KR102657451B1 - Positive electrode material for secondary battery and lithium secondary battery comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소립자인 제1 양극 활물질 및 대립자인 제2 양극 활물질을 포함하는 바이모달(bimodal)의 양극재이며, 상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질은 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 망간(Mn)을 포함하는 리튬 복합 전이금속 산화물이고, 단일입자(single particle)로 이루어지며, 상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질의 입자 표면에 보론(B)을 함유하는 코팅층이 형성된 이차전지용 양극재에 관한 것이다.The present invention is a bimodal cathode material comprising a first cathode active material as a small particle and a second cathode active material as an opposing cathode, wherein the first and second cathode active materials include nickel (Ni), cobalt (Co), and It is a lithium composite transition metal oxide containing manganese (Mn), consists of single particles, and is used for secondary batteries in which a coating layer containing boron (B) is formed on the particle surfaces of the first and second positive electrode active materials. It is about cathode materials.

Description

이차전지용 양극재 및 이를 포함하는 리튬 이차전지{POSITIVE ELECTRODE MATERIAL FOR SECONDARY BATTERY AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}Cathode material for secondary batteries and lithium secondary batteries containing the same {POSITIVE ELECTRODE MATERIAL FOR SECONDARY BATTERY AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}

본 발명은 이차전지용 양극재 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a cathode material for secondary batteries and a lithium secondary battery containing the same.

최근 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 전기 자동차 등 전지를 사용하는 전자기구의 급속한 보급에 수반하여 소형 경량이면서도 상대적으로 고용량인 이차전지의 수요가 급속히 증대되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 경량이고 고에너지 밀도를 가지고 있어 휴대 기기의 구동 전원으로서 각광을 받고 있다. 이에 따라, 리튬 이차전지의 성능향상을 위한 연구개발 노력이 활발하게 진행되고 있다. Recently, with the rapid spread of electronic devices that use batteries, such as mobile phones, laptop computers, and electric vehicles, the demand for secondary batteries that are small, lightweight, and relatively high capacity is rapidly increasing. In particular, lithium secondary batteries are lightweight and have high energy density, so they are attracting attention as a driving power source for portable devices. Accordingly, research and development efforts to improve the performance of lithium secondary batteries are actively underway.

리튬 이차전지는 리튬 이온의 삽입(intercalations) 및 탈리(deintercalation)가 가능한 활물질로 이루어진 양극과 음극 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시킨 상태에서 리튬 이온이 양극 및 음극에서 삽입/탈리 될 때의 산화와 환원 반응에 의해 전기 에너지가 생산된다.Lithium secondary batteries are oxidized when lithium ions are intercalated/deintercalated from the positive and negative electrodes when an organic electrolyte or polymer electrolyte is charged between the positive and negative electrodes, which are made of active materials capable of intercalation and deintercalation of lithium ions. Electrical energy is produced through a reduction reaction.

리튬 이차전지의 양극 활물질로는 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2), 리튬 망간 산화물(LiMnO2 또는 LiMn2O4 등), 리튬 인산철 화합물(LiFePO4) 등이 사용되었다. 이 중에서도 리튬 코발트 산화물(LiCoO2)은 작동 전압이 높고 용량 특성이 우수한 장점이 있어, 널리 사용되고 있으며, 고전압용 양극 활물질로 적용되고 있다. 그러나, 코발트(Co)의 가격 상승 및 공급 불안정 때문에 전기 자동차 등과 같은 분야의 동력원으로 대량 사용하기에 한계가 있어, 이를 대체할 수 있는 양극 활물질 개발의 필요성이 대두되었다.Cathode active materials for lithium secondary batteries include lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), and lithium manganese oxide (LiMnO 2 or LiMn 2 O 4 etc.), lithium iron phosphate compound (LiFePO 4 ), etc. were used. Among these, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) has the advantages of high operating voltage and excellent capacity characteristics, so it is widely used and is applied as a high-voltage positive electrode active material. However, due to the rising price and unstable supply of cobalt (Co), there are limits to its mass use as a power source in fields such as electric vehicles, and the need to develop a positive electrode active material that can replace it has emerged.

이에 따라, 코발트(Co)의 일부를 니켈(Ni)과 망간(Mn)으로 치환한 니켈코발트망간계 리튬 복합 전이금속 산화물(이하 간단히 'NCM계 리튬 복합 전이금속 산화물'이라 함)이 개발되었다. 그러나, 종래 개발된 NCM계 리튬 복합 전이금속 산화물은 일반적으로 1차 입자가 응집된 2차 입자 형태로서, 입자 강도가 낮으며, 리튬 부산물의 함량이 높기 때문에 셀 구동시 가스 발생량이 많고, 안정성이 떨어지는 문제가 있었다. 이와 같이 종래 개발된 NCM계 리튬 복합 전이금속 산화물은 안정성이 확보되지 않아 특히, 고전압 전지에 적용하기에 한계가 있었다. 또한, 전극의 단위 부피당 용량을 증가시키기 위해서는 압연 밀도를 증가시킬 필요가 있는데, 종래 개발된 NCM계 리튬 복합 전이금속 산화물은 압연시 입자 깨짐 발생이 심해 저항이 증가하고, 가스가 발생하는 문제가 있었다.Accordingly, a nickel-cobalt-manganese-based lithium composite transition metal oxide (hereinafter simply referred to as 'NCM-based lithium composite transition metal oxide') was developed in which part of cobalt (Co) was replaced with nickel (Ni) and manganese (Mn). However, conventionally developed NCM-based lithium composite transition metal oxides are generally in the form of secondary particles in which primary particles are aggregated, have low particle strength, and have a high content of lithium by-products, resulting in a large amount of gas generation during cell operation and low stability. There was a problem with falling. As such, the previously developed NCM-based lithium composite transition metal oxide had limited stability, especially when applied to high-voltage batteries. In addition, in order to increase the capacity per unit volume of the electrode, it is necessary to increase the rolling density. Conventionally developed NCM-based lithium composite transition metal oxides had problems with increased resistance and gas generation due to severe particle breakage during rolling. .

이에, 압연시 입자 깨짐을 개선하고 압연 밀도를 향상시키며 안정성이 개선된 NCM계 리튬 복합 전이금속 산화물의 양극재 개발이 여전히 필요한 실정이다.Accordingly, there is still a need to develop cathode materials of NCM-based lithium composite transition metal oxides that improve particle breakage during rolling, improve rolling density, and improve stability.

한국공개특허 제2014-0018685호Korean Patent Publication No. 2014-0018685

본 발명은 압연에 의한 양극 활물질의 크랙(crack) 발생 및 입자 깨짐이 개선된 NCM계 리튬 복합 전이금속 산화물의 양극재를 제공하고자 하는 것이다. NCM계 리튬 복합 전이금속 산화물 양극재의 크랙(crack) 발생 및 입자 깨짐을 저감시킴으로써, 전극 및 계면 저항 감소, 접착력 향상, 셀 저항 감소, 수명 특성 향상 및 가스 발생이 저감된 이차전지용 양극 및 리튬 이차전지를 제공하고자 하는 것이다.The present invention seeks to provide a cathode material of NCM-based lithium composite transition metal oxide in which crack generation and particle breakage of the cathode active material by rolling are improved. Anodes and lithium secondary batteries for secondary batteries with reduced electrode and interface resistance, improved adhesion, reduced cell resistance, improved lifespan characteristics, and reduced gas generation by reducing crack generation and particle breakage of NCM-based lithium composite transition metal oxide anode materials. It is intended to provide.

본 발명은 소립자인 제1 양극 활물질 및 대립자인 제2 양극 활물질을 포함하는 바이모달(bimodal)의 양극재이며, 상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질은 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 망간(Mn)을 포함하는 리튬 복합 전이금속 산화물이고, 단일입자(single particle)로 이루어지며, 상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질의 입자 표면에 보론(B)을 함유하는 코팅층이 형성된 이차전지용 양극재를 제공한다.The present invention is a bimodal cathode material comprising a first cathode active material as a small particle and a second cathode active material as an opposing cathode, wherein the first and second cathode active materials include nickel (Ni), cobalt (Co), and It is a lithium composite transition metal oxide containing manganese (Mn), consists of single particles, and is used for secondary batteries in which a coating layer containing boron (B) is formed on the particle surfaces of the first and second positive electrode active materials. A cathode material is provided.

또한, 본 발명은 상기 양극재를 포함하는 양극 및 리튬 이차전지를 제공한다.Additionally, the present invention provides a positive electrode and a lithium secondary battery containing the above positive electrode material.

본 발명에 따른 양극재는 압연에 의한 양극 활물질의 크랙(crack) 발생 및 입자 깨짐을 저감시킬 수 있다. 본 발명에 따른 크랙(crack) 발생 및 입자 깨짐이 개선된 양극재를 사용함으로써, 이차전지용 양극의 전극 및 계면 저항을 감소시키고, 접착력을 향상시킬 수 있으며, 리튬 이차전지의 셀 저항 감소, 수명 특성 향상 및 가스 발생을 저감시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 NCM계 리튬 복합 전이금속 산화물의 양극재는 우수한 안정성을 확보할 수 있어 고전압 리튬 이차전지에 적용이 가능할 수 있다. The cathode material according to the present invention can reduce the occurrence of cracks and particle breakage of the cathode active material due to rolling. By using the cathode material with improved crack generation and particle breakage according to the present invention, it is possible to reduce the electrode and interface resistance of the cathode for secondary batteries, improve adhesion, reduce cell resistance and lifespan characteristics of lithium secondary batteries. It can improve and reduce gas generation. In addition, the cathode material of NCM-based lithium composite transition metal oxide according to the present invention can secure excellent stability and can be applied to high-voltage lithium secondary batteries.

도 1은 실시예 및 비교예의 양극재를 사용하여 제조된 각 양극의 전극 저항을 측정한 그래프이다.
도 2는 실시예 및 비교예의 양극재를 사용하여 제조된 각 양극의 계면 저항을 측정한 그래프이다.
도 3은 실시예 및 비교예의 양극재를 사용하여 제조된 각 양극의 접착력을 측정한 그래프이다.
도 4는 실시예 및 비교예의 양극재를 사용하여 제조된 각 리튬 이차전지의 셀 저항을 측정한 그래프이다.
도 5는 실시예 및 비교예의 양극재를 사용하여 제조된 각 리튬 이차전지의 고온 수명 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예 및 비교예의 양극재를 사용하여 제조된 각 리튬 이차전지의 고온 저장 특성을 나타낸 그래프이다.
Figure 1 is a graph measuring the electrode resistance of each positive electrode manufactured using the positive electrode materials of Examples and Comparative Examples.
Figure 2 is a graph measuring the interfacial resistance of each positive electrode manufactured using the positive electrode materials of Examples and Comparative Examples.
Figure 3 is a graph measuring the adhesion of each positive electrode manufactured using the positive electrode materials of Examples and Comparative Examples.
Figure 4 is a graph measuring the cell resistance of each lithium secondary battery manufactured using the cathode materials of Examples and Comparative Examples.
Figure 5 is a graph showing the high-temperature lifespan characteristics of each lithium secondary battery manufactured using the cathode materials of Examples and Comparative Examples.
Figure 6 is a graph showing the high-temperature storage characteristics of each lithium secondary battery manufactured using the cathode materials of Examples and Comparative Examples.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이때, 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.Hereinafter, the present invention will be described in more detail to facilitate understanding of the present invention. At this time, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the concept of the term in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be done.

