KR20140009928A - Bimodal type-anode active material and lithium secondary battery comprising the same - Google Patents

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Abstract

Provided is an anode active material comprising chemical formula 1, the chemical formula 1 comprises first and second particles. The first and second particles comprise in a ratio of 5:95~50:50 wt%. In the chemical formula 1, M is one which is selected from a group comprising Ti, Sn, Cu, Pb, Sb, Zn, Fe, In, Al and Zr, or a mixture comprising at least two from the group; x,y and z are decided by the oxidation number of M. According to an embodiment of the present invention specification, by using an anode active material comprising the well balanced first and second particles, high-density of electrode can be realized and adhesive properties and peak factor of the electrode can be improved at the same time. [Reference numerals] (AA) First particles; (BB) Second particles

Description

바이모달 타입의 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 {Bimodal type-anode active material and lithium secondary battery comprising the same}Bimodal type anode active material and lithium secondary battery comprising the same {Bimodal type-anode active material and lithium secondary battery comprising the same}

본 발명은 바이모달 타입의 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것으로, 음극 활물질을 이루는 입자들이 일차 입자 및 이차 입자의 혼합물로 존재하는 것을 특징으로 하는 음극 활물질, 이를 포함하는 음극 및 리튬 이차전지에 관한 것이다.
The present invention relates to a bimodal type negative electrode active material and a lithium secondary battery including the same, wherein the particles forming the negative electrode active material are present as a mixture of primary particles and secondary particles, a negative electrode and a lithium secondary including the same. It relates to a battery.

리튬 이온 이차전지는 양극과 음극을 상호 이동하면서 전지를 생성시키는 원리에 의해 작동하는 이차전지의 한 종류이다. 리튬 이온 이차전지의 구성요소는 크게 양극, 음극, 분리막 및 전해질로 나눌 수 있다. 이들 구성 요소 중 양극 활물질 및 음극 활물질은 이온 상태인 리튬이 활물질 내부에 삽입과 탈리될 수 있는 구조이고, 가역반응에 의해 충전과 방전이 이루어진다.A lithium ion secondary battery is a kind of secondary battery that operates on the principle of generating a battery while moving a positive electrode and a negative electrode. Components of a lithium ion secondary battery can be roughly divided into a positive electrode, a negative electrode, a separator and an electrolyte. Among these components, the positive electrode active material and the negative electrode active material have a structure in which lithium in an ionic state can be inserted and detached into the active material, and charge and discharge are performed by a reversible reaction.

종래 리튬 전지의 음극 활물질로는 리튬 금속을 사용하였으나, 리튬 금속을 사용할 경우 덴드라이트 형성으로 인한 전지 단락이 발생하여 폭발의 위험성이 있어서 리튬 금속 대신 탄소계 물질이 음극 활물질로서 많이 사용되고 있다.Conventionally, lithium metal is used as a negative electrode active material of a lithium battery. However, when lithium metal is used, a short circuit occurs due to the formation of dendrite, causing a risk of explosion, and a carbon-based material is used as a negative electrode active material instead of lithium metal.

상기 탄소계 물질로는 그래파이트 및 인조 흑연과 같은 결정질계 탄소와 소프트 카본 및 하드 카본과 같은 비정질계 탄소가 있다. 그러나 상기 비정질계 탄소는 용량이 크지만, 충방전 과정에서 비가역성이 크다는 문제점이 있다. 결정질계 탄소로는 그래파이트가 대표적으로 사용되며, 이는 이론 한계 용량이 높다. 그러나 이러한 결정질계 탄소나 비정질계 탄소는 이론 용량이 다소 높다고 하여도 380 mAh/g 정도에 불과하여 고용량 리튬 전지 개발시 이러한 음극을 사용하는 것은 곤란하다.The carbonaceous material includes crystalline carbon such as graphite and artificial graphite, and amorphous carbon such as soft carbon and hard carbon. However, although the amorphous carbon has a large capacity, there is a problem that irreversibility is large in the charging and discharging process. Graphite is typically used as the crystalline carbon, which has a high theoretical limit capacity. However, even though the crystalline carbon or amorphous carbon has a rather high theoretical capacity, it is only about 380 mAh / g. Therefore, it is difficult to use such a negative electrode when developing a high capacity lithium battery.

따라서, 최근 고속 충·방전과 장수명의 전지 성능을 갖는 리튬 이온 이차전지 개발을 목적으로 스피넬 구조의 금속산화물로서 리튬 티탄 산화물 (LTO)을 음극 활물질로 적용하고자 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.Therefore, in recent years, researches are being actively conducted to apply lithium titanium oxide (LTO) as a negative electrode active material as a metal oxide having a spinel structure for the purpose of developing a lithium ion secondary battery having high-speed charge and discharge and long life battery performance.

LTO는 현재 리튬이온 이차전지에서 일반적으로 사용되고 있는 흑연계 음극 활물질과 전해질과의 부수적 반응에 의해 생성되는 SEI (Solid Electrolyte Interface) 막을 생성시키지 않아 흑연 대비 비가역 용량 발생 면에서 우수하고, 반복적인 충방전 사이클에서도 리튬 이온의 삽입 및 탈리에 대한 우수한 가역성을 갖는다. 또한, 구조적으로 매우 안정하여 이차전지의 장수명 성능을 발현시킬 수 있는 유망한 재료이다.LTO does not produce SEI (Solid Electrolyte Interface) film produced by incidental reaction between graphite negative electrode active material and electrolyte, which is generally used in Li-ion secondary battery, and has excellent reversible charge and discharge in comparison with graphite. The cycle also has excellent reversibility for insertion and desorption of lithium ions. It is also a promising material that is structurally very stable and can express the long life performance of a secondary battery.

한편, 리튬 티탄 산화물은 일차 입자로만 구성되는 경우와 일차 입자를 응집하여 이차 입자로 만들어진 두 가지 형태로 나뉜다. 이 중 일차 입자로 이루어진 경우에는 적정 입자 크기에서는 전극 접착력 문제가 없으나 고속 충방전이 떨어지는 특성이 있다. 따라서, 이러한 단점을 보완하고 고율 특성 (rate capability)을 향상시키기 위해 입자 크기를 300nm 이하로 제조하는 경우에는 비표면적 증가로 인한 슬러리 제조시 공정 문제가 나타난다. 또한, 나노 일차 입자의 문제를 개선하기 위해 이차 입자화 하는 경우에는 상기 문제의 개선은 이루어지나 여전히 전극 접착력 유지를 위해서는 많은 양의 바인더가 필요한 실정이다. 바인더는 전극의 전기적 저항 요소로 작용하므로 궁극적으로 전지의 전체 에너지 밀도를 악화시키게 되는 문제가 있다.On the other hand, lithium titanium oxide is divided into two forms made of secondary particles by agglomerating the primary particles and the case consisting of only primary particles. In the case of the primary particles, there is no problem of electrode adhesion at an appropriate particle size, but high-speed charging and discharging is inferior. Therefore, when the particle size is manufactured to 300 nm or less in order to compensate for these disadvantages and to improve the rate capability, process problems in slurry production due to the increase in specific surface area appear. In addition, when the secondary particles to improve the problem of the nano-primary particles, the problem is improved, but still a large amount of binder is required to maintain the electrode adhesion. Since the binder acts as an electrical resistance element of the electrode, there is a problem that ultimately worsens the overall energy density of the battery.

더불어 전지를 사용하는 디바이스의 기능이 향상됨에 따라 고에너지밀도를 가진 전지를 요구하고 있으며, 이를 만족시키기 위해 단위부피당 에너지를 높일 수 있는 기술이 필요하다. 단위부피당 에너지를 향상시키기 위해 단위부피당 코팅되는 전극물질 양을 증가시켜 고밀도 전극을 구성하여 고에너지를 가진 전지구성이 가능하다. In addition, as the function of a device using a battery is improved, a battery having a high energy density is required. In order to satisfy this, a technology for increasing energy per unit volume is required. In order to improve the energy per unit volume, it is possible to construct a high-density electrode by increasing the amount of electrode material coated per unit volume to construct a battery having high energy.

따라서 바인더의 사용량을 감소시키며, 전극 밀도를 향상 시킬 수 있는 활물질이 요구되고 있다.
Therefore, there is a need for an active material that can reduce the amount of binder used and improve the electrode density.

본 발명은 전극과의 접착력뿐만 아니라 전지의 고율 특성 및 전극의 고밀도 확보가 가능한 음극 활물질을 제공하고자 한다.
The present invention is to provide a negative electrode active material capable of securing high-rate characteristics of the battery and high density of the electrode, as well as adhesion to the electrode.

