KR20090010670A - Method of preparing negative active material for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including negative active material prepared therefrom - Google Patents

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Abstract

A secondary lithium battery containing negative active material prepared by a method of preparing a negative active material is provided to improve the capability. A method of preparing a negative active material for a lithium secondary battery comprises (S1) a step of forming the complex compound solution by mixing lithium salt, vanadate, amine-based compound and optionally M-containing salt in a solvent; (S2) a step of forming a negative active material precursor by volatilizing the solvent of the complex compound solution; and (S3) a step of manufacturing a negative active material by calcining the negative active material precursor in reduction.

Description

리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법 및 그 방법에 따라 제조된 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지{METHOD OF PREPARING NEGATIVE ACTIVE MATERIAL FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY AND RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY INCLUDING NEGATIVE ACTIVE MATERIAL PREPARED THEREFROM}TECHNICAL FIELD OF PREPARING NEGATIVE ACTIVE MATERIAL FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY AND RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY INCLUDING NEGATIVE ACTIVE MATERIAL PREPARED THEREFROM

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법 및 그 방법에 따라 제조된 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용량 특성 및 수명 특성이 우수한 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법 및 그 방법에 따라 제조된 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery, and a lithium secondary battery including a negative electrode active material prepared according to the method, and more particularly, to a method for producing a negative electrode active material for lithium secondary batteries having excellent capacity characteristics and lifetime characteristics. It relates to a lithium secondary battery comprising a negative electrode active material prepared according to the method.

최근의 휴대용 소형 전자기기의 전원으로서 각광받고 있는 리튬 이차 전지는 유기 전해질을 사용하여 기존의 알칼리 수용액을 사용한 전지보다 2배 이상의 높은 방전 전압을 보임으로써 높은 에너지 밀도를 나타내는 전지이다.Lithium secondary batteries, which are in the spotlight as power sources of recent portable small electronic devices, exhibit high energy density by showing a discharge voltage that is twice as high as a battery using an aqueous alkali solution using an organic electrolyte.

리튬 이차 전지의 양극 활물질로는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNi1 -xCoxO2(0 < x < 1)등과 같이, 리튬의 인터칼레이션이 가능한 구조를 가진 리튬과 전이 금속으로 이루어진 산화물을 주로 사용하였다. Examples of the positive electrode active material of a lithium secondary battery include lithium and a transition metal having a structure capable of intercalating lithium, such as LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , and LiNi 1- x Co x O 2 (0 <x <1). Oxides were mainly used.

음극 활물질로는 리튬의 삽입 및 탈리가 가능한 인조 흑연, 천연 흑연 및 하드 카본을 포함한 다양한 형태의 탄소계 재료가 적용되어 왔다. 상기 탄소 계열중 흑연은 리튬 대비 방전 전압이 -0.2V로 낮아, 흑연을 음극 활물질로 사용한 전지는 3.6V의 높은 방전 전압을 나타내어, 리튬 전지의 에너지 밀도면에서 이점을 제공하며, 또한 뛰어난 가역성으로 리튬 이차 전지의 장수명을 보장하여 가장 널리 사용되고 있다. 그러나 흑연 활물질은 극판 제조시 흑연의 밀도(이론 밀도 2.2g/cc)가 낮아 극판의 단위 부피당 에너지 밀도 측면에서는 용량이 낮은 문제점이 있고, 높은 방전 전압에서는 사용되는 유기 전해질과의 부반응이 일어나기 쉬워, 전지의 오동작 및 과충전 등에 의해 발화 혹은 폭발의 위험성이 있다. As the negative electrode active material, various types of carbon-based materials including artificial graphite, natural graphite, and hard carbon capable of inserting and desorbing lithium have been applied. The graphite in the carbon series has a low discharge voltage of -0.2V compared to lithium, and the battery using graphite as a negative electrode active material exhibits a high discharge voltage of 3.6V, providing an advantage in terms of energy density of the lithium battery and providing excellent reversibility. It is the most widely used to ensure the long life of the lithium secondary battery. However, the graphite active material has a low capacity in terms of energy density per unit volume of the electrode plate due to the low graphite density (theoretical density of 2.2 g / cc) when manufacturing the electrode plate, and at high discharge voltage, side reactions with the organic electrolyte used are likely to occur. There is a risk of fire or explosion due to battery malfunction or overcharging.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 산화물 음극이 최근 개발되고 있다. 후지 필름이 연구 개발한 비정질의 주석 산화물은 중량당 800 mAh/g의 고용량을 나타내나, 초기 비가역 용량이 50% 정도 되는 치명적인 문제가 있으며, 방전 전위가 0.5V 이상이고 비정질상 특유의 전체적으로 부드러운 전압 프로파일(smooth voltage profile)로 전지로 구현되기 어려운 문제가 있다. 또한 충방전에 의해 주석 산화물 중 일부가 산화물에서 주석 금속으로 환원되는 등 부수적인 문제도 심각하게 발생되고 있어 전지에의 사용을 더욱 어렵게 하고 있는 실정이다. In order to solve this problem, oxide cathodes have recently been developed. The amorphous tin oxide researched and developed by FUJIFILM exhibits a high capacity of 800 mAh / g per weight, but has a fatal problem with an initial irreversible capacity of about 50%, and has a discharge potential of 0.5 V or more and an amorphous characteristic unique overall soft voltage profile. (smooth voltage profile) has a problem that is difficult to be implemented as a battery. In addition, incidental problems such as reduction of some tin oxides from oxides to tin metals due to charging and discharging are also seriously occurring, making it more difficult to use them in batteries.

이외에 산화물 음극으로 일본 특허 공개 번호 제2002-216753호에 LiaMgbVOc(0.05≤a≤3, 0.12≤b≤2, 2≤2c-a-2b≤5) 음극 활물질이 기술되어 있다. 또한, 일본 전지 토론회 2002년 요지집번호 3B05에서는 Li1 .1V0 .9O2의 리튬 이차 전지 음극 특성에 대해 발표된 바 있다. In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-216753 describes Li a Mg b VO c (0.05 ≦ a ≦ 3, 0.12 ≦ b ≦ 2, 2 ≦ 2c-a-2b ≦ 5) as an oxide cathode. Further, in the Japanese Battery discussion yojijip number 3B05 2002 years been published for a lithium secondary battery negative electrode characteristics of the Li 1 .1 V 0 .9 O 2 .

그러나 아직 산화물 음극으로는 만족할 만한 전지 성능을 나타내지 못하여 그에 관한 연구가 계속 진행 중에 있다.However, the oxide negative electrode does not yet exhibit satisfactory battery performance, and research on it is ongoing.

본 발명은 용량 특성 및 수명 특성이 우수한 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention provides a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery having excellent capacity characteristics and lifespan characteristics.

본 발명은 상술한 방법에 의해 제조된 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다.The present invention provides a lithium secondary battery comprising the negative electrode active material produced by the above-described method.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 리튬염, 바나듐염, 선택적으로 M 함유 염, 및 아민계 화합물을 용매에서 혼합하여 착화합물 용액을 형성하는 단계, 상기 착화합물 용액의 용매를 휘발하여 음극 활물질 전구체를 형성하는 단계, 및 상기 음극 활물질 전구체를 환원 하소하여 하기 화학식 1의 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention is to form a complex solution by mixing a lithium salt, vanadium salt, optionally M-containing salt, and an amine compound in a solvent, volatilize the solvent of the complex solution to form a negative electrode active material precursor Forming, and reducing and calcining the negative electrode active material precursor to prepare a negative electrode active material for a lithium secondary battery of the formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Li1 + xV1 -x- yMyO2 +z Li 1 + x V 1 -x- y M y O 2 + z

(상기 화학식 1에서, 0.01 ≤ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.3, -0.2 ≤ z ≤ 0.2 이고, M은 바나듐 이외의 전이금속, 알칼리 금속, 알칼리 토류금속, 반금속, 및 이 들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이다.)(In the formula 1, 0.01 ≤ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.3, -0.2 ≤ z ≤ 0.2, M is composed of transition metals other than vanadium, alkali metals, alkaline earth metals, semimetals, and combinations thereof Element selected from the group.)

본 발명은 또한, 상기 방법에 따라 제조된 음극 활물질을 포함하는 음극, 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 양극 활물질을 포함하는 양극, 및 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.The present invention also provides a lithium secondary battery comprising a negative electrode comprising a negative electrode active material prepared according to the method, a positive electrode including a positive electrode active material capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions, and an electrolyte to provide.