<< 양극재cathode material >>

본 발명의 이차전지용 양극재는 소립자인 제1 양극 활물질 및 대립자인 제2 양극 활물질을 포함하는 바이모달(bimodal)의 양극재이며, 상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질은 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 망간(Mn)을 포함하는 리튬 복합 전이금속 산화물이고, 단일입자(single particle)로 이루어지며, 상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질의 입자 표면에 보론(B)을 함유하는 코팅층이 형성된다.The cathode material for a secondary battery of the present invention is a bimodal cathode material containing a first cathode active material that is small particles and a second cathode active material that is an opposing cathode material, and the first cathode active material and the second cathode active material are nickel (Ni) and cobalt. It is a lithium complex transition metal oxide containing (Co) and manganese (Mn), and consists of a single particle, and a coating layer containing boron (B) on the particle surfaces of the first and second positive electrode active materials. This is formed.

상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질은 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 망간(Mn)을 포함하는 리튬 복합 전이금속 산화물, 즉, NCM계 리튬 복합 전이금속 산화물이다. 상기 리튬 복합 전이금속 산화물은 전이금속 전체 함량 중 니켈(Ni)의 함량이 70몰% 이상일 수 있고, 더욱 바람직하게는 80몰% 이상일 수 있다. 상기 리튬 복합 전이금속 산화물의 전이금속 전체 함량 중 니켈(Ni)의 함량이 70몰% 이상을 만족함으로써 고용량 확보가 가능할 수 있다.The first and second positive electrode active materials are lithium composite transition metal oxides containing nickel (Ni), cobalt (Co), and manganese (Mn), that is, NCM-based lithium composite transition metal oxides. The lithium composite transition metal oxide may have a nickel (Ni) content of 70 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, of the total transition metal content. It may be possible to secure high capacity by satisfying the nickel (Ni) content of 70 mol% or more among the total transition metal content of the lithium composite transition metal oxide.

보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질은 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 복합 전이금속 산화물일 수 있다.More specifically, the first positive electrode active material and the second positive electrode active material according to an embodiment of the present invention may be a lithium composite transition metal oxide represented by the following Chemical Formula 1.

[화학식 1][Formula 1]

LipNi1 -(x1+y1+z1)Cox1Mny1Ma z1O2 Li p Ni 1 -(x1+y1+z1) Co x1 Mn y1 M a z1 O 2

상기 식에서, Ma는 Al, Zr, Ti, Mg, Ta, Nb, Mo, Cr, Ba, Sr 및 Ca로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소이며, 1≤p≤1.3, 0<x1≤0.5, 0<y1≤0.5, 0≤z1≤0.1, -0.1≤δ≤1이다.In the above formula, M a is at least one element selected from the group consisting of Al, Zr, Ti, Mg, Ta, Nb, Mo, Cr, Ba, Sr and Ca, 1≤p≤1.3, 0<x1≤0.5, 0<y1≤0.5, 0≤z1≤0.1, -0.1≤δ≤1.

상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물에 있어서, Li은 p에 해당하는 함량, 즉 1≤p≤1.3로 포함될 수 있다. p가 1 미만이면 용량이 저하될 우려가 있고, 1.3을 초과하면 소성한 양극 활물질의 강도가 높아져 분쇄가 어려우며, Li 부산물 증가로 가스 발생량의 증가가 있을 수 있다. Li 함량 제어에 따른 양극 활물질의 용량 특성 개선 효과 및 활물질 제조시의 소결성 발란스를 고려할 때, 상기 Li는 보다 바람직하게는 1.0≤p≤1.1의 함량으로 포함될 수 있다.In the lithium composite transition metal oxide of Formula 1, Li may be included in a content corresponding to p, that is, 1≤p≤1.3. If p is less than 1, there is a risk that the capacity may decrease, and if it exceeds 1.3, the strength of the fired positive electrode active material increases, making pulverization difficult, and the amount of gas generated may increase due to an increase in Li by-products. Considering the effect of improving the capacity characteristics of the positive electrode active material by controlling the Li content and the sinterability balance when manufacturing the active material, Li may be more preferably included in an amount of 1.0≤p≤1.1.

상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물에 있어서, Ni은 1-(x1+y1+z1)에 해당하는 함량, 예를 들어, 0<1-(x1+y1+z1)≤0.9로 포함될 수 있다. 보다 바람직하게는 Ni은 0.4≤1-(x1+y1+z1)≤0.9, 더욱 바람직하게는 0.7≤1-(x1+y1+z1)≤0.9로 포함될 수 있다.In the lithium composite transition metal oxide of Formula 1, Ni may be included in an amount corresponding to 1-(x1+y1+z1), for example, 0<1-(x1+y1+z1)≤0.9. More preferably, Ni may be included as 0.4≤1-(x1+y1+z1)≤0.9, and even more preferably as 0.7≤1-(x1+y1+z1)≤0.9.

상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물에 있어서, Co는 x1에 해당하는 함량, 즉 0<x1≤0.5으로 포함될 수 있다. 상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물 내 Co의 함량이 0.5를 초과할 경우 비용 증가의 우려가 있다. Co 포함에 따른 용량 특성 개선 효과의 현저함을 고려할 때, 상기 Co는 보다 구체적으로 0.2≤x1≤0.4의 함량으로 포함될 수 있다.In the lithium composite transition metal oxide of Formula 1, Co may be included in an amount corresponding to x1, that is, 0<x1≤0.5. If the Co content in the lithium composite transition metal oxide of Formula 1 exceeds 0.5, there is a risk of increased cost. Considering the significant effect of improving capacity characteristics due to the inclusion of Co, Co may be specifically included in an amount of 0.2≤x1≤0.4.

상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물에 있어서, Mn은 y1에 해당하는 함량, 즉 0<y1≤0.5으로 포함될 수 있다. Mn은 양극 활물질의 안정성을 향상시키고, 결과로서 전지의 안정성을 개선시킬 수 있다. 상기 Mn은 보다 구체적으로 0.05≤y1≤0.2의 함량으로 포함될 수 있다.In the lithium composite transition metal oxide of Formula 1, Mn may be included in an amount corresponding to y1, that is, 0<y1≤0.5. Mn can improve the stability of the positive electrode active material and, as a result, improve the stability of the battery. More specifically, the Mn may be included in an amount of 0.05≤y1≤0.2.

상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물에 있어서, Ma는 리튬 복합 전이금속 산화물의 결정 구조 내 포함된 도핑원소일 수 있으며, Ma는 z1에 해당하는 함량, 즉 0≤z1≤0.1로 포함될 수 있다.In the lithium composite transition metal oxide of Formula 1, M a may be a doping element included in the crystal structure of the lithium composite transition metal oxide, and M a may be included in a content corresponding to z1, that is, 0≤z1≤0.1. there is.

상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질은 서로 동일한 조성의 리튬 복합 전이금속 산화물일 수도 있고, 또는 상이한 조성의 리튬 복합 전이금속 산화물일 수 있다. The first positive electrode active material and the second positive electrode active material may be lithium composite transition metal oxides of the same composition, or may be lithium composite transition metal oxides of different compositions.

본 발명의 이차전지용 양극재는 평균 입경(D50)이 상대적으로 작은 소립자인 제1 양극 활물질과, 평균 입경(D50)이 상대적으로 큰 대립자인 제2 양극 활물질을 함께 포함하는 바이모달(bimodal)의 양극재이다. 본 발명과 같이 대립자 및 소립자인 양극 활물질을 혼합한 바이모달(bimodal)의 양극재의 경우, 대립자인 양극 활물질의 입자들 사이의 빈 공간을 소립자인 양극 활물질로 채울 수 있으므로, 보다 조밀한 충진이 가능하고, 양극의 에너지 밀도를 증가시킬 수 있다.The cathode material for secondary batteries of the present invention is bimodal, comprising a first cathode active material that is small particles with a relatively small average particle diameter (D 50 ) and a second cathode active material that is small particles with a relatively large average particle diameter (D 50 ). It is an anode material of In the case of a bimodal positive electrode material that is a mixture of large and small particle positive electrode active materials as in the present invention, the empty space between particles of the large positive positive active material can be filled with the small particle positive active material, allowing for more dense filling. It is possible, and the energy density of the anode can be increased.

본 발명에 있어서, 평균 입경(D50)은 입경 분포 곡선에서 체적 누적량의 50%에 해당하는 입경으로 정의할 수 있다. 상기 평균 입경(D50)은 예를 들어, 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 양극 활물질의 평균 입경(D50)의 측정 방법은, 양극 활물질의 입자를 분산매 중에 분산시킨 후, 시판되는 레이저 회절 입도 측정 장치(예를 들어, Microtrac MT 3000)에 도입하여 약 28kHz의 초음파를 출력 60W로 조사한 후, 측정 장치에 있어서의 체적 누적량의 50%에 해당하는 평균 입경(D50)을 산출할 수 있다.In the present invention, the average particle size (D 50 ) can be defined as the particle size corresponding to 50% of the cumulative volume in the particle size distribution curve. The average particle diameter (D 50 ) can be measured using, for example, a laser diffraction method. For example, the method for measuring the average particle diameter (D 50 ) of the positive electrode active material is to disperse the particles of the positive electrode active material in a dispersion medium and then introduce them into a commercially available laser diffraction particle size measuring device (e.g., Microtrac MT 3000) to measure about After irradiating 28 kHz ultrasonic waves with an output of 60 W, the average particle diameter (D 50 ) corresponding to 50% of the volume accumulation in the measuring device can be calculated.

상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질의 평균 입경(D50) 비는 1:1.5 내지 1:8일 수 있고, 보다 바람직하게는 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질의 평균 입경(D50) 비는 1:1.6 내지 1:5, 더욱 바람직하게는 1:2 내지 1:3.5일 수 있다. 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질의 평균 입경(D50) 비가 상기 범위 내를 만족함으로써, 양극 활물질 입자들 사이의 공극을 보다 효과적으로 줄이고 충진 밀도를 높이며, 입자 크기에 따라 작용하는 압력을 최적화하여 압연시 입자 깨짐을 줄일 수 있고, 양극 부피당 용량을 효과적으로 향상시킬 수 있다.The average particle diameter (D 50 ) ratio of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material may be 1:1.5 to 1:8, and more preferably, the average particle diameter (D 50 ) of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material is The ratio may be 1:1.6 to 1:5, more preferably 1:2 to 1:3.5. By satisfying the average particle diameter (D 50 ) ratio of the first and second positive electrode active materials within the above range, the voids between the positive electrode active material particles are more effectively reduced, the filling density is increased, and the pressure acting according to the particle size is optimized. Particle breakage can be reduced during rolling, and the capacity per anode volume can be effectively improved.

