KR20160012772A - Surface-modified cathode active material for a lithium secondary battery, method for manufacturing the same and cathode for lithium secondary battery comprising the surface-modified cathode active material - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a surface-modified positive electrode active material, a method for manufacturing the same, and a positive electrode for a lithium secondary battery containing the positive electrode active material. More specifically, provided are a positive electrode active material for a lithium secondary battery comprising: lithium transition metal oxide particles represented by the following chemical formula 1; and an aluminum oxide (mα-Al_2O_3) coating layer formed on the surface of the lithium transition metal oxide particles and having a negative value of surface charge, a method for manufacturing the positive electrode active material, and a positive electrode for a lithium secondary battery containing the positive electrode active material. [Chemical formula 1] Li_(1+x){Ni_aMn_bCo_(1-a-b-x)}O_2 (In the formula, -0.1<=x<=0.1, 0<=a<=1, 0<=x+a+b<=1)

Description

표면 개질된 양극 활물질과 이의 제조 방법 및 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지용 양극{SURFACE-MODIFIED CATHODE ACTIVE MATERIAL FOR A LITHIUM SECONDARY BATTERY, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME AND CATHODE FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SURFACE-MODIFIED CATHODE ACTIVE MATERIAL} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a surface-modified positive electrode active material, a method for producing the same, and a positive electrode for a lithium secondary battery including the positive electrode active material. BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] ACTIVE MATERIAL}

본 발명은 표면 개질된 양극 활물질과 이의 제조 방법 및 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지용 양극에 관한 것으로, 보다 구체적으로 음의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄 (mα-Al2O3)으로 표면 개질되어 이차전지 성능 향상에 기여할 수 있는 양극 활물질과 이의 제조 방법 및 상기 양극 활물질을 포함하는 양극에 관한 것이다.The present invention relates to a surface-modified cathode active material, a method for producing the same, and a cathode for a lithium secondary battery comprising the cathode active material. More particularly, the present invention relates to a surface reformed aluminum oxide (mα-Al 2 O 3 ) To a cathode comprising the cathode active material, which can contribute to improvement in performance of a secondary battery, a method for producing the same, and a cathode including the cathode active material.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지며, 사이클 수명이 길고, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries having a high energy density and voltage, a long cycle life, and a low self-discharge rate are commercially available and widely used.

상기 리튬 이차전지를 제조함에 있어 양극과 음극은 리튬 이온의 가역적인 인터칼레이션/디인터칼레이션이 가능한 물질을 이용한다. In manufacturing the lithium secondary battery, a material capable of reversibly intercalating / deintercalating lithium ions is used for the positive electrode and the negative electrode.

리튬 이차전지용 양극 활물질로는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiMnO2 등의 리튬 전이금속 산화물 등이 널리 사용되고 있으나, 가격 경쟁력이나, 용량 및 사이클 특성 면에서 이들을 대체하기 위한 새로운 물질 개발에 대한 연구가 대두되고 있다.Lithium transition metal oxides such as LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 and LiMnO 2 are widely used as cathode active materials for lithium secondary batteries. However, they have been developed to replace them in terms of cost competitiveness, capacity and cycle characteristics Research is emerging.

최근 상기 LiNiO2 중 니켈의 일부를 다른 전이금속(Co, Mn)으로 치환한 다양한 삼성분계 리튬 복합 산화물 (Li1 +x(NiaMnbCo1 -a-b-x)O2 (-0.1≤x≤0.1, 0≤a≤1, 0≤x+a+b≤1)로 이루어진 양극 활물질이 제안되고 있다. Recently, a variety of ternary system lithium composite oxides (Li 1 + x (Ni a Mn b Co 1 -abx ) O 2 (-0.1? X? 0.1 ) in which a part of nickel in LiNiO 2 has been replaced with another transition metal , 0? A? 1, 0? X + a + b? 1).