본 발명의 리튬 이차 전지용 음극 활물질 제조 방법에 따른 리튬 이차 전지용 음극 활물질은 향상된 용량 특성 및 수명 특성을 나타낸다.The negative electrode active material for a lithium secondary battery according to the method for preparing a negative electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention exhibits improved capacity characteristics and life characteristics.

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

리튬 바나듐계 산화물(이하 LVO라 함) 음극 활물질은 Li2CO3 또는 LiOH과 V2O3 또는 V2O4를 분쇄 및 혼합하고, 하소한 후 스크리닝(Screening)하는 공정을 통하여 제조된다. 일반적으로 음극 활물질의 수명 특성 및 용량 특성과 같은 전기화학적 특성은 전극 밀도와 비례하므로, LVO의 전기화학적 특성을 향상시키기 위해서는 리튬과 바나듐의 균질한 혼합, 결정 구조, 결정화도, 리튬/바나듐의 정량비, c/a 격자 상수 비(c/a lattice constant ratio), 바나듐의 산화수, 1차 입자의 형상과 크기, 및 2차 입자의 입도 등, 전극 밀도와 관련이 있는 변수의 제어가 요구된다. The lithium vanadium oxide (hereinafter referred to as LVO) negative electrode active material is manufactured through a process of grinding and mixing Li 2 CO 3 or LiOH with V 2 O 3 or V 2 O 4 , calcining and screening. In general, electrochemical properties such as lifetime characteristics and capacity characteristics of the negative electrode active material are proportional to the electrode density. Therefore, in order to improve the electrochemical properties of LVO, homogeneous mixing of lithium and vanadium, crystal structure, crystallinity, and quantitative ratio of lithium / vanadium control of variables related to electrode density, such as c / a lattice constant ratio, oxidation rate of vanadium, shape and size of primary particles, and particle size of secondary particles, is required.

그러나, 상기 방법으로는 결정 구조, 결정화도, 격자 상수 비, 및 바나듐 산화수는 제어할 수 있으나, 높은 하소 온도에서 입자끼리 뭉치는 문제점 및 이에 따 른 리튬/ 바나듐의 정량비, 1차 입자의 형상과 크기, 또는 2차 입자의 입도를 제어하기 어려워, 전극 밀도 향상을 통한 용량 전기화학적 특성 및 재현성의 확보가 어렵다. However, although the crystal structure, crystallinity, lattice constant ratio, and vanadium oxide number can be controlled by the method, the problem of aggregation of particles at high calcination temperatures and the consequent ratio of lithium / vanadium, shape of primary particles, It is difficult to control the size, or the particle size of the secondary particles, it is difficult to secure capacitive electrochemical properties and reproducibility by improving the electrode density.

특히, 기존 LVO의 도전성을 개선한 LiVMO는, 리튬 원료 물질인 Li2CO3 또는 LiOH과 바나듐 원료 물질인 V2O3 또는 V2O4를 1차로 분쇄 및 혼합하고, 하소하여 얻은 혼합물과 MO2 산화물을 2차로 분쇄 및 혼합하고, 하소한 후, 스크리닝하는 복잡한 공정으로 제조되기 때문에, 상기 전극 밀도와 관련 있는 변수를 제어하는데 더욱 어려움이 있다.In particular, LiVMO, which improves the conductivity of the existing LVO, is mainly obtained by pulverizing and mixing Li 2 CO 3 or LiOH, a lithium raw material, and V 2 O 3 or V 2 O 4 , a vanadium raw material, and calcining the mixture. It is more difficult to control the parameters related to the electrode density because it is prepared by a complex process of grinding and mixing the secondary oxide secondly, calcining and then screening.

이에 대해서, 본 발명의 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법에 따르면, 바나듐과 리튬의 혼합도가 증가되고, 리튬/바나듐의 정량비, 1차 입자의 형상과 크기, 2차 입자의 입도, 리튬의 휘발 정도, 바나듐의 산화 정도를 제어할 수 있으며, 결정화도가 높아 향상된 용량 특성, 수명 특성, 및 재현성을 나타낼 수 있는 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조할 수 있다.On the other hand, according to the manufacturing method of the negative electrode active material for lithium secondary batteries of this invention, the mixing degree of vanadium and lithium increases, the quantitative ratio of lithium / vanadium, the shape and size of a primary particle, the particle size of a secondary particle, lithium The degree of volatilization, the degree of oxidation of vanadium can be controlled, and the crystallinity can be manufactured to produce a negative electrode active material for a lithium secondary battery that can exhibit improved capacity characteristics, life characteristics, and reproducibility.

본 발명은 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법에 관한 것으로서, 도 1은 상기 음극 활물질의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.The present invention relates to a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery, Figure 1 is a flow chart showing a method for producing the negative electrode active material.

도 1을 참조하면, 하기 화학식 1로 표현되는 본 발명의 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법은, 리튬염, 바나듐염, 선택적으로 M 함유 염, 및 아민계 화합물을 용매에서 혼합하여 착화합물 용액을 형성하는 단계(S1), 상기 착화합물 용액의 용매를 휘발하여 음극 활물질 전구체를 형성하는 단계(S2), 및 상기 음극 활 물질 전구체를 환원 하소하여 하기 화학식 1의 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조하는 단계(S3)를 포함한다. Referring to FIG. 1, in the method of preparing a negative active material for a lithium secondary battery of the present invention represented by the following Chemical Formula 1, a lithium salt, a vanadium salt, an M-containing salt, and an amine compound are mixed in a solvent to form a complex solution. (S1), volatilizing the solvent of the complex solution to form a negative electrode active material precursor (S2), and reducing and calcining the negative electrode active material precursor to prepare a negative electrode active material for a lithium secondary battery of Formula 1 below (S3). ).

[화학식 1][Formula 1]

Li1 + xV1 -x- yMyO2 +z Li 1 + x V 1 -x- y M y O 2 + z

(상기 화학식 1에서, 0.01 ≤ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.3, -0.2 ≤ z ≤ 0.2 이고, M은 바나듐 이외의 전이금속, 알칼리 금속, 알칼리 토류금속, 반금속, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이다.)(In the formula 1, 0.01 ≤ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.3, -0.2 ≤ z ≤ 0.2, M is composed of transition metals other than vanadium, alkali metals, alkaline earth metals, semimetals, and combinations thereof Element selected from the group.)

먼저, 리튬염, 바나듐염, 선택적으로 M 함유 염, 및 아민계 화합물을 용매에서 혼합하여 착화합물 용액을 형성한다(S1).First, a lithium salt, vanadium salt, optionally M containing salt, and an amine compound are mixed in a solvent to form a complex solution (S1).

상기 리튬염으로는 LiX (X는 F, Cl, Br, 또는 I), Li2CO3, LiNO3, Li2SO4, LiOH, Li2C2O4, LiCOOH, LiC2O2H3, 및 이들의 수화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of the lithium salt include LiX (X is F, Cl, Br, or I), Li 2 CO 3 , LiNO 3 , Li 2 SO 4 , LiOH, Li 2 C 2 O 4 , LiCOOH, LiC 2 O 2 H 3 , And hydrates thereof, and those selected from the group consisting of a combination thereof may be used, but is not limited thereto.

상기 바나듐염으로는 VOCl2, V0Cl3, V0SO4, VCl3, VCl4, 및 이들의 수화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.The vanadium salt is VOCl 2 , V0Cl 3 , V0SO 4 , VCl 3 , VCl 4 , and hydrates thereof, and combinations thereof may be used.

