KR20060071385A - Anode active material for lithium secondary battery having high energy density - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 이차전지용 음극 활물질에 관한 것으로서, 코팅층을 갖지 않는 단일 구조 분말 및 코팅층을 갖는 코어/쉘 구조 분말 1 : 0.1∼10 중량비를 포함하고, 음극 합제밀도 1.90g/cc 이하에서 8% 이하의 스프링백(spring-back) 특성을 갖는 것을 특징으로 하며, 이러한 본 발명의 음극 활물질을 포함하는 음극 활물질 조성물로부터 제조된 음극을 포함하는 리튬 이차전지는 고에너지밀도, 우수한 전지 용량 및 수명 특성을 나타낸다. The present invention relates to a negative active material for a lithium secondary battery, comprising a single structure powder having no coating layer and a core / shell structure powder having a coating layer 1: 0.1 to 10 weight ratio, and having a negative electrode mixture density of 1.90 g / cc or less and 8% or less Characterized in that having a spring-back (spring-back) characteristics of the lithium secondary battery comprising a negative electrode prepared from the negative electrode active material composition comprising a negative electrode active material of the present invention has a high energy density, excellent battery capacity and life characteristics Indicates.

Description

고에너지밀도 리튬 이차전지용 음극 활물질{ANODE ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY HAVING HIGH ENERGY DENSITY}Anode active material for high energy density lithium secondary battery {ANODE ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY HAVING HIGH ENERGY DENSITY}

본 발명은 고에너지밀도의 리튬 이차전지의 제조에 사용될 수 있는 음극 활물질에 관한 것이다.The present invention relates to a negative electrode active material that can be used in the manufacture of a high energy density lithium secondary battery.

리튬 이차전지는 일반적으로 음극, 양극, 전해질 및 상기 전극들 사이에 리튬 이온-투과가능한 분리막을 포함하는 구조를 갖는다. 이러한 리튬 이차전지의 음극은 음극 활물질(예: 탄소계 물질), 도전제(예: 카본블랙), 바인더(예: 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 스티렌 부타디엔 고무(SBR)) 및 용매(예: N-메틸피롤리돈(NMP), 물)를 포함하는 슬러리 형태의 음극 조성물을 집전체의 표면 위에 코팅하고, 건조 및 압착함으로써 제조된다.A lithium secondary battery generally has a structure including a negative electrode, a positive electrode, an electrolyte, and a lithium ion-permeable separator between the electrodes. The negative electrode of the lithium secondary battery may include a negative electrode active material (eg, carbon-based material), a conductive agent (eg, carbon black), a binder (eg, polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene rubber (SBR)), and a solvent (eg, : N-methylpyrrolidone (NMP), water) is prepared by coating the surface of the current collector in the form of a slurry in the form of a slurry, drying and pressing.

상기 음극 활물질로는 결정질계 탄소 및 비정질계 탄소가 주로 사용되어 왔는데, 단일의 음극 활물질을 포함하는 음극 조성물로 음극을 제조하는 경우 음극판의 충진밀도의 향상 및 고용량화에 한계가 있어, 최근에는 입경이 상이한 2종 이상의 음극 활물질을 혼합하거나, 음극 활물질의 표면을 코팅 또는 표면처리하는 기술 이 제시되고 있다.As the negative electrode active material, crystalline carbon and amorphous carbon have been mainly used. When the negative electrode is manufactured from a negative electrode composition including a single negative electrode active material, there is a limit in improving the packing density and increasing the capacity of the negative electrode plate. Techniques for mixing two or more different negative electrode active materials or coating or surface treating a surface of a negative electrode active material have been proposed.

예를 들어, 미국 특허 제5,273,842호는 음극 활물질의 입경 분포가 경사 분포(grading distribution)가 되도록 분급하여 이를 음극 제조시 적용하는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 이 방법은 음극 활물질의 소모량이 많고 음극 활물질 자체의 제조시간이 길어진다는 단점을 갖는다.For example, U. S. Patent No. 5,273, 842 discloses a technique of classifying the particle size distribution of the negative electrode active material to be a grading distribution and applying the same to the manufacturing of the negative electrode. However, this method has the disadvantage that the consumption of the negative electrode active material is high and the manufacturing time of the negative electrode active material itself is long.

또한, 대한민국 특허공개 제1999-80594호 및 제2002-57347호는 각각 습식법 및 건식법에 의해 결정질계 탄소의 표면을 비정질계 탄소로 코팅하여 코어/쉘 구조, 즉 복층 구조의 음극 활물질을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 이렇게 제조된 복층 구조의 음극 활물질은 리튬의 층간 삽입시와 탈리시에 팽창성이 작고 분말과 전해액 사이 계면에서 비가역 반응을 거의 일으키지 않는 반면, 전극 압연시 충진성이 낮아 합제밀도 및 전기전도도 측면에서 불리하다는 단점을 갖는다.In addition, Korean Patent Publication Nos. 1999-80594 and 2002-57347 disclose a method of manufacturing a negative electrode active material having a core / shell structure, that is, a multilayer structure by coating the surface of crystalline carbon with amorphous carbon by wet and dry methods, respectively. Is starting. The thus prepared multilayer active material has a small expandability during intercalation and desorption of lithium and hardly causes irreversible reaction at the interface between the powder and the electrolyte. Has the disadvantage.

나아가, 대한민국 특허공개 제1999-30823호는 흑연계 탄소 섬유(fiber)와 흑연계 탄소 입자(particle)의 혼합물을 음극 활물질로서 이용하는 것을 개시하고 있으나, 이 경우 탄소 섬유와 탄소 입자 간의 분말 충진성이 떨어져서 음극의 충진밀도를 향상시키는 데에 여전히 한계를 가지며, 음극 표면에 탄소 섬유가 노출되어 이로 인해 분리막이 손상되는 문제점이 있었다.Furthermore, Korean Patent Laid-Open Publication No. 1999-30823 discloses using a mixture of graphite carbon fibers and graphite carbon particles as a negative electrode active material, but in this case, the powder filling property between the carbon fibers and the carbon particles There is still a limit in improving the filling density of the negative electrode apart, there is a problem that the membrane is damaged due to the exposure of carbon fiber to the negative electrode surface.