그러나, 상기 NiMnCo 계열의 삼성분계 양극 활물질은 용량 및 사이클 특성은 우수하다는 장점이 있으나, 고온/고전압에서 안정성이 낮다는 단점이 있다. 이러한 리튬 전이금속 산화물로 이루어진 양극 활물질은 표면 개질을 통해 특성이 보다 개선될 수 있다. 예를 들면, 양극 활물질 표면 상에 Al, Mg, Zr, Co, K, Na, Ca 및 Ti 등의 금속 산화물을 코팅하여 양극 활물질 표면을 개질함으로써, 열화를 방지하는 방법이 제안되고 있다.However, the NiMnCo-based ternary cathode active material has an advantage of excellent capacity and cycle characteristics, but has a disadvantage of low stability at high temperature / high voltage. The cathode active material made of such a lithium transition metal oxide can be further improved in characteristics through surface modification. For example, a method of preventing deterioration by modifying the surface of the positive electrode active material by coating a metal oxide such as Al, Mg, Zr, Co, K, Na, Ca and Ti on the surface of the positive electrode active material has been proposed.

특허문헌 1에는 수계 공정을 이용하여 알루미나가 코팅된 리튬 전이금속 산화물을 제조하는 방법을 개시하고 있고, 특허문헌 2에는 딥 코팅 방법을 이용하여 양극 활물질 표면에 금속 알콕사이드를 코팅한 후, 추가 열처리하는 방법을 개시하고 있다.Patent Document 1 discloses a method for producing an alumina-coated lithium transition metal oxide using an aqueous process, and Patent Document 2 discloses a method for coating a metal alkoxide on the surface of a cathode active material using a dip coating method, / RTI &gt;

하지만, 종래 방법들은 과정이 복잡하고, 제조 비용이 증가하며, 균일한 코팅 효과를 얻기 어렵다는 문제점이 있다. 따라서 효과적인 표면 개질이 이루어지지 않는 바, 효과적으로 양극 활물질 표면을 개질할 수 있는 방법의 개발이 요구되고 있다.However, the conventional methods have a problem in that the process is complicated, the manufacturing cost is increased, and it is difficult to obtain a uniform coating effect. Therefore, effective surface modification is not achieved, and development of a method capable of effectively modifying the surface of the cathode active material is required.

대한민국 특허공개 제10-2006-0051055호 공보Korean Patent Publication No. 10-2006-0051055 대한민국 특허공개 제10-2002-0029218호 공보Korean Patent Publication No. 10-2002-0029218

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 리튬 이차전지용 양극 활물질 표면을 음의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄 (mα-Al2O3)으로 표면 처리함으로써, 고온/고전압하에서 안전성을 향상된 리튬 이차전지용 양극 활물질을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a lithium secondary battery having improved safety under high temperature / high voltage by surface-treating a surface of a cathode active material for a lithium secondary battery with aluminum oxide (m? -Al 2 O 3 ) Thereby providing a cathode active material.

또한, 본 발명에서는 추가 소성 과정 없이 간단한 무중력 혼합 공정을 이용하여 상기 양극 활물질을 제조하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing the cathode active material using a simple weightless mixing process without additional firing process.

또한, 본 발명에서는 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지용 양극을 제공한다.The present invention also provides a positive electrode for a lithium secondary battery comprising the positive electrode active material.

구체적으로, Specifically,

본 발명의 일 실시예에서는 In one embodiment of the present invention

이차전지용 양극 활물질로서, A positive electrode active material for a secondary battery,

하기 화학식 1로 표시되는 리튬 전이금속 산화물 입자와,A lithium transition metal oxide particle represented by the following formula (1)

상기 리튬 전이금속 산화물 입자 표면에 형성된 음의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄 (modified α-Al2O3; 이하 “mα-Al2O3”라 칭함) 코팅층을 포함하는 이차전지용 양극 활물질 입자를 제공한다.Providing a secondary battery, the positive electrode active material particle containing, (hereinafter "mα-Al 2 O 3" referred to as a modified α-Al 2 O 3) coating the lithium transition oxide has a surface charge negative aluminum formed on the metal oxide particle surface do.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Li1 +x(NiaMnbCo1 -a-b-x)O2 Li 1 + x (Ni a Mn b Co 1 -abx ) O 2

상기 식에서, -0.1≤x≤0.1, 0≤a≤1, 0≤x+a+b≤1이다.In this formula, -0.1? X? 0.1, 0? A? 1, 0? X + a + b?

