KR20150030364A - Cathode Active Material Comprising the double Surface Treatment layer for Secondary Battery and Method of Preparing the Same - Google Patents

Cathode Active Material Comprising the double Surface Treatment layer for Secondary Battery and Method of Preparing the Same Download PDF

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Abstract

The purpose of the present invention is to inhibit interfacial side reaction between a cathode active material and an electrolyte and adjust the surface reforming effect of the cathode active material by adjusting the relative thickness of surface treatment layers, thereby effectively improving the performance of a desired battery. The present invention relates to the cathode active material for a secondary battery comprising double surface treatment layers and to a manufacturing method thereof. More particularly, the cathode active material for a secondary battery comprises: lithium transition metal oxide particles; a first surface treatment layer formed on the surface of the lithium transition metal oxide particles; and a second surface treatment layer formed by surface-reforming the whole or part of the first surface treatment layer.

Description

이중 표면 처리층을 포함하는 이차전지용 양극 활물질 및 이의 제조 방법 {Cathode Active Material Comprising the double Surface Treatment layer for Secondary Battery and Method of Preparing the Same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cathode active material for a secondary battery including a dual surface treatment layer and a method for manufacturing the cathode active material,

본 발명은 이중 표면 처리층을 포함하는 이차전지용 양극 활물질 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리튬 전이금속 산화물 입자; 상기 리튬 전이금속 산화물 입자의 표면에 형성된 1차 표면 처리층; 및 상기 1차 표면 처리층의 전부 또는 일부가 표면 개질되어 형성된 2차 표면 처리층; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 활물질 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cathode active material for a secondary battery including a dual surface treatment layer and a method for producing the cathode active material, and more particularly, to a lithium transition metal oxide particle; A primary surface treatment layer formed on a surface of the lithium transition metal oxide particle; And a secondary surface treatment layer formed by surface-modifying all or a part of the primary surface treatment layer; A cathode active material for a secondary battery, and a method of manufacturing the same.

리튬 이차전지의 양극 활물질로는 리튬 함유 코발트 산화물(LiCoO2)이 주로 사용하고 있고, 그 외에 층상 결정 구조의 LiMnO2, 스피넬 결정 구조의 LiMn2O4 등의 리튬 함유 망간 산화물과, 리튬 함유 니켈 산화물(LiNiO2)의 사용도 사용되고 있다.Lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ) is mainly used as the positive electrode active material of the lithium secondary battery, and a lithium-containing manganese oxide such as LiMnO 2 having a layered crystal structure and LiMn 2 O 4 having a spinel crystal structure, The use of oxides (LiNiO 2 ) is also used.

그 중, LiCoO2은 우수한 사이클 특성 등 제반 물성이 우수하여 현재 많이 사용되고 있지만, 상대적으로 고가이고, 충방전 전류량이 약 150 mAh/g 정도로 낮으며, 4.3V 이상의 전압에서는 결정구조가 불안정하고, 전해액과 반응을 일으켜 발화의 위험성을 갖고 있는 등 여러 가지 문제점을 갖고 있다.Among them, LiCoO 2 is superior in properties such as excellent cycle characteristics and is widely used at present. However, LiCoO 2 is relatively expensive, has a charge and discharge current as low as about 150 mAh / g, has a crystal structure unstable at a voltage of 4.3 V or higher, And there is a risk of ignition.

LiMnO2, LiMn2O4 등의 리튬 망간 산화물은 원료로서 자원이 풍부하고 환경친화적인 망간을 사용한다는 장점을 가지고 있으므로, LiCoO2를 대체할 수 있는 양극 활물질로서 많은 관심을 모으고 있으나, 이들 리튬 망간 산화물은 용량이 작고, 사이클 특성 등이 나쁘다는 단점을 가지고 있다.Lithium manganese oxides such as LiMnO 2 and LiMn 2 O 4 have the advantage of using manganese which is abundant in resources and environmentally friendly as a raw material and thus attracts much attention as a cathode active material capable of replacing LiCoO 2 , The oxide has a disadvantage in that it has a small capacity and poor cycle characteristics.

LiNiO2 등의 리튬 니켈계 산화물은 상기 코발트계 산화물보다 비용이 저렴하면서도 4.3V로 충전되었을 때, 높은 방전 용량을 나타내는 바, 도핑된 LiNiO2의 가역 용량은 LiCoO2의 용량(약 165 mAh/g)을 초과하는 약 200 mAh/g에 근접한다. 그러나, LiNiO2계 산화물은 충방전 사이클에 동반하는 체적 변화에 따라 결정 구조의 급격한 상전이가 나타나고, 사이클 동안 과량의 가스가 발생하는 등의 문제가 있다.Lithium nickel oxide such as LiNiO 2 has a lower discharge capacity than that of the cobalt oxide when it is charged at 4.3 V and the reversible capacity of the doped LiNiO 2 is about 165 mAh / g of LiCoO 2 ) ≪ / RTI > to about 200 mAh / g. However, the LiNiO 2 based oxide has a problem in that a rapid phase transition of the crystal structure occurs depending on the volume change accompanied by the charge-discharge cycle, and an excessive amount of gas is generated during the cycle.

한편, 일반적으로 상기 양극 활물질을 사용하는 리튬 이차전지는 충방전을 거듭함에 따라 수명이 급속하게 떨어지는 문제점이 있다. 특히 고온에서는 이러한 문제가 더욱 심각하다. 이는, 전지 내부의 수분이나 기타 영향으로 인해 전해질이 분해되거나 활물질이 열화되고, 활물질을 포함한 전극과 전해질사이의 계면 저항이 증가되어 생기기 때문이다. On the other hand, lithium secondary batteries using the above-mentioned positive electrode active material generally have a problem in that their lifespan rapidly decreases due to repeated charging and discharging. This problem is especially serious at high temperatures. This is because the electrolyte is decomposed or deteriorated due to moisture or other influences inside the battery, and the interface resistance between the electrode including the active material and the electrolyte is increased.

이러한 문제들을 해결하고 전지 성능을 개선시키고자 상기 양극 활물질들을 금속 및 비금속, 또는 금속-비금속 물질로 표면 개질하는 기술에 대한 연구가 진행되고 있다. In order to solve these problems and improve the performance of the battery, studies are being made on a technique of surface-modifying the cathode active materials with metal and non-metal or metal-non-metal materials.

대한민국 등록특허공보 제277796호에는 양극 활물질의 표면에 Mg, Al, Co, K, Na, Ca 등의 금속을 코팅하고 산화성 분위기에서 열처리하여 금속산화물을 코팅하는 기술이 공지되어 있다. 또한, LiCoO2에 TiO2를 첨가하여 에너지 밀도와 고율 특성을 개선한 기술이 연구되어 있다 (Electrochemical and Solid-State Letters, 4(6) A65-A67 2001). 최근에는 리튬금속 포스페이트 화합물로 양극 활물질 표면을 개질하는 방법(한국특보 제2007-0119929)이나, 양극 활물질 입자 표면 부근에 유황이나 인을 포함하는 기술(일본 특허출원 공개 제2007-335331호)이 공지되어 있다.Korean Patent Publication No. 277796 discloses a technique of coating metal oxide such as Mg, Al, Co, K, Na, Ca on the surface of a cathode active material and heat-treating the metal oxide in an oxidizing atmosphere. In addition, TiO 2 is added to LiCoO 2 to improve energy density and high-rate characteristics (Electrochemical and Solid-State Letters, 4 (6) A65-A67 2001). Recently, a method of modifying the surface of a cathode active material with a lithium metal phosphate compound (Korean Patent Publication No. 2007-0119929) or a technique including sulfur or phosphorus near the surface of a cathode active material (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-335331) .