본 발명은 음극 활물질을 이루는 입자들이 제 1 일차 입자 및 이차 입자의 혼합물로 존재하는 것을 특징으로 하는 바이모달 타입의 음극 활물질, 이를 포함하는 음극 및 리튬 이차전지를 제공한다.
The present invention provides a bimodal type negative electrode active material, a negative electrode and a lithium secondary battery including the same, wherein the particles forming the negative electrode active material are present as a mixture of the first primary particles and the secondary particles.

제 1 일차 입자와 이차 입자가 적절한 비율로 혼합된 음극 활물질을 사용함으로써, 고밀도의 전극을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 전극의 접착성과 고율 특성을 동시에 향상시킬 수 있다.
By using the negative electrode active material in which the first primary particles and the secondary particles are mixed in an appropriate ratio, not only an electrode of high density can be realized, but also the adhesion and high rate characteristics of the electrode can be simultaneously improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제 1 일차 입자가 적정량으로 이차 입자와 혼합된 음극 활물질의 모식도를 나타낸 것이다.
도 2는 제 1 일차 입자가 다량으로 이차 입자와 혼합된 음극 활물질의 모식도를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 실시예 7 내지 12의 음극에 사용된 제 1 일차 입자 혼합 비율에 따른 전극 밀도를 나타낸 그래프이다.
1 illustrates a schematic diagram of a negative electrode active material in which first primary particles are mixed with secondary particles in an appropriate amount according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view showing a schematic diagram of a negative electrode active material in which first primary particles are mixed with secondary particles in a large amount.
3 is a graph showing the electrode density according to the first primary particle mixing ratio used for the negative electrode of Examples 7 to 12 according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 음극 활물질에 관한 것으로서, 하기 화학식 1의 화합물은 제 1 일차 입자와 이차 입자를 포함하며, 상기 제 1 일차 입자:이차 입자의 비율은 5:95~50:50 중량비인 것을 특징으로 하는 음극 활물질을 제공한다:The present invention relates to a negative electrode active material including a compound of Formula 1, wherein the compound of Formula 1 includes first primary particles and secondary particles, and the ratio of the first primary particles: secondary particles is 5:95 to 50. It provides a negative electrode active material, characterized in that: 50% by weight:

[화학식 1][Formula 1]

LixMyOz Li x M y O z

상기 화학식 1에서, M 은 각각 독립적으로 Ti, Sn, Cu, Pb, Sb, Zn, Fe, In, Al 및 Zr로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물이고; x, y 및 z는 M의 산화수 (oxidation number)에 따라 결정된다.In Formula 1, M is independently any one selected from the group consisting of Ti, Sn, Cu, Pb, Sb, Zn, Fe, In, Al and Zr or a mixture of two or more thereof; x, y and z are determined according to the oxidation number of M.

본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 제 1 일차 입자와 이차 입자가 적절한 비율로 혼합된 음극 활물질을 사용함으로써, 고밀도의 전극을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 전극의 접착성과 고율 특성을 동시에 향상시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by using the negative electrode active material in which the first primary particles and the secondary particles are mixed in an appropriate ratio, not only an electrode of high density can be realized but also the adhesion and high rate characteristics of the electrode can be simultaneously improved. .

도 1은 제 1 일차 입자가 이차 입자와 적정량 혼합된 본 발명의 일 실시예에 따른 음극 활물질의 모식도이며, 도 2는 제 1 일차 입자가 다량으로 이차 입자와 혼합된 음극 활물질의 모식도이다. 1 is a schematic diagram of a negative electrode active material according to an embodiment of the present invention in which first primary particles are mixed with secondary particles in an appropriate amount, and FIG. 2 is a schematic view of a negative electrode active material in which first primary particles are mixed with secondary particles in a large amount.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1 일차 입자가 적정량 혼합된 경우와 다량 혼합된 경우 모두, 이차 입자 간의 공극을 상기 제 1 일차 입자가 채울 수 있다. 그러나, 전극 밀도뿐만 아니라, 접착력과 고율특성에서 최적 성능을 동시에 만족시키기 위해서는 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1 일차 입자와 이차 입차가 적정 혼합될 경우 가능하다. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, in the case where the first primary particles are mixed in a proper amount and in a large amount, the first primary particles may fill the voids between the secondary particles. However, in order to satisfy not only the electrode density but also the optimum performance at the same time in the adhesive force and the high rate characteristic, as shown in FIG.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 일차 입자들의 평균 입경(D50)은 10 nm 내지 3 ㎛ 범위, 바람직하게는 100 nm 내지 1 ㎛, 더욱 바람직하게는 100 nm 내지 700 nm가 바람직하다.According to an embodiment of the present invention, the average particle diameter (D 50 ) of the first primary particles is in the range of 10 nm to 3 μm, preferably 100 nm to 1 μm, more preferably 100 nm to 700 nm. .

상기 제 1 일차 입자의 평균 입경이 10 nm 미만인 경우는 제조 공정면에서 실질적인 어려움이 있을 수 있고, 3 ㎛ 초과한 경우에는 제 1 일차 입자의 크기가 너무 커서 제 1 일차 입자로 인한 고율특성 향상 효과를 기대하는데 어려움이 있다. If the average particle diameter of the first primary particles is less than 10 nm, there may be a substantial difficulty in the manufacturing process, if the average particle diameter of more than 3 ㎛ the size of the first primary particles is too large to improve the high rate characteristics due to the first primary particles Difficult to expect

상기 리튬 금속 산화물 입자가 상기 제 1 일차 입자로만 이루어져 리튬 이차전지의 음극 활물질로 사용되는 경우, 전극 접착력의 문제는 없으나, 고속 충방전 특성이 떨어진다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 제 1 일차 입자를 더욱 작은 크기로 제조할 수도 있으나, 이 경우에는 오히려 비표면적의 증가로 인하여 음극 슬러리 제조 공정시의 문제, 예를 들면 과량의 바인더 사용으로 인한 제품 원가의 증가, 전기 전도성의 저하 등의 문제가 발생할 수 있다. When the lithium metal oxide particles are composed of only the first primary particles and used as the negative electrode active material of the lithium secondary battery, there is no problem of electrode adhesion, but the high-speed charge and discharge characteristics are inferior. In order to overcome these disadvantages, the first primary particles may be manufactured to a smaller size, but in this case, due to the increase in specific surface area, problems in the manufacturing process of the negative electrode slurry, for example, product cost due to the use of excess binder Problems such as increase, lowering of electrical conductivity may occur.

따라서, 이러한 제 1 일차 입자만을 사용하는 경우의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면은 리튬 금속 산화물의 제 1 일차 입자와 이차 입자가 적절한 비율로 혼합하여 음극 활물질로 사용함으로써, 고밀도의 전극을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 전극의 접착성과 고율 특성을 동시에 향상시킬 수 있다. Therefore, in order to solve the problem of using only the first primary particles, according to an embodiment of the present invention by mixing the first primary particles and secondary particles of the lithium metal oxide in an appropriate ratio to use as a negative electrode active material, In addition to implementing a high-density electrode, it is possible to improve the adhesiveness and high rate characteristics of the electrode at the same time.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 일차 입자 및 이차 입자의 혼합비는 5:95 ~ 50:50의 중량비, 바람직하게는 5:95 내지 40:60의 중량비인 것이 바람직하다.According to one embodiment of the invention, the mixing ratio of the first primary particles and secondary particles is preferably a weight ratio of 5:95 to 50:50, preferably a weight ratio of 5:95 to 40:60.

상기 제 1 일차 입자의 양이 상기 범위보다 많으면, 전극 밀도는 상승할 수 있으나, 전극의 접착력 및 이차 전지의 고율 특성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 제 1 일차 입자의 양이 상기 범위보다 적으면 이차 입자 간의 공극을 제 1 일차 입자로 채울 수 없어 본 발명의 목적하는 효과를 달성하는데 어려움이 있다.When the amount of the first primary particles is greater than the above range, the electrode density may increase, but the adhesion of the electrode and the high rate characteristic of the secondary battery may be reduced. In addition, when the amount of the first primary particles is less than the above range it is difficult to fill the voids between the secondary particles with the first primary particles is difficult to achieve the desired effect of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 리튬 금속 산화물 입자는 둘 이상의 제 2 일차 입자가 응집된 이차 입자로서, 다공질의 입자상일 수 있다. The lithium metal oxide particles according to the exemplary embodiment of the present invention are secondary particles in which two or more second primary particles are aggregated, and may be porous particulates.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 둘 이상의 제 2 일차 입자가 응집되어 이차 입자 형태를 이루면, 제 2 일차 입자가 응집되지 않고 개별적으로 존재하는 경우에 비해, 상대적으로 비표면적이 적어 전극 접착력 측면에서 우수할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, when two or more second primary particles are aggregated to form a secondary particle, the specific surface area is relatively small compared to the case where the second primary particles are not aggregated and exist individually, in terms of electrode adhesion. Can be excellent.