따라서, 본 발명의 목적은 음극의 충진밀도를 최대화시키고 리튬의 층간 삽입시와 탈리시에 음극의 변형을 최소화할 수 있는 음극 활물질, 및 이를 포함하는 음극 활물질 조성물로부터 제조된 음극을 포함하는, 고에너지밀도, 우수한 전지 용량 및 수명 특성을 갖는 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to include a negative electrode active material capable of maximizing the packing density of the negative electrode and minimizing the deformation of the negative electrode during intercalation and desorption of lithium, and a negative electrode prepared from a negative electrode active material composition comprising the same. It is to provide a lithium secondary battery having energy density, excellent battery capacity and lifespan characteristics.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 코팅층을 갖지 않는 단일 구조 분말 및 코팅층을 갖는 코어/쉘 구조 분말 1 : 0.1∼10 중량비를 포함하고, 음극 합제밀도 1.90g/cc 이하에서 8% 이하의 스프링백(spring-back) 특성을 갖는, 리튬 이차전지용 음극 활물질을 제공한다.In order to achieve the above object, in the present invention, a single structure powder having no coating layer and a core / shell structure powder having a coating layer 1: 0.1 to 10 weight ratio, and a spring mixture of 8% or less at a negative electrode mixture density of 1.90 g / cc or less Provided is a negative electrode active material for a lithium secondary battery having a spring property.

이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에 따른 리튬 이차전지용 음극 활물질은 코팅되지 않은 단일 구조 분말과 코팅된 코어/쉘 구조(복층 구조) 분말의 1 : 0.1∼10 중량비의 조합을 포함하는 것을 특징으로 한다.The negative electrode active material for a lithium secondary battery according to the present invention is characterized in that it comprises a combination of 1: 0.1 to 10 weight ratio of uncoated single structure powder and coated core / shell structure (multilayer structure) powder.

본 발명에서 음극 활물질로 사용가능한 단일 구조의 분말은 결정질 탄소(예: 천연 흑연, 인조 흑연 등), 비정질 탄소, 금속, 합금, 금속 산화물, 금속 질화물, 불소 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 물질일 수 있으며, 이 단일 구조 분말은 0.01 내지 40㎛ 범위의 평균 부피 입경을 갖는 것이 바람직하다.In the present invention, the single-structure powder usable as the negative electrode active material is selected from the group consisting of crystalline carbon (eg, natural graphite, artificial graphite, etc.), amorphous carbon, metals, alloys, metal oxides, metal nitrides, fluorine, and mixtures thereof. It is preferable that this single structure powder has an average volume particle size in the range of 0.01 to 40 μm.

또한, 본 발명에서 음극 활물질로 사용가능한, 코팅된 형태인 코어/쉘 구조 분말은 결정질 탄소(예: 천연 흑연, 인조 흑연 등), 비정질 탄소, 금속, 합금, 금속 산화물, 금속 질화물, 불소 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 각각 상이하게 선택된 코어 및 쉘 성분으로 이루어질 수 있으며, 그의 바람직한 예로는 비정 질 또는 결정질 탄소 코팅층을 갖는, 결정질 탄소, 금속, 합금, 금속 산화물 및 금속 질화물; 및 금속, 합금, 금속 산화물, 불소 중에서 선택된 1종 이상을 코팅층으로 갖는 결정질 탄소 및 비정질 탄소 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 이 코어/쉘 구조 분말의 코어는 0.01 내지 40㎛ 범위의 평균 부피 입경을 갖고, 쉘은 0.001 내지 1㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다.In addition, the coated core / shell structure powder usable as the negative electrode active material in the present invention is crystalline carbon (eg, natural graphite, artificial graphite, etc.), amorphous carbon, metals, alloys, metal oxides, metal nitrides, fluorine and these It may consist of a core and a shell component each differently selected from the group consisting of a mixture of crystalline carbon, metals, alloys, metal oxides and metal nitrides having an amorphous or crystalline carbon coating layer; And crystalline carbon and amorphous carbon having at least one selected from a metal, an alloy, a metal oxide, and fluorine as a coating layer. Preferably, the core of this core / shell structure powder has an average volume particle size in the range of 0.01 to 40 μm, and the shell may have a thickness in the range of 0.001 to 1 μm.

상기 코어/쉘 구조 분말은 단일 구조의 분말(코어 성분) 표면을 통상적인 습식법 또는 건식법에 의해 이종의 분말(쉘 성분)로 코팅함으로써 제조될 수 있는데, 구체적으로는 유기용매 중에서 코어 성분의 전구체와 쉘 성분을 혼합하여 환류반응시킨 후 여과 및 열처리하거나(습식법, 대한민국 특허공개 제1999-80594호 참조), 또는 분말상의 코어 성분과 분말상의 쉘 성분을 혼합하여 물리적으로 열을 발생시킨 후 500 내지 2800℃에서 1 내지 6시간 동안 2단계로 열처리함으로써(건식법, 대한민국 특허공개 제2002-57347호 참조) 코팅을 수행할 수 있다.The core / shell structure powder may be prepared by coating a single structure of the powder (core component) surface with a heterogeneous powder (shell component) by a conventional wet method or a dry method, specifically, a precursor of the core component in an organic solvent. After the shell component is mixed and refluxed, it is filtered and heat treated (wet method, see Korean Patent Laid-Open Publication No. 1999-80594), or the powder core component and the powder shell component are physically generated to generate heat, and then 500 to 2800. The coating may be performed by heat treatment in two steps at 1 ° C. for 1 to 6 hours (dry method, see Korean Patent Publication No. 2002-57347).

단일 구조의 분말은 리튬의 층간 삽입시와 탈리시에 팽창성이 크고 분말과 전해액 사이 계면에서 비가역 반응을 많이 일으키는 반면, 전극 압연시 충진성이 높아 합제밀도 및 전기전도도를 높일 수 있다는 장점을 가지며, 코어/쉘 구조의 분말은, 단일 구조의 분말의 물성과는 대조적으로, 리튬의 층간 삽입시와 탈리시에 팽창성이 작고 비가역 반응을 거의 일으키지 않는 반면, 전극 압연시 충진성이 낮아 합제밀도 및 전기전도도 측면에서 불리하다는 단점을 갖는다. 본 발명에 따르면, 코팅되지 않은 단일 구조의 음극 활물질 분말 및 코어/쉘 구조의 음극 활물질 분말을 1 : 0.1∼10 중량비로 혼합하여 사용함으로써 분말 각각의 장점을 부각시키 면서 각각의 단점을 보완할 수 있다. 상기 중량비 범위를 벗어나는 경우에는 단일 구조 분말과 코어/쉘 구조 분말의 혼합사용에 따른 본 발명의 목적하는 효과를 달성할 수 없다.The powder of single structure has the advantage that it is expandable during intercalation and desorption of lithium and causes a lot of irreversible reactions at the interface between powder and electrolyte, whereas it has high filling property when rolling electrode, which can increase the mixture density and electrical conductivity. In contrast to the physical properties of the powder of a single structure, the core / shell structure powder has a small expandability and little irreversible reaction during intercalation and desorption of lithium, whereas the packing density and electrical properties are low when the electrode is rolled. It is disadvantageous in terms of conductivity. According to the present invention, the uncoated negative electrode active material powder having a single structure and the negative electrode active material powder having a core / shell structure can be mixed in a ratio of 1: 0.1 to 10 by weight to highlight the advantages of each powder and to compensate for the respective disadvantages. have. If the weight ratio is out of range, the desired effect of the present invention may not be achieved by using a mixture of a single structure powder and a core / shell structure powder.

