KR20020037889A - Method of preparing negative active material for lithium secondary battery, negative active material for lithium secondary battery prepared by same, and lithium secondary battery comprising negative active material - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Provided are a process for producing an anode active material for a lithium secondary battery having excellent capacity and efficiency and the lithium secondary battery containing the anode active material. CONSTITUTION: The process for producing the anode active material comprises: adding a resin or a hard carbon to pitch or tar, wherein the resin is selected from the group consisting of a novolac resin, a resol resin, a furan resin, RAN, and a phenol resin; coking the mixture; carbonizing the coked product; performing the graphitization of the carbonized product. And the lithium secondary battery comprises an anode containing the anode active material, a cathode containing a cathode active material represented by the formula: LiMxNyO2, a separator, and an electrolyte. In the formula, M is selected from the group consisting of Co, Ni, and Mn, N is selected from the group consisting of Ni, Mn, Ti, Sr, and Y, x is 0.1 to 1, and y is 1-x.

Description

리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법 및 이 방법으로 제조된 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지{METHOD OF PREPARING NEGATIVE ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, NEGATIVE ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY PREPARED BY SAME, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING NEGATIVE ACTIVE MATERIAL}TECHNICAL OF PREPARING NEGATIVE ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, NEGATIVE ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY PREPARED BY SAME, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING NEGATIVE ACTIVE MATERIAL}

[산업상 이용 분야][Industrial use]

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법, 이 제조 방법으로 제조된 리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 이 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용량과 효율이 우수한 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery, a negative electrode active material for a lithium secondary battery produced by the manufacturing method and a lithium secondary battery comprising the negative electrode active material, and more particularly, a negative electrode for a lithium secondary battery excellent in capacity and efficiency It relates to a method for producing an active material.

[종래 기술][Prior art]

리튬 이차 전지는 가역적으로 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 물질을 양극 및 음극으로 사용하고, 상기 양극과 음극 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시켜 제조하며, 리튬 이온이 양극 및 음극에서 삽입/탈리될 때의 산화, 환원 반응에 의하여 전기 에너지를 생성한다.Lithium secondary batteries are prepared by reversibly inserting and detaching lithium ions as a positive electrode and a negative electrode, and filling an organic or polymer electrolyte between the positive electrode and the negative electrode, and lithium ions are inserted / desorbed at the positive electrode and the negative electrode. When produced, electrical energy is generated by oxidation and reduction reactions.

리튬 이차 전지의 음극 활물질로는 탄소계 물질을 사용하며, 양극 활물질로는 칼코게나이드(chalcogenide) 화합물이 사용되고 있으며, 그 예로 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1-xCoxO2(0<x<1), LiMnO2등의 복합 금속 산화물들이 사용되고 있다.A carbon-based material is used as a negative electrode active material of a lithium secondary battery, and a chalcogenide compound is used as a positive electrode active material, for example, LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNi 1-x Co x O Composite metal oxides such as 2 (0 <x <1) and LiMnO 2 have been used.

