KR20130037150A - Negative active material for rechargeable lithium battery, method of preparing the same, and rechargeable lithium battery including the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A negative electrode active material for lithium secondary batteries is provided to improve charging and discharging efficiency, to have high capacity, and to have excellent power performance, and to have high energy density. CONSTITUTION: A negative electrode active material(1) for lithium secondary batteries comprises a core particle(2) which includes at least one selected from amorphous hard carbon and amorphous semi-crystalline soft carbon; and a shell layer located on the surface of the core particle. The shell layer includes amorphous graphite(3), and amorphous or semicrystalline carbon(4). The average particle diameter of the core particle is 2-20 micron. A lithium secondary battery includes the negative electrode, which includes the negative electrode active material, positive electrode, and electrolyte.

Description

리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지{NEGATIVE ACTIVE MATERIAL FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY, METHOD OF PREPARING THE SAME, AND RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY INCLUDING THE SAME} TECHNICAL FIELD The present invention relates to a negative active material for a lithium secondary battery, a method for producing the negative active material, and a lithium secondary battery including the same. [0001] The present invention relates to a negative active material for a lithium secondary battery,

본 기재는 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조방법, 그리고 이를 포함하는 리튬 이차 전지가 제공된다.
The present invention provides a negative electrode active material for a lithium secondary battery, a method for producing the same, and a lithium secondary battery comprising the same.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차 전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지고 사이클 수명이 길며 자기방전율이 낮은 리튬 이차 전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices are increasing, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. Lithium secondary batteries, which have high energy density and voltage and long cycle life and low self-discharge rate, are commercialized Widely used.

이러한 리튬 이차 전지의 음극 활물질로는 현재 탄소 재료가 주로 사용되고, 리튬의 삽입 및 탈리가 가능한 탄소 재료는 크게 결정성계 흑연과 비결정성계 탄소재로 분류된다. 상기 비결정성계 탄소재는 비정질 하드 카본과 준결정질 소프트 카본으로 더욱 세분화된다.Carbon materials are mainly used as negative electrode active materials of such lithium secondary batteries, and carbon materials capable of inserting and desorbing lithium are largely classified into crystalline graphite and amorphous carbon materials. The amorphous carbon material is further subdivided into amorphous hard carbon and semicrystalline soft carbon.

상기 비정질 하드 카본은 흑연화 온도 이상에서 열처리를 하여도 저결정성 특성을 유지하는 탄소이며, 상기 준결정질 소프트 카본은 흑연화 온도 이상에서 열처리하면 결정질 흑연으로 변화되는 탄소이다. 리튬의 삽입 및 탈리가 가장자리 면으로만 제한되어 충방전 출력특성이 저하되는 결정성계 흑연과 달리, 상기 비정질 하드 카본과 준결정질 소프트 카본은 탄소 표면 및 내부에 발달한 구조적 결함 및 미세공에 의하여 전방위적으로 리튬 삽입 및 탈리가 이루어지기 때문에 더욱 우수한 출력특성을 나타낼 수 있다. 이러한 우수한 출력특성으로 인해 최근 에너지 저장장치 및 전기자동차 등의 중대형 리튬 이차전지의 음극 소재로 사용되거나 계획되고 있다.The amorphous hard carbon is carbon that maintains low crystalline properties even when heat treated at a graphitization temperature or higher, and the semicrystalline soft carbon is carbon which is changed to crystalline graphite when heat treated at a graphitization temperature or higher. Unlike crystalline graphite, in which the insertion and desorption of lithium is limited only to the edge surface and thus the charge / discharge output characteristics are lowered, the amorphous hard carbon and the semi-crystalline soft carbon are omnidirectional due to structural defects and micropores developed on the carbon surface and inside. In particular, since lithium insertion and desorption are performed, more excellent output characteristics can be exhibited. Due to such excellent output characteristics, it is recently used or planned as a negative electrode material of medium and large lithium secondary batteries such as energy storage devices and electric vehicles.

그러나 상기 비정질 하드 카본과 준결정질 소프트 카본의 경우, 결정성계 흑연 대비 방전 비용량 및 쿨롱효율이 낮고 또한 일반적으로 탄화 후 분쇄 공정을 거치기 때문에 형상이 불규칙적이고 날카로운 모서리를 갖는 무정형 입자로 제조된다. 이러한 형상으로 인하여 음극에 적용하여 전지 제조시 분리막에 핀홀을 발생시켜 전지의 안정성을 저하시키는 원인이 될 수 있으며, 무정형의 입자 형상으로 인하여 전극 설계시 단위 부피당 에너지 밀도가 낮아지는 단점이 있다.
However, the amorphous hard carbon and the semi-crystalline soft carbon are made of amorphous particles having irregular shapes and sharp edges because of lower discharge specificity and coulombic efficiency than crystalline graphite and generally undergoing grinding after carbonization. Such a shape may cause pinholes in the separator during battery manufacture by applying to the negative electrode, which may cause deterioration of battery stability, and due to the amorphous particle shape, there is a disadvantage in that energy density per unit volume is lowered in electrode design.

본 발명의 일 구현예는 충방전 효율이 향상되고 고용량을 가지며 출력특성이 우수하고 전극 제조시 단위 부피당 에너지 밀도가 높은 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제공하기 위한 것이다.One embodiment of the present invention is to provide a negative electrode active material for lithium secondary batteries having improved charging and discharging efficiency, high capacity, excellent output characteristics, and high energy density per unit volume during electrode production.

본 발명의 다른 일 구현예는 상기 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.Another embodiment of the present invention is to provide a method of manufacturing the negative electrode active material for the lithium secondary battery.

본 발명의 또 다른 일 구현예는 상기 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하기 위한 것이다.
Another embodiment of the present invention is to provide a lithium secondary battery including the negative electrode active material for the lithium secondary battery.

본 발명의 일 구현예는 무정형의 비정질 하드 카본 및 무정형의 준결정질 소프트 카본으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 코어 입자; 및 상기 코어 입자의 표면에 위치하는 쉘 층을 포함하고, 상기 쉘 층은 0.1 내지 5 ㎛의 평균입경을 가지는 토상 흑연, 그리고 비정질 또는 준결정질 탄소를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질을 제공한다.One embodiment of the present invention is a core particle comprising at least one selected from amorphous amorphous hard carbon and amorphous semi-crystalline soft carbon; And a shell layer disposed on the surface of the core particles, wherein the shell layer provides earth-based graphite having an average particle diameter of 0.1 to 5 μm, and an anode active material for a lithium secondary battery including amorphous or semicrystalline carbon.

상기 코어 입자의 평균입경은 2 내지 20 ㎛ 일 수 있다.The average particle diameter of the core particles may be 2 to 20 ㎛.

상기 코어 입자는 상기 음극 활물질 총량에 대하여 5 내지 98 중량%로 포함될 수 있다.The core particles may be included in 5 to 98% by weight based on the total amount of the negative electrode active material.

상기 토상 흑연은 상기 음극 활물질 총량에 대하여 1 내지 90 중량%로 포함될 수 있다. The soil graphite may be included in an amount of 1 to 90% by weight based on the total amount of the negative electrode active material.

상기 비정질 또는 준결정질 탄소는 수크로오스(sucrose), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(methylene diphenyl diisocyanate), 폴리 우레탄, 페놀 수지, 나프탈렌 수지, 폴리비닐알코올, 폴리비닐클로라이드, 퍼푸릴 알코올(furfuryl alcohol), 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드, 퓨란 수지, 셀룰로오스, 스티렌, 폴리이미드, 에폭시 수지, 염화비닐 수지, 석탄계 피치, 석유계 피치, 메조페이스 피치, 타르 및 저분자량 중질유로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 탄소 전구체로부터 형성될 수 있다. The amorphous or semicrystalline carbon may be sucrose, methylene diphenyl diisocyanate, polyurethane, Phenolic resin, naphthalene resin, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, furfuryl alcohol, polyacrylonitrile, polyamide, furan resin, cellulose, styrene, polyimide, epoxy resin, vinyl chloride resin, coal pitch, It may be formed from a carbon precursor including at least one selected from petroleum pitch, mesophase pitch, tar and low molecular weight heavy oil.

상기 비정질 또는 준결정질 탄소는 상기 음극 활물질 총량에 대하여 1 내지 94 중량%로 포함될 수 있다. The amorphous or semicrystalline carbon may be included in an amount of 1 to 94% by weight based on the total amount of the negative electrode active material.

상기 쉘 층은 폴리아크릴로니트릴계 탄소 섬유, 레이온계 탄소 섬유, 피치계 탄소 섬유, 탄소나노튜브 및 기상성장 탄소섬유(VGCF)로부터 선택되는 적어도 하나의 섬유상 탄소를 더 포함할 수 있다.The shell layer may further include at least one fibrous carbon selected from polyacrylonitrile-based carbon fibers, rayon-based carbon fibers, pitch-based carbon fibers, carbon nanotubes, and vapor-grown carbon fibers (VGCF).

상기 쉘 층의 두께는 0.2 내지 10 ㎛ 일 수 있다.The shell layer may have a thickness of 0.2 μm to 10 μm.

상기 음극 활물질은 상기 쉘 층의 표면에 위치하고 비정질 또는 준결정질 탄소를 포함하는 코팅층을 더 포함할 수 있고, 상기 코팅층의 두께는 0.01 내지 5 ㎛ 일 수 있다.The negative active material may further include a coating layer disposed on the surface of the shell layer and including amorphous or semi-crystalline carbon, and the thickness of the coating layer may be 0.01 to 5 μm.

상기 음극 활물질의 평균입경은 2 내지 40 ㎛ 일 수 있다.The average particle diameter of the negative electrode active material may be 2 to 40 ㎛.

본 발명의 다른 일 구현예는 무정형의 비정질 하드 카본 및 무정형의 준결정질 소프트 카본으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 코어 입자의 표면을, 0.1 내지 5 ㎛의 평균입경을 가지는 토상 흑연, 및 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체의 혼합물로 코팅하여 복합 입자를 얻는 단계; 및 상기 복합 입자를 열처리하는 단계를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법을 제공한다. Another embodiment of the present invention provides a surface of a core particle including at least one selected from amorphous amorphous hard carbon and amorphous semicrystalline soft carbon, earth graphite having an average particle diameter of 0.1 to 5 μm, and amorphous or quasi Coating with a mixture of crystalline carbon precursors to obtain composite particles; And heat treating the composite particles. The present invention also provides a method for manufacturing a negative electrode active material for a lithium secondary battery.

상기 혼합물은 폴리아크릴로니트릴계 탄소 섬유, 레이온계 탄소 섬유, 피치계 탄소 섬유, 탄소나노튜브 및 기상성장 탄소섬유(VGCF)로부터 선택되는 적어도 하나의 섬유상 탄소를 더 포함할 수 있다.The mixture may further include at least one fibrous carbon selected from polyacrylonitrile-based carbon fibers, rayon-based carbon fibers, pitch-based carbon fibers, carbon nanotubes, and vapor-grown carbon fibers (VGCF).

상기 음극 활물질의 제조 방법은 상기 복합 입자의 표면을 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체로 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing the negative active material may further include coating the surface of the composite particle with the amorphous or semicrystalline carbon precursor.

상기 열처리는 질소, 아르곤, 수소 또는 이들의 혼합 가스를 포함하는 분위기, 또는 진공 하에서 수행될 수 있다.The heat treatment may be performed in an atmosphere containing nitrogen, argon, hydrogen or a mixed gas thereof, or under a vacuum.

상기 열처리는 500 내지 2500 ℃의 온도에서 수행될 수 있다.The heat treatment may be performed at a temperature of 500 to 2500 ℃.

본 발명의 또 다른 일 구현예는 상기 음극 활물질을 포함하는 음극; 양극; 및 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.Another embodiment of the present invention is a negative electrode comprising the negative electrode active material; anode; And it provides a lithium secondary battery comprising an electrolyte solution.

기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
Other details of the embodiments of the present invention are included in the following detailed description.

충방전 효율이 향상되고 고용량을 가지며 출력특성이 우수한 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다.
It is possible to implement a lithium secondary battery having improved charge and discharge efficiency, high capacity, and excellent output characteristics.