그러나, 아직까지 전해질과 양극 활물질간의 반응이나 불산(HF)의 공격에 의한 양극 활물질 표면에서의 구조 전이 문제를 해결하지 못하고 있다.However, the problem of structural transition at the surface of the cathode active material due to the reaction between the electrolyte and the cathode active material or the attack of hydrofluoric acid (HF) has not been solved yet.

또한, 전지의 용량감소의 원인으로 충전 중에 전해질이 산화되어 생성되는 산에 의해 활물질이 용해되는 현상이 소개됨에 따라(Journal of Electrochemical Society, 143, 2204 1996). 이러한 전해질과 양극 활물질과의 반응성을 억제하기 위해 다양한 방법이 연구 되고 있다.In addition, the phenomenon that the active material is dissolved by the acid generated by the oxidation of the electrolyte during charging has been introduced as a cause of the capacity reduction of the battery (Journal of Electrochemical Society, 143, 2204 1996). Various methods have been studied to suppress the reactivity between the electrolyte and the cathode active material.

최근 대한민국 등록특허공보 제2007-0120842호에는 전지 내에 존재하여 성능저하를 초래하는 불산의 농도를 감소시키는 전해액 첨가제인 벤조에이트, 프탈레이트, 말레이트, 숙시네이트 및 시트레이트 등을 사용하여 전지의 고온 보존특성 및 장수명 특성을 향상시키는 기술이 공지 되어 있고, 양극 활물질 표면에 불산과 반응하여 화합물을 잘 생성하는 산화아연(ZnO)을 코팅하여 고온에서 양극 활물질의 수명특성을 획기적으로 개선한 연구가 보고되고 있으며, (Electrochemical and Solid-State Letters, 5(5), A99-A102 2002) 대한민국 특허출원 공개 제2003-32363호에는 양극 활물질 표면에 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, 및 Zr의 금속을 포함하는 하이드록사이드, 옥시하이드록사이드, 옥시카보네이트, 하이드록시카보네이트 염을 코팅하는 기술을 공지하고 있다.Recently, Korean Patent Publication No. 2007-0120842 discloses a method for preserving a high temperature of a battery using benzoate, phthalate, maleate, succinate, and citrate, which are electrolyte additives that reduce the concentration of hydrofluoric acid present in a battery, There have been reported a technique for improving lifetime characteristics of a cathode active material at a high temperature by coating zinc oxide (ZnO), which generates a compound well by reacting with hydrofluoric acid, on the surface of the cathode active material Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Al, and the like are coated on the surface of the cathode active material in Korean Patent Application Publication No. 2003-32363, Oxide, hydroxide, oxycarbonate, hydroxycarbonate salt containing metal of Sn, V, Ge, Ga, B, As, and Zr.

그러나, 상기 기술들 역시 양극 활물질의 고전압에서 수명 감소 문제를 해결하지 못하고 있다.However, these techniques also fail to address the problem of lifetime reduction at high voltages of the cathode active material.

이러한 양극 활물질의 표면 개질은 수계 혹은 유기계 물질을 용매로 하여 진행이 된다. 상기 용매를 사용하여 표면 개질을 행하는 공정의 경우, 소량의 표면 개질 공정에서는 우수한 특성 향상을 쉽게 확인할 수는 있지만, 대량의 생산에 사용될 경우 그 공정 설계 비용이 매우 높아지게 되며, 입자의 균일성을 확보하기가 힘들다.The surface modification of the cathode active material proceeds using an aqueous or organic material as a solvent. In the case of the step of carrying out the surface modification using the above-mentioned solvent, it is easy to confirm the excellent property improvement in a small amount of the surface modification step, but when it is used in a large amount of production, the cost of the process design becomes very high, It is hard to do.

따라서, 양극 활물질과 전해질과의 계면 부반응을 억제하여 전지 용량의 감소를 방지할 뿐만 아니라 전지의 다양한 성능을 동시에 향상시킬 수 있는 양극 활물질을, 간단하고 경제적으로 제조할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a great need for a technique capable of easily and economically manufacturing a cathode active material capable of simultaneously suppressing interfacial reaction between a cathode active material and an electrolyte to prevent decrease in battery capacity, and simultaneously improving various performance of a battery. It is true.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 1차 표면 처리층 및 1차 표면 처리층의 전부 또는 일부가 표면 개질되어 형성된 2차 표면 처리층을 포함하는 리튬 전이금속 산화물을 양극 활물질로 사용하는 경우, 양극 활물질과 전해질 간의 계면 부반응을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 표면 처리층들의 상대적인 두께 조절로 양극 활물질의 표면 개질 효과를 조합할 수 있어서, 소망하는 전지 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments and have found that a lithium transition metal oxide including a primary surface treatment layer and a secondary surface treatment layer formed by surface modification of all or a part of the primary surface treatment layer When used as an active material, it is possible not only to suppress the interface side reaction between the positive electrode active material and the electrolyte, but also to combine the effect of surface modification of the positive electrode active material by controlling the relative thickness of the surface treatment layers, And thus the present invention has been accomplished.

따라서, 본 발명에 따른 양극 활물질은,Therefore, the positive electrode active material according to the present invention,

리튬 전이금속 산화물 입자;Lithium transition metal oxide particles;

상기 리튬 전이금속 산화물 입자의 표면에 형성된 1차 표면 처리층; 및A primary surface treatment layer formed on a surface of the lithium transition metal oxide particle; And

상기 1차 표면 처리층의 전부 또는 일부가 표면 개질되어 형성된 2차 표면 처리층;A secondary surface treatment layer formed by surface-modifying all or a part of the primary surface treatment layer;

을 포함하는 것을 특징으로 한다.And a control unit.

도 1에는 양극 활물질의 2차 표면 개질 과정의 모식도가 도시되어 있는 바, 2차 표면 처리층의 형성 과정을 확인할 수 있다.FIG. 1 is a schematic view of a secondary surface modification process of a cathode active material, and a formation process of a secondary surface treatment layer can be confirmed.

도 1을 참조하면, 2차 표면 개질 전의 리튬 전이금속 산화물 입자(100)의 표면에는 1차 표면 처리층(200) 만이 소정의 두께로 형성되어 있고, 2차 표면 개질 후의 리튬 전이금속 산화물 입자(110)의 표면에는 1차 표면 처리층(210) 및 1차 표면 처리층의 일부가 전환된 2차 표면 처리층(310)이 각각 소정의 두께로 형성되어 있다.1, on the surface of the lithium transition metal oxide particle 100 before the secondary surface modification, only the primary surface treatment layer 200 is formed to a predetermined thickness, and the lithium transition metal oxide particles after the secondary surface modification 110, a primary surface treatment layer 210 and a secondary surface treatment layer 310, in which a part of the primary surface treatment layer is changed, are formed to have predetermined thicknesses, respectively.

