상기 실리콘계 음극 활물질의 외부 표면에 적절한 정도로 형성될 수 없으며, 상기 금속 염이 상기 범위에 비해 그 함량이 많을 경우, 음극 표면에서 저항체로 작용할 수 있다. The metal salt may be in an amount of 0.01 wt% to 5 wt%, specifically 0.01 wt% to 1 wt%, and more specifically 0.05 wt% to 0.21 wt%, based on the total weight of the silicon-based negative active material. When the metal salt is included in the above content, it is possible to appropriately minimize the initial irreversibility of the negative electrode. When the content of the metal salt is insufficient compared to the above range, the film formed by the metal salt of the metal salt cannot be formed to an appropriate degree on the outer surface of the silicon-based negative active material, and the content of the metal salt is higher than the range. In this case, it may act as a resistor on the surface of the cathode.

상기 금속 염은 상기 음극 슬러리 조성물 중에서 상기 실리콘계 음극 활물질의 외부 표면을 둘러싸고 있을 수 있다. 예컨대, 상기 음극 슬러리 조성물에 포함되는 성분들을 혼합하여 음극 슬러리 조성물을 제조하는 과정에서 상기 실리콘계 음극 활물질의 외부 표면에 피막을 형성할 수 있다. The metal salt may surround the outer surface of the silicon-based negative active material in the negative electrode slurry composition. For example, a film may be formed on the outer surface of the silicon-based negative active material in the process of preparing the negative electrode slurry composition by mixing the components included in the negative electrode slurry composition.

상기 실리콘계 입자는 Si, 실리콘 산화물 입자(SiOx, 0<x≤2), Si-금속합금, 및 실리콘-탄소 복합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 혼합물일 수 있고, 구체적으로 실리콘 산화물 입자(SiOx, 0<x≤2)일 수 있으며, 상기 실리콘 산화물 입자(SiOx, 0<x<2)는 결정형 SiO2 및 비정형 Si로 구성된 복합물일 수 있다. The silicon-based particles may be one or more mixtures selected from the group consisting of Si, silicon oxide particles (SiO x , 0<x≤2), Si-metal alloy, and silicon-carbon composite, specifically silicon oxide particles (SiO x , may be 0<x≤2), and the silicon oxide particles (SiO x , 0<x<2) may be a composite composed of crystalline SiO 2 and amorphous Si.

상기 실리콘계 음극 활물질은 1 ㎛ 내지 30 ㎛의 평균 입경(D50)을 가질 수 있고, 구체적으로 3 ㎛ 내지 20 ㎛, 더욱 구체적으로 4 ㎛ 내지 10 ㎛의 평균 입경(D50)을 가질 수 있다. 상기 실리콘계 음극 활물질의 평균 입경(D50)이 지나치게 작을 경우 전해액과 부반응이 커지며 수명성능이 저하될 수 있고, 평균 입경(D50)이 지나치게 클 경우 충방전시 부피팽창이 커서 입자 크랙(crack)이 발생할 수 있으므로 수명 성능이 저하될 수 있다. 상기 실리콘계 음극 활물질이 상기 범위를 만족할 경우, 우수한 출력과 초기 효율을 적절히 조화시킬 수 있고, 우수한 탭 밀도를 나타내며, 전극 코팅시 우수한 로딩량을 나타낼 수 있다. The silicon-based negative active material may have an average particle diameter (D 50 ) of 1 μm to 30 μm, specifically 3 μm to 20 μm, and more specifically, an average particle diameter (D 50 ) of 4 μm to 10 μm. If the average particle diameter (D 50 ) of the silicon-based anode active material is too small, side reactions with the electrolyte may increase and lifespan performance may decrease. This may occur, so lifespan performance may be reduced. When the silicon-based anode active material satisfies the above range, excellent output and initial efficiency may be properly balanced, and excellent tap density may be exhibited, and an excellent loading amount may be exhibited during electrode coating.

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

상기 음극 슬러리 조성물은 용매를 포함하며, 상기 용매는 수계 용매일 수 있고, 구체적으로 물을 포함할 수 있다. 상기 음극 슬러리 조성물이 수계 용매를 포함할 경우, 상기 금속 염이 상기 수계 용매 내에서 용해되어 적절히 상기 실리콘계 음극 활물질의 외부 표면을 둘러쌀 수 있다. The negative electrode slurry composition includes a solvent, and the solvent may be an aqueous solvent, specifically water. When the negative electrode slurry composition includes an aqueous solvent, the metal salt may be dissolved in the aqueous solvent to appropriately surround the outer surface of the silicon-based negative active material.