또한, 목적 생성물에 따라서, 선택적으로 M 함유 염이 더욱 첨가될 수 있다. 상기 M 함유 염의 M은 바나듐(Ⅲ, Ⅳ)과 비슷한 이온 반경(0.78 Å)을 갖는 원소로서, 팔면체 복합체 구조일 수 있고, 또한 바나듐(Ⅲ, Ⅳ)과 비슷한 전자 구조를 갖는 원소일 수 있다. 상기 M의 대표적인 예로는 바나듐 이외의 전이금속, 알칼리 금속, 알칼리 토류금속, 반금속(비금속과 금속의 중간 성질을 가지며, 대표적으로는 비스무트(Bi), 안티몬(Sb), 비소(As), 규소(Si), 게르마늄(Ge) 등이 있음), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소 등을 들 수 있다. 상기 M은 리튬 바나듐계 산화물에 균질한 분포로 치환되어 활물질의 구조적인 안정성 및 도전성을 향상시킨다. 상기 M 함유 염으로는 M을 함유하는 수산화물, 수화물, 산화물, 질화물, 질산염, 탄산염, 황산염, 염화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 들 수 있다.In addition, depending on the desired product, M-containing salts may optionally be further added. M of the M-containing salt may be an element having an ionic radius (0.78 kV) similar to vanadium (III, IV), an octahedral composite structure, or an element having an electronic structure similar to vanadium (III, IV). Representative examples of M include transition metals other than vanadium, alkali metals, alkaline earth metals, and semimetals (having intermediate properties of nonmetals and metals, and typically, bismuth (Bi), antimony (Sb), arsenic (As), and silicon). (Si), germanium (Ge) and the like), and an element selected from the group consisting of a combination thereof. The M is substituted with a homogeneous distribution in the lithium vanadium oxide to improve the structural stability and conductivity of the active material. The M-containing salts include those selected from the group consisting of M-containing hydroxides, hydrates, oxides, nitrides, nitrates, carbonates, sulfates, chlorides, and combinations thereof.

상기 아민계 화합물은 리튬 이온, 바나듐 이온, 및 선택적으로 첨가되는 M 이온을 킬레이션시켜 착화합물을 형성한다.The amine compound chelates lithium ions, vanadium ions, and optionally added M ions to form a complex compound.

상기 아민계 화합물로는 알킬렌디아민테트라아세트산, 테트라알킬알킬렌디아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 있다. 이때, 상기 아민계 화합물에서, 알킬렌은 C2 내지 C8의 알킬렌인 것이 바람직하고, 상기 알킬은 C1 내지 C6의 알킬인 것이 바람직하다. 상기 아민계 화합물의 대표적인 예로는, 에틸렌디아민테트라아세트산, 테트라메틸프로필렌디아민, 테트라메틸에틸렌디아민, 및 이들의 조합을 들 수 있으며, 가장 바람직하게는 에틸렌디아민테트라아세트산을 사용할 수 있다.As the amine compound, those selected from the group consisting of alkylenediamine tetraacetic acid, tetraalkylalkylenediamine, and combinations thereof can be used. In this case, in the amine compound, alkylene is preferably C 2 to C 8 alkylene, and the alkyl is preferably C 1 to C 6 alkyl. Representative examples of the amine compound include ethylenediaminetetraacetic acid, tetramethylpropylenediamine, tetramethylethylenediamine, and combinations thereof, and most preferably ethylenediaminetetraacetic acid can be used.

상기 리튬염, 바나듐염, 및 선택적으로 M 함유 염은, 상기 화학식 1의 각 원소들간의 몰비로 적절히 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 다음의 몰비로 혼합하여 사용할 수 있다.The lithium salt, vanadium salt, and optionally M-containing salt may be appropriately mixed in the molar ratio between the elements of the formula (1), preferably used in the following molar ratio.

상기 리튬염 및 바나듐염은 리튬과 바나듐의 몰비가 1.01 : 1 내지 1.5 : 1이 되도록 첨가되는 것이 바람직하고, 1.05 : 1 내지 1.2 : 1이 되도록 첨가되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 범위 내에서는 단일상(mono-phase)이 형성되는 장점이 있어 바람직하며, 상기 범위를 벗어나는 경우 부가적인 상(other-phase)이 형성되는 문제점이 발생할 수 있어 바람직하지 못하다. The lithium salt and the vanadium salt are preferably added so that the molar ratio of lithium and vanadium is 1.01: 1 to 1.5: 1, and more preferably 1.05: 1 to 1.2: 1. Within this range, there is an advantage in that a mono-phase is formed, and if it is out of the range, an additional phase may be formed, which is not preferable.

상기 바나듐염 및 M 함유 염은 바나듐과 M의 몰비가 1.0 : 0 내지 0.7 : 0.3이 되도록 첨가되는 것이 바람직하고, 0.99 : 0.01 내지 0.8 : 0.2가 되도록 첨가되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 범위 내에서는 단일상이 형성되는 장점이 있어 바람직하며, 상기 범위를 벗어나는 경우 부가적인 상이 형성되는 문제점이 발생할 수 있어 바람직하지 못하다.The vanadium salt and the M-containing salt are preferably added so that the molar ratio of vanadium and M is 1.0: 0 to 0.7: 0.3, more preferably 0.99: 0.01 to 0.8: 0.2. Within this range, there is an advantage in that a single phase is formed, and if it is out of the above range, an additional phase may be formed, which is not preferable.

또한, 아민계 화합물은, 리튬염과 아민계 화합물의 몰비가 1 : 1 내지 1 : 6이 되도록 첨가되는 것이 바람직하고, 1 : 2 내지 1 : 4가 되도록 첨가되는 것이 보다 바람직하다. 상기 범위 내에서는 균일한 리튬산화물을 얻을 수 있어 바람직하다.In addition, the amine compound is preferably added so that the molar ratio of the lithium salt and the amine compound is 1: 1 to 1: 6, and more preferably added so as to be 1: 2 to 1: 4. It is preferable to obtain a uniform lithium oxide within the above range.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음극 활물질 제조시 중간 물질로 생성되는 착화합물의 구조를 나타낸 모식도로서, 이는 이론적으로 표현한 것이므로, 상기 착화합물이 반드시 하기 구조로 한정되는 것은 아니다. 상기 도 2를 참조하면, 아민계 화합물(2)이, 리튬 이온(3), 바나듐 이온(4), 및 M 이온(5)을 킬레이션시켜, 원자 수준의 균질한 착화합물(1)을 형성함을 확인할 수 있다. Figure 2 is a schematic diagram showing the structure of the complex compound to be produced as an intermediate material during the preparation of the negative electrode active material according to an embodiment of the present invention, since it is expressed theoretically, the complex is not necessarily limited to the following structure. Referring to FIG. 2, the amine compound (2) chelates lithium ions (3), vanadium ions (4), and M ions (5) to form an atomic level homogeneous complex (1). can confirm.

상기 용매로는 물, 알코올, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 상기 알코올로는 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 및 이들의 조합으로 이루어진 것을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 가장 바람직하게는 상기 용매로 물을 사용할 수 있다.The solvent may be selected from the group consisting of water, alcohols, and combinations thereof, and the alcohols may include ethanol, methanol, isopropanol, and combinations thereof, but is not limited thereto. Most preferably, water may be used as the solvent.

상기 용매로서, 물 또는 알코올 등의 극성 용매를 사용하는 경우, 염기성 물질을 적정량 첨가하면 아민계 화합물의 용해도를 높일 수 있어 바람직하다. 바람직한 염기성 물질로는 하기 화학식 2로 표현되는 것을 사용할 수 있다. In the case where a polar solvent such as water or alcohol is used as the solvent, an appropriate amount of a basic substance can be added to increase the solubility of the amine compound, which is preferable. As a preferable basic substance, what is represented by following formula (2) can be used.

[화학식 2][Formula 2]

RnH4 - nNOHR n H 4 - n NOH

(상기 화학식 2에서, (In Formula 2,

R은 알킬이고, 바람직하게는 C1 내지 C3의 알킬이고, 보다 바람직하게는 C1 내지 C2의 알킬이며, R is alkyl, preferably C 1 to C 3 alkyl, more preferably C 1 to C 2 alkyl,

상기 n은 0≤n≤4이고, 보다 바람직하게는 1≤n≤2이다.)N is 0 ≦ n ≦ 4, and more preferably 1 ≦ n ≦ 2.)

이어서, 상기 착화합물 용액의 용매를 휘발하여, 겔 상태의 음극 활물질 전구체를 형성한다(S2).Subsequently, the solvent of the complex solution is volatilized to form a gel negative electrode active material precursor (S2).

상기 착화합물에 포함된 용매를 휘발하기 위해서는, 70℃ 내지 400℃로 건조 공정을 실시한다. 상기 건조 공정은 120℃, 170℃, 220℃, 270℃, 320℃, 또는 370℃에서 실시할 수도 있다. 그러나, 건조 온도가 70℃ 보다 낮은 경우에는 건조가 되지 않는 문제점이 발생할 수 있어 바람직하지 못하고, 400℃ 보다 높은 경우에는 건조물이 불균일해지는 문제점이 발생할 수 있어 바람직하지 못하다. In order to volatilize the solvent contained in the complex, a drying step is performed at 70 ° C to 400 ° C. The drying step may be performed at 120 ° C, 170 ° C, 220 ° C, 270 ° C, 320 ° C, or 370 ° C. However, when the drying temperature is lower than 70 ℃ may not be a problem that does not dry, it is not preferable, if the drying temperature is higher than 400 ℃ may cause a problem that the drying is uneven, which is not preferable.