이 때, 2차 표면 개질 전의 리튬 전이금속 산화물 입자(100)의 표면에 형성된 1차 표면 처리층(200)의 두께는 2차 표면 개질 후의 리튬 전이금속 산화물 입자의 표면에 형성된 1차 표면 처리층(210) 및 2차 표면 처리층(310)의 두께의 합과 같다.At this time, the thickness of the primary surface treatment layer 200 formed on the surface of the lithium transition metal oxide particle 100 before the secondary surface modification is not particularly limited, and the thickness of the primary surface treatment layer 200 formed on the surface of the lithium transition metal oxide particle after the secondary surface modification (210) and the secondary surface treatment layer (310).

이는 2차 표면 처리층(310)이 1차 표면 처리층(200) 상에 새롭게 형성된 것이 아니라, 1차 표면 처리층(200)의 일부가 전환된 것임을 보여준다. This shows that the second surface treatment layer 310 is not newly formed on the first surface treatment layer 200 but a part of the first surface treatment layer 200 is a transition.

하나의 구체적인 예에서, 상기 1차 표면 처리층은 금속 또는 금속 산화물로 이루어질 수 있는데, 상기 금속은, 상세하게는 Al, Ba, Ca, Mg, Si, Ti, Zr, Zn, 및 Sr로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 상기 금속 산화물은 Al2O3, ZnO, TiO2, SiO2, MgO, SnO2, 및 ZrO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.In one specific example, the primary surface treatment layer may be composed of a metal or a metal oxide, which is specifically composed of Al, Ba, Ca, Mg, Si, Ti, Zr, Zn, And the metal oxide may be at least one selected from the group consisting of Al 2 O 3 , ZnO, TiO 2 , SiO 2 , MgO, SnO 2 , and ZrO 2 .

하나의 구체적인 예에서, 상기 1차 표면 처리층은 상기 리튬 전이금속 산화물 입자의 표면 일부 또는 전부에 형성될 수 있고, 상세하게는 전부에 형성될 수 있다. In one specific example, the primary surface treatment layer may be formed on part or all of the surface of the lithium transition metal oxide particle, and more specifically, it may be formed on the entire surface.

이 때, 1차 표면 처리층의 형성은 건식법 또는 습식법 어느 것으로도 수행될 수 있으며, 상기 건식법은 표면 처리 물질 전구체를 리튬 전이금속 산화물 입자와 혼합하여 믹싱 공정을 거친 후, 150도 이상 내지 600도 이하 온도 범위에서 소성 공정을 통해 표면 처리하는 방법을 의미하고, 상기 습식법은 표면 처리 물질 전구체와 리튬 전이금속 산화물 입자를 혼합한 수용액 상태 또는 비수용액 상태에서 졸-겔법 또는 공침법을 통하여 표면 처리하는 방법을 의미한다. At this time, the formation of the primary surface treatment layer can be performed by either a dry method or a wet method, and the dry method is a method in which the surface treatment material precursor is mixed with the lithium transition metal oxide particles and subjected to a mixing process, The wet method is a surface treatment by a sol-gel method or a coprecipitation method in an aqueous solution state or a non-aqueous solution state in which a surface treatment substance precursor and a lithium transition metal oxide particle are mixed with each other .

하나의 구체적인 예에서, 상기 2차 표면 처리층의 형성을 위한 표면 개질은 할로겐(X2), 할로겐화수소, 할로겐화암모늄, 할로겐화에틸아민, 할로겐화아세트아미드, 및 할로겐화아세트산 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 사용하여 기상고온치환기법 또는 고상합성법에 의해 수행될 수 있다. 이 때, 상기 할로겐은 F 또는 Cl일 수 있다. In one specific example, the surface modification for the formation of the secondary surface treatment layer is carried out in the presence of a compound selected from the group consisting of halides (X 2 ), hydrogen halides, ammonium halides, halogenated ethylamines, halogenated acetamides, and halogenated acetic acid compounds Or by solid-phase synthesis method using the above-described method. In this case, the halogen may be F or Cl.

상기 기상고온치환기법에 의한 표면 개질 방법을 구체적으로 살펴보면, 1차 표면 처리층이 형성된 리튬 전이금속 산화물 입자와 함께 상기 F 또는 Cl을 포함하는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 가스 상태 또는 증기 상태로 사용하여 150도 이상 내지 600도 이하의 온도 범위에서 열처리하면 1차 표면 처리층의 산화물이 최외각층에서부터 할로겐화물로 치환되거나, 리튬 또는 금속이 할로겐과 반응하여 할로겐화물을 형성함으로써 2차 표면 처리층이 형성된다.The surface modification method using the vapor phase high-temperature replacement technique may be carried out as follows. Specifically, one or more compounds selected from the group consisting of the compounds containing F or Cl, together with the lithium-transition metal oxide particles having the primary surface- , The oxide of the first surface treatment layer is replaced by halide from the outermost layer or lithium or metal reacts with the halogen to form a halide to form a second surface A treatment layer is formed.

상기 고상합성법에 의하는 경우에는, 1차 표면 처리층이 형성된 리튬 전이금속 산화물 입자를 상기 F 또는 Cl을 포함하는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 분말과 함께 볼 밀 등의 공정을 통해 혼합하는 과정; 및 고온에서 반응시키는 과정;을 거쳐 고체 내의 이온의 확산을 통함으로써 2차 표면 처리층이 형성된다.In the case of the solid phase synthesis method, the lithium transition metal oxide particles in which the primary surface treatment layer is formed are mixed with one or more powders selected from the group consisting of F or Cl-containing compounds through a process such as ball milling process; And a step of reacting at a high temperature, whereby a secondary surface treatment layer is formed by diffusion of ions in the solid.

그 밖의 기상고온치환기법 및 고상합성법에 기본적인 사항에 대해서는 당업계에 이미 알려져 있으므로 본 명세서에서는 설명을 생략한다.Other basic matters of the vapor-phase high-temperature substitution technique and the solid-phase synthesis method are well known in the art, and therefore, the description thereof is omitted herein.

상기와 같은 방법에 의해 형성된 2차 표면 처리층은, 하나의 구체적인 예에서, 금속 할로겐화물, 리튬 금속 할로겐화물, 및 리튬 할로겐화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 이루어질 수 있고, 상세하게는 금속 할로겐화물로 이루어질 수 있으며, 이 때 상기 할로겐화물은 불화물 또는 염화물일 수 있다.In one specific example, the secondary surface treatment layer formed by the above method may be at least one selected from the group consisting of a metal halide, a lithium metal halide, and a lithium halide, Or a halide, wherein the halide may be a fluoride or a chloride.

상기 2차 표면 처리층을 이루는 물질은, 상기 1차 표면 처리층이 리튬 전이금속 산화물 입자 표면 전부에 형성되는지 일부에 형성되는지에 따라 달라질 수 있다.The material constituting the secondary surface treatment layer may be varied depending on whether the primary surface treatment layer is formed on all or part of the surface of the lithium transition metal oxide particle.

구체적으로, 1차 표면 처리층이 리튬 전이금속 산화물 입자 표면 전부에 형성되는 경우에는 2차 표면 처리층은 금속 할로겐화물로만 이루어지며, 일부에 형성되는 경우에는 금속 할로겐화물, 리튬 금속 할로겐화물 및 리튬 할로겐화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 이루어진다. 이는 1차 표면 처리층이 리튬 전이금속 산화물 입자 표면 전부에 형성되는 경우, 리튬 전이금속 산화물 입자로부터 리튬이 확산될 수 없기 때문인 것으로 보인다. Specifically, when the primary surface treatment layer is formed on the entire surface of the lithium transition metal oxide particle, the secondary surface treatment layer is composed of a metal halide only, and when formed on a part of the surface, the metal halide, lithium metal halide and lithium And a halide. This is because lithium can not diffuse from the lithium transition metal oxide particles when the first surface treatment layer is formed on the entire surface of the lithium transition metal oxide particle.