상기 금속 염이 상기 수계 용매 내에서 용해되어 적절히 상기 실리콘계 음극 활물질의 외부 표면을 둘러싸며 피막을 형성할 때, 상기 피막에는 Li2CO3, LiOCH3, LiOC2H5, 또는 Li2O 등과 같은 상기 SEI를 이루는 성분들이 포함될 수 있다. 상기 SEI를 이루는 성분들은 수용성이므로 상기 음극 슬러리 조성물 내에서 상기 실리콘계 음극 활물질의 외부 표면에 위치하는 피막에 균일하게 포함되어 피막 형태로 함께 존재하여 고체 전해질 계면(SEI)과 같거나 유사한 기능을 수행함으로써 음극의 초기 비가역을 최소화할 수 있다. When the metal salt is dissolved in the aqueous solvent to form a film suitably surrounding the outer surface of the silicon-based negative active material, the film has Li 2 CO 3 , LiOCH 3 , LiOC 2 H 5 , or Li 2 O, such as Components constituting the SEI may be included. Since the components constituting the SEI are water-soluble, they are uniformly included in the film positioned on the outer surface of the silicon-based negative active material in the negative electrode slurry composition and exist together in the form of a film to perform the same or similar function as the solid electrolyte interface (SEI). It is possible to minimize the initial irreversibility of the negative electrode.

상기 음극 슬러리 조성물은 추가로 증점제를 포함할 수 있다. 상기 증점제는 셀룰로오스계 화합물일 수 있으며, 예를 들어 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC), 하이드록시 메틸셀룰로오스, 하이드록시 에틸 셀룰로오스 및 하이드록시 프로필 셀룰로오스로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상일 수 있고, 구체적으로 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC)일 수 있다. The negative electrode slurry composition may further include a thickener. The thickener may be a cellulosic compound, for example, may be at least one selected from the group consisting of carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxy methyl cellulose, hydroxy ethyl cellulose and hydroxy propyl cellulose, specifically carboxy methyl cellulose (CMC).

상기 음극 슬러리 조성물은 상기 증점제를 상기 음극 슬러리의 고형분의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 3 중량% 포함할 수 있고, 구체적으로 0.2 중량% 내지 2 중량%, 더욱 구체적으로 0.5 중량% 내지 1.5 중량% 포함할 수 있다. 상기 음극 슬러리 조성물이 상기 증점제를 상기 범위로 포함할 경우, 적절한 증점 효과를 발휘하여 음극 슬러리 조성물의 저장 안정성을 확보할 수 있으며, 상기 증점제가 전지의 성능에 영향을 미치지 않는 함량으로 음극 슬러리에 포함될 수 있다. The negative electrode slurry composition may include 0.1% to 3% by weight of the thickener based on the total weight of the solid content of the negative electrode slurry, specifically 0.2% to 2% by weight, more specifically 0.5% to 1.5% by weight % may be included. When the negative electrode slurry composition contains the thickener in the above range, it is possible to exhibit an appropriate thickening effect to ensure storage stability of the negative electrode slurry composition, and the thickener to be included in the negative electrode slurry in an amount that does not affect the performance of the battery can

상기 음극 슬러리 조성물은 추가로 도전재를 포함할 수 있다. 상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 상기 도전재의 예로서는 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등을 들 수 있다. 상기 도전재는 상기 음극 슬러리의 고형분 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 9 중량%의 양으로 사용될 수 있다.The negative electrode slurry composition may further include a conductive material. The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery. Examples of the conductive material include graphite such as natural graphite or artificial graphite; carbon black such as acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; or conductive materials such as polyphenylene derivatives. The conductive material may be used in an amount of 0.1 wt% to 9 wt% based on the total weight of the solid content of the negative electrode slurry.

상기 음극 슬러리 조성물은 추가로 바인더를 포함할 수 있다. 상기 바인더는 음극 활물질용 슬러리 제조 시 사용되는 통상적인 바인더라면 특별히 제한되지 않으나, 예컨대 수계바인더인 아크릴로나이트릴-부타디엔고무, 스티렌-부타디엔 고무 및 아크릴 고무로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. The negative electrode slurry composition may further include a binder. The binder is not particularly limited as long as it is a conventional binder used in preparing the slurry for the negative electrode active material, for example, any one selected from the group consisting of water-based binders such as acrylonitrile-butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, and acrylic rubber. A mixture of two or more may be used.

상기 바인더는 상기 음극 슬러리 음극 슬러리의 고형분 총 중량을 기준으로 10 중량% 이하로 포함될 수 있으며, 구체적으로 0.1 중량% 내지 10 중량%, 더욱 구체적으로 0.5 중량% 내지 4 중량% 포함될 수 있다. 상기 바인더의 함량이 0.1 중량% 미만이면 바인더의 사용에 따른 효과가 미미하여 바람직하지 않고, 10 중량%를 초과하면 바인더의 함량 증가에 따른 활물질의 상대적인 함량 감소로 인해 체적당 용량이 저하될 우려가 있어 바람직하지 않다.The binder may be included in an amount of 10% by weight or less based on the total solids weight of the negative electrode slurry, and specifically 0.1 to 10% by weight, more specifically 0.5 to 4% by weight. If the content of the binder is less than 0.1% by weight, the effect of the use of the binder is insignificant, which is not preferable. Not desirable.