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 무중력 혼합 장치를 이용하여 상기 화학식 1로 표시되는 리튬 전이금속 산화물 입자와, 음의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄 (mα-Al2O3) 입자를 혼합하는 양극 활물질의 제조 방법을 제공한다.In one embodiment of the present invention, the lithium transition metal oxide particles represented by Formula 1 and the aluminum oxide (m? -Al 2 O 3 ) particles having a negative surface charge value are mixed using a zero- A method for producing an active material is provided.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예에서는 상기 양극 활물질과, 선택적으로 도전재, 바인더 및 충진제를 하나 이상 추가로 포함하는 리튬 이차전지용 양극을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a positive electrode for a lithium secondary battery, which further comprises at least one of the positive electrode active material and a conductive material, a binder and a filler.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 무중력 혼합 공정 조건 하에서 양극 활물질 입자 표면에 음의 표면 전하값을 가지는 산화 알루미늄 코팅층을 균일하게 형성함으로써, 고온 고전압 안정성과 사이클 특성이 향상된 리튬 이차전지를 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, there is provided a lithium secondary battery having improved high-temperature high-voltage stability and cycle characteristics by uniformly forming an aluminum oxide coating layer having negative surface charge values on the surface of the cathode active material particles under the conditions of no- .

도 1은 양의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄 (α-Al2O3) 입자와 음의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄 (mα-Al2O3) 입자의 비교 SEM 사진이다.
도 2는 본 발명의 산화 알루미늄 (mα-Al2O3) 코팅층의 pH에 따른 표면 전하 값을 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1의 이차전지와 비교예 1의 이차전지의 상온 충방전 결과를 비교한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1의 이차전지와 비교예 1의 이차전지의 고온 고전압 충방전 수명 특성 결과를 비교한 그래프이다.
1 is a comparative SEM photograph of aluminum oxide (α-Al 2 O 3 ) particles having positive surface charge values and aluminum oxide (mα-Al 2 O 3 ) particles having negative surface charge values.
2 is a graph showing the surface charge value according to the pH of the aluminum oxide (m? -Al 2 O 3 ) coating layer of the present invention.
3 is a graph comparing the results of charging and discharging the secondary battery of Example 1 of the present invention and the secondary battery of Comparative Example 1 at room temperature.
4 is a graph comparing the results of the high-temperature high-voltage charging / discharging lifetime characteristics of the secondary battery of Example 1 of the present invention and the secondary battery of Comparative Example 1. Fig.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 이때, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail. Herein, terms and words used in the present specification and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of the term to describe its own invention in the best way. It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

리튬 이차전지용 양극 활물질을 제조하기 위해서는, 종래 일정량의 양극 활물질 입자와 코팅하고자 하는 양(量)의 산화 알루미늄 (α-Al2O3) 입자를 함께 볼 밀 및 프레너터 밀 등을 이용해 혼합(mixing) 한 다음, 대략 200 내지 800℃의 온도에서 추가 소성 공정을 실시하는 것이 일반적이었다. 이 경우, 고속 회전을 동반하는 일반적인 혼합 공정에 의해 양극 활물질 표면이 손상되는 문제점이 존재하였으며, 후속 고온 소성 과정을 실시하는 동안 이러한 손상이 더욱 심화되면서, 이는 궁극적으로 리튬 이차전지 용량 감퇴, 전지 수명의 단축, 안전사고 위험성 증가 등의 문제를 가져올 수 있다. 특히, 종래에는 양극 활물질의 표면 개질을 위해서 대부분 양(+)의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄 (α-Al2O3)를 이용하기 때문에, 양극 활물질 표면에 균일한 두께의 피막을 형성하기 어렵다는 또 다른 문제점이 존재하기에 이러한 문제들을 해결할 필요성이 있다.
In order to produce a cathode active material for a lithium secondary battery, conventionally, a predetermined amount of a cathode active material particle and an aluminum oxide (α-Al 2 O 3 ) particle to be coated are mixed together using a ball mill and a fretner mill ), It is common to carry out an additional baking process at a temperature of approximately 200 to 800 ° C. In this case, there is a problem that the surface of the cathode active material is damaged by a general mixing process accompanied by high-speed rotation, and this damage is further increased during the subsequent high-temperature firing process, which ultimately leads to deterioration of lithium secondary battery capacity, And the risk of safety accidents. Particularly, since aluminum oxide (-Al 2 O 3 ) having mostly positive surface charge values is used for the surface modification of the cathode active material in the past, it is difficult to form a film having a uniform thickness on the surface of the cathode active material Since there are other problems, there is a need to solve these problems.

