KR20090111130A - Positive active material for lithium secondary battery, method for preparing the same, and lithium secondary battery using the same - Google Patents

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KR20090111130A KR1020080036739A KR20080036739A KR20090111130A KR 20090111130 A KR20090111130 A KR 20090111130A KR 1020080036739 A KR1020080036739 A KR 1020080036739A KR 20080036739 A KR20080036739 A KR 20080036739A KR 20090111130 A KR20090111130 A KR 20090111130A
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오정훈
김종성
염철
한경희
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Abstract

PURPOSE: A cathode active material for lithium secondary battery and a method for manufacturing the same are provided to prevent structure change and improve structural stability. CONSTITUTION: A method for manufacturing a cathode active material for lithium secondary battery comprises: a step of uniformly mixing lithium composite, cobalt oxide, metal oxide (or metal hydroxide) and fluoride (S100); a step of heating the mixture; and a step of synthesizing lithium cobalt complex oxide (S120).

Description

리튬 이차전지용 양극 활물질 및 그 제조방법과 이를 이용한 리튬 이차전지 {Positive active material for lithium secondary battery, method for preparing the same, and lithium secondary battery using the same}Positive active material for lithium secondary battery, manufacturing method thereof and lithium secondary battery using same {Positive active material for lithium secondary battery, method for preparing the same, and lithium secondary battery using the same}

본 발명은 리튬 이차전지용 양극 활물질에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고전압 충전이 가능한 구성을 가진 리튬 코발트 복합산화물 형태의 양극 활물질 및 그 제조방법과 이를 이용한 리튬 이차전지에 관한 것이다. The present invention relates to a cathode active material for a lithium secondary battery, and more particularly, to a cathode active material in the form of a lithium cobalt composite oxide having a configuration capable of high voltage charging, a method of manufacturing the same, and a lithium secondary battery using the same.

최근 휴대전화, 휴대용개인정보단말기(PDA), 노트북 등 정보통신용 휴대용 전자기기나, 디지털카메라, 캠코더, MP3 등의 휴대용 전자기기, 전기자전거, 전기자동차 등의 전원으로 사용되는 이차전지의 수요가 급증함에 따라 소형, 경량이면서도 고에너지 밀도를 갖는 리튬 이차전지와 같은 비수 전해액 이차전지에 대한 요구가 점점 높아지고 있다.Recently, the demand for portable electronic devices for information and communication such as mobile phones, portable personal digital assistants (PDAs), notebook computers, and portable electronic devices such as digital cameras, camcorders, and MP3s, electric bicycles, and electric vehicles is increasing. As a result, there is an increasing demand for a nonaqueous electrolyte secondary battery such as a lithium secondary battery having a small size, a light weight, and a high energy density.

리튬 이차전지는 4V급의 높은 전압이 얻어지기 때문에 고에너지 밀도를 갖는 장점이 있다. 이러한 리튬 이차전지의 양극 활물질로는 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiFeO2 등의 리튬 복합산화물이 널리 사용되고 있다. 그 중에서도 LiCoO2는 각종 전 기화학적 특성이 다른 복합산화물에 비해 우수하여 선호되고 있으나, 코발트(Co) 자원이 부족하고 가격이 비싼 문제가 있어 LiCoO2를 양극 활물질로 사용하기 위해서는 지속적인 고성능화와 고수명화가 요구되고 있다.The lithium secondary battery has an advantage of having a high energy density because a high voltage of 4V is obtained. Lithium composite oxides such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , and LiFeO 2 are widely used as positive electrode active materials of such lithium secondary batteries. Among them, LiCoO 2 is preferred because of its excellent electrochemical characteristics compared to other composite oxides. However, there is a problem of insufficient cobalt (Co) resources and high price. Therefore, LiCoO 2 is continuously used for high performance and high lifetime. Is required.

최근에는 코발트(Co)를 대체하는 다른 전이원소를 사용하여 코발트(Co)를 사용한 경우와 동등하거나 그 이상의 각종 전기화학적 특성을 제공하는 양극 활물질에 대한 연구개발이 활발히 이루어지고 있다.Recently, research and development have been actively conducted on a cathode active material that provides various electrochemical properties equivalent to or higher than that of cobalt (Co) using another transition element replacing cobalt (Co).

예를 들어, 일본 공개특허공보 평4-319260호에는 LiCoO2에 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg) 등의 이종 원소를 첨가함으로써 우수한 충방전 특성과 사이클 특성을 나타내는 방법이 개시되어 있다.For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. Hei 4-319260 discloses a method showing excellent charge and discharge characteristics and cycle characteristics by adding dissimilar elements such as zirconium (Zr) and magnesium (Mg) to LiCoO 2 .

일본 공개특허공보 제2004-299975호에는 LiCoO2에 첨가하는 이종원소로서 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg) 뿐만 아니라, 티타늄(Ti)이나 불소(F)를 첨가하여 사이클 특성을 향상시키는 기술이 개시되어 있다.Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2004-299975 discloses a technique for improving cycle characteristics by adding not only zirconium (Zr) and magnesium (Mg) but also titanium (Ti) and fluorine (F) as heterologous elements added to LiCoO 2 . It is.

일본 공개특허공보 평3-201368호에는 코발트(Co) 원자의 5~35%를 텅스텐(W), 망간(Mn), 탄탈(Ta), 티타늄(Ti) 또는 니오브(Nb)로 치환함으로써 사이클 특성을 향상시키는 기술이 개시되어 있다.Japanese Patent Laid-Open No. 3-201368 discloses cycle characteristics by replacing 5 to 35% of cobalt (Co) atoms with tungsten (W), manganese (Mn), tantalum (Ta), titanium (Ti), or niobium (Nb). Techniques for improving this are disclosed.

또한, 최근 문헌[Chem . Mater . 2005,17,1284-1286]에는 4.5V의 고전압에서 사용가능한 리튬 이차전지용 양극 활물질인 LiM0 .05Co0 .95O2 [M = Cr, Bi, Sn, and Zr]재료가 제시되어 있으며, 문헌[Journal of Power Sources 148 (2005) 90-94]에는 LiCo1-XZrX/2MgX/2O2 [x = 0, 0.02, 0.06, 0.1, 0.2]에는 코발트(Co) 원자에 지르코 늄(Zr), 마그네슘(Mg)을 동시에 첨가하는 방법이 제시되어 있다.In addition, recently published in Chem . Mater . 2005,17,1284-1286] has a cathode active material for a lithium secondary battery of LiM 0 .05 Co 0 .95 O 2 [M = Cr, Bi, Sn, and Zr] material available in a high voltage of 4.5V is provided, J ournal of Power Sources 148 (2005) 90-94 ] have LiCo 1-X Zr X / 2 Mg X / 2 O 2 [x = 0, 0.02, 0.06, 0.1, 0.2] with zirconium (Zr) at cobalt (Co) atoms , A method of adding magnesium (Mg) at the same time is presented.

본 발명은 위와 같은 양극 활물질의 개발 상황을 바탕으로 하여 창안된 것으로서, 고전압에서 더욱 향상된 구조 안정성과 열적 안정성을 갖도록 불소화합물에 의한 원소 치환을 통해 리튬 복합산화물의 구조가 개선된 리튬 이차전지용 양극 활물질 및 그 제조방법과 이를 이용한 리튬 이차전지를 제공하는 데 목적이 있다. The present invention has been made based on the development of the cathode active material as described above, the cathode active material for lithium secondary battery improved the structure of the lithium composite oxide through elemental substitution by a fluorine compound to have improved structural stability and thermal stability at high voltage And to provide a method for manufacturing the same and a lithium secondary battery using the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 리튬 이차전지용 양극 활물질에 있어서, 불소화합물에 의해 코발트 원자의 일부가 금속 원자로 치환됨과 동시에 산소 원자 일부가 불소 원자로 치환되고, 리튬 코발트 복합산화물 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 양극 활물질을 개시한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the positive electrode active material for a lithium secondary battery, a part of the cobalt atom is replaced with a metal atom by a fluorine compound and at the same time a part of the oxygen atom is substituted with a fluorine atom, having a lithium cobalt composite oxide form Disclosed is a cathode active material characterized in that.

상기 리튬 코발트 복합산화물의 조성식은 Li[LixMyCo1 -x-y]O2- zFz (M은 Zr, Al, Mg 및 알칼리 토금속 원소로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소, 0≤x≤0.1, 0≤y≤0.2, 0≤z≤0.2)인 것이 바람직하다.The composition formula of the lithium cobalt composite oxide is Li [Li x M y Co 1 -xy ] O 2- z F z (M is at least one element selected from the group consisting of Zr, Al, Mg and alkaline earth metal elements, 0≤x ≤ 0.1, 0 ≤ y ≤ 0.2, 0 ≤ z ≤ 0.2).

