KR102547944B1 - Cathode materials for lithium ion battery containing calsium sulfate, manufacturing method thereof and lithium ion battery including the same - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 Ni-rich NCM 양극 재료의 사이클링 성능을 높이기 위해 효율적인 원스텝 방식으로 이중으로 기능화된 표면 개질제인 황산칼슘(CaSO4, CSO)을 사용할 것을 제안한다. CSO 전구체를 이용한 NCM811 양극재 열처리는 Ni-rich NCM 양극재 표면에서 인위적으로 Ca-와 SOx- 기능화된 양극 전해질 중간상(CEI) 층을 형성할 수 있다. 그런 다음 CEI 층은 Ni-rich NCM 양극과 전해질 사이의 인터페이스에서 전해질 분해를 억제한다. CSO로 개질된 CEI 층의 성공적인 형성은 SEM과 FT-IR 분석에 의해 확인되며, 이 과정은 Ni-rich NCM 양극 재료의 벌크 구조에 영향을 미치지 않는다. 사이클링 중 CSO 개질 CEI층은 실온과 45 ℃ 모두에서 사이클링 시 전해질 분해를 현저히 감소시켜 셀의 사이클링 보존율이 상당히 증가하게 된다.In the present invention, it is proposed to use calcium sulfate (CaSO 4 , CSO), a dual functionalized surface modifier, in an efficient one-step method to improve the cycling performance of Ni-rich NCM cathode materials. Heat treatment of the NCM811 cathode material using the CSO precursor can artificially form a Ca- and SOx-functionalized cathode electrolyte mesophase (CEI) layer on the surface of the Ni-rich NCM cathode material. Then, the CEI layer inhibits the electrolyte decomposition at the interface between the Ni-rich NCM anode and the electrolyte. The successful formation of the CSO-modified CEI layer is confirmed by SEM and FT-IR analysis, and this process does not affect the bulk structure of the Ni-rich NCM anode material. During cycling, the CSO-modified CEI layer significantly reduces electrolyte decomposition during cycling at both room temperature and 45 °C, resulting in a significant increase in the cycling retention rate of the cell.

Description

황산칼슘을 포함하는 리튬 이차전지용 양극재, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지{CATHODE MATERIALS FOR LITHIUM ION BATTERY CONTAINING CALSIUM SULFATE, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND LITHIUM ION BATTERY INCLUDING THE SAME}Cathode material for lithium secondary battery containing calcium sulfate, method for manufacturing the same, and lithium secondary battery including the same

본 발명은 황산칼슘을 포함하는 리튬 이차전지용 양극재, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것으로, 구체적으로는 NCM계 양극 활물질 및 황산칼슘(CaSO4, CSO) 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극재, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 발명이다.The present invention relates to a positive electrode material for a lithium secondary battery containing calcium sulfate, a method for manufacturing the same, and a lithium secondary battery including the same, and specifically, a NCM-based positive electrode active material and a calcium sulfate (CaSO4, CSO) additive. It is an invention related to a cathode material for a lithium secondary battery, a manufacturing method thereof, and a lithium secondary battery including the same.

리튬이온배터리(LIB)는 1991년 상용화에 성공한 이후 휴대용 기기부터 전기차까지 다양한 전자 응용 분야에 적용됐다. 전극 재료는 일반적으로 용도의 규격을 결정하는 것처럼 LIB의 주요 구성 요소로서, 따라서 많은 종류의 전극 재료가 LIB 용도의 요구 조건을 만족시키는 능력에 대해 시험되었다. 많은 전극 소재 후보 물질 가운데 리튬 니켈-코발트-망간산화물(NCM)은 셀의 에너지 밀도를 증가시키는 높은 비용량으로 인해 2000년대 중반 주요 양극재로서 상당한 주목을 받았다. 이러한 증가는 층간 구조에서 니켈의 고유 전기화학적 특성에 기인한다. 니켈의 전기화학적 산화전위는 Co 종보다 낮으며, 이는 비용량은 증가하지만 셀 내 동일한 컷오프(cut-off) 전위로 이어진다.Lithium-ion batteries (LIBs) have been successfully commercialized in 1991 and have been applied to various electronic applications from portable devices to electric vehicles. Electrode materials are generally the main components of LIBs as they determine the specifications of their applications, so many types of electrode materials have been tested for their ability to meet the requirements of LIB applications. Among many electrode material candidates, lithium nickel-cobalt-manganese oxide (NCM) has received considerable attention as a major cathode material in the mid-2000s due to its high specific capacity that increases the energy density of cells. This increase is due to the unique electrochemical properties of nickel in the interlayer structure. The electrochemical oxidation potential of nickel is lower than that of the Co species, which leads to the same cut-off potential in the cell but with an increased specific capacity.

따라서, LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2 (NCM333), LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 (NCM622), LiNi0.7Co0.2Mn0.1O2 (NCM721), LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811)을 포함하는 많은 종류의 NCM 양극 재료 후보군에 대한 연구가 진행되었다. 단, LIB에서 널리 사용되는 양극재인 리튬코발트산화물과 함께 사용하기 위해서는 NCM 양극재의 사이클링 성능 개선이 필요하다.Therefore, LiNi0.33Co 0.33 Mn 0.33 O 2 (NCM333), LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 (NCM622), LiNi 0.7 Co 0.2 Mn 0.1 O 2 (NCM721), LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 (NCM811) A number of NCM cathode material candidates have been studied. However, it is necessary to improve the cycling performance of the NCM cathode material in order to use it with lithium cobalt oxide, which is a cathode material widely used in LIBs.