상기 제1 양극 활물질의 평균 입경(D50)은 2 내지 8㎛일 수 있으며, 보다 바람직하게는 4 내지 7㎛, 더욱 바람직하게는 4 내지 6㎛일 수 있다.The average particle diameter (D 50 ) of the first positive electrode active material may be 2 to 8 ㎛, more preferably 4 to 7 ㎛, and even more preferably 4 to 6 ㎛.

상기 제2 양극 활물질의 평균 입경(D50)은 12 내지 20㎛일 수 있으며, 보다 바람직하게는 12 내지 18㎛, 더욱 바람직하게는 12 내지 15㎛일 수 있다.The average particle diameter (D 50 ) of the second positive electrode active material may be 12 to 20 μm, more preferably 12 to 18 μm, and even more preferably 12 to 15 μm.

상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질은 1:9 내지 5:5의 중량비로 혼합될 수 있으며, 보다 바람직하게는 1:9 내지 4:6의 중량비, 더욱 바람직하게는 2:8 내지 3:7의 중량비로 혼합될 수 있다. 소립자인 제1 양극 활물질과, 대립자인 제2 양극 활물질을 상기 범위 내로 혼합 사용함으로써 양극의 에너지 밀도를 높이고, 입자 크기에 따라 작용하는 압력을 최적화하여 압연시 입자 깨짐을 줄일 수 있고, 고용량 및 우수한 열 안정성을 확보할 수 있으며, 전해액과의 부반응을 억제할 수 있다.The first positive electrode active material and the second positive active material may be mixed at a weight ratio of 1:9 to 5:5, more preferably 1:9 to 4:6, more preferably 2:8 to 3: It can be mixed at a weight ratio of 7. By mixing the first positive electrode active material, which is a small particle, and the second positive electrode active material, which is an opposing particle, within the above range, the energy density of the positive electrode can be increased, the pressure applied according to the particle size can be optimized to reduce particle breakage during rolling, and high capacity and excellent quality can be achieved. Thermal stability can be ensured and side reactions with the electrolyte solution can be suppressed.

상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질은 응집된 2차 입자의 형태가 아닌 단일입자(single particle), 즉 1차 입자로 이루어진다. 본 발명에 있어서, ‘1차 입자’는 단일 입자의 1차 구조체를 의미하고, ‘2차 입자’는 2차 입자를 구성하는 1차 입자에 대한 의도적인 응집 또는 조립 공정 없이도 1차 입자 간의 물리적 또는 화학적 결합에 의해 1차 입자들끼리 응집된 응집체, 즉 2차 구조체를 의미한다. 소립자인 제1 양극 활물질과 소립자인 제2 양극 활물질을 모두 단일입자(single particle)인 것을 사용함으로써 입자 강도를 개선하고, 압연에 의한 양극 활물질의 크랙(crack) 발생 및 입자 깨짐을 저감시킬 수 있으며, 전해액과의 부반응을 감소시킬 수 있고, 셀 구동시 가스 발생량을 감소시킬 수 있으며, 우수한 안정성을 확보할 수 있다.The first and second positive electrode active materials are made of single particles, that is, primary particles, not in the form of aggregated secondary particles. In the present invention, 'primary particle' refers to the primary structure of a single particle, and 'secondary particle' refers to the physical bond between primary particles without an intentional agglomeration or assembly process for the primary particles constituting the secondary particle. Alternatively, it refers to an aggregate of primary particles aggregated together by chemical bonds, that is, a secondary structure. By using single particles as both the first positive electrode active material, which is small particles, and the second positive electrode active material, which is small particles, the particle strength can be improved and the occurrence of cracks and particle breakage of the positive electrode active material due to rolling can be reduced. , side reactions with the electrolyte can be reduced, the amount of gas generated during cell operation can be reduced, and excellent stability can be ensured.

상기와 같이 단일입자(single particle)로 이루어진 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질은 960℃ 이상의 온도로 과소성하여 형성된 것일 수 있다. 상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질은 과소성되어 단일입자(single particle) 형태로 형성되며, 결정 사이즈(Crystalite size)가 180nm 이상일 수 있다. 보다 바람직하게는 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질은 결정 사이즈(Crystalite size)가 200 내지 250nm, 더욱 바람직하게는 200 내지 240nm일 수 있다. As described above, the first and second positive electrode active materials composed of single particles may be formed by overheating at a temperature of 960°C or higher. The first positive electrode active material and the second positive electrode active material are overheated to form a single particle, and the crystal size may be 180 nm or more. More preferably, the first positive electrode active material and the second positive electrode active material may have a crystal size of 200 to 250 nm, more preferably 200 to 240 nm.

본 발명에 있어서, '입자'는 마이크로 단위의 알갱이를 지칭하며, 이를 확대하여 관측하면 수십 나노 단위의 결정 형태를 가진 '그레인(grain)'으로 구분할 수 있다. 이를 더욱 확대하면 원자들이 일정한 방향의 격자구조를 이루는 형태의 구분된 영역을 확인할 수 있으며, 이를 '결정립(crystallite)'이라고 하며, XRD에서 관측하는 입자의 크기는 결정립(Crystallite)의 크기로 정의된다. 결정 사이즈(Crystalite size)를 측정하는 방법은 XRD data의 peak broadening을 이용하여 crystallite size를 가늠할 수 있으며, scherrer equation을 통해 정량적으로 계산할 수 있다.In the present invention, 'particles' refer to micro-scale grains, and when observed enlarged, they can be distinguished as 'grains' that have a crystal form of tens of nanoscale. If you enlarge this further, you can see distinct areas where atoms form a lattice structure in a certain direction. These are called 'crystallites', and the size of the particles observed in XRD is defined by the size of the crystal grains. . Crystallite size can be measured using peak broadening of XRD data, and can be quantitatively calculated using the Scherrer equation.

상기와 같이 결정 사이즈(Crystalite size)가 180nm 이상을 만족하는 경우 입자 강도를 개선하고, 압연에 의한 양극 활물질의 크랙(crack) 발생 및 입자 깨짐을 더욱 효과적으로 저감시킬 수 있다.As described above, when the crystal size satisfies 180 nm or more, particle strength can be improved and the occurrence of cracks and particle breakage of the positive electrode active material due to rolling can be more effectively reduced.

상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질의 입자 표면에 보론(B)을 함유하는 코팅층이 형성된다. 소립자인 제1 양극 활물질과 소립자인 제2 양극 활물질 모두 입자 표면에 보론(B)을 함유하는 코팅층이 형성됨으로써 입자 강도를 개선하고, 압연에 의한 양극 활물질의 크랙(crack) 발생 및 입자 깨짐을 효과적으로 저감시킬 수 있다.A coating layer containing boron (B) is formed on the surface of the particles of the first and second positive electrode active materials. A coating layer containing boron (B) is formed on the surface of both the small particle first positive electrode active material and the small particle second positive electrode active material, thereby improving particle strength and effectively preventing cracks and particle breakage of the positive electrode active material due to rolling. It can be reduced.

다음으로, 본 발명의 이차전지용 양극재의 제조방법을 설명하나, 하기 제조방법에 특별히 제한되는 것은 아니다.Next, a method for manufacturing a cathode material for a secondary battery of the present invention will be described, but the method is not particularly limited to the following manufacturing method.

본 발명의 상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질은, 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 망간(Mn)을 포함하는 전구체와 리튬 원료물질을 혼합하고 960℃ 이상의 온도로 과소성하여 단일입자(single particle)화된 리튬 복합 전이금속 산화물을 형성하는 단계; 및 상기 단일입자(single particle)화된 리튬 복합 전이금속 산화물과 보론(B) 코팅소스를 혼합하고 열처리하여, 입자 표면에 보론(B) 함유 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하여 제조할 수 있다.The first and second positive electrode active materials of the present invention are formed by mixing a precursor containing nickel (Ni), cobalt (Co), and manganese (Mn) with a lithium raw material and overheating at a temperature of 960°C or higher to form single particles. Forming a (single particle) lithium complex transition metal oxide; And mixing the single particle lithium complex transition metal oxide with a boron (B) coating source and heat treating it to form a boron (B)-containing coating layer on the particle surface.

상기 소립자인 제1 양극 활물질 및 대립자인 제2 양극 활물질은 각각 제조되어 혼합함으로써 본 발명의 바이모달(bimodal) 양극재를 제조할 수 있다.The first positive electrode active material, which is a small particle, and the second positive electrode active material, which is an opposing particle, can be manufactured and mixed, respectively, to produce a bimodal positive electrode material of the present invention.

상기 전구체는 시판되는 양극 활물질 전구체를 구입하여 사용하거나, 당해 기술 분야에 잘 알려진 양극 활물질 전구체의 제조 방법에 따라 제조될 수 있다.The precursor may be purchased and used as a commercially available positive electrode active material precursor, or may be manufactured according to a method for producing a positive electrode active material precursor well known in the art.

예를 들면, 상기 전구체는 니켈 함유 원료물질, 코발트 함유 원료물질 및 망간 함유 원료물질을 포함하는 전이금속 용액에 암모늄 양이온 함유 착물 형성제와 염기성 화합물을 첨가하여 공침 반응시켜 제조되는 것일 수 있다. For example, the precursor may be prepared by co-precipitation reaction by adding an ammonium cation-containing complex former and a basic compound to a transition metal solution containing nickel-containing raw materials, cobalt-containing raw materials, and manganese-containing raw materials.

상기 니켈 함유 원료물질은 예를 들면, 니켈 함유 아세트산염, 질산염, 황산염, 할라이드, 황화물, 수산화물, 산화물 또는 옥시수산화물 등일 수 있으며, 구체적으로는, Ni(OH)2, NiO, NiOOH, NiCO3ㆍ2Ni(OH)2ㆍ4H2O, NiC2O2ㆍ2H2O, Ni(NO3)2ㆍ6H2O, NiSO4, NiSO4ㆍ6H2O, 지방산 니켈염, 니켈 할로겐화물 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The nickel-containing raw material may be, for example, nickel-containing acetate, nitrate, sulfate, halide, sulfide, hydroxide, oxide, or oxyhydroxide, and specifically, Ni(OH) 2 , NiO, NiOOH, NiCO 3 . 2Ni(OH) 2 ㆍ4H 2 O, NiC 2 O 2 ㆍ2H 2 O, Ni(NO 3 ) 2 ㆍ6H 2 O, NiSO 4 , NiSO 4 ㆍ6H 2 O, fatty acid nickel salt, nickel halide or these It may be a combination, but is not limited to this.

상기 코발트 함유 원료 물질은 코발트 함유 아세트산염, 질산염, 황산염, 할라이드, 황화물, 수산화물, 산화물 또는 옥시수산화물 등일 수 있으며, 구체적으로는 Co(OH)2, CoOOH, Co(OCOCH3)2ㆍ4H2O, Co(NO3)2ㆍ6H2O, CoSO4, Co(SO4)2ㆍ7H2O 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The cobalt-containing raw material may be cobalt-containing acetate, nitrate, sulfate, halide, sulfide, hydroxide, oxide, or oxyhydroxide, and specifically, Co(OH) 2 , CoOOH, Co(OCOCH 3 ) 2.4H 2 O , Co(NO 3 ) 2 ㆍ6H 2 O, CoSO 4 , Co(SO 4 ) 2 ㆍ7H 2 O, or a combination thereof, but is not limited thereto.