상기 불소화합물은 CsF, KF, NaF, RbF, TiF, AgF, AgF₂, BaF2, CaF2, CuF2, CdF2, FeF2, HgF2, Hg2F2, MnF2, MgF2, NiF2, PbF2, SnF2, SrF2, XeF2, ZnF2, AlF3, BF3, BiF3, CeF3, CrF3, DyF3, EuF3, GaF3, GdF3, FeF3, HoF3, InF3, LaF3, LuF3, MnF3, NdF3, VOF3, PrF3, SbF3, ScF3, SmF3, TbF3, TiF3, TmF3, YF3, YbF3, TIF3, CeF4, GeF4, HfF4, SiF4, SnF4, TiF4, VF4, ZrF4, NbF5, SbF5, TaF5, BiF5, MoF6, ReF6, SF6 및 WF6 으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상인 것이 바람직하다.The fluorine compound is CsF, KF, NaF, RbF, TiF, AgF, AgF₂, BaF 2 , CaF 2 , CuF 2 , CdF 2 , FeF 2 , HgF 2 , Hg 2 F 2 , MnF 2 , MgF 2 , NiF 2 , PbF 2 , SnF 2 , SrF 2 , XeF 2 , ZnF 2 , AlF 3 , BF 3 , BiF 3 , CeF 3 , CrF 3 , DyF 3 , EuF 3 , GaF 3 , GdF 3 , FeF 3 , HoF 3 , InF 3 , LaF 3 , LuF 3 , MnF 3 , NdF 3 , VOF 3 , PrF 3 , SbF 3 , ScF 3 , SmF 3 , TbF 3 , TiF 3 , TmF 3 , YF 3 , YbF 3 , TIF 3 , CeF 4 , GeF 4, HfF 4, SiF 4, SnF 4, TiF 4, VF 4, ZrF 4, NbF 5, SbF 5, TaF 5, BiF 5, MoF 6, ReF 6, at least one selected from the group consisting of SF 6 and WF 6 It is preferable that it is above.

상기 코발트 원자의 다른 일부는 금속산화물 또는 금속수산화물에 의해 금속 원자로 치환될 수 있다.Other portions of the cobalt atoms may be substituted with metal atoms by metal oxides or metal hydroxides.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 리튬복합물, 코발트산화물, 금속산화물(또는 금속수산화물) 및 불소화합물을 균일하게 혼합한 후 그라인딩(grinding)하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 열처리하여, 불소화합물에 의해 코발트 원자의 일부가 금속 원자로 치환됨과 동시에 산소 원자 일부가 불소 원자로 치환된 리튬 코발트 복합산화물을 합성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극 활물질 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a step of uniformly mixing the lithium complex, cobalt oxide, metal oxide (or metal hydroxide) and fluorine compound and then grinding (grinding) to prepare a mixture; And heat-treating the mixture to synthesize a lithium cobalt composite oxide in which a part of cobalt atoms is replaced with a metal atom by a fluorine compound and at the same time a part of oxygen atoms is substituted with a fluorine atom. A manufacturing method is provided.

상기 리튬 코발트 복합산화물의 조성식은 Li[LixMyCo1 -x-y]O2- zFz (M은 Zr, Al, Mg 및 알칼리 토금속 원소로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소, 0≤x≤0.1, 0≤y≤0.2, 0≤z≤0.2)인 것이 바람직하다.The composition formula of the lithium cobalt composite oxide is Li [Li x M y Co 1 -xy ] O 2- z F z (M is at least one element selected from the group consisting of Zr, Al, Mg and alkaline earth metal elements, 0≤x ≤ 0.1, 0 ≤ y ≤ 0.2, 0 ≤ z ≤ 0.2).

상기 열처리는, 상기 혼합물을 700~1000℃에서 10~30시간 동안 산화성 분위기, 환원성 분위기 또는 진공상태 하에서 하소함으로써 수행될 수 있다. 보다 바람직하게, 상기 열처리는, 상기 혼합물을 800~900℃에서 15~25시간 동안 산화성 분위기하에서 하소함으로써 수행될 수 있다.The heat treatment may be performed by calcining the mixture at 700 to 1000 ° C. for 10 to 30 hours under an oxidizing atmosphere, a reducing atmosphere or a vacuum. More preferably, the heat treatment may be performed by calcining the mixture at 800 to 900 ° C. under an oxidizing atmosphere for 15 to 25 hours.

상기 리튬복합물은 Li2CO3이고, 상기 코발트산화물은 Co3O4인 것이 바람직하다.The lithium composite is Li 2 CO 3 , the cobalt oxide is preferably Co 3 O 4 .

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 불소화합물에 의해 코발트 원자의 일부가 금속 원자로 치환됨과 동시에 산소 원자 일부가 불소 원자로 치환되고, 리튬 코발트 복합산화물 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a lithium secondary including a cathode active material, characterized in that a part of the cobalt atom is replaced with a metal atom by a fluorine compound and at the same time a part of the oxygen atom is replaced with a fluorine atom, and has a lithium cobalt composite oxide form A battery is provided.

본 발명에 따르면, 입자의 결정성이 우수하고, 고전압 충전 시 발생하는 구조적 변형이 방지되어 구조적 안정성이 향상된 리튬 이차전지용 양극 활물질을 얻을 수 있다. 특히 불소 원자의 함유로 인해 양극 활물질의 표면 뿐만 아니라 입자 내부에 강한 불소 결합물이 형성되어 양극 활물질 근처에서 생성되는 산에 대한 영향력을 감소시킬 수 있으며, 이차전지에 적용 시에는 양극 활물질과 전해액 간의 반응이 억제됨으로써 전지의 용량이 급격하게 줄어드는 현상을 방지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to obtain a cathode active material for a lithium secondary battery having excellent crystallinity, preventing structural deformation generated during high voltage charging, and improving structural stability. In particular, due to the fluorine atom, a strong fluorine bond is formed not only on the surface of the positive electrode active material but also inside the particle, thereby reducing the influence on the acid generated near the positive electrode active material. By suppressing the reaction, a phenomenon in which the capacity of the battery is drastically reduced can be prevented.

따라서, 본 발명은 충방전 특성, 수명특성, 고전압, 율(C-rate) 특성, 열적 안정성 등이 우수한 양극 활물질을 제공할 수 있으며, 4.5V 이상의 고전압으로 충전이 가능한 리튬 이차전지를 제공할 수 있는 장점이 있다.Accordingly, the present invention can provide a positive electrode active material excellent in charge and discharge characteristics, life characteristics, high voltage, rate (C-rate) characteristics, thermal stability, etc., and can provide a lithium secondary battery that can be charged at a high voltage of 4.5V or more. There is an advantage.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법을 도시한 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법은 고상법(solid state reaction method)을 통해 수행되며, 출발물질을 혼합하는 혼합물 형성 공정(단계 S100)과, 혼합물을 열처리하여 코발트 원자의 일부가 금속 원자로 치환되는 동시에 산소 원자의 일부가 불소 원자로 치환된 Li[LixMyCo1-x-y]O2-zFz 형태의 리튬 코발트 복합산화물을 합성하는 공정(단계 S110, S120)을 포함한다. 여기서, M은 Zr, Al, Mg 및 알칼리 토금속 원소로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소이며, x, y, z의 범위는 각각 0≤x≤0.1, 0≤y≤0.2, 0≤z≤0.2로 정해진다.Referring to Figure 1, the method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery according to a preferred embodiment of the present invention is carried out through a solid state reaction method (solid state reaction method), a mixture formation process of mixing the starting material (step S100), Heat-treating the mixture to synthesize a lithium cobalt composite oxide in the form of Li [Li x M y Co 1-xy ] O 2-z F z in which part of cobalt atoms is replaced with metal atoms and part of oxygen atoms is replaced with fluorine atoms (Steps S110, S120). Here, M is at least one element selected from the group consisting of Zr, Al, Mg and alkaline earth metal elements, the range of x, y, z is 0≤x≤0.1, 0≤y≤0.2, 0≤z≤0.2 It is decided.

혼합물 형성 공정(단계 S100)에서는 출발물질로 리튬복합물(Li2CO3), 코발트산화물(Co3O4), 금속산화물(MOX) 및 불소화합물(MFX)을 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 불소화합물(MFX)은 Li[LixMyCo1 -x-y]O2- zFz에 있어 산소 원자의 일부를 불소 원자로 치환하고, 코발트 원자의 일부를 금속 원자로 치환하기 위해 사용된다. 금속산화물(MOX)은 불소화합물(MFX)에 의해 치환되는 금속 원자의 부족분을 보충하기 위 한 용도로 사용된다. 즉, 예를 들어 Li2CO3, ZrO2, ZrF4 및 Co3O4를 사용하여 리튬 코발트 복합산화물인 LiZr0 .05Co0 .95O1 .95F0.05를 합성하는 경우, 불소 원자는 모두 ZrF4로부터 제공되며, 금속 원자는 ZrO2와 ZrF4로부터 제공된다. 상기 금속산화물(MOX)은 금속수산화물(M(OH)X)로 대체될 수 있다.In the mixture formation process (step S100), it is preferable to use lithium complex (Li 2 CO 3 ), cobalt oxide (Co 3 O 4 ), metal oxide (MO X ) and fluorine compound (MF X ) as starting materials. Here, the fluorine compound (MF X ) is used to replace a part of the oxygen atom with a fluorine atom and a part of the cobalt atom with a metal atom in Li [Li x M y Co 1 -xy ] O 2- z F z . . Metal oxides (MO X ) are used to compensate for the shortage of metal atoms substituted by fluorine compounds (MF X ). That is, for example, Li 2 CO 3 , ZrO 2 , ZrF 4 And Co 3 O 4 to synthesize the lithium cobalt oxide of LiZr 0 .05 Co 0 .95 O 1 .95 F 0.05 using a fluorine atom are both provided from ZrF 4, the metal atom is ZrO 2 and ZrF 4 From. The metal oxide (MO X ) may be replaced with a metal hydroxide (M (OH) X ).