본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여,In order to solve the above problems,

이차전지용 양극 활물질로서, A positive electrode active material for a secondary battery,

하기 화학식 1로 표시되는 리튬 전이금속 산화물 입자와,A lithium transition metal oxide particle represented by the following formula (1)

상기 리튬 전이금속 산화물 입자 표면에 형성된 음의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄 (mα-Al2O3) 코팅층을 포함하는 이차전지용 양극 활물질 입자를 제공한다.And an aluminum oxide (m? -Al 2 O 3 ) coating layer having a negative surface charge value formed on the surface of the lithium-transition metal oxide particle.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Li1 +x(NiaMnbCo1 -a-b-x)O2 Li 1 + x (Ni a Mn b Co 1 -abx ) O 2

상기 식에서, -0.1≤x≤0.1, 0≤a≤1, 0≤x+a+b≤1이다.
In this formula, -0.1? X? 0.1, 0? A? 1, 0? X + a + b?

본 발명에 있어서, 상기 리튬 전이금속 산화물은 큐빅구조를 갖는 스피넬 Li[Ni0.5Mn1.5-xCox]O4 (0≤x≤0.1), 구체적으로 Li(Ni1 /3Mn1 /3Co1 /3O2)일 수 있으며, 이외에 종래 양극 활물질로 사용되는 당업계의 통상적인 리튬 함유 전이금속 복합 산화물을 모두 적용할 수 있다. In the present invention, the lithium transition metal oxide may be spinel Li [Ni 0 . 5 Mn 1 . 5-x Co x] O 4 (0≤x≤0.1), specifically, Li (Ni 1/3 Mn 1 /3 Co 1/3 O 2) may be, in addition to the industry conventional in the art for use with conventional positive electrode active material The lithium-containing transition metal complex oxide can be used.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 음의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄 (mα-Al2O3) 코팅층의 pH는 3 내지 11이며, 표면 전하 값은 -40㎷ 내지 -1㎷일 수 있으며, 구체적으로 pH 7에서 표면 전하 값은 -20㎷일 수 있다 (도 2 참조). In the present invention, pH of the surface having a negative charge values aluminum (mα-Al 2 O 3) oxide coating layer is 3 to 11, the surface charge value may be a -40㎷ to -1㎷, specifically At pH 7, the surface charge value can be -20 [mu] m (see Fig. 2).

또한, 본 발명에 있어서, 상기 음의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄 (mα-Al2O3) 코팅층은 단층 또는 다층 형태의 구조를 가질 수 있다. 이때, 상기 산화 알루미늄 (mα-Al2O3) 코팅층의 총 두께는 전지의 수명 특성 및 고온 보존 특성 등을 증대시키기 위한 범위내에서 적절히 조절 가능하며, 특별한 제한은 없으나, 너무 두꺼운 경우 용량 및 출력 특성에 영향을 줄 수 있으므로, 30nm 이하인 것이 바람직하고, 20 nm 이하인 것이 더욱 바람직하다.In the present invention, aluminum (mα-Al 2 O 3) oxide coating layer having a surface electric charge of the negative value may have a structure of a single-layer or multi-layer form. In this case, the total thickness of the aluminum oxide (mα-Al 2 O 3) coating layer can be suitably adjusted within a range for increasing the like life characteristics and high-temperature storage characteristics of the battery, and particularly limited, but, too thick if capacity and an output It is preferably 30 nm or less, and more preferably 20 nm or less.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 음의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄 코팅층 내의 알루미늄의 함량은 양극 활물질의 총 중량을 기준으로 5ppm 내지 100ppm으로 포함될 수 있다. 만약, 산화 알루미늄의 함량이 5ppm 미만이면, 표면 코팅에 사용되는 산화 알루미늄 량이 적어 양극 활물질 표면에 충분한 코팅층을 형성하는데 어려움이 있을 수 있다. 반면에, 산화 알루미늄 함량이 100ppm을 초과하는 경우, 두꺼운 코팅층이 형성되어 리튬 이온의 이동성에 장애를 받아 저항 증가 및 출력 특성에 영향을 줄 수 있다. In the present invention, the content of aluminum in the aluminum oxide coating layer having the negative surface charge value may be 5 ppm to 100 ppm based on the total weight of the cathode active material. If the content of aluminum oxide is less than 5 ppm, it may be difficult to form a sufficient coating layer on the surface of the cathode active material because the amount of aluminum oxide used for the surface coating is small. On the other hand, when the aluminum oxide content exceeds 100 ppm, a thick coating layer is formed, which obstructs the mobility of lithium ions and may affect the resistance increase and the output characteristics.