본 발명의 음극 활물질은 단일 구조의 분말과 코어/쉘 구조의 분말의 혼합물 100 중량부에 대해서 도전성 미립자를 0.1 내지 10 중량부의 양으로 추가로 포함할 수 있다.The negative electrode active material of the present invention may further include conductive fine particles in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture of the powder of the single structure and the powder of the core / shell structure.

상기 도전성 미립자는 음극 활물질 혼합분말의 전기전도도 및 충진성을 보다 향상시키는 역할을 하며, 이의 구체적인 예로는 결정질 탄소(예: 천연 흑연, 인조 흑연 등), 카본블랙, 카본나노섬유, 카본나노튜브 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 이 도전성 미립자는 바람직하게는 10nm 내지 10㎛ 범위, 더욱 바람직하게는 50nm 내지 5㎛ 범위의 입경을 가질 수 있으며, 도전성 미립자의 입경이 10nm 보다 작으면 충진성이 감소하면서 비가역 용량이 증가하게 되어 좋지 않고, 입경이 10㎛ 보다 큰 경우에도 충진성이 감소하여 좋지 않다.The conductive fine particles serve to further improve the electrical conductivity and filling properties of the negative active material mixed powder, specific examples thereof include crystalline carbon (eg, natural graphite, artificial graphite, etc.), carbon black, carbon nanofibers, carbon nanotubes, and the like. And mixtures thereof. The conductive fine particles may preferably have a particle size in the range of 10 nm to 10 μm, more preferably in the range of 50 nm to 5 μm, and when the particle size of the conductive fine particles is less than 10 nm, the reversible capacity may be increased while the filling property is decreased. In addition, even when the particle diameter is larger than 10 mu m, the filling property is not good to decrease.

본 발명의 음극 활물질을 필요에 따라 통상적으로 사용되는 도전성 미립자, 바인더, 증점제 및 용매와 함께 각각 통상적인 양으로 혼합함으로써 슬러리 형태의 음극 활물질 조성물을 제조할 수 있으며, 이와 같이 제조된 음극 활물질 조성물을 구리 집전체의 표면 위에 코팅한 후 코팅층을 80 내지 150℃에서 열풍 건조하고 압연기로 압착한 후 80 내지 150℃에서 8 내지 12시간 동안 진공 건조함으로써 리튬 이차전지용 음극판을 제조할 수 있다. 제조된 음극판의 두께는 단면 기준으로 30 내지 100㎛ 범위인 것이 적합하다.The negative electrode active material composition of the present invention may be prepared by mixing the negative electrode active material of the present invention in a conventional amount with the conductive fine particles, the binder, the thickener, and the solvent, which are usually used as needed, and the negative electrode active material composition prepared as described above may be prepared. After coating on the surface of the copper current collector, the coating layer may be hot-air dried at 80 to 150 ° C., pressed into a rolling mill, and then vacuum dried at 80 to 150 ° C. for 8 to 12 hours to prepare a negative electrode plate for a lithium secondary battery. The thickness of the prepared negative electrode plate is preferably in the range of 30 to 100㎛ on a cross-sectional basis.

본 발명에 따른 음극 활물질은 음극 압연시 충진성이 향상되어 합제밀도를 용이하게 증가시키고, 분말에 가해지는 스트레스가 적어서 분말 변형이 적고, 압연 후 일정 조건에 방치시 분말이 외압이 가해지기 전의 상태로 되돌아가려는 스프링백 현상이 크게 감소된다. 상기 스프링백 현상이 많이 발생하게 되면, 압연시 합제밀도가 증가하더라도 전지 내에서는 합제밀도가 감소하게 되어 고에너지밀도의 전지 구현이 어렵게 되고, 또한 일정 부피로 설계된 전지 내에서 전극간 압력이 증가하면서 전지 팽창을 유도하여, 전지 특성 및 안전성 저하의 원인이 될 수 있다. 스프링백 특성은 음극 합제밀도 1.90g/cc 이하를 기준하여, 음극의 두께를 압연 직후에 측정(두께 T1)하고, 압연 후 12시간 동안 진공 건조한 후에 측정(두께 T2)하여 측정된 각각의 음극 두께를 식[(T2 - T1)/T1*100]에 적용함으로써 산출할 수 있으며, 이 스프링백 특성이 8% 이하일 때 유리한 전지 성능을 발현할 수 있다. 즉, 스프링백 특성이 8% 이상이 되면, 음극판의 과다한 부피 팽창으로 인해 양극판 및 전지 자체에 스트레스를 주게 되고, 이러한 스트레스는 전기적 불균일성을 유발하여 전지 특성의 저하를 가져오게 된다.The negative electrode active material according to the present invention improves the filling property during the negative electrode rolling to easily increase the mixture density, less stress on the powder, less powder deformation, the state before the powder is applied when left under a certain condition after rolling The springback phenomenon to return to is greatly reduced. When the springback phenomenon occurs a lot, even though the mixture density increases during rolling, the mixture density decreases in the battery, making it difficult to implement a battery having a high energy density, and also increasing the pressure between electrodes in a battery designed with a constant volume. Induces battery expansion, which can cause battery characteristics and safety degradation. The springback characteristics were measured by measuring the thickness of the negative electrode immediately after rolling (thickness T1) based on the negative electrode mixture density of 1.90 g / cc or less, and measuring the thickness of each negative electrode after vacuum drying for 12 hours after rolling (thickness T2). Can be calculated by applying to [[T2-T1) / T1 * 100], and favorable battery performance can be expressed when this springback characteristic is 8% or less. That is, when the springback characteristic is 8% or more, stress is applied to the positive electrode plate and the battery itself due to excessive volume expansion of the negative electrode plate, and such stress causes electrical non-uniformity, leading to deterioration of battery characteristics.

이와 같이 제조된 음극, 양극 및 분리막으로 이루어진 전극 적층체를 권취(winding)하여 젤리롤(jelly roll)을 만든 후, 이를 전지 용기 안에 위치시키고 일부를 밀봉(sealing)한 다음, 용기 안에 전해질 조성물을 주입하고 필요에 따라 가열함으로써 본 발명의 음극을 포함하는 리튬 이차전지를 제조할 수 있다.Winding the electrode stack composed of the negative electrode, the positive electrode and the separator prepared in this way to make a jelly roll (rolling), it is placed in a battery container and sealed a portion (sealing), and then the electrolyte composition in the container The lithium secondary battery containing the negative electrode of this invention can be manufactured by injecting and heating as needed.