상기 망간 함유 원료물질은 예를 들면, 망간 함유 아세트산염, 질산염, 황산염, 할라이드, 황화물, 수산화물, 산화물, 옥시수산화물 또는 이들의 조합일 수 있으며, 구체적으로는 Mn2O3, MnO2, Mn3O4 등과 같은 망간산화물; MnCO3, Mn(NO3)2, MnSO4, 아세트산 망간, 디카르복실산 망간염, 시트르산 망간, 지방산 망간염과 같은 망간염; 옥시 수산화망간, 염화 망간 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The manganese-containing raw material may be, for example, manganese-containing acetate, nitrate, sulfate, halide, sulfide, hydroxide, oxide, oxyhydroxide, or a combination thereof, specifically Mn 2 O 3 , MnO 2 , Mn 3 Manganese oxides such as O 4 and the like; Manganese salts such as MnCO 3 , Mn(NO 3 ) 2 , MnSO 4 , manganese acetate, dicarboxylic acid manganese salt, manganese citrate, fatty acid manganese salt; It may be manganese oxyhydroxide, manganese chloride, or a combination thereof, but is not limited thereto.

상기 전이금속 용액은 니켈 함유 원료물질, 코발트 함유 원료물질 및 망간 함유 원료물질을 용매, 구체적으로는 물, 또는 물과 균일하게 혼합될 수 있는 유기 용매(예를 들면, 알코올 등)의 혼합 용매에 첨가하여 제조되거나, 또는 니켈 함유 원료물질의 수용액, 코발트 함유 원료물질의 수용액 및 망간 함유 원료물질을 혼합하여 제조된 것일 수 있다. The transition metal solution is a mixture of nickel-containing raw materials, cobalt-containing raw materials, and manganese-containing raw materials in a solvent, specifically water, or an organic solvent that can be uniformly mixed with water (for example, alcohol, etc.). It may be manufactured by adding a nickel-containing raw material, an aqueous solution of a cobalt-containing raw material, and a manganese-containing raw material.

상기 암모늄 양이온 함유 착물 형성제는, 예를 들면 NH4OH, (NH4)2SO4, NH4NO3, NH4Cl, CH3COONH4, NH4CO3 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 상기 암모늄 양이온 함유 착물 형성제는 수용액의 형태로 사용될 수도 있으며, 이때 용매로는 물, 또는 물과 균일하게 혼합 가능한 유기용매(구체적으로, 알코올 등)와 물의 혼합물이 사용될 수 있다. The ammonium cation-containing complex forming agent is, for example, NH 4 OH, (NH 4 ) 2 SO 4 , NH 4 NO 3 , NH 4 Cl, CH 3 COONH 4 , NH 4 CO 3 Or it may be a combination thereof, but is not limited thereto. Meanwhile, the ammonium cation-containing complex former may be used in the form of an aqueous solution, and the solvent may be water or a mixture of water and an organic solvent (specifically, alcohol, etc.) that is uniformly miscible with water.

상기 염기성 화합물은 NaOH, KOH 또는 Ca(OH)2 등과 같은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 수산화물, 이들의 수화물 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 염기성 화합물 역시 수용액의 형태로 사용될 수도 있으며, 이때 용매로는 물, 또는 물과 균일하게 혼합 가능한 유기용매(구체적으로, 알코올 등)와 물의 혼합물이 사용될 수 있다. The basic compound may be a hydroxide of an alkali metal or alkaline earth metal such as NaOH, KOH, or Ca(OH) 2 , a hydrate thereof, or a combination thereof. The basic compound may also be used in the form of an aqueous solution, and in this case, the solvent may be water or a mixture of water and an organic solvent (specifically, alcohol, etc.) that is uniformly miscible with water.

상기 염기성 화합물은 반응 용액의 pH를 조절하기 위해 첨가되는 것으로, 금속 용액의 pH가 11 내지 13이 되는 양으로 첨가될 수 있다. The basic compound is added to adjust the pH of the reaction solution, and may be added in an amount such that the pH of the metal solution is 11 to 13.

한편, 상기 공침 반응은 질소 또는 아르곤 등의 비활성 분위기하에서, 40℃내지 70℃의 온도에서 수행될 수 있다.Meanwhile, the coprecipitation reaction may be performed at a temperature of 40°C to 70°C in an inert atmosphere such as nitrogen or argon.

상기와 같은 공정에 의해 니켈-코발트-망간 수산화물의 입자가 생성되고, 반응 용액 내에 침전된다. 침전된 니켈-코발트-망간 수산화물 입자를 통상의 방법에 따라 분리시키고, 건조시켜 니켈-코발트-망간 전구체를 얻을 수 있다. 상기 전구체는 1차 입자가 응집되어 형성된 2차 입자이다.Particles of nickel-cobalt-manganese hydroxide are generated through the above process and precipitated in the reaction solution. The precipitated nickel-cobalt-manganese hydroxide particles can be separated and dried according to a conventional method to obtain a nickel-cobalt-manganese precursor. The precursor is a secondary particle formed by agglomerating primary particles.

다음으로, 상기 전구체와 리튬 원료물질을 혼합하고 960℃ 이상의 온도로 과소성하여, 단일입자(single particle)화된 NCM계 리튬 복합 전이금속 산화물을 형성할 수 있다.Next, the precursor and the lithium raw material are mixed and overheated at a temperature of 960° C. or higher to form a single particle NCM-based lithium composite transition metal oxide.

상기 리튬 원료물질로는 리튬 함유 황산염, 질산염, 아세트산염, 탄산염, 옥살산염, 시트르산염, 할라이드, 수산화물 또는 옥시수산화물 등이 사용될 수 있으며, 물에 용해될 수 있는 한 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로 상기 리튬 소스는 Li2CO3, LiNO3, LiNO2, LiOH, LiOHㆍH2O, LiH, LiF, LiCl, LiBr, LiI, CH3COOLi, Li2O, Li2SO4, CH3COOLi, 또는 Li3C6H5O7 등일 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.The lithium raw material may include lithium-containing sulfate, nitrate, acetate, carbonate, oxalate, citrate, halide, hydroxide, or oxyhydroxide, and is not particularly limited as long as it is soluble in water. Specifically, the lithium source is Li 2 CO 3 , LiNO 3 , LiNO 2 , LiOH, LiOH·H 2 O, LiH, LiF, LiCl, LiBr, LiI, CH 3 COOLi, Li 2 O, Li 2 SO 4 , CH 3 It may be COOLi, or Li 3 C 6 H 5 O 7 , and any one or a mixture of two or more of these may be used.

상기 단일입자(single particle)화된 NCM계 리튬 복합 전이금속 산화물을 형성하기 위해 과소성 온도는 960℃ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 970 내지 1050℃, 더욱 바람직하게는 980 내지 1000℃로 수행할 수 있다. 상기 과소성은 10 내지 30시간 동안 수행할 수 있으며, 보다 바람직하게는 20 내지 26시간 동안 수행할 수 있다. 상기 과소성은 산소 분위기 또는 대기 분위기에서 수행할 수 있으며, 보다 바람직하게는 산소 분위기에서 수행할 수 있다. 이와 같이 과소성함으로써 단일입자(single particle)화된 NCM계 리튬 복합 전이금속 산화물을 형성할 수 있으며, 단일입자(single particle)화된 NCM계 리튬 복합 전이금속 산화물은 입자 강도가 개선되어 압연시 입자 깨짐이 억제되며, 전해액과의 부반응을 감소시킬 수 있고, 셀 구동시 가스 발생량을 감소시킬 수 있으며, 우수한 안정성을 확보할 수 있다. 과소성 온도가 960℃ 미만일 경우 단일입자(single particle)화 되지 못하고, 1차 입자가 응집된 2차 입자 형태의 리튬 복합 전이금속 산화물로 존재하여 입자 강도 및 안정성이 저하될 수 있다.In order to form the single particle NCM-based lithium composite transition metal oxide, the overheating temperature is preferably 960°C or higher, more preferably 970 to 1050°C, and even more preferably 980 to 1000°C. You can. The oversaturation can be performed for 10 to 30 hours, and more preferably for 20 to 26 hours. The overheating may be performed in an oxygen atmosphere or an air atmosphere, and more preferably in an oxygen atmosphere. By over-tempering in this way, single particle NCM-based lithium composite transition metal oxide can be formed, and the single particle NCM-based lithium composite transition metal oxide has improved particle strength, preventing particle breakage during rolling. It is suppressed, side reactions with the electrolyte can be reduced, the amount of gas generated during cell operation can be reduced, and excellent stability can be ensured. If the overheating temperature is less than 960°C, it cannot be converted into single particles, and the primary particles exist as lithium composite transition metal oxides in the form of aggregated secondary particles, which may reduce particle strength and stability.

다음으로, 상기 단일입자(single particle)화된 NCM계 리튬 복합 전이금속 산화물과 보론(B) 코팅소스를 혼합하고 열처리하여, 입자 표면에 보론(B) 함유 코팅층을 형성할 수 있다.Next, the single particle NCM-based lithium composite transition metal oxide and the boron (B) coating source are mixed and heat treated to form a boron (B)-containing coating layer on the particle surface.

상기 보론(B) 코팅소스는 B4C, B2O3, BF3, H3BO3, (C3H7O)3B, (C6H5O)3B, [CH3(CH2)3O]3B, C13H19O3, C6H5B(OH)2, 및 B2F4로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.The boron (B) coating source is B 4 C, B 2 O 3 , BF 3 , H 3 BO 3 , (C 3 H 7 O) 3 B, (C 6 H 5 O) 3 B, [CH 3 (CH 2 ) 3 O] 3 B, C 13 H 19 O 3 , C 6 H 5 B(OH) 2 , and B 2 F 4 It may include at least one selected from the group consisting of.

상기 보론(B) 코팅소스를 리튬 복합 전이금속 산화물과 건식 혼합한 후, 500 내지 750℃로 열처리하여 보론(B) 함유 코팅층을 형성할 수 있다. 상기 열처리는 보다 바람직하게는 600 내지 700℃에서 수행할 수 있다. The boron (B) coating source may be dry mixed with the lithium composite transition metal oxide and then heat treated at 500 to 750° C. to form a boron (B)-containing coating layer. The heat treatment can be more preferably performed at 600 to 700°C.

상기와 같이 각각 제조된 소립자인 제1 양극 활물질 및 대립자인 제2 양극 활물질을 혼합함으로써 본 발명의 바이모달(bimodal) 양극재를 제조할 수 있다. 다만, 상기 제조방법에 반드시 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 구성 및 효과를 구현할 수 있는 제조방법이라면 제한 없이 적용 가능하다.The bimodal cathode material of the present invention can be manufactured by mixing the first cathode active material, which is a small particle, and the second cathode active material, which are particles prepared as described above. However, it is not necessarily limited to the above manufacturing method, and any manufacturing method that can implement the configuration and effects of the present invention can be applied without limitation.