리튬 이차 전지에서 음극 활물질로 사용되는 탄소계 물질로는 결정질 탄소와 비정질 탄소가 있다. 그 중 주로 되는 결정질 탄소는 다시 인조 흑연과 천연 흑연으로 분류할 수 있다. 대표적인 인조 흑연으로서 피치를 열처리하고 메조페이스 구체를 추출하여 제조되는 메조페이스 카본 마이크로비드(mesophase carbon micro beads, MCMB)와 섬유 형태로 방사하여 안정화 처리 후 탄화 흑연화하여 제조되는 메조페이스 카본섬유(mesophase carbon fiber: MCF)를 들 수 있다. 이들은 구형이나 장단경의 비가 작은 원기둥형태의 입자 형상을 가지며 충방전 효율이 높은 장점이 있지만, 제조시 상기 탄소 재료의 미세 구조 차이에 의하여 3000℃에서 흑연화를 하여도 결정화도가 매우 높은 분말을 제조하는데 어려운 점이 있어서 방전 용량이 작은 단점이 있다. 특히 메조페이스카본 마이크로비드 분말 제조 공정 수율이 극히 낮은 단점이 있다. 또한, 천연 흑연은 메조페이스카본 마이크로비드나 메조페이스 카본섬유와는 달리 방전 용량은 높은 반면 효율이 낮고 분말 입자의 형상이 판상이어서 고율 특성이 나쁘고 수명 특성이 저하되는 단점이 있다.Carbonaceous materials used as negative electrode active materials in lithium secondary batteries include crystalline carbon and amorphous carbon. Among them, crystalline carbon which is mainly used can be further classified into artificial graphite and natural graphite. Typical artificial graphite is mesophase carbon microbeads (MCMB) prepared by heat-treating pitch and extracting mesophase spheres and mesophase carbon fibers (mesophase) prepared by carbonization after stabilization by spinning in fiber form. carbon fiber (MCF). They have a cylindrical particle shape with a small ratio of spherical or long diameter, and have high charging and discharging efficiency. However, the powder has a high crystallinity even when graphitized at 3000 ° C. due to the microstructure difference of the carbon material. There is a disadvantage that the discharge capacity is small because of the difficulty. In particular, the mesophase carbon microbead powder manufacturing process yields a very low disadvantage. In addition, unlike natural mesophase carbon microbeads or mesophase carbon fiber, natural graphite has a high discharge capacity, low efficiency, and the shape of powder particles is plate-like, so that high-rate characteristics are poor and lifetime characteristics are deteriorated.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 용량과 효율이 우수한 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조할 수 있는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a method for producing a negative electrode active material for lithium secondary batteries capable of producing a negative electrode active material for lithium secondary batteries with excellent capacity and efficiency.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제공하는 것이다.Another object of the present invention to provide a negative electrode active material for a lithium secondary battery prepared by the above method.

본 발명의 또 다른 목적은 상술한 방법으로 제조된 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a lithium secondary battery including the negative electrode active material prepared by the above-described method.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 탄소 원료인 피치(pitch)나 타르(Tar)에 하드 카본류 또는 수지류를 첨가하고, 상기 혼합물을 코크스화하고, 상기 코크화 생성물을 탄화처리하고, 상기 탄화물을 흑연화하는 공정을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is to add a hard carbon or a resin to the pitch (Par) or tar (Tar) that is a carbon raw material, to coke the mixture, to carbonize the coke product, It provides a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery comprising a step of graphitizing carbide.

본 발명은 또한 상기 방법으로 제조된 음극 활물질과, 이 음극 활물질을 포함하는 음극 및 하기 화학식 1의 양극 활물질을 포함하는 양극, 상기 양극 및 음극 사이에 위치하는 세퍼레이터; 및 상기 양극, 음극 및 세퍼레이터에 함침되어 있는 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.The present invention also provides a negative electrode active material prepared by the above method, a negative electrode comprising the negative electrode active material and a positive electrode comprising a positive electrode active material of the formula (1), a separator located between the positive electrode and the negative electrode; And it provides a lithium secondary battery comprising an electrolyte impregnated in the positive electrode, the negative electrode and the separator.

[화학식 1][Formula 1]

LiMxNyO2 LiM x N y O 2

(상기 화학식 1에서, M은 Co, Ni 및 Mn으로 이루어진 군에서 선택되고,(In Formula 1, M is selected from the group consisting of Co, Ni and Mn,

상기 N은 Ni, Mn, Ti, Sr 및 Y로 이루어진 군에서 선택되며,N is selected from the group consisting of Ni, Mn, Ti, Sr and Y,

x는 0.1 내지 1이고,x is 0.1 to 1,

y는 1-x이다.)y is 1-x.)

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 음극 활물질의 제조 방법은 먼저, 탄소 원료인 피치(pitch)나 타르(Tar)에 하드 카본(hard carbon)류 또는 수지류를 첨가한다. 첨가되는 하드 카본류 분말과 수지류는 코크스화 공정, 탄화 공정의 열처리 과정에서 형성되는 유사 탄소 층상 구조(Graphine sheet)를 미세화시키고, 흑연화 공정에서 탄소 분말의 표면에 터보스트래틱(turbostratic) 층이나 어니언링 구조를 형성시켜 전해액 분해에 의한 부반응을 감소시켜, 제조되는 활물질의 충방전 효율을 증대시키고 여러 가지 종류 특히 폴리카보네이트류의 전해액을 사용할 수 있도록 한다.In the manufacturing method of the negative electrode active material of this invention, hard carbon or resin is added to pitch or tar which is a carbon raw material first. Hard carbon powders and resins added are refined the pseudo-carbon layer formed during the coking and carbonization heat treatment, and turbostratic on the surface of the carbon powder in the graphitization process. By forming a layer or an onion ring structure to reduce side reactions due to decomposition of the electrolyte solution to increase the charge and discharge efficiency of the active material to be produced and to be able to use the electrolyte of various kinds, in particular polycarbonates.