본 발명에 있어서, 상기 이차 입자의 내부 공극률은 3 % 내지 15 %이고, 평균 입경(D50)은 5 ㎛ 내지 30 ㎛이며, 비표면적(BET)은 1 m2/g 내지 15 m2/g 일 수 있다.In the present invention, the internal porosity of the secondary particles is 3% to 15%, the average particle diameter (D 50 ) is 5 ㎛ to 30 ㎛, the specific surface area (BET) is 1 m 2 / g to 15 m 2 / g Can be.

상기 이차 입자의 내부 공극률이 3 % 미만인 경우에는, 상기 이차 입자가 제 2 일차 입자의 응집에 의하여 형성된다는 점에서 제조 공정면에서 실질적인 어려움이 있을 수 있고, 내부 공극률이 15 %를 초과하는 경우에는 적절한 전극 접착력을 유지하기 위하여 필요한 바인더의 양이 증가하여 도전성이 저하되고, 용량이 감소할 수 있다. When the internal porosity of the secondary particles is less than 3%, there may be substantial difficulties in terms of manufacturing process in that the secondary particles are formed by the aggregation of the second primary particles, and when the internal porosity exceeds 15%, The amount of binder required to maintain proper electrode adhesion can be increased, resulting in lowered conductivity and reduced capacity.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이차 입자의 내부 공극률은 아래와 같이 정의할 수 있다:According to one embodiment of the invention, the internal porosity of the secondary particles can be defined as follows:

내부 공극률 = 단위 질량당 공극 부피 / (비체적 + 단위 질량 당 공극 부피)Internal porosity = pore volume per unit mass / (specific volume + pore volume per unit mass)

상기 내부 공극률의 측정은 특별히 한정되지 않으며, 본 발명의 일 실시예에 따라, 예를 들어 질소 등의 흡착 기체를 이용하여 BEL JAPAN사의 BELSORP (BET 장비)를 이용하여 측정할 수 있다. The measurement of the internal porosity is not particularly limited, and according to an embodiment of the present invention, for example, it may be measured using BELSORP (BET equipment) of BEL JAPAN using an adsorbent gas such as nitrogen.

이와 비슷한 취지에서, 상기 이차 입자의 비표면적(BET)은 1 m2/g 내지 15 m2/g 인 것이 바람직하다. In a similar manner, the specific surface area (BET) of the secondary particles is preferably 1 m 2 / g to 15 m 2 / g.

본 발명에 있어서, 상기 제 1 일차 입자와 이차 입자의 비표면적은 BET(Brunauer-Emmett-Teller; BET)법으로 측정할 수 있다. 예를 들어, 기공분포 측정기(Porosimetry analyzer; Bell Japan Inc, Belsorp-II mini)를 사용하여 질소 가스 흡착 유통법에 의해 BET 6 점법으로 측정할 수 있다. In the present invention, the specific surface area of the first primary particles and the secondary particles can be measured by the Brunauer-Emmett-Teller (BET) method. For example, it can be measured by a BET 6-point method by a nitrogen gas adsorption / distribution method using a porosimetry analyzer (Bell Japan Inc, Belsorp-II mini).

한편, 상기 이차 입자의 평균 입경(D50)은 5 ㎛ 내지 30 ㎛, 바람직하게는 5 ㎛ 내지 12 ㎛일 수 있으며, 이를 구성하는 제 2 일차 입자의 평균 입경(D50)은 100 nm 내지 1 ㎛, 바람직하게는 100 nm 내지 700 nm일 수 있다. Meanwhile, the average particle diameter (D 50 ) of the secondary particles may be 5 μm to 30 μm, preferably 5 μm to 12 μm, and the average particle diameter (D 50 ) of the second primary particles constituting the secondary particles may be 100 nm to 1 μm. Μm, preferably 100 nm to 700 nm.

본 발명에 있어서, 평균 입경(D50)은 입경 분포의 50% 기준에서의 입경으로 정의할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제 1 및 제 2 일차 입자, 및 이차 입자의 평균 입경(D50)은 예를 들어, 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있다. 상기 레이저 회절법은 일반적으로 서브미크론(submicron) 영역에서부터 수 mm 정도의 입경의 측정이 가능하며, 고 재현성 및 고 분해성의 결과를 얻을 수 있다. In the present invention, the average particle size (D 50 ) can be defined as the particle size at 50% of the particle size distribution. The average particle diameter (D 50 ) of the first and second primary particles and the secondary particles according to an embodiment of the present invention may be measured using, for example, a laser diffraction method. The laser diffraction method generally enables measurement of a particle diameter of several millimeters from a submicron region, resulting in high reproducibility and high degradability.

통상 리튬 금속 산화물은 낮은 도전성을 갖고 있으므로 고속 충전용 셀에 적용하기 위하여는 평균 입경이 작은 것이 유리하지만, 이 경우 전술한 바와 마찬가지로 비표면적 증가로 인하여 적절한 전극 접착력을 유지하기 위하여는 많은 양의 바인더를 필요로 한다. In general, lithium metal oxides have a low conductivity, so a small average particle diameter is advantageous for application to a fast charging cell. However, in this case, as described above, a large amount of binder is required to maintain proper electrode adhesion due to an increase in specific surface area. Need.

즉, 상기 이차 입자의 평균 입경이 5 ㎛ 미만인 경우에는 음극 활물질의 비표면적의 증가로 인하여 원하는 전극 접착력을 유지하기 위한 바인더의 양이 증가하고, 이로 인하여 전극 전도성의 저하와 같은 문제가 발생할 우려가 있다. 한편, 이차 입자의 평균 입경이 30 ㎛를 초과하는 경우에는 고속 충전 특성이 저하된다는 문제가 있다. That is, when the average particle diameter of the secondary particles is less than 5 μm, the amount of the binder for maintaining the desired electrode adhesive force increases due to an increase in the specific surface area of the negative electrode active material, which may cause problems such as a decrease in electrode conductivity. have. On the other hand, when the average particle diameter of secondary particle | grains exceeds 30 micrometers, there exists a problem that a fast filling characteristic falls.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르는 고밀도의 음극 활물질은 평균 입경이 5 ㎛ 내지 30 ㎛ 범위인 이차 입자인 경우에는 전극 접착력을 유지하기 위한 바인더의 양을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, Li 이온과 직접 반응 가능한 면적이 증가하여 고속 충전 특성도 아울러 개선할 수 있는 것이다. Therefore, the high-density negative electrode active material according to the embodiment of the present invention can reduce the amount of the binder for maintaining the electrode adhesion when the secondary particles having an average particle diameter in the range of 5 μm to 30 μm, as well as directly with Li ions. The responsive area is increased to improve the fast charging properties.

한편, 상기 제 2 일차 입자의 평균 입경이 100 nm 미만인 경우, 평균 입경이 100 nm 미만으로 제조하는 데 있어서 제조 공정면에서 어려움이 있을 수 있고, 상기 제 2 일차 입자의 응집으로 형성되는 이차 입자의 공극률이 감소할 뿐만 아니라, 이차 입자 내 리튬 이온 침투가 어려워 이차 입자 내부의 제 2 일차 입자가 충방전 반응에 참여하기 어렵게 될 수 있다. 한편, 상기 제 2 일차 입자의 평균 입경이 1 ㎛ 초과인 경우, 이차 입자의 성형성이 저하되고, 조립화를 제어하기가 곤란한 문제가 발생할 수 있다. On the other hand, when the average particle diameter of the second primary particles is less than 100 nm, there may be difficulties in terms of the manufacturing process in the production of the average particle diameter of less than 100 nm, of the secondary particles formed by the aggregation of the second primary particles In addition to decreasing the porosity, it is difficult to penetrate lithium ions into the secondary particles, making it difficult for the second primary particles inside the secondary particles to participate in the charge / discharge reaction. On the other hand, when the average particle diameter of the said 2nd primary particle is more than 1 micrometer, the moldability of a secondary particle may fall and the problem which it is difficult to control granulation may arise.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물은 Li4Ti5O12, Li2TiO3, Li2Ti3O7 및 하기 화학식 2로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 리튬 티탄 산화물을 포함할 수 있다:According to an embodiment of the present invention, the compound of Formula 1 is Li 4 Ti 5 O 12 , Li 2 TiO 3 , Li 2 Ti 3 O 7 And may include one or more lithium titanium oxide selected from the group consisting of:

[화학식 2](2)

Lix'Tiy'O4 Li x ' Ti y' O 4

상기 화학식 2에서, 0.5≤x'≤3; 1≤y'≤2.5 이다.In Formula 2, 0.5 ≦ x ′ ≦ 3; 1≤y'≤2.5.