<양극 및 이차전지><Cathode and secondary battery>

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면 상기 양극재를 포함하는 리튬 이차전지용 양극 및 리튬 이차전지를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, a cathode for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery including the cathode material are provided.

구체적으로, 상기 양극은 양극 집전체 및 상기 양극 집전체 위에 형성되며, 상기 양극재를 포함하는 양극재 층을 포함한다.Specifically, the positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode material layer that is formed on the positive electrode current collector and includes the positive electrode material.

상기 양극에 있어서, 양극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인레스 스틸 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 또, 상기 양극 집전체는 통상적으로 3 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상기 양극 집전체 표면 상에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있다. 예를 들어 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.In the positive electrode, the positive electrode current collector is not particularly limited as long as it is conductive without causing chemical changes in the battery, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, or carbon on the surface of aluminum or stainless steel. , surface treated with nickel, titanium, silver, etc. can be used. Additionally, the positive electrode current collector may typically have a thickness of 3 to 500㎛, and fine irregularities may be formed on the surface of the positive electrode current collector to increase the adhesion of the positive electrode active material. For example, it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous materials, foams, and non-woven materials.

또, 상기 양극재 층은 앞서 설명한 양극재와 함께, 도전재 및 바인더를 포함할 수 있다.Additionally, the cathode material layer may include a conductive material and a binder along with the previously described cathode material.

이때, 상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성을 갖는 것이면 특별한 제한없이 사용가능하다. 구체적인 예로는 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 전도성 고분자 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 도전재는 통상적으로 양극재 층 총 중량에 대하여 1 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.At this time, the conductive material is used to provide conductivity to the electrode, and can be used without particular restrictions in the battery being constructed as long as it does not cause chemical change and has electronic conductivity. Specific examples include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon-based materials such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, summer black, and carbon fiber; Metal powders or metal fibers such as copper, nickel, aluminum, and silver; Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Alternatively, conductive polymers such as polyphenylene derivatives may be used, and one of these may be used alone or a mixture of two or more may be used. The conductive material may typically be included in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the cathode material layer.

또, 상기 바인더는 양극 활물질 입자들 간의 부착 및 양극 활물질과 양극 집전체와의 접착력을 향상시키는 역할을 한다. 구체적인 예로는 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 또는 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 바인더는 양극재 층 총 중량에 대하여 1 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.Additionally, the binder serves to improve adhesion between positive electrode active material particles and adhesion between the positive electrode active material and the positive electrode current collector. Specific examples include polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, and carboxymethyl cellulose (CMC). ), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated-EPDM, styrene butadiene rubber. (SBR), fluororubber, or various copolymers thereof, and one type of these may be used alone or a mixture of two or more types may be used. The binder may be included in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the cathode material layer.

상기 양극은 상기한 양극재를 이용하는 것을 제외하고는 통상의 양극 제조방법에 따라 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기한 양극재 및 선택적으로, 바인더 및 도전재를 포함하는 양극재 층 형성용 조성물을 양극 집전체 상에 도포한 후, 건조 및 압연함으로써 제조될 수 있다. 이때 상기 양극재, 바인더, 도전재의 종류 및 함량은 앞서 설명한 바와 같다.The positive electrode can be manufactured according to a conventional positive electrode manufacturing method except for using the positive electrode material described above. Specifically, it can be manufactured by applying the cathode material layer-forming composition containing the above-described cathode material and, optionally, a binder and a conductive material onto a cathode current collector, followed by drying and rolling. At this time, the types and contents of the cathode material, binder, and conductive material are the same as described above.

상기 용매로는 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 용매일 수 있으며, 디메틸셀폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤(acetone) 또는 물 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 용매의 사용량은 슬러리의 도포 두께, 제조 수율을 고려하여 상기 양극재, 도전재 및 바인더를 용해 또는 분산시키고, 이후 양극제조를 위한 도포시 우수한 두께 균일도를 나타낼 수 있는 점도를 갖도록 하는 정도면 충분하다.The solvent may be a solvent commonly used in the art, such as dimethyl sulfoxide (DMSO), isopropyl alcohol, N-methylpyrrolidone (NMP), acetone, or Water, etc. may be used, and one type of these may be used alone or a mixture of two or more types may be used. The amount of the solvent used is sufficient to dissolve or disperse the cathode material, conductive material, and binder in consideration of the application thickness and manufacturing yield of the slurry, and to have a viscosity that can exhibit excellent thickness uniformity when applied for subsequent anode production. do.

또, 다른 방법으로, 상기 양극은 상기 양극재 층 형성용 조성물을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 양극 집전체 상에 라미네이션함으로써 제조될 수도 있다.Alternatively, the positive electrode may be manufactured by casting the composition for forming the positive electrode material layer onto a separate support and then laminating the film obtained by peeling from this support onto the positive electrode current collector.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 양극을 포함하는 전기화학소자가 제공된다. 상기 전기화학소자는 구체적으로 전지 또는 커패시터 등일 수 있으며, 보다 구체적으로는 리튬 이차전지일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an electrochemical device including the anode is provided. The electrochemical device may specifically be a battery or capacitor, and more specifically, may be a lithium secondary battery.

상기 리튬 이차전지는 구체적으로 양극, 상기 양극과 대향하여 위치하는 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 세퍼레이터 및 전해질을 포함하며, 상기 양극은 앞서 설명한 바와 같다. 또, 상기 리튬 이차전지는 상기 양극, 음극, 세퍼레이터의 전극 조립체를 수납하는 전지용기, 및 상기 전지용기를 밀봉하는 밀봉 부재를 선택적으로 더 포함할 수 있다. The lithium secondary battery specifically includes a positive electrode, a negative electrode positioned opposite the positive electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte, and the positive electrode is as described above. In addition, the lithium secondary battery may optionally further include a battery container that accommodates the electrode assembly of the positive electrode, negative electrode, and separator, and a sealing member that seals the battery container.

상기 리튬 이차전지에 있어서, 상기 음극은 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 상에 위치하는 음극재 층을 포함한다.In the lithium secondary battery, the negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode material layer located on the negative electrode current collector.

상기 음극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또, 상기 음극 집전체는 통상적으로 3 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있으며, 양극 집전체와 마찬가지로, 상기 집전체 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있다. 예를 들어, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. For example, it can be used on the surface of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, copper or stainless steel. Surface treatment with carbon, nickel, titanium, silver, etc., aluminum-cadmium alloy, etc. can be used. In addition, the negative electrode current collector may typically have a thickness of 3 to 500㎛, and like the positive electrode current collector, fine irregularities may be formed on the surface of the current collector to strengthen the bonding force of the negative electrode active material. For example, it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous materials, foams, and non-woven materials.

상기 음극재 층은 음극 활물질과 함께 선택적으로 바인더 및 도전재를 포함한다. 상기 음극재 층은 일례로서 음극 집전체 상에 음극 활물질, 및 선택적으로 바인더 및 도전재를 포함하는 음극 형성용 조성물을 도포하고 건조하거나, 또는 상기 음극 형성용 조성물을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 음극 집전체 상에 라미네이션함으로써 제조될 수도 있다.The negative electrode material layer optionally includes a binder and a conductive material along with the negative electrode active material. As an example, the negative electrode material layer is formed by applying a negative electrode forming composition containing a negative electrode active material and optionally a binder and a conductive material on a negative electrode current collector and drying it, or by casting the negative electrode forming composition on a separate support. , it can also be manufactured by laminating a film obtained by peeling from this support onto a negative electrode current collector.

상기 음극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물이 사용될 수 있다. 구체적인 예로는 인조흑연, 천연흑연, 흑연화 탄소섬유, 비정질탄소 등의 탄소질 재료; Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si합금, Sn합금 또는 Al합금 등 리튬과 합금화가 가능한 금속질 화합물; SiOβ(0 < β < 2), SnO2, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물과 같이 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 금속산화물; 또는 Si-C 복합체 또는 Sn-C 복합체과 같이 상기 금속질 화합물과 탄소질 재료를 포함하는 복합물 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 또한, 상기 음극활물질로서 금속 리튬 박막이 사용될 수도 있다. 또, 탄소재료는 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소 (soft carbon) 및 경화탄소 (hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 무정형, 판상, 인편상, 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연, 키시흑연 (Kish graphite), 열분해 탄소 (pyrolytic carbon), 액정피치계 탄소섬유 (mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체 (meso-carbon microbeads), 액정피치 (Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스 (petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소가 대표적이다.A compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium may be used as the negative electrode active material. Specific examples include carbonaceous materials such as artificial graphite, natural graphite, graphitized carbon fiber, and amorphous carbon; Metallic compounds that can be alloyed with lithium, such as Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si alloy, Sn alloy, or Al alloy; Metal oxides that can dope and undope lithium, such as SiO β (0 < β < 2), SnO 2 , vanadium oxide, and lithium vanadium oxide; Alternatively, a composite containing the above-described metallic compound and a carbonaceous material, such as a Si-C composite or Sn-C composite, may be used, and any one or a mixture of two or more of these may be used. Additionally, a metallic lithium thin film may be used as the negative electrode active material. Additionally, as the carbon material, both low-crystalline carbon and high-crystalline carbon can be used. Representative examples of low-crystalline carbon include soft carbon and hard carbon, and high-crystalline carbon includes amorphous, plate-shaped, flaky, spherical, or fibrous natural graphite, artificial graphite, and Kish graphite. graphite, pyrolytic carbon, mesophase pitch based carbon fiber, meso-carbon microbeads, mesophase pitches, and petroleum or coal tar pitch. High-temperature calcined carbon such as derived cokes is a representative example.

또, 상기 바인더 및 도전재는 앞서 양극에서 설명한 바와 동일한 것일 수 있다.Additionally, the binder and conductive material may be the same as those previously described for the positive electrode.

한편, 상기 리튬 이차전지에 있어서, 세퍼레이터는 음극과 양극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로, 통상 리튬 이차전지에서 세퍼레이터로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용가능하며, 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. 구체적으로는 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름 또는 이들의 2층 이상의 적층 구조체가 사용될 수 있다. 또 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포가 사용될 수도 있다. 또, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 코팅된 세퍼레이터가 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.On the other hand, in the lithium secondary battery, the separator separates the negative electrode and the positive electrode and provides a passage for lithium ions to move. It can be used without particular restrictions as long as it is normally used as a separator in lithium secondary batteries, and in particular, it can be used for ion movement in the electrolyte. It is desirable to have low resistance and excellent electrolyte moisturizing ability. Specifically, porous polymer films, for example, porous polymer films made of polyolefin polymers such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene/butene copolymer, ethylene/hexene copolymer, and ethylene/methacrylate copolymer, or these. A laminated structure of two or more layers may be used. In addition, conventional porous non-woven fabrics, for example, non-woven fabrics made of high melting point glass fibers, polyethylene terephthalate fibers, etc., may be used. Additionally, a coated separator containing a ceramic component or polymer material may be used to ensure heat resistance or mechanical strength, and may optionally be used in a single-layer or multi-layer structure.