바람직하게, 금속산화물로는 ZrO2이 사용되고, 불소화합물(MFX)로는 ZrF4이 사용될 수 있으나, 본 발명이 이러한 예에 한정되지 않음은 물론이다. 그 밖의 불소화합물(MFX)로는 CsF, KF, NaF, RbF, TiF, AgF, AgF₂, BaF2, CaF2, CuF2, CdF2, FeF2, HgF2, Hg2F2, MnF2, MgF2, NiF2, PbF2, SnF2, SrF2, XeF2, ZnF2, AlF3, BF3, BiF3, CeF3, CrF3, DyF3, EuF3, GaF3, GdF3, FeF3, HoF3, InF3, LaF3, LuF3, MnF3, NdF3, VOF3, PrF3, SbF3, ScF3, SmF3, TbF3, TiF3, TmF3, YF3, YbF3, TIF3, CeF4, GeF4, HfF4, SiF4, SnF4, TiF4, VF4, NbF5, SbF5, TaF5, BiF5, MoF6, ReF6, SF6, WF6 등이 사용 가능하다.Preferably, ZrO 2 may be used as the metal oxide, and ZrF 4 may be used as the fluorine compound (MF X ), but the present invention is not limited thereto. Other fluorine compounds (MF X ) include CsF, KF, NaF, RbF, TiF, AgF, AgF₂, BaF 2 , CaF 2 , CuF 2 , CdF 2 , FeF 2 , HgF 2 , Hg 2 F 2 , MnF 2 , MgF 2 , NiF 2 , PbF 2 , SnF 2 , SrF 2 , XeF 2 , ZnF 2 , AlF 3 , BF 3 , BiF 3 , CeF 3 , CrF 3 , DyF 3 , EuF 3 , GaF 3 , GdF 3 , FeF 3 , HoF 3, InF 3, LaF 3 , LuF 3, MnF 3, NdF 3, VOF 3, PrF 3, SbF 3, ScF 3, SmF 3, TbF 3, TiF 3, TmF 3, YF 3, YbF 3, TIF 3 , such as CeF 4, GeF 4, HfF 4 , SiF 4, SnF 4, TiF 4, VF 4, NbF 5, SbF 5, TaF 5, BiF 5, MoF 6, ReF 6, SF 6, WF 6 can be used .

혼합물 형성 공정(단계 S100)에서는 리튬복합물(Li2CO3), 코발트산화물(Co3O4), 금속산화물(MOX) 및 불소화합물(MFX)을 균일하게 혼합(mixing)한 후 그라인딩(grinding)하여 혼합물을 형성한다. 혼합물을 균일하게 혼합하기 위한 장비로는 공지의 모르타르 아게이트(Mortar agate), 믹서(Mixer) 등이 채용되는 것이 바람직하다.In the mixture formation process (step S100), the lithium complex (Li 2 CO 3 ), cobalt oxide (Co 3 O 4 ), metal oxide (MO X ) and fluorine compound (MF X ) are uniformly mixed (mixed) and then ground ( grinding) to form a mixture. As the equipment for uniformly mixing the mixture, it is preferable that a known mortar agate, a mixer, or the like is employed.

리튬 코발트 복합 혼합물을 형성한 후에는, 혼합물을 바람직하게 850℃에서 20시간 동안 산화성 분위기하에서 하소(calcine)하여 열처리하는 공정을 수행하고(단계 S110), 이후 파우더의 입자 사이즈 제어나 불순물 제거를 위해 그라인딩을 수행하여 층상구조(layered structure)를 가진 Li[LixMyCo1 -x-y]O2- zFz를 합성한다(단계 S120). 여기서, 열처리 조건은 700~1000℃에서 10~30시간 동안 산화성 분위기, 환원성 분위기 또는 진공상태 하에서 수행하면 충분하고, 더욱 바람직하게는 800~900℃에서 15~25시간 동안 산화성 분위기하에서 수행한다.After forming the lithium cobalt composite mixture, the mixture is preferably calcined (calcine) and heat treated under an oxidizing atmosphere at 850 ° C. for 20 hours (step S110), and then for controlling particle size of the powder or removing impurities. Grinding is performed to synthesize Li [Li x M y Co 1 -xy ] O 2- z F z having a layered structure (step S120). Here, the heat treatment conditions are sufficient to be carried out in an oxidizing atmosphere, a reducing atmosphere or a vacuum for 10 to 30 hours at 700 ~ 1000 ℃, more preferably carried out in an oxidizing atmosphere for 15 to 25 hours at 800 ~ 900 ℃.

본 발명에 따라 제조된 양극 활물질을 이용하여 리튬 이차전지를 제조할 경우에는 전해질로서 에스테르(ester)가 사용되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 에틸렌 카보네이트(ethylene carbornate)(EC), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate)(PC), 부틸렌 카보네이트(butylene carbonate)(BC) 및 비닐렌 카보네이트(carbonate)(VC)등의 환상 카보네이트(carbonate), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate)(DMC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate)(DEC), 에틸 메틸 카보네이트(ethyl methyl carbonate)(EMC) 및 지푸로필카보네토(DPC) 등의 비환상 카보네이트(carbonate), 포름산 메틸(methyl)IMF), 초산메틸(MA), 프로피온산 메틸(methy l)(MP) 및 프로피온산 에틸(ethyl)(MA)등의 지방족 카르본산 에스테르(ester), 부틸로 락톤(lactone)(GBL)등의 환상 카르본산 에스테르(ester)가 사용될 수 있다. 환상 카보네이트(carbonate)로는 EC, PC, VC 등이 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 필요에 따라 지방족 카르본산 에스테르(ester)를 20% 이하의 범위에서 사용하는 것도 바람직하다.When the lithium secondary battery is manufactured using the cathode active material prepared according to the present invention, it is preferable that an ester is used as the electrolyte. For example, cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC) and vinylene carbonate (VC) ), Dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), and non-cyclic carbonates such as zipurofilcarbonato (DPC) ), Aliphatic carboxylic acid esters such as methyl formate (methyl) IMF), methyl acetate (MA), methyl propionate (MP) and ethyl propionate (MA), butyrolactone Cyclic carboxylic acid esters such as (GBL) can be used. As the cyclic carbonate, EC, PC, VC or the like is preferably used. Moreover, it is also preferable to use aliphatic carboxylic acid ester in 20% or less range as needed.

상기와 같은 용매에 용해하는 리튬염으로는 LiClO4, LiBF4, LiPF6, LiAlCl4, LiSbF6, LiSCN, LiCF3SO3, LiCF3CO2, Li(CF3SO2)2, LiAsF6, LiN(CF3SO2)2, LiB10Cl10, LiBOB(Lithium Bis(oxalato)borate), LiBoB, 저급 지방족 카르본산 리튬, 클로로 보란 리튬, 사페닐붕산리튬, 그리고 LiN(CF3SO2) (C2F5SO2), LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)등의 이미드(imide)류 등을 사용할 수 있다. 상기 리튬염은 각각 단독으로 또는 본 발명의 효과를 손상시키지 않은 범위에서 임의로 조합하여 사용할 수 있으며, 그 중에서도 LiPF6을 사용하는 것이 바람직하다.Lithium salts dissolved in such solvents include LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAlCl 4 , LiSbF 6 , LiSCN, LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiB 10 Cl 10 , LiBOB (Lithium Bis (oxalato) borate), LiBoB, lower aliphatic lithium carbonate, lithium chloroborane, lithium tetraphenylborate, and LiN (CF 3 SO 2 ) ( Imides such as C 2 F 5 SO 2 ), LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ) And the like can be used. The lithium salts may be used alone or in any combination within a range not impairing the effects of the present invention, and among them, it is preferable to use LiPF 6 .

전해액에는 불연성을 부여하기 위해 사염화탄소, 삼불화 염화 에틸렌, 혹은 인이 포함된 인산염 등이 더 포함될 수 있다.The electrolyte may further include carbon tetrachloride, ethylene trifluoride chloride, or phosphate containing phosphorus to impart nonflammability.

한편, 전해질로는 무기 또는 유기 고체 전해질이 사용될 수도 있다. 무기 고체 전해질로는 Li4SiO4, Li4SiO4-LiAl-LiOH, xLi3PO4 -(1-x)Li4SiO4, Li2SiS3, Li3PO4-Li2S-SiS2, 황화인 화합물 등이 유효하다. 유기 고체 전해질로는 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드, 폴리비닐 알코올, 폴리불화비닐리덴, 플루오르프로필렌 등이나 이러한 유도체, 혼합물, 복합체 등의 폴리머 재료가 유효하다.Meanwhile, an inorganic or organic solid electrolyte may be used as the electrolyte. Inorganic solid electrolytes include Li 4 SiO 4 , Li 4 SiO 4 -LiAl-LiOH, xLi 3 PO 4- (1-x) Li 4 SiO 4 , Li 2 SiS 3 , Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 And phosphorus sulfide compounds are effective. As the organic solid electrolyte, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, fluoropropylene and the like, and polymer materials such as derivatives, mixtures and composites are effective.