NCM 양극재료가 충전되면 불안정한 Ni4+는 셀 내에서 형성되어 전해질이 심각하게 분해되는 경향이 있다. 일단 Ni4+와의 상호작용에 의해 전해질이 분해되면 분해된 부가물은 NCM 양극재 표면에 축적되어 Li+ 이온의 이동을 방해한다. 분해된 부가물은 셀 내 Li+의 인터칼레이션/디인터칼레이션을 심각하게 방해하여 사이클링 성능이 빠르게 퇴색되는 결과를 초래한다. 이러한 원치 않는 반응은 Ni 성분이 높은 NCM 양극재에서 더욱 가속화되기 때문에 NCM 양극재의 표면 안정성 향상이 셀의 안정적인 사이클링 성능과 LIB의 높은 에너지 밀도를 모두 만족시키기 위해 충족되어야 하는 주요 난제임을 보여준다.When the NCM cathode material is charged, unstable Ni 4+ is formed within the cell, which tends to severely decompose the electrolyte. Once the electrolyte is decomposed by interaction with Ni 4+ , the decomposed adducts accumulate on the surface of the NCM cathode material and hinder the movement of Li + ions. The decomposed adduct seriously hinders the intercalation/deintercalation of Li + in the cell, resulting in rapid degradation of cycling performance. Since these unwanted reactions are further accelerated in NCM cathode materials with high Ni content, improving the surface stability of NCM cathode materials is a major challenge to satisfy both the stable cycling performance of cells and the high energy density of LIBs.

대한민국 공개특허 제10-2017-0048999호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0048999

본 발명에서는, 이중 기능화된 코팅 전구체인 황산칼슘(CaSO4, 이하 CSO로 약칭)을 사용한 NCM 양극재의 표면 특성을 개질하기 위한 새로운 접근법을 제안한다. In the present invention, we propose a new approach for modifying the surface properties of NCM cathode materials using calcium sulfate (CaSO4, hereinafter abbreviated as CSO), which is a dual-functionalized coating precursor.

상기 기술적 과제를 해결하고자, 본 발명은 NCM계 양극 활물질 및 황산칼슘(CaSO4, CSO) 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극재를 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present invention provides a cathode material for a lithium secondary battery, characterized in that it comprises an NCM-based cathode active material and a calcium sulfate (CaSO4, CSO) additive.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 발명은 NCM 양극 재료를 CaSO4와 혼합한 다음 열 처리를 통해 NCM 양극 재료의 표면을 1단계 공정으로 개질한다. CaSO4의 열처리는 Ca2+와 SO4 2- 종 모두를 분리시킬 수 있다. 따라서 1) Ca2+는 강한 결합 친화력 때문에 산소 원소와 결합할 수 있고 2) SO4 2- 또한 미반응 잔류 리튬 종(예: 수산화 리튬 또는 리튬 카보네이트)으로부터 NCM 양극 표면에 남아 있는 Li+와 같은 양이온 종과 결합할 수 있다.Referring to FIG. 1 , according to an embodiment of the present invention, the NCM cathode material is mixed with CaSO 4 and then the surface of the NCM cathode material is modified in a one-step process through heat treatment. Heat treatment of CaSO 4 can separate both Ca 2+ and SO 4 2- species. Thus, 1) Ca 2+ can combine with elemental oxygen due to its strong binding affinity, and 2) SO 4 2- can also form a residue such as Li + remaining on the NCM anode surface from unreacted residual lithium species (eg lithium hydroxide or lithium carbonate). Can bind cationic species.

종래 연구에서는 전기화학 충전/방전 과정에서 전극과 전해질 간 직접 접촉을 방지해 전해질 분해를 억제하기 때문에 SOx 기반 양극 전해질 중간상(Cathode-Electrolyte Interface, CEI)층 형성이 셀의 주기 성능 향상에 효과적이라는 보고가 있었다. 따라서 Ca2+는 Ca와 O 원소간의 강한 결합 친화력을 바탕으로 입자 경도를 높여 NCM 양극재료의 기계적 성질을 높일 수 있으며, SO4 2-는 전해질 분해를 억제할 수 있어 NCM 양극재의 계면 안정성 향상에 기여할 수 있다. 본 발명에서는 이러한 재료 전략을 바탕으로 CaSO4를 이용한 간편하고 편리한 원스텝 공정을 통해 Ni-rich NCM 양극재료의 표면 개질을 시도하고, 재료 속성의 변화를 상세히 특성화한다. 전기화학 성능을 평가하여 CaSO4 개질 NCM 양극재의 호환성을 검토하고 체계적인 분광 분석에 의해 CaSO4 기반 CEI층의 역할을 입증한다.In previous studies, since direct contact between the electrode and the electrolyte is prevented during the electrochemical charge/discharge process to suppress electrolyte decomposition, the formation of a SO x- based Cathode-Electrolyte Interface (CEI) layer is effective in improving the cycle performance of the cell. There was a report. Therefore, Ca 2+ can increase the mechanical properties of NCM cathode materials by increasing particle hardness based on the strong bonding affinity between Ca and O elements, and SO 4 2- can suppress electrolyte decomposition, which is useful for improving the interfacial stability of NCM cathode materials. can contribute In the present invention, based on this material strategy, surface modification of Ni-rich NCM cathode materials is attempted through a simple and convenient one-step process using CaSO 4 , and changes in material properties are characterized in detail. The electrochemical performance is evaluated to review the compatibility of the CaSO 4 modified NCM cathode material, and the role of the CaSO 4 -based CEI layer is verified by systematic spectroscopic analysis.

상기 황산칼슘(CaSO4, CSO) 첨가제는 양극재 내에서 Ca2+와 SO4 2- 이온으로 분리된 것을 특징으로 한다.The calcium sulfate (CaSO 4 , CSO) additive is characterized in that it is separated into Ca 2+ and SO 4 2- ions in the cathode material.

상기 Ca2+ 이온은 산소(O) 원소와 결합하고, 상기 SO4 2- 이온은 Li+을 포함하는 양이온 종(Group)과 결합하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the Ca 2+ ion is combined with an oxygen (O) element, and the SO 4 2- ion is combined with a cationic species (Group) including Li + .

상기 황산칼슘(CaSO4, CSO) 첨가제는 양극재 중량대비 0.1~0.5 wt%를 함유하는 것을 특징으로 한다.The calcium sulfate (CaSO 4 , CSO) additive is characterized in that it contains 0.1 to 0.5 wt% based on the weight of the cathode material.

상기 NCM계 양극 활물질은 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811)인 것을 특징으로 한다.The NCM-based cathode active material is LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 (NCM811).