이와 같이, 특정 조합의 혼합분말로 이루어진 본 발명의 음극 활물질은 음극의 충진밀도를 최대화시키고 리튬의 층간 삽입시와 탈리시에 음극의 변형을 최소화 할 수 있으므로, 이를 포함하는 음극 활물질 조성물로부터 제조된 음극을 포함하는 리튬 이차전지는 고에너지밀도, 우수한 전지 용량 및 수명 특성을 나타낼 수 있다.As described above, the negative electrode active material of the present invention consisting of a specific combination of mixed powders can maximize the packing density of the negative electrode and minimize the deformation of the negative electrode during intercalation and desorption of lithium. The lithium secondary battery including the negative electrode may exhibit high energy density, excellent battery capacity, and lifetime characteristics.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예 1Example 1

평균 부피 입경 15㎛의 단일 구조의 결정질 탄소 분말과, 코어/쉘 구조(코어의 평균 부피 입경: 17㎛, 쉘의 두께: 0.04㎛)의, 비정질 탄소 코팅층을 갖는 결정질 탄소 분말을 1:0.5의 중량비로 혼합하고, 이 혼합물 100 중량부 대비 도전성 미립자로서 평균 입경 100nm의 카본블랙 2 중량부를 첨가하여 음극 활물질 혼합분말로서 사용하였다. 이때, 상기 비정질 탄소 코팅층을 갖는 결정질 탄소 분말은 제2002-57347호에 개시된 방법에 따라 제조하였다. 상기 음극 활물질 혼합분말 100 중량부, 바인더로서 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 2 중량부 및 증점제로서 카복실 메틸 셀룰로스(CMC) 2 중량부를 물과 함께 혼합하고 충분히 교반하여 음극 활물질 슬러리 조성물을 제조하였다.A crystalline carbon powder having a monocrystalline crystalline carbon powder having an average volume particle diameter of 15 µm and an amorphous carbon coating layer having a core / shell structure (average volume particle diameter of the core: 17 µm and a thickness of the shell: 0.04 µm) was 1: 0.5. 2 parts by weight of carbon black having an average particle diameter of 100 nm was added as conductive fine particles to 100 parts by weight of the mixture, and used as a negative electrode active material mixed powder. At this time, the crystalline carbon powder having the amorphous carbon coating layer was prepared according to the method disclosed in 2002-57347. 100 parts by weight of the negative active material mixed powder, 2 parts by weight of styrene butadiene rubber (SBR) as a binder, and 2 parts by weight of carboxy methyl cellulose (CMC) as a thickener were mixed with water and sufficiently stirred to prepare a negative electrode active material slurry composition.

상기 음극 활물질 슬러리 조성물을 구리 집전체의 표면 위에 닥터 블레이드(doctor blade)를 이용하여 코팅한 후 코팅층을 110℃에서 열풍 건조시키고 30kgf/cm2의 압력으로 롤-프레스한 후 120℃ 진공 오븐에서 12시간 동안 진공 건조 시켜서 두께 60㎛의 음극판을 제조하였다.The negative electrode active material slurry composition was coated on a surface of a copper current collector using a doctor blade, and then the coating layer was hot-air dried at 110 ° C., roll-pressed to a pressure of 30 kgf / cm 2 , and then in a 120 ° C. vacuum oven. By vacuum drying for a time, a negative electrode plate having a thickness of 60㎛ was prepared.

실시예 2Example 2

평균 부피 입경 20㎛의 단일 구조의 결정질 탄소 분말과, 코어/쉘 구조(코어의 평균 부피 입경: 18㎛, 쉘의 두께: 0.1㎛)의, 비정질 탄소 코팅층을 갖는 결정질 탄소 분말을 1:4의 중량비로 혼합하여 음극 활물질 혼합분말로서 사용하였다. 이때, 상기 비정질 탄소 코팅층을 갖는 결정질 탄소 분말은 제2002-57347호에 개시된 방법에 따라 제조하였다.A crystalline carbon powder having a monocrystalline crystalline carbon powder having an average volume particle diameter of 20 µm and an amorphous carbon coating layer having a core / shell structure (average volume particle diameter of the core: 18 µm and thickness of the shell: 0.1 µm) was 1: 4. It was mixed by weight ratio and used as a negative electrode active material mixing powder. At this time, the crystalline carbon powder having the amorphous carbon coating layer was prepared according to the method disclosed in 2002-57347.

도전성 미립자로서 평균 입경 4㎛의 흑연 3 중량부를 첨가한 것을 제외하고는, 상기 음극 활물질 혼합물을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질 슬러리 조성물 및 이로부터 음극판을 제조하였다.A negative electrode active material slurry composition and a negative electrode plate were prepared in the same manner as in Example 1, except that 3 parts by weight of graphite having an average particle diameter of 4 μm was added as the conductive fine particles.

실시예 3Example 3

평균 부피 입경 25㎛의 단일 구조의 결정질 탄소 분말과, 코어/쉘 구조(코어의 평균 부피 입경: 10㎛, 쉘의 두께: 0.05㎛)의, 비정질 탄소 코팅층을 갖는 결정질 탄소 분말을 1:1의 중량비로 혼합하고, 이 혼합물 100 중량부 대비 도전성 미립자로서 평균 입경 4㎛의 흑연 3 중량부를 첨가하여 음극 활물질 혼합분말로서 사용하였다. 이때, 상기 비정질 탄소 코팅층을 갖는 결정질 탄소 분말은 제2002-57347호에 개시된 방법에 따라 제조하였다.A crystalline carbon powder having a single structure having an average volume particle diameter of 25 μm and an amorphous carbon coating layer having a core / shell structure (average volume particle size of the core: 10 μm, thickness of the shell: 0.05 μm) is 1: 1. 3 parts by weight of graphite having an average particle diameter of 4 μm was added as conductive fine particles to 100 parts by weight of the mixture, and used as a negative electrode active material mixed powder. At this time, the crystalline carbon powder having the amorphous carbon coating layer was prepared according to the method disclosed in 2002-57347.

상기 음극 활물질 혼합물을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물 질 슬러리 조성물 및 이로부터 음극판을 제조하였다.A negative active material slurry composition and a negative electrode plate were prepared in the same manner as in Example 1 using the negative electrode active material mixture.