또한, 상기 음극 슬러리 조성물을 추가로 분산제를 포함할 수 있고, 상기 분산제는 구체적으로 수계 분산제일 수 있다. In addition, the negative electrode slurry composition may further include a dispersant, and the dispersant may specifically be an aqueous dispersant.

상기 분산제로는 셀룰로오스계 화합물, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세탈, 폴리비닐에테르, 폴리비닐설폰산, 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리비닐리덴플루오라이드, 키토산류, 전분, 아밀로즈(amylose), 폴리아크릴아마이드, 폴리-N-이소프로필아크릴아미드, 폴리-N,N-디메틸아크릴아미드, 폴리에틸렌이민, 폴리옥시에틸렌, 폴리(2-메톡시에톡시에틸렌), 폴리(아크릴아마이드-코-디알릴디메틸암모늄 클로라이드), 아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌(ABS) 폴리머, 아크릴로니트릴/스티렌/아크릴에스테르(ASA) 폴리머, 아크릴로니트릴/스티렌/아크릴에스테르(ASA) 폴리머와 프로필렌 카보네이트의 혼합물, 스티렌/아크릴로니트릴(SAN) 코폴리머, 또는 메틸메타크릴레이트/아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌(MABS) 폴리머 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.The dispersant includes a cellulose compound, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl acetal, polyvinyl ether, polyvinyl sulfonic acid, polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride, chitosans, starch, amyl Rose (amylose), polyacrylamide, poly-N-isopropylacrylamide, poly-N,N-dimethylacrylamide, polyethyleneimine, polyoxyethylene, poly(2-methoxyethoxyethylene), poly(acrylamide) -co-diallyldimethylammonium chloride), acrylonitrile/butadiene/styrene (ABS) polymer, acrylonitrile/styrene/acrylic ester (ASA) polymer, acrylonitrile/styrene/acrylic ester (ASA) polymer and propylene carbonate mixtures of, a styrene/acrylonitrile (SAN) copolymer, or a methylmethacrylate/acrylonitrile/butadiene/styrene (MABS) polymer, and any one or a mixture of two or more thereof may be used.

상기 음극 슬러리는 상기 분산제를 상기 음극 슬러리의 고형분 총 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 0.5 중량% 포함할 수 있고, 구체적으로 0.05 중량% 내지 0.5 중량%, 더욱 구체적으로 0.1 중량% 내지 0.3 중량% 포함할 수 있다. The negative electrode slurry may include 0.01% to 0.5% by weight of the dispersant based on the total solids weight of the negative electrode slurry, specifically 0.05% to 0.5% by weight, more specifically 0.1% to 0.3% by weight can do.

상기 음극 슬러리가 상기 분산제를 상기 범위로 포함할 경우, 상기 분산제가 적절히 상기 음극 활물질의 분산성을 향상시킬 수 있으면서도, 상기 분산제가 상기 음극 슬러리에 일정 함량 이내로 포함되어 전지의 성능을 저하시키지 않는다. When the negative electrode slurry contains the dispersing agent in the above range, the dispersing agent may appropriately improve the dispersibility of the negative electrode active material, but the dispersing agent is included in the negative electrode slurry within a certain amount so as not to degrade the performance of the battery.

상기 음극 슬러리 조성물은 실리콘계 음극 활물질; 및 NaCl, KCl, LiCl, 및 Na2CO3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 염을 혼합하는 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 제조될 수 있으며, 상기 금속 염은 상기 음극 활물질의 총 중량에 대해 0.01 중량% 내지 5 중량%이다.The negative electrode slurry composition may include a silicon-based negative electrode active material; And NaCl, KCl, LiCl, and Na 2 CO 3 It may be prepared by a manufacturing method comprising mixing at least one metal salt selected from the group consisting of, wherein the metal salt is in the total weight of the negative active material 0.01% to 5% by weight.

상기 음극 슬러리 조성물의 제조방법은 구체적으로, (1) 증점제, 도전재, 및 용매를 혼합하는 단계; (2) 상기 단계 (1)의 생성물에 상기 실리콘계 음극 활물질 및 상기 금속염을 혼합하는 단계; 및 (3) 상기 단계 (2)의 생성물에 바인더를 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. Specifically, the method for preparing the negative electrode slurry composition includes the steps of: (1) mixing a thickener, a conductive material, and a solvent; (2) mixing the silicon-based negative active material and the metal salt with the product of step (1); and (3) mixing a binder with the product of step (2).

상기 음극 슬러리 조성물은 우선 단계 (1)에서 증점제 및 도전재를 혼합한 다음, 단계 (2)에서 상기 단계 (1)의 생성물에 상기 실리콘계 음극 활물질 및 상기 금속 염을 혼합하여 실리콘계 음극 활물질의 외부 표면에 상기 금속 염이 피막을 형성하게 된다. 상기 금속염은 상기 실리콘계 음극 활물질과 함께 혼합되어 상기 실리콘계 음극 활물질의 외부 표면을 둘러쌀 수 있다. The negative electrode slurry composition is prepared by first mixing the thickener and the conductive material in step (1), and then mixing the silicon-based negative active material and the metal salt with the product of step (1) in step (2) to the outer surface of the silicone-based negative active material The metal salt forms a film. The metal salt may be mixed with the silicon-based negative active material to surround the outer surface of the silicon-based negative active material.