리튬 이차전지의 세퍼레이터(separator)는 다공성 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌계 혹은 폴리프로필렌계 폴리머를 주로 사용한다.The separator of a lithium secondary battery mainly uses a polyethylene-based or polypropylene-based polymer such as porous polyethylene.

리튬 이차전지의 음극재료로는 리튬, 리튬합금, 합금/금속 간 화합물, 탄소, 유기 화합물, 무기 화합물, 금속착체, 유기 고분자 화합물 등 리튬이온을 흡착, 방 출할 수 있는 화합물을 사용한다. 상기의 화합물을 각각 단독으로, 또는 본 발명의 효과를 손상시키지 않은 범위에서 임의로 조합하여 사용할 수 있다.As a negative electrode material of a lithium secondary battery, a compound capable of adsorbing and releasing lithium ions such as lithium, a lithium alloy, an alloy / intermetallic compound, carbon, an organic compound, an inorganic compound, a metal complex, and an organic polymer compound is used. Each of the above compounds can be used alone or in any combination within a range that does not impair the effects of the present invention.

리튬합금으로는, Li-Al계 합금, Li-Al-Mn계 합금, Li-Al-Mg계 합금, Li-Al-Sn계 합금, Li-Al-In계 합금, Li-Al-Cd계 합금, Li-Al-Te계 합금, Li-Ga계 합금, Li-Cd계 합금, Li-In계 합금, Li-Pb계 합금, Li-Bi계 합금 및 Li-Mg계 합금 등을 사용할 수 있다. 합금/금속 간 화합물로는 천이금속과 규소의 화합물이나 천이금속과 주석의 화합물 등을 사용할 수 있고, 특히 니켈과 규소의 화합물이 바람직하다.As the lithium alloy, a Li-Al alloy, a Li-Al-Mn alloy, a Li-Al-Mg alloy, a Li-Al-Sn alloy, a Li-Al-In alloy, or a Li-Al-Cd alloy , Li-Al-Te based alloy, Li-Ga based alloy, Li-Cd based alloy, Li-In based alloy, Li-Pb based alloy, Li-Bi based alloy, Li-Mg based alloy and the like can be used. As the alloy / intermetallic compound, compounds of transition metals and silicon, compounds of transition metals and tin, and the like can be used. Particularly, compounds of nickel and silicon are preferable.

탄소성질 재료로는, 코크스(cokes), 열분해 탄소류, 천연 흑연, 인조 흑연, 메소 카본마이크로 비즈(carbon micro beads), 흑연화 메소 페이즈(phase) 소구체, 유리상 탄소류, 탄소섬유(폴리 아크릴로니트릴(poly acrylonitrile)계, 피치(pitch)계, 셀룰로오스(cellulose)계, 기상 성장 탄소계), 부정형 탄소 및 유기물이 소성되는 탄소 등을 들 수 있다. 이것들은 각각 단독으로, 또는 본 발명의 효과를 손상시키지 않은 범위에서 임의로 조합하여 사용할 수 있다.Carbonaceous materials include cokes, pyrolytic carbons, natural graphites, artificial graphites, meso carbon micro beads, graphitized meso phase globules, glassy carbons, and carbon fibers (polyacrylics). And polynirylonitrile-based, pitch-based, cellulose-based, vapor-grown carbon-based), amorphous carbon, and carbon from which organic materials are fired. These may be used alone or in any combination within a range that does not impair the effects of the present invention.

리튬 이차전지의 외장재로는 금속캔 또는 알루미늄과 수겹의 폴리머층으로 구성된 포장재를 주로 사용한다.As the exterior material of the lithium secondary battery, a packaging material composed of a metal can or aluminum and several polymer layers is mainly used.

이하에서는 리튬 이차전지용 양극 활물질의 구체적인 제조방법과 그에 따라 제조된 양극 활물질의 특성을 설명하기로 한다.Hereinafter, a specific method of manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery and characteristics of the cathode active material manufactured accordingly will be described.

출발물질로 탄산리튬(Li2CO3), 코발트 산화물(Co3O4) 및 지르코늄 산화물 (ZrO2), 지르코늄 불소화합물 (ZrF4)을 사용하였다. 상기 출발물질들을 조성비에 대 해 0.2몰로 정량하여 모르타르 아게이트(mortar agate)로 일정시간 균일하게 그라인딩하여 혼합물을 제조하였다. 이 혼합물을 알루미나 용기에 넣고 850℃에서 20시간동안 하소한 후 그라인딩하여 최종 리튬 코발트 복합산화물인 Li[LixZryCo1 -x-y]O2-zFz (0≤x≤0.1, 0≤y≤0.2, 0≤z≤0.2)을 수득하였다. 치환하는 지르코늄(Zr)과 불소(F)의 양을 다양하게 하여 최적 조성을 찾고자 다양한 조성의 리튬 코발트 복합산화물을 제조하였다.Lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), cobalt oxide (Co 3 O 4 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), and zirconium fluorine compound (ZrF 4 ) were used as starting materials. The starting materials were quantified at 0.2 mole relative to the composition ratio, and uniformly ground with a mortar agate for a predetermined time to prepare a mixture. The mixture was placed in an alumina vessel and calcined at 850 ° C. for 20 hours, followed by grinding to form Li [Li x Zr y Co 1 -xy ] O 2-z F z (0≤x≤0.1, 0≤). y ≦ 0.2, 0 ≦ z ≦ 0.2). In order to find the optimal composition by varying the amount of the zirconium (Zr) and fluorine (F) to be substituted was prepared a lithium cobalt composite oxide of various compositions.

상기와 같이 제조된 리튬 코발트 복합산화물의 XRD 특성을 확인하기 위해, X선 회절 분석장치(상표명: Rint-2000, 회사명: Rigaku, Japan)를 이용하여 X선 회절 패턴을 측정하였다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 코발트 원자의 일부를 치환하는 금속원자인 지르코늄(Zr)의 양이 증가함에 따라 X선 회절 패턴에서 지르코늄(Zr)을 명확히 관찰할 수 있다. 도 2에서 Li[LixZryCo1 -x-y]O2- zFz의 y와 z는 각각 0.005≤y≤0.05, 0.005≤z≤0.2의 범위로 조절하였다. 도 3에서 Li[LixZryCo1 -x-y]O2- zFz의 z는 0.05로 고정하고, y는 0.02≤y≤0.05의 범위로 조절하였다.In order to confirm the XRD characteristics of the lithium cobalt composite oxide prepared as described above, an X-ray diffraction pattern was measured using an X-ray diffraction analyzer (trade name: Rint-2000, company name: Rigaku, Japan). 2 and 3, the zirconium (Zr) can be clearly observed in the X-ray diffraction pattern as the amount of zirconium (Zr), which is a metal atom replacing a part of the cobalt atom, increases. In FIG. 2, y and z of Li [Li x Zr y Co 1 -xy ] O 2 z F z were adjusted in the range of 0.005 ≦ y ≦ 0.05 and 0.005 ≦ z ≦ 0.2, respectively. In FIG. 3, z of Li [Li x Zr y Co 1 -xy ] O 2 z F z was fixed at 0.05, and y was adjusted in a range of 0.02 ≦ y ≦ 0.05.

도 4 및 도 5에는 상기 제조된 리튬 코발트 복합산화물의 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscopy, 상표명: JSM 6400, 회사명: JEOL, Japan) 사진이 나타나 있다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 코발트 원자의 일부를 치환하는 지르코늄(Zr)과 산소원자의 일부를 치환하는 불소(F)의 양이 증가함에 따라 형태(morphology)가 변하는 것을 관찰할 수 있으며, 특히 지르코늄(Zr)은 고정하고, 불소(F)의 양을 증가시키는 경우에는 결정성이 더욱 향상되는 것을 관찰할 수 있 다(도 4 참조).4 and 5 are FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscopy, trade name: JSM 6400, company name: JEOL, Japan) of the prepared lithium cobalt composite oxide is shown. 4 and 5, it can be observed that the morphology changes as the amount of zirconium (Zr) for substituting a part of the cobalt atom and fluorine (F) for substituting a part of the oxygen atom increases. In particular, when zirconium (Zr) is fixed and the amount of fluorine (F) is increased, it can be observed that crystallinity is further improved (see FIG. 4).

리튬 이차전지용 양극을 제조하기 위하여, 상기 방법으로 제조된 리튬 코발트 복합산화물과, 도전재인 아세틸렌블랙과, 결합제인 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF)를 80:10:10의 중량비로 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를 20㎛ 두께의 알루미늄박에 균일하게 도포하고, 120℃에서 진공 건조하여 리튬 이차전지용 양극을 제조하였다.In order to manufacture a positive electrode for a lithium secondary battery, a slurry was prepared by mixing a lithium cobalt composite oxide prepared by the above method, acetylene black as a conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder in a weight ratio of 80:10:10. It was. This slurry was uniformly applied to an aluminum foil having a thickness of 20 μm, and vacuum dried at 120 ° C. to prepare a cathode for a lithium secondary battery.