다음으로, 상기 음극 활물질 전구체를 환원 하소하여 하기 화학식 1의 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제조한다(S3).Next, the negative electrode active material precursor is reduced and calcined to prepare a negative electrode active material for a lithium secondary battery of Formula 1 below (S3).

상기 환원 하소 공정은 1500℃ 이하에서 0.5 내지 24 시간 동안 실시하는 것이 바람직하고, 400℃ 내지 1300℃에서 0.5 내지 12 시간 동안 실시하는 것이 보다 바람직하다. 상기 환원 하소 공정은 520℃, 630℃, 730℃, 820℃, 910℃, 1010℃, 1120℃, 1210℃ 또는 1420℃에서 실시할 수도 있다. 상기 온도의 범위에서는 리튬의 휘발도 및 바나듐의 산화 정도를 조절할 수 있어 결정화도가 높으며 미립화된 사이즈의 음극 활물질을 얻을 수 있다. 그러나, 1500℃를 초과하는 경우에는, 입자끼리 서로 뭉쳐 입자가 조대화되는 문제점이 있다. 또한, 상기 시간의 범위에서는 적절한 크기의 입자를 얻을 수 있어 바람직하고, 상기 시간의 범위를 벗어나는 경우 소성이 되지 않거나 입자의 크기가 지나치게 커지는 문제점이 발생할 수 있어 바람직하지 못하다.The reduction calcination process is preferably carried out at 1500 ° C or less for 0.5 to 24 hours, more preferably at 400 ° C to 1300 ° C for 0.5 to 12 hours. The reduction calcination step may be carried out at 520 ° C, 630 ° C, 730 ° C, 820 ° C, 910 ° C, 1010 ° C, 1120 ° C, 1210 ° C or 1420 ° C. In the above temperature range, the volatilization degree of lithium and the degree of oxidation of vanadium can be controlled to obtain a negative active material having a high crystallinity and an atomized size. However, when it exceeds 1500 degreeC, there exists a problem that a particle aggregates together and a particle coarsens. In addition, it is preferable to obtain a particle having a suitable size in the range of time, and if it is out of the range of time, it may not be preferable because it may not be fired or the size of the particle may be too large.

또한, 상기 환원 하소 공정은 400℃ 내지 700℃에서 0.5 내지 12시간 동안 1차로 열처리하고, 700℃ 내지 1300℃에서 0.5 내지 12시간 동안 2차 열처리하여 실시할 수 있다. 상기 온도 및 시간의 범위에서는 결정화도가 높으며 미립화된 사이즈의 음극 활물질을 얻을 수 있다. 이와 같이 1차 및 2차로 환원 하소 공정을 실시하는 경우, 리튬과 바나듐의 조성을 쉽게 조절할 수 있어 바람직하다.In addition, the reduction calcination process may be carried out by first heat treatment at 400 ℃ to 700 ℃ for 0.5 to 12 hours, and second heat treatment at 700 ℃ to 1300 ℃ for 0.5 to 12 hours. In the range of the temperature and time it is possible to obtain a negative active material having a high degree of crystallinity and atomized size. In this way, when the reduction calcination step is carried out in the primary and secondary, it is preferable because the composition of lithium and vanadium can be easily adjusted.

또한, 상기 환원 하소 공정은 질소, 산소, 또는 이들의 혼합 가스 등과 같은 환원 분위기에서 실시할 수 있다.In addition, the reducing calcination step may be carried out in a reducing atmosphere such as nitrogen, oxygen, or a mixed gas thereof.

상기 환원 하소 공정 후, 하기 화학식 1의 음극 활물질이 제조될 수 있다.After the reduction calcination process, a negative electrode active material of Formula 1 may be prepared.

[화학식 1][Formula 1]

Li1 + xV1 -x- yMyO2 +z Li 1 + x V 1 -x- y M y O 2 + z

(상기 화학식 1에서, 0.01 ≤ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.3, -0.2 ≤ z ≤ 0.2이고, M은 바나듐 이외의 전이금속, 알칼리 금속, 알칼리 토류금속, 반금속, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이다.)(In Formula 1, 0.01 ≤ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.3, -0.2 ≤ z ≤ 0.2, M is composed of transition metals other than vanadium, alkali metals, alkaline earth metals, semimetals, and combinations thereof Element selected from the group.)

상기 음극 활물질은 평균 입경이 30μm이하인 것이 바람하고, 0.5μ 내지 30μm인 것이 보다 바람직하고, 0.5μ 내지 20μm인 것이 가장 바람직하다. 음극 활물질의 평균 입경이 30μm를 초과하는 경우, 전극 밀도가 저하되는 단점이 있어 바람직하지 못하다. The negative electrode active material preferably has an average particle diameter of 30 µm or less, more preferably 0.5 µm to 30 µm, and most preferably 0.5 µm to 20 µm. When the average particle diameter of the negative electrode active material exceeds 30 μm, there is a disadvantage that the electrode density is lowered, which is not preferable.

본 발명에 따라 제조된 상기 음극 활물질은, 리튬과 바나듐의 혼합도가 높고, 결정성, 및 도전성이 우수하며, 입자가 미립화된 사이즈로 존재하므로, 리튬 이차 전지에 사용시 우수한 수명 특성, 용량 특성, 및 효율 특성을 나타낸다.The negative electrode active material prepared according to the present invention has a high degree of mixing of lithium and vanadium, has excellent crystallinity and conductivity, and exists in a particle sized particle, and thus has excellent life characteristics, capacity characteristics, And efficiency characteristics.

본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차 전지는 음극, 양극, 및 전해질을 포함한다. A lithium secondary battery according to another embodiment of the present invention includes a negative electrode, a positive electrode, and an electrolyte.

상기 음극은 집전체 및 상기 집전체 위에 형성된 음극 활물질층을 포함하며, 상기 음극 활물질층은 음극 활물질을 포함한다. The negative electrode includes a current collector and a negative electrode active material layer formed on the current collector, and the negative electrode active material layer includes a negative electrode active material.

상기 음극 활물질은 앞서 설명한 바와 동일하다. The negative electrode active material is the same as described above.

상기 음극은 상기 음극 활물질, 바인더, 및 선택적으로 도전제를 용매 중에서 혼합하여 음극 활물질층 형성용 조성물을 제조한 후 이 조성물을 음극 전류 집 전체에 도포하여 제조될 수 있다. 이와 같은 전극 제조 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서 상세한 설명은 생략하기로 한다. The negative electrode may be prepared by mixing the negative electrode active material, the binder, and optionally the conductive agent in a solvent to prepare a composition for forming a negative electrode active material layer, and then applying the composition to a negative electrode current collector. Since such an electrode manufacturing method is well known in the art, detailed description thereof will be omitted.

상기 바인더는 음극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 음극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하며, 그 대표적인 예로 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시프로필렌셀룰로오스, 디아세틸렌셀룰로오스, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The binder adheres the anode active material particles to each other well, and also serves to adhere the anode active material to the current collector well, and representative examples thereof include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropylene cellulose, diacetylene cellulose, and polyvinyl chloride. , Polyvinylpyrrolidone, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene or polypropylene may be used, but is not limited thereto.

상기 도전제는 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말, 또는 금속 섬유 등을 사용할 수 있고, 또한 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 재료를 혼합하여 사용할 수 있다. The conductive agent is used to impart conductivity, and any battery can be used as long as it is an electronic conductive material without causing chemical change in the battery to be constructed. Examples thereof include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, and ketjen black. , Metal powders such as carbon fiber, copper, nickel, aluminum, silver, or metal fibers, and the like, and also conductive materials such as polyphenylene derivatives can be mixed and used.

상기 용매로는 N-메틸피롤리돈 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.N-methylpyrrolidone may be used as the solvent, but is not limited thereto.

상기 음극 전류 집전체로는 구리 박, 니켈 박, 스테인레스강 박, 티타늄 박, 니켈 발포체(foam), 구리 발포체, 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. The cathode current collector may be selected from the group consisting of copper foil, nickel foil, stainless steel foil, titanium foil, nickel foam, copper foam, polymer substrate coated with conductive metal, and combinations thereof. have.