본 발명의 일례에 있어서, 상기 실리콘계 음극 활물질와 상기 금속 염의 혼합은 수계 용매 중에서 이루어질 수 있으며, 따라서 상기 금속염이 수계 용매 중에 용해되어 상기 수계 용매 중에 분산된 실리콘계 음극 활물질의 외부 표면을 둘러싸게 된다. 상기 SEI를 이루는 성분들인 Li2CO3, LiOCH3, LiOC2H5, 또는 Li2O 등은 수용성이므로 상기 수계 용매 중에서 상기 SEI를 이루는 성분들이 적절히 형성되어 상기 실리콘계 음극 활물질의 외부 표면 피막에 포함될 수 있다. In an example of the present invention, the mixing of the silicon-based negative active material and the metal salt may be made in an aqueous solvent, and thus the metal salt is dissolved in the aqueous solvent to surround the outer surface of the silicon-based negative active material dispersed in the aqueous solvent. Since components constituting the SEI, such as Li 2 CO 3 , LiOCH 3 , LiOC 2 H 5 , or Li 2 O, are water-soluble, the components constituting the SEI in the aqueous solvent are appropriately formed to be included in the outer surface film of the silicon-based negative electrode active material. can

본 발명의 일례에 따른 상기 음극 슬러리 조성물의 제조방법에 있어서, 상기 단계 (1)의 증점제 및 도전재는 용매와 함께 혼합된다. In the method for preparing the negative electrode slurry composition according to an example of the present invention, the thickener and the conductive material in step (1) are mixed with a solvent.

상기 증점제 및 바인더로는 전술한 종류의 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로 상기 증점제로는 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)를 포함할 수 있고, 상기 바인더로는 수용성 바인더를 포함할 수 있다. As the thickener and binder, the above-mentioned kinds of materials may be used. Specifically, the thickener may include carboxymethyl cellulose (CMC), and the binder may include a water-soluble binder.

그 다음으로는, 단계 (2)의 생성물에 바인더를 혼합함으로써 음극 슬러리 조성물을 제조할 수 있다. Next, a negative electrode slurry composition may be prepared by mixing a binder with the product of step (2).

이와 같이 제조된 상기 음극 슬러리 조성물을 이용하여 리튬 이차전지용 음극을 제조할 수 있으며, 따라서 본 발명은 실리콘계 음극 활물질; 및 NaCl, KCl, LiCl 및 Na2CO3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 염을 포함하고, 상기 실리콘계 음극 활물질의 외부 표면에는 상기 금속 염이 형성하는 피막이 위치하며, 상기 금속 염은 상기 실리콘계 음극 활물질의 총 중량에 대해 0.01 중량% 내지 5 중량%인 음극 활물질 층을 포함하는, 리튬 이차전지용 음극을 제공한다. A negative electrode for a lithium secondary battery can be manufactured using the negative electrode slurry composition prepared in this way, and thus the present invention provides a silicon-based negative electrode active material; and at least one metal salt selected from the group consisting of NaCl, KCl, LiCl and Na 2 CO 3 , wherein a film formed by the metal salt is located on the outer surface of the silicon-based negative active material, and the metal salt is the silicon-based It provides a negative electrode for a lithium secondary battery, comprising a negative electrode active material layer in an amount of 0.01% to 5% by weight based on the total weight of the negative electrode active material.

또한, 본 발명은 상기 음극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다. In addition, the present invention provides a lithium secondary battery including the negative electrode.

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

상기 음극은 전술한 음극 슬러리의 제조방법에 의해 제조된 음극 슬러리를 이용하여 당 분야에 알려져 있는 통상적인 음극의 제조방법으로 제조될 수 있다. The negative electrode may be manufactured by a conventional method for manufacturing a negative electrode known in the art using the negative electrode slurry prepared by the above-described method for preparing the negative electrode slurry.

상기 수계 용매의 사용량은 슬러리의 도포 두께, 제조 수율을 고려하여 상기 실리콘계 음극 활물질, 금속 염 및 바인더, 도전재 등을 용해 및 분산시킬 수 있는 정도이면 충분하다.The amount of the aqueous solvent used is sufficient as long as it is capable of dissolving and dispersing the silicon-based negative active material, metal salt and binder, conductive material, and the like in consideration of the application thickness of the slurry and the production yield.

본 발명의 일례에 따른 상기 음극에 사용되는 음극 집전체는 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께를 갖는 것일 수 있다. 상기 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 구리, 금, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector used for the negative electrode according to an example of the present invention may have a thickness of 3 μm to 500 μm. The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery. For example, copper, gold, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper or stainless steel surface Carbon, nickel, titanium, one surface-treated with silver, an aluminum-cadmium alloy, etc. may be used. In addition, the bonding strength of the negative electrode active material may be strengthened by forming fine irregularities on the surface, and may be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams, and nonwovens.