상기 방법으로 제조된 양극과 리튬호일을 상대전극으로 하며, 다공성 폴리에틸렌막(Celgard 2300, 두께: 25㎛)을 세퍼레이터로 하고, 에틸렌 카보네이트:디메틸 카보네이트 = 1:1(부피비) 혼합용매의 1몰 LiPF6 용액을 액체 전해액으로 사용하여 리튬 전지의 통상적인 제조공정에 따라 2032 규격의 코인 전지(coin cell)를 제조하였다.A positive electrode prepared by the above method and a lithium foil as a counter electrode, a porous polyethylene membrane (Celgard 2300, thickness: 25 μm) as a separator, ethylene carbonate: dimethyl carbonate = 1: 1 (volume ratio) 1 mol LiPF6 of a mixed solvent Using a solution as a liquid electrolyte, a coin cell of the 2032 standard was manufactured according to a conventional manufacturing process of a lithium battery.

상기 제조된 전지의 특성을 평가하기 위하여 전기화학 분석장치(Toyo사 Toscat3000U, Japan)를 이용하여 상온(30℃), 3.0~4.5V의 전위영역에서 처음 2 사이클까지는 0.2mA/㎠, 3 사이클부터는 0.8mA/㎠의 전류밀도 조건에서 충, 방전 실험을 하였다. 도 6 및 도 7에는 사이클에 따른 방전 용량 변화가 나타나 있다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명은 전반적으로 30 사이클까지 용량 감소가 거의 없는 매우 우수한 사이클 특성을 나타내는 반면에, 단순히 LiCoO2의 조성을 갖는 양극 활물질을 채용한 전지는 용량이 급격히 감소하는 것을 확인할 수 있다. 본 발명은 양극 활물질 근처에서 전해액 부반응에 의해 생성되는 산에 대한 영향력을 감소시키거나, 양극 활물질과 전해액 간의 반응을 억제하여 전지의 용량이 급격하게 줄어 드는 현상을 개선할 수 있다. 도 6 및 도 7에서, 30 사이클 이후에 용량이 전체적으로 감소하는 이유는 불소를 함유하고 있는 양극 활물질의 경우 고전압에서 0.5C 이상의 전류밀도로 충,방전 시 상대 전극인 리튬 금속의 부식이 빠르게 진행될 수 있기 때문이다.In order to evaluate the characteristics of the manufactured battery, using an electrochemical analyzer (Toyo's Toscat3000U, Japan) at room temperature (30 ° C), the first 2 cycles in the potential region of 3.0 to 4.5V, 0.2 mA / cm 2, from 3 cycles Charge and discharge experiments were conducted under a current density of 0.8 mA / cm 2. 6 and 7 show changes in discharge capacity with cycles. 6 and 7, the present invention shows very good cycle characteristics with almost no capacity reduction up to 30 cycles in general, whereas a battery employing a positive electrode active material having a composition of LiCoO 2 simply shows a rapid decrease in capacity. You can check it. The present invention can improve the phenomenon that the capacity of the battery is drastically reduced by reducing the influence on the acid generated by the electrolyte side reaction near the positive electrode active material or suppressing the reaction between the positive electrode active material and the electrolyte. 6 and 7, the reason why the capacity decreases after 30 cycles is that the positive electrode active material containing fluorine may rapidly undergo corrosion of the lithium metal as a counter electrode during charging and discharging with a current density of 0.5C or higher at high voltage. Because there is.

상기 제조된 전지의 율(C-rate) 특성을 평가하기 위하여 전기화학 분석장치(Toyo사 Toscat3000U, Japan)를 이용하여 상온(30℃), 3.0~4.5V의 전위영역에서 다양한 전류밀도 조건으로 충, 방전 실험을 수행하였다. 도 8의 (A)에는 사이클에 따른 용량 변화가 나타나 있으며, 도 8의 (B)에는 20mA/g 전류밀도 대비 용량이 %단위로 나타나 있다. 도 8을 참조하면, Li[LixZryCo1 -x-y]O2- zFz (0≤x≤0.1, 0≤y≤0.2, 0≤z≤0.2)의 양극 활물질 조성을 갖는 본 발명은 단순히 LiCoO2의 조성을 갖는 양극 활물질을 채용한 전지에 비해 다양한 전류밀도 조건에서 매우 우수한 용량 특성을 나타내며, 20mA/g 전류밀도를 기준으로 비교했을 때 고율로 갈수록 더 우수한 출력 특성을 나타내는 것으로 확인되었다(도 8의 (B) 참조).In order to evaluate the C-rate characteristics of the manufactured battery, using an electrochemical analyzer (Toyo's Toscat3000U, Japan), the battery was charged under various current density conditions at room temperature (30 ° C.) and a potential region of 3.0 to 4.5 V. , Discharge experiments were performed. In FIG. 8A, the capacity change according to the cycle is shown, and in FIG. 8B, the capacity of the 20 mA / g current density is shown in%. Referring to FIG. 8, Li [Li x Zr y Co 1 -xy ] O 2- z F z The present invention having a positive electrode active material composition of (0 ≦ x ≦ 0.1, 0 ≦ y ≦ 0.2, 0 ≦ z ≦ 0.2) has a very good capacity characteristic under various current density conditions compared to a battery employing a positive electrode active material having a composition of LiCoO 2 . When compared with the basis of the current density of 20 mA / g, it was confirmed that the more excellent output characteristics at higher rates (see FIG. 8B).

상기 제조된 리튬 코발트 복합산화물 Li[LixZryCo1 -x-y]O2- zFz (0≤x≤0.1, 0≤y≤0.2, 0≤z≤0.2)의 열적 안정성을 평가하기 위하여 상술한 바와 같이 코인 전지를 제조하여 4.5V까지 충전시킨 후 전극을 분리하여 시차 열중량분석법(Differential Scanning Calorimetry; DSC, NETZSCH-TA4, Germany)으로 열 분석하였다. 도 9의 (A)와 (B)를 참조하면, 종래기술에 따른 LiCoO2의 경우 241℃ 근방에서 주 발열피크가 나타나지만, 본 발명의 실시예에 따른 LiZr0 .05Co0 .95O1 .95F0.05 경 우에는 약 242℃ 에서 주 발열피크가 나타났다. 대체로, 본 발명에 따라 제조된 리튬 코발트 복합산화물의 발열피크의 위치는 종래기술에 따른 LiCoO2에 비해 발열량(J/g)이 낮은 것으로 확인되었다.The prepared lithium cobalt composite oxide Li [Li x Zr y Co 1 -xy ] O 2- z F z In order to evaluate the thermal stability of (0≤x≤0.1, 0≤y≤0.2, 0≤z≤0.2), a coin battery was manufactured as described above, charged to 4.5V, and the electrodes were separated to perform differential thermogravimetric analysis ( Differential Scanning Calorimetry; DSC, NETZSCH-TA4, Germany). Referring to FIG. 9 (A) and (B), the case of LiCoO 2 according to the prior art appear, but the main exothermic peak in the vicinity of 241 ℃, LiZr 0 .05 Co 0 .95 O in accordance with an embodiment of the present invention; In the case of 95F 0.05 , the main exothermic peak appeared at about 242 ℃. In general, the location of the exothermic peak of the lithium cobalt composite oxide prepared according to the present invention was confirmed to have a lower calorific value (J / g) than LiCoO 2 according to the prior art.

실시예Example 1 One

리튬 코발트 복합산화물 LiZr0 .05Co0 .95O1 .95F0.05를 제조하기 위하여 출발물질로 탄산리튬(Li2CO3), 코발트 산화물(Co3O4), 지르코늄 산화물(ZrO2) 및 지르코늄 불소화합물(ZrF4)을 사용하였다. 상기 출발물질을 조성비에 대해 0.2 몰로 정량하여 모르타르 아게이트(mortar agate)로 일정시간 균일하게 그라인딩하여 혼합물을 제조하였다. 이 혼합물을 알루미나 용기에 넣고 850℃ 20시간동안 하소한 후 그라인딩하여 최종 산화물인 리튬 코발트 복합산화물 LiZr0 .05Co0 .95O1 .95F0. 05을 수득하였다.Lithium cobalt oxide LiZr 0 .05 Co 0 .95 O 1 .95 F lithium carbonate as a starting material for the production of 0.05 (Li 2 CO 3), cobalt oxide (Co 3 O 4), zirconium oxide (ZrO 2), and Zirconium fluorine compound (ZrF 4 ) was used. The starting material was quantitated to 0.2 mol based on the composition ratio, and uniformly ground with a mortar agate for a predetermined time to prepare a mixture. The mixture to yield the final oxide, lithium cobalt oxide LiZr 0 .05 Co 0 .95 O 1 .95 F 0. 05 to grinding after calcining into 850 ℃ for 20 hours in an alumina vessel.

실시예Example 2 2

출발물질로서 탄산리튬(Li2CO3), 코발트 산화물(Co3O4), 알루미늄 수산화물(Al(OH)3), 알루미늄 불소화합물(AlF3)을 사용하여 정량하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 코발트 복합산화물 LiAl0 .05Co0 .95O1 .95F0.05를 수득하였다.Example 1 except for quantitative determination using lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), cobalt oxide (Co 3 O 4 ), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), aluminum fluorine compound (AlF 3 ) as starting materials the lithium cobalt oxide LiAl 0 .05 Co 0 .95 O 1 .95 F 0.05 was obtained in the same manner.