상기 양극은 전류 집전체 및 이 전류 집전체에 형성되는 양극 활물질 층을 포함한다. 상기 양극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이 션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)을 사용할 수 있다. 구체적으로는 코발트, 망간, 니켈, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 금속과 리튬과의 복합 산화물중 1종 이상의 것을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 하기 화학식 3 내지 26중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다: The positive electrode includes a current collector and a cathode active material layer formed on the current collector. As the positive electrode active material, a compound (lithiated intercalation compound) capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium may be used. Specifically, at least one of a complex oxide of metal and lithium selected from cobalt, manganese, nickel, and combinations thereof may be used, and more preferably, a compound represented by any one of the following Chemical Formulas 3 to 26 may be used: have:

[화학식 3] [Formula 3]

LiaA1 - bBbD2 Li a A 1 - b B b D 2

(상기 식에서, 0.95 ≤ a ≤ 1.1, 및 0 ≤ b ≤ 0.5이다) (Wherein 0.95 ≦ a ≦ 1.1, and 0 ≦ b ≦ 0.5)

[화학식 4] [Formula 4]

LiaE1 - bBbO2 - cFc Li a E 1 - b B b O 2 - c F c

(상기 식에서, 0.95 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다) (Wherein 0.95 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05)

[화학식 5] [Formula 5]

LiE2 - bBbO4 - cFc LiE 2 - b B b O 4 - c F c

(상기 식에서, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다) (Wherein 0 ≦ b ≦ 0.5 and 0 ≦ c ≦ 0.05)

[화학식 6] [Formula 6]

LiaNi1 -b- cCobBcDα Li a Ni 1 -b- c Co b B c D α

(상기 식에서, 0.95 ≤ a ≤1.1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다) (Wherein 0.95 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α ≦ 2)

[화학식 7] [Formula 7]

LiaNi1 -b- cCobBcO2 Fα Li a Ni 1 -b- c Co b B c O 2 F α

(상기 식에서, 0.95 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다) (Wherein 0.95 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α <2)

[화학식 8] [Formula 8]

LiaNi1 -b- cCobBcO2 F2 Li a Ni 1 -b- c Co b B c O 2 F 2

(상기 식에서, 0.95 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다) (Wherein 0.95 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α <2)

[화학식 9] [Formula 9]

LiaNi1 -b- cMnbBcDα Li a Ni 1 -b- c Mn b B c D α

(상기 식에서, 0.95 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다) (Wherein 0.95 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α ≦ 2)

[화학식 10] [Formula 10]

LiaNi1 -b- cMnbBcO2 F2 Li a Ni 1 -b- c Mn b B c O 2 F 2

(상기 식에서, 0.95 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다) (Wherein 0.95 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α <2)

[화학식 11] [Formula 11]

LiaNi1 -b- cMnbBcO2 Fα Li a Ni 1 -b- c Mn b B c O 2 F α

(상기 식에서, 0.95 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다) (Wherein 0.95 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α <2)

[화학식 12] [Formula 12]

LiaNibEcGdO2 Li a Ni b E c G d O 2

(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1이다.) (Wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ b ≦ 0.9, 0 ≦ c ≦ 0.5, and 0.001 ≦ d ≦ 0.1.)

[화학식 13] [Formula 13]

LiaNibCocMndGeO2 Li a Ni b Co c Mn d GeO 2

(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.1, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1이다.) (Wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.1, 0 ≦ b ≦ 0.9, 0 ≦ c ≦ 0.5, 0 ≦ d ≦ 0.5, and 0.001 ≦ e ≦ 0.1).

[화학식 14] [Formula 14]

LiaNiGbO2 Li a NiG b O 2

(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.) (Wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.1 and 0.001 ≦ b ≦ 0.1)

[화학식 15] [Formula 15]

LiaCoGbO2 Li a CoG b O 2

(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.) (Wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.1 and 0.001 ≦ b ≦ 0.1)

[화학식 16] [Formula 16]

LiaMnGbO2 Li a MnG b O 2

(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.) (Wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.1 and 0.001 ≦ b ≦ 0.1)

[화학식 17] [Formula 17]

LiaMn2GbO4 Li a Mn 2 G b O 4

(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.) (Wherein 0.90 ≦ a ≦ 1.1 and 0.001 ≦ b ≦ 0.1)

[화학식 18] [Formula 18]

QO2 QO 2

[화학식 19] [Formula 19]

QS2 QS 2

[화학식 20] [Formula 20]

LiQS2 LiQS 2

[화학식 21] [Formula 21]

V2O5 V 2 O 5

[화학식 22] [Formula 22]

LiV2O5 LiV 2 O 5

[화학식 23] [Formula 23]

LiIO2 LiIO 2

[화학식 24] [Formula 24]

LiNiVO4 LiNiVO 4

[화학식 25] [Formula 25]

Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 3) Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0 ≤ f ≤ 3)

[화학식 26] [Formula 26]

Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2) Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0 ≤ f ≤ 2)

상기 화학식 3 내지 26에 있어서, A는 Ni, Co, Mn, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; In Chemical Formulas 3 to 26, A is selected from the group consisting of Ni, Co, Mn, and combinations thereof;

B는 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; B is selected from the group consisting of Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, rare earth elements and combinations thereof;

D는 O, F, S, P, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; D is selected from the group consisting of O, F, S, P, and combinations thereof;

E는 Co, Mn, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; E is selected from Co, Mn, and combinations thereof;

F는 F, S, P, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; F is selected from the group consisting of F, S, P, and combinations thereof;

G는 Al, 또는 Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이고; G is Al or an element selected from the group consisting of Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, and combinations thereof;

Q는 Ti, Mo, Mn, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; Q is selected from the group consisting of Ti, Mo, Mn, and combinations thereof;

I는 Cr, V, Fe, Sc, Y, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며; I is selected from the group consisting of Cr, V, Fe, Sc, Y, and combinations thereof;

J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다. J is selected from the group consisting of V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, and combinations thereof.

물론 이 화합물 표면에 코팅층을 갖는 것도 사용할 수 있고, 또는 상기 화합물과 코팅층을 갖는 화합물을 혼합하여 사용할 수도 있다. 이 코팅층은 코팅 원소의 옥사이드, 하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시카보네이트 및 코팅 원소의 하이드록시카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 적 어도 하나의 코팅 원소 화합물을 포함할 수 있다. 이들 코팅층을 이루는 화합물은 비정질 또는 결정질일 수 있다. 상기 코팅층에 포함되는 코팅 원소로는 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 코팅층 형성 공정은 상기 화합물에 이러한 원소들을 사용하여 양극 활물질의 물성에 악영향을 주지 않는 방법(예를 들어 스프레이 코팅, 침지법 등)으로 코팅할 수 있으면 어떠한 코팅 방법을 사용하여도 무방하며, 이에 대하여는 당해 분야에 종사하는 사람들에게 잘 이해될 수 있는 내용이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.Of course, what has a coating layer on the surface of this compound can also be used, or the compound and the compound which have a coating layer can also be used in mixture. The coating layer may comprise at least one coating element compound selected from the group consisting of oxides of the coating elements, hydroxides, oxyhydroxides of the coating elements, oxycarbonates of the coating elements and hydroxycarbonates of the coating elements. . The compounds constituting these coating layers may be amorphous or crystalline. As the coating element included in the coating layer, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr or a mixture thereof may be used. The coating layer forming process may use any coating method as long as it can be coated with the above compounds by a method that does not adversely affect the physical properties of the positive electrode active material (for example, spray coating or dipping method). Detailed descriptions thereof will be omitted since they can be understood by those skilled in the art.

상기 양극 역시 음극과 마찬가지로, 상기 양극 활물질, 바인더 및 도전제를 용매 중에서 혼합하여 양극 활물질층 형성용 조성물을 제조한 후, 상기 양극 활물질층 형성용 조성물을 양극 전류 집전체에 도포하여 제조할 수 있다. Like the negative electrode, the positive electrode may be prepared by mixing the positive electrode active material, the binder, and the conductive agent in a solvent to prepare a composition for forming a positive electrode active material layer, and then applying the composition for forming the positive electrode active material layer to a positive electrode current collector. .

상기 양극 전류 집전체로는 알루미늄 등을 사용할 수 있고, 상기 용매로는 N-메틸피롤리돈 등을 사용할 수 있으나, 양극 전류 집전체 및 용매가 이에 한정되는 것은 아니다.Aluminum may be used as the anode current collector, and N-methylpyrrolidone may be used as the solvent, but the cathode current collector and the solvent are not limited thereto.

이와 같은 전극 제조 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서 상세한 설명은 생략하기로 한다. Since such an electrode manufacturing method is well known in the art, detailed description thereof will be omitted.