하나의 구체적인 예에서, 상기 1차 표면 처리층 및 2차 표면 처리층의 두께의 합은 0.1 nm 내지 50 nm일 수 있다In one specific example, the sum of the thicknesses of the primary surface treatment layer and the secondary surface treatment layer may be from 0.1 nm to 50 nm

그 중, 2차 표면 처리층의 두께는 전체 두께의 1 내지 95% 범위, 상세하게는 15 내지 75% 범위일 수 있다.Among them, the thickness of the secondary surface treatment layer may be in the range of 1 to 95% of the entire thickness, specifically in the range of 15 to 75%.

하나의 구체적인 예에서, 상기 리튬 전이금속 산화물 입자는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.In one specific example, the lithium transition metal oxide particle may be a compound represented by the following formula (1).

LixMyMn2-yO4-zAz (1)Li x M y Mn 2 - y O 4 - z z (1)

상기 식에서, 0.9≤x≤1.2; 0<y≤0.5; 0≤z<0.2이고; M은 +2가의 산화수를 가지는 전이금속 양이온이며; A는 산화수 -1가 또는 -2가의 음이온이다.Wherein 0.9? X? 1.2; 0 < y? 0.5; 0 < z &lt;0.2; M is a transition metal cation having an oxidation number of +2 valency; A is an anion of oxidation number-1 or -2.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 스피넬 구조의 리튬 망간계 산화물로서 망간(Mn)의 일부를 +2가의 산화수를 가지는 전이금속 양이온으로 치환한 형태이고, 상세하게는, 상기 M은 Al, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W, Ti 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 그 이상의 원소일 수 있고, 더욱 상세하게는 Ni일 수 있으며, 이 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 상세하게는 LiNi0.5Mn1.5O4 일 수 있다 The compound represented by the formula (1) is a lithium manganese oxide having a spinel structure, in which a part of manganese (Mn) is substituted with transition metal cations having oxidation number of +2, And may be one or more elements selected from the group consisting of Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W, Specifically, it may be Ni. In this case, the compound represented by Formula 1 may be LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 in detail

한편, 상기 화학식 1에서 산소원소는 산화수 -1가 또는 -2가의 음이온으로 일부 치환될 수 있고, 상기 A는, F, Cl, Br, I 과 같은 할로겐, S 및 N으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 음이온일 수 있다. A의 산화수에 따라 A의 함량(z)이 달라짐은 물론이다.In the above formula 1, the oxygen element may be partially substituted with an anion such as an oxidation-1 or a -2-valent anion, and A is a halogen such as F, Cl, Br or I, or a group selected from the group consisting of S and N Or more. It goes without saying that the content (z) of A varies depending on the oxidation number of A.

이러한 음이온들의 치환은 전이금속과의 결합력이 향상시키고 화합물의 구조 전이를 방지하여 전지의 수명을 향상시키기 위함이다. 반면에, 음이온 A의 치환량이 너무 많으면(z≥0.2) 불완전한 결정구조로 인해 오히려 수명 특성이 저하되므로 바람직하지 않다.The substitution of these anions is intended to improve the bonding force with the transition metal and to prevent the structural transition of the compound to improve the lifetime of the battery. On the other hand, if the substitution amount of the anion A is too large (z? 0.2), the life characteristic is deteriorated due to the incomplete crystal structure, which is not preferable.

본 출원의 발명자들은, 상기 화학식 1의 화합물과 같이 Mn을 고함량으로 포함하고 있는 리튬 전이금속 산화물 입자에 본 발명의 2중 표면 처리층을 적용하는 경우, 이를 포함하는 전지의 수명 특성 등이 현저히 향상됨을 확인하였다.The inventors of the present application found that when the dual surface treatment layer of the present invention is applied to a lithium transition metal oxide particle containing a high Mn content like the compound of the above formula 1, Respectively.

본 발명은 또한, 상기 이차전지용 양극 활물질을 제조하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing the cathode active material for the secondary battery.

상기 제조방법은, 구체적으로Specifically,

(i) 리튬 전이금속 산화물 입자의 표면에 금속 또는 금속 산화물로 이루어진 1차 표면 처리층을 형성하여 1차 표면 개질하는 과정; 및(i) a step of forming a primary surface treatment layer made of a metal or a metal oxide on the surface of the lithium transition metal oxide particle to modify the primary surface thereof; And

(ii) 상기 1차 표면 처리층의 일부 또는 전부를 금속 할로겐화물, 리튬 금속 할로겐화물, 및 리튬 할로겐화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 이루어진 2차 표면 처리층으로 전환시켜 2차 표면 개질하는 과정;(ii) converting part or all of the first surface-treated layer into a second surface-treated layer composed of at least one selected from the group consisting of a metal halide, a lithium metal halide, and a lithium halide, process;

을 포함한다It includes

하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(ii)에서 2차 표면 개질은 할로겐(X2), 할로겐화수소, 할로겐화암모늄, 할로겐화에틸아민, 할로겐화아세트아미드, 및 할로겐화아세트산 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 사용하여 기상고온치환기법 또는 고상합성법에 의해 수행될 수 있고, 이 때, 상기 할로겐은 F 또는 Cl일 수 있으며, 따라서, 상기 할로겐화물은 불화물 또는 염화물일 수 있다.In one specific example, the secondary surface modification in the above process (ii) may include at least one compound selected from the group consisting of halogen (X 2 ), hydrogen halide, ammonium halide, halogenated ethylamine, halogenated acetamide, and halogenated acetic acid compound , Or by solid phase synthesis, wherein the halogen may be F or Cl, and thus the halide may be fluoride or chloride.

하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(ii)는 1차 표면 처리층 및 2차 표면 처리층의 두께를 조절하며 이루어질 수 있다.In one specific example, the step (ii) may be carried out by adjusting the thicknesses of the primary surface treatment layer and the secondary surface treatment layer.

구체적으로, 기상고온치환기법 또는 고상합성법을 이용한 2차 표면 개질은 1차 표면 처리층의 최외각으로부터 치환 또는 확산을 통해 2차 표면 처리층을 형성하므로 반응의 진행시간, 온도 등을 조절하여 1차 및 2차 표면 처리층의 두께 조절이 가능하다.Specifically, the secondary surface modification using the vapor phase high-temperature substitution method or the solid phase synthesis method forms a secondary surface treatment layer through substitution or diffusion from the outermost surface of the primary surface treatment layer, so that the reaction time, It is possible to control the thickness of the car and the secondary surface treatment layer.