바람직한 하드 카본류는 카본 블랙(carbon black), 아세틸렌 블랙(acetylene black)등이며, 수지류로는 노볼락 수지(novolac resin), 레졸 수지(resol resin), 퓨란 수지(furan resin), 퍼퓨릴알콜수지(Furfuryl alcohol), RAN 수지(질문 사항: full name을 알려주시기 바랍니다) 또는 페놀 수지(phenol resin)를 사용할 수 있다.Preferred hard carbons are carbon black, acetylene black and the like, and resins include novolac resin, resol resin, furan resin and perfuryl alcohol. Furfuryl alcohol, RAN resin (ask: full name) or phenol resin can be used.

상기 하드 카본은 입자크기가 1㎛ 이하가 바람직하며, 특히 0.5㎛ 이하의 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 1㎛를 넘는 크기를 갖는 하드 카본의 경우에는 유사 탄소 층상 구조(Graphine sheet)를 미세화시키지 못하고, 흑연화 공정에서 탄소 분말의 표면에 터보스트래틱(turbostratic) 층이나 어니언링 구조를 형성하기가 어렵다. 상기 하드 카본의 첨가량은 상기 탄소 원료 중량의 0.1 내지 10 중량%가 바람직하다. 하드 카본의 첨가량이 0.1 중량%보다 작으면, 유사 탄소 층상 구조를 미세화시키기 못하고, 10 중량%보다 크면 최종 수득된 흑연 분말의 방전용량과 초기효율이 감소하는 문제점이 있다.The hard carbon preferably has a particle size of 1 μm or less, more preferably 0.5 μm or less. In the case of hard carbon having a size of more than 1 μm, it is difficult to refine the pseudo carbon layer and to form a turbostratic layer or an onion ring structure on the surface of the carbon powder in the graphitization process. it's difficult. As for the addition amount of the said hard carbon, 0.1-10 weight% of the weight of the said carbon raw material is preferable. If the amount of hard carbon is less than 0.1% by weight, the pseudo-carbon layered structure is not refined. If the amount of hard carbon is more than 10% by weight, the discharge capacity and initial efficiency of the finally obtained graphite powder are reduced.

상기 수지류의 첨가량은 상기 탄소 원료 중량의 0.1 내지 30 중량%가 바람직하다. 수지류의 첨가량이 0.1 중량%보다 작으면 유사 탄소 층상 구조(Graphine sheet)를 미세화시키지 못하고, 흑연화 공정에서 탄소 분말의 표면에 터보스트래틱(turbostratic) 층이나 어니언링 구조를 형성하기가 어렵고, 30 중량%보다 크면 최종 수득 흑연분말의 전압평탄성이 나빠지고 방전용량과 초기효율이 감소하는 문제점이 있다.As for the addition amount of the said resins, 0.1-30 weight% of the weight of the said carbon raw material is preferable. If the amount of resin added is less than 0.1% by weight, it is difficult to refine the pseudo carbon layer, and it is difficult to form a turbostratic layer or an onion ring structure on the surface of the carbon powder in the graphitization process. If it is greater than 30 wt%, the voltage flatness of the final obtained graphite powder is deteriorated, and the discharge capacity and initial efficiency are reduced.

상기 혼합물을 질소 분위기의 반응기에서 교반하면서 200 내지 400℃로 2 내지 4시간 동안 열처리하여 휘발 성분과 CO2등의 발생 가스를 제거한다. 이어서, 열처리하여 얻어진 생성물을 300 내지 600℃로 1 내지 20시간 동안 열처리하여 코크스화한다. 코크스화된 물질을 800 내지 1200℃에서 2 내지 10시간 동안 질소 분위기에서 탄화처리한 후, 얻어진 탄화물을 2800 내지 3000℃의 온도로 0.1 내지 10시간 동안 공기 차단 분위기 또는 비활성 분위기 하에서 흑연화 열처리하여 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조한다.The mixture is heat-treated at 200 to 400 ° C. for 2 to 4 hours while stirring in a reactor in a nitrogen atmosphere to remove volatile components and generated gases such as CO 2 . Subsequently, the product obtained by heat treatment is subjected to coking by heat treatment at 300 to 600 ° C. for 1 to 20 hours. The carbonized material was carbonized at 800 to 1200 ° C. for 2 to 10 hours in a nitrogen atmosphere, and then the obtained carbide was graphitized to a temperature of 2800 to 3000 ° C. for 0.1 to 10 hours in an air blocking atmosphere or an inert atmosphere to obtain lithium. A negative electrode active material for secondary batteries is prepared.