도 1은 일 구현예에 따른 음극 활물질의 개략적인 단면도이다.
도 2는 다른 일 구현예에 따른 음극 활물질의 개략적인 단면도이다.
도 3 내지 12는 각각 실시예 1 내지 10에 따른 음극 활물질의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 13 내지 16은 각각 비교예 1 내지 4에 따른 음극 활물질의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 17은 실시예 9 및 10에서 사용된 토상 흑연의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 18은 비교예 3 및 4에서 사용된 인상 흑연의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 19는 실시예 1 내지 8에서 사용된 토상 흑연의 입도 분포도이다.
도 20은 실시예 9 및 10에서 사용된 토상 흑연의 입도 분포도이다.
도 21은 비교예 3 및 4에서 사용된 인상 흑연의 입도 분포도이다.
도 22는 실시예 1 및 2와 비교예 1에 따른 음극 활물질의 X-선 회절 패턴을 나타낸다.
도 23은 실시예 4 내지 6과 비교예 2에 따른 음극 활물질의 X-선 회절 패턴을 나타낸다.
도 24는 실시예 9 및 비교예 3에 따른 음극 활물질의 X-선 회절 패턴을 나타낸다.
도 25는 실시예 10 및 비교예 4에 따른 음극 활물질의 X-선 회절 패턴을 나타낸다.
1 is a schematic cross-sectional view of a negative electrode active material according to an embodiment.
2 is a schematic cross-sectional view of a negative electrode active material according to another embodiment.
3 to 12 are scanning electron microscope (SEM) photographs of negative electrode active materials according to Examples 1 to 10, respectively.
13 to 16 are scanning electron microscope (SEM) photographs of negative electrode active materials according to Comparative Examples 1 to 4, respectively.
17 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the earthy graphite used in Examples 9 and 10.
18 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the impression graphite used in Comparative Examples 3 and 4.
19 is a particle size distribution diagram of earthy graphite used in Examples 1 to 8. FIG.
20 is a particle size distribution diagram of earthy graphite used in Examples 9 and 10. FIG.
21 is a particle size distribution diagram of impression graphite used in Comparative Examples 3 and 4. FIG.
22 shows X-ray diffraction patterns of the negative active materials according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. FIG.
23 shows X-ray diffraction patterns of the negative active materials according to Examples 4 to 6 and Comparative Example 2. FIG.
24 shows X-ray diffraction patterns of the negative active materials according to Example 9 and Comparative Example 3. FIG.
25 shows X-ray diffraction patterns of the negative active materials according to Example 10 and Comparative Example 4. FIG.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다.  다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is presented as an example, by which the present invention is not limited and the present invention is defined only by the scope of the claims to be described later.

일 구현예에 따른 음극 활물질은 도 1을 통하여 설명될 수 있다.The negative electrode active material according to one embodiment may be described with reference to FIG. 1.

도 1은 일 구현예에 따른 음극 활물질의 개략적인 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view of a negative electrode active material according to an embodiment.

도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 음극 활물질(1)은 코어 입자(2)와 상기 코어 입자(2)의 표면에 위치하는 쉘 층으로 이루어질 수 있다. 구체적으로 상기 쉘 층은 상기 코어 입자(2)를 둘러싸는 형태일 수 있다.Referring to FIG. 1, the negative electrode active material 1 according to the embodiment may be formed of a core layer 2 and a shell layer located on the surface of the core particle 2. Specifically, the shell layer may have a shape surrounding the core particles 2.

상기 코어 입자(2)는 무정형의 비정질 하드 카본 및 무정형의 준결정질 소프트 카본으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.The core particle 2 may include at least one selected from amorphous amorphous hard carbon and amorphous semicrystalline soft carbon.

상기 쉘 층은 토상 흑연(3)과, 비정질 또는 준결정질 탄소(4)를 포함할 수 있다. 상기 비정질 또는 준결정질 탄소(4)는 상기 토상 흑연 (3)을 서로 결합시킬 수 있고, 상기 토상 흑연(3)의 표면을 코팅할 수도 있다. 또한 상기 비정질 또는 준결정질 탄소(4)는 상기 토상 흑연(3)과 상기 코어 입자(2)를 서로 결합시키면서 상기 코어 입자(2)의 표면을 코팅할 수도 있다.The shell layer may comprise earthy graphite 3 and amorphous or semicrystalline carbon 4. The amorphous or quasicrystalline carbon 4 may bond the earth graphite 3 to each other and may coat the surface of the earth graphite 3. In addition, the amorphous or semi-crystalline carbon 4 may coat the surface of the core particle 2 while bonding the earth graphite 3 and the core particle 2 to each other.

상기 코어 입자로 사용되는 무정형의 비정질 하드 카본이나 무정형의 준결정질 소프트 카본은 음극재로 사용할 경우 전지의 출력특성은 좋으나, 초기 효율이 낮고, 리튬 이온의 저장 용량이 낮으며, 가장자리 면이 날카로운 형상을 가짐에 따라 충진밀도가 낮고 세퍼레이터에 손상이 가해질 수 있다. Amorphous amorphous hard carbon or amorphous semicrystalline soft carbon used as the core particles has good output characteristics of the battery when used as a negative electrode material, but has low initial efficiency, low storage capacity of lithium ions, and sharp edges. As a result, the packing density is low and the separator may be damaged.

토상 흑연의 고용량과 미립자로 인한 우수한 출력특성을 나타내지만, 미세한 토상 흑연 자체만으로 전극을 제조할 경우 높은 비표면적으로 인하여 초기 효율이 낮고, 전극 제조시 과량의 결합제(binder)가 소비되며, 전극 제조 공정 효율이 저하되는 문제가 있다. It shows high output capacity due to high capacity and fine particles of earth graphite, but when the electrode is manufactured by fine earth graphite itself, the initial efficiency is low due to the high specific surface area, and excessive binder is consumed when the electrode is manufactured. There is a problem that the process efficiency is lowered.

일 구현예에 따르면, 상기 무정형의 비정질 하드 카본이나 상기 무정형의 준결정질 소프트 카본을 코어 입자로 사용하고 상기 코어 입자의 표면을 상기 토상 흑연과 상기 비정질 또는 준결정질 탄소로 코팅하는 구조를 가짐으로써, 리튬 저장 용량이 크고 초기 효율이 향상되며 충방전시 리튬 이온의 이동이 용이하여 출력특성이 우수하고 충방전 모두 효율이 우수한 효율을 나타낸다. 또한 상기 무정형의 비정질 하드 카본이나 상기 무정형의 준결정질 소프트 카본의 무정형의 형상으로 인한 문제도, 상기 무정형의 비정질 하드 카본이나 상기 무정형의 준결정질 소프트 카본의 표면이 상기 토상 흑연과 상기 비정질 및 준결정질 탄소로 구성된 쉘층을 형성함으로써 해결될 수 있다.According to one embodiment, by using the amorphous amorphous hard carbon or the amorphous semi-crystalline soft carbon as a core particle and having a structure of coating the surface of the core particle with the earth graphite and the amorphous or semi-crystalline carbon, The lithium storage capacity is large, the initial efficiency is improved, and lithium ions are easily moved during charging and discharging, so the output characteristics are excellent and the charging and discharging efficiency is excellent. In addition, the problems caused by the amorphous shape of the amorphous amorphous hard carbon or the amorphous semicrystalline soft carbon also cause the surface of the amorphous amorphous hard carbon or the amorphous semicrystalline soft carbon to have the soil graphite and the amorphous and semicrystalline particles. This can be solved by forming a shell layer composed of carbon.

상기 코어 입자의 평균입경은 2 내지 20 ㎛ 일 수 있고, 구체적으로는 3 내지 10 ㎛ 일 수 있다. 상기 코어 입자가 상기 범위의 평균입경을 가질 경우 상기 토상 흑연으로 쉘 층을 형성하기 위한 코팅이 잘 이루어지며, 이에 따라 고용량을 가지며 출력특성이 우수한 리튬 이차 전지에 유용하게 적용할 수 있다.The average particle diameter of the core particles may be 2 to 20 μm, specifically 3 to 10 μm. When the core particles have an average particle diameter in the above range, the coating for forming the shell layer with the earthy graphite is well made, and thus can be usefully applied to a lithium secondary battery having high capacity and excellent output characteristics.

상기 무정형의 비정질 하드 카본은 수크로오스(sucrose), 페놀 수지(phenol resin), 퓨란 수지(furan resin), 퍼푸릴 알코올(furfuryl alcohol), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리이미드(polyimide), 에폭시 수지(epoxy resin), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(methylene diphenyl diisocyanate), 폴리우레탄, 셀룰로오스(cellulose), 스티렌(styrene), 구연산, 스티아르산, 폴리불화비닐리덴, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 히드록시프로필셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 전분, 글루코오스, 젤라틴 및 당류로부터 선택되는 적어도 하나의 탄소질 물질이 탄화되어 형성된 것을 사용할 수 있다. The amorphous hard carbon is sucrose (sucrose), phenol resin (phenol resin), furan resin (furan resin), furfuryl alcohol (furfuryl alcohol), polyacrylonitrile, polyimide (polyimide), epoxy resin (epoxy resin), methylene diphenyl diisocyanate, polyurethane, cellulose, styrene, citric acid, stearic acid, polyvinylidene fluoride, carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxypropyl Selected from cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), sulfonated ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), starch, glucose, gelatin and sugars At least one carbonaceous material formed by carbonization may be used.

상기 무정형의 준결정질 소프트 카본은 폴리비닐알코올, 폴리비닐클로라이드, 석탄계 피치, 석유계 피치, 메조페이스 피치 및 저분자량 중질유로부터 선택되는 적어도 하나의 탄소질 물질이 탄화되어 형성된 것을 사용할 수 있다.The amorphous semicrystalline soft carbon may be formed by carbonizing at least one carbonaceous material selected from polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, coal-based pitch, petroleum-based pitch, mesophase pitch, and low molecular weight heavy oil.

상기 코어 입자는 상기 음극 활물질 총량에 대하여 5 내지 98 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로는 20 내지 90 중량%로 포함될 수 있다. 상기 코어 입자가 상기 범위 내로 포함될 경우 상기 코어 입자 주위에 쉘 층이 적절한 비율로 형성되어 우수한 출력특성을 나타낼 수 있으며, 용량을 향상시킬 수 있다. The core particles may be included in 5 to 98% by weight, specifically, 20 to 90% by weight based on the total amount of the negative electrode active material. When the core particles are included in the above range, the shell layer may be formed at an appropriate ratio around the core particles, thereby exhibiting excellent output characteristics and improving capacity.

상기 토상 흑연은 평균입경이 0.1 내지 5 ㎛, 구체적으로는 0.1 내지 3 ㎛, 더욱 구체적으로는 0.1 내지 2 ㎛인 것을 사용할 수 있다. 상기 범위의 평균입경을 가지는 토상 흑연을 사용할 경우, 충방전시 리튬 이온의 확산 거리가 짧아져 내부에서의 확산이 용이함에 따라 고율 특성이 향상된다. 즉, 상기 토상 흑연의 흑연층 사이로 리튬 이온의 삽입 및 탈리 반응이 빠르게 일어나므로 우수한 출력특성을 나타낼 수 있으며, 용량을 향상시킬 수 있다. The soil graphite may have an average particle diameter of 0.1 to 5 µm, specifically 0.1 to 3 µm, and more specifically 0.1 to 2 µm. When the earth graphite having an average particle diameter in the above range is used, the diffusion rate of lithium ions during charging and discharging is shortened, so that the high rate characteristics are improved as the diffusion is easy inside. That is, since the insertion and desorption reaction of lithium ions occur rapidly between the graphite layers of the earth graphite, it may exhibit excellent output characteristics and improve capacity.