본 발명의 다른 실시예에 따르면, NCM계 양극 활물질 및 황산칼슘(CaSO4, CSO) 첨가제를 혼합하는 단계; 및 상기 NCM계 양극 활물질 및 황산칼슘(CaSO4, CSO) 첨가제의 혼합물을 열처리하는 단계;를 포함하는 리튬 이차전지용 양극재 제조방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, mixing the NCM-based positive electrode active material and calcium sulfate (CaSO 4 , CSO) additive; and heat-treating a mixture of the NCM-based cathode active material and calcium sulfate (CaSO 4 , CSO) additive.

상기 열처리하는 단계에서 상기 황산칼슘(CaSO4, CSO) 첨가제는 양극재 내에서 Ca2+와 SO4 2- 이온으로 분리된 것을 특징으로 한다.In the heat treatment step, the calcium sulfate (CaSO 4 , CSO) additive is characterized in that it is separated into Ca 2+ and SO 4 2- ions in the cathode material.

상기 Ca2+ 이온은 산소(O) 원소와 결합하고, 상기 SO4 2- 이온은 Li+을 포함하는 양이온 종(Group)과 결합하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the Ca 2+ ion is combined with an oxygen (O) element, and the SO 4 2- ion is combined with a cationic species (Group) including Li + .

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 배치되는 전해질 층을 포함하며, 상기 전해질 층은 상기 기술된 전해액을 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another embodiment of the present invention, the anode; cathode; and an electrolyte layer disposed between the anode and the cathode, wherein the electrolyte layer includes the above-described electrolyte solution.

상기 양극은 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811)을 포함하는 것을 특징으로 한다.The positive electrode is characterized by including LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 (NCM811).

상기 양극 표면에는 Ca-와 SOx- 기능화된 양극 전해질 중간상(Cathode-Electrolyte Interphase, CEI) 층이 형성된 것을 특징으로 한다.It is characterized in that a Ca- and SO x -functionalized cathode-electrolyte interphase (CEI) layer is formed on the surface of the anode.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, Ni-rich NCM 양극 재료의 사이클링 성능을 높이기 위해 효율적인 원스텝 방식으로 이중으로 기능화된 표면 개질제인 황산칼슘(CaSO4, CSO)을 사용하였다. CSO 전구체를 이용한 NCM 811 양극재 열처리는 Ni-rich NCM 양극재 표면에서 인위적으로 Ca-와 SOx- 기능화된 양극 전해질 중간상(CEI) 층을 형성할 수 있다. 그런 다음 CEI 층은 Ni-rich NCM 양극과 전해질 사이의 인터페이스에서 전해질 분해를 억제한다. CSO로 개질된 CEI 층의 성공적인 형성은 SEM과 FT-IR 분석에 의해 확인되며, 이 과정은 Ni-rich NCM 양극 재료의 벌크 구조에 영향을 미치지 않는다. According to one embodiment of the present invention, calcium sulfate (CaSO4, CSO), a dual functionalized surface modifier, was used in an efficient one-step method to improve the cycling performance of the Ni-rich NCM cathode material. Heat treatment of the NCM 811 cathode material using the CSO precursor can artificially form a Ca- and SO x -functionalized cathode electrolyte mesophase (CEI) layer on the surface of the Ni-rich NCM cathode material. Then, the CEI layer inhibits the electrolyte decomposition at the interface between the Ni-rich NCM anode and the electrolyte. The successful formation of the CSO-modified CEI layer is confirmed by SEM and FT-IR analysis, and this process does not affect the bulk structure of the Ni-rich NCM anode material.

사이클링 중 CSO 개질 CEI층은 실온과 45 ℃ 모두에서 사이클링 시 전해질 분해를 현저히 감소시켜 셀의 사이클링 보존율이 상당히 증가하게 된다. 0.1 wt% 함량의 CSO로 개질된 NCM811 양극으로 사이클링된 셀은 90.0%의 비용량(specific capacity) 보존율을 보이는 반면, NCM811 양극으로 사이클링된 셀은 100 사이클 이후 사이클링 보존율(74.0%)이 계속 퇴색되는 현상을 겪는다. During cycling, the CSO-modified CEI layer significantly reduces electrolyte decomposition during cycling at both room temperature and 45 °C, resulting in a significant increase in the cycling retention rate of the cell. Cells cycled with NCM811 anodes modified with 0.1 wt% content of CSO show a specific capacity retention of 90.0%, whereas cells cycled with NCM811 anodes continue to fade after cycling retention (74.0%) after 100 cycles. suffer from symptoms

회수된 전극의 SEM, EIS, XPS, ICP-MS 분석은 Ni-rich NCM811 양극 표면에 존재하는 인위적인 CSO 개질 CEI 층 때문에 전해질 분해, 금속 분해와 같은 원치 않는 표면 반응이 셀 내에서 잘 제어되고 있음을 보여준다.SEM, EIS, XPS, and ICP-MS analyzes of the recovered electrodes showed that undesirable surface reactions such as electrolyte decomposition and metal decomposition were well controlled within the cell due to the artificial CSO-modified CEI layer present on the surface of the Ni-rich NCM811 anode. show