상기 음극 슬러리에는 필요에 따라 충진제가 포함될 수 있다.A filler may be included in the negative electrode slurry, if necessary.

상기 충진제는 전극의 팽창을 억제하는 보조성분으로서, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 중합체, 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질일 수 있다.The filler is an auxiliary component that suppresses the expansion of the electrode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. For example, olefinic polymers such as polyethylene and polypropylene, glass fibers, carbon fibers It may be a fibrous material.

상기 양극은 당 분야에 알려져 있는 통상적인 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 양극 활물질에 용매, 전술한 바인더, 도전재, 분산제를 혼합 및 교반하여 슬러리를 제조한 후 이를 금속 재료의 집전체에 도포(코팅)하고 압축한 뒤 건조하여 양극을 제조할 수 있다.The positive electrode may be manufactured by a conventional method known in the art. For example, the positive electrode active material is mixed and stirred to prepare a slurry by mixing and stirring the solvent, the above-mentioned binder, conductive material, and dispersing agent, and then applying (coating) it to a current collector made of a metal material, compressing it, and drying it to prepare a positive electrode. .

상기 금속 재료의 집전체는 전도성이 높은 금속으로서, 상기 양극 활물질의 슬러리가 용이하게 접착할 수 있는 금속으로 전지의 전압 범위에서 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 또한, 집전체 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있다. 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용 가능하며, 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께를 갖는 것일 수 있다. The current collector of the metallic material is a metal with high conductivity, and is a metal to which the slurry of the positive electrode active material can be easily adhered. For example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or a surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc. on the surface of aluminum or stainless steel may be used. In addition, by forming fine irregularities on the surface of the current collector, the adhesive force of the positive electrode active material may be increased. The current collector may be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, a non-woven body, and the like, and may have a thickness of 3 μm to 500 μm.

상기 양극 활물질은, 예컨대 리튬 코발트 산화물(LiCoO2); 리튬 니켈 산화물(LiNiO2); Li[NiaCobMncM1 d]O2(상기 식에서, M1은 Al, Ga 및 In으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 원소이고, 0.3≤a<1.0, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.5, 0≤d≤0.1, a+b+c+d=1이다); Li(LieM2 f-e-f'M3 f')O2-gAg(상기 식에서, 0≤e≤0.2, 0.6≤f≤1, 0≤f'≤0.2, 0≤g≤0.2이고, M2는 Mn과, Ni, Co, Fe, Cr, V, Cu, Zn 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하며, M3은 Al, Mg 및 B로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고, A는 P, F, S 및 N로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; Li1+hMn2-hO4(상기 식에서 0≤h≤0.33), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1 - iM4 iO2(상기 식에서, M4는 Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga이고, 0.01≤i≤0.3)로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2 - jM5 jO2 (상기 식에서, M5는 Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta이고, 0.01≤j≤0.1) 또는 Li2Mn3M6O8(상기 식에서, M6는 Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn)로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; LiFe3O4, Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. The positive active material may include, for example, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ); lithium nickel oxide (LiNiO 2 ); Li[Ni a Co b Mn c M 1 d ]O 2 (Wherein, M 1 is any one selected from the group consisting of Al, Ga, and In, or two or more of them, 0.3≤a<1.0, 0 ≤b≤0.5, 0≤c≤0.5, 0≤d≤0.1, a+b+c+d=1); Li(Li e M 2 fe-f' M 3 f' )O 2-g A g (wherein, 0≤e≤0.2, 0.6≤f≤1, 0≤f'≤0.2, 0≤g≤0.2, and , M 2 is Mn and Ni, Co, Fe, Cr, V, Cu, Zn and Ti includes at least one selected from the group, M 3 is Al, Mg and 1 selected from the group consisting of B more than one species, and A is at least one selected from the group consisting of P, F, S, and N) or a layered compound such as a compound substituted with one or more transition metals; Li 1+h Mn 2-h O 4 (0≤h≤0.33 in the above formula), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 Lithium manganese oxide such as; lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , V 2 O 5 , and Cu 2 V 2 O 7 ; Ni site type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1 - i M 4 i O 2 (wherein M 4 is Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, 0.01≤i≤0.3); Formula LiMn 2 - j M 5 j O 2 (wherein, M 5 is Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta, 0.01≤j≤0.1) or Li 2 Mn 3 M 6 O 8 (in the above formula, M 6 is a lithium manganese composite oxide represented by Fe, Co, Ni, Cu or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; disulfide compounds; LiFe 3 O 4 , Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like may be mentioned, but are not limited thereto.

상기 양극 활물질은 양극 슬러리의 고형분의 총 중량을 기준으로 50 중량% 내지 99 중량%, 구체적으로 70 중량% 내지 98 중량% 포함될 수 있다. The positive active material may be included in an amount of 50 wt% to 99 wt%, specifically 70 wt% to 98 wt%, based on the total weight of the solid content of the cathode slurry.