실시예Example 3 3

출발물질로서 탄산리튬(Li2CO3), 코발트 산화물(Co3O4), 마그네슘 수산화 물(Mg(OH)2) 및 마그네슘 불소화합물 (MgF2)을 사용하여 정량하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 코발트 복합산화물 LiMg0 .05Co0 .95O1 .95F0.05를 수득하였다.Examples were quantified using lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), cobalt oxide (Co 3 O 4 ), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) and magnesium fluorine compound (MgF 2 ) as starting materials in the same manner as in 1 to give a lithium-cobalt composite oxide LiMg 0 .05 Co 0 .95 O 1 .95 F 0.05.

본 발명의 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 리튬 코발트 복합산화물의 XRD 특성을 확인하기 위해, X선 회절 분석장치(상표명: Rint-2000, 회사명: Rigaku, Japan)를 이용하여 X선 회절 패턴을 측정하였다. 도 10을 참조하면, 코발트 원자의 일부를 치환하는 금속원자인 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 등을 X선 회절 패턴에서 관찰할 수 있다.X-ray diffraction pattern using an X-ray diffraction analyzer (trade name: Rint-2000, company name: Rigaku, Japan) to confirm the XRD characteristics of the lithium cobalt composite oxide prepared according to Examples 1 to 3 of the present invention Was measured. Referring to FIG. 10, zirconium (Zr), aluminum (Al), magnesium (Mg), and the like, which are metal atoms replacing a part of cobalt atoms, may be observed in an X-ray diffraction pattern.

도 11에는 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 리튬 코발트 복합산화물의 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscopy, 상표명: JSM 6400, 회사명: JEOL, Japan) 사진이 나타나 있다. 도 11을 참조하면, 코발트 원자의 일부를 치환하는 금속원자(Mg,Al,Zr)에 따라 다른 morphology를 관찰할 수 있다.FIG. 11 shows a photograph of Field Emission Scanning Electron Microscopy (trade name: JSM 6400, company name: JEOL, Japan) of a lithium cobalt composite oxide prepared according to Examples 1 to 3 of the present invention. Referring to FIG. 11, it is possible to observe different morphologies depending on the metal atoms (Mg, Al, Zr) replacing a part of the cobalt atoms.

본 발명의 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 리튬 코발트 복합산화물을 이용하여 양극을 제조한 후 이를 적용하여 코인 전지를 제조하였다.After preparing a positive electrode using a lithium cobalt composite oxide prepared according to Examples 1 to 3 of the present invention, a coin battery was prepared.

상기 제조된 코인 전지의 특성을 평가하기 위하여 전기화학 분석장치(Toyo사 Toscat3000U, Japan)를 이용하여 상온(30℃), 3.0~4.5V의 전위영역에서 처음 2 사이클까지는 0.2mA/㎠, 3 사이클부터는 0.8mA/㎠의 전류밀도 조건에서 충, 방전 실험을 하여 사이클에 따른 용량 변화를 도 12에 나타내었다. 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 전지는 사이클 횟수에 따른 용량감소가 적 어 고전압에서의 수명 특성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있다.In order to evaluate the characteristics of the manufactured coin battery, using an electrochemical analyzer (Toyo's Toscat3000U, Japan) at room temperature (30 ° C.), the first 2 cycles in the potential region of 3.0 to 4.5V, 0.2 mA / cm 2, 3 cycles From the charge and discharge experiments in the current density conditions of 0.8mA / ㎠ shows the capacity change according to the cycle in FIG. Referring to FIG. 12, it can be seen that the batteries manufactured according to Examples 1 to 3 of the present invention have very low lifespan characteristics at high voltage due to a small decrease in capacity according to the number of cycles.

비교예Comparative example 1 One

금속 원자나 산소 원자의 일부가 치환되지 않은 리튬 이차전지용 양극 활물질인 LiCoO2을 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하고 특성을 평가하였다. 그 특성은 도 2, 4, 6~18에 나타나 있다.LiCoO 2 , a cathode active material for a lithium secondary battery, in which a part of metal atoms or oxygen atoms were not substituted, was prepared in the same manner as in Example 1, and the characteristics thereof were evaluated. The characteristics are shown in Figs. 2, 4, 6-18.

비교예Comparative example 2 2

산소 원자의 일부가 불소 원자로 치환되지 않은 리튬 이차전지용 양극 활물질인 Li[LixZryCo1 -x-y]O2 (0≤x≤0.1, 0≤y≤0.2)을 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하고, 실시예 1과 동일한 조건하에서 충, 방전 특성을 평가하여 사이클에 따른 용량 변화를 도 13 내지 15에 나타내었다. 도면에 나타난 바와 같이, 코발트 원자의 일부를 치환하는 지르코늄(Zr)의 양이 0.005 또는 0.01과 같이 적을 경우(도 13 및 14 참조), 비교예 2는 실시예 1에 비해 사이클 특성이 좋지 않은 것으로 나타났으며, 지르코늄(Zr)의 양이 0.05일 경우(도 15 참조)에는 비교예 2와 실시예 1이 비슷한 사이클 특성을 나타내었다. 이는 비교예 2와는 달리 실시예 1에 따른 리튬 코발트 복합산화물은 코발트 원자의 일부가 금속 원자로 치환되고 산소 원자의 일부는 불소 원자로 치환되는 특성상, 소량만 치환되어도 양극 활물질 근처에서 전해액 부반응에 의해 생성되는 산에 대한 영향력을 감소시키거나, 양극 활물질과 전해액과의 반응성을 억제하여 전지의 용량이 급격하게 줄어드는 현상을 개선할 수 있기 때문이다.Li [Li x Zr y Co 1 -xy ] O 2 (0 ≦ x ≦ 0.1, 0 ≦ y ≦ 0.2), which is a positive electrode active material for a lithium secondary battery, in which part of oxygen atoms are not substituted with fluorine atoms, was used in the same manner as in Example 1. The charge and discharge characteristics were evaluated under the same conditions as in Example 1, and the capacity change according to the cycle is shown in FIGS. 13 to 15. As shown in the figure, when the amount of zirconium (Zr) for substituting a part of the cobalt atom is as small as 0.005 or 0.01 (see FIGS. 13 and 14), Comparative Example 2 is not good cycle characteristics compared to Example 1 When the amount of zirconium (Zr) is 0.05 (see FIG. 15), Comparative Example 2 and Example 1 showed similar cycle characteristics. Unlike the Comparative Example 2, the lithium cobalt composite oxide according to Example 1 is formed by an electrolytic solution side reaction near the positive electrode active material even when only a small amount is substituted because a part of the cobalt atom is replaced with a metal atom and a part of the oxygen atom is replaced with a fluorine atom. This is because it is possible to improve the phenomenon that the capacity of the battery is drastically reduced by reducing the influence on the acid or suppressing the reactivity between the positive electrode active material and the electrolyte.

율(C-rate)특성을 평가하기 위하여 전기화학 분석장치(Toyo사 Toscat3000U, Japan)를 이용하여 상온(30℃), 3.0~4.5V의 전위영역, 다양한 전류밀도 조건에서 충, 방전 실험을 하여 사이클에 따른 용량 변화를 도 16 및 17에 나타내었다. 도면을 참조하면, 비교예 2는 코발트 원자의 일부를 금속 원자로 치환하기만 하는 특성상 실시예 1에 비해 용량 특성이 좋지 않은 것을 확인할 수 있다.To evaluate the C-rate characteristics, charge and discharge experiments were conducted at room temperature (30 ℃), 3.0 ~ 4.5V potential range, and various current density conditions using an electrochemical analyzer (Toscat3000U, Japan, Toyo). Capacity changes with cycles are shown in FIGS. 16 and 17. Referring to the drawings, Comparative Example 2 can confirm that the capacity characteristics are not as good as in Example 1 in the characteristic that only a part of the cobalt atom is replaced with a metal atom.

비교예Comparative example 3 3

마그네슘 수산화물(Mg(OH)2)과 리튬 불소화합물(LiF)을 이용하여 리튬 이차전지용 양극 활물질인 LiMg0 .05Co0 .95O1 .95F0. 05을 실시예 3과 동일한 방법으로 제조하고 동일한 조건하에서 특성을 평가하였다. 도 18을 참조하면, 리튬불소화합물(LiF)을 이용하여 산소원자의 일부를 불소원자로 치환하는 비교예 3은, 불소화합물(MgF2)을 이용하여 코발트 원자와 산소 원자 일부를 마그네슘 원자와 불소원자로 치환하는 실시예 3에 비해 고전압에서 사이클 특성이 좋지 않은 것을 확인할 수 있다.Magnesium hydroxide (Mg (OH) 2) and lithium fluoride (LiF) with a prepared in the same manner as the cathode active material for a lithium secondary battery of LiMg 0 .05 Co 0 .95 O 1 .95 F 0. 05 as in Example 3 And properties were evaluated under the same conditions. Referring to FIG. 18, in Comparative Example 3 in which a part of an oxygen atom is replaced with a fluorine atom using a lithium fluorine compound (LiF), a cobalt atom and a part of an oxygen atom are replaced with a magnesium atom and a fluorine atom using a fluorine compound (MgF 2 ). It can be seen that the cycle characteristics are not good at high voltage as compared with Example 3 to be replaced.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.The following drawings, which are attached to this specification, illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention includes matters described in such drawings. It should not be construed as limited to.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법을 도시한 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예(조성식에서, 0.005≤y≤0.05, 0.005≤z≤0.2)와 비교예에 따라 제공되는 리튬 코발트 복합산화물의 조성별 XRD 패턴을 나타낸 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the XRD pattern for each composition of the lithium cobalt composite oxide provided according to an embodiment of the present invention (in the formula, 0.005≤y≤0.05, 0.005≤z≤0.2) and a comparative example.