도 1은 CSO에 의해 기능화된 표면개질 NCM811 양극재료의 역할을 보여주는 모식도이다.
도 2는 (a) NCM811, (b) 0.1 wt% CSO로 개질된 NCM811, (c) 0.5 wt% CSO로 개질된 NCM811, (d) 0.5 wt% CSO로 개질된 NCM811에 대한 EDS 분석을 나타내는 도면이다.
도 3은 (a) 초기 사이클의 잠재적 프로파일 및 (b) 상온에서 사이클링 성능과 (c) 초기 사이클의 잠재적 프로필 및 (d) 고온에서 사이클링 성능(검은색: NCM811, 빨간색: 0.1 wt% CSO로 개질된 NCM811, 파란색: 0.5 wt% CSO로 개질된 NCM811)을 나타내는 도면이다.
도 4는 (a) 사이클링된 NCM811 및 (b) 사이클링된 0.1 wt% CSO 개질 NCM811의 표면 형태와 70 사이클에서의 사이클링된 NCM811 양극의 EIS 결과 (c) 사이클링된 NCM811 및 (d) 사이클링된 0.1 wt% CSO 개질 NCM811 (검은색: NCM811 및 빨간색: NCM811을 0.1 wt% CSO로 개질)를 나타내는 도면이다.
도 5는 사이클링된 NCM811 양극 (위) 및 사이클링된 0.1 wt% CSO 개질 NCM811 양극 (아래)에 대한 XPS 분석 ( (a) C1s, (b) F1s, (c) P2p)를 나타내는 도면이다.
도 6은 사이클링된 NCM811과 사이클링된 0.1 wt% CSO 개질 NCM811에서의 리튬 금속(검은색: NCM811과 빨간색: 0.1 wt% CSO 개질 NCM811)의 ICP-MS 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 CSO를 사용한 NCM811 전극에 대한 FT-IR 분석(검은색: NCM811 및 분홍색: 10.0 wt% CSO로 개질된 NCM811)을 나타내는 도면이다.
도 8은 개질되지 않은 NCM811(검은색) 및 CSO로 개질된 NCM811에 대한 XRD 스펙트럼(빨간색: 0.1 wt%, 파란색: 0.5 wt%)에 대한 도면이다.
1 is a schematic diagram showing the role of the surface-modified NCM811 cathode material functionalized by CSO.
2 shows EDS analysis of (a) NCM811, (b) NCM811 modified with 0.1 wt% CSO, (c) NCM811 modified with 0.5 wt% CSO, and (d) NCM811 modified with 0.5 wt% CSO. am.
Figure 3 shows (a) initial cycle potential profile and (b) room temperature cycling performance and (c) initial cycle potential profile and (d) high temperature cycling performance (black: NCM811, red: modified with 0.1 wt% CSO). NCM811 modified, blue: NCM811 modified with 0.5 wt% CSO).
4 shows the surface morphology of (a) cycled NCM811 and (b) cycled 0.1 wt% CSO-modified NCM811 and EIS results of cycled NCM811 anode at 70 cycles (c) cycled NCM811 and (d) cycled 0.1 wt% NCM811. Plot showing % CSO modified NCM811 (black: NCM811 and red: NCM811 modified with 0.1 wt% CSO).
Figure 5 shows XPS analysis ((a) C1s, (b) F1s, (c) P2p) for a cycled NCM811 anode (top) and a cycled 0.1 wt% CSO modified NCM811 anode (bottom).
6 is a graph showing ICP-MS results of lithium metal (black: NCM811 and red: 0.1 wt% CSO-modified NCM811) in cycled NCM811 and cycled 0.1 wt% CSO-modified NCM811.
7 is a diagram showing FT-IR analysis of NCM811 electrodes using CSO (black: NCM811 and pink: NCM811 modified with 10.0 wt% CSO).
8 is a diagram of XRD spectra (red: 0.1 wt%, blue: 0.5 wt%) for unmodified NCM811 (black) and NCM811 modified with CSO.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, these examples are only for helping the understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples in any sense.

실시예Example

CSO 개질 NCM811 양극재료는 NCM811 (LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2) 10.0 g, CSO(Aldrich) 0.01 g (0.1 CSO-개질 NCM811로 약칭) 및 CSO(Aldrich) 0.05 g (0.5 CSO-개질 NCM811로 약칭) CSO(Aldrich)를 20분간 정교하게 혼합해 준비했다. 그런 다음 각 혼합물을 노(furnace)에 넣어 3시간 동안 400 ℃까지 가열했다. 상온으로 냉각한 후, CSO 개질 NCM811 양극 물질을 수집하고 전자 현미경(FE-SEM/EDS-7800F, JEOL)을 스캔하여 표면 형태를 분석하였다. 이들의 화학적 성분도 푸리에 변환적외선(FT-IR) 분광법(Bruker, SPEXX 80V)으로 특징지어졌으며, X선 회절(XRD, SmartLab, Rigaku)로 벌크 구조를 측정하였다. CSO-modified NCM811 cathode material is NCM811 (LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 ) 10.0 g, CSO (Aldrich) 0.01 g (abbreviated as 0.1 CSO-modified NCM811) and CSO (Aldrich) 0.05 g (abbreviated as 0.5 CSO-modified NCM811) ) CSO (Aldrich) was prepared by elaborate mixing for 20 minutes. Each mixture was then placed in a furnace and heated to 400 °C for 3 hours. After cooling to room temperature, the CSO-modified NCM811 cathode material was collected and the surface morphology was analyzed by scanning electron microscopy (FE-SEM/EDS-7800F, JEOL). Their chemical composition was also characterized by Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopy (Bruker, SPEXX 80V), and their bulk structure was measured by X-ray diffraction (XRD, SmartLab, Rigaku).

개질하지 않은(Bare) NCM811 양극재와 CSO 개질 NCM811 양극재는 다음과 같이 마련되었다: N-methylpyrrolidone (NMP, Aldrich) 1.5 mL에 NCM811 양극재 1.8 g, 폴리(비닐리덴 디플루오라이드) (PVDF, Kureha) 0.1 g, 탄소 전도제(Super P) 0.1 g을 1시간 동안 균질기(homogenizer)로 혼합하였다. 그런 다음 혼합된 NCM811 슬러리는 알루미늄(Al) 전류집전체(current collector)에 코팅되고 120 ℃에서 3시간 동안 건조되었다가 하룻밤 사이에 진공 오븐에서 120 ℃에서 건조되었다. NCM811 양극의 하중 밀도는 9.4 ± 0.6 mg cm-2이었다. 양극은 폴리(에틸렌) 분리막, 전해질(에틸렌 탄산염: 에틸메틸 탄산염 = 1:2(vol%) + 1 M LiPF6; 동화 전해질)과 함께 2032-코인 셀로 조립되었다. 셀을 4.3 V(vs. Li/Li+)로 충전하고, 초기 두 사이클(형성 단계)에서는 전류 밀도가 0.1C, 100 사이클에서는 0.5 C의 전류 밀도로 3.0 V(vs. Li/Li+)로 방전했다. 사이클링 성능은 상온 또는 45 ℃에서 평가되었다.Bare NCM811 cathode material and CSO-modified NCM811 cathode material were prepared as follows: 1.8 g of NCM811 cathode material in 1.5 mL of N -methylpyrrolidone (NMP, Aldrich), poly(vinylidene difluoride) (PVDF, Kureha ) 0.1 g and 0.1 g of carbon conductive agent (Super P) were mixed with a homogenizer for 1 hour. Then, the mixed NCM811 slurry was coated on an aluminum (Al) current collector and dried at 120 °C for 3 h and then overnight at 120 °C in a vacuum oven. The load density of the NCM811 anode was 9.4 ± 0.6 mg cm -2 . The anode was assembled as a 2032-coin cell with a poly(ethylene) separator and electrolyte (ethylene carbonate: ethylmethyl carbonate = 1:2 (vol%) + 1 M LiPF 6 ; assimilated electrolyte). The cell was charged to 4.3 V (vs. Li/Li+) and discharged to 3.0 V (vs. Li/Li+) with a current density of 0.1 C for the first two cycles (formation phase) and 0.5 C for 100 cycles. . Cycling performance was evaluated at room temperature or 45 °C.