제조된 활물질은 (110)면과 (002)면의 CuKαX-선 적분 회절 강도비(회절피크의 면적비)인 I(110)/I(002)가 0.04 이하의 물질이다. I(110)/I(002) 값이 0.04 이하의 값을 나타내는 탄소 물질은 고용량을 나타내는 결정질 탄소이므로, 본 발명의 음극 활물질 또한 고용량을 나타낼 것을 예측할 수 있다.The prepared active material is a substance whose I (110) / I (002), which is the CuKα X-ray integrated diffraction intensity ratio (area ratio of diffraction peaks) of the (110) plane and the (002) plane, is 0.04 or less. Since the carbon material having an I (110) / I (002) value of 0.04 or less is crystalline carbon indicating a high capacity, it can be predicted that the negative active material of the present invention also exhibits a high capacity.

본 발명의 음극 활물질을 이용한 리튬 이차 전지는 양극으로 하기 화학식 1의 화합물을 양극 활물질로 사용하여 제조된 것을 사용할 수 있다.The lithium secondary battery using the negative electrode active material of the present invention may be prepared by using the compound of formula 1 as a positive electrode active material as a positive electrode.

[화학식 1][Formula 1]

LiMxNyO2 LiM x N y O 2

(상기 화학식 1에서, M은 Co, Ni 및 Mn으로 이루어진 군에서 선택되고,(In Formula 1, M is selected from the group consisting of Co, Ni and Mn,

상기 N은 Ni, Mn, Ti, Sr 및 Y로 이루어진 군에서 선택되며,N is selected from the group consisting of Ni, Mn, Ti, Sr and Y,

x는 0.1 내지 1이고,x is 0.1 to 1,

y는 1-x이다.)y is 1-x.)

전해질로는 일반적으로 리튬 이차 전지의 전해질로 사용되는 리튬염과 유기 용매를 포함하는 비수용액계 액체 전해질을 사용할 수 있으며, 또한 폴리머 전해질을 사용할 수 도 있다. 비수용액계 액체 전해질을 사용하는 경우에는 음극 및 양극을 물리적으로 분리할 수 있는 세퍼레이터를 더욱 사용하여야 한다. 상기 리튬염 및 유기 용매로는 일반적으로 리튬 이차 전지 전해질에서 사용되는 것은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로는 리튬 트리플루오로메탄설폰이미드(lithium trifluoromethansulfonimide), 리튬 트리플레이트(lithium triflate), 리튬 퍼클로레이트(lithium perclorate), LiPF6또는 LiBF4등의 리튬염을 사용하고, 에틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트 등의 유기 용매를 사용할 수 있다.As the electrolyte, a non-aqueous liquid electrolyte containing a lithium salt and an organic solvent generally used as an electrolyte of a lithium secondary battery may be used, and a polymer electrolyte may also be used. In the case of using a non-aqueous liquid electrolyte, a separator capable of physically separating the negative electrode and the positive electrode should be used. As the lithium salt and the organic solvent, any one generally used in a lithium secondary battery electrolyte may be used, and representative examples thereof include lithium trifluoromethansulfonimide, lithium triflate, and lithium. Lithium salts such as lithium perclorate, LiPF 6 or LiBF 4 may be used, and organic solvents such as ethylene carbonate, dimethyl carbonate and diethyl carbonate may be used.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only one preferred embodiment of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

(실시예 1)(Example 1)

콜타르 피치 95 중량%에 노볼락 수지 5 중량%를 첨가하였다. 이 혼합물을 질소 분위기의 반응기에서 교반시키면서 300℃로 3시간동안 열처리하여 휘발 성분과 CO2등의 발생 가스를 제거한 후, 재차 600℃로 열처리하여 코크스로 만들었다. 제조된 코크스를 1000℃에서 2시간 동안 탄화시킨 후, 2800℃의 비활성 분위기로 흑연화하여 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 얻었다.5 wt% of novolak resin was added to 95 wt% of coal tar pitch. The mixture was heat-treated at 300 ° C. for 3 hours with stirring in a nitrogen atmosphere reactor to remove volatile components and generated gases such as CO 2 , and then heat-treated at 600 ° C. to make coke. The prepared coke was carbonized at 1000 ° C. for 2 hours and then graphitized in an inert atmosphere at 2800 ° C. to obtain a negative active material for a lithium secondary battery.