본 출원의 발명자들은, 상기와 같은 방법을 통해 1차 표면 처리층 전부를 전환시켜 2차 표면 처리층을 형성하는 경우에는 습식방법에 의해 금속 할로겐화물을 코팅하는 경우에 비해 고르게 코팅될 수 있음을 확인하였고, 1차 표면 처리층의 일부를 전환시켜 2차 표면 처리층을 형성하는 경우에는 각 표면 처리층의 두께 비율을 소망하는 표면 개질 효과에 따라 조절할 수 있으므로 이중 표면 처리층의 표면 개질 효과를 모두 발휘할 수 있음을 확인하였다.The inventors of the present application have found that, when the secondary surface treatment layer is formed by converting all the primary surface treatment layers through the above-described method, the secondary surface treatment layer can be uniformly coated as compared with the case where the metal halide is coated by the wet method In the case of forming a secondary surface treatment layer by converting part of the primary surface treatment layer, the ratio of the thickness of each surface treatment layer can be controlled according to the desired surface modification effect, All of which can be demonstrated.

본 발명은 또한, 상기 양극 활물질을 포함하는 양극 및 상기 양극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다. The present invention also provides a lithium secondary battery including the positive electrode including the positive electrode active material and the positive electrode.

상기 양극은 예를 들어, 양극 집전체 상에 상기 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared, for example, by coating a mixture of the positive electrode active material, the conductive material and the binder on the positive electrode current collector, and drying the mixture. Optionally, a filler may be further added to the mixture.

상기 양극 활물질은, 상세하게는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), 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 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; LiNixMn2-xO4로 표현되는 스피넬 구조의 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 포함할 수 있다.Specifically, the cathode active material may include a compound represented by Formula 1, but not limited thereto, and may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) A compound substituted with the above transition metal; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 -x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 and the like; 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 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where 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 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); A lithium manganese composite oxide having a spinel structure represented by LiNi x Mn 2-x O 4 ; 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 , and the like.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The cathode current collector generally has a thickness of 3 to 500 mu m. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. Examples of the positive electrode current collector include stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, aluminum or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like may be used. The current collector may have fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the cathode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 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 usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or 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 whiskey 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 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component which assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

상기 리튬 이차전지는 일반적으로 상기 양극 이외에 음극, 분리막 및 리튬염 함유 비수 전해질로 구성되어 있으며, 본 발명에 따른 리튬 이차전지의 기타 성분들에 대해 이하에서 설명한다.The lithium secondary battery generally comprises a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt in addition to the positive electrode, and other components of the lithium secondary battery according to the present invention will be described below.

상기 음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포한 후 건조 및 압연하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.The negative electrode is prepared, for example, by coating an anode active material on an anode current collector, followed by drying and rolling. Optionally, the conductive material, binder, filler, and the like as described above may be further included.

상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.The negative electrode active material may include, for example, carbon such as non-graphitized carbon or graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 &lt; x &lt; Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 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 collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, like the positive electrode collector, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams and nonwoven fabrics.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separation membrane is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.

상기 리튬염 함유 비수 전해질은, 비수 전해질과 리튬으로 이루어져 있고, 비수 전해질로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The lithium salt-containing nonaqueous electrolyte is composed of a nonaqueous electrolyte and lithium. Nonaqueous organic solvents, organic solid electrolytes, inorganic solid electrolytes, and the like are used as the nonaqueous electrolyte, but the present invention is not limited thereto.

상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 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 중합제 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as 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 fluoride, A polymer containing an ionic dissociation group and the like may be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, 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.Examples of the inorganic solid electrolyte include 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 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, 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 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide.

또한, 비수계 전해질에는 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 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.For the purpose of improving charge / discharge characteristics, flame retardancy, etc., non-aqueous electrolytes may be used in the form of, for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride and the like are added It is possible. In some cases, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability. In order to improve the high-temperature storage characteristics, carbon dioxide gas may be further added. FEC (Fluoro-Ethylene Carbonate, PRS (Propene sultone), and the like.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 양극 활물질은, 1차 표면 처리층 및 상기 1차 표면 처리층의 전부 또는 일부를 표면 개질 시킨 2차 표면 처리층이 형성된 리튬 전이금속 산화물을 포함함으로써, 전지 시스템 내의 계면 부반응을 억제함과 동시에 다양한 표면 개질의 성질을 동시에 발현시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 표면 처리층의 두께를 조절할 수 있어서, 소망하는 전지 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the cathode active material according to the present invention includes the lithium-transition metal oxide having the primary surface treatment layer and the secondary surface treatment layer formed by surface-modifying all or a part of the primary surface treatment layer, It is possible not only to suppress the interfacial reaction in the system but also to manifest various surface modification properties at the same time as well as to control the thickness of the surface treatment layer and effectively improve the desired cell performance.

또한, 본 발명은 2차 표면 처리층을 형성하기 위해 기상고온치환기법이나 고상합성법을 이용함으로써 습식방법에 의한 경우에 비해 표면 처리층을 고르게 형성할 수 있고, 활물질이 액상에서 변질되는 현상을 억제하므로 양질의 양극 활물질을 경제적으로 제조할 수 있는 효과가 있다.Further, the present invention can form the surface treatment layer uniformly by using the vapor phase high-temperature substitution technique or the solid phase synthesis method to form the secondary surface treatment layer, and suppress the deterioration of the active material in the liquid phase Therefore, it is possible to economically manufacture a high-quality cathode active material.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 양극 활물질의 2차 표면 개질 과정의 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 양극 활물질의 SEM 사진이다.
1 is a schematic diagram of a secondary surface modification process of a cathode active material according to an embodiment of the present invention;
2 is a SEM photograph of a cathode active material according to one embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples. However, the following Examples are intended to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

양극 활물질의 제조Preparation of cathode active material

약 4 nm 내지 5 nm의 Al2O3 코팅층이 형성된 LiNi0.30Mn0.55Co0.15O2를 F2 분위기 하에서 150 - 600 ℃의 온도 범위에서 6시간 동안 가열처리하여 Al2O3 코팅층의 최외각 표면에 AlF3 코팅층이 약 2 nm 내지 3 nm로 형성된 LiNi0.30Mn0.55Co0.15O2를 얻었다. 제조된 양극 활물질의 SEM 사진을 도 2에 나타내었다.
LiNi 0.30 Mn 0.55 Co 0.15 O 2 in which an Al 2 O 3 coating layer having a thickness of about 4 nm to 5 nm was formed was heat-treated for 6 hours in a temperature range of 150 to 600 ° C under an F 2 atmosphere to form an Al 2 O 3 coating layer To obtain LiNi 0.30 Mn 0.55 Co 0.15 O 2 in which an AlF 3 coating layer was formed to about 2 nm to 3 nm. SEM photographs of the prepared cathode active material are shown in FIG.

전지의 제조Manufacture of batteries

상기에서 제조된 양극 활물질 90 중량%, Super-C(도전재) 5 중량%, 및 PVDF(바인더) 5 중량% 조성의 양극 합제를 용제인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하여 양극 슬러리를 제조한 후, 알루미늄 집전체 상에 코팅하여 양극을 제조하였다.A positive electrode mixture of 90 wt% of the positive electrode active material prepared above, 5 wt% of Super-C (conductive material) and 5 wt% of PVDF (binder) was added to NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) A slurry was prepared and then coated on an aluminum current collector to prepare a positive electrode.

인조흑연 95 중량%, Super-P(도전제) 1.5 중량% 및 SBR(바인더) 2.5 중량% 및 CMC(증점제) 1.0 중량% 조성의 음극 합제를 용제인 NMP에 첨가하여 음극 슬러리를 제조한 후, 구리 집전체 상에 코팅하여 음극을 제조하였다.A negative electrode mixture of 95 weight% of artificial graphite, 1.5 weight% of Super-P (conductive agent), 2.5 weight% of SBR (binder) and 1.0 weight% of CMC (thickener) was added to NMP as a solvent to prepare an anode slurry, And then coated on the copper collector to prepare a negative electrode.