또, 본 발명에서 사용되는 전해질로는 리튬 이차전지 제조시 사용 가능한 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 고체 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질, 고체 무기 전해질, 용융형 무기 전해질 등을 들 수 있으며, 이들로 한정되는 것은 아니다. In addition, electrolytes used in the present invention include organic liquid electrolytes, inorganic liquid electrolytes, solid polymer electrolytes, gel-type polymer electrolytes, solid inorganic electrolytes, and molten inorganic electrolytes that can be used in the production of lithium secondary batteries, and are limited to these. It doesn't work.

구체적으로, 상기 전해질은 유기 용매 및 리튬염을 포함할 수 있다. Specifically, the electrolyte may include an organic solvent and a lithium salt.

상기 유기 용매로는 전지의 전기 화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 할 수 있는 것이라면 특별한 제한없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 유기 용매로는, 메틸 아세테이트(methyl acetate), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), ε-카프로락톤(ε-caprolactone) 등의 에스테르계 용매; 디부틸 에테르(dibutyl ether) 또는 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran) 등의 에테르계 용매; 시클로헥사논(cyclohexanone) 등의 케톤계 용매; 벤젠(benzene), 플루오로벤젠(fluorobenzene) 등의 방향족 탄화수소계 용매; 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate, DMC), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate, DEC), 메틸에틸카보네이트(methylethylcarbonate, MEC), 에틸메틸카보네이트(ethylmethylcarbonate, EMC), 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate, PC) 등의 카보네이트계 용매; 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등의 알코올계 용매; R-CN(R은 C2 내지 C20의 직쇄상, 분지상 또는 환 구조의 탄화수소기이며, 이중결합 방향 환 또는 에테르 결합을 포함할 수 있다) 등의 니트릴류; 디메틸포름아미드 등의 아미드류; 1,3-디옥솔란 등의 디옥솔란류; 또는 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다. 이중에서도 카보네이트계 용매가 바람직하고, 전지의 충방전 성능을 높일 수 있는 높은 이온전도도 및 고유전율을 갖는 환형 카보네이트(예를 들면, 에틸렌카보네이트 또는 프로필렌카보네이트 등)와, 저점도의 선형 카보네이트계 화합물(예를 들면, 에틸메틸카보네이트, 디메틸카보네이트 또는 디에틸카보네이트 등)의 혼합물이 보다 바람직하다. 이 경우 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트는 약 1:1 내지 약 1:9의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 전해액의 성능이 우수하게 나타날 수 있다. The organic solvent may be used without particular limitation as long as it can serve as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move. Specifically, the organic solvent includes ester solvents such as methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone, and ε-caprolactone; Ether-based solvents such as dibutyl ether or tetrahydrofuran; Ketone-based solvents such as cyclohexanone; Aromatic hydrocarbon solvents such as benzene and fluorobenzene; Dimethylcarbonate (DMC), diethylcarbonate (DEC), methylethylcarbonate (MEC), ethylmethylcarbonate (EMC), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate Carbonate-based solvents such as PC); Alcohol-based solvents such as ethyl alcohol and isopropyl alcohol; nitriles such as R-CN (R is a C2 to C20 straight-chain, branched or ring-structured hydrocarbon group and may include a double bond aromatic ring or ether bond); Amides such as dimethylformamide; Dioxolanes such as 1,3-dioxolane; Alternatively, sulfolane, etc. may be used. Among these, carbonate-based solvents are preferable, and cyclic carbonates (e.g., ethylene carbonate or propylene carbonate, etc.) with high ionic conductivity and high dielectric constant that can improve the charging and discharging performance of the battery, and low-viscosity linear carbonate-based compounds ( For example, ethylmethyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, etc.) are more preferable. In this case, excellent electrolyte performance can be obtained by mixing cyclic carbonate and chain carbonate in a volume ratio of about 1:1 to about 1:9.

상기 리튬염은 리튬 이차전지에서 사용되는 리튬 이온을 제공할 수 있는 화합물이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 리튬염은, LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAl04, LiAlCl4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(C2F5SO3)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2. LiCl, LiI, 또는 LiB(C2O4)2 등이 사용될 수 있다. 상기 리튬염의 농도는 0.1 내지 2.0M 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 리튬염의 농도가 상기 범위에 포함되면, 전해질이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해질 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다.The lithium salt can be used without particular restrictions as long as it is a compound that can provide lithium ions used in lithium secondary batteries. Specifically, the lithium salt is LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAl0 4 , LiAlCl 4 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN(C 2 F 5 SO 3 ) 2 , LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 . LiCl, LiI, or LiB(C 2 O 4 ) 2 may be used. The concentration of the lithium salt is preferably used within the range of 0.1 to 2.0M. When the concentration of lithium salt is within the above range, the electrolyte has appropriate conductivity and viscosity, so excellent electrolyte performance can be achieved and lithium ions can move effectively.

상기 전해질에는 상기 전해질 구성 성분들 외에도 전지의 수명특성 향상, 전지 용량 감소 억제, 전지의 방전 용량 향상 등을 목적으로 예를 들어, 디플루오로 에틸렌카보네이트 등과 같은 할로알킬렌카보네이트계 화합물, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사인산 트리아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올 또는 삼염화 알루미늄 등의 첨가제가 1종 이상 더 포함될 수도 있다. 이때 상기 첨가제는 전해질 총 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. In addition to the electrolyte components, the electrolyte includes, for example, haloalkylene carbonate-based compounds such as difluoroethylene carbonate, pyridine, and trifluoroethylene for the purpose of improving battery life characteristics, suppressing battery capacity reduction, and improving battery discharge capacity. Ethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexanoic acid triamide, nitrobenzene derivative, sulfur, quinone imine dye, N-substituted oxazolidinone, N,N-substituted imida. One or more additives such as zolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxy ethanol, or aluminum trichloride may be further included. At this time, the additive may be included in an amount of 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the electrolyte.

상기와 같이 본 발명에 따른 양극재를 포함하는 리튬 이차전지는 우수한 방전 용량, 출력 특성 및 용량 유지율을 안정적으로 나타내기 때문에, 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 등의 휴대용 기기, 및 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle, HEV) 등의 전기 자동차 분야 등에 유용하다. As described above, the lithium secondary battery containing the cathode material according to the present invention stably exhibits excellent discharge capacity, output characteristics, and capacity maintenance rate, and is therefore widely used in portable devices such as mobile phones, laptop computers, digital cameras, and hybrid electric vehicles ( It is useful in electric vehicle fields such as hybrid electric vehicle (HEV).

이에 따라, 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 리튬 이차전지를 단위 셀로 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩이 제공된다. Accordingly, according to another embodiment of the present invention, a battery module including the lithium secondary battery as a unit cell and a battery pack including the same are provided.

상기 전지모듈 또는 전지팩은 파워 툴(Power Tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차, 및 플러그인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용될 수 있다.The battery module or battery pack is a power tool; Electric vehicles, including electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles, and plug-in hybrid electric vehicles (PHEV); Alternatively, it can be used as a power source for any one or more mid- to large-sized devices among power storage systems.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement it. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

실시예Example 1 One

양극 활물질 전구체 N0. 8Co0 . 1Mn0 .1(OH)2(D50=4.5㎛)를 리튬 소스 LiOH을 Li/M(Ni,Co,Mn) 몰비가 1.045이 되도록 헨셀 믹서(20L)에 투입하고, 중심부 300rpm에서 20분간 믹싱(mixing)하였다. 혼합된 분말을 330mmx330mm 크기의 알루미나 도가니에 넣고, 산소 분위기 하 960℃에서 10시간 동안 소성하여 단일입자화된 리튬 복합 전이금속 산화물을 제조하였다. 이후, 리튬 복합 전이금속 산화물 분말을 유발을 이용해 분쇄하고, 상기 리튬 복합 전이금속 산화물 100중량부에 대하여 H3BO3 0.1중량부를 혼합하였다. 상기 혼합된 혼합물을 대기(air) 분위기, 295℃에서 5시간 열처리하여 제1 양극 활물질(D50=6㎛)을 제조하였다.Cathode active material precursor N 0. 8 Co 0 . 1 Mn 0.1 (OH) 2 (D 50 = 4.5㎛) was added to the Henschel mixer (20L) so that the lithium source LiOH had a Li / M(Ni,Co,Mn) molar ratio of 1.045, and stirred at the center at 300rpm for 20 minutes. Mixed. The mixed powder was placed in an alumina crucible with a size of 330 mm x 330 mm, and calcined at 960°C for 10 hours in an oxygen atmosphere to prepare single particle lithium composite transition metal oxide. Thereafter, the lithium composite transition metal oxide powder was ground using a mortar, and 0.1 parts by weight of H 3 BO 3 was mixed with 100 parts by weight of the lithium composite transition metal oxide. The mixed mixture was heat-treated at 295°C for 5 hours in an air atmosphere to prepare a first positive electrode active material (D 50 = 6㎛).

또한, 양극 활물질 전구체 Ni0 . 8Co0 . 1Mn0 .1(OH)2(D50=12.5㎛)를 리튬 소스 LiOH을 Li/M(Ni,Co,Mn) 몰비가 1.055이 되도록 헨셀 믹서(20L)에 투입하고, 중심부 300rpm에서 20분간 믹싱(mixing)하였다. 혼합된 분말을 330mmx330mm 크기의 알루미나 도가니에 넣고, 산소 분위기 하 980℃에서 10시간 동안 소성하여 단일입자화된 리튬 복합 전이금속 산화물을 제조하였다. 이후, 리튬 복합 전이금속 산화물 분말을 유발을 이용해 분쇄하고, 상기 리튬 복합 전이금속 산화물 100중량부에 대하여 H3BO3 0.1중량부를 혼합하였다. 상기 혼합된 혼합물을 대기(air) 분위기, 295℃에서 5시간 열처리하여 제2 양극 활물질(D50=14㎛)을 제조하였다.Additionally, the positive electrode active material precursor Ni 0 . 8 Co 0 . 1 Mn 0.1 (OH) 2 (D 50 = 12.5㎛) was added to the Henschel mixer (20L) so that the lithium source LiOH had a Li / M (Ni, Co, Mn) molar ratio of 1.055, and stirred at 300 rpm in the center for 20 minutes. Mixed. The mixed powder was placed in an alumina crucible with a size of 330 mm x 330 mm, and calcined at 980°C for 10 hours in an oxygen atmosphere to prepare single particle lithium composite transition metal oxide. Thereafter, the lithium composite transition metal oxide powder was ground using a mortar, and 0.1 parts by weight of H 3 BO 3 was mixed with 100 parts by weight of the lithium composite transition metal oxide. The mixed mixture was heat-treated at 295°C for 5 hours in an air atmosphere to prepare a second positive electrode active material (D 50 = 14㎛).

상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질을 2:8의 중량비로 혼합하여 바이모달(bimodal)의 양극재를 제조하였다.A bimodal positive electrode material was prepared by mixing the first and second positive electrode active materials at a weight ratio of 2:8.

실시예Example 2 2

제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질을 3:7의 중량비로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극재를 제조하였다.A cathode material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the first and second cathode active materials were mixed at a weight ratio of 3:7.