또한, 상기 화학식 2의 화합물은 LiTi2O4인 것이 바람직하다. In addition, the compound of Formula 2 is preferably LiTi 2 O 4 .

본 발명의 일 실시예에 따르는 음극 활물질의 제조방법은, 상기 리튬 금속 산화물의 제 1 일차 입자를 통상의 방법으로 먼저 제조하고, 상기 리튬 금속 산화물 입자의 이차 입자는 제 2 일차 입자를 제조한 후에 별도의 조립화 공정에 의하여 형성될 수 있지만, 통상적으로는 하나의 공정을 통하여 제 2 일차 입자를 생성함과 동시에 상기 제 2 일차 입자를 응집시키는 방법에 의하여 이차 입자를 제조할 수 있다. 그 다음 상기 제조된 제 1 일차 입자와 제 2 이차 입자를 균일하게 혼합하여 본 발명에 따른 음극 활물질을 제조할 수 있다. In the method of manufacturing a negative electrode active material according to an embodiment of the present invention, the first primary particles of the lithium metal oxide are first prepared by a conventional method, and the secondary particles of the lithium metal oxide particles are prepared after the second primary particles. Although it may be formed by a separate granulation process, the secondary particles may be manufactured by a method of generating the second primary particles and agglomerating the second primary particles through one process. Then, the negative electrode active material according to the present invention may be prepared by uniformly mixing the prepared first and second secondary particles.

본 발명의 일 실시예에 따르는 음극 활물질의 제조방법에 있어서, 상기 제 1 일차 입자는 리튬염 및 금속 산화물을 휘발성 용매에 첨가하고 교반하고, 소성한 후, 분쇄 및 체질(sieving) 하여 얻을 수 있다. In the method of preparing a negative electrode active material according to an embodiment of the present invention, the first primary particles may be obtained by adding lithium salt and metal oxide to a volatile solvent, stirring, calcining, and then pulverizing and sieving. .

보다 구체적으로, 제 1 일차 입자는 상기 휘발성 용매에 리튬염을 용해한 후, 교반하면서 금속 산화물인 산화 티탄을 첨가한 후, 약 500 ℃ 내지 1000 ℃에서 약 1 시간 내지 15 시간 동안 소성한 다음, 분쇄 및 체질하여 제조될 수 있다. More specifically, the first primary particles are dissolved in a lithium salt in the volatile solvent, the titanium oxide as a metal oxide is added while stirring, and then calcined at about 500 ℃ to 1000 ℃ for about 1 hour to 15 hours, and then pulverized And sieved.

여기서, 상기 휘발성 용매는 예를 들면 물, 아세톤 또는 알코올 등일 수 있다. Here, the volatile solvent may be, for example, water, acetone or alcohol.

또한, 상기 리튬염은 수산화 리튬, 산화 리튬 및 탄산 리튬으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다. In addition, the lithium salt may be any one selected from the group consisting of lithium hydroxide, lithium oxide and lithium carbonate or a mixture of two or more thereof.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르는 음극 활물질의 제조방법에 있어서, 상기 이차 입자의 제조방법은 리튬염 및 금속 산화물을 휘발성 용매에 첨가 및 교반하여 전구체 용액을 제조하는 단계, 상기 전구체 용액을 분무건조 장비의 챔버 내로 공급하는 단계, 상기 전구체 용액을 상기 챔버 내에서 분무하여 건조하는 단계를 포함할 수 있다. In addition, in the method for preparing a negative electrode active material according to an embodiment of the present invention, the method for preparing secondary particles includes adding a lithium salt and a metal oxide to a volatile solvent to prepare a precursor solution, and spraying the precursor solution. Supplying into the chamber of the drying equipment, spraying the precursor solution in the chamber may comprise the step of drying.

이때, 상기 리튬염, 금속 산화물 및 휘발성 용매는 상기 제 1 일차 입자 제조시 사용한 물질과 동일한 물질을 선택하여 사용할 수 있다.In this case, the lithium salt, the metal oxide and the volatile solvent may be selected and used the same material as the material used to prepare the first primary particles.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 리튬 금속 산화물 입자의 이차 입자는 제 2 일차 입자를 제조한 후에 별도의 조립화 공정에 의하여 형성될 수 있지만, 통상적으로는 하나의 공정을 통하여 제 2 일차 입자를 생성함과 동시에 상기 제 2 일차 입자를 응집시키는 방법에 의하여 제조될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the secondary particles of the lithium metal oxide particles may be formed by a separate granulation process after preparing the second primary particles, but typically, the second primary particles through one process It may be prepared by a method of agglomeration with the second primary particles while producing a.

이러한 방법으로서, 예를 들면 분무건조법을 들 수 있다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따르는 이차 입자의 제조방법을 분무건조법을 예로 들어서 설명한다. As such a method, the spray drying method is mentioned, for example. Hereinafter, a method of manufacturing secondary particles according to an embodiment of the present invention will be described taking a spray drying method as an example.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르는 제조방법은 상기 전구체 용액을 분무건조 장비에 구비된 챔버에 공급하는 단계를 포함할 수 있다. On the other hand, the manufacturing method according to an embodiment of the present invention may include supplying the precursor solution to the chamber provided in the spray drying equipment.

상기 분무건조 장비로는 통상적으로 사용되는 분무건조 장비를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 초음파 분무건조 장치, 공기노즐 분무건조 장치, 초음파노즐 분무건조 장치, 필터 팽창 액적 발생장치 또는 정전분무건조 장치 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The spray drying equipment may be used spray drying equipment commonly used, for example, ultrasonic spray drying device, air nozzle spray drying device, ultrasonic nozzle spray drying device, filter expansion droplet generator or electrostatic spray drying device May be used, but is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 챔버 내로의 상기 전구체 용액의 공급 속도는 10 ㎖/분 내지 1000 ㎖/분일 수 있다. 만일 상기 공급 속도가 10 ㎖/분 미만인 경우에는 응집된 제 2 일차 입자의 평균 입경이 작아져 고밀도 이차 입자 형성의 어려움이 있으며, 상기 공급 속도가 1000 ㎖/분을 초과하는 경우에는 이차 입자의 평균 입경이 조대해지기 때문에 원하는 고율 특성을 구현하기 어려울 수 있다. According to one embodiment of the invention, the feed rate of the precursor solution into the chamber may be from 10 ml / min to 1000 ml / min. If the feed rate is less than 10 ml / min, the average particle diameter of the aggregated second primary particles is small, there is a difficulty in forming a high density secondary particles, if the feed rate exceeds 1000 ml / min, the average of the secondary particles Since the grain size becomes coarse, it may be difficult to achieve the desired high rate characteristics.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 따르는 상기 이차 입자의 제조방법은 상기 전구체 용액을 상기 챔버 내에서 분무하여 건조하는 단계를 포함할 수 있다. Furthermore, the method of manufacturing the secondary particles according to an embodiment of the present invention may include the step of spraying the precursor solution in the chamber to dry.

상기 전구체 용액은 챔버 내에서 고속으로 회전하는 디스크를 통하여 분무될 수 있으며, 분무와 건조는 동일 챔버 내에서 이루어질 수 있다. The precursor solution can be sprayed through a disk rotating at high speed in the chamber, and spraying and drying can be done in the same chamber.

나아가, 본 발명의 평균 입경 및 내부 공극률의 구현을 위해서는 분무 건조 조건, 예를 들어, 운반기체의 유량, 반응기내 체류 시간 및 내부 압력 등의 제어를 통하여 가능할 수 있다. Furthermore, in order to implement the average particle diameter and the internal porosity of the present invention, it may be possible to control the spray drying conditions, for example, the flow rate of the carrier gas, the residence time in the reactor and the internal pressure.

본 발명의 일 실시예에 의해 건조 온도 조절을 통해 이차 입자의 내부 공극률을 제어할 수 있으며, 건조는 20 ℃ 내지 300 ℃의 온도에서 수행 가능하나 이차 입자의 고밀도화를 위해서는 가능한 낮은 온도에서 진행하는 것이 유리하다. According to one embodiment of the present invention it is possible to control the internal porosity of the secondary particles by controlling the drying temperature, the drying can be carried out at a temperature of 20 ℃ to 300 ℃ but for the densification of the secondary particles to proceed at a low temperature as possible It is advantageous.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 일차 입자와 상기 이차 입자를 5:95 내지 50:50의 중량비, 바람직하게는 5:95 내지 40:60의 중량비로 혼합함으로써 전극과의 접착력뿐만 아니라, 전지의 고율 특성 및 전극의 고밀도가 확보된 음극 활물질을 제조할 수 있다. 이때, 상기 제 1 일차 입자와 상기 입자들을 최대한 잘 혼합하기 위하여 바람직하게는 플래너터리 밀 등 통상적인 밀링법을 이용하여 균일하게 혼합할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first primary particles and the secondary particles are mixed in a weight ratio of 5:95 to 50:50, preferably in a weight ratio of 5:95 to 40:60, and thus not only the adhesive force to the electrode The negative electrode active material in which the high rate characteristic of a battery and the high density of an electrode are ensured can be manufactured. In this case, in order to mix the first primary particles with the particles as best as possible, the mixing may be performed uniformly using a conventional milling method such as a planetary mill.