상기 양극 및 음극 사이에 다공성 분리막을 개재하고, 1M LiPF6 EC/DMC/EMC = 3/4/3 (vol%)의 전해액을 사용하여 리튬 이차전지를 제조하였다.
A lithium secondary battery was prepared using an electrolyte solution of 1M LiPF6 EC / DMC / EMC = 3/4/3 (vol%) with a porous separator interposed between the positive electrode and the negative electrode.

<실시예 2>&Lt; Example 2 >

상기 실시예 1 에서 약 8 nm 내지 9 nm의 Al2O3 코팅층이 형성된 LiNi0.30Mn0.55Co0.15O2를 사용하여 AlF3 코팅층을 형성시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 양극 재료, 음극 재료 및 리튬 이차전지를 제조하였다.
In Example 1, about 8 nm to 9 nm Al2O3 LiNi with the coating layer formed0.30Mn0.55Co0.15O2AlF3 The procedure of Example 1 was repeated except that the coating layer was formed A cathode material, a cathode material and a lithium secondary battery.

<실시예 3>&Lt; Example 3 >

상기 실시예 1에서 약 4 nm 내지 5 nm의 AlF3 코팅층이 형성된 LiNi0.30Mn0.55Co0.15O2를 사용하여 이차전지를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 양극 재료, 음극 재료 및 리튬 이차전지를 제조하였다.
In Example 1, about 4 nm to 5 nm AlF3 LiNi with the coating layer formed0.30Mn0.55Co0.15O2Was prepared in the same manner as in Example 1 A cathode material, a cathode material and a lithium secondary battery.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

상기 실시예 1에서 AlF3 코팅층을 형성시키지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 양극 재료, 음극 재료 및 리튬 이차전지를 제조하였다.
In Example 1, AlF3 The same procedure as in Example 1 was carried out except that no coating layer was formed A cathode material, a cathode material and a lithium secondary battery.

<비교예 2>&Lt; Comparative Example 2 &

상기 실시예 2에서 AlF3 코팅층을 형성시키지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 양극 재료, 음극 재료 및 리튬 이차전지를 제조하였다.
In Example 2,3 The same procedure as in Example 2 was carried out except that no coating layer was formed A cathode material, a cathode material and a lithium secondary battery.

<비교예 3>&Lt; Comparative Example 3 &

상기 실시예 1에서 약 4 nm 내지 5 nm의 Al2O3 코팅층이 형성된 LiNi0.30Mn0.55Co0.15O2를 AlF3이 분산된 코팅액에 서서히 함침시켜 그 표면에 Al2O3 코팅층 및 AlF3 코팅층을 형성한 LiNi0.30Mn0.55Co0.15O2를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 양극 재료, 음극 재료 및 리튬 이차전지를 제조하였다.
In Example 1, about 4 nm to 5 nm Al2O3 LiNi with the coating layer formed0.30Mn0.55Co0.15O2To AlF3The dispersed coating solution was slowly impregnated to form Al2O3 Coating layer and AlF3 LiNi &lt; / RTI &gt; forming the coating layer0.30Mn0.55Co0.15O2Was used in place of &lt; RTI ID = 0.0 &gt; A cathode material, a cathode material and a lithium secondary battery.

<실험예 1><Experimental Example 1>

2중 표면 처리의 효과를 확인하기 위해, 실시예 1에서 제조된 양극 활물질과, Al2O3 코팅하지 않고 LiNi0.30Mn0.55Co0.15O2을 바로 불화 처리한 시료의 원소 분석 결과를 하기 표 1에 나타내었다. In order to confirm the effect of the double surface treatment, the elemental analysis results of the cathode active material prepared in Example 1 and a sample obtained by directly fluorinating LiNi 0.30 Mn 0.55 Co 0.15 O 2 without Al 2 O 3 coating are shown in Table 1 Respectively.

원소element NaNa NiNi CoCo FF MnMn OO CC AlAl F2처리 ref.F 2 treatment ref. 9.79.7 0.50.5 0.50.5 59.859.8 3.63.6 23.223.2 2.72.7 -- Al2O3/AlF3 이중층Al 2 O 3 / AlF 3 bilayer 9.89.8 0.60.6 0.50.5 42.442.4 3.03.0 33.733.7 2.42.4 7.67.6

표 1을 참조하면, LiNi0.30Mn0.55Co0.15O2을 2중 표면 처리한, 즉, 1차 코팅층인 Al2O3의 일부를 AlF3로 전환한 후의 원소들 함량을, Al2O3 코팅하지 않고 바로 LiNi0.30Mn0.55Co0.15O2을 불화 처리한 시료(F2 처리 ref.)의 원소함량들과 비교하면, 2중 표면 처리의 효과를 확인할 수 있다.Referring to Table 1, LiNi 0.30 Mn 0.55 Co 0.15 O 2, the two of the surface-treated, i.e., a primary coating layer of the element with the content after the conversion the part of the Al 2 O 3 as AlF 3, Al 2 O 3 coating , The effect of the double surface treatment can be confirmed by comparing the element contents of the sample subjected to the fluorination treatment with LiNi 0.30 Mn 0.55 Co 0.15 O 2 immediately (F 2 treatment ref.).

구체적으로, Al2O3 코팅하지 않은 LiNi0.30Mn0.55Co0.15O2을 불화 처리한 경우에도 다량의 불소가 측정되는데, 이는 산소의 함량이 감소하는 것으로 보아, 활물질 구조 내 산소와 치환 반응 내지 활물질 내의 Li 이온과의 반응으로 인하여 표면에 불화물을 형성하는 것이며, 이는 결국 활물질의 용량 감소 현상과 관련된다.Specifically, even when LiNi 0.30 Mn 0.55 Co 0.15 O 2 not coated with Al 2 O 3 is fluorinated, a large amount of fluorine is measured because the content of oxygen is decreased. As a result, the oxygen in the active material structure and the substitution reaction or the active material , Which results in a decrease in the capacity of the active material.

반면에, Al2O3로 1차 코팅된 LiNi0.30Mn0.55Co0.15O2를 불화 처리한 경우에는 산소의 함량 감소가 거의 일어나지 않은 것으로 보아, 2차 코팅층 형성시 활물질 구조 내 산소와 또는 활물질 내의 Li 이온과의 반응을 Al2O3 1차 코팅층이 막아주는 효과가 있음을 알 수 있다.
On the other hand, when the LiNi 0.30 Mn 0.55 Co 0.15 O 2 primary coating with Al 2 O 3 was fluorinated, the decrease of the oxygen content hardly occurred. As a result, oxygen in the active material structure or in the active material It can be seen that the reaction with Li ions is effective in blocking the Al 2 O 3 primary coating layer.

<실험예 2><Experimental Example 2>

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 전지의 수명 특성을 알아보기 위해 전기화학 분석장치인 충방전기(모델번호: Toscat 3000U, Toyo사, 일본)를 이용하여, 상기 제조된 이차전지(양극 반전지)를 25℃에서 2.0 - 4.65V까지 0.1C-rate로 충방전을 1회 실시한 후, 측정한 충전용량 및 방전용량과 충전 대비 방전용량의 효율을 하기 표 2에 나타내었다.In order to examine the lifespan characteristics of the batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, using the charge / discharge device (model number: Toscat 3000U, Toyo Co., Japan) as an electrochemical analyzer, The positive and negative electrodes were charged and discharged once at a rate of 0.1 C-rate from 2.0 to 4.65 V at 25 캜. The measured charge capacity, discharge capacity and efficiency of charge vs. discharge capacity are shown in Table 2 below.