비교예Comparative example 1 One

양극 활물질 전구체 Ni0 . 8Co0 . 1Mn0 .1(OH)2(D50=4.5㎛)를 리튬 소스 LiOH을 Li/M(Ni,Co,Mn) 몰비가 1.045이 되도록 헨셀 믹서(20L)에 투입하고, 중심부 300rpm에서 20분간 믹싱(mixing)하였다. 혼합된 분말을 330mmx330mm 크기의 알루미나 도가니에 넣고, 산소 분위기 하 780℃에서 10시간 동안 소성하여 리튬 복합 전이금속 산화물을 제조하였다. 이후, 리튬 복합 전이금속 산화물 분말을 유발을 이용해 분쇄하고, 상기 리튬 복합 전이금속 산화물 100중량부에 대하여 H3BO3 0.1중량부를 혼합하였다. 상기 혼합된 혼합물을 대기(air) 분위기, 295℃에서 5시간 열처리하여 제1 양극 활물질(D50=4.5㎛)을 제조하였다.Cathode active material precursor Ni 0 . 8 Co 0 . 1 Mn 0.1 (OH) 2 (D 50 = 4.5㎛) was added to the Henschel mixer (20L) so that the lithium source LiOH had a Li / M(Ni,Co,Mn) molar ratio of 1.045, and stirred at the center at 300rpm for 20 minutes. Mixed. The mixed powder was placed in an alumina crucible measuring 330mmx330mm, and calcined at 780°C for 10 hours in an oxygen atmosphere to prepare lithium composite transition metal oxide. Thereafter, the lithium composite transition metal oxide powder was ground using a mortar, and 0.1 parts by weight of H 3 BO 3 was mixed with 100 parts by weight of the lithium composite transition metal oxide. The mixed mixture was heat-treated at 295°C for 5 hours in an air atmosphere to prepare a first positive electrode active material (D 50 = 4.5 ㎛).

또한, 양극 활물질 전구체 Ni0 . 8Co0 . 1Mn0 .1(OH)2(D50=12.5㎛)를 리튬 소스 LiOH을 Li/M(Ni,Co,Mn) 몰비가 1.055이 되도록 헨셀 믹서(20L)에 투입하고, 중심부 300rpm에서 20분간 믹싱(mixing)하였다. 혼합된 분말을 330mmx330mm 크기의 알루미나 도가니에 넣고, 산소 분위기 하 800℃에서 10시간 동안 소성하여 리튬 복합 전이금속 산화물을 제조하였다. 이후, 리튬 복합 전이금속 산화물 분말을 유발을 이용해 분쇄하고, 상기 리튬 복합 전이금속 산화물 100중량부에 대하여 H3BO3 0.1중량부를 혼합하였다. 상기 혼합된 혼합물을 대기(air) 분위기, 295℃에서 5시간 열처리하여 제2 양극 활물질(D50=12.5㎛)을 제조하였다.Additionally, the positive electrode active material precursor Ni 0 . 8 Co 0 . 1 Mn 0.1 (OH) 2 (D 50 = 12.5㎛) was added to the Henschel mixer (20L) so that the lithium source LiOH had a Li / M (Ni, Co, Mn) molar ratio of 1.055, and stirred at 300 rpm in the center for 20 minutes. Mixed. The mixed powder was placed in an alumina crucible measuring 330mmx330mm and calcined at 800°C for 10 hours in an oxygen atmosphere to prepare lithium composite transition metal oxide. Thereafter, the lithium composite transition metal oxide powder was ground using a mortar, and 0.1 parts by weight of H 3 BO 3 was mixed with 100 parts by weight of the lithium composite transition metal oxide. The mixed mixture was heat-treated at 295°C for 5 hours in an air atmosphere to prepare a second positive electrode active material (D 50 = 12.5 ㎛).

상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질을 2:8의 중량비로 혼합하여 바이모달(bimodal)의 양극재를 제조하였다.A bimodal positive electrode material was prepared by mixing the first and second positive electrode active materials at a weight ratio of 2:8.

비교예Comparative example 2 2

제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질 제조시 H3BO3를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극재를 제조하였다.A cathode material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that H 3 BO 3 was not added when producing the first and second cathode active materials.

비교예Comparative example 3 3

제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질 제조시 H3BO3 대신 Mo2O3를 첨가하고 열처리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극재를 제조하였다.A cathode material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that Mo 2 O 3 was added instead of H 3 BO 3 when producing the first and second cathode active materials and heat treatment was performed.

비교예Comparative example 4 4

제1 양극 활물질로서 비교예 1에서 제조된 제1 양극 활물질을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극재를 제조하였다.A cathode material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the first cathode active material prepared in Comparative Example 1 was used as the first cathode active material.

비교예Comparative example 5 5

제2 양극 활물질로서 비교예 1에서 제조된 제2 양극 활물질을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극재를 제조하였다.A cathode material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the second cathode active material prepared in Comparative Example 1 was used as the second cathode active material.

[[ 실험예Experiment example 1: 양극 활물질의 입자 형태 및 결정 사이즈] 1: Particle shape and crystal size of positive electrode active material]

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질의 입자 형태를 관찰하고, 결정 사이즈를 측정하였다. 입자 형태는 SEM 사진을 이용하여 관찰하였으며, 결정 사이즈(Crystalite size)는 XRD를 측정하여 그 평균 값을 계산하였다.The particle shapes of the first and second positive electrode active materials prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were observed, and the crystal sizes were measured. The particle shape was observed using SEM photographs, and the average value of crystal size was calculated by measuring XRD.

단일입자 여부Single particle? 결정 사이즈 (nm)Crystal size (nm) 제1 양극 활물질First positive electrode active material 제2 양극 활물질Second positive active material 제1 양극 활물질First positive electrode active material 제2 양극 활물질Second positive active material 실시예1Example 1 OO OO 200200 230230 비교예1Comparative Example 1 XX XX 100100 140140

상기 표 1을 참조하면, 실시예 1에서 960℃ 및 980℃로 각각 과소성하여 제조한 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질은 단일입자(single particle)로 형성되었으며, 결정 사이즈가 200nm 이상이었다. 반면에, 780℃ 및 800℃로 각각 소성된 비교예 1의 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질은 단일입자(single particle)가 아닌 2차 입자 형태였으며, 결정 사이즈가 180nm 미만이었다.Referring to Table 1, the first and second positive electrode active materials prepared in Example 1 by overheating at 960°C and 980°C, respectively, were formed as single particles and had a crystal size of 200 nm or more. On the other hand, the first and second positive electrode active materials of Comparative Example 1, which were fired at 780°C and 800°C, respectively, were in the form of secondary particles rather than single particles, and had a crystal size of less than 180nm.

[[ 실험예Experiment example 2: 입자 깨짐 평가] 2: Particle breakage evaluation]

실시예 1~2 및 비교예 1~5의 양극재를 7,000kgf로 압연했을 때의 입자 깨짐 정도를 평가하였다. 입자 깨짐 정도는, PSD(Particle Size Distribution)의 Num% D10 변화량을 통해 입자 깨짐 정도를 평가하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.The degree of particle breakage when the cathode materials of Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 5 were rolled at 7,000 kgf was evaluated. The degree of particle breakage was evaluated through the Num% D 10 change in PSD (Particle Size Distribution), and the results are shown in Table 2.

압연 전 D10 (㎛)D 10 (㎛) before rolling 압연 후 D10 (㎛)D 10 (㎛) after rolling △D10 (㎛)△D 10 (㎛) 실시예1Example 1 4.284.28 3.123.12 1.161.16 실시예2Example 2 4.124.12 3.073.07 1.051.05 비교예1Comparative Example 1 3.233.23 1.251.25 1.981.98 비교예2Comparative example 2 4.254.25 1.361.36 2.892.89 비교예3Comparative Example 3 4.224.22 1.411.41 2.812.81 비교예4Comparative example 4 3.153.15 1.231.23 1.921.92 비교예5Comparative Example 5 3.023.02 1.031.03 1.991.99

상기 표 2를 참조하면, 실시예 1~2의 양극재의 경우 압연 후의 D10 증가량이 비교예 1~5에 비하여 현저히 적게 나타났다. 이를 통해, 실시예 1~2의 양극재가 비교예 1~5의 양극재에 비하여 압연시 입자 깨짐 발생이 현저히 줄어들었음을 알 수 있다.Referring to Table 2, in the case of the cathode materials of Examples 1 to 2, the increase in D 10 after rolling was significantly smaller than that of Comparative Examples 1 to 5. Through this, it can be seen that the occurrence of particle breakage during rolling of the cathode materials of Examples 1 and 2 was significantly reduced compared to the cathode materials of Comparative Examples 1 and 5.

[[ 실험예Experiment example 3: 전극 저항 및 계면 저항] 3: Electrode resistance and interface resistance]

실시예 1~2 및 비교예 1~5에 의해 제조된 각각의 양극재, 카본블랙 도전재 및 PVdF 바인더를 N-메틸피롤리돈 용매 중에서 중량비로 96.5:1.5:2의 비율로 혼합하여 양극 합재(점도: 5000mPa·s)을 제조하고, 이를 알루미늄 집전체의 일면에 도포한 후, 130℃에서 건조 후, 압연하여 양극을 제조하였다.Each of the cathode materials, carbon black conductive material, and PVdF binder prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 5 were mixed in a weight ratio of 96.5:1.5:2 in N-methylpyrrolidone solvent to form a cathode composite. (viscosity: 5000 mPa·s) was prepared, applied to one side of an aluminum current collector, dried at 130°C, and rolled to produce a positive electrode.

실시예 1~2 및 비교예 1~5에 의해 제조된 각각의 양극에 대해, Multi probe라는 장비를 사용하여 양극 전체 두께와 집전체의 두께를 입력하여 전극층(양극 합재)과 계면층의 두께를 계산하여 측정된 값으로 전극 저항과 계면 저항을 측정하였다. 그 결과를 도 1 및 도 2에 나타내었다.For each positive electrode manufactured in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 5, the thickness of the electrode layer (positive electrode composite) and the interface layer were determined by inputting the total thickness of the positive electrode and the thickness of the current collector using a device called a multi probe. Electrode resistance and interface resistance were measured using the calculated and measured values. The results are shown in Figures 1 and 2.

도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예 1~2의 양극재를 사용하여 제조된 양극이 비교예 1~5의 양극재를 사용하여 제조된 양극에 비하여 전극 저항 및 계면 저항이 감소된 것을 확인할 수 있다.Referring to Figures 1 and 2, it can be seen that the electrode resistance and interface resistance of the positive electrodes manufactured using the positive electrode materials of Examples 1 and 2 were reduced compared to the positive electrodes manufactured using the positive electrode materials of Comparative Examples 1 and 5. You can.