비교예 1Comparative Example 1

코어/쉘 구조(코어의 평균 부피 입경: 17㎛, 쉘의 두께: 0.04㎛)의, 비정질 탄소 코팅층을 갖는 결정질 탄소 분말만을 음극 활물질로서 사용하고, 슬러리 제조시 음극 활물질 100 중량부 대비 도전성 미립자로서 평균 입경 100nm의 카본블랙 2 중량부를 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질 슬러리 조성물 및 이로부터 음극판을 제조하였다.Only crystalline carbon powder having an amorphous carbon coating layer having a core / shell structure (average volume particle size of the core: 17 μm and shell thickness: 0.04 μm) was used as the negative electrode active material, and as conductive fine particles relative to 100 parts by weight of the negative electrode active material in slurry production. A negative electrode active material slurry composition and a negative electrode plate were prepared in the same manner as in Example 1, except that 2 parts by weight of carbon black having an average particle diameter of 100 nm was added.

비교예 2Comparative Example 2

평균 부피 입경 20㎛의 단일 구조의 결정질 탄소 분말만을 음극 활물질로서 사용하여 비교예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질 슬러리 조성물 및 이로부터 음극판을 제조하였다.A negative electrode active material slurry composition and a negative electrode plate were prepared in the same manner as in Comparative Example 1 using only crystalline carbon powder having a single structure having an average volume particle diameter of 20 μm as a negative electrode active material.

비교예 3Comparative Example 3

평균 부피 입경 20㎛의 단일 구조의 결정질 탄소 분말과, 코어/쉘 구조(코어의 평균 부피 입경: 18㎛, 쉘의 두께: 0.1㎛)의, 비정질 탄소 코팅층을 갖는 결정질 탄소 분말을 1:10.5의 중량비로 혼합하여 음극 활물질로서 사용하고, 슬러리 제조시 음극 활물질 100 중량부 대비 도전성 미립자로서 평균 입경 4㎛의 흑연 3 중량부를 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 음극 활물질 슬러리 조성물 및 이로부터 음극판을 제조하였다.A crystalline carbon powder having a single structure having an average volume particle diameter of 20 μm and an amorphous carbon coating layer having a core / shell structure (average volume particle size of the core: 18 μm, thickness of the shell: 0.1 μm) of 1: 10.5 The negative electrode active material slurry composition was prepared in the same manner as in Example 2, except that 3 parts by weight of graphite having an average particle diameter of 4 μm was added as conductive fine particles to 100 parts by weight of the negative electrode active material, mixed in a weight ratio, and used as a negative electrode active material. From this, a negative electrode plate was prepared.

실시예 4Example 4

평균 부피 입경 25㎛의 단일 구조의 결정질 탄소 분말과, 코어/쉘 구조(코어의 평균 부피 입경: 10㎛, 쉘의 두께: 0.05㎛)의, AlPO4 금속 산화물 코팅층을 갖는 결정질 탄소 분말을 1:1의 중량비로 혼합하여 음극 활물질 혼합분말로서 사용하였다. 이때, 상기 금속 산화물 코팅층을 갖는 결정질 탄소 분말은 다음과 같이 제조하였다. 먼저, 산화알루미늄 1g 및 제2인산암모늄 2g을 혼합하고 2시간 동안 교반한 후 pH 9의 겔 용액이 얻어질 때까지 암모니아를 첨가하였다. 생성된 겔 용액에 평균 입경이 20㎛인 분말 형태의 흑연 100g을 투입하여 1시간 동안 교반시킨 다음, 100℃에서 24시간 동안 건조하고 1200℃에서 소성시켜, AlPO4 금속 산화물이 코팅된 결정질 탄소 분말을 제조하였다.A crystalline carbon powder having a single structure of crystalline carbon powder having an average volume particle diameter of 25 μm and an AlPO 4 metal oxide coating layer having a core / shell structure (average volume particle diameter of the core: 10 μm, thickness of the shell: 0.05 μm) was 1: It was mixed by the weight ratio of 1 and used as a negative electrode active material mixing powder. In this case, the crystalline carbon powder having the metal oxide coating layer was prepared as follows. First, 1 g of aluminum oxide and 2 g of diammonium phosphate were mixed and stirred for 2 hours, and then ammonia was added until a gel solution of pH 9 was obtained. 100 g of graphite in powder form having an average particle diameter of 20 μm was added to the resulting gel solution, stirred for 1 hour, dried at 100 ° C. for 24 hours, and calcined at 1200 ° C., to form AlPO 4 metal oxide-coated crystalline carbon powder. Was prepared.

상기 음극 활물질 혼합물을 이용하여 실시예 2와 동일한 방법으로 음극 활물질 슬러리 조성물 및 이로부터 음극판을 제조하였다.A negative electrode active material slurry composition and a negative electrode plate were prepared in the same manner as in Example 2 using the negative electrode active material mixture.

비교예 4Comparative Example 4

코어/쉘 구조(코어의 평균 부피 입경: 10㎛, 쉘의 두께: 0.05㎛)의, AlPO4 금속 산화물 코팅층을 갖는 결정질 탄소 분말만을 음극 활물질로서 사용하여 실시예 4와 동일한 방법으로 음극 활물질 슬러리 조성물 및 이로부터 음극판을 제조하 였다.Negative electrode active material slurry composition in the same manner as in Example 4 using only crystalline carbon powder having an AlPO 4 metal oxide coating layer having a core / shell structure (average volume particle diameter of core: 10 μm, thickness of shell: 0.05 μm) as the negative electrode active material. And a negative electrode plate was prepared therefrom.

실시예 5Example 5

평균 부피 입경 25㎛의 단일 구조의 결정질 탄소 분말과, 코어/쉘 구조(코어의 평균 부피 입경: 10㎛, 쉘의 두께: 0.005㎛)의, 불소 코팅층을 갖는 결정질 탄소 분말을 1:1의 중량비로 혼합하여 음극 활물질 혼합분말로서 사용하였다. 이때, 상기 불소 코팅층을 갖는 결정질 탄소 분말은 결정질 탄소 분말을 300℃에서 1시간 동안 불소로 처리하여 제조하였다. 1: 1 weight ratio between the crystalline carbon powder having a single structure having an average volume particle diameter of 25 μm and the fluorocarbon coating layer having a fluorine coating layer having a core / shell structure (average volume particle size of the core: 10 μm, thickness of the shell: 0.005 μm). It was mixed with and used as a mixed powder of the negative electrode active material. At this time, the crystalline carbon powder having the fluorine coating layer was prepared by treating the crystalline carbon powder with fluorine for 1 hour at 300 ℃.