상기 도전제로는 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말, 금속 섬유 등을 들 수 있고, 또한 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 재료를 1 종 또는 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. As the conductive agent, any battery can be used as long as it is an electronic conductive material without causing chemical change, and examples thereof include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber, copper, nickel, and aluminum. And metal powders such as silver, metal fibers, and the like, and conductive materials such as polyphenylene derivatives can be used alone or in combination of one or more thereof.

상기 바인더로는 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시프로필렌셀룰로오스, 디아세틸렌셀룰로오스, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. As the binder, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropylene cellulose, diacetylene cellulose, polyvinyl chloride, polyvinylpyrrolidone, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene or polypropylene may be used. It may be, but is not limited thereto.

상기 용매로는 N-메틸피롤리돈 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. N-methylpyrrolidone may be used as the solvent, but is not limited thereto.

본 발명의 비수계 전해질 이차 전지에서, 비수 전해질은 비수성 유기 용매와 리튬염을 포함한다. In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the nonaqueous electrolyte includes a nonaqueous organic solvent and a lithium salt.

상기 비수성 유기 용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다. The non-aqueous organic solvent serves as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the cell can move.

상기 비수성 유기용매로는 카보네이트계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계, 알코올계, 또는 비양성자성 용매를 사용할 수 있다. As the non-aqueous organic solvent, a carbonate-based, ester-based, ether-based, ketone-based, alcohol-based, or aprotic solvent may be used.

상기 카보네이트계 용매로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 에틸프로필 카보네이트(EPC), 메틸에틸 카보네이트(MEC), 에틸메틸 카보네이트(EMC), 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 등이 사용될 수 있으며, 상기 에스테르계 용매로는 n-메틸 아세테이트, n-에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 디메틸아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, γ-부티로락톤, 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤, 메발로노락 톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone), 등이 사용될 수 있다. 상기 에테르로는 디부틸 에테르, 테트라글라임, 디글라임, 디메톡시에탄, 2-메틸테트라히드로퓨란, 테트라히드로퓨란 등이 사용될 수 있으며, 상기 케톤계 용매로는 시클로헥사논 등이 사용될 수 있다. 또한 상기 알코올계 용매로는 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등이 사용될 수 있으며, 상기 비양성자성 용매로는 R-CN(R은 탄소수 2 내지 20의 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, 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다. As the carbonate solvent, dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), methylpropyl carbonate (MPC), ethylpropyl carbonate (EPC), methylethyl carbonate (MEC), ethylmethyl carbonate (EMC), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC) and the like can be used, and the ester solvent is n-methyl acetate, n-ethyl acetate, n-propyl acetate, dimethyl Acetate, methylpropionate, ethylpropionate, γ-butyrolactone, decanolide, valerolactone, mevalonolactone, caprolactone, and the like can be used. As the ether, dibutyl ether, tetraglyme, diglyme, dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran, etc. may be used, and cyclohexanone may be used as the ketone solvent. In addition, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, etc. may be used as the alcohol solvent, and the aprotic solvent may be R-CN (R is a straight-chain, branched, or cyclic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms. Amides such as nitriles, dimethylformamide, dioxolanes such as 1,3-dioxolane, sulfolanes, and the like.

상기 비수성 유기 용매는 단독으로 또는 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 하나 이상 혼합하여 사용하는 경우의 혼합 비율은 목적하는 전지 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있고, 이는 당해 분야에 종사하는 사람들에게는 널리 이해될 수 있다. The non-aqueous organic solvent may be used alone or in combination of one or more, and the mixing ratio in the case of mixing one or more may be appropriately adjusted according to the desired battery performance, which is widely understood by those skilled in the art. Can be.

또한, 상기 카보네이트계 용매의 경우 환형(cyclic) 카보네이트와 사슬형(chain) 카보네이트를 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 이 경우 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트는 1:1 내지 1:9의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 전해액의 성능이 우수하게 나타날 수 있다. In the case of the carbonate solvent, it is preferable to use a mixture of a cyclic carbonate and a chain carbonate. In this case, the cyclic carbonate and the chain carbonate may be mixed and used in a volume ratio of 1: 1 to 1: 9, so that the performance of the electrolyte may be excellent.

본 발명의 비수성 유기용매는 상기 카보네이트계 용매에 방향족 탄화수소계 유기용매를 더 포함할 수도 있다. 이때 상기 카보네이트계 용매와 방향족 탄화수소계 유기용매는 1:1 내지 30:1의 부피비로 혼합될 수 있다. The non-aqueous organic solvent of the present invention may further include an aromatic hydrocarbon organic solvent in the carbonate solvent. In this case, the carbonate solvent and the aromatic hydrocarbon organic solvent may be mixed in a volume ratio of 1: 1 to 30: 1.

상기 방향족 탄화수소계 유기용매로는 하기 화학식 27의 방향족 탄화수소계 화합물이 사용될 수 있다. As the aromatic hydrocarbon organic solvent, an aromatic hydrocarbon compound represented by Formula 27 may be used.

[화학식 27] [Formula 27]

Figure 112007053611412-PAT00001
Figure 112007053611412-PAT00001

(상기 화학식 27에서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 할로알킬기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.) (In the above formula 27, R 1 to R 6 are each independently selected from the group consisting of hydrogen, halogen, alkyl group of 1 to 10 carbon atoms, haloalkyl group and combinations thereof.)

바람직한 방향족 탄화수소계 유기용매는 벤젠, 플루오로벤젠, 1,2-디플루오로벤젠, 1,3-디플루오로벤젠, 1,4-디플루오로벤젠, 1,2,3-트리플루오로벤젠, 1,2,4-트리플루오로벤젠, 클로로벤젠, 1,2-디클로로벤젠, 1,3-디클로로벤젠, 1,4-디클로로벤젠, 1,2,3-트리클로로벤젠, 1,2,4-트리클로로벤젠, 아이오도벤젠, 1,2-디아이오도벤젠, 1,3-디아이오도벤젠, 1,4-디아이오도벤젠, 1,2,3-트리아이오도벤젠, 1,2,4-트리아이오도벤젠, 톨루엔, 플루오로톨루엔, 1,2-디플루오로톨루엔, 1,3-디플루오로톨루엔, 1,4-디플루오로톨루엔, 1,2,3-트리플루오로톨루엔, 1,2,4-트리플루오로톨루엔, 클로로톨루엔, 1,2-디클로로톨루엔, 1,3-디클로로톨루엔, 1,4-디클로로톨루엔, 1,2,3-트리클로로톨루엔, 1,2,4-트리클로로톨루엔, 아이오도톨루엔, 1,2-디아이오도톨루엔, 1,3-디아이오도톨루엔, 1,4-디아이오도톨루엔, 1,2,3-트리아이오도톨루엔, 1,2,4-트리아이오도톨루엔, 자일렌, 및 이들의 조합으 로 이루어진 군에서 선택되는 것이다. Preferred aromatic hydrocarbon organic solvents are benzene, fluorobenzene, 1,2-difluorobenzene, 1,3-difluorobenzene, 1,4-difluorobenzene, 1,2,3-trifluorobenzene , 1,2,4-trifluorobenzene, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,3-dichlorobenzene, 1,4-dichlorobenzene, 1,2,3-trichlorobenzene, 1,2, 4-trichlorobenzene, iodobenzene, 1,2-dioodobenzene, 1,3-dioodobenzene, 1,4-dioiobenzene, 1,2,3-triiodobenzene, 1,2,4 -Triiodobenzene, toluene, fluorotoluene, 1,2-difluorotoluene, 1,3-difluorotoluene, 1,4-difluorotoluene, 1,2,3-trifluorotoluene, 1,2,4-trifluorotoluene, chlorotoluene, 1,2-dichlorotoluene, 1,3-dichlorotoluene, 1,4-dichlorotoluene, 1,2,3-trichlorotoluene, 1,2,4 -Trichlorotoluene, iodotoluene, 1,2-dioodotoluene, 1,3-diodotoluene, 1,4-diao Toluene, to which 1,2,3-tree-iodo toluene, 1,2,4-iodo toluene, xylene, and selected from the group consisting of a combination of lead.

상기 비수성 전해질은 전지 수명을 향상시키기 위하여 비닐렌 카보네이트 또는 플루오로에틸렌 카보네이트 등의 수명 향상 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 이러한 수명 향상 첨가제를 더욱 사용하는 경우 그 사용량은 적절하게 조절할 수 있다. The non-aqueous electrolyte may further include a life improving additive such as vinylene carbonate or fluoroethylene carbonate in order to improve battery life. In the case of further using such life improving additives, the amount thereof can be properly adjusted.