사이클링 성능 테스트를 완료한 후, Ar이 채워진 글로브 박스에서 셀을 분해하고 각 양극은 회수했다. 사이클링된 NCM811 양극은 SEM으로 분석하여 표면 형태를 결정하고 X선 광전자 분광법(XPS, Thermo-Scientific)으로 화학적 구성의 변화를 감지했다. 전기화학적 임피던스 분광법(EIS)은 전기화학 테스터(Wonatech, ZiveMP1)로 1M~10mHz에서 스캔한 충전된 셀에 대해 실시되었으며, 유도결합 플라즈마 질량분석법(ICP-MS, Thermo, FluoTime300/MicroTime100)에 의해 주기성 양극에서 금속 분해가 분석되었다. 모든 분석은 상온에서 수행되었다.After completing the cycling performance test, the cell was disassembled in an Ar-filled glove box and each anode was recovered. The cycled NCM811 anode was analyzed by SEM to determine surface morphology and changes in chemical composition were detected by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS, Thermo-Scientific). Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was performed on the charged cells scanned from 1 M to 10 mHz with an electrochemical tester (Wonatech, ZiveMP1), and periodicity was determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS, Thermo, FluoTime300/MicroTime100). Metal degradation at the anode was analyzed. All assays were performed at room temperature.

실험 결과Experiment result

CSO 개질 NCM811 양극재의 표면 형태는 SEM과 EDS가 분석하였다(도 2). 개질되지 않은 NCM811 양극재는 비교적 깨끗한 위상학적 표면 상태를 유지한다. 이와는 대조적으로, CSO 개질 NCM811 양극재의 표면은 얇은 층으로 덮여 있는 것처럼 보인다: 새로운 표면 층은 NCM811 양극 물질의 일차 입자의 표면에 희박하게 존재하며, 이는 CSO 전구체에 의한 표면 개질이 NCM811 양극 물질의 표면에 새로운 인위적 CEI 층을 생성한다는 것을 나타낸다. The surface morphology of the CSO-modified NCM811 cathode material was analyzed by SEM and EDS (FIG. 2). The unmodified NCM811 cathode material maintains a relatively clean topological surface state. In contrast, the surface of the CSO-modified NCM811 cathode material appears to be covered with a thin layer: the new surface layer is sparsely present on the surface of the primary particles of the NCM811 cathode material, indicating that the surface modification by the CSO precursor may have caused the surface modification of the NCM811 cathode material to occur. to create a new artificial CEI layer.

추가 EDS 분석 결과 CSO 개질 NCM811 양극재 표면에서 Ca 원소와 S(CSO 전구체에서 발생) 원소가 발견되어 양극 표면에서 CSO 개질 CEI 층의 형성이 확인되었다. As a result of additional EDS analysis, elements Ca and S (originating from the CSO precursor) were found on the surface of the CSO-modified NCM811 cathode material, confirming the formation of a CSO-modified CEI layer on the surface of the cathode.

FT-IR 스펙트럼은 S=O 신축(stretching)이 1,150 cm-1에서 명확하게 관측되는 반면 개질되지 않은 NCM811 양극 물질은 유사한 신호를 보이지 않기 때문에 이 설명을 뒷받침한다(도 7). The FT-IR spectrum supports this explanation as the S=O stretching is clearly observed at 1,150 cm -1 whereas the unmodified NCM811 anode material does not show a similar signal (Fig. 7).

CSO 개질 NCM811 양극재의 화학 상태는 변경되지만, XRD 분석(그림 도 8)에서 확인한 바와 같이 층상 구조는 잘 보존되어 있다. 이는 CSO 전구체가 표면에만 제한되는 Ca 및 S-O 기능화된 인위적 CEI 층을 형성하지만 NCM811 양극재료의 벌크 구조를 변경하지 않음을 입증한다.Although the chemical state of the CSO-modified NCM811 cathode material is changed, the layered structure is well preserved, as confirmed by XRD analysis (Fig. 8). This demonstrates that the CSO precursor forms an artificial CEI layer functionalized with Ca and S-O only on the surface, but does not alter the bulk structure of the NCM811 anode material.

CSO 개질 NCM811 양극재의 전기화학 성능 평가는 도 3과 같다. 상온에서 NCM811 양극재로 사이클링한 셀은 초기 사이클에서 208.9 mA h g-1의 비용량을 보여준다. 대조적으로 CSO 개질 NCM811 양극 재료로 사이클링한 셀은 상대적으로 낮은 비용량(0.1 wt% 함량의 CSO 개질 NCM811의 경우 200.2 mA h g-1 및 0.5 wt% 함량의 CSO 개질 NCM811의 경우 200.3 mA h g-1)을 보인다. 이러한 반응은 양극 표면에 인위적 CEI 층이 배치됨에 따라 NCM811 양극과 전해질 사이의 인터페이스에서 Li+ 확산 경로의 거리가 증가함으로써 설명될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 개질되지 않은 NCM811 양극으로 사이클링된 셀은 100 사이클에서 74.0%의 보존율만 보이는 반면 0.1 wt% 와 0.5 wt% CSO로 개질된 NCM811 양극은 90.0% 및 85.6%의 보존율을 가지지 때문에 CSO 개질 NCM811 양극재료의 사이클링 성능은 개질되지 않은(bare) NCM811 양극재에 비해 분명히 개선되었으며, 이는 CSO 개질 NCM811 양극재료가 보다 안정적인 사이클링 거동을 나타내는 것으로 간주될 수 있다.Electrochemical performance evaluation of the CSO-modified NCM811 cathode material is shown in FIG. 3. A cell cycled with NCM811 cathode material at room temperature shows a specific capacity of 208.9 mA hg -1 in the initial cycle. In contrast, cells cycled with the CSO-modified NCM811 anode material exhibited relatively low specific capacities (200.2 mA hg -1 for CSO-modified NCM811 with 0.1 wt% content and 200.3 mA hg -1 for CSO-modified NCM811 with 0.5 wt% content). show This reaction can be explained by the increase in the distance of the Li + diffusion path at the interface between the NCM811 anode and the electrolyte as the artificial CEI layer is placed on the anode surface. Nevertheless, cells cycled with unmodified NCM811 anodes show only 74.0% retention at 100 cycles, whereas NCM811 anodes modified with 0.1 wt% and 0.5 wt% CSO have retention rates of 90.0% and 85.6%, thus CSO modification. The cycling performance of the NCM811 cathode material is clearly improved compared to the bare NCM811 cathode material, which can be considered as the more stable cycling behavior of the CSO-modified NCM811 cathode material.