상기 쉘층을 구성하는 토상 흑연의 경우, 결정성이 우수하고 가격이 저렴하며 쉽게 미립화가 가능하다. 일반적으로 결정질 흑연은 인조 흑연과 천연 흑연으로 나뉘어지며, 상기 인조 흑연의 경우 2800℃ 이상의 고온에서 열처리하여 제조되는 바 가격이 매우 고가이고, 상기 천연 흑연은 인상 흑연(flake-type)과 토상 흑연으로 구분된다. 상기 인상 흑연의 경우 결정성을 유지한 상태로 미립화하기가 매우 어려운 반면, 상기 토상 흑연의 경우 결정성을 유지한 상태로 미립화하기가 매우 용이하여 상기 쉘층을 구성하는 흑연으로 유용하게 사용될 수 있다. In the case of earth graphite constituting the shell layer, it is excellent in crystallinity, inexpensive, and easily atomized. In general, crystalline graphite is divided into artificial graphite and natural graphite, the artificial graphite is manufactured by heat treatment at a high temperature of 2800 ℃ or more bar price is very expensive, the natural graphite is made of flake-type and earth graphite Are distinguished. In the case of the impression graphite, it is very difficult to atomize in the state of maintaining the crystallinity, while in the case of the earthy graphite is very easy to atomize in the state of maintaining the crystallinity can be usefully used as the graphite constituting the shell layer.

상기 토상 흑연을 더욱 구체적으로 설명하면, 상기 토상 흑연은 천연 흑연의 일종으로, 미정질(microcrystalline) 흑연으로도 불릴 수 있다. 상기 토상 흑연은 평균입경이 약 1 ㎛ 이하인 미세 입자가 뭉쳐져 있는 상태로서 뭉쳐진 흑연 덩어리는 약 0.1 내지 50 ㎛의 평균입경을 가지며, 이는 인편상의 넓적한 판상 입자가 여러 겹 겹쳐진 상태로서 약 100 내지 200 ㎛의 평균입경을 가지는 인상 흑연과 구별된다. 상기 토상 흑연을 밀링 공정에 의해 분쇄할 경우 "분쇄"라는 용어를 사용하고 있으나 그 구조상 뭉쳐진 상태를 "분리"하는 개념에 가까운 것으로서 분쇄 후 흑연 결정성이 유지되는 반면, 상기 인상 흑연을 밀링 공정에 의해 분쇄할 경우 넓적한 판상 입자를 분쇄하는 것으로서 분쇄 과정에서 결정성이 낮아질 수 있는 점에서 서로 구분된다. In more detail, the earth graphite is a kind of natural graphite and may also be referred to as microcrystalline graphite. The earthy graphite is in a state in which fine particles having an average particle diameter of about 1 μm or less are agglomerated, and the aggregated graphite mass has an average particle diameter of about 0.1 to 50 μm, which is a state in which a plurality of flaky wide plate particles are overlapped and are about 100 to 200 μm. It is distinguished from impression graphite having an average particle diameter of. When the ground graphite is pulverized by a milling process, the term "pulverization" is used, but the structure is close to the concept of "separating" the aggregated state, while graphite crystallinity is maintained after pulverization. In the case of pulverization, the pulverized plate particles are separated from each other in that crystallinity may be lowered during the crushing process.

상기 토상 흑연은 라만 스펙트럼에서 1580㎝-1의 피크강도(I1580)에 대한 1360㎝-1의 피크강도(I1360)의 비(I1360/I1580)가 0.1 내지 0.5 일 수 있으며, 구체적으로는 0.1 내지 0.3 일 수 있다. 상기 피크강도의 비(I1360/I1580)를 통하여 토상 흑연의 표면 결정성을 알 수 있는 바, 피크강도의 비(I1360/I1580)가 상기 범위 내인 경우 결정성이 우수하게 유지되어 초기 충방전 효율이 우수하다.Tohsang the graphite may be a non-(I 1360 / I 1580) of 0.1 to 0.5 of the peak intensity (I 1360) of 1360㎝ -1 to a peak intensity (I 1580) of one 1580㎝ -1 in Raman spectrum, specifically May be 0.1 to 0.3. If the ratio of the peak intensity (I 1360 / I 1580) the ratio of Tohsang graphite peak strength of which can be seen the surface crystallinity, the through (I 1360 / I 1580) is within the above range is maintained crystallinity as excellent initial Excellent charging and discharging efficiency

상기 토상 흑연은 상기 음극 활물질 총량에 대하여 1 내지 90 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로는 5 내지 70 중량%로 포함될 수 있다. 상기 토상 흑연이 상기 범위 내로 포함될 경우 상기 코어 입자 주위에 상기 토상 흑연이 적절한 비율로 쉘 층을 형성하여 우수한 출력특성을 나타낼 수 있으며, 용량을 향상시킬 수 있다. The soil graphite may be included in an amount of 1 to 90% by weight, specifically, 5 to 70% by weight based on the total amount of the negative electrode active material. When the earthy graphite is included in the above range, the earthy graphite may form a shell layer at an appropriate ratio around the core particles, thereby exhibiting excellent output characteristics and improving capacity.

상기 비정질 또는 준결정질 탄소는 수크로오스(sucrose), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(methylene diphenyl diisocyanate), 폴리 우레탄, 페놀 수지, 나프탈렌 수지, 폴리비닐알코올, 폴리비닐클로라이드, 퍼푸릴 알코올(furfuryl alcohol), 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드, 퓨란 수지, 셀룰로오스, 스티렌, 폴리이미드, 에폭시 수지, 염화비닐 수지, 석탄계 피치, 석유계 피치, 메조페이스 피치, 타르 및 저분자량 중질유로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 탄소 전구체로부터 형성된 것을 사용할 수 있다.The amorphous or semicrystalline carbon may be sucrose, methylene diphenyl diisocyanate, polyurethane, Phenolic resin, naphthalene resin, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, furfuryl alcohol, polyacrylonitrile, polyamide, furan resin, cellulose, styrene, polyimide, epoxy resin, vinyl chloride resin, coal pitch, One formed from a carbon precursor comprising at least one selected from petroleum pitch, mesophase pitch, tar and low molecular weight heavy oil can be used.

상기 비정질 또는 준결정질 탄소는 상기 음극 활물질 총량에 대하여 1 내지 94 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로는 15 내지 75 중량%로 포함될 수 있다. 상기 비정질 또는 준결정질 탄소가 상기 범위 내로 포함될 경우 상기 토상 흑연들을 충분히 결합함에 따라 고용량의 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다. The amorphous or semicrystalline carbon may be included in an amount of 1 to 94% by weight, specifically, 15 to 75% by weight, based on the total amount of the negative electrode active material. When the amorphous or quasi-crystalline carbon is included in the above range, it is possible to implement a high capacity lithium secondary battery by sufficiently bonding the earth graphites.

상기 쉘 층은 상기 토상 흑연과 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 외에도 섬유상 탄소를 더 포함할 수 있다.The shell layer may further include fibrous carbon in addition to the earth graphite and the amorphous or semicrystalline carbon.

상기 섬유상 탄소는 폴리아크릴로니트릴계 탄소 섬유, 레이온계 탄소 섬유, 피치계 탄소 섬유, 탄소나노튜브 및 기상성장 탄소섬유(VGCF)로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다. The fibrous carbon may be at least one selected from polyacrylonitrile-based carbon fibers, rayon-based carbon fibers, pitch-based carbon fibers, carbon nanotubes, and vapor-grown carbon fibers (VGCF).

상기 섬유상 탄소의 직경은 1 내지 1000 nm 이고, 길이는 0.5 내지 20 um 일 수 있다.The fibrous carbon may have a diameter of 1 to 1000 nm and a length of 0.5 to 20 um.

상기 쉘 층의 두께는 0.2 내지 10 ㎛ 일 수 있고, 구체적으로는 1 내지 7 ㎛ 일 수 있다. 상기 쉘 층이 상기 범위의 두께로 형성될 경우 상기 토상 흑연이 적절한 비율로 존재하게 되어 출력특성이 우수하고 고용량을 가지는 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다. The thickness of the shell layer may be 0.2 to 10 μm, specifically 1 to 7 μm. When the shell layer is formed to a thickness within the above range, the earth graphite is present at an appropriate ratio, thereby realizing a lithium secondary battery having excellent output characteristics and high capacity.

상기 음극 활물질(1)은 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.The negative electrode active material 1 may be manufactured by the following method.

상기 코어 입자의 표면을, 상기 토상 흑연과 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체의 혼합물로 코팅하여 복합 입자를 얻은 후, 상기 복합 입자를 열처리하여 상기 음극 활물질을 제조할 수 있다.The surface of the core particles may be coated with a mixture of the earthy graphite and an amorphous or quasi-crystalline carbon precursor to obtain composite particles, and the composite particles may be heat-treated to prepare the negative electrode active material.

상기 토상 흑연은 0.1 내지 5 ㎛의 평균입경을 가지는 미립자를 사용할 수 있는데, 이는 토상 흑연을 분쇄 또는 분리하여 얻어질 수 있다. The soil graphite may use fine particles having an average particle diameter of 0.1 to 5 μm, which may be obtained by grinding or separating the soil graphite.

상기 분쇄는 통상의 밀링 공정에 의해 수행될 수 있다. 상기 밀링 공정은 구체적으로 볼 밀(ball mill), 어트리션 밀(attrition mill), 진동 밀(vibration mill), 디스크 밀(disk mill), 제트 밀(jet mill), 로터 밀(rotor mill) 등의 밀링 장치를 이용하여 수행할 수 있다.The grinding may be performed by a conventional milling process. Specifically, the milling process may include a ball mill, an attention mill, a vibration mill, a disk mill, a jet mill, a rotor mill, and the like. Can be carried out using a milling apparatus.

상기 분쇄를 위한 분쇄 속도(rpm) 및 분쇄 시간은 밀링 장치의 유형, 처리하고자 하는 물질의 함량 등에 따라 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 적절히 조절 가능하다.The grinding speed (rpm) and grinding time for the grinding may be appropriately adjusted by those skilled in the art according to the type of milling apparatus, the content of the material to be treated and the like.

상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체는 수크로오스(sucrose), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(methylene diphenyl diisocyanate), 폴리 우레탄, 페놀 수지, 나프탈렌 수지, 폴리비닐알코올, 폴리비닐클로라이드, 퍼푸릴 알코올(furfuryl alcohol), 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드, 퓨란 수지, 셀룰로오스, 스티렌, 폴리이미드, 에폭시 수지, 염화비닐 수지, 석탄계 피치, 석유계 피치, 메조페이스 피치, 타르 및 저분자량 중질유로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다. The amorphous or semi-crystalline carbon precursor is sucrose (sucrose), methylene diphenyl diisocyanate, polyurethane, Phenolic resin, naphthalene resin, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, furfuryl alcohol, polyacrylonitrile, polyamide, furan resin, cellulose, styrene, polyimide, epoxy resin, vinyl chloride resin, coal pitch, At least one selected from petroleum pitch, mesophase pitch, tar and low molecular weight heavy oil can be used.

상기 코어 입자의 표면에 코팅되는 상기 혼합물은 섬유상 탄소를 더 포함할 수 있다. 상기 섬유상 탄소에 대한 내용은 전술한 바와 같다.The mixture coated on the surface of the core particles may further include fibrous carbon. The content of the fibrous carbon is as described above.

상기 복합 입자를 얻기 위한 코팅 방법은, 전단력을 줄 수 있는 블레이드(blade), 메카노-퓨전(mechano-fusion), 하이브리다이저(hybridizer) 등의 기계화학적(mechanochemical) 방법을 사용할 수 있고, 또한 분무 건조법(spray dry)이나 에멀젼법(emulsion)을 사용할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The coating method for obtaining the composite particles may use a mechanochemical method such as a blade, a mechano-fusion, a hybridizer, which can give a shear force, and also Spray drying or emulsion may be used, but is not limited thereto.