본 발명의 일 실시예에 따르는 상기 제 1 일차 입자와 이차 입자를 포함하는 리튬 금속 산화물은 전체 음극 활물질의 중량 대비 50 중량% 내지 100 중량%로 포함되어 있을 수 있다. 리튬 금속 산화물의 함량이 전체 음극 활물질 중량 대비 100 중량% 인 경우는, 리튬 금속 산화물만으로 음극 활물질이 구성되어 있는 경우를 의미한다. The lithium metal oxide including the first primary particles and the secondary particles according to an embodiment of the present invention may be included in an amount of 50 wt% to 100 wt% based on the weight of the entire negative electrode active material. When the content of the lithium metal oxide is 100% by weight based on the total weight of the negative electrode active material, it means a case in which the negative electrode active material is composed of only the lithium metal oxide.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에서 상기 음극 활물질은 상기 리튬 금속 산화물 이외에 음극 활물질에 통상적으로 사용되는 탄소계 물질, 전이금속산화물, Si계 및 Sn계로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 활물질을 더 포함할 수 있으며, 이들 종류로 제한되는 것은 아니다.In the secondary battery according to an embodiment of the present invention, the negative electrode active material is any one selected from the group consisting of carbon-based materials, transition metal oxides, Si-based, and Sn-based materials commonly used in the negative electrode active material in addition to the lithium metal oxide. It may further include two or more active materials, but is not limited to these kinds.

본 발명은 또한, 상기 음극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하는 음극 활물질 조성물을 제공하며, 상기 음극 활물질 : 도전재 : 바인더는 80-90 : 3-9 : 7-13의 중량비로 포함되는 것이 바람직하다.The present invention also provides a negative electrode active material composition comprising the negative electrode active material, the conductive material and a binder, wherein the negative electrode active material: conductive material: binder is preferably included in the weight ratio of 80-90: 3-9: 7-13. Do.

본 발명은 또한, 상기한 음극 활물질 조성물을 포함하는 음극 및 상기 음극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다. The present invention also provides a negative electrode including the negative electrode active material composition and a lithium secondary battery including the negative electrode.

상기 음극은, 상기 음극 활물질을 포함하는 음극 활물질 조성물을 NMP(N-메틸 피롤리돈) 등의 용매에 혼합하여 음극 집전체 상에 도포한 후 건조 및 압연하여 제조될 수 있다. The negative electrode may be prepared by mixing the negative electrode active material composition including the negative electrode active material with a solvent such as NMP (N-methyl pyrrolidone) and coating the negative electrode current collector, followed by drying and rolling.

상기 음극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 음극 집전체는, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery. For example, the negative electrode current collector may be formed on the surface of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper, or stainless steel. Surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver and the like, aluminum-cadmium alloy and the like can be used. The negative electrode current collector may form fine concavities and convexities on the surface to reinforce the bonding strength of the negative electrode active material, and may be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.

상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 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 소재 등이 사용될 수 있다. The conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples thereof include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon black such as carbon black, 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 polyphenylene derivatives and the like can be used.

상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무, 불소 고무, 다양한 공중합제 등을 들 수 있다.The binder is polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, Polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.

한편, 본 발명의 리튬 이차전지에 포함되는 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질을 포함하고 있는 양극 슬러리를 도포한 후 건조하여 제조되며, 상기 양극 슬러리에는, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 포함될 수 있다.On the other hand, the positive electrode included in the lithium secondary battery of the present invention, for example, is prepared by applying a positive electrode slurry containing a positive electrode active material on a positive electrode current collector and then drying, the positive electrode slurry, if necessary, Ingredients as described may be included.

특히, 상기 리튬 이차전지는 양극 활물질로서 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1 + xMn2 - xO4(여기서, x는 0 내지 0.33임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1 - xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 내지 0.3임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2 - xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x= 0.01 내지 0.1임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 사용할 수 있으나 바람직하게는 LiNixMn2-xO4(0.01=x=0.6)을 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 LiNi0 .5Mn1 .5O4 또는 LiNi0.4Mn1.6O4을 사용할 수 있다. 즉, 본 발명에서, 음극 활물질의 높은 전위로 인하여 상대적으로 고전위를 가지는 LiNixMn2 - xO4(x = 0.01 - 0.6임)의 스피넬 리튬 망간 복합 산화물을 양극 활물질로 사용하는 것이 바람직하다.In particular, the lithium secondary battery includes a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals as a positive electrode active material; Formula Li 1 + x Mn 2 - x O 4 ( where, x is from 0 to 0.33), LiMnO 3, the lithium manganese oxide such as LiMn 2 O 3, LiMnO 2; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; Ni-site type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1 - x M x O 2 , wherein M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, and x = 0.01 to 0.3; Formula LiMn 2 - x M x O 2 (wherein M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta and x = 0.01 to 0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 (wherein M = Fe, Co, Lithium manganese composite oxide represented by Ni, Cu or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4) 3, or the like, but may preferably be used LiNi x Mn 2-x O 4 (0.01 = x = 0.6), more preferably LiNi 0 .5 Mn 1 .5 O 4 or LiNi 0.4 Mn 1.6 O 4 can be used. That is, in the present invention, it is preferable to use a spinel lithium manganese composite oxide having LiNi x Mn 2 - x O 4 (x = 0.01-0.6) having a relatively high potential due to the high potential of the negative electrode active material as the positive electrode active material. .

본 발명은 또한, 상기 리튬 이차전지를 단위전지로 포함하는 전지모듈 및 이 전지모듈을 포함하는 전지팩을 제공한다.The present invention also provides a battery module including the lithium secondary battery as a unit cell and a battery pack including the battery module.

본 발명에서 사용되는 전지 케이스는 당분야에서 통상적으로 사용되는 것이 채택될 수 있고, 전지의 용도에 따른 외형에 제한이 없으며, 예를 들면, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등이 될 수 있다.The battery case used in the present invention may be of any type that is commonly used in the art, and is not limited in its external shape depending on the use of the battery. For example, a cylindrical case, a square type, a pouch type, (coin) type or the like.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지모듈에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 중대형 디바이스의 바람직한 예로는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전력 저장용 시스템 등을 들 수 있지만, 이들 만으로 한정되는 것은 아니다.
The lithium secondary battery according to the present invention can be used not only in a battery cell used as a power source of a small device but also as a unit cell in a middle- or large-sized battery module including a plurality of battery cells. Preferable examples of the above medium and large-sized devices include, but are not limited to, electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, electric power storage systems, and the like.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments.

실시예Example

제조예 1 : 제 1 일차 입자의 제조 Preparation Example 1 Preparation of First Primary Particles

LiOHㆍH2O 및 TiO2 (아나타제)를 4:5(몰비)로 혼합하고 이 혼합물을 순수물에 용해시킨 후 교반하고, 750 ℃에서 약 3시간 동안 소성하고, 분쇄 및 체질(sieving)하여, 평균 입경(D50)이 700 nm인 제 1 일차 입자를 제조하였다.
LiOHH 2 O and TiO 2 (Anatase) was mixed at 4: 5 (molar ratio), the mixture was dissolved in pure water, stirred, calcined at 750 ° C. for about 3 hours, pulverized and sieved to obtain an average particle diameter (D 50 ). A first primary particle of 700 nm was prepared.

제조예 2 : 이차 입자의 제조Preparation Example 2 Preparation of Secondary Particles

LiOHㆍH2O 및 TiO2 (아나타제)를 4:5(몰비)로 혼합하고 이 혼합물을 순수물에 용해시킨 후 교반하였다. 이 때 전체 고체 물질의 비율을 용액 총중량에 대한 용액에 포함된 전체 고형분의 중량으로 정의하고, 30%로 맞추어 교반하여 전구체 용액을 제조하였다. 상기 전구체 용액을 분무 건조장비(아인시스템 제품)의 챔버 내로 공급하고, 챔버 내에서 분무하여 건조하였다. 이때, 상기 분무 건조의 조건은 건조온도 130℃ 내부압력 -20 mbar, 공급속도 30 ml/분으로 진행한 뒤 얻어지는 전구체를 800℃에서 공기 중에 소성하여 평균 입경이 5.4 ㎛이고, 내부 공극률이3.5 %인 Li4Ti5O12 이차 입자를 제조하였다.
LiOHH 2 O and TiO 2 (Anatase) was mixed at 4: 5 (molar ratio) and the mixture was dissolved in pure water and stirred. At this time, the ratio of the total solid material was defined as the weight of the total solids contained in the solution to the total weight of the solution, and stirred at 30% to prepare a precursor solution. The precursor solution was fed into a chamber of a spray drying equipment (EinSystems) and sprayed and dried in the chamber. In this case, the spray drying conditions are carried out at a drying temperature of 130 ℃ internal pressure -20 mbar, feed rate 30 ml / min and then fired at 800 ℃ in the precursor obtained in the air to an average particle diameter of 5.4 ㎛, the internal porosity 3.5% Li 4 Ti 5 O 12 Secondary particles were prepared.