특히 Ni-rich NCM 양극재료로 조립된 셀을 사이클링할 때 전해질 분해가 심각하게 가속화되어 CSO 기반의 인위적 CEI 층이 셀 내 전해질 분해를 효과적으로 억제할 수 있음을 알 수 있다. 실제로 CSO 개질 NCM811 양극 재료는 45 ℃에서 사이클링했을 때 전기화학 성능이 현저히 향상되었다. CSO 개질 NCM811 양극 물질의 초기 잠재 프로파일은 개질되지 않은 NCM811 (224.3 mA h g-1) 보다 낮은 초기 방전 비용량(0.1 CSO 개질 NCM811의 경우 215.3mA h g-1 및 0.5 CSO 수정 NCM811의 경우 217.5mA h g-1)을 나타낸다. 그러나, Li+ 마이그레이션의 운동학적 거동이 고온에서 가속할 수 있기 때문에 이러한 차이는 미미하다고 할 수 있다.In particular, when cycling a cell assembled with Ni-rich NCM anode material, electrolyte decomposition is significantly accelerated, indicating that the CSO-based artificial CEI layer can effectively suppress the electrolyte decomposition in the cell. In fact, the electrochemical performance of the CSO-modified NCM811 anode material was significantly improved when cycled at 45 °C. The initial potential profile of the CSO-modified NCM811 anode material shows a lower initial specific discharge capacity (215.3 mA hg -1 for 0.1 CSO-modified NCM811 and 217.5 mA hg -1 for 0.5 CSO-modified NCM811) than that of unmodified NCM811 (224.3 mA hg-1 ). 1 ). However, this difference is negligible because the kinetic behavior of Li+ migration can accelerate at high temperatures.

0.1 wt% 및 0.5 wt% CSO 개질 NCM811 양극으로 사이클링된 셀은 사이클링 보존이 증가(0.1 wt% CSO 개질 NCM811: 78.0%, 0.5 wt% CSO 개질 NCM811: 73.0%)한 반면, 개질되지 않은 NCM811 양극으로 사이클링된 셀은 사이클링 보존이 지속적으로 감소하는 것으로 나타났다. Cells cycled with 0.1 wt% and 0.5 wt% CSO-modified NCM811 anodes showed increased cycling retention (0.1 wt% CSO-modified NCM811: 78.0%, 0.5 wt% CSO-modified NCM811: 73.0%), whereas with unmodified NCM811 anodes. Cycled cells showed a sustained decrease in cycling retention.

따라서, NCM811과 전해질 사이의 인터페이스에서 발생하는 원치 않는 반응은 인위적으로 도입된 CSO 기반 CEI 층이 전기화학 공정 중 전해질 분해를 억제하기 때문에 CSO-개질 NCM811 양극으로 사이클링하는 셀에서 잘 관리되는 것으로 보인다.Thus, unwanted reactions occurring at the interface between NCM811 and electrolyte appear to be well managed in cells cycling with CSO-modified NCM811 anodes as the artificially introduced CSO-based CEI layer inhibits electrolyte decomposition during the electrochemical process.

상기의 내용을 확인하기 위해 사이클링된 NCM811 양극은 SEM(도 4a 및 4b)에 의해 회수 및 분석되었다. To confirm the above, the cycled NCM811 anode was recovered and analyzed by SEM (Figs. 4a and 4b).

회수된 미처리 NCM811 양극 표면에는 전기화학 사이클링 시 전해질 분해에서 가장 발생 가능성이 높은 분해된 부가물이 많이 포함되어 있다. The recovered untreated NCM811 anode surface contains many decomposed adducts most likely from electrolyte decomposition during electrochemical cycling.

이와는 대조적으로, 회수된 0.1 wt% CSO 개질 NCM811 양극은 깨끗한 표면 상태를 가지고 있다. In contrast, the recovered 0.1 wt% CSO-modified NCM811 anode has a clean surface state.

이러한 주목할만한 형태학적 차이는 CSO 기반 CEI 층의 형성에 따라 0.1 wt% CSO로 개질된 NCM811 양극으로 사이클링되는 셀에서 원하지 않는 부반응이 훨씬 덜 발생한다는 것을 분명히 나타낸다. These notable morphological differences clearly indicate that much less undesirable side reactions occur in cells cycled with NCM811 anodes modified with 0.1 wt% CSO upon formation of the CSO-based CEI layer.

추가적인 EIS 결과도 이러한 설명을 뒷받침한다(도 4c와 4d). 개질되지 않은 NCM811 양극으로 사이클링한 셀의 내부 저항은 70 사이클(RCEI: 27.7 Ω, RCT: 119.4Ω) 후에 심각하게 증가하지만, 0.1 wt% CSO로 개질된 NCM811 양극으로 사이클링된 셀은 내부 저항의 증가가 훨씬 작다(RCEI: 23.4 Ω 및 RCT: 70.9 Ω). Additional EIS results also support this explanation (Figs. 4c and 4d). The internal resistance of the cell cycled with the unmodified NCM811 anode increases significantly after 70 cycles (R CEI : 27.7 Ω, R CT : 119.4 Ω), but the cell cycled with the NCM811 anode modified with 0.1 wt% CSO The increase in is much smaller (R CEI : 23.4 Ω and R CT : 70.9 Ω).