일 예로, 상기 코어 입자, 상기 토상 흑연과 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체를 건식 코팅 장비인 로터 블레이드 밀(rotor blade mill, Fritsch), 하이브리다이저(hybridizer, Nara), 메카노-퓨전(mechano-fusion, Hosokawa) 등에 투입함으로써, 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체의 연화점 이상의 온도에서 강한 기계적 전단력을 부여하여 상기 비정질 또는 준결정질의 코어 입자 표면 위에 상기 토상 흑연과 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체 혼합물로 코팅된 쉘층이 형성된 복합 입자를 제조한다. 상기 복합 입자의 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체 탄화 열처리 단계를 실시한다.For example, a rotor blade mill (Fritsch), a hybridizer (Nara), a mechano-fusion (mechano-), which is a dry coating equipment, may be used for the core particles, the earth graphite, and the amorphous or semi-crystalline carbon precursor. fusion, Hosokawa) or the like, to impart a strong mechanical shear force at a temperature above the softening point of the amorphous or semicrystalline carbon precursor and coated with the mixture of the earthy graphite and the amorphous or semicrystalline carbon precursor on the surface of the amorphous or semicrystalline core particle. The composite particle in which the shell layer was formed is manufactured. The amorphous or semi-crystalline carbon precursor carbonization heat treatment step of the composite particles is carried out.

상기 열처리는 질소, 아르곤, 수소 또는 이들의 혼합 가스를 포함하는 분위기, 또는 진공 하에서 수행될 수 있다.The heat treatment may be performed in an atmosphere containing nitrogen, argon, hydrogen or a mixed gas thereof, or under a vacuum.

또한 상기 열처리는 500 내지 2500 ℃의 온도에서 수행될 수 있고, 구체적으로는 700 내지 2000 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 열처리가 상기 온도 범위에서 수행될 경우 상기 무정형의 비정질 하드 카본의 미세 기공이 유지되고 상기 무정형의 준결정질 소프트 카본의 준결정성 상태가 유지되어 용량 및 출력특성이 우수하며, 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체의 탄화가 충분히 일어날 수 있다.In addition, the heat treatment may be carried out at a temperature of 500 to 2500 ℃, specifically may be carried out at a temperature of 700 to 2000 ℃. When the heat treatment is performed in the above temperature range, fine pores of the amorphous amorphous hard carbon are maintained, and the semicrystalline state of the amorphous semicrystalline soft carbon is maintained, so that the capacity and output characteristics are excellent, and the amorphous or semicrystalline carbon precursor Fully carbonization can occur.

다른 일 구현예에 따른 음극 활물질은 도 2를 통하여 설명될 수 있다.The negative electrode active material according to another embodiment may be described with reference to FIG. 2.

도 2는 다른 일 구현예에 따른 음극 활물질의 개략적인 단면도이다. 2 is a schematic cross-sectional view of a negative electrode active material according to another embodiment.

도 2를 참고하면, 음극 활물질(6)은 코어 입자(2), 상기 코어 입자(2)의 표면에 위치하는 쉘 층, 그리고 상기 쉘 층의 표면에 위치하는 코팅층(5)으로 이루어질 수 있다. 구체적으로 상기 쉘 층은 상기 코어 입자(2)를 둘러싸는 형태일 수 있고, 상기 코팅층(5)은 상기 쉘 층을 둘러싸는 형태일 수 있다.Referring to FIG. 2, the negative electrode active material 6 may include a core particle 2, a shell layer positioned on the surface of the core particle 2, and a coating layer 5 positioned on the surface of the shell layer. Specifically, the shell layer may be in the form of surrounding the core particles (2), the coating layer 5 may be in the form of surrounding the shell layer.

상기 쉘 층은 토상 흑연(3)과, 비정질 또는 준결정질 탄소(4)를 포함할 수 있다. The shell layer may comprise earthy graphite 3 and amorphous or semicrystalline carbon 4.

상기 코어 입자와 상기 쉘 층에 대한 내용은 전술한 바와 같다.Details of the core particles and the shell layer are as described above.

상기 코팅층(5)은 비정질 또는 준결정질 탄소를 포함할 수 있다. 상기 비정질 또는 준결정질 탄소는 전술한 바와 같다.The coating layer 5 may include amorphous or semicrystalline carbon. The amorphous or semicrystalline carbon is as described above.

상기 토상 흑연을 상기 비정질 또는 준결정질 탄소로 결합하면서 상기 코어 입자의 표면에 코팅하여 쉘 층이 형성되는 경우 용량이 향상되며, 또한 비정질 또는 준결정질 탄소가 상기 쉘 층에 더욱 코팅될 경우 흑연 가장자리 면의 노출이 감소되고 무정형의 비정질 하드 카본 또는 무정형의 준결정질 소프트 카본의 코어 입자 표면의 노출이 감소되어 초기 충방전 효율이 향상될 수 있다.When the earth graphite is coated with the amorphous or semicrystalline carbon and coated on the surface of the core particles, the capacity is improved when a shell layer is formed, and the graphite edge surface when the amorphous or semicrystalline carbon is further coated on the shell layer. The initial charge and discharge efficiency may be improved by reducing the exposure of and reducing the exposure of the core particles surface of amorphous amorphous hard carbon or amorphous semicrystalline soft carbon.

상기 코팅층의 두께는 0.01 내지 5 ㎛ 일 수 있고, 구체적으로는 0.1 내지 3 ㎛ 일 수 있다. 상기 코팅층의 두께가 상기 범위로 형성될 경우 흑연 가장자리 면의 노출이 감소되며, 무정형의 비정질 하드 카본 또는 무정형의 준결정질 소프트 카본의 코어 입자 표면의 노출이 감소되어 초기 충방전 효율이 증가하고, 출력특성이 우수하며 고용량을 가지는 충방전 사이클 특성이 향상된 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다. The thickness of the coating layer may be 0.01 to 5 ㎛, specifically 0.1 to 3 ㎛. When the thickness of the coating layer is formed in the above range, the exposure of the graphite edge surface is reduced, and the exposure of the core particle surface of amorphous amorphous hard carbon or amorphous semicrystalline soft carbon is reduced, thereby increasing initial charge and discharge efficiency, and outputting It is possible to implement a lithium secondary battery having excellent characteristics and improved charge / discharge cycle characteristics with high capacity.

상기 음극 활물질(6)은 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.The negative electrode active material 6 may be manufactured by the following method.

상기 코어 입자의 표면을, 상기 토상 흑연과 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체의 혼합물로 코팅하여 복합 입자를 얻은 후, 상기 복합 입자의 표면을 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체로 코팅한 후, 상기 코팅된 복합 입자를 열처리하여 상기 음극 활물질을 제조할 수 있다.After coating the surface of the core particles with a mixture of the earth graphite and an amorphous or semi-crystalline carbon precursor to obtain a composite particle, after coating the surface of the composite particles with the amorphous or semi-crystalline carbon precursor, the coated composite The negative electrode active material may be prepared by heat treating the particles.

상기 토상 흑연과 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체는 전술한 바와 같으며, 상기 열처리의 분위기 및 온도 또한 전술한 바와 같다. The soil graphite and the amorphous or semicrystalline carbon precursor are as described above, and the atmosphere and temperature of the heat treatment are also as described above.

도 1 및 2를 통하여 예시된 일 구현예에 따른 음극 활물질의 형상은 구형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The shape of the negative active material according to the exemplary embodiment illustrated through FIGS. 1 and 2 may be spherical, but is not limited thereto.

상기 음극 활물질의 평균입경은 2 내지 40 ㎛ 일 수 있고, 구체적으로는 5 내지 30 ㎛ 일 수 있다. 상기 음극 활물질이 상기 범위의 평균입경을 가질 경우 우수한 전극 제조 공정 효율과 전극 밀도를 얻을 수 있다.The average particle diameter of the negative electrode active material may be 2 to 40 μm, specifically 5 to 30 μm. When the negative electrode active material has an average particle diameter in the above range, excellent electrode manufacturing process efficiency and electrode density can be obtained.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 리튬 이온을 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 양극 활물질을 포함하는 양극, 상기 음극 활물질을 포함하는 음극, 그리고 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a lithium secondary battery including a cathode including a cathode active material capable of intercalating and deintercalating lithium ions, a cathode including the anode active material, and an electrolyte solution .

리튬 이차 전지는 사용하는 세퍼레이터와 전해액의 종류에 따라 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 및 리튬 폴리머 전지로 분류될 수 있고, 형태에 따라 원통형, 각형, 코인형, 파우치형 등으로 분류될 수 있으며, 사이즈에 따라 벌크 타입과 박막 타입으로 나눌 수 있다. 이들 전지의 구조와 제조방법은 이 분야에 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.The lithium secondary battery may be classified into a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, and a lithium polymer battery according to the type of separator and electrolyte used, and may be classified into a cylindrical shape, a square shape, a coin type, a pouch type, etc., Depending on the size, it can be divided into bulk type and thin film type. The structure and the manufacturing method of these cells are well known in the art, and detailed description thereof will be omitted.

상기 음극은 전술한 음극 활물질, 바인더 및 선택적으로 도전재를 혼합하여 음극 활물질층 형성용 조성물을 제조한 후, 이를 구리 등의 음극 집전체에 도포하여 제조될 수 있다. The negative electrode may be prepared by mixing the above-described negative electrode active material, a binder, and optionally a conductive material to prepare a composition for forming a negative electrode active material layer, and then coating it on a negative electrode current collector such as copper.

상기 바인더로는 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈/스티렌-부타디엔러버, 히드록시프로필렌셀룰로즈, 디아세틸렌셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌, 폴리아크릴산 등을 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.The binder may be polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose / styrene-butadiene rubber, hydroxypropylene cellulose, diacetylene cellulose, polyvinylchloride, polyvinylpyrrolidone, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene or Polypropylene, polyacrylic acid, etc. can be used 1 type or in mixture of 1 or more types, It is not limited to this.

상기 바인더는 음극 활물질층 형성용 조성물 총량에 대하여 1 내지 30 중량%로 혼합될 수 있다. The binder may be mixed in an amount of 1 to 30 wt% based on the total amount of the composition for forming the negative electrode active material layer.

상기 도전재로는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 구체적으로는 천연 흑연, 인조 흑연 등의 흑연; 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유, 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 재료를 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical changes to the battery. Specifically, graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon blacks such as acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials, such as a polyphenylene derivative, can be used 1 type or in mixture of 1 or more types.

상기 양극은 양극 활물질을 포함하며, 상기 양극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)을 사용할 수 있다. 구체적으로는 코발트, 망간 및 니켈로부터 선택되는 적어도 1종과 리튬과의 복합 산화물 중 1종 이상의 것인 층상구조 화합물; 또는 티타늄, 바나듐 및 망간으로부터 선택되는 적어도 1종과 리튬과의 복합 산화물 중 1종 이상의 것인 스피넬 화합물; 또는 철, 코발트, 망간 및 니켈으로부터 선택되는 적어도 1종과 리튬 및 인과의 복합 산화물 중 1종 이상의 것인 올리빈 혼합물; 또는 바나듐 화합물을 사용할 수 있다.The positive electrode includes a positive electrode active material, and as the positive electrode active material, a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium (lithiated intercalation compound) may be used. Specifically, the layered compound which is at least one selected from cobalt, manganese and nickel and at least one of a composite oxide of lithium; Or a spinel compound of at least one selected from titanium, vanadium, and manganese and at least one of a complex oxide of lithium; Or an olivine mixture of at least one selected from iron, cobalt, manganese and nickel and at least one of complex oxides with lithium and phosphorus; Or a vanadium compound can be used.

상기 양극 역시 음극과 마찬가지로 상기 양극 활물질, 바인더 및 선택적으로 도전재를 혼합하여 양극 활물질층 형성용 조성물을 제조한 후, 이 조성물을 알루미늄 등의 양극 집전체에 도포하여 제조할 수 있다.Like the negative electrode, the positive electrode may also be prepared by mixing the positive electrode active material, a binder, and optionally a conductive material to prepare a composition for forming a positive electrode active material layer, and then applying the composition to a positive electrode current collector such as aluminum.

상기 전해액은 리튬염; 및 비수성 유기 용매, 유기 고체 전해액, 무기 고체 전해액 등이 사용된다.The electrolyte solution is a lithium salt; And non-aqueous organic solvents, organic solid electrolytes, inorganic solid electrolytes, and the like.

상기 리튬염은 LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다. The lithium salt is LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylate lithium, lithium 4-phenylborate, and imide.