상기 음극 활물질 혼합물을 이용하여 실시예 2와 동일한 방법으로 음극 활물질 슬러리 조성물 및 이로부터 음극판을 제조하였다.A negative electrode active material slurry composition and a negative electrode plate were prepared in the same manner as in Example 2 using the negative electrode active material mixture.

비교예 5Comparative Example 5

코어/쉘 구조(코어의 평균 부피 입경: 10㎛, 쉘의 두께: 0.005㎛)의, 불소 코팅층을 갖는 결정질 탄소 분말만을 음극 활물질로서 사용하여 실시예 5와 동일한 방법으로 음극 활물질 슬러리 조성물 및 이로부터 음극판을 제조하였다.In the same manner as in Example 5, using only the crystalline carbon powder having a fluorine coating layer having a core / shell structure (average volume particle size of the core: 10 mu m, thickness of the shell: 0.005 mu m) as the negative electrode active material, the negative electrode active material slurry composition and the A negative electrode plate was prepared.

실시예 6Example 6

평균 부피 입경 20㎛의 단일 구조의 결정질 탄소 분말과, 코어/쉘 구조(코어의 평균 부피 입경: 1㎛, 쉘의 두께: 0.05㎛)의, 비정질 탄소 코팅층을 갖는 Si-Cu 합금 분말을 1:0.7의 중량비로 혼합하여 음극 활물질 혼합분말로서 사용하였다. 이때, 상기 비정질 탄소 코팅층을 갖는 합금 분말은 제2002-57347호에 개시된 방법에 따라 제조하였다.Si-Cu alloy powder having a single structure of crystalline carbon powder having an average volume particle diameter of 20 μm and an amorphous carbon coating layer having a core / shell structure (average volume particle size of the core: 1 μm, thickness of the shell: 0.05 μm): It mixed at the weight ratio of 0.7 and used it as a negative electrode active material mixing powder. At this time, the alloy powder having the amorphous carbon coating layer was prepared according to the method disclosed in 2002-57347.

도전성 미립자로서 평균 입경 100nm의 카본나노섬유 2 중량부를 첨가한 것을 제외하고는, 상기 음극 활물질 혼합물을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질 슬러리 조성물 및 이로부터 음극판을 제조하였다.A negative electrode active material slurry composition and a negative electrode plate were prepared in the same manner as in Example 1, except that 2 parts by weight of carbon nanofibers having an average particle diameter of 100 nm was added as the conductive fine particles.

비교예 6Comparative Example 6

코어/쉘 구조(코어의 평균 부피 입경: 1㎛, 쉘의 두께: 0.05㎛)의, 비정질 탄소 코팅층을 갖는 Si-Cu 합금 분말만을 음극 활물질로서 사용하여 실시예 6과 동일한 방법으로 음극 활물질 슬러리 조성물 및 이로부터 음극판을 제조하였다.A negative electrode active material slurry composition in the same manner as in Example 6 using only Si-Cu alloy powder having an amorphous carbon coating layer having a core / shell structure (average volume particle size of core: 1 μm, shell thickness: 0.05 μm) as a negative electrode active material And a negative electrode plate was prepared therefrom.

실시예 7Example 7

평균 부피 입경 20㎛의 단일 구조의 결정질 탄소 분말과, 코어/쉘 구조(코어의 평균 부피 입경: 10㎛, 쉘의 두께: 0.05㎛)의, 비정질 탄소 코팅층을 갖는 Sn-Ni 합금 분말을 1:1의 중량비로 혼합하여 음극 활물질 혼합분말로서 사용하였다. Sn-Ni alloy powder having a single structure of crystalline carbon powder having an average volume particle diameter of 20 μm and an amorphous carbon coating layer having a core / shell structure (average volume particle diameter of the core: 10 μm, thickness of the shell: 0.05 μm) 1: It was mixed by the weight ratio of 1 and used as a negative electrode active material mixing powder.

상기 음극 활물질 혼합물을 이용하여 실시예 6과 동일한 방법으로 음극 활물질 슬러리 조성물 및 이로부터 음극판을 제조하였다.A negative electrode active material slurry composition and a negative electrode plate were prepared in the same manner as in Example 6 using the negative electrode active material mixture.

비교예 7Comparative Example 7

실시예 7에서 제시된 코어/쉘 구조(코어의 평균 부피 입경: 10㎛, 쉘의 두 께: 0.05㎛)의, 비정질 탄소 코팅층을 갖는 Sn-Ni 합금 분말만을 음극 활물질로서 사용하여 실시예 7과 동일한 방법으로 음극 활물질 슬러리 조성물 및 이로부터 음극판을 제조하였다.Only the Sn-Ni alloy powder having an amorphous carbon coating layer having the core / shell structure (average volume particle diameter of the core: 10 μm, the thickness of the shell: 0.05 μm) shown in Example 7 was used as the negative electrode active material, and was the same as that of Example 7. By the method, a negative electrode active material slurry composition and a negative electrode plate were prepared therefrom.

실시예 8Example 8

평균 부피 입경 10㎛의 단일 구조의 Sn-Ni 합금 분말과, 코어/쉘 구조(코어의 평균 부피 입경: 17㎛, 쉘의 두께: 0.04㎛)의, 비정질 탄소 코팅층을 갖는 결정질 탄소 분말을 1:7의 중량비로 혼합하여 음극 활물질 혼합분말로서 사용하였다. A crystalline carbon powder having a single structure of Sn-Ni alloy powder having an average volume particle diameter of 10 μm and an amorphous carbon coating layer having a core / shell structure (average volume particle size of core: 17 μm, thickness of the shell: 0.04 μm) was 1: It was mixed by the weight ratio of 7 and used as a negative electrode active material mixing powder.

상기 음극 활물질 혼합물을 이용하여 실시예 6과 동일한 방법으로 음극 활물질 슬러리 조성물 및 이로부터 음극판을 제조하였다.A negative electrode active material slurry composition and a negative electrode plate were prepared in the same manner as in Example 6 using the negative electrode active material mixture.

비교예 8Comparative Example 8

평균 부피 입경 10㎛의 단일 구조의 Sn-Ni 합금 분말만을 음극 활물질 분말로서 사용하여 실시예 8과 동일한 방법으로 음극 활물질 슬러리 조성물 및 이로부터 음극판을 제조하였다.A negative electrode active material slurry composition and a negative electrode plate were prepared in the same manner as in Example 8 using only Sn-Ni alloy powder having a single structure having an average volume particle diameter of 10 μm as the negative electrode active material powder.