이러한 결과는 개질되지 않은 NCM811 양극으로 사이클링된 셀에서 심각한 전해질 분해가 발생하여 셀 내 전체 저항이 현저하게 증가함을 강력히 시사한다.These results strongly suggest that severe electrolyte decomposition occurs in cells cycled with unmodified NCM811 anodes, resulting in a significant increase in overall resistance within the cell.

XPS 결과는 전해질 분해와 관련된 원치 않는 표면 반응이 CSO로 개질된 NCM811 양극과 사이클링된 셀에서 잘 억제되었음을 나타낸다(도 5). C 1s 스펙트럼은 회수된 CSO로 개질된 NCM811 양극에서 회수된 개질되지 않은 NCM811 양극보다 C-C (탄소 전도제로부터 285.0 eV)와 C-F(PVDF 바인더에서 291.1 eV)의 비교적 높은 강도를 보여준다. The XPS results indicate that unwanted surface reactions related to electrolyte degradation were well suppressed in the cell cycled with the CSO-modified NCM811 anode (Fig. 5). The C 1s spectrum shows relatively higher intensities of C-C (285.0 eV from carbon conductor) and C-F (291.1 eV from PVDF binder) in NCM811 anodes modified with recovered CSO than in unmodified NCM811 anodes recovered.

대신 C=O(289.1 eV), R-C(=O)-R(287.7 eV), C-O(286.4 eV) 등 훨씬 더 높은 C 1s 피크가 회수된 개질되지 않은 NCM811 양극에서 관찰되며, 이는 셀에서 전해질 분해 발생을 뒷받침하는 증거를 제공한다.Instead, much higher C 1s peaks such as C=O (289.1 eV), R-C(=O)-R (287.7 eV), and C-O (286.4 eV) are observed in the recovered unmodified NCM811 anode, which is due to electrolyte degradation in the cell. Provide evidence to support its occurrence.

한편, F 1s 및 P 2p 분석에서도 유사한 분광 행동이 관찰된다. 사이클링된 개질되지 않은 NCM811 양극은 분해된 것으로 간주되는 Li x PO y F z (F 1s에서 687.3 eV, P 2p에서 135.3 eV), LiF(F 1s에서 685.5 eV) 및 Li x PF y (P 2p에서 137.2 eV)와 관련된 더 높은 강도를 보여준다. On the other hand, similar spectroscopic behavior is observed in the F 1s and P 2p assays. The cycled unmodified NCM811 anode was considered decomposed: Li x PO y F z (687.3 eV in F 1s, 135.3 eV in P 2p), LiF (685.5 eV in F 1s) and Li x PF y (687.3 eV in P 2p). 137.2 eV).

따라서, CSO로 개질된 NCM811 양극으로 사이클링된 셀에서 전해질 분해가 적게 발생하므로 100 사이클 이후에도 CSO로 개질된 NCM811 양극의 계면 안정성을 유지할 수 있다.Therefore, less electrolyte decomposition occurs in the cell cycled with the CSO-modified NCM811 anode, and thus the interfacial stability of the CSO-modified NCM811 anode can be maintained even after 100 cycles.

사이클링된 음극에 대한 ICP-MS 분석에 의한 용해된 전이 금속 성분에 대한 정량화 결과는 이러한 결과를 설명할 수 있다(도 6). 사이클링된 음극에는 상당량의 용해된 전이 금속 성분(Ni: 27,804ppb, Co: 4,143ppb, Mn: 4,002ppb)이 존재하며, 이는 셀 내의 심한 전해질 분해가 화학 반응에 의한 전이 금속 성분의 용해를 빠르게 가속화하기 때문에 F- 종이 셀 내 고농도로 존재할 수 있음을 암시한다. 반대로 CSO가 개질된 NCM811 양극과 결합한 음극은 소량의 용해된 전이 금속 성분(Ni: 19,067ppb, Co: 2,095ppb, Mn: 2,611ppb)만 포함하고 있어 전해질 분해는 셀에서 심각한 것이 아님을 알 수 있다. 이러한 결과는 CSO 전구체로 NCM811 양극의 표면 개질이 Ni-rich 양극 물질의 계면 안정성 향상에 분명히 효과적이므로 셀의 전기화학 성능이 현저히 향상된다는 것을 시사한다.Quantification of dissolved transition metal components by ICP-MS analysis of the cycled cathode can explain these results (FIG. 6). A significant amount of dissolved transition metal components (Ni: 27,804 ppb, Co: 4,143 ppb, Mn: 4,002 ppb) exist in the cycled anode, which means that severe electrolyte decomposition in the cell rapidly accelerates the dissolution of transition metal components by chemical reactions. This implies that the F - species may be present in high concentrations in the cell. Conversely, the negative electrode combined with the CSO-modified NCM811 positive electrode contained only a small amount of dissolved transition metal components (Ni: 19,067 ppb, Co: 2,095 ppb, Mn: 2,611 ppb), indicating that electrolyte decomposition was not serious in the cell. . These results suggest that the surface modification of the NCM811 anode with the CSO precursor is obviously effective in improving the interfacial stability of the Ni-rich anode material, thus significantly improving the electrochemical performance of the cell.

결론conclusion

NCM811 양극재의 사이클 보존율을 강화하기 위해, 본 발명에서는 이중으로 기능화된 코팅 전구체인 CSO를 사용한 효율적인 원스텝 표면 개질 방법을 사용할 것을 제안한다. In order to enhance the cycle retention rate of the NCM811 cathode material, the present invention proposes to use an efficient one-step surface modification method using CSO, a dual functionalized coating precursor.

NCM811 양극재와 CSO 전구체의 열처리는 NCM811 양극재 표면에 인위적으로 유도된 기능화된 CEI층을 생성하며, Ni-rich NCM 양극재에서 전해질 분해의 가속화를 방지한다. Heat treatment of NCM811 cathode material and CSO precursor creates an artificially induced functionalized CEI layer on the surface of NCM811 cathode material, preventing acceleration of electrolyte decomposition in Ni-rich NCM cathode material.