상기 리튬염은 유기 용매에 용해되어, 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 이차 전지의 작동을 가능하게 하고, 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 촉진하는 역할을 하는 물질이다. 이러한 리튬염의 대표적인 예로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiCF3SO3, LiN(SO2C2F5)2, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x +1SO2)(CyF2y +1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, LiI, 및 리튬 비스옥살레이트 보레이트(lithium bisoxalate borate)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 지지(supporting) 전해염으로 포함한다. The lithium salt is a substance that dissolves in an organic solvent and acts as a source of lithium ions in the battery to enable the operation of a basic lithium secondary battery and to promote the movement of lithium ions between the positive electrode and the negative electrode. Representative examples of such lithium salts are LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiClO 4 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiN (C x F 2x +1 SO 2 ) (C y F 2y +1 SO 2 ), where x and y are natural numbers, LiCl, LiI, and lithium bisoxal One or more selected from the group consisting of lithium bisoxalate borate is included as a supporting electrolytic salt.

리튬염의 농도는 0.1 내지 2.0M 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 리튬염의 농도가 0.1M 미만이면, 전해질의 전도도가 낮아져 전해질 성능이 떨어지고, 2.0M을 초과하는 경우에는 전해질의 점도가 증가하여 리튬 이온의 이동성이 감소되는 문제점이 있다.The concentration of the lithium salt is preferably used within the range of 0.1 to 2.0M. If the concentration of the lithium salt is less than 0.1M, the conductivity of the electrolyte is lowered, the performance of the electrolyte is lowered, if it exceeds 2.0M there is a problem that the mobility of the lithium ion is reduced by increasing the viscosity of the electrolyte.

리튬 이차 전지의 종류에 따라 양극과 음극 사이에 세퍼레이터가 존재할 수 있다. 이러한 세퍼레이터로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라 이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있음은 물론이다. The separator may exist between the positive electrode and the negative electrode according to the type of the lithium secondary battery. As the separator, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride or two or more multilayer films thereof may be used, and polyethylene / polypropylene two-layer separator, polyethylene / polypropylene / polyethylene three-layer separator, polypropylene / polyethylene / It goes without saying that a mixed multilayer film such as a polypropylene three-layer separator can be used.

상술한 구성을 갖는 본 발명의 리튬 이차 전지의 일 예를 도 3에 나타내었다. 도 3은 음극(113)과 양극(112)이 세퍼레이터(114)를 사이에 두고 위치하는 전극군(110)과, 전해액과 함께 전극군을 수용할 수 있도록, 일측 선단에 개구부가 형성된 케이스(120)를 포함한다. 그리고, 케이스의 개구부에는 케이스(120)를 밀봉하는 캡 조립체(140)가 설치되는 리튬 이차 전지(100)를 나타낸 것이다.An example of the lithium secondary battery of the present invention having the above-described configuration is shown in FIG. 3. 3 illustrates an electrode group 110 in which the cathode 113 and the anode 112 are positioned with the separator 114 interposed therebetween, and a case 120 having an opening formed at one end thereof to accommodate the electrode group together with the electrolyte. ). In addition, the opening of the case shows a lithium secondary battery 100 in which a cap assembly 140 for sealing the case 120 is installed.

물론, 본 발명의 리튬 이차 전지가 이 형성으로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 음극 활물질을 포함하며 전지로서 작동할 수 있는 각형, 파우치 등 어떠한 형태도 가능함은 물론이다.Of course, the lithium secondary battery of the present invention is not limited to this formation, and any shape such as a square, a pouch, etc., including the negative electrode active material of the present invention and capable of operating as a battery, is of course possible.

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

(실시예 1) (Example 1)

Li2C2O4, VOCl3, 및 Cr2(SO4)3·H2O를 리튬, 바나듐, 및 Cr의 몰비가 1.1 : 0.85 : 0.05가 되도록 물을 용매로 혼합하고, 이 혼합물에 상기 리튬염과 아민계 화합물이 1 : 6의 몰비를 이루도록, 아민계 화합물인 에틸렌디아민테트라아세트산을 첨가하였다. 이어서, (CH3)4NOH를 6몰 첨가하여 착화합물 용액을 제조하였다. 상기 착화합물 용액을 90℃의 건조 오븐에서 진공을 걸어주는 방법으로 건조시켜, 겔 상태의 음극 활물질 전구체를 형성하였다. 상기 음극 활물질 전구체를 1000℃의 온도로 질소 가스 하에서 환원 하소하여, 평균 입경이 10μm 내지 20μm인 Li1.1(V, Cr)0.9O2 음극 활물질을 제조하였다.Li 2 C 2 O 4 , VOCl 3 , and Cr 2 (SO 4 ) 3 .H 2 O are mixed with a solvent so that the molar ratio of lithium, vanadium, and Cr is 1.1: 0.85: 0.05, and the mixture is Ethylenediaminetetraacetic acid, an amine compound, was added so that the lithium salt and the amine compound had a molar ratio of 1: 6. Subsequently, 6 mol of (CH 3 ) 4 NOH was added to prepare a complex compound solution. The complex solution was dried in a drying oven at 90 ° C. by vacuum to form a negative electrode active material precursor in a gel state. The negative electrode active material precursor was calcined under nitrogen gas at a temperature of 1000 ° C. to prepare a Li 1.1 (V, Cr) 0.9 O 2 negative electrode active material having an average particle diameter of 10 μm to 20 μm.

(실시예 2)(Example 2)

아민계 화합물을 테트라메틸에틸렌디아민으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여, 음극 활물질을 제조하였다. A negative electrode active material was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amine compound was changed to tetramethylethylenediamine.

(실시예 3)(Example 3)

아민계 화합물을 테트라메틸프로필렌디아민으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여, 음극 활물질을 제조하였다.A negative electrode active material was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amine compound was changed to tetramethylpropylenediamine.

(실시예 4)(Example 4)

VOCl3을 V0SO4로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여, 음극 활물질을 제조하였다.A negative electrode active material was prepared in the same manner as in Example 1 except that VOCl 3 was changed to V0SO 4 .

(실시예 5)(Example 5)

VOCl3을 V0Cl3 수화물로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여, 음극 활물질을 제조하였다. VOCl 3 to V0Cl 3 A negative electrode active material was prepared in the same manner as in Example 1 except that the hydrate was changed.

(실시예 6)(Example 6)

VOCl3을 V0SO4 수화물로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시 하여, 음극 활물질을 제조하였다. To and is carried out in the same manner as in Example 1 except for changing the VOCl 3 as V0SO 4 hydrate, to prepare a negative electrode active material.

(실시예 7)(Example 7)

Li2C2O4 Li2SO4로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여, 음극 활물질을 제조하였다.Li 2 C 2 O 4 A negative electrode active material was prepared in the same manner as in Example 1, except that Li 2 SO 4 was changed.

(실시예 8)(Example 8)

Li2C2O4을 LiNO3로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여, 음극 활물질을 제조하였다.A negative electrode active material was prepared in the same manner as in Example 1 except that Li 2 C 2 O 4 was changed to LiNO 3 .

(실시예 9)(Example 9)

Li2C2O4을 Li2SO4 수화물로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여, 음극 활물질을 제조하였다.Li 2 C 2 O 4 to Li 2 SO 4 A negative electrode active material was prepared in the same manner as in Example 1 except that the hydrate was changed.

(실시예 10)(Example 10)

Li2C2O4을 LiOH로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여, 음극 활물질을 제조하였다.A negative electrode active material was prepared in the same manner as in Example 1 except that Li 2 C 2 O 4 was changed to LiOH.

(실시예 11)(Example 11)

Li2C2O4, VOCl3,및 MnSO4·H2O를 리튬, 바나듐, 및 Mn의 몰비가 1.1 : 0.8 : 0.1가 되도록 물을 용매로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 음극 활물질을 제조하였다.As in Example 1, except that Li 2 C 2 O 4 , VOCl 3 , and MnSO 4 · H 2 O were mixed with a solvent so that the molar ratio of lithium, vanadium, and Mn was 1.1: 0.8: 0.1. The negative electrode active material was prepared.