상기 비수성 유기 용매로는 N-메틸-2-피롤리돈, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 감마-부티로 락톤, 1,2-디메톡시에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭사이드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산 메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 술포란, 메틸 술포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리돈, 프로필렌 카보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등이 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, But are not limited to, ricifrcr, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, An ether, a methyl ethyl pyrophosphate, an ethyl propionate, a methyl ethyl ketone derivative, a methyl ethyl ketone derivative, a methyl ethyl ketone derivative, Etc. may be used.

상기 유기 고체 전해액으로는 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolytic solution include a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene and an ionic dissociation group And the like can be used.

상기 무기 고체 전해액으로는 Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다. The inorganic solid electrolyte may be Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Li 4 SiO 4 − Nitrides, halides, sulfates, and the like of Li, such as LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , may be used.

상기 전해액은 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수 있다.For the purpose of improving the charge and discharge characteristics, flame retardancy and the like, for example, pyridine, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexa phosphate triamide, nitrobenzene Derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrroles, 2-methoxy ethanol, aluminum trichloride and the like can be added.

또한 불연성을 부여하기 위하여 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.In addition, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further included to impart nonflammability, and carbon dioxide gas may be further included to improve high temperature storage characteristics.

리튬 이차 전지의 종류에 따라 양극과 음극 사이에 세퍼레이터가 존재할 수 있다. 이러한 세퍼레이터로는 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용될 수 있다. 상기 세퍼레이터의 공극 직경은 0.01 내지 10 ㎛ 이고 두께는 5 내지 300 ㎛ 일 수 있다. The separator may exist between the positive electrode and the negative electrode according to the type of the lithium secondary battery. As the separator, an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength may be used. The pore diameter of the separator may be 0.01 to 10 mu m and the thickness may be 5 to 300 mu m.

상기 세퍼레이터는 구체적으로, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유, 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용될 수 있다. 전해액으로 폴리머 등의 고체 전해액이 사용되는 경우 고체 전해액이 분리막을 겸할 수도 있다.
Specifically, the separator may include an olefin polymer such as polypropylene having chemical resistance and hydrophobicity; Sheets or nonwovens made of glass fibers, polyethylene, and the like can be used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separator.

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

실시예Example 1 One

평균입경이 11㎛인 소프트 카본 50 중량%, 평균입경이 1.7㎛인 토상 흑연 30 중량%, 그리고 석유계 피치 20 중량%를 로터 블레이드 밀(rotor blade mill)(수초 내지 수분에 5000 내지 20000 rpm으로 회전됨)에 투입하여, 상기 소프트 카본의 표면이 상기 토상 흑연과 상기 석유계 피치의 혼합물로 코팅된 복합 입자 분말을 얻었다. 얻어진 복합 입자 분말을 아르곤 분위기에서 5℃/min의 승온 속도로 1200℃에서 1 시간 동안 열처리한 후 노냉하여 평균입경이 13.9㎛인 음극 활물질을 제조하였다.50% by weight of soft carbon having an average particle diameter of 11 µm, 30% by weight of earthy graphite having an average particle diameter of 1.7 µm, and 20% by weight of petroleum pitch at a rotor blade mill (seconds to minutes at 5000 to 20000 rpm) Rotated) to obtain a composite particle powder having a surface of the soft carbon coated with a mixture of the earthy graphite and the petroleum pitch. The obtained composite particle powder was heat-treated at 1200 ° C. for 1 hour at an elevated temperature rate of 5 ° C./min in argon atmosphere, and then cooled to prepare a negative electrode active material having an average particle diameter of 13.9 μm.

실시예Example 2 2

평균입경이 11㎛인 소프트 카본 30 중량%, 평균입경이 1.7㎛인 토상 흑연 50 중량%, 그리고 석유계 피치 20 중량%를 로터 밀(rotor mill)(수초 내지 수분에 5000 내지 20000 rpm으로 회전됨)에 투입하여, 상기 소프트 카본의 표면이 상기 토상 흑연과 상기 석유계 피치의 혼합물로 코팅된 복합 입자 분말을 얻었다. 얻어진 복합 입자 분말을 아르곤 분위기에서 5℃/min의 승온 속도로 1200℃에서 1 시간 동안 열처리한 후 노냉하여 평균입경이 17.2㎛인 음극 활물질을 제조하였다. 30% by weight of soft carbon with an average particle diameter of 11 μm, 50% by weight of earthy graphite with an average particle diameter of 1.7 μm, and 20% by weight of petroleum pitch are rotated at a rotor mill (several minutes to minutes at 5000 to 20000 rpm). ), To obtain a composite particle powder having a surface of the soft carbon coated with a mixture of the earthy graphite and the petroleum pitch. The obtained composite particle powder was heat-treated at 1200 ° C. for 1 hour at an elevated temperature rate of 5 ° C./min in argon atmosphere, and then cooled to prepare a negative electrode active material having an average particle diameter of 17.2 μm.

실시예Example 3 3

평균입경이 6㎛인 소프트 카본 50 중량%, 평균입경이 1.7㎛인 토상 흑연 30 중량%, 그리고 석유계 피치 20 중량%를 로터 밀(rotor mill)(수초 내지 수분에 5000 내지 20000 rpm으로 회전됨)에 투입하여, 상기 소프트 카본의 표면이 상기 토상 흑연과 상기 석유계 피치의 혼합물로 코팅된 복합 입자 분말을 얻었다. 얻어진 복합 입자 분말을 아르곤 분위기에서 5℃/min의 승온 속도로 1200℃에서 1 시간 동안 열처리한 후 노냉하여 평균입경이 15.6㎛인 음극 활물질을 제조하였다. 50% by weight of soft carbon with an average particle diameter of 6 μm, 30% by weight of earthy graphite with an average particle diameter of 1.7 μm, and 20% by weight of petroleum pitch are rotated at a rotor mill (several minutes to minutes at 5000 to 20000 rpm). ), To obtain a composite particle powder having a surface of the soft carbon coated with a mixture of the earthy graphite and the petroleum pitch. The obtained composite particle powder was heat-treated at 1200 ° C. for 1 hour at an elevated temperature rate of 5 ° C./min in argon atmosphere, and then cooled to prepare a negative electrode active material having an average particle diameter of 15.6 μm.

실시예Example 4 4

평균입경이 9㎛인 하드 카본 70 중량%, 평균입경이 1.7㎛인 토상 흑연 10 중량%, 그리고 석유계 피치 20 중량%를 로터 밀(rotor mill)(수초 내지 수분에 5000 내지 20000 rpm으로 회전됨)에 투입하여, 상기 하드 카본의 표면이 상기 토상 흑연과 상기 석유계 피치의 혼합물로 코팅된 복합 입자 분말을 얻었다. 얻어진 복합 입자 분말을 아르곤 분위기에서 5℃/min의 승온 속도로 1200℃에서 1 시간 동안 열처리한 후 노냉하여 평균입경이 13.5㎛인 음극 활물질을 제조하였다. 70% by weight of hard carbon with an average particle diameter of 9 μm, 10% by weight of earthy graphite with an average particle diameter of 1.7 μm, and 20% by weight of petroleum pitch are rotated at a rotor mill (several minutes to minutes at 5000 to 20000 rpm). ), To obtain a composite particle powder having a surface of the hard carbon coated with a mixture of the earthy graphite and the petroleum pitch. The obtained composite particle powder was heat-treated at 1200 ° C. for 1 hour at an elevated temperature rate of 5 ° C./min in argon atmosphere, and then cooled to prepare a negative electrode active material having an average particle diameter of 13.5 μm.

실시예Example 5 5

평균입경이 9㎛인 하드 카본 50 중량%, 평균입경이 1.7㎛인 토상 흑연 30 중량%, 그리고 석유계 피치 20 중량%를 로터 밀(rotor mill)(수초 내지 수분에 5000 내지 20000 rpm으로 회전됨)에 투입하여, 상기 하드 카본의 표면이 상기 토상 흑연과 상기 석유계 피치의 혼합물로 코팅된 복합 입자 분말을 얻었다. 얻어진 복합 입자 분말을 아르곤 분위기에서 5℃/min의 승온 속도로 1200℃에서 1 시간 동안 열처리한 후 노냉하여 평균입경이 14.8㎛인 음극 활물질을 제조하였다. 50% by weight of hard carbon with an average particle diameter of 9 μm, 30% by weight of earthy graphite with an average particle diameter of 1.7 μm, and 20% by weight of petroleum pitch are rotated at a rotor mill (several minutes to minutes at 5000 to 20000 rpm). ), To obtain a composite particle powder having a surface of the hard carbon coated with a mixture of the earthy graphite and the petroleum pitch. The obtained composite particle powder was heat-treated at 1200 ° C. for 1 hour at an elevated temperature rate of 5 ° C./min in an argon atmosphere, and then cooled to prepare a negative electrode active material having an average particle diameter of 14.8 μm.

실시예Example 6 6

평균입경이 9㎛인 하드 카본 30 중량%, 평균입경이 1.7㎛인 토상 흑연 50 중량%, 그리고 석유계 피치 20 중량%를 로터 밀(rotor mill)(수초 내지 수분에 5000 내지 20000 rpm으로 회전됨)에 투입하여, 상기 하드 카본의 표면이 상기 토상 흑연과 상기 석유계 피치의 혼합물로 코팅된 복합 입자 분말을 얻었다. 얻어진 복합 입자 분말을 아르곤 분위기에서 5℃/min의 승온 속도로 1200℃에서 1 시간 동안 열처리한 후 노냉하여 평균입경이 18.3㎛인 음극 활물질을 제조하였다. 30% by weight of hard carbon with an average particle diameter of 9 μm, 50% by weight of earthy graphite with an average particle diameter of 1.7 μm, and 20% by weight of petroleum pitch are rotated at a rotor mill (several minutes to minutes at 5000 to 20000 rpm). ), To obtain a composite particle powder having a surface of the hard carbon coated with a mixture of the earthy graphite and the petroleum pitch. The obtained composite particle powder was heat-treated at 1200 ° C. for 1 hour at an elevated temperature rate of 5 ° C./min in argon atmosphere, and then cooled to prepare a negative electrode active material having an average particle diameter of 18.3 μm.

실시예Example 7 7

평균입경이 9㎛인 하드 카본 40 중량%, 평균입경이 1.7㎛인 토상 흑연 30 중량%, 직경이 160nm이고 길이가 10㎛인 기상성장 탄소섬유(VGCF) 10 중량%, 그리고 석유계 피치 20 중량%를 로터 밀(rotor mill)(수초 내지 수분에 5000 내지 20000 rpm으로 회전됨)에 투입하여, 상기 하드 카본의 표면이 상기 토상 흑연과 상기 석유계 피치의 혼합물로 코팅된 복합 입자 분말을 얻었다. 얻어진 복합 입자 분말을 아르곤 분위기에서 5℃/min의 승온 속도로 1200℃에서 1 시간 동안 열처리한 후 노냉하여 평균입경이 15.3㎛인 음극 활물질을 제조하였다. 40 wt% of hard carbon having an average particle diameter of 9 μm, 30 wt% of earthy graphite having an average particle diameter of 1.7 μm, 10 wt% of vapor-grown carbon fiber (VGCF) having a diameter of 160 nm and a length of 10 μm, and 20 wt% of petroleum pitch % Was added to a rotor mill (rotated at 5000 to 20000 rpm in a few seconds to several minutes) to obtain a composite particle powder in which the surface of the hard carbon was coated with a mixture of the earthy graphite and the petroleum pitch. The obtained composite particle powder was heat-treated at 1200 ° C. for 1 hour at an elevated temperature rate of 5 ° C./min in argon atmosphere, and then cooled to prepare a negative electrode active material having an average particle diameter of 15.3 μm.