실시예 9Example 9

평균 부피 입경 20㎛의 단일 구조의 결정질 탄소 분말과, 코어/쉘 구조(코어의 평균 부피 입경: 10㎛, 쉘의 두께: 0.05㎛)의, 비정질 탄소 코팅층을 갖는 LiNiVO4 금속 산화물 분말을 1:0.3의 중량비로 혼합하여 음극 활물질 혼합분말로서 사용하였다. LiNiVO 4 metal oxide powder having a monocrystalline crystalline carbon powder having an average volume particle diameter of 20 μm and an amorphous carbon coating layer having a core / shell structure (average volume particle diameter of the core: 10 μm, thickness of the shell: 0.05 μm) was 1: It mixed at the weight ratio of 0.3 and used as the negative electrode active material mixing powder.

상기 음극 활물질 혼합물을 이용하여 실시예 6과 동일한 방법으로 음극 활물질 슬러리 조성물 및 이로부터 음극판을 제조하였다.A negative electrode active material slurry composition and a negative electrode plate were prepared in the same manner as in Example 6 using the negative electrode active material mixture.

비교예 9Comparative Example 9

코어/쉘 구조(코어의 평균 부피 입경: 10㎛, 쉘의 두께: 0.05㎛)의, 비정질 탄소 코팅층을 갖는 LiNiVO4 금속 산화물 분말만을 음극 활물질 분말로서 사용하여 실시예 9와 동일한 방법으로 음극 활물질 슬러리 조성물 및 이로부터 음극판을 제조하였다.A negative electrode active material slurry in the same manner as in Example 9 using only LiNiVO 4 metal oxide powder having an amorphous carbon coating layer having a core / shell structure (average volume particle diameter of core: 10 μm, thickness of shell: 0.05 μm) as the negative electrode active material powder A composition and a negative plate were prepared therefrom.

실시예 10Example 10

평균 부피 입경 10㎛의 단일 구조의 LiNiVO4 금속 산화물 분말과, 코어/쉘 구조(코어의 평균 부피 입경: 17㎛, 쉘의 두께: 0.04㎛)의 비정질 탄소 코팅층을 갖는 결정질 탄소 분말을 1:7의 중량비로 혼합하여 음극 활물질 혼합분말로서 사용하였다. A crystalline carbon powder having a monolithic LiNiVO 4 metal oxide powder having an average volume particle diameter of 10 μm and an amorphous carbon coating layer having a core / shell structure (average volume particle diameter of the core: 17 μm, thickness of the shell: 0.04 μm) is 1: 7. It was mixed by the weight ratio of and used as a negative electrode active material mixing powder.

상기 음극 활물질 혼합물을 이용하여 실시예 6과 동일한 방법으로 음극 활물질 슬러리 조성물 및 이로부터 음극판을 제조하였다.A negative electrode active material slurry composition and a negative electrode plate were prepared in the same manner as in Example 6 using the negative electrode active material mixture.

비교예 10Comparative Example 10

평균 부피 입경 20㎛의 단일 구조의 LiNiVO4 금속 산화물 분말만을 음극 활물질 분말로서 사용하여 실시예 10과 동일한 방법으로 음극 활물질 슬러리 조성물 및 이로부터 음극판을 제조하였다.A negative electrode active material slurry composition and a negative electrode plate were prepared in the same manner as in Example 10 using only LiNiVO 4 metal oxide powder having a single structure having an average volume particle diameter of 20 μm as the negative electrode active material powder.

시험예Test Example

상기 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 10에서 제조된 음극판 각각을 이용하여 통상적인 방법으로 코인 타입의 반쪽 전지를 제조하였다.Coin-type half cells were manufactured in a conventional manner using the negative electrode plates prepared in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 10, respectively.

제조된 음극판의 합제밀도를 압연 직후 측정하였다. 또한, 마이크로미터를 이용하여, 음극판의 두께를 압연 직후에 측정(두께 T1)하고 압연 후 12시간 동안 진공 건조한 후에 측정(두께 T2)하여 식[(T2 - T1)/T1*100]으로부터 음극 활물질의 스프링백 특성(%)을 측정하였다. 제조된 전지에 대해 가역 용량, 초기 효율, 고율 특성 및 수명 특성을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 전지를 0.2C로 충전한 후 0.2C로 방전시켰을 때의 방전 용량을 "가역 용량"으로, 이때의 충전 용량 대비 방전 용량의 비율을 "초기 효율"로, 이때의 방전 용량 대비 2C로 충전한 후 2.0C로 방전시켰을 때의 방전 용량의 비율을 "고율 특성"으로 하였다. 상기 "가역 용량"은 음극 활물질 무게 당 전지 용량(mAh/g) 및 음극 활물질이 코팅되었을 때의 부피 당 전지 용량(mAh/cc)으로 각각 나타내었으며, 부피 당 전지 용량은 무게 당 전지 용량에 합제밀도를 곱하여 구하였다. 즉, 합제밀도가 커질수록 부피 당 전지 용량이 커지며, 전지에서는 부피 당 전지 용량이 더욱 중요한 용량 값이 된다. "수명 특성"은 전지를 1.0C로 충전한 후 1.0C로 방전하는 것을 50회 반복한 후 첫회 방전 용량 대비 50회 방전 용량의 비율로 나타내었다.The mixture density of the prepared negative electrode plate was measured immediately after rolling. In addition, using a micrometer, the thickness of the negative electrode plate was measured immediately after rolling (thickness T1), and after vacuum drying for 12 hours after rolling (thickness T2), the negative electrode active material was obtained from the formula ((T2-T1) / T1 * 100]. The springback property (%) of was measured. Reversible capacity, initial efficiency, high rate characteristics, and lifetime characteristics of the manufactured batteries were measured, and the results are shown in Table 1 below. After the battery was charged to 0.2C and then discharged to 0.2C, the discharge capacity was "reversible capacity", and the ratio of the discharge capacity to the charging capacity at this time was "initial efficiency", after charging at 2C to the discharge capacity at this time. The ratio of the discharge capacity at the time of discharge at 2.0C was made into "high rate characteristic." The "reversible capacity" is represented by the battery capacity per weight of the negative electrode active material (mAh / g) and the battery capacity per volume when the negative electrode active material is coated (mAh / cc), respectively, the battery capacity per volume is combined with the battery capacity per weight. Obtained by multiplying the density. In other words, as the mixture density increases, the battery capacity per volume becomes larger, and in the battery, the battery capacity per volume becomes a more important capacity value. "Life characteristics" is expressed as a ratio of 50 times the discharge capacity to the first discharge capacity after 50 times the battery was charged to 1.0C and then discharged at 1.0C.