(실시예 2)(Example 2)

노볼락 수지 사용량을 10 중량%로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조하였다.A negative active material for a lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of novolak resin was changed to 10 wt%.

(실시예 3)(Example 3)

노볼락 수지 사용량을 30 중량%로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조하였다.A negative active material for a lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of novolak resin was changed to 30 wt%.

(실시예 4)(Example 4)

노볼락 수지 대신 레졸 수지 5 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조하였다.A negative active material for a lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that 5 wt% of a resol resin was used instead of the novolak resin.

(실시예 5)(Example 5)

노볼락 수지 대신 레졸 수지 10 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조하였다.A negative active material for a lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that 10 wt% of a resol resin was used instead of the novolak resin.

(실시예 6)(Example 6)

노블락 수지 대신 카본 블랙 3 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조하였다.A negative active material for a lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that 3 wt% of carbon black was used instead of the noblock resin.

(실시예 7)(Example 7)

노블락 수지 대신 카본 블랙 10 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조하였다.A negative active material for a lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that 10 wt% of carbon black was used instead of the noblock resin.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

콜타르 피치를 질소 분위기의 반응기에서 교반시키면서 300℃로 3시간동안 열처리하여 휘발 성분과 CO2등의 발생 가스를 제거한 후, 재차 600℃로 열처리하여 코크스로 만들었다. 제조된 코크스를 1000℃에서 2시간 동안 탄화한 후, 2800∼3000℃의 비활성 분위기로 흑연화하여 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조하였다.The coal tar pitch was heat-treated at 300 ° C. for 3 hours with stirring in a nitrogen atmosphere reactor to remove volatile components and generated gases such as CO 2 , and then heat-treated at 600 ° C. to make coke. The prepared coke was carbonized at 1000 ° C. for 2 hours and then graphitized in an inert atmosphere of 2800 ° C. to 3000 ° C. to prepare a negative active material for a lithium secondary battery.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

메조페이스카본 마이크로비드를 음극 활물질로 사용하였다.Mesoface carbon microbeads were used as the negative electrode active material.

상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 2의 방법으로 제조된 음극 활물질 분말을 각각 폴리비닐리덴 플루오라이드 결합제 및 N-메틸피롤리돈 용매와 혼합하여 슬러리를 만들고 이를 구리 호일에 얇게 도포하고 건조하여 음극 극판으로 제조하였다. 제조된 극판과 세퍼레이터, 리튬 금속을 대극으로 사용하여 2016 타입 전지를 제조하였다. 이때, 전해액은 1몰 LiPF6를 포함하는 에틸렌 카보네이트/디메틸 카보네이트/프로필렌 카보네이트를 사용하였다.The negative electrode active material powders prepared by the methods of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 2 were mixed with a polyvinylidene fluoride binder and an N-methylpyrrolidone solvent, respectively, to form a slurry, which was thinly coated on copper foil, and dried. To prepare a negative electrode plate. A 2016 type battery was manufactured using the prepared electrode plate, separator, and lithium metal as counter electrodes. At this time, ethylene carbonate / dimethyl carbonate / propylene carbonate containing 1 mol LiPF 6 was used as the electrolyte solution.

제조된 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 2의 리튬 이차 전지의 방전 용량, 초기충방전효율 및 I(110)/I(002)를 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Discharge capacities, initial charge and discharge efficiency, and I (110) / I (002) of the lithium secondary batteries of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 2 were measured, and the results are shown in Table 1 below.