SEM과 FT-IR 분석 결과 NCM811 양극재 표면에서 Ca와 SOx 기능군이 형성되는 것으로 확인되지만 NCM811 양극재의 층상 구조는 잘 유지되고 있다. As a result of SEM and FT-IR analysis, it was confirmed that Ca and SO x functional groups were formed on the surface of the NCM811 cathode material, but the layered structure of the NCM811 cathode material was well maintained.

인위적으로 유도된 CEI층은 초기 사이클에서 내부 저항을 약간 증가시키지만 상온과 45℃ 모두에서 셀 내 전해질 분해를 현저하게 감소시켜 셀의 사이클 보존율을 증가시킨다. The artificially induced CEI layer slightly increases the internal resistance in the initial cycle, but significantly reduces the electrolyte decomposition in the cell at both room temperature and 45 °C, thereby increasing the cycle retention rate of the cell.

0.1 wt% 함량의 CSO로 개질된 NCM811 양극으로 사이클링된 셀은 90.0%의 비용량 보존율을 보이는 반면, 개질되지 않은 NCM811 양극으로 사이클링된 셀은 사이클 보존율 불량(74.0%)을 겪고 있다. Cells cycled with NCM811 anodes modified with 0.1 wt% CSO show 90.0% specific capacity retention, whereas cells cycled with unmodified NCM811 anodes suffer from poor cycle retention (74.0%).

회수된 전극에 대한 추가 SEM, EIS, XPS 및 ICP-MS 결과는 전기화학 사이클링 개선에 있어 CSO 기반 CEI 층의 효과를 입증한다. Additional SEM, EIS, XPS and ICP-MS results on the recovered electrodes demonstrate the effectiveness of the CSO-based CEI layer in improving electrochemical cycling.

회수된 0.1 wt% CSO로 개질된 NCM811 양극에 대해 비교적 깨끗한 표면이 관찰되며, 이는 내부 저항 감소와 전이 금속 성분의 용해 저하를 명확히 보여준다. A relatively clean surface is observed for the recovered NCM811 anode modified with 0.1 wt% CSO, which clearly shows a decrease in internal resistance and a decrease in the dissolution of transition metal components.

이는 원치 않는 표면 반응이 NCM811 양극 표면에 CSO 기반 인위적 CEI 층의 존재에 의해 상당히 억제된다는 것을 의미한다. This means that unwanted surface reactions are significantly suppressed by the presence of a CSO-based artificial CEI layer on the NCM811 anode surface.

따라서, CSO 전구체를 이용한 원스텝 표면개질법은 Ni-rich NCM 양극재료의 전기화학성능 향상에 이로운 것으로 판단된다.Therefore, the one-step surface modification method using the CSO precursor is considered to be beneficial for improving the electrochemical performance of the Ni-rich NCM cathode material.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변경이 가능하므로 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments, since various substitutions and changes can be made to those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. .

Claims (11)

NCM계 양극 활물질을 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 황산칼슘(CaSO4, CSO) 첨가제가 양극재 내에서 Ca2+와 SO4 2- 이온으로 분리되고, 상기 Ca2+ 이온은 산소(O) 원소와 결합하고, 상기 SO4 2- 이온은 Li+을 포함하는 양이온 종(Group)과 결합하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극재.
Characterized in that it comprises a NCM-based positive electrode active material,
The calcium sulfate (CaSO4, CSO) additive is separated into Ca 2+ and SO 4 2- ions in the cathode material, the Ca 2+ ions are combined with oxygen (O) elements, and the SO 4 2- ions are Li A positive electrode material for a lithium secondary battery, characterized in that it binds to a cationic species (Group) containing + .
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 NCM계 양극 활물질은 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811)인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극재.
According to claim 1,
The NCM-based cathode active material is a cathode material for a lithium secondary battery, characterized in that LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 (NCM811).
NCM계 양극 활물질 및 황산칼슘(CaSO4, CSO) 첨가제를 혼합하는 단계; 및
상기 NCM계 양극 활물질 및 황산칼슘(CaSO4, CSO) 첨가제의 혼합물을 열처리하는 단계;를 포함하며,
상기 열처리하는 단계에서 상기 황산칼슘(CaSO4, CSO) 첨가제는 양극재 내에서 Ca2+와 SO4 2- 이온으로 분리되고, 상기 Ca2+ 이온은 산소(O) 원소와 결합하고, 상기 SO4 2- 이온은 Li+을 포함하는 양이온 종(Group)과 결합하며,
상기 황산칼슘(CaSO4, CSO) 첨가제는 양극재 중량 대비 0.1~0.5 중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는
리튬 이차전지용 양극재 제조방법.
Mixing an NCM-based cathode active material and calcium sulfate (CaSO 4 , CSO) additive; and
Including; heat-treating a mixture of the NCM-based positive electrode active material and calcium sulfate (CaSO 4 , CSO) additive,
In the heat treatment step, the calcium sulfate (CaSO 4 , CSO) additive is separated into Ca 2+ and SO 4 2- ions in the cathode material, the Ca 2+ ions combine with oxygen (O) elements, and the SO 4 2- The ion combines with a cationic species (Group) including Li + ,
The calcium sulfate (CaSO 4 , CSO) additive is characterized in that it contains 0.1 to 0.5% by weight relative to the weight of the cathode material
Manufacturing method of cathode material for lithium secondary battery.
삭제delete 삭제delete 양극; 음극; 및
상기 양극과 음극 사이에 배치되는 전해질층을 포함하며,
상기 양극은 제1항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 양극재를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
anode; cathode; and
An electrolyte layer disposed between the anode and the cathode,
The positive electrode is a lithium secondary battery characterized in that it comprises the positive electrode material according to any one of claims 1 to 5.
제9항에 있어서,
상기 양극은 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811)을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
According to claim 9,
The positive electrode is a lithium secondary battery, characterized in that it comprises LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 (NCM811).
제9항에 있어서,
상기 양극 표면에는 Ca-와 SOx- 기능화된 양극 전해질 중간상(Cathode-Electrolyte Interphase, CEI) 층이 형성된 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
According to claim 9,
A lithium secondary battery, characterized in that a Ca- and SO x -functionalized cathode electrolyte interphase (CEI) layer is formed on the surface of the cathode.
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