Figure 112006039604439-PAT00001
Figure 112006039604439-PAT00001

상기 표 1로부터, 본 발명의 실시예에서 제조된 음극판이 비교예에서 제조된 음극판에 비해 스프링백 특성이 우수하고 합제밀도가 높으며, 밀도가 유사할 경우에는 수명 특성이 높아서, 본 발명의 음극을 갖는 전지가 비교예의 음극을 갖는 전지에 비해 전지 성능 및 수명 특성이 모두 우수함을 알 수 있다.From Table 1, the negative electrode plate prepared in the embodiment of the present invention is superior to the negative electrode plate prepared in the comparative example, the mixture density is high, and when the density is similar, the life characteristics are high, the negative electrode of the present invention It can be seen that the battery having excellent battery performance and lifespan characteristics as compared with the battery having the negative electrode of Comparative Example.

이와 같이, 본 발명의 음극 활물질은 음극의 충진밀도를 최대화시키고 리튬의 층간 삽입시와 탈리시에 음극의 변형을 최소화할 수 있으므로, 이를 포함하는 음극 활물질 조성물로부터 제조된 음극을 포함하는 리튬 이차전지는 고에너지밀도, 우수한 전지 용량 및 수명 특성을 나타낼 수 있다.As described above, since the negative electrode active material of the present invention can maximize the filling density of the negative electrode and minimize the deformation of the negative electrode during intercalation and desorption of lithium, the lithium secondary battery including the negative electrode prepared from the negative electrode active material composition including the same. Can exhibit high energy density, excellent battery capacity and lifetime characteristics.

Claims (10)

코팅층을 갖지 않는 단일 구조 분말 및 코팅층을 갖는 코어/쉘 구조 분말 1 : 0.1∼10 중량비를 포함하고, 음극 합제밀도 1.90g/cc 이하에서 8% 이하의 스프링백(spring-back) 특성을 갖는, 리튬 이차전지용 음극 활물질.Single structure powder having no coating layer and core / shell structure powder having coating layer 1: 0.1 to 10 weight ratio, having a spring-back characteristic of 8% or less at a negative electrode mixture density of 1.90 g / cc or less, Anode active material for lithium secondary battery. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 단일 구조의 분말이 결정질 탄소, 비정질 탄소, 금속, 합금, 금속 산화물, 금속 질화물, 불소 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는, 리튬 이차전지용 음극 활물질.The powder of a single structure is selected from the group consisting of crystalline carbon, amorphous carbon, metals, alloys, metal oxides, metal nitrides, fluorine and mixtures thereof, the negative electrode active material for lithium secondary batteries. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 단일 구조의 분말이 0.01 내지 40㎛ 범위의 평균 부피 입경을 갖는 것임을 특징으로 하는, 리튬 이차전지용 음극 활물질.The powder of a single structure is characterized in that it has an average volume particle size in the range of 0.01 to 40㎛, lithium secondary battery negative electrode active material. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 코어/쉘 구조의 분말이 결정질 탄소, 비정질 탄소, 금속, 합금, 금속 산화물, 금속 질화물, 불소 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 각각 상이하게 선택된 코어 및 쉘 성분으로 이루어진 것임을 특징으로 하는, 리튬 이차전지용 음극 활물질.For lithium secondary battery, characterized in that the powder of the core / shell structure is composed of core and shell components differently selected from the group consisting of crystalline carbon, amorphous carbon, metal, alloy, metal oxide, metal nitride, fluorine and mixtures thereof. Negative electrode active material. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 코어/쉘 구조의 분말이, 비정질 또는 결정질 탄소 코팅층을 갖는, 결정질 탄소, 금속, 합금, 금속 산화물 또는 금속 질화물; 또는 금속, 합금, 금속 산화물, 불소 중에서 선택된 1종 이상을 코팅층으로 갖는 결정질 탄소 또는 비정질 탄소임을 특징으로 하는, 리튬 이차전지용 음극 활물질.The powder of the core / shell structure may be crystalline carbon, metal, alloy, metal oxide or metal nitride, having an amorphous or crystalline carbon coating layer; Or crystalline carbon or amorphous carbon having at least one selected from a metal, an alloy, a metal oxide, and fluorine as a coating layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 코어/쉘 구조의 분말의 코어가 0.01 내지 40㎛ 범위의 평균 부피 입경을 갖고, 쉘이 0.001 내지 1㎛ 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 리튬 이차전지용 음극 활물질.A negative electrode active material for a lithium secondary battery, characterized in that the core of the powder of the core / shell structure has an average volume particle diameter in the range of 0.01 to 40 μm, and the shell has a thickness in the range of 0.001 to 1 μm. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 단일 구조 분말과 코어/쉘 구조 분말의 혼합물 100 중량부에 대해서 도전성 미립자를 0.1 내지 10 중량부의 양으로 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 리튬 이차전지용 음극 활물질.An anode active material for a lithium secondary battery, characterized in that it further comprises conductive fine particles in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture of the single structure powder and the core / shell structure powder. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 도전성 미립자가 10nm 내지 10㎛ 범위의 입경을 갖는 것임을 특징으로 하는, 리튬 이차전지용 음극 활물질.The negative electrode active material for lithium secondary batteries, wherein the conductive fine particles have a particle size in the range of 10 nm to 10 μm. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 도전성 미립자가 결정질 탄소, 카본블랙, 카본나노섬유, 카본나노튜브 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는, 리튬 이차전지용 음극 활물질.Electroconductive fine particles are selected from the group consisting of crystalline carbon, carbon black, carbon nanofibers, carbon nanotubes and mixtures thereof, the negative electrode active material for a lithium secondary battery. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 음극 활물질을 함유하는 음극 활물질 조성물을 집전체의 표면 위에 코팅한 후 코팅층을 건조하고 압착하여 얻어진 음극, 양극, 전해질 및 상기 전극들 사이에 리튬 이온-투과가능한 분리막을 포함하는 리튬 이차전지.A lithium ion-transmission between the negative electrode, the positive electrode, the electrolyte and the electrodes obtained by coating the negative electrode active material composition containing the negative electrode active material of any one of claims 1 to 9 on the surface of the current collector and then drying and compressing the coating layer. Lithium secondary battery comprising a possible separator.
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KR20130142877A (en) * 2011-04-13 2013-12-30 에스 이 아이 가부시키가이샤 Electrode material for lithium secondary battery and lithium secondary battery
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100878343B1 (en) * 2007-06-27 2009-01-14 에너그린(주) Negative electrode for nickel/zinc secondary battery and fabrication method thereof
KR20130142877A (en) * 2011-04-13 2013-12-30 에스 이 아이 가부시키가이샤 Electrode material for lithium secondary battery and lithium secondary battery
JP2019508355A (en) * 2016-01-21 2019-03-28 イメリス グラファイト アンド カーボン スイッツァランド リミティド Carbonaceous material and method of using the same

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