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

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

상기 분산제는 수계 분산제 또는 N-메틸-2-피롤리돈 등의 유기 분산제를 사용할 수 있다. 상기 분산제는 상기 양극 활물질 슬러리의 고형분의 총 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 10 중량%의 양으로 사용될 수 있다. The dispersant may be an aqueous dispersant or an organic dispersant such as N-methyl-2-pyrrolidone. The dispersant may be used in an amount of 0.01 wt% to 10 wt% based on the total weight of the solid content of the cathode active material slurry.

한편, 세퍼레이터로는 종래에 세퍼레이터로 사용된 통상적인 다공성 고분자 필름, 예컨대 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체 및 에틸렌-메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있으며, 또는 통상적인 다공성 부직포, 예컨대 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.On the other hand, as the separator, a conventional porous polymer film conventionally used as a separator, such as an ethylene homopolymer, a propylene homopolymer, an ethylene-butene copolymer, an ethylene-hexene copolymer, and an ethylene-methacrylate copolymer such as a polyolefin-based polymer The porous polymer film prepared with the above may be used alone or by laminating them, or a conventional porous nonwoven fabric, such as a nonwoven fabric made of high-melting glass fiber, polyethylene terephthalate fiber, or the like, may be used, but is not limited thereto.

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

본 발명에서 사용되는 전해액에 있어서, 전해액에 포함되는 유기 용매로는 이차 전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 대표적으로 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 디메틸 설퍼옥사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 비닐렌 카보네이트, 설포란, 감마-부티로락톤, 프로필렌 설파이트 및 테트라하이드로푸란으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 대표적으로 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 카보네이트계 유기용매 중 고리형 카보네이트인 에틸렌 카보네이트 및 프로필렌 카보네이트는 고점도의 유기용매로서 유전율이 높아 전해질 내의 리튬염을 잘 해리시키므로 바람직하게 사용될 수 있으며, 이러한 고리형 카보네이트에 디메틸 카보네이트 및 디에틸 카보네이트와 같은 저점도, 저유전율 선형 카보네이트를 적당한 비율로 혼합하여 사용하면 높은 전기 전도율을 갖는 전해액을 만들 수 있어 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.In the electrolyte used in the present invention, as an organic solvent included in the electrolyte, those commonly used in electrolytes for secondary batteries may be used without limitation, and representatively, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (ethylene carbonate, EC) ), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethylmethyl carbonate (EMC), methylpropyl carbonate, dipropyl carbonate, dimethyl sulfur oxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane , vinylene carbonate, sulfolane, gamma-butyrolactone, any one selected from the group consisting of propylene sulfite and tetrahydrofuran, or a mixture of two or more of these may be used representatively. Specifically, among the carbonate-based organic solvents, ethylene carbonate and propylene carbonate, which are cyclic carbonates, are highly viscous organic solvents and have a high dielectric constant and thus well dissociate lithium salts in the electrolyte. In these cyclic carbonates, dimethyl carbonate and di When a low-viscosity, low-dielectric constant linear carbonate such as ethyl carbonate is mixed in an appropriate ratio, an electrolyte having high electrical conductivity can be prepared, and thus it can be used more preferably.

선택적으로, 본 발명에 따라 저장되는 전해액은 통상의 전해액에 포함되는 과충전 방지제 등과 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다.Optionally, the electrolyte stored according to the present invention may further include additives such as an overcharge inhibitor included in a conventional electrolyte.

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

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

실시예Example

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

실시예 1Example 1

카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 1.5 중량부 및 도전재인 카본블랙 2 중량부를 증류수에 혼합하였다. 이에 평균 입경(D50) 7 ㎛인 SiO 입자 93.5 중량부를 투입하고, LiCl 0.09 중량부를 투입하여 혼합하였다. 이에 바인더로서 SBR 바인더 3 중량부를 투입하여 혼합함으로써 음극 슬러리를 제조하였다. 1.5 parts by weight of carboxymethyl cellulose (CMC) and 2 parts by weight of carbon black as a conductive material were mixed in distilled water. 93.5 parts by weight of SiO particles having an average particle diameter (D 50 ) of 7 μm were added thereto, and 0.09 parts by weight of LiCl was added and mixed. To this, 3 parts by weight of SBR binder as a binder was added and mixed to prepare a negative electrode slurry.

실시예 2Example 2

LiCl 0.09 중량부를 대신하여 NaCl 0.09 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 음극 슬러리를 제조하였다. A negative electrode slurry was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.09 parts by weight of NaCl was used instead of 0.09 parts by weight of LiCl.

실시예 3Example 3

LiCl 0.09 중량부를 대신하여 Na2CO3 0.09 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 음극 슬러리를 제조하였다. A negative electrode slurry was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.09 parts by weight of Na 2 CO 3 was used instead of 0.09 parts by weight of LiCl.