실시예Example 8 8

평균입경이 9㎛인 하드 카본 30 중량%, 평균입경이 1.7㎛인 토상 흑연 50 중량%, 그리고 석유계 피치 20 중량%를 로터 밀(rotor mill)(수초 내지 수분에 5000 내지 20000 rpm으로 회전됨)에 투입하여, 상기 하드 카본의 표면이 상기 토상 흑연과 상기 석유계 피치의 혼합물로 코팅된 제1 복합 입자 분말을 얻었다. 얻어진 제1 복합 입자 분말 90 중량%와 석유계 피치 10 중량%를 혼합기에 투입하여, 상기 제1 복합 입자 분말의 표면이 상기 석유계 피치로 코팅된 제2 복합 입자 분말을 얻었다. 얻어진 제2 복합 입자 분말을 아르곤 분위기에서 5℃/min의 승온 속도로 1200℃에서 1 시간 동안 열처리한 후 노냉하여 평균입경이 18.8㎛인 음극 활물질을 제조하였다.30% by weight of hard carbon with an average particle diameter of 9 μm, 50% by weight of earthy graphite with an average particle diameter of 1.7 μm, and 20% by weight of petroleum pitch are rotated at a rotor mill (several minutes to minutes at 5000 to 20000 rpm). ), To obtain a first composite particle powder having a surface of the hard carbon coated with a mixture of the earth graphite and the petroleum pitch. 90 wt% of the obtained first composite particle powder and 10 wt% of petroleum pitch were introduced into the mixer to obtain a second composite grain powder having the surface of the first composite grain powder coated with the petroleum pitch. The obtained second composite particle powder was heat-treated at 1200 ° C. for 1 hour at an elevated temperature rate of 5 ° C./min in argon atmosphere, and then cooled to prepare a negative electrode active material having an average particle diameter of 18.8 μm.

실시예Example 9 9

평균입경이 11㎛인 소프트 카본 50 중량%, 평균입경이 3.5㎛인 토상 흑연 30 중량%, 그리고 석유계 피치 20 중량%를 로터 블레이드 밀(rotor blade mill)(수초 내지 수분에 5000 내지 20000 rpm으로 회전됨)에 투입하여, 상기 소프트 카본의 표면이 상기 토상 흑연과 상기 석유계 피치의 혼합물로 코팅된 복합 입자 분말을 얻었다. 얻어진 복합 입자 분말을 아르곤 분위기에서 5℃/min의 승온 속도로 1200℃에서 1 시간 동안 열처리한 후 노냉하여 평균입경이 13.5㎛인 음극 활물질을 제조하였다.50% by weight of soft carbon with an average particle diameter of 11 µm, 30% by weight of earthy graphite with an average particle diameter of 3.5 µm, and 20% by weight of petroleum pitch at a rotor blade mill (several minutes to minutes at 5000 to 20000 rpm) Rotated) to obtain a composite particle powder having a surface of the soft carbon coated with a mixture of the earthy graphite and the petroleum pitch. The obtained composite particle powder was heat-treated at 1200 ° C. for 1 hour at an elevated temperature rate of 5 ° C./min in argon atmosphere, and then cooled to prepare a negative electrode active material having an average particle diameter of 13.5 μm.

실시예Example 10 10

평균입경이 9㎛인 하드 카본 50 중량%, 평균입경이 3.5㎛인 토상 흑연 30 중량%, 그리고 석유계 피치 20 중량%를 로터 블레이드 밀(rotor blade mill)(수초 내지 수분에 5000 내지 20000 rpm으로 회전됨)에 투입하여, 상기 하드 카본의 표면이 상기 토상 흑연과 상기 석유계 피치의 혼합물로 코팅된 복합 입자 분말을 얻었다. 얻어진 복합 입자 분말을 아르곤 분위기에서 5℃/min의 승온 속도로 1200℃에서 1 시간 동안 열처리한 후 노냉하여 평균입경이 14.2㎛인 음극 활물질을 제조하였다.50% by weight of hard carbon with an average particle diameter of 9 µm, 30% by weight of earthy graphite with an average particle diameter of 3.5 µm, and 20% by weight of petroleum pitch at a rotor blade mill (several minutes to minutes at 5000 to 20000 rpm) Rotated) to obtain a composite particle powder having a surface of the hard carbon coated with a mixture of the earthy graphite and the petroleum pitch. The obtained composite particle powder was heat-treated at 1200 ° C. for 1 hour at an elevated temperature rate of 5 ° C./min in argon atmosphere, and then cooled to prepare a negative electrode active material having an average particle diameter of 14.2 μm.

비교예Comparative example 1 One

평균입경이 11㎛인 소프트 카본을 음극 활물질로 사용하였다.Soft carbon having an average particle diameter of 11 μm was used as the negative electrode active material.

비교예Comparative example 2 2

평균입경이 9㎛인 하드 카본을 음극 활물질로 사용하였다.Hard carbon having an average particle diameter of 9 μm was used as a negative electrode active material.

비교예Comparative example 3 3

평균입경이 11㎛인 소프트 카본 50 중량%, 평균입경이 3.2㎛인 인상 흑연 30 중량%, 그리고 석유계 피치 20 중량%를 로터 블레이드 밀(rotor blade mill)(수초 내지 수분에 5000 내지 20000 rpm으로 회전됨)에 투입하여, 상기 소프트 카본의 표면이 상기 인상 흑연과 상기 석유계 피치의 혼합물로 코팅된 복합 입자 분말을 얻었다. 얻어진 복합 입자 분말을 아르곤 분위기에서 5℃/min의 승온 속도로 1200℃에서 1 시간 동안 열처리한 후 노냉하여 평균입경이 13.4㎛인 음극 활물질을 제조하였다.50% by weight of soft carbon with an average particle diameter of 11 μm, 30% by weight of impression graphite with an average particle diameter of 3.2 μm, and 20% by weight of a petroleum pitch at a rotor blade mill (seconds to minutes at 5000 to 20000 rpm) Rotated) to obtain a composite particle powder having a surface of the soft carbon coated with a mixture of the impression graphite and the petroleum pitch. The obtained composite particle powder was heat-treated at 1200 ° C. for 1 hour at an elevated temperature rate of 5 ° C./min in an argon atmosphere, and then cooled to prepare a negative electrode active material having an average particle diameter of 13.4 μm.

비교예Comparative example 4 4

평균입경이 9㎛인 하드 카본 50 중량%, 평균입경이 3.2㎛인 인상 흑연 30 중량%, 그리고 석유계 피치 20 중량%를 로터 블레이드 밀(rotor blade mill)(수초 내지 수분에 5000 내지 20000 rpm으로 회전됨)에 투입하여, 상기 소프트 카본의 표면이 상기 토상 흑연과 상기 석유계 피치의 혼합물로 코팅된 복합 입자 분말을 얻었다. 얻어진 복합 입자 분말을 아르곤 분위기에서 5℃/min의 승온 속도로 1200℃에서 1 시간 동안 열처리한 후 노냉하여 평균입경이 14.3㎛인 음극 활물질을 제조하였다.
50% by weight of hard carbon having an average particle diameter of 9 µm, 30% by weight of impression graphite having an average particle diameter of 3.2 µm, and 20% by weight of a petroleum pitch at a rotor blade mill (seconds to minutes at 5000 to 20000 rpm) Rotated) to obtain a composite particle powder having a surface of the soft carbon coated with a mixture of the earthy graphite and the petroleum pitch. The obtained composite particle powder was heat-treated at 1200 ° C. for 1 hour at an elevated temperature rate of 5 ° C./min in argon atmosphere, and then cooled to prepare a negative electrode active material having an average particle diameter of 14.3 μm.

평가 1: 음극 활물질의 주사전자현미경(Evaluation 1: Scanning Electron Microscope of Anode Active Material SEMSEM ) 사진 분석Photo analysis

실시예 1 내지 10과 비교예 1 및 4에서 제조된 음극 활물질 각각의 주사전자현미경(SEM) 사진을 도 3 내지 16에 나타내었다. Scanning electron microscope (SEM) photographs of the negative active materials prepared in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 and 4 are shown in FIGS. 3 to 16.

도 3 내지 12는 각각 실시예 1 내지 10에 따른 음극 활물질의 주사전자현미경(SEM) 사진이고, 도 13 내지 16는 각각 비교예 1 내지 4에 따른 음극 활물질의 주사전자현미경(SEM) 사진이다. 3 to 12 are scanning electron microscope (SEM) pictures of the negative electrode active materials according to Examples 1 to 10, and FIGS. 13 to 16 are scanning electron microscope (SEM) pictures of the negative electrode active materials according to Comparative Examples 1 to 4, respectively.

도 3 내지 12를 참고하면, 실시예 1 내지 10의 경우 하드 카본 또는 소프트 카본과 같은 코어 입자의 표면에, 토상 흑연과, 석유계 피치와 같은 준결정질 탄소가 코팅된 코어-쉘 구조를 가짐을 확인할 수 있다. 반면, 비교예 1 및 2의 경우 코팅됨이 없이 각각 코어 입자만 존재함을 확인할 수 있으며, 비교예 3 및 4의 경우 하드 카본 또는 소프트 카본과 같은 코어 입자의 표면에, 인상 흑연과, 석유계 피치와 같은 준결정질 탄소가 코팅된 코어-쉘 구조를 가짐을 확인할 수 있다. 또한 상기 코어-쉘 구조를 가지는 실시예 1 내지 10 및 비교예 3 및 4의 음극 활물질은 구형의 입자 형상을 가지는 반면, 상기 코어 입자만 존재하는 비교예 1 및 2의 음극 활물질은 날카로운 모서리 형상을 가짐을 알 수 있다. 또한 토상 흑연의 함량이 증가할수록 코어 입자의 표면이 균일하게 코팅됨을 확인할 수 있다.Referring to Figures 3 to 12, Examples 1 to 10 have a core-shell structure coated with earthy graphite and a semicrystalline carbon such as petroleum pitch on the surface of core particles such as hard carbon or soft carbon. You can check it. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2 it can be seen that only the core particles are present without coating, respectively, in Comparative Examples 3 and 4 on the surface of the core particles, such as hard carbon or soft carbon, impression graphite and petroleum-based It can be seen that the semi-crystalline carbon such as pitch has a core-shell structure coated. In addition, the negative electrode active materials of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 3 and 4 having the core-shell structure have a spherical particle shape, whereas the negative electrode active materials of Comparative Examples 1 and 2 having only the core particles have sharp edge shapes. It can be seen that. In addition, it can be seen that the surface of the core particles is uniformly coated as the content of the soil graphite increases.

또한 실시예 9 및 10에서 사용된 토상 흑연과, 비교예 3 및 4에서 사용된 인상 흑연 각각의 주사전자현미경(SEM) 사진을 도 17 및 도 18에 나타내었다. In addition, scanning electron microscope (SEM) images of the earth graphite used in Examples 9 and 10 and the impression graphite used in Comparative Examples 3 and 4 are shown in FIGS. 17 and 18.

도 17은 실시예 9 및 10에서 사용된 토상 흑연의 주사전자현미경(SEM) 사진이고, 도 18은 비교예 3 및 4에서 사용된 인상 흑연의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.17 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the earth graphite used in Examples 9 and 10, and FIG. 18 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the impression graphite used in Comparative Examples 3 and 4. FIG.

도 17 및 18을 참고하면, 실시예 9 및 10에서 사용된 토상 흑연은 평균입경이 약 1 ㎛ 이하인 미세 입자가 뭉쳐져 약 3 ㎛의 크기인 흑연 덩어리를 형성한 것을 확인할 수 있으며, 비교예 3 및 4에서 사용된 인상 흑연은 수 ㎛의 넓적한 판상 입자가 여러 겹 겹쳐져 약 3 ㎛의 크기의 흑연을 형성한 것을 확인할 수 있다.
Referring to FIGS. 17 and 18, the earth-to-graphite used in Examples 9 and 10 was confirmed that the fine particles having an average particle diameter of about 1 μm or less aggregated to form a graphite mass having a size of about 3 μm. It can be seen that the impression graphite used in Figure 4 was formed by stacking several sheets of broad plate-like particles of several micrometers to form graphite having a size of about 3 micrometers.

평가 2: Evaluation 2: 토상Soil 흑연의 입도 분포 분석 Particle Size Distribution Analysis of Graphite

실시예 1 내지 10에서 사용된 토상 흑연의 입도 분포를 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정법으로 측정하여, 그 결과를 도 19 및 도 20에 나타내었다. The particle size distribution of the earth graphite used in Examples 1 to 10 was measured by laser diffraction scattering particle size distribution measurement method, and the results are shown in FIGS. 19 and 20.