실시예 1 Example 1

상기 제조예 1 및 2에서 제조된 제 1 일차 입자와 이차 입자를 5: 95 중량비로 플래너터리 밀을 이용하여 혼합하여 음극 활물질을 제조하였다.
The first primary particles and the secondary particles prepared in Preparation Examples 1 and 2 were mixed using a planetary mill in a weight ratio of 5: 95 to prepare a negative electrode active material.

실시예 2 Example 2

상기 제 1 일차 입자와 이차 입자를 10 : 90 중량비로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질을 제조하였다.
A negative electrode active material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the first primary particles and the secondary particles were mixed in a weight ratio of 10:90.

실시예 3 Example 3

상기 제 1 일차 입자와 이차 입자를 20 : 80 중량비로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질을 제조하였다.
A negative electrode active material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the first primary particles and the secondary particles were mixed at a weight ratio of 20:80.

실시예 4 Example 4

상기 제 1 일차 입자와 이차 입자를 30 : 70 중량비로 혼합한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질을 제조하였다.
A negative electrode active material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the first primary particles and the secondary particles were mixed in a weight ratio of 30:70.

실시예 5 Example 5

상기 제 1 일차 입자와 이차 입자를 40 : 60 중량비로 혼합한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질을 제조하였다.
A negative electrode active material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the first primary particles and the secondary particles were mixed in a weight ratio of 40:60.

실시예 6 Example 6

상기 제 1 일차 입자와 이차 입자를 50 : 50 중량비로 혼합한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질을 제조하였다.
A negative electrode active material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the first primary particles and the secondary particles were mixed in a 50:50 weight ratio.

비교예 1 Comparative Example 1

상기 제조예 1에서 얻은 제 1 일차 입자만 100% 사용하여 음극 활물질을 제조하였다.
Using only 100% of the first primary particles obtained in Preparation Example 1 to prepare a negative electrode active material.

비교예 2 Comparative Example 2

상기 제조예 2에서 얻은 이차 입자만 100% 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질을 제조하였다.
Using only the secondary particles obtained in Preparation Example 2 100% to prepare a negative electrode active material in the same manner as in Example 1.

비교예 3 Comparative Example 3

상기 제 1 일차 입자와 이차 입자를 60 : 40 중량비로 혼합한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질을 제조하였다.
A negative electrode active material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the first primary particles and the secondary particles were mixed in a weight ratio of 60:40.

비교예 4 Comparative Example 4

상기 제 1 일차 입자와 이차 입자를 3 : 97 중량비로 혼합한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 음극 활물질을 제조하였다.
A negative electrode active material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the first primary particles and the secondary particles were mixed in a weight ratio of 3:97.

실시예 7Example 7

<음극의 제조><Production of Cathode>

음극 활물질로서 상기 실시예 1의 음극 활물질, 도전재로 카본 블랙(Super P) 및 바인더로 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF)를 84:6:10의 중량비로 혼합하고, 이들을 용매인 N-메틸-2-피롤리돈에 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 제조된 슬러리를 구리 집전체의 일면에 65 ㎛의 두께로 코팅하고, 건조 및 압연한 후 일정 크기로 펀칭(pouching)하여 음극을 제조하였다.
As the negative electrode active material, the negative electrode active material of Example 1, carbon black (Super P) as the conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as the binder were mixed in a weight ratio of 84: 6: 10, and these were used as a solvent, N-methyl- A slurry was prepared by mixing in 2-pyrrolidone. The prepared slurry was coated on one side of the copper current collector to a thickness of 65 μm, dried and rolled, and then punched to a predetermined size to prepare a negative electrode.

<리튬 이차전지의 제조>&Lt; Production of lithium secondary battery >

에틸렌 카보네이트(EC) 및 디에틸 카보네이트(DEC)를 30:70의 부피비로 혼합하고, 상기 비수전해액 용매에 LiPF6를 첨가하여 1M LiPF6 비수전해액을 제조하였다.Ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) were mixed at a volume ratio of 30:70, and LiPF 6 was added to the non-aqueous electrolyte solvent to prepare a 1 M LiPF 6 non-aqueous electrolyte.

또한, 상대전극, 즉 양극으로 리튬 금속 호일(foil)을 사용하며, 양 전극 사이에 폴리올레핀 분리막을 개재시킨 후, 상기 전해액을 주입하여 코인형 반쪽 전지를 제조하였다.
Also, a lithium metal foil was used as a counter electrode, that is, a positive electrode, a polyolefin separator was interposed between both electrodes, and the electrolyte was injected to prepare a coin-type half cell.

실시예Example 8 내지 12 및  8 to 12 and 비교예Comparative Example 5 내지 8 5 to 8

상기 실시예 2 내지 6 및 비교예 1 내지 4에서 얻은 음극 활물질을 이용하여, 하기 표 1의 조성으로 음극을 제조하였다.Using the negative electrode active material obtained in Examples 2 to 6 and Comparative Examples 1 to 4, a negative electrode was prepared in the composition of Table 1 below.

구분division 음극구성
(음극 활물질:도전재:바인더) (중량비)
Cathode composition
(Negative electrode active material: conductive material: binder) (weight ratio)
실시예 7Example 7 84(제 1 일차 입자5:이차 입자95):6:10 84 (First Primary Particle 5: Secondary Particle 95): 6:10 실시예 8Example 8 84(제 1 일차 입자10:이차 입자90):6:10 84 (First Primary Particle 10: Secondary Particle 90): 6:10 실시예 9Example 9 84(제 1 일차 입자20:이차 입자80):6:10 84 (First Primary Particle 20: Secondary Particles 80): 6:10 실시예 10Example 10 84(제 1 일차 입자30:이차 입자70):6:1084 (First Primary Particle 30: Secondary Particles 70): 6:10 실시예 11Example 11 84(제 1 일차 입자40:이차 입자60):6:1084 (1st primary particle 40: secondary particle 60): 6:10 실시예 12Example 12 84(제 1 일차 입자50:이차 입자50):6:1084 (First Primary Particle 50: Secondary Particles 50): 6:10 비교예 5Comparative Example 5 84(제 1 일차 입자만):6:1084 (only as for the first primary particle): 6:10 비교예 6Comparative Example 6 84(이차 입자만):6:1084 (secondary particles only): 6:10 비교예 7Comparative Example 7 84(제 1 일차 입자60:이차 입자 40):6:1084 (1st primary particle 60: secondary particle 40): 6:10 비교예 8Comparative Example 8 84(제 1 일차 입자 3:이차 입자 97):6:1084 (first primary particle 3: secondary particles 97): 6:10

실험예Experimental Example 1 One

<접착력 측정><Adhesion measurement>

실시예 7 내지 12 및 비교예 5 내지 8의 리튬 이차전지의 제조 과정 중 제조된 음극을 사용하여 음극에 대한 접착력 측정을 수행하였다. 접착력 측정은 일반적으로 알려진 180 o peel test로 진행하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
The adhesion to the negative electrode was measured using the negative electrode prepared during the manufacturing process of the lithium secondary battery of Examples 7 to 12 and Comparative Examples 5 to 8. Adhesion was measured by a commonly known 180 o peel test. The results are shown in Table 2 below.

실험예Experimental Example 2 2

<고율 특성 분석><High Rate Characteristic Analysis>

본 발명의 실시예 7 내지 12 및 비교예 5 내지 8의 리튬 이차전지의 고율 특성 분석을 위해, 충방전 밀도를 각각 0.1, 0.2, 0.5, 1, 0.2, 2, 0.2, 5, 0.2, 10C로 순차적으로 진행하였다. 이때 충전 종지 전압은 1.0V이고, 방전 종지 전압은 2.5V로 설정하였다. 상기 고율 특성은 10C에서의 용량을 측정하여 0.1C에서의 용량 대비 백분율 값으로 나타낸 것이다. In order to analyze the high rate characteristics of the lithium secondary batteries of Examples 7 to 12 and Comparative Examples 5 to 8 of the present invention, charge and discharge densities were respectively 0.1, 0.2, 0.5, 1, 0.2, 2, 0.2, 5, 0.2, and 10C. It proceeded sequentially. At this time, the charge end voltage was set to 1.0V, and the discharge end voltage was set to 2.5V. The high rate characteristic is expressed as a percentage value of the capacity at 0.1C by measuring the capacity at 10C.