방전 용량[mAh/g]Discharge Capacity [mAh / g] 효율[%]efficiency[%] I(110)/I(002)I (110) / I (002) 실시예 1Example 1 324324 92.092.0 0.0240.024 실시예 2Example 2 327327 92.192.1 0.0160.016 실시예 3Example 3 290290 91.491.4 0.0450.045 실시예 4Example 4 317317 91.091.0 0.0290.029 실시예 5Example 5 328328 93.693.6 0.0150.015 실시예 6Example 6 300300 90.190.1 0.0380.038 실시예 7Example 7 267267 91.491.4 0.0470.047 비교예 1Comparative Example 1 294294 89.489.4 0.0430.043 비교예 2Comparative Example 2 305305 92.092.0 0.0410.041

상기 표 1에 나타낸 것과 같이, 실시예 1 내지 7의 음극 활물질이 비교예 1 내지 2보다 방전 용량 또는 초기효율이 더 우수함을 알 수 있다. 아울러, Cu 의 X-선 회절 강도비인 I(110)/I(002)도 실시예 1 내지 7의 음극 활물질은 방전용량이 큰 경우 0.040 이하의 값을 나타내는데 반하여, 비교예 1 내지 2의 음극 활물질은 0.040보다 큰 값을 나타냄을 알 수 있다.As shown in Table 1, it can be seen that the negative electrode active materials of Examples 1 to 7 have better discharge capacity or initial efficiency than Comparative Examples 1 to 2. In addition, I (110) / I (002), which is an X-ray diffraction intensity ratio of Cu, also shows a value of 0.040 or less when the negative electrode active materials of Examples 1 to 7 exhibit large discharge capacities, whereas the negative electrode active materials of Comparative Examples 1 to 2 It can be seen that represents a value greater than 0.040.

본 발명의 제조 방법은 고용량, 고효율 및 향상된 초기 효율을 나타내는 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조할 수 있다.The manufacturing method of the present invention can produce a negative electrode active material for a lithium secondary battery exhibiting high capacity, high efficiency and improved initial efficiency.

Claims (15)