도 19는 실시예 1 내지 8에서 사용된 토상 흑연의 입도 분포도이고, 도 20은 실시예 9 및 10에서 사용된 토상 흑연의 입도 분포도이다.FIG. 19 is a particle size distribution diagram of soil graphite used in Examples 1 to 8, and FIG. 20 is a particle size distribution diagram of soil graphite used in Examples 9 and 10. FIG.

도 19 및 도 20을 참고하면, 실시예 1 내지 10에서 0.1 내지 5 ㎛의 평균입경 범위를 가진 토상 흑연이 사용되었음을 확인할 수 있고, Referring to FIGS. 19 and 20, it can be seen that in Example 1 to 10, soil graphite having an average particle size range of 0.1 to 5 μm was used.

비교예 3 및 4에서 사용된 인상 흑연의 입도 분포를 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정법으로 측정하여, 그 결과를 도 21에 나타내었다. The particle size distribution of the impression graphite used in Comparative Examples 3 and 4 was measured by a laser diffraction scattering particle size distribution measurement method, and the results are shown in FIG. 21.

도 21은 비교예 3 및 4에서 사용된 인상 흑연의 입도 분포도이다.21 is a particle size distribution diagram of impression graphite used in Comparative Examples 3 and 4. FIG.

도 21을 참고하면, 비교예 3 및 4에서 0.1 내지 5 ㎛의 평균입경 범위를 가진 인상 흑연이 사용되었음을 확인할 수 있다.
Referring to FIG. 21, it can be seen that in Comparative Examples 3 and 4, an impression graphite having an average particle size range of 0.1 to 5 μm was used.

평가 3: 음극 활물질의 입도 분포 분석Evaluation 3: particle size distribution analysis of the negative electrode active material

실시예 1 내지 10과 비교예 1 내지 4에서 제조된 음극 활물질의 입도 분포를 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정법으로 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The particle size distributions of the negative electrode active materials prepared in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4 were measured by laser diffraction scattering particle size distribution measurement method, and the results are shown in Table 1 below.

실시예Example 비교예Comparative example 1One 22 33 44 55 66 77 88 99 1010 1One 22 33 44 음극 활물질의 평균입경(㎛)Average particle size of the negative electrode active material (㎛) 13.913.9 17.217.2 15.615.6 13.513.5 14.814.8 18.318.3 15.315.3 18.818.8 13.513.5 14.214.2 1111 99 13.413.4 14.314.3

상기 표 1을 참고하면, 소프트 카본 또는 하드 카본으로만 이루어진 비교예 1 및 2의 음극 활물질의 경우와 대비하여, 코어 입자의 표면이 코팅된 구조를 가지는 실시예 1 내지 10과 비교예 3 및 4의 음극 활물질의 평균입경이 더욱 증가함을 확인할 수 있다.
Referring to Table 1, in comparison with the case of the negative electrode active material of Comparative Examples 1 and 2 consisting of only soft carbon or hard carbon, Examples 1 to 10 and Comparative Examples 3 and 4 having a structure coated with the surface of the core particles It can be seen that the average particle diameter of the negative electrode active material increases.

평가 4: 음극 활물질의 X-선 Evaluation 4: X-Ray of Anode Active Material 회절diffraction 패턴 분석 Pattern analysis

실시예 1 및 2와 비교예 1에서 제조된 음극 활물질의 결정성을 X-선 회절 패턴 분석기를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 도 22에 나타내었다.Crystallinity of the negative active materials prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was measured using an X-ray diffraction pattern analyzer, and the results are shown in FIG. 22.

도 22는 실시예 1 및 2와 비교예 1에 따른 음극 활물질의 X-선 회절 패턴을 나타낸다.22 shows X-ray diffraction patterns of the negative active materials according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. FIG.

도 22를 참고하면, 실시예 1 및 2의 경우 비교예 1의 경우와 비교하여 흑연의 주 피크인 (002) 피크의 세기가 증가하고 반가폭이 감소함을 확인할 수 있다. 이는 준결정질의 소프트 카본으로만 이루어진 경우에 비해 결정성이 우수한 토상 흑연으로 코팅된 구조에 기인함을 알 수 있다. 또한 토상 흑연의 함량이 보다 많은 실시예 2의 경우 실시예 1 대비 피크의 세기가 증가하고 반가폭이 감소함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 22, it can be seen that in Examples 1 and 2, the intensity of the peak (002), which is the main peak of graphite, is increased and the half width thereof is decreased, compared with that of Comparative Example 1. It can be seen that this is due to the structure coated with earthy graphite having excellent crystallinity as compared with the case of only semicrystalline soft carbon. In addition, in the case of Example 2 with more content of earth graphite, it can be seen that the intensity of the peak is increased and the half width is reduced compared to Example 1.

또한 실시예 4 내지 6과 비교예 2에서 제조된 음극 활물질의 결정성을 X-선 회절 패턴 분석기를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 도 23에 나타내었다.In addition, the crystallinity of the negative active material prepared in Examples 4 to 6 and Comparative Example 2 was measured using an X-ray diffraction pattern analyzer, the results are shown in FIG.

도 23은 실시예 4 내지 6과 비교예 2에 따른 음극 활물질의 X-선 회절 패턴을 나타낸다.23 shows X-ray diffraction patterns of the negative active materials according to Examples 4 to 6 and Comparative Example 2. FIG.

도 23을 참고하면, 실시예 4 내지 6의 경우 비교예 2의 경우와 비교하여 흑연의 주 피크인 (002) 피크의 세기가 증가하고 반가폭이 감소함을 확인할 수 있다. 이는 비정질의 하드 카본으로만 이루어진 경우에 비해 결정성이 우수한 토상 흑연으로 코팅된 구조에 기인함을 알 수 있다. 또한 실시예 4 내지 6의 경우 토상 흑연의 함량이 증가할수록 피크의 세기가 증가하고 반가폭이 감소함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 23, it can be seen that in the case of Examples 4 to 6, the intensity of the peak (002), which is the main peak of graphite, is increased and the half width thereof is decreased, compared with the case of Comparative Example 2. It can be seen that this is due to the structure coated with earthy graphite having excellent crystallinity as compared with the case of only amorphous hard carbon. In addition, in Examples 4 to 6, it can be seen that as the content of the earth graphite increases, the intensity of the peak increases and the half width decreases.

또한 실시예 9 및 비교예 3에서 제조된 음극 활물질의 결정성을 X-선 회절 패턴 분석기를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 도 24에 나타내었다.In addition, the crystallinity of the negative electrode active material prepared in Example 9 and Comparative Example 3 was measured using an X-ray diffraction pattern analyzer, the results are shown in FIG.

도 24는 실시예 9 및 비교예 3에 따른 음극 활물질의 X-선 회절 패턴을 나타낸다.24 shows X-ray diffraction patterns of the negative active materials according to Example 9 and Comparative Example 3. FIG.

도 24를 참고하면, 실시예 9 및 비교예 3에서 제조된 음극 활물질은 흑연의 주 피크인 (002) 피크가 나타난 것을 확인할 수 있으며, 이는 토상 흑연 및 인상흑연이 실시예 9 및 비교예 3에서 제조된 음극 활물질의 쉘 층에 존재하는 것에 기인한다.Referring to FIG. 24, it can be seen that the negative active materials prepared in Example 9 and Comparative Example 3 showed the (002) peak, which is the main peak of graphite, which is obtained in Example 9 and Comparative Example 3 of earth graphite. This is due to the presence in the shell layer of the prepared negative electrode active material.

또한 실시예 10 및 비교예 4에서 제조된 음극 활물질의 결정성을 X-선 회절 패턴 분석기를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 도 25에 나타내었다.In addition, the crystallinity of the negative active material prepared in Example 10 and Comparative Example 4 was measured using an X-ray diffraction pattern analyzer, the results are shown in FIG.

도 25는 실시예 10 및 비교예 4에 따른 음극 활물질의 X-선 회절 패턴을 나타낸다.25 shows X-ray diffraction patterns of the negative active materials according to Example 10 and Comparative Example 4. FIG.

도 25를 참고하면, 실시예 10 및 비교예 4에서 제조된 음극 활물질은 흑연의 주 피크인 (002) 피크가 나타난 것을 확인할 수 있으며, 이는 토상 흑연 및 인상흑연이 실시예 10 및 비교예 4에서 제조된 음극 활물질의 쉘 층에 존재하는 것에 기인한다.
Referring to FIG. 25, it can be seen that the negative active materials prepared in Example 10 and Comparative Example 4 showed the (002) peak, which is the main peak of graphite, which is the example of earthy graphite and impression graphite in Example 10 and Comparative Example 4. This is due to the presence in the shell layer of the prepared negative electrode active material.

(테스트용 셀의 제조)(Manufacture of Test Cell)

상기 실시예 1 내지 10과 비교예 1 내지 4에서 제조된 각각의 음극 활물질을 CMC/SBR(카르복시메틸 셀룰로오스/스티렌-부타디엔러버)과 95:5의 중량비로 증류수에서 혼합하여 음극 슬러리를 제조하였다. 상기 음극 슬러리를 구리 호일 상에 코팅한 후, 건조 및 압착하여 각각의 음극을 제조하였다.Each negative electrode active material prepared in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4 was mixed with CMC / SBR (carboxymethyl cellulose / styrene-butadiene rubber) in distilled water at a weight ratio of 95: 5 to prepare a negative electrode slurry. Each negative electrode slurry was coated on a copper foil, followed by drying and pressing to prepare each negative electrode.

상기 음극과 리튬 금속을 양극으로 하여, 음극과 양극 사이에 분리막인 셀가드를 개재하여 적층시켜 전극 조립체를 제조하였다. 이후 디에틸 카보네이트(DEC)와 에틸렌 카보네이트(EC)의 혼합 용매(DEC:EC = 1:1)에 1M의 LiPF6을 용해시킨 전해액을 첨가하여 테스트용 셀을 제작하였다.
Using the negative electrode and lithium metal as positive electrodes, a cell guard, which is a separation membrane, was laminated between the negative electrode and the positive electrode to produce an electrode assembly. Thereafter, an electrolytic solution in which 1 M of LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent of diethyl carbonate (DEC) and ethylene carbonate (EC) (DEC: EC = 1: 1) was added to prepare a test cell.

평가 5: 초기 Evaluation 5: initial 충방전Charging and discharging 특성 분석 Characterization

상기 제조된 테스트용 셀을 이용하여 다음과 같은 방법으로 상기 실시예 1 내지 10과 비교예 1 및 2에 따른 초기 충방전 특성을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. Using the prepared test cells, the initial charge and discharge characteristics according to Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated in the following manner, and the results are shown in Table 2 below.

충전은 0.2mA/cm2의 전류밀도로 CC/CV 모드로 행하였고, 종지 전압은 0.01V로 유지하였으며, 전류가 0.02mA일 때 충전을 종료하였다. 방전은 0.2mA/cm2의 전류밀도로 CC 모드로 행하였고, 종지 전압은 2V로 유지하였다.Charging was carried out in CC / CV mode with a current density of 0.2 mA / cm 2 , the termination voltage was maintained at 0.01 V, and charging was terminated when the current was 0.02 mA. Discharge was performed in CC mode with a current density of 0.2 mA / cm 2 , and the termination voltage was maintained at 2V.

초기 가역용량(mAh/g)Initial Reversible Capacity (mAh / g) 초기 효율(%)Initial Efficiency (%) 실시예 1Example 1 281281 89.489.4 실시예 2Example 2 308308 90.190.1 실시예 3Example 3 287287 89.489.4 실시예 4Example 4 260260 87.387.3 실시예 5Example 5 276276 88.788.7 실시예 6Example 6 304304 89.289.2 실시예 7Example 7 282282 88.588.5 실시예 8Example 8 299299 90.690.6 실시예 9Example 9 283283 89.389.3 실시예 10Example 10 277277 88.888.8 비교예 1Comparative Example 1 231231 83.583.5 비교예 2Comparative Example 2 225225 80.880.8

상기 표 2를 통하여, 코어-쉘 구조를 가지는 음극 활물질을 사용한 실시예 1 내지 10의 경우 쉘 층이 존재하지 않는 비교예 1 및 2의 경우와 대비하여 초기 가역용량 및 초기 효율이 증가함을 확인할 수 있다.Through Table 2, in the case of Examples 1 to 10 using the negative electrode active material having a core-shell structure compared to the case of Comparative Examples 1 and 2 in which the shell layer does not exist, the initial reversible capacity and the initial efficiency are confirmed to increase. Can be.