그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The results are shown in Table 2 below.

구분division 전극구성
(활물질:도전재:바인더)
Electrode Configuration
(Active material: conductive material: binder)
접착력
[gf]
Adhesion
[gf]
고율 특성
[%, 10C/0.1C 용량]
High rate characteristic
[%, 10C / 0.1C capacity]
실시예 7Example 7 84(제 1 일차 입자5:이차 입자95):6:1084 (First Primary Particle 5: Secondary Particle 95): 6:10 3636 66.566.5 실시예 8Example 8 84(제 1 일차 입자10:이차 입자90):6:1084 (First Primary Particle 10: Secondary Particle 90): 6:10 35.535.5 6969 실시예 9Example 9 84(제 1 일차 입자20:이차 입자80):6:1084 (First Primary Particle 20: Secondary Particles 80): 6:10 34.434.4 7373 실시예 10Example 10 84(제 1 일차 입자30:이차 입자70):6:1084 (First Primary Particle 30: Secondary Particles 70): 6:10 3333 8282 실시예 11Example 11 84(제 1 일차 입자40:이차 입자60):6:1084 (1st primary particle 40: secondary particle 60): 6:10 3030 7979 실시예 12Example 12 84(제 1 일차 입자50:이차 입자50):6:1084 (First Primary Particle 50: Secondary Particles 50): 6:10 2121 7070 비교예 5Comparative Example 5 84(제 1 일차 입자만):6:1084 (only as for the first primary particle): 6:10 7.67.6 7373 비교예 6Comparative Example 6 84(이차 입자만):6:1084 (secondary particles only): 6:10 35.935.9 6565 비교예 7Comparative Example 7 84(제 1 일차 입자60:이차 입자 40):6:1084 (1st primary particle 60: secondary particle 40): 6:10 1212 63.563.5 비교예 8Comparative Example 8 84(제 1 일차 입자 3:이차 입자 97):6:1084 (first primary particle 3: secondary particles 97): 6:10 3535 6464

상기 표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 실시예 7 내지 12와 같이 제 1 일차 입자와 이차 입차가 혼합하여 이루어진 리튬 티탄 산화물을 음극에 적용하였을 경우, 접착력과 고율 특성이 동시에 개선되는 것을 확인하였다. As can be seen in Table 2, when the lithium titanium oxide formed by mixing the first primary particles and the secondary particle size as shown in Examples 7 to 12 was applied to the negative electrode, it was confirmed that the adhesive strength and high rate characteristics are improved at the same time .

그러나, 비교예 7 및 8과 같이 제 1 일차 입자와 이차 입자가 혼합된 음극 활물질을 사용하더라도, 제 1 일차 입자를 과량으로 사용하거나, 너무 소량 사용하는 경우, 본 발명의 실시예 7 내지 12와 같은 수준의 접착력 및 고율 특성을 동시에 만족시킬 수 없음을 확인할 수 있다. However, even when using the negative electrode active material in which the first primary particles and the secondary particles are mixed as in Comparative Examples 7 and 8, when the first primary particles are used in an excessive amount or in a small amount, the examples 7 to 12 of the present invention It can be seen that the same level of adhesion and high rate characteristics cannot be satisfied at the same time.

한편, 비교예 5와 같이 제 1 일차 입자만으로 구성된 리튬 티탄 산화물을 활물질로 적용하였을 경우, 접착력이 현저히 저하되는 것을 확인하였으며, 비교예 6과 같이 이차 입자만으로 구성된 리튬 티탄 산화물을 음극에 적용하였을 경우, 고율 특성이 저하되는 것을 확인하였다.On the other hand, when applying the lithium titanium oxide consisting of only the first primary particles as an active material as in Comparative Example 5, it was confirmed that the adhesion is significantly reduced, when applying the lithium titanium oxide consisting of only secondary particles as in Comparative Example 6 to the negative electrode It was confirmed that the high rate characteristic was lowered.

한편, 상기 실험예 1 및 2의 결과, 제 1 일차 입자는 고율 특성 발현 시 리튬 티탄 산화물과 전해액 상의 리튬 이온의 접근성이 이차 입자 보다 우수하여 고율 특성 발현과 연관 있다는 것을 짐작할 수 있다. 그리고 이차 입자는 제 1 일차 입자만으로 구성되어 있는 리튬 티탄 산화물보다 비표면적이 감소되어 전극 접착력과 상관관계가 있을 수 있음을 짐작할 수 있다.
On the other hand, as a result of Experimental Examples 1 and 2, it can be guessed that the first primary particles are associated with high rate characteristic expression because the accessibility of lithium titanium oxide and lithium ions on the electrolyte solution is higher than the secondary particles when the high rate characteristic is expressed. In addition, the secondary particles may have a lower specific surface area than lithium titanium oxide composed of only the first primary particles, and thus may be correlated with electrode adhesion.

실험예Experimental Example 3 3

<전극 밀도><Electrode density>

실시예 7 내지 12 및 비교예 5 내지 8의 리튬 이차전지의 제조 과정 중 제조된 음극을 사용하여 음극에 대한 전극 밀도를 측정하였다. 전극 밀도에 대한 결과를 하기 표 3에 나타내었고, 혼합된 제 1 일차 입자의 비율에 대한 전극 밀도를 도 1에 나타내었다. The electrode density of the negative electrode was measured using the negative electrode prepared during the manufacturing process of the lithium secondary battery of Examples 7 to 12 and Comparative Examples 5 to 8. The results for the electrode density are shown in Table 3 below, and the electrode density for the ratio of the mixed first primary particles is shown in FIG. 1.

구분division 전극구성
(활물질:도전재:바인더)
Electrode Configuration
(Active material: conductive material: binder)
전극 밀도
[g/cc]
Electrode density
[g / cc]
실시예 7Example 7 84(제 1 일차 입자5:이차 입자95):6:10 84 (First Primary Particle 5: Secondary Particle 95): 6:10 1.891.89 실시예 8Example 8 84(제 1 일차 입자10:이차 입자90):6:10 84 (First Primary Particle 10: Secondary Particle 90): 6:10 1.911.91 실시예 9Example 9 84(제 1 일차 입자20:이차 입자80):6:10 84 (First Primary Particle 20: Secondary Particles 80): 6:10 1.931.93 실시예 10Example 10 84(제 1 일차 입자30:이차 입자70):6:1084 (First Primary Particle 30: Secondary Particles 70): 6:10 1.941.94 실시예 11Example 11 84(제 1 일차 입자40:이차 입자60):6:1084 (1st primary particle 40: secondary particle 60): 6:10 1.951.95 실시예 12Example 12 84(제 1 일차 입자50:이차 입자50):6:1084 (First Primary Particle 50: Secondary Particles 50): 6:10 1.951.95 비교예 5Comparative Example 5 84(제 1 일차 입자만):6:10 84 (only as for the first primary particle): 6:10 2.1 2.1 비교예 6Comparative Example 6 84(제 1이차 입자만):6:10 84 (only the 1st secondary particle): 6:10 1.8 1.8 비교예 7Comparative Example 7 84(제 1 일차 입자60:이차 입자 40):6:1084 (1st primary particle 60: secondary particle 40): 6:10 1.961.96 비교예 8Comparative Example 8 84(제 1 일차 입자 3:이차 입자 97):6:1084 (first primary particle 3: secondary particles 97): 6:10 1.81.8

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 7 내지 12와 같이 특정 혼합 비율로 제 1 일차 입자와 이차 입자로 혼합된 리튬 티탄 산화물을 음극에 적용한 경우의 전극 밀도는 비교예 6 및 8에 비해 월등히 향상됨을 확인할 수 있다. As shown in Table 3, the electrode density when the lithium titanium oxide mixed with the first primary particles and secondary particles at a specific mixing ratio as applied to the negative electrode as shown in Examples 7 to 12 is significantly improved compared to Comparative Examples 6 and 8 can confirm.

또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 6과 같이 제 1 일차 입자 0%인 음극 및 비교예 5와 같이 제 1 일차 입자 100%인 음극의 전극 밀도를 기준으로(도 1의 그래프에서 점선: 혼합된 전극 밀도 계산 값) 하였을 때, 실시예 7 내지 12는 상기 혼합된 전극 밀도 계산값에 비해 전극 밀도가 급격히 증가하는 것을 확인 할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 1, based on the electrode densities of the negative electrode having the first primary particle 0% as in Comparative Example 6 and the negative electrode having the first primary particle 100% as in Comparative Example 5 (dashed line in the graph of FIG. 1: When the mixed electrode density calculated value), Examples 7 to 12 can confirm that the electrode density is sharply increased compared to the mixed electrode density calculated value.