도 3은 본 발명의 실시예(조성식에서, 0.02≤y≤0.05, z=0.05)와 비교예에 따라 제공되는 리튬 코발트 복합산화물의 조성별 XRD 패턴을 나타낸 그래프이다.Figure 3 is a graph showing the XRD pattern for each composition of the lithium cobalt composite oxide provided according to an embodiment of the present invention (in the formula, 0.02≤y≤0.05, z = 0.05) and a comparative example.

도 4는 본 발명의 실시예(조성식에서, 0.005≤y≤0.05, 0.005≤z≤0.2)와 비교예에 따라 제공되는 리튬 코발트 복합산화물의 조성별 FE-SEM 사진이다.4 is an FE-SEM photograph of each composition of the lithium cobalt composite oxide provided according to an embodiment of the present invention (in formula, 0.005 ≦ y ≦ 0.05, 0.005 ≦ z ≦ 0.2) and a comparative example.

도 5는 본 발명의 실시예(조성식에서, 0.02≤y≤0.05, z=0.05)와 비교예에 따라 제공되는 리튬 코발트 복합산화물의 조성별 FE-SEM 사진이다.5 is an FE-SEM photograph of each composition of the lithium cobalt composite oxide provided according to an embodiment of the present invention (in the formula, 0.02 ≦ y ≦ 0.05, z = 0.05) and a comparative example.

도 6은 본 발명의 실시예(조성식에서, 0.005≤y≤0.05, 0.005≤z≤0.2)와 비교예에 따라 제공되는 리튬 이차전지의 사이클에 따른 용량 특성을 리튬 코발트 복합산화물의 조성별로 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the capacity characteristics according to the cycle of the lithium secondary battery provided according to an embodiment of the present invention (in formula, 0.005≤y≤0.05, 0.005≤z≤0.2) and a comparative example for each composition of the lithium cobalt composite oxide to be.

도 7은 본 발명의 실시예(조성식에서, 0.02≤y≤0.05, z=0.05)와 비교예에 따라 제공되는 리튬 이차전지의 사이클에 따른 용량 특성을 리튬 코발트 복합산화물의 조성별로 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing capacity characteristics according to cycles of a lithium secondary battery provided according to an embodiment of the present invention (in the formula, 0.02 ≦ y ≦ 0.05, z = 0.05) and a comparative example, by composition of a lithium cobalt composite oxide.

도 8은 본 발명의 실시예(조성식에서, 0.005≤y≤0.05, 0.005≤z≤0.2)와 비교예에 따라 제공되는 리튬 이차전지의 사이클에 따른 용량 특성과 C-rate에 따른 용량 특성을 리튬 코발트 복합산화물의 조성별로 나타낸 그래프와 테이블이다.8 shows the capacity characteristics of the lithium secondary battery provided according to the embodiment of the present invention (in formula, 0.005≤y≤0.05, 0.005≤z≤0.2) and the comparative example according to the cycle characteristics and the capacity characteristics of the C-rate lithium Graphs and tables showing the composition of cobalt composite oxides.

도 9는 본 발명의 실시예(조성식에서, 0.005≤y≤0.05, 0.005≤z≤0.2)와 비교예에 따라 제공되는 리튬 코발트 복합산화물에 대하여 수행된 시차열중량분석법(DSC)에 의한 열 분석 결과를 리튬 코발트 복합산화물의 조성별로 나타낸 그래프와 테이블이다.9 is a thermal analysis by differential thermogravimetric analysis (DSC) performed on a lithium cobalt composite oxide provided according to an embodiment of the present invention (in the formula, 0.005 ≦ y ≦ 0.05, 0.005 ≦ z ≦ 0.2) and a comparative example The results are graphs and tables showing the composition of lithium cobalt composite oxides.

도 10은 본 발명의 실시예(조성식에서, y=0.05, z=0.05)와 비교예에 따라 제공되는 리튬 코발트 복합산화물 조성에 따른 XRD 패턴을 나타낸 그래프이다.FIG. 10 is a graph illustrating an XRD pattern according to an embodiment of the present invention (in formula, y = 0.05, z = 0.05) and a lithium cobalt composite oxide composition provided according to a comparative example.

도 11은 본 발명의 실시예(조성식에서, y=0.05, z=0.05)와 비교예에 따라 제공되는 리튬 코발트 복합산화물의 조성에 따른 FE-SEM 사진이다.FIG. 11 is an FE-SEM photograph according to an embodiment of the present invention (in formula, y = 0.05, z = 0.05) and a composition of a lithium cobalt composite oxide provided according to a comparative example.

도 12는 본 발명의 실시예(조성식에서, y=0.05, z=0.05)와 비교예에 따라 제공되는 리튬 이차전지의 사이클에 따른 용량 특성을 리튬 코발트 복합산화물의 조성별로 나타낸 그래프이다.12 is a graph showing capacity characteristics according to cycles of a lithium secondary battery provided according to an embodiment of the present invention (in formula, y = 0.05, z = 0.05) and a comparative example, by composition of a lithium cobalt composite oxide.

도 13은 본 발명의 실시예(조성식에서, y=0.005 z=0.005)와 비교예에 따라 제공되는 리튬 이차전지의 사이클에 따른 용량 특성을 리튬 코발트 복합산화물의 조성별로 나타낸 그래프이다.FIG. 13 is a graph showing capacity characteristics according to cycles of a lithium secondary battery provided according to an embodiment of the present invention (in formula, y = 0.005 z = 0.005) and a comparative example, by composition of a lithium cobalt composite oxide.

도 14는 본 발명의 실시예(조성식에서, y=0.01, z=0.01)와 비교예에 따라 제 공되는 리튬 이차전지의 사이클에 따른 용량 특성을 리튬 코발트 복합산화물의 조성별로 나타낸 그래프이다.14 is a graph showing the capacity characteristics according to the cycle of the lithium secondary battery provided according to an embodiment of the present invention (in formula, y = 0.01, z = 0.01) and a comparative example for each composition of the lithium cobalt composite oxide.

도 15는 본 발명의 실시예(조성식에서, y=0.05 z=0.05)와 비교예에 따라 제공되는 리튬 이차전지의 사이클에 따른 용량 특성을 리튬 코발트 복합산화물의 조성별로 나타낸 그래프이다.FIG. 15 is a graph showing capacity characteristics according to cycles of a lithium secondary battery provided according to an embodiment of the present invention (in formula, y = 0.05 z = 0.05) and a comparative example, by composition of a lithium cobalt composite oxide.

도 16은 본 발명의 실시예(조성식에서, y=0.005, z=0.005)와 비교예에 따라 제공되는 리튬 이차전지의 사이클에 따른 용량 특성과 C-rate에 따른 용량 특성을 리튬 코발트 복합산화물의 조성별로 나타낸 그래프와 테이블이다.16 is a view illustrating capacity characteristics according to cycles of a lithium secondary battery provided according to an embodiment of the present invention (in formula, y = 0.005 and z = 0.005) and a comparative example, and capacity characteristics according to C-rate of a lithium cobalt composite oxide. Graphs and tables by composition.

도 17은 본 발명의 실시예(조성식에서, y=0.01, z=0.01)와 비교예(조성식에서, y=0.01)에 따라 제공되는 리튬 이차전지의 사이클에 따른 용량 특성과 C-rate에 따른 용량 특성을 리튬 코발트 복합산화물의 조성별로 나타낸 그래프와 테이블이다.FIG. 17 shows capacity characteristics and cycles of a lithium secondary battery provided according to an embodiment of the present invention (in formula, y = 0.01, z = 0.01) and a comparative example (in formula, y = 0.01). The capacity characteristics are graphs and tables showing the composition of lithium cobalt composite oxides.

도 18은 본 발명의 실시예(조성식에서, M=Mg, y=0.05, z=0.05)와 비교예에 따라 제공되는 리튬 이차전지의 사이클에 따른 용량 특성을 리튬 코발트 복합산화물의 조성별로 나타낸 그래프이다.18 is a graph showing capacity characteristics according to cycles of a lithium secondary battery provided according to an embodiment of the present invention (in formula, M = Mg, y = 0.05, z = 0.05) and a comparative example, by composition of a lithium cobalt composite oxide to be.