이로부터, 일 구현예에 따른 코어-쉘 구조의 음극 활물질을 사용한 경우, 전극 제조시 구형에 가까운 형상을 나타내어 공정 효율성이 높다. 또한 코팅되는 토상 흑연에 의해 높은 용량을 나타내며, 비정질 또는 준결정질 탄소에 의해 하드 카본 또는 소프트 카본의 다공성 표면뿐만 아니라 토상 흑연의 가장자리 면이 노출되는 것을 감소시켜 초기 효율이 우수한 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다.
From this, in the case of using the negative electrode active material of the core-shell structure according to one embodiment, the electrode exhibits a shape close to a spherical shape during manufacturing of the electrode and thus has high process efficiency. In addition, a high capacity can be achieved by the coated earth graphite, and by reducing the exposure of the porous surface of hard carbon or soft carbon as well as the edge surface of the earth graphite by amorphous or semi-crystalline carbon, a lithium secondary battery having excellent initial efficiency can be realized. have.

평가 6: 고율 충전 특성 분석Evaluation 6: High Rate Charging Characterization

상기 제조된 테스트용 셀을 이용하여 다음과 같은 방법으로 상기 실시예 1 내지 10과 비교예 1 내지 4에 따른 고율 충전 특성을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. Using the prepared test cell was evaluated the high rate charging characteristics according to Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4 in the following manner, the results are shown in Table 3 below.

충전은 전류밀도 50 내지 1300 mA/g 범위에서 CC 모드로 행하였고 종지 전압은 0.01V로 유지하였으며, 방전은 50 mA/g의 전류밀도에서 CC 모드로 행하였고 종지 전압은 2V로 유지하였다.Charging was carried out in CC mode at a current density of 50 to 1300 mA / g and the termination voltage was maintained at 0.01 V, discharge was conducted in CC mode at a current density of 50 mA / g and termination voltage was maintained at 2V.

충전 용량(mAh/g)Charging capacity (mAh / g) 전류밀도
50 mA/g
Current density
50 mA / g
전류밀도
300 mA/g
Current density
300 mA / g
전류밀도
800 mA/g
Current density
800 mA / g
전류밀도
1300 mA/g
Current density
1300 mA / g
실시예 1Example 1 258258 199199 137137 107107 실시예 2Example 2 281281 227227 135135 9696 실시예 3Example 3 280280 223223 165165 128128 실시예 4Example 4 226226 180180 137137 115115 실시예 5Example 5 254254 198198 139139 117117 실시예 6Example 6 280280 232232 155155 119119 실시예 7Example 7 269269 217217 147147 118118 실시예 8Example 8 274274 222222 144144 107107 실시예 9Example 9 260260 182182 120120 8484 실시예 10Example 10 253253 178178 112112 8080 비교예 1Comparative Example 1 189189 147147 9494 6666 비교예 2Comparative Example 2 184184 146146 9494 7979 비교예 3Comparative Example 3 257257 150150 7878 5555 비교예 4Comparative Example 4 251251 168168 8989 6464

상기 표 3을 통하여, 코어-쉘 구조를 가지는 음극 활물질을 사용한 실시예 1 내지 10의 경우 쉘 층이 존재하지 않는 비교예 1 및 2의 경우와 대비하여 고율 충전 특성이 우수함을 확인할 수 있다.Through Table 3, in the case of Examples 1 to 10 using the negative electrode active material having a core-shell structure it can be confirmed that the high rate charging characteristics are excellent compared to the case of Comparative Examples 1 and 2 where the shell layer does not exist.

또한 쉘 층에 토상 흑연이 존재하는 음극 활물질을 사용한 실시예 9 및 10의 경우 쉘 층에 인상 흑연이 존재하는 음극 활물질을 사용한 비교예 3 및 4의 경우와 대비하여 고율 충전 특성이 우수함을 확인할 수 있다.In addition, in the case of Examples 9 and 10 using the negative electrode active material in which the earth phase graphite is present in the shell layer, it can be confirmed that the high rate charging characteristics are superior to those of Comparative Examples 3 and 4 using the negative electrode active material in which the impression graphite is present in the shell layer. have.

이로부터, 고율 충전시 리튬의 확산거리가 짧고 높은 충전 용량을 가지는 토상 흑연에 의하여 높은 충전용량을 발휘할 수 있음에 따라, 고율 특성이 우수한 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다.From this, high charge capacity can be exhibited by the earth graphite having a short diffusion distance of lithium and high charge capacity during high rate charging, thereby realizing a lithium secondary battery having excellent high rate characteristics.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.  그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
The present invention is not limited to the above embodiments, but may be manufactured in various forms, and a person skilled in the art to which the present invention pertains has another specific form without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be appreciated that the present invention may be practiced as. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

1, 6: 음극 활물질
2: 코어 입자
3: 토상 흑연
4: 비정질 또는 준결정질 탄소
5: 코팅층
1, 6: negative electrode active material
2: core particle
3: soil graphite
4: amorphous or semicrystalline carbon
5: Coating layer

Claims (17)

무정형의 비정질 하드 카본 및 무정형의 준결정질 소프트 카본으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 코어 입자; 및
상기 코어 입자의 표면에 위치하는 쉘 층
을 포함하고,
상기 쉘 층은 0.1 내지 5 ㎛의 평균입경을 가지는 토상 흑연, 그리고 비정질 또는 준결정질 탄소를 포함하는
리튬 이차 전지용 음극 활물질.
A core particle comprising at least one selected from amorphous amorphous hard carbon and amorphous semicrystalline soft carbon; And
Shell layer located on the surface of the core particles
Including,
The shell layer comprises earthy graphite having an average particle diameter of 0.1 to 5 μm, and amorphous or semicrystalline carbon.
Negative electrode active material for lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 코어 입자의 평균입경은 2 내지 20 ㎛인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method of claim 1,
The average particle diameter of the core particles is 2 to 20 ㎛ negative electrode active material for a secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 코어 입자는 상기 음극 활물질 총량에 대하여 5 내지 98 중량%로 포함되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method of claim 1,
The core particle is a lithium secondary battery negative electrode active material is contained in 5 to 98% by weight based on the total amount of the negative electrode active material.
제1항에 있어서,
상기 토상 흑연은 상기 음극 활물질 총량에 대하여 1 내지 90 중량%로 포함되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method of claim 1,
The earth graphite is included in 1 to 90% by weight based on the total amount of the negative electrode active material negative electrode active material for a lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 비정질 또는 준결정질 탄소는 수크로오스(sucrose), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(methylene diphenyl diisocyanate), 폴리 우레탄, 페놀 수지, 나프탈렌 수지, 폴리비닐알코올, 폴리비닐클로라이드, 퍼푸릴 알코올(furfuryl alcohol), 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드, 퓨란 수지, 셀룰로오스, 스티렌, 폴리이미드, 에폭시 수지, 염화비닐 수지, 석탄계 피치, 석유계 피치, 메조페이스 피치, 타르 및 저분자량 중질유로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 탄소 전구체로부터 형성되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method of claim 1,
The amorphous or semicrystalline carbon may be sucrose, methylene diphenyl diisocyanate, polyurethane, Phenolic resin, naphthalene resin, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, furfuryl alcohol, polyacrylonitrile, polyamide, furan resin, cellulose, styrene, polyimide, epoxy resin, vinyl chloride resin, coal pitch, A negative electrode active material for a lithium secondary battery formed from a carbon precursor comprising at least one selected from petroleum pitch, mesophase pitch, tar and low molecular weight heavy oil.
제1항에 있어서,
상기 비정질 또는 준결정질 탄소는 상기 음극 활물질 총량에 대하여 1 내지 94 중량%로 포함되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method of claim 1,
The amorphous or semi-crystalline carbon is 1 to 94% by weight based on the total amount of the negative electrode active material negative electrode active material for lithium secondary batteries.
제1항에 있어서,
상기 쉘 층은 폴리아크릴로니트릴계 탄소 섬유, 레이온계 탄소 섬유, 피치계 탄소 섬유, 탄소나노튜브 및 기상성장 탄소섬유(VGCF)로부터 선택되는 적어도 하나의 섬유상 탄소를 더 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method of claim 1,
The shell layer further includes at least one fibrous carbon selected from polyacrylonitrile-based carbon fibers, rayon-based carbon fibers, pitch-based carbon fibers, carbon nanotubes, and vapor-grown carbon fibers (VGCF). .
제1항에 있어서,
상기 쉘 층의 두께는 0.2 내지 10 ㎛인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method of claim 1,
The shell layer has a thickness of about 0.2 μm to 10 μm.
제1항에 있어서,
상기 음극 활물질은
상기 쉘 층의 표면에 위치하고 비정질 또는 준결정질 탄소를 포함하는 코팅층
을 더 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method of claim 1,
The negative active material is
Coating layer located on the surface of the shell layer and containing amorphous or semicrystalline carbon
A negative electrode active material for a lithium secondary battery further comprising.
제9항에 있어서,
상기 코팅층의 두께는 0.01 내지 5 ㎛인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
10. The method of claim 9,
The thickness of the coating layer is a negative active material for a lithium secondary battery of 0.01 to 5 ㎛.
제1항에 있어서,
상기 음극 활물질의 평균입경은 2 내지 40 ㎛인 리튬 이차 전지용 음극 활물질.
The method of claim 1,
An average particle diameter of the negative electrode active material is a negative active material for a lithium secondary battery of 2 to 40 ㎛.
무정형의 비정질 하드 카본 및 무정형의 준결정질 소프트 카본으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 코어 입자의 표면을, 0.1 내지 5 ㎛의 평균입경을 가지는 토상 흑연, 및 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체의 혼합물로 코팅하여 복합 입자를 얻는 단계; 및
상기 복합 입자를 열처리하는 단계
를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
The surface of the core particle comprising at least one selected from amorphous amorphous hard carbon and amorphous semicrystalline soft carbon is coated with a mixture of earthy graphite having an average particle diameter of 0.1 to 5 μm, and an amorphous or semicrystalline carbon precursor. Obtaining a composite particle; And
Heat treating the composite particles
Method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery comprising a.
제12항에 있어서,
상기 혼합물은 폴리아크릴로니트릴계 탄소 섬유, 레이온계 탄소 섬유, 피치계 탄소 섬유, 탄소나노튜브 및 기상성장 탄소섬유(VGCF)로부터 선택되는 적어도 하나의 섬유상 탄소를 더 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 12,
The mixture of the negative electrode active material for a lithium secondary battery further comprises at least one fibrous carbon selected from polyacrylonitrile-based carbon fibers, rayon-based carbon fibers, pitch-based carbon fibers, carbon nanotubes and vapor-grown carbon fibers (VGCF) Manufacturing method.
제12항에 있어서,
상기 음극 활물질의 제조 방법은
상기 복합 입자의 표면을 상기 비정질 또는 준결정질 탄소 전구체로 코팅하는 단계
를 더 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 12,
Method for producing the negative electrode active material
Coating the surface of the composite particle with the amorphous or semicrystalline carbon precursor
The manufacturing method of the negative electrode active material for lithium secondary batteries containing further.
제12항에 있어서,
상기 열처리는 질소, 아르곤, 수소 또는 이들의 혼합 가스를 포함하는 분위기, 또는 진공 하에서 수행되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 12,
The heat treatment is a method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery is carried out under an atmosphere containing nitrogen, argon, hydrogen or a mixed gas thereof, or under a vacuum.
제12항에 있어서,
상기 열처리는 500 내지 2500 ℃의 온도에서 수행되는 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 12,
The heat treatment is a method of manufacturing a negative electrode active material for a lithium secondary battery is carried out at a temperature of 500 to 2500 ℃.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 음극 활물질을 포함하는 음극;
양극; 및
전해액
을 포함하는 리튬 이차 전지.
A negative electrode comprising the negative electrode active material of any one of claims 1 to 11;
anode; And
Electrolyte
≪ / RTI >
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