그러나 혼합된 제 1 일차 입자 비율이 증가할수록 전극 밀도의 상승폭은 줄어들어 제 1 일차 입자의 비율이 50%에 가까워지면 제 1 일차 입자와 이차 입자가 혼합된 리튬 티탄 산화물을 음극 활물질로 적용한 음극의 전극 밀도는 제 1 일차 입자 100%, 이차 입자 100%의 전극 밀도 값의 평균과 유사해지는 것을 확인하였다. However, as the ratio of the mixed first primary particles increases, the increase in electrode density decreases, and when the ratio of the first primary particles approaches 50%, the electrode of the negative electrode using lithium titanium oxide mixed with the first primary particles and the secondary particles as a negative electrode active material It was confirmed that the density was similar to the average of the electrode density values of the first primary particles 100% and the secondary particles 100%.

즉, 제 1 일차 입자와 이차 입자가 혼합된 리튬 티탄 산화물을 음극 활물질로 사용할 경우, 제 1 일차 입자를 소량 혼합하여도 전극 밀도 향상의 효과를 얻을 수 있었다.That is, when using the lithium titanium oxide which mixed the 1st primary particle and the secondary particle as a negative electrode active material, even if mixing a small amount of 1st primary particle, the effect of electrode density improvement was acquired.

이처럼, 제 1 일차 입자와 이차 입차가 혼합된 리튬 티탄 산화물을 음극 활물질로 사용한 실시예 7 내지 12의 음극의 경우 전극 밀도가 상승하는 것은, 이차 입자만 활물질로 적용하여 전극을 구성했을 때 발생할 수 있는 이차 입자 간의 공극을 제 1 일차 입자 구조의 리튬 티탄 산화물이 채워 전극 밀도가 상승할 수 있다는 사실을 예측할 수 있다. As such, in the case of the negative electrodes of Examples 7 to 12 using the lithium titanium oxide mixed with the first primary particles and the secondary particle size as the negative electrode active material, an increase in electrode density may occur when only the secondary particles are used as the active material to configure the electrode. It can be predicted that the electrode density can be increased by filling the pores between the secondary particles with lithium titanium oxide of the first primary particle structure.

즉, 제 1 일차 입자와 이차 입차가 혼합된 실시예 7 내지 12의 전극 및 이차전지를 비교예 7과 8의 전극 및 이차전지와 비교하였을 때, 접착력과 고율특성에서 최적 성능을 가지기 위해 제 1 일차 입자와 이차 입자가 적정 비율로 혼합되어야 한다는 것을 확인할 수 있다.That is, when the electrodes and the secondary batteries of Examples 7 to 12, in which the first primary particles and the secondary particles are mixed, are compared with the electrodes and the secondary batteries of Comparative Examples 7 and 8, the first and second batteries have the best performance in adhesion and high rate characteristics. It can be seen that the primary and secondary particles should be mixed in the proper ratios.

Claims (18)

하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 음극 활물질로서, 하기 화학식 1의 화합물은 제 1 일차 입자와 이차 입자를 포함하며, 상기 제 1 일차 입자:이차 입자의 비율은 5:95~50:50 중량비인 것을 특징으로 하는 음극 활물질:
[화학식 1]
LixMyOz
상기 화학식 1에서, M 은 각각 독립적으로 Ti, Sn, Cu, Pb, Sb, Zn, Fe, In, Al 및 Zr로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물이고; x, y 및 z는 M의 산화수 (oxidation number)에 따라 결정된다.
A negative active material including a compound of Formula 1, wherein the compound of Formula 1 includes first primary particles and secondary particles, and the ratio of the first primary particles: secondary particles is 5:95 to 50:50 by weight. A negative electrode active material characterized by:
[Chemical Formula 1]
Li x M y O z
In Formula 1, M is independently any one selected from the group consisting of Ti, Sn, Cu, Pb, Sb, Zn, Fe, In, Al and Zr or a mixture of two or more thereof; x, y and z are determined according to the oxidation number of M.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 일차 입자:이차 입자의 비율은 5:95 내지 40:60 중량비인 것을 특징으로 하는 음극 활물질.
The method of claim 1,
The ratio of the first primary particles: secondary particles is 5:95 to 40:60 weight ratio of the negative electrode active material.
제 1 항에 있어서.
상기 제 1 일차 입자의 평균 입경(D50)은 10 nm 내지 3 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 음극 활물질.
The method of claim 1,
The average particle diameter (D 50 ) of the first primary particles is a negative electrode active material, characterized in that the range of 10 nm to 3 ㎛.
제 3 항에 있어서.
상기 제 1 일차 입자의 평균 입경(D50)은 100 nm 내지 1 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 음극 활물질.
4. The method of claim 3,
The average particle diameter (D 50 ) of the first primary particles is a negative electrode active material, characterized in that the range of 100 nm to 1 ㎛.
제 1 항에 있어서,
상기 이차 입자는 둘 이상의 제 2 일차 입자가 응집된 것을 특징으로 하는 음극 활물질.
The method of claim 1,
The secondary particles are anode active material, characterized in that the at least two secondary particles are aggregated.
제 5 항에 있어서,
상기 제 2 일차 입자의 평균 입경(D50)은 100 nm 내지 1 ㎛인 것을 특징으로 하는 음극 활물질.
The method of claim 5, wherein
The negative electrode active material, characterized in that the average particle diameter (D 50 ) of the second primary particles is 100 nm to 1 ㎛.
제 1 항에 있어서,
상기 이차 입자의 평균 입경(D50)은 5 ㎛ 내지 30 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 음극 활물질.
The method of claim 1,
The average particle diameter (D 50 ) of the secondary particles is a negative electrode active material, characterized in that in the range of 5 ㎛ to 30 ㎛.
제 7 항에 있어서.
상기 이차 입자의 평균 입경(D50)은 5 ㎛ 내지 12 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 음극 활물질.
The method of claim 7,
The average particle diameter (D 50 ) of the secondary particles is a negative electrode active material, characterized in that in the range of 5 ㎛ to 12 ㎛.
제 1 항에 있어서,
상기 화학식 1의 화합물은 Li4Ti5O12, Li2TiO3, Li2Ti3O7 및 하기 화학식 2로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 리튬 티탄 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 활물질:
[화학식 2]
Lix'Tiy'O4
상기 화학식 2에서, 0.5≤x'≤3; 1≤y'≤2.5 이다.
The method of claim 1,
The compound of Formula 1 is Li 4 Ti 5 O 12 , Li 2 TiO 3 , An anode active material comprising Li 2 Ti 3 O 7 and at least one lithium titanium oxide selected from the group consisting of:
(2)
Li x ' Ti y' O 4
In Formula 2, 0.5 ≦ x ′ ≦ 3; 1≤y'≤2.5.
제 9 항에 있어서,
상기 화학식 2의 화합물은 LiTi2O4인 것을 특징으로 하는 음극 활물질.
The method of claim 9,
The compound of formula 2 is a negative electrode active material, characterized in that LiTi 2 O 4 .
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 음극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극 활물질 조성물.
A negative electrode active material composition comprising the negative electrode active material, the conductive material and the binder of any one of claims 1 to 10.
제 11 항에 있어서,
상기 음극 활물질 : 도전재 : 바인더는 80-90 : 3-9 : 7-13의 중량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 음극 활물질 조성물.
The method of claim 11,
The negative electrode active material: conductive material: the binder is a negative electrode active material composition, characterized in that it comprises a weight ratio of 80-90: 3-9: 7-13.
제 11 항에 있어서,
상기 도전재는 흑연; 카본블랙; 도전성 섬유; 금속 분말; 도전성 위스키; 도전성 금속 산화물 및 폴리페닐렌 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 음극 활물질 조성물.
The method of claim 11,
The conductive material is graphite; Carbon black; Conductive fibers; Metal powder; Conductive whiskey; A negative electrode active material composition, characterized in that at least one selected from the group consisting of a conductive metal oxide and a polyphenylene derivative.
제 11 항에 있어서,
상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무 및 불소 고무로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 음극 활물질 조성물.
The method of claim 11,
The binder is polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, At least one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber and fluorine rubber.
제 11 항의 음극 활물질 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극.
A negative electrode comprising the negative electrode active material composition of claim 11.
제 15 항의 음극을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
A lithium secondary battery comprising the negative electrode of claim 15.
제 16 항의 리튬 이차전지를 단위전지로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
A battery module comprising the lithium secondary battery of claim 16 as a unit cell.
제 17 항의 전지모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.A battery pack comprising the battery module of claim 17.
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