Claims (14)

리튬 이차전지용 양극 활물질에 있어서,In the positive electrode active material for a lithium secondary battery, 불소화합물에 의해 코발트 원자의 일부가 금속 원자로 치환됨과 동시에 산소 원자 일부가 불소 원자로 치환되고, 리튬 코발트 복합산화물 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극 활물질.A portion of a cobalt atom is replaced with a metal atom by a fluorine compound, and a portion of an oxygen atom is substituted with a fluorine atom, and has a lithium cobalt composite oxide form. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 리튬 코발트 복합산화물의 조성식이 Li[LixMyCo1 -x-y]O2- zFz (M은 Zr, Al, Mg 및 알칼리 토금속 원소로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소, 0≤x≤0.1, 0≤y≤0.2, 0≤z≤0.2)인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극 활물질.The composition formula of the lithium cobalt composite oxide is Li [Li x M y Co 1 -xy ] O 2- z F z (M is at least one element selected from the group consisting of Zr, Al, Mg and alkaline earth metal elements, 0≤x ≤ 0.1, 0 ≤ y ≤ 0.2, 0 ≤ z ≤ 0.2). 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 불소화합물은 CsF, KF, NaF, RbF, TiF, AgF, AgF₂, BaF2, CaF2, CuF2, CdF2, FeF2, HgF2, Hg2F2, MnF2, MgF2, NiF2, PbF2, SnF2, SrF2, XeF2, ZnF2, AlF3, BF3, BiF3, CeF3, CrF3, DyF3, EuF3, GaF3, GdF3, FeF3, HoF3, InF3, LaF3, LuF3, MnF3, NdF3, VOF3, PrF3, SbF3, ScF3, SmF3, TbF3, TiF3, TmF3, YF3, YbF3, TIF3, CeF4, GeF4, HfF4, SiF4, SnF4, TiF4, VF4, ZrF4, NbF5, SbF5, TaF5, BiF5, MoF6, ReF6, SF6 및 WF6 으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극 활물질.The fluorine compound is CsF, KF, NaF, RbF, TiF, AgF, AgF₂, BaF 2 , CaF 2 , CuF 2 , CdF 2 , FeF 2 , HgF 2 , Hg 2 F 2 , MnF 2 , MgF 2 , NiF 2 , PbF 2 , SnF 2 , SrF 2 , XeF 2 , ZnF 2 , AlF 3 , BF 3 , BiF 3 , CeF 3 , CrF 3 , DyF 3 , EuF 3 , GaF 3 , GdF 3 , FeF 3 , HoF 3 , InF 3 , LaF 3 , LuF 3 , MnF 3 , NdF 3 , VOF 3 , PrF 3 , SbF 3 , ScF 3 , SmF 3 , TbF 3 , TiF 3 , TmF 3 , YF 3 , YbF 3 , TIF 3 , CeF 4 , GeF 4, HfF 4, SiF 4, SnF 4, TiF 4, VF 4, ZrF 4, NbF 5, SbF 5, TaF 5, BiF 5, MoF 6, ReF 6, at least one selected from the group consisting of SF 6 and WF 6 The positive electrode active material for lithium secondary batteries characterized by the above. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 코발트 원자의 다른 일부는 금속산화물 또는 금속수산화물에 의해 금속 원자로 치환된 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극 활물질.The other part of the cobalt atom is a cathode active material for a lithium secondary battery, characterized in that substituted with a metal atom by a metal oxide or metal hydroxide. 리튬 이차전지용 양극 활물질 제조방법에 있어서,In the positive electrode active material manufacturing method for a lithium secondary battery, 리튬복합물, 코발트산화물, 금속산화물(또는 금속수산화물) 및 불소화합물을 균일하게 혼합한 후 그라인딩(grinding)하여 혼합물을 제조하는 단계; 및Preparing a mixture by uniformly mixing the lithium complex, cobalt oxide, metal oxide (or metal hydroxide) and fluorine compound and then grinding; And 상기 혼합물을 열처리하여, 불소화합물에 의해 코발트 원자의 일부가 금속 원자로 치환됨과 동시에 산소 원자 일부가 불소 원자로 치환된 리튬 코발트 복합산화물을 합성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극 활물질 제조방법.Heat treating the mixture to synthesize a lithium cobalt composite oxide in which a part of cobalt atoms is replaced with a metal atom by a fluorine compound and a part of oxygen atoms is replaced with a fluorine atom; and manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery comprising a Way. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 리튬 코발트 복합산화물의 조성식이 Li[LixMyCo1 -x-y]O2- zFz (M은 Zr, Al, Mg 및 알칼리 토금속 원소로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소, 0≤x≤0.1, 0≤y≤0.2, 0≤z≤0.2)인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극 활물질 제조방법.The composition formula of the lithium cobalt composite oxide is Li [Li x M y Co 1 -xy ] O 2- z F z (M is at least one element selected from the group consisting of Zr, Al, Mg and alkaline earth metal elements, 0≤x ≤ 0.1, 0 ≤ y ≤ 0.2, 0 ≤ z ≤ 0.2). 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 리튬복합물은 Li2CO3이고, 상기 코발트산화물은 Co3O4인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극 활물질 제조방법.The lithium composite is Li 2 CO 3 , The cobalt oxide is Co 3 O 4 The method of producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 혼합물을 700~1000℃에서 10~30시간 동안 산화성 분위기, 환원성 분위기 또는 진공상태 하에서 하소하여 상기 열처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극 활물질 제조방법.The mixture is calcined in an oxidizing atmosphere, a reducing atmosphere or a vacuum for 10 to 30 hours at 700 ~ 1000 ℃ to perform the heat treatment for a lithium secondary battery positive electrode active material. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 혼합물을 800~900℃에서 15~25시간 동안 산화성 분위기하에서 하소하여 상기 열처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극 활물질 제조방법.Method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery, characterized in that the mixture is calcined in an oxidizing atmosphere for 15 to 25 hours at 800 ~ 900 ℃. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지.A lithium secondary battery comprising a cathode active material prepared by the method of any one of claims 5 to 9. 리튬 이차전지에 있어서,In a lithium secondary battery, 불소화합물에 의해 코발트 원자의 일부가 금속 원자로 치환됨과 동시에 산소 원자 일부가 불소 원자로 치환되고, 리튬 코발트 복합산화물 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지.A lithium secondary battery comprising a cathode active material, wherein a part of cobalt atoms is replaced with a metal atom by a fluorine compound, and a part of oxygen atoms is replaced with a fluorine atom, and has a lithium cobalt composite oxide form. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 리튬 코발트 복합산화물의 조성식이 Li[LixMyCo1 -x-y]O2- zFz (M은 Zr, Al, Mg 및 알칼리 토금속 원소로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소, 0≤x≤0.1, 0≤y≤0.2, 0≤z≤0.2)인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The composition formula of the lithium cobalt composite oxide is Li [Li x M y Co 1 -xy ] O 2- z F z (M is at least one element selected from the group consisting of Zr, Al, Mg and alkaline earth metal elements, 0≤x ≤ 0.1, 0 ≤ y ≤ 0.2, 0 ≤ z ≤ 0.2). 제11항 또는 제12항에 있어서,The method according to claim 11 or 12, wherein 상기 불소화합물은 CsF, KF, NaF, RbF, TiF, AgF, AgF₂, BaF2, CaF2, CuF2, CdF2, FeF2, HgF2, Hg2F2, MnF2, MgF2, NiF2, PbF2, SnF2, SrF2, XeF2, ZnF2, AlF3, BF3, BiF3, CeF3, CrF3, DyF3, EuF3, GaF3, GdF3, FeF3, HoF3, InF3, LaF3, LuF3, MnF3, NdF3, VOF3, PrF3, SbF3, ScF3, SmF3, TbF3, TiF3, TmF3, YF3, YbF3, TIF3, CeF4, GeF4, HfF4, SiF4, SnF4, TiF4, VF4, ZrF4, NbF5, SbF5, TaF5, BiF5, MoF6, ReF6, SF6 및 WF6 으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The fluorine compound is CsF, KF, NaF, RbF, TiF, AgF, AgF₂, BaF 2 , CaF 2 , CuF 2 , CdF 2 , FeF 2 , HgF 2 , Hg 2 F 2 , MnF 2 , MgF 2 , NiF 2 , PbF 2 , SnF 2 , SrF 2 , XeF 2 , ZnF 2 , AlF 3 , BF 3 , BiF 3 , CeF 3 , CrF 3 , DyF 3 , EuF 3 , GaF 3 , GdF 3 , FeF 3 , HoF 3 , InF 3 , LaF 3 , LuF 3 , MnF 3 , NdF 3 , VOF 3 , PrF 3 , SbF 3 , ScF 3 , SmF 3 , TbF 3 , TiF 3 , TmF 3 , YF 3 , YbF 3 , TIF 3 , CeF 4 , GeF 4, HfF 4, SiF 4, SnF 4, TiF 4, VF 4, ZrF 4, NbF 5, SbF 5, TaF 5, BiF 5, MoF 6, ReF 6, at least one selected from the group consisting of SF 6 and WF 6 The lithium secondary battery characterized by the above. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 코발트 원자의 다른 일부는 금속산화물 또는 금속수산화물에 의해 금속 원자로 치환된 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.And a part of the cobalt atom is replaced with a metal atom by a metal oxide or a metal hydroxide.
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