(실시예 12)(Example 12)

Li2C2O4 및 VOCl3를 리튬과 바나듐의 몰비가 1.2 : 0.8이 되도록 물을 용매로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 음극 활물질을 제조하였다. A negative active material was prepared in the same manner as in Example 1 except that Li 2 C 2 O 4 and VOCl 3 were mixed in a solvent such that a molar ratio of lithium and vanadium was 1.2: 0.8.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

LiOH V2O3를 1.1 : 0.45 비율로 혼합하여 분쇄하고, 900℃에서 열처리하는 하소 공정을 실시한 후, 스크리닝하여, Li1 .1V0 .9O2 음극 활물질을 제조하였다.LiOH And The V 2 O 3 1.1: mixed in a ratio of 0.45 was pulverized, and then subjected to the calcination step of heat treatment at 900 ℃, by screening, to prepare a Li 1 .1 V 0 .9 O 2 negative active material.

충방전Charging and discharging 용량 측정 Capacity measurement

실시예 1 내지 12, 및 비교예 1에 따라 제조된 음극 활물질을 이용하여 코인셀을 제조한 후, 각각의 코인셀을 0.1C으로 1회 충방전하여 화성 공정을 실시하고, 0.5C으로 충방전을 실시하였다.After preparing a coin cell using the negative electrode active material prepared according to Examples 1 to 12, and Comparative Example 1, each coin cell was charged and discharged at 0.1C once to perform a chemical conversion process, and charged and discharged at 0.5C Was carried out.

상기 코인셀에 대하여, 1회 충방전시의 방전용량(전지 화성 이후, 충방전을 1회 실시한 것을 말함), 및 초기 가역 효율을 측정하였고, 이중에서 실시예 1 및 비교예 1의 결과를 하기 표 1에 나타내었다.For the coin cell, the discharge capacity at the time of one time charge and discharge (meaning that the charge and discharge was performed once after battery formation), and the initial reversible efficiency were measured, and the results of Example 1 and Comparative Example 1 were described below. Table 1 shows.

[표 1]TABLE 1

초기 방전 용량 (mAh/cc)Initial discharge capacity (mAh / cc) 초기 가역 효율 (%)Initial Reversible Efficiency (%) 실시예 1Example 1 598598 8585 비교예 1Comparative Example 1 570570 8383

상기 표 1을 참조하면, 실시예 1의 음극 활물질을 이용하여 제조한 코인셀은 비교예 1의 음극 활물질을 이용한 코인셀에 비하여 초기 가역 효율이 우수하였으므로, 특히 실시예 1의 초기 방전 용량은 비교예 1에 비하여 월등히 높게 나타났다. 또한, 실시예 2 내지 12의 코인셀 역시 실시예 1과 동등한 수준의 초기 가역 효율 및 초기 방전 용량을 나타내었다.Referring to Table 1, the coin cell prepared using the negative electrode active material of Example 1 was superior in initial reversible efficiency compared to the coin cell using the negative electrode active material of Comparative Example 1, in particular, the initial discharge capacity of Example 1 It was much higher than Example 1. In addition, the coin cells of Examples 2 to 12 also exhibited the same initial reversible efficiency and initial discharge capacity as those of Example 1.

따라서, 본 발명이 제조 방법에 따른 리튬 이차 전지용 음극 활물질은 수명 특성 및 용량 특성이 우수함을 확인할 수 있었다. Therefore, it was confirmed that the anode active material for a lithium secondary battery according to the present invention has excellent life characteristics and capacity characteristics.

본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.All simple modifications or changes of the present invention can be easily carried out by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be seen to be included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a negative electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음극 활물질 제조시 중간 물질로 생성되는 착화합물의 구조를 나타낸 모식도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the structure of the complex compound produced as an intermediate during the preparation of the negative electrode active material according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a rechargeable lithium battery according to one embodiment of the present invention.

Claims (14)

리튬염, 바나듐염, 아민계 화합물, 및 선택적으로 M 함유 염을 용매에서 혼합하여 착화합물 용액을 형성하는 단계;Mixing a lithium salt, a vanadium salt, an amine compound, and optionally M containing salt in a solvent to form a complex solution; 상기 착화합물 용액의 용매를 휘발하여 음극 활물질 전구체를 형성하는 단계; 및Volatilizing a solvent of the complex solution to form a negative electrode active material precursor; And 상기 음극 활물질 전구체를 환원 하소하여 하기 화학식 1의 음극 활물질을 제조하는 단계를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.Method for producing a negative active material for a lithium secondary battery comprising the step of reducing the calcining of the negative electrode active material precursor to prepare a negative electrode active material of the formula (1). [화학식 1][Formula 1] Li1 + xV1 -x- yMyO2 +z Li 1 + x V 1 -x- y M y O 2 + z (상기 화학식 1에서, 0.01 ≤ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.3, -0.2 ≤ z ≤ 0.2 이고, M은 바나듐 이외의 전이금속, 알칼리 금속, 알칼리 토류금속, 반금속, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이다.)(In the formula 1, 0.01 ≤ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.3, -0.2 ≤ z ≤ 0.2, M is composed of transition metals other than vanadium, alkali metals, alkaline earth metals, semimetals, and combinations thereof Element selected from the group.) 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 리튬염은 LiX (X는 F, Cl, Br, 또는 I임), Li2CO3, LiNO3, Li2SO4, LiOH, Li2C2O4, LiCOOH, LiC2O2H3, 및 이들의 수화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.The lithium salt is LiX (X is F, Cl, Br, or I), Li 2 CO 3 , LiNO 3 , Li 2 SO 4 , LiOH, Li 2 C 2 O 4 , LiCOOH, LiC 2 O 2 H 3 , And a hydrate thereof, and a combination thereof, a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 바나듐염은 VOCl2, V0Cl3, V0SO4, VCl3, VCl4, 및 이들의 수화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.The vanadium salt is selected from the group consisting of VOCl 2 , V0Cl 3 , V0SO 4 , VCl 3 , VCl 4 , hydrates thereof, and combinations thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 M 함유 염은 M을 함유하는 수산화물, 수화물, 산화물, 질화물, 질산염, 탄산염, 황산염, 염화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법The M-containing salt is a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery is selected from the group consisting of M-containing hydroxide, hydrate, oxide, nitride, nitrate, carbonate, sulfate, chloride, and combinations thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 아민계 화합물로는 알킬렌디아민테트라아세트산, 테트라알킬알킬렌디아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.The amine compound is selected from the group consisting of alkylenediamine tetraacetic acid, tetraalkylalkylenediamine, and combinations thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 착화합물 용액 제조시 염기성 물질을 더욱 첨가하는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.A method of manufacturing a negative active material for a lithium secondary battery, which further comprises adding a basic substance when preparing the complex solution. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 염기성 물질은 하기 화학식 2로 표현되는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.The basic material is a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery that is represented by the formula (2). [화학식 2][Formula 2] RnH4 - nNOHR n H 4 - n NOH (상기 화학식 2에서, (In Formula 2, R은 알킬이고, 상기 n은 0≤n≤4 이다.)R is alkyl and n is 0 ≦ n ≦ 4.) 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 용매는 물, 알코올, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.The solvent is a method of producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery that is selected from the group consisting of water, alcohol, and combinations thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 환원 하소 단계는 1500℃ 이하의 온도에서 실시하는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.The reduction calcination step is a method for producing a negative active material for a lithium secondary battery that is carried out at a temperature of 1500 ℃ or less. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 환원 하소 단계는 400℃ 내지 1300℃의 온도에서 실시하는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.The reduction calcination step is a method for producing a negative active material for a lithium secondary battery that is carried out at a temperature of 400 ℃ to 1300 ℃. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 환원 하소 단계는 400℃ 내지 700℃에서 1차 하소하고, 700℃ 내지 1300℃에서 2차 하소하는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.The reduction calcination step is the primary calcination at 400 ℃ to 700 ℃, and secondary calcination at 700 ℃ to 1300 ℃ manufacturing method of a negative electrode active material for a lithium secondary battery. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 음극 활물질은 30μm이하의 평균입경을 갖는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법. The negative electrode active material is a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery having an average particle diameter of 30μm or less. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 음극 활물질은 0.5μm 내지 30μm의 평균입경을 갖는 것인 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법. The negative electrode active material is a method of producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery having an average particle diameter of 0.5μm to 30μm. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따라 제조된 음극 활물질을 포함하는 음극;A negative electrode comprising a negative electrode active material prepared according to any one of claims 1 to 13; 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 양극 활물질을 포함하는 양극; 및A positive electrode including a positive electrode active material capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions; And 전해질Electrolyte 을 포함하는 리튬 이차 전지.Lithium secondary battery comprising a.
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