[[ 실험예Experiment example 4: 접착력 평가] 4: Adhesion evaluation]

실험예 3에서와 같이 제조된 각 양극에 대해 TXA 만능시험기(UTM)를 이용하여 전극의 접착력을 측정하였다. 측정 방법은 10x150mm의 너비로 타발한 양극을 양면 테이프를 붙인 슬라이드 글라스에 부착하였다. 이후, 부착면을 균일하게 하기 위하여 2kg 하중의 롤러를 이용하여 압착시켜 샘플을 제조하였으며, 제조된 샘플을 접착력 측정기의 측정부에 위치시킨 후 90도의 각도로 박리하였으며, 그 측정 결과를 도 3에 나타내었다.For each positive electrode manufactured as in Experimental Example 3, the adhesion of the electrode was measured using a TXA universal testing machine (UTM). The measurement method involved attaching an anode punched to a width of 10x150 mm on a slide glass with double-sided tape. Afterwards, in order to make the attachment surface uniform, a sample was manufactured by pressing it using a roller with a load of 2kg. The manufactured sample was placed in the measuring part of the adhesive force meter and peeled at an angle of 90 degrees. The measurement results are shown in Figure 3. indicated.

도 3을 참조하면, 실시예 1~2의 양극재를 사용하여 제조된 양극이 비교예 1~5의 양극재를 사용하여 제조된 양극에 비하여 접착력이 향상된 것을 확인할 수 있다.Referring to Figure 3, it can be seen that the adhesion of the positive electrodes manufactured using the positive electrode materials of Examples 1 and 2 was improved compared to the positive electrodes manufactured using the positive electrode materials of Comparative Examples 1 and 5.

[[ 실험예Experiment example 5: 전지 저항 평가] 5: Battery resistance evaluation]

상기 실시예 1~2, 비교예 1~5에서 제조된 각각의 양극재, 카본블랙 도전재 및 PVdF 바인더를 N-메틸피롤리돈 용매 중에서 중량비로 96.5:1.5:2의 비율로 혼합하여 양극 합재을 제조하고, 이를 알루미늄 집전체의 일면에 도포한 후, 130℃에서 건조 후, 압연하여 양극을 제조하였다. The positive electrode material, carbon black conductive material, and PVdF binder prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 5 were mixed in a weight ratio of 96.5:1.5:2 in N-methylpyrrolidone solvent to prepare a positive electrode composite. The positive electrode was manufactured by applying it to one side of an aluminum current collector, drying it at 130°C, and then rolling it.

음극은 리튬 메탈을 사용하였다.Lithium metal was used as the cathode.

상기와 같이 제조된 양극과 음극 사이에 다공성 폴리에틸렌의 세퍼레이터를 개재하여 전극 조립체를 제조하고, 상기 전극 조립체를 케이스 내부에 위치시킨 후, 케이스 내부로 전해액을 주입하여 리튬 이차 전지를 제조하였다. 이때 전해액은 에틸렌카보네이트/에틸메틸카보네이트/디에틸카보네이트/(EC/EMC/DEC의 혼합 부피비=3/4/3)로 이루어진 유기 용매에 1.0M 농도의 리튬헥사플루오로포스페이트(LiPF6)를 용해시켜 제조하였다. An electrode assembly was manufactured by interposing a porous polyethylene separator between the positive electrode and the negative electrode prepared as described above, the electrode assembly was placed inside the case, and an electrolyte solution was injected into the case to manufacture a lithium secondary battery. At this time, the electrolyte solution is lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) at a concentration of 1.0M dissolved in an organic solvent consisting of ethylene carbonate/ethylmethyl carbonate/diethyl carbonate/(mixed volume ratio of EC/EMC/DEC = 3/4/3). It was manufactured.

상기와 같이 제조된 각 리튬 이차전지 하프 셀(half cell)에 대해, 25℃에서 측정된 방전 용량에서 50%를 만충 상태에서 방전한 뒤 방전 시작 전의 전압과 방전 시작후 60초 후의 전압을 측정하여 그 차이를 방전 전류로 나눈 값으로 셀 저항을 측정하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다.For each lithium secondary battery half cell manufactured as described above, the voltage before the start of discharge and the voltage 60 seconds after the start of discharge were measured after discharging 50% of the discharge capacity measured at 25°C in a fully charged state. The cell resistance was measured by dividing the difference by the discharge current. The results are shown in Figure 4.

도 4를 참조하면, 실시예 1~2의 양극재를 사용하여 제조된 리튬 이차전지가 비교예 1~5의 양극재를 사용하여 제조된 리튬 이차전지에 비하여 셀 저항이 저하된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that the cell resistance of the lithium secondary batteries manufactured using the cathode materials of Examples 1 and 2 was reduced compared to the lithium secondary batteries manufactured using the cathode materials of Comparative Examples 1 and 5. .

[[ 실험예Experiment example 6: 고온 수명 특성] 6: High temperature life characteristics]

실험예 5에서와 같이 제조된 각 리튬 이차전지 하프 셀(half cell)에 대해, 45℃에서 CCCV 모드로 0.5C, 4.25V가 될 때까지 충전(종료 전류 1/20C)하고, 0.5C의 정전류로 2.5V가 될 때까지 방전하여 30회 충방전 실험을 진행하였을 시의 용량 유지율을 측정하여 고온 수명 특성 평가를 진행하였다. 그 결과를 도 5에 나타내었다.For each lithium secondary battery half cell manufactured as in Experimental Example 5, it was charged at 45°C in CCCV mode at 0.5C and until 4.25V (end current 1/20C), with a constant current of 0.5C. The high-temperature lifespan characteristics were evaluated by measuring the capacity retention rate when the battery was discharged to 2.5V and charged and discharged 30 times. The results are shown in Figure 5.

도 5를 참조하면, 실시예 1~2의 양극재를 사용하여 제조된 리튬 이차전지가 비교예 1~5의 양극재를 사용하여 제조된 리튬 이차전지에 비하여 고온 수명 특성이 향상된 것을 확인할 수 있다.Referring to Figure 5, it can be seen that the lithium secondary batteries manufactured using the cathode materials of Examples 1 and 2 have improved high-temperature lifespan characteristics compared to the lithium secondary batteries manufactured using the cathode materials of Comparative Examples 1 and 5. .

[[ 실험예Experiment example 7: 고온 저장 특성] 7: High temperature storage characteristics]

실험예 5에서와 같이 제조된 각 리튬 이차전지 하프 셀(half cell)에 대해, SOC 100%로 충전하여 분해 후 알루미늄 파우치에 전극을 넣고 60℃에서 4주 저장하여 가스 발생량을 측정하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다.For each lithium secondary battery half cell manufactured as in Experimental Example 5, it was charged with 100% SOC, disassembled, electrodes were placed in an aluminum pouch, and stored at 60°C for 4 weeks to measure the amount of gas generated. As a result, is shown in Figure 5.

도 6을 참조하면, 실시예 1~2의 양극재를 사용하여 제조된 리튬 이차전지가 비교예 1~5의 양극재를 사용하여 제조된 리튬 이차전지에 비하여 고온 저장시 가스 발생량이 현저히 감소된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, the amount of gas generated in the lithium secondary battery manufactured using the cathode materials of Examples 1 and 2 was significantly reduced when stored at high temperature compared to the lithium secondary battery manufactured using the cathode material of Comparative Examples 1 and 5. You can check that.

Claims (11)

소립자인 제1 양극 활물질 및 대립자인 제2 양극 활물질을 포함하는 바이모달(bimodal)의 양극재이며,
상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질은 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 망간(Mn)을 포함하는 리튬 복합 전이금속 산화물이고, 단일입자(single particle)로 이루어지고,
상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질은 결정 사이즈(Crystalite size)가 180nm 이상이며,
상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질의 입자 표면에 보론(B)을 함유하는 코팅층이 형성된 이차전지용 양극재.
It is a bimodal positive electrode material containing a first positive electrode active material that is elementary particles and a second positive electrode active material that is an opposing particle,
The first and second positive electrode active materials are lithium composite transition metal oxides containing nickel (Ni), cobalt (Co), and manganese (Mn), and are made of single particles,
The first and second positive electrode active materials have a crystal size of 180 nm or more,
A cathode material for a secondary battery in which a coating layer containing boron (B) is formed on the particle surfaces of the first and second cathode active materials.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질의 평균 입경(D50) 비는 1:1.5 내지 1:8인 이차전지용 양극재.
According to paragraph 1,
The cathode material for a secondary battery wherein the average particle diameter (D 50 ) ratio of the first cathode active material and the second cathode active material is 1:1.5 to 1:8.
제1항에 있어서,
상기 제1 양극 활물질은 평균 입경(D50)이 2 내지 8㎛인 이차전지용 양극재.
According to paragraph 1,
The first positive electrode active material is a positive electrode material for a secondary battery having an average particle diameter (D 50 ) of 2 to 8 μm.
제1항에 있어서,
상기 제2 양극 활물질은 평균 입경(D50)이 12 내지 20㎛인 이차전지용 양극재.
According to paragraph 1,
The second positive electrode active material is a positive electrode material for a secondary battery having an average particle diameter (D 50 ) of 12 to 20 μm.
제1항에 있어서,
상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질은 2:8 내지 3:7의 중량비로 혼합된 이차전지용 양극재.
According to paragraph 1,
A cathode material for a secondary battery in which the first cathode active material and the second cathode active material are mixed at a weight ratio of 2:8 to 3:7.
제1항에 있어서,
상기 리튬 복합 전이금속 산화물은 전이금속 전체 함량 중 니켈(Ni)의 함량이 70몰% 이상인 이차전지용 양극재.
According to paragraph 1,
The lithium composite transition metal oxide is a cathode material for secondary batteries in which the nickel (Ni) content of the total transition metal content is 70 mol% or more.
제1항에 있어서,
상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질은 하기 화학식 1로 표시되는 이차전지용 양극재.
[화학식 1]
LipNi1 -(x1+y1+z1)Cox1Mny1Ma z1O2
상기 식에서, Ma는 Al, Zr, Ti, Mg, Ta, Nb, Mo, Cr, Ba, Sr 및 Ca로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소이며, 1≤p≤1.3, 0<x1≤0.5, 0<y1≤0.5, 0≤z1≤0.1, -0.1≤δ≤1이다.
According to paragraph 1,
The first cathode active material and the second cathode active material are cathode materials for secondary batteries represented by the following formula (1).
[Formula 1]
Li p Ni 1 -(x1+y1+z1) Co x1 Mn y1 M a z1 O 2
In the above formula, M a is at least one element selected from the group consisting of Al, Zr, Ti, Mg, Ta, Nb, Mo, Cr, Ba, Sr and Ca, 1≤p≤1.3, 0<x1≤0.5, 0<y1≤0.5, 0≤z1≤0.1, -0.1≤δ≤1.
제1항에 있어서,
상기 제1 양극 활물질 및 제2 양극 활물질은 960℃ 이상의 온도로 과소성하여 형성된 것인 이차전지용 양극재.
According to paragraph 1,
A cathode material for a secondary battery in which the first cathode active material and the second cathode active material are formed by overheating at a temperature of 960° C. or higher.
제1항 및 3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 양극재를 포함하는 이차전지용 양극.
A positive electrode for a secondary battery comprising the positive electrode material according to any one of claims 1 and 3 to 9.
제10항에 따른 양극을 포함하는 리튬 이차전지.A lithium secondary battery comprising the positive electrode according to claim 10.
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