탄소 원료인 피치(pitch)와 타르(Tar)에 수지류 또는 하드 카본류를 첨가하고; 상기 혼합물을 코크스화하고; 상기 코크화 생성물을 탄화처리하고; 상기 탄화물을 흑연화하는 공정을 포함하는 제조 방법으로 제조된 음극 활물질을 포함하는 음극;Resin or hard carbon is added to pitch and tar which are carbon raw materials; Coking the mixture; Carbonizing the coking product; A negative electrode including a negative electrode active material manufactured by a manufacturing method including a step of graphitizing the carbide; 하기 화학식 1의 양극 활물질을 포함하는 양극;A positive electrode including the positive electrode active material of Formula 1; 상기 양극 및 음극 사이에 위치하는 세퍼레이터; 및A separator positioned between the positive electrode and the negative electrode; And 상기 양극, 음극 및 세퍼레이터에 함침되어 있는 전해질Electrolyte impregnated in the positive electrode, the negative electrode and the separator 을 포함하는 리튬 이차 전지.Lithium secondary battery comprising a. [화학식 1][Formula 1] LiMxNyO2 LiM x N y O 2 (상기 화학식 1에서, M은 Co, Ni 및 Mn으로 이루어진 군에서 선택되고,(In Formula 1, M is selected from the group consisting of Co, Ni and Mn, 상기 N은 Ni, Mn, Ti, Sr 및 Y로 이루어진 군에서 선택되며,N is selected from the group consisting of Ni, Mn, Ti, Sr and Y, x는 0.1 내지 1이고,x is 0.1 to 1, y는 1-x이다.)y is 1-x.) 탄소 원료인 피치(pitch)와 타르(Tar)에 수지류 또는 하드 카본류를 첨가하고;Resin or hard carbon is added to pitch and tar which are carbon raw materials; 상기 혼합물을 코크스화하고;Coking the mixture; 상기 코크화 생성물을 탄화처리하고;Carbonizing the coking product; 상기 탄화물을 흑연화하는Graphitizing the carbide 공정으로 제조된 리튬 이차 전지용 음극 활물질.The negative electrode active material for a lithium secondary battery manufactured by the process. 제 2 항에 있어서, 상기 수지류는 노볼락 수지, 레졸 수지, 퓨란 수지, RAN 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.The negative active material of claim 2, wherein the resin is selected from the group consisting of novolak resins, resol resins, furan resins, RANs, and phenol resins. 제 2 항에 있어서, 상기 수지류의 첨가량은 상기 탄소 원료 중량의 0.1 내지 30 중량%인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.The negative electrode active material of claim 2, wherein the amount of the resin is 0.1 to 30% by weight of the carbon raw material. 제 2 항에 있어서, 상기 하드 카본류는 카본 블랙 또는 아세틸렌 블랙으로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, 1㎛ 이하의 입자를 갖는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.The negative active material of claim 2, wherein the hard carbons are selected from the group consisting of carbon black or acetylene black, and have particles of 1 μm or less. 제 2 항에 있어서, 상기 하드 카본류의 첨가량은 상기 탄소 원료 중량의 0.1 내지 10 중량%인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.The negative active material of claim 2, wherein the amount of the hard carbon added is 0.1 to 10 wt% based on the weight of the carbon raw material. 탄소 원료인 피치(pitch)와 타르(Tar)에 수지류 또는 하드 카본류를 첨가하고;Resin or hard carbon is added to pitch and tar which are carbon raw materials; 상기 혼합물을 코크스화하고;Coking the mixture; 상기 코크화 생성물을 탄화처리하고;Carbonizing the coking product; 상기 탄화물을 흑연화하는Graphitizing the carbide 공정을 포함하는 제조 방법에 의하여 얻어진 탄소활물질로 (110)면과 (002)면의 CuKαX-선 적분 회절 강도비인 I(110)/I(002)가 0.04이하의 리튬 이차 전지용 음극 활물질.The negative electrode active material for lithium secondary batteries whose I (110) / I (002) which is the CuK (alpha) X-ray integrated diffraction intensity ratio of (110) plane and (002) plane is 0.04 or less as a carbon active material obtained by the manufacturing method including a process. 탄소원료인 피치(pitch)와 타르(Tar)에 수지 또는 하드 카본류를 첨가하고;Resin or hard carbon is added to pitch and tar which are carbon raw materials; 상기 혼합물을 코크스화하고;Coking the mixture; 상기 코크화 생성물을 탄화처리하고;Carbonizing the coking product; 상기 탄화물을 흑연화하는Graphitizing the carbide 공정을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.The manufacturing method of the negative electrode active material for lithium secondary batteries containing a process. 제 8 항에 있어서, 상기 수지류는 노볼락 수지, 레졸 수지, 퓨란 수지, RAN 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 것인 제조 방법.The production method according to claim 8, wherein the resins are selected from the group consisting of novolak resins, resol resins, furan resins, RAN and phenol resins. 제 8 항에 있어서, 상기 수지류의 첨가량은 상기 탄소 원료 중량의 0.1 내지 30 중량%인 제조 방법.The production method according to claim 8, wherein the amount of the resin added is 0.1 to 30% by weight of the carbon raw material. 제 8 항에 있어서, 상기 하드 카본류는 카본 블랙 또는 아세틸렌 블랙으로이루어진 군에서 선택되는 것이고, 상기 하드 카본류 입자의 크기가 1㎛ 이하인 제조 방법.The production method according to claim 8, wherein the hard carbons are selected from the group consisting of carbon black or acetylene black, and the size of the hard carbon particles is 1 µm or less. 제 8 항에 있어서, 상기 수지류의 첨가량은 상기 탄소 원료 중량의 0.1 내지 10 중량%인 리튬이차전지용 탄소활물질.The carbon active material for a lithium secondary battery according to claim 8, wherein the amount of the resin added is 0.1 to 10% by weight of the carbon raw material. 제 8 항에 있어서, 상기 코크스화 공정은 300 내지 600℃에서 1 내지 20시간 동안 실시하는 것인 제조 방법.The method of claim 8, wherein the coking process is performed for 1 to 20 hours at 300 to 600 ℃. 제 8 항에 있어서, 상기 탄화 공정은 800 내지 1200℃로 2 내지 10시간 동안 실시하는 것인 제조 방법.The method of claim 8, wherein the carbonization process is performed at 800 to 1200 ° C. for 2 to 10 hours. 제 8 항에 있어서, 상기 흑연화 공정은 2800 내지 3000℃로 0.1 내지 10시간 동안 공기 차단 분위기 또는 비활성 분위기에서 실시하는 것인 제조 방법.The method of claim 8, wherein the graphitization process is performed at 2800 to 3000 ° C. for 0.1 to 10 hours in an air barrier atmosphere or an inert atmosphere.
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