실시예 4Example 4

LiCl의 함량을 0.19 중량부로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 음극 슬러리를 제조하였다. A negative electrode slurry was prepared in the same manner as in Example 1, except that the LiCl content was changed to 0.19 parts by weight.

실시예 5 Example 5

LiCl의 함량을 0.01 중량부로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 음극 슬러리를 제조하였다. A negative electrode slurry was prepared in the same manner as in Example 1, except that the content of LiCl was changed to 0.01 parts by weight.

실시예 6 Example 6

LiCl의 함량을 3 중량부로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 음극 슬러리를 제조하였다.A negative electrode slurry was prepared in the same manner as in Example 1, except that the content of LiCl was changed to 3 parts by weight.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1에서 LiCl을 혼합하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 음극 활물질 조성물을 제조하였다. A negative active material composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that LiCl was not mixed in Example 1.

실험예 1Experimental Example 1

상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1에서 제조된 각각의 음극 활물질 슬러리를 구리 집전체의 일면에 코팅하여 두께 65 ㎛의 활물질 층을 형성하고, 건조한 다음, 압연 후 일정크기로 펀칭하여 각각의 음극을 제조하였다. Each negative electrode active material slurry prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 was coated on one surface of a copper current collector to form an active material layer having a thickness of 65 μm, dried, and then punched to a predetermined size after rolling to each negative electrode was prepared.

상대(counter) 전극으로 Li 금속을 사용하였고, 상기에서 제조된 각각의 음극과 Li 금속 사이에 폴리올레핀 세퍼레이터를 개재시킨 후, 에틸렌 카보네이트(EC) 및 디에틸 카보네이트(DEC)를 30:70의 부피비로 혼합한 용매에 0.5 중량%의 비닐렌카보네이트 및 1M LiPF6가 용해된 전해질을 주입하여 각각 코인형 반쪽전지를 제조하였다.Li metal was used as a counter electrode, and a polyolefin separator was interposed between each negative electrode prepared above and Li metal, and then ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) were mixed in a volume ratio of 30:70. An electrolyte in which 0.5 wt% of vinylene carbonate and 1M LiPF 6 were dissolved in the mixed solvent was injected to prepare coin-type half-cells, respectively.

상기 코인형 반쪽전지들의 0.1 C 정전류 0.005 V 정전압 충전량과 0.1C/ 1.5V 정전류 방전시 용량의 비를 하기 표 1에 나타내었다.Table 1 shows the ratio of the 0.1 C constant current 0.005 V constant voltage charge amount and the 0.1 C/1.5 V constant current discharge capacity of the coin-type half-cells.

실험예 2Experimental Example 2

상기 실험예 1에서 제조된 각각의 코인형 반쪽전지에 대해 0.33 C 정전류 4. 2V 정전압(전류 제한: 0.05 C)으로 충전 후, 0.33 C 정전류 2.5 V 방전을 실시하였다. 동일 방법으로 만충전하고, 이를 종전 0.33 C 방전 용량 중 50%만을 방전한 후 1시간 휴지한 다음, 2.5 C 방전 전류를 10초간 인가하여 전류 인가 직전과 10초 후 전압의 차이를 전류로 나눠 초기 저항을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. Each of the coin-type half-cells prepared in Experimental Example 1 was charged with a constant current of 0.33 C and a constant voltage of 4.2 V (current limit: 0.05 C), and then discharged with a constant current of 0.33 C and 2.5 V. Fully charge in the same way, discharge only 50% of the previous 0.33 C discharge capacity, rest for 1 hour, and then apply a 2.5 C discharge current for 10 seconds. was measured and shown in Table 1 below.

초기 효율 (%)Initial Efficiency (%) 초기 저항
(DCIR@SOC50, ohm)
initial resistance
(DCIR@SOC50, ohm)
실시예 1Example 1 8888 1.11.1 실시예 2Example 2 8787 1.01.0 실시예 3Example 3 8989 1.01.0 실시예 4Example 4 9090 1.21.2 실시예 5Example 5 8383 1.01.0 실시예 6Example 6 8989 1.81.8 비교예 1Comparative Example 1 8282 1.01.0

상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 금속 염을 포함하는 실시예 1 내지 6의 음극 슬러리 조성물을 이용하여 제조된 음극을 포함하는 리튬 이차전지는 초기 효율이 증가하였으며, 이는 상기 금속 염이 음극 활물질 표면에 고체 전해질 계면(SEI)을 생성하여 음극의 초기 비가역 용량을 감소시켰기 때문인 것으로 판단된다.As can be seen in Table 1, the lithium secondary battery including the negative electrode prepared by using the negative electrode slurry composition of Examples 1 to 6 containing the metal salt has increased initial efficiency, which means that the metal salt is the negative electrode active material. It is considered that this is because the initial irreversible capacity of the negative electrode was reduced by creating a solid electrolyte interface (SEI) on the surface.