충전용량(mAh/g)(0.1C)Charging capacity (mAh / g) (0.1 C) 방전용량(mAh/g)(0.1C)Discharge capacity (mAh / g) (0.1 C) 효율(%)efficiency(%) 실시예 1Example 1 259259 248248 9696 실시예 2Example 2 283283 238238 8484 실시예 3Example 3 257257 245245 9595 비교예 1Comparative Example 1 289289 253253 8888 비교예 2Comparative Example 2 265265 205205 7777 비교예 3Comparative Example 3 272272 232232 8585

상기 표 2를 참조하면, 실시예 1 및 3의 전지가 비교예 1의 전지보다, 실시예 2의 전지가 비교예 2의 전지보다 충방전 효율 특성이 현저히 향상됨을 알 수 있었다. 이는 2차 표면 처리층인 AlF3가 이온 전도도를 향상시키고, 저항을 감소시키는 효과를 내는 것이다.Referring to Table 2, it can be seen that the cells of Examples 1 and 3 were significantly improved in charge-discharge efficiency characteristics than the cells of Comparative Example 1, This is because AlF 3, which is a secondary surface treatment layer, improves ion conductivity and reduces resistance.

또한, 습식방법으로 2차 표면 처리층을 형성시킨 비교예 3의 경우에는 실시예 1의 경우에 비해 전지의 방전 용량이 감소하고, 효율도 현저하게 감소되는 것을 알 수 있다. 이는 습식방법으로 2차 표면 처리층을 형성시키는 경우 입도가 균일하지 못한 AlF3가 양극 활물질 표면에 존재하게 되어 저항이 오히려 증가하여 특성이 감소한 것이다.
In addition, in the case of Comparative Example 3 in which the secondary surface treatment layer was formed by the wet method, the discharge capacity of the battery was decreased and the efficiency was remarkably reduced as compared with the case of Example 1. [ This is because when the secondary surface treatment layer is formed by the wet method, AlF 3, which is not uniform in particle size, is present on the surface of the cathode active material, and the resistance is rather increased to decrease the characteristics.

<실험예 3><Experimental Example 3>

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 전지의 저항 및 수명 특성을 알아보기 위해, 상기 전지를 25℃에서 2.5 내지 4.6V까지 0.1C-rate로 충방전을 1회 실시한 후, SOC 50에서의 저항을 측정하고, 45℃에서 2.5 내지 4.35V까지 0.5C-rate로 충방전 사이클 실험을 200회 실시하여, 1번째 사이클의 방전용량(0.5C-rate) 대비 200번째 사이클의 수명특성 백분율을 하기 표 3에 나타내었다.In order to examine the resistance and life characteristics of the batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, the battery was charged and discharged once at a rate of 0.1 C-rate from 2.5 to 4.6 V at 25 ° C, And a charge-discharge cycle test was conducted 200 times at a rate of 0.5 C at a rate of 2.5 to 4.35 V at 45 ° C to obtain a life characteristic percentage of the 200th cycle versus a discharge capacity (0.5C-rate) of the first cycle Are shown in Table 3 below.

저항(Ohm)Resistance (Ohm) 수명 특성(용량 유지율,%)Life characteristics (capacity retention rate,%) 실시예 1Example 1 1.651.65 8787 실시예 2Example 2 1.71.7 8585 실시예 3Example 3 1.61.6 8888 비교예 1Comparative Example 1 1.71.7 8585 비교예 2Comparative Example 2 1.81.8 8282 비교예 3Comparative Example 3 2.12.1 7070

상기 표 3을 참조하면, 실시예 1 및 3의 전지가 비교예 1의 전지보다, 실시예 2의 전지가 비교예 2의 전지보다 낮은 저항 수치를 나타내며, 이는 본 발명에 따른 전지가 저항 측면에서 개선됨을 알 수 있다. Referring to Table 3, the batteries of Examples 1 and 3 exhibited lower resistance values than those of Comparative Example 1, and the batteries of Example 2 had lower resistance values than the batteries of Comparative Example 2, It can be seen that it is improved.

또한, 실시예 1 및 3의 전지가 비교예 1의 전지보다, 실시예 2의 전지가 비교예 2의 전지보다 수명특성 또한 크게 향상됨을 확인할 수 있다.
It can also be seen that the batteries of Examples 1 and 3 have significantly improved lifetime characteristics than the batteries of Comparative Example 1,

<실험예 4><Experimental Example 4>

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 전지의 고율특성을 평가하기 위해 4.6V까지 0.1C-rate로 충전하고 0.1C-rate로 2.5V 까지 방전 후, 0.1C-rate로 4.35V까지, 충전 0.1C-rate 2.5V 까지 방전, 0.5 C-rate로 4.35V까지 충전 0.5C-rate 2.5V 까지 방전, 0.5C-rate로 4.35V 까지 충전, 1.0C-rate 2.5V 까지 방전, 0.5C-rate로 4.35V 까지 충전, 2.0C-rate 2.5V 까지 방전을 수행하여 0.1C-rate 방전 시 방전용량을 기준으로 각각의 C-rate에서의 방전용량 백분율로 표시하여 하기 표 4에 나타내었다. In order to evaluate the high-rate characteristics of the batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, the batteries were charged at a rate of 0.1 C-rate up to 4.6 V, discharged to 2.5 V at a rate of 0.1 C-rate, , Charge to 0.1C-rate 2.5V, charge to 4.35V at 0.5C-rate 0.5C-rate discharge to 2.5V, charge to 4.35V at 0.5C-rate, discharge to 1.0C-rate 2.5V, 0.5C -rate was charged to 4.35 V and discharged at 2.0 C-rate to 2.5 V. The discharging capacity percentage at each C-rate based on the discharging capacity at the time of 0.1 C-rate discharge is shown in Table 4 below.

0.1C0.1 C 0.5C0.5 C 1.0C1.0 C 2.0C2.0C 실시예 1Example 1 100100 9292 8787 8282 실시예 2Example 2 100100 8989 8383 7676 실시예 3Example 3 100100 9393 8888 8282 비교예 1Comparative Example 1 100100 8888 8181 7272 비교예 2Comparative Example 2 100100 8686 7777 6868 비교예 3Comparative Example 3 100100 8686 7676 6767

상기 표 4를 참조하면, 실시예 1 및 3의 전지가 비교예 1의 전지보다, 실시예 2의 전지가 비교예 2의 전지보다 우수한 율 특성을 나타내었으며, 특히 고율에서 더 많은 차이가 나타남을 알 수 있다. 아울러, 습식방법으로 2차 표면 처리층을 형성시킨 비교예 3의 경우 불균일한 코팅층으로 인해 저항이 증가하여 율 특성이 현저하게 저하되는 것을 알 수 있다.
Referring to Table 4 above, the cells of Examples 1 and 3 showed better performance than the cells of Comparative Example 1, and the cells of Example 2 showed better performance than the cells of Comparative Example 2, Able to know. In addition, in the case of Comparative Example 3 in which the secondary surface treatment layer was formed by the wet method, the resistance was increased due to the uneven coating layer, and the rate characteristic was remarkably decreased.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