Claims (11)

실리콘 산화물 입자(SiOx, 0<x≤2); NaCl, KCl, LiCl 및 Na2CO3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 염; 및 용매를 포함하고,
상기 금속 염은 상기 실리콘 산화물 입자(SiOx, 0<x≤2)의 총 중량에 대해 0.05 중량% 내지 0.21 중량%인, 음극 슬러리 조성물.
silicon oxide particles (SiOx, 0<x≤2); at least one metal salt selected from the group consisting of NaCl, KCl, LiCl and Na 2 CO 3 ; and a solvent,
The metal salt is 0.05 wt% to 0.21 wt% based on the total weight of the silicon oxide particles (SiOx, 0<x≤2), the negative electrode slurry composition.
제 1 항에 있어서,
상기 실리콘 산화물 입자(SiOx, 0<x≤2)의 외부 표면에는 상기 금속 염이 형성하는 피막이 위치하는, 음극 슬러리 조성물.
The method of claim 1,
A film formed by the metal salt is located on the outer surface of the silicon oxide particles (SiOx, 0 < x ≤ 2), the negative electrode slurry composition.
제 2 항에 있어서,
상기 금속 염이 형성하는 피막은 고체 전해질 계면(SEI)을 이루는 성분을 포함하는, 음극 슬러리 조성물.
3. The method of claim 2,
The film formed by the metal salt comprises a component constituting a solid electrolyte interface (SEI), negative electrode slurry composition.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 실리콘 산화물 입자(SiOx, 0<x≤2)는 1 ㎛ 내지 30 ㎛의 평균 입경(D50)을 가지는, 음극 슬러리 조성물.
The method of claim 1,
The silicon oxide particles (SiOx, 0<x≤2) have an average particle diameter (D 50 ) of 1 μm to 30 μm, a negative electrode slurry composition.
제 1 항에 있어서,
상기 용매는 수계 용매인, 음극 슬러리 조성물.
The method of claim 1,
The solvent is an aqueous solvent, the negative electrode slurry composition.
실리콘 산화물 입자(SiOx, 0<x≤2); 및 NaCl, KCl, LiCl 및 Na2CO3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 염을 포함하고, 상기 실리콘 산화물 입자(SiOx, 0<x≤2)의 외부 표면에는 상기 금속 염이 형성하는 피막이 위치하며,
상기 금속 염은 상기 실리콘 산화물 입자(SiOx, 0<x≤2)의 총 중량에 대해 0.05 중량% 내지 0.21 중량%인 음극 활물질 층을 포함하는, 리튬 이차전지용 음극.
silicon oxide particles (SiOx, 0<x≤2); and one or more metal salts selected from the group consisting of NaCl, KCl, LiCl and Na 2 CO 3 , and a film formed by the metal salt on the outer surface of the silicon oxide particles (SiOx, 0<x≤2) is is located,
The metal salt is a negative electrode for a lithium secondary battery comprising a negative active material layer in an amount of 0.05 wt% to 0.21 wt% based on the total weight of the silicon oxide particles (SiOx, 0<x≤2).
제 7 항의 음극을 포함하는 리튬 이차전지.
A lithium secondary battery comprising the negative electrode of claim 7.
실리콘 산화물 입자(SiOx, 0<x≤2); 및 NaCl, KCl, LiCl, 및 Na2CO3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 염을 혼합하는 단계를 포함하고,
상기 금속 염은 상기 실리콘 산화물 입자(SiOx, 0<x≤2)의 총 중량에 대해 0.05 중량% 내지 0.21 중량%인, 제 1 항의 음극 슬러리 조성물의 제조방법.
silicon oxide particles (SiOx, 0<x≤2); and mixing at least one metal salt selected from the group consisting of NaCl, KCl, LiCl, and Na 2 CO 3 ,
The method of claim 1, wherein the metal salt is 0.05 wt% to 0.21 wt% based on the total weight of the silicon oxide particles (SiOx, 0<x≤2).
제 9 항에 있어서,
상기 음극 슬러리 조성물의 제조방법은,
(1) 증점제, 도전재, 및 용매를 혼합하는 단계;
(2) 상기 단계 (1)의 생성물에 상기 실리콘 산화물 입자(SiOx, 0<x≤2) 및 상기 금속 염을 혼합하는 단계; 및
(3) 상기 단계 (2)의 생성물에 바인더를 혼합하는 단계
를 포함하는 음극 슬러리 조성물의 제조방법.
10. The method of claim 9,
The method for preparing the negative electrode slurry composition,
(1) mixing a thickener, a conductive material, and a solvent;
(2) mixing the silicon oxide particles (SiOx, 0<x≤2) and the metal salt with the product of step (1); and
(3) mixing a binder with the product of step (2)
A method for producing a negative electrode slurry composition comprising a.
제 9 항에 있어서,
상기 실리콘 산화물 입자(SiOx, 0<x≤2) 및 상기 금속 염의 혼합은 수계 용매 중에서 이루어지는, 음극 슬러리 조성물의 제조방법.
10. The method of claim 9,
The mixing of the silicon oxide particles (SiOx, 0<x≤2) and the metal salt is made in an aqueous solvent, a method of producing a negative electrode slurry composition.
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