Claims (18)

리튬 전이금속 산화물 입자;
상기 리튬 전이금속 산화물 입자의 표면에 형성된 1차 표면 처리층; 및
상기 1차 표면 처리층의 전부 또는 일부가 표면 개질되어 형성된 2차 표면 처리층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 활물질.
Lithium transition metal oxide particles;
A primary surface treatment layer formed on a surface of the lithium transition metal oxide particle; And
A secondary surface treatment layer formed by surface-modifying all or a part of the primary surface treatment layer;
And a positive electrode active material for a secondary battery.
제 1 항에 있어서, 상기 리튬 전이금속 산화물 입자는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 활물질:
LixMyMn2-yO4-zAz (1)
상기 식에서, 0.9≤x≤1.2; 0<y≤0.5; 0≤z<0.2이고; M은 +2가의 산화수를 가지는 전이금속 양이온이며; A는 산화수 -1가 또는 -2가의 음이온이다.
The cathode active material for a secondary battery according to claim 1, wherein the lithium transition metal oxide particles are represented by the following formula (1)
Li x M y Mn 2 - y O 4 - z z (1)
Wherein 0.9? X? 1.2; 0 < y? 0.5; 0 < z &lt;0.2; M is a transition metal cation having an oxidation number of +2 valency; A is an anion of oxidation number-1 or -2.
제 1 항에 있어서, 상기 1차 표면 처리층은 금속 또는 금속 산화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 활물질.The cathode active material for a secondary battery according to claim 1, wherein the primary surface treatment layer is made of a metal or a metal oxide. 제 3 항에 있어서, 상기 금속은 Al, Ba, Ca, Mg, Si, Ti, Zr, Zn, 및 Sr로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이고, 상기 금속 산화물은 Al2O3, ZnO, TiO2, SiO2, MgO, SnO2, 및 ZrO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 활물질.4. The method of claim 3 wherein the metal is Al, Ba, Ca, Mg, Si, Ti, Zr, Zn, and a is at least one selected from the group consisting of Sr, the metal oxide is Al 2 O 3, ZnO, TiO 2 , SiO 2, MgO, SnO 2 , and a secondary battery positive electrode active material, characterized in that at least one selected from the group consisting of ZrO 2. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 표면 처리층은 상기 리튬 전이금속 산화물 입자의 표면 일부 또는 전부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 활물질.The positive electrode active material for a secondary battery according to claim 1, wherein the primary surface treatment layer is formed on part or all of the surface of the lithium transition metal oxide particle. 제 1 항에 있어서, 상기 2차 표면 처리층의 형성을 위한 표면 개질은 기상고온치환기법 또는 고상합성법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 활물질.The positive electrode active material for a secondary battery according to claim 1, wherein the surface modification for forming the secondary surface treatment layer is performed by a vapor phase high temperature replacement technique or a solid phase synthesis method. 제 1 항에 있어서, 상기 2차 표면 처리층의 형성을 위한 표면 개질은 할로겐(X2), 할로겐화수소, 할로겐화암모늄, 할로겐화에틸아민, 할로겐화아세트아미드, 및 할로겐화아세트산 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 사용하여 이루어지고, 상기 할로겐은 F 또는 Cl인 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 활물질.2. The method of claim 1, wherein the surface modification for formation of the secondary surface treatment layer is carried out by using one selected from the group consisting of halogen (X 2 ), hydrogen halide, ammonium halide, halogenated ethylamine, halogenated acetamide, and halogenated acetic acid compound Or more, and the halogen is F or Cl. 제 1 항에 있어서, 상기 2차 표면 처리층은 금속 할로겐화물, 리튬 금속 할로겐화물, 및 리튬 할로겐화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 활물질.The positive electrode active material for a secondary battery according to claim 1, wherein the secondary surface treatment layer comprises at least one selected from the group consisting of a metal halide, a lithium metal halide, and a lithium halide. 제 8 항에 있어서, 상기 2차 표면 처리층은 금속 할로겐화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 활물질.The positive electrode active material for a secondary battery according to claim 8, wherein the secondary surface treatment layer comprises a metal halide. 제 8 항에 있어서, 상기 할로겐화물은 불화물 또는 염화물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 활물질.The positive electrode active material for a secondary battery according to claim 8, wherein the halide is a fluoride or a chloride. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 표면 처리층 및 2차 표면 처리층의 두께의 합은 0.1 nm 내지 50 nm인 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 활물질.The positive electrode active material for a secondary battery according to claim 1, wherein the sum of the thicknesses of the first surface treatment layer and the second surface treatment layer is 0.1 nm to 50 nm. 제 1 항에 따른 이차전지용 양극 활물질을 제조하는 방법으로서,
(i) 리튬 전이금속 산화물 입자의 표면에 금속 또는 금속 산화물로 이루어진 1차 표면 처리층을 형성하여 1차 표면 개질하는 과정; 및
(ii) 상기 1차 표면 처리층의 일부 또는 전부를 금속 할로겐화물, 리튬 금속 할로겐화물, 및 리튬 할로겐화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 이루어진 2차 표면 처리층으로 전환시켜 2차 표면 개질하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법.
A method for producing a cathode active material for a secondary battery according to claim 1,
(i) a step of forming a primary surface treatment layer made of a metal or a metal oxide on the surface of the lithium transition metal oxide particle to modify the primary surface thereof; And
(ii) converting part or all of the first surface-treated layer into a second surface-treated layer composed of at least one selected from the group consisting of a metal halide, a lithium metal halide, and a lithium halide, process;
Wherein the positive electrode active material is a positive electrode active material.
제 12 항에 있어서, 상기 과정(ii)에서 2차 표면 개질은 기상고온치환기법 또는 고상합성법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법.13. The method of claim 12, wherein the secondary surface modification in step (ii) is performed by a vapor phase high temperature replacement technique or a solid phase synthesis method. 제 12 항에 있어서, 상기 과정(ii)에서 2차 표면 개질은 할로겐(X2), 할로겐화수소, 할로겐화암모늄, 할로겐화에틸아민, 할로겐화아세트아미드, 및 할로겐화아세트산 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 사용하여 이루어지고, 상기 할로겐은 F 또는 Cl인 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법.The method according to claim 12, wherein in the step (ii), the secondary surface modification comprises at least one compound selected from the group consisting of halogen (X 2 ), hydrogen halide, ammonium halide, halogenated ethylamine, halogenated acetamide, and halogenated acetic acid compound Wherein the halogen is F or Cl. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 11. &lt; / RTI &gt; 제 12 항에 있어서, 상기 과정(ii)에서 할로겐화물은 불화물 또는 염화물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법. 13. The method of claim 12, wherein the halide in step (ii) is a fluoride or a chloride. 제 12 항에 있어서, 상기 과정(ii)는 1차 표면 처리층 및 2차 표면 처리층의 두께를 조절하며 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법.13. The method of claim 12, wherein the step (ii) is performed by adjusting the thicknesses of the first surface treatment layer and the second surface treatment layer. 제 1 항에 따른 양극 활물질을 포함하는 양극.An anode comprising the cathode active material according to claim 1. 제 17 항에 따른 양극을 포함하는 리튬 이차전지.A lithium secondary battery comprising the positive electrode according to claim 17.
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