한편, 양극 활물질 표면에 형성되는 코팅층의 경우 표면 전하의 상태에 따라 코팅 양상이 달라질 수 있다. 즉, 종래 도 1a에 도시한 양(+)의 표면 전하를 가지는 산화 알루미늄 (α-Al2O3)의 경우, 산화 알루미늄끼리 응집성이 있어 양극 활물질 표면에 균일하게 코팅되기 어렵고 분진이 날리는 현상이 발생하는 문제점이 있다. 더욱이, 양의 표면 전하값을 가지는 산화 알루미늄을 양극 활물질 표면에 밀착시키기 위해서는 추가 소성이 불가피하다. 이에 반하여, 도 1b에 도시한 음(-)의 표면 전하값을 가지는 산화 알루미늄 (mα-Al2O3)의 경우, 소프트 타입으로 발림성이 우수할 뿐만 아니라, 상대적으로 전단력이 강하게 작용하여 분산성이 우수하고, 또한 추가 소성 없이도 양극 활물질 입자 표면에 잘 밀착되는 물성을 가진다. 따라서, 본원발명에서는 양극 활물질 표면을 음의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄을 이용해 표면 개질함으로써, 양(+)의 표면 전하를 가지는 산화 알루미늄(α-Al2O3) 입자를 사용하여 코팅한 경우와 달리 코팅 후 추가 소성 공정을 실시하지 않아도 양극 활물질 입자 표면으로부터 탈리되지 않는 균일한 분포의 산화 알루미늄 코팅층을 형성할 수 있다. 따라서, 리튬 이차전지 용량 증가 및 고온 고전압에서의 사이클 수명 특성을 확보할 수 있다.
On the other hand, in the case of the coating layer formed on the surface of the cathode active material, the coating pattern may vary depending on the state of the surface charge. That is, in the case of aluminum oxide (-Al 2 O 3 ) having the positive (+) surface charge shown in FIG. 1A, the aluminum oxide is coherent with each other and is not uniformly coated on the surface of the cathode active material, There is a problem that occurs. Further, additional firing is inevitable in order to bring aluminum oxide having a positive surface charge value into contact with the surface of the cathode active material. On the contrary, in the case of aluminum oxide (m? -Al 2 O 3 ) having a negative (-) surface charge value shown in FIG. 1B, not only is it soft type, but also has excellent spreadability and relatively strong shear force, And has a physical property to adhere well to the surface of the positive electrode active material particles without further firing. Therefore, in the present invention, when the surface of the positive electrode active material is coated with aluminum oxide (-Al 2 O 3 ) particles having positive (+) surface charge by surface modification using aluminum oxide having a negative surface charge value , It is possible to form a uniformly distributed aluminum oxide coating layer which does not separate from the surface of the cathode active material particles even if no additional firing process is performed after coating. Therefore, the capacity of the lithium secondary battery can be increased and the cycle life characteristics at a high temperature and a high voltage can be ensured.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 일련의 과정을 통해 무중력 혼합 장치를 이용하여 상기 화학식 1로 표시되는 리튬 전이금속 산화물 입자와, 음의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄 (mα-Al2O3) 입자를 혼합하는 단계를 포함하는 양극 활물질의 제조 방법을 제공한다.In one embodiment of the present invention, a lithium-transition metal oxide particle represented by Formula 1 and aluminum oxide (m? -Al 2 O 3 ) having a negative surface charge value are formed through a series of processes using a gravity- And a step of mixing the particles.

즉, 본 발명의 방법에서는 상기 알루미늄 입자와 리튬 전이금속 활물질 입자의 혼합을 통상적인 혼합 방법 대신 전단력을 이용한 무중력 건식 혼합 방법을 이용하여 실시함으로써, 종래 고속 회전을 동반하는 볼밀 및 프레너터 밀 등의 혼합 공정으로부터 발생될 수 있는 양극 활물질 표면 손상 등과 같음 문제점을 개선할 수 있다.That is, in the method of the present invention, the aluminum particles and the lithium-transition metal active material particles are mixed using a gravity-free dry mixing method using a shear force instead of a conventional mixing method. Thus, a ball mill and a frenner mill Problems such as surface damage of the cathode active material that can be generated from the mixing process, and the like can be solved.

구체적으로, 상기 무중력 혼합 단계는 양극 활물질 입자와 음의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄 (mα-Al2O3) 입자를 무중력 혼합 장치에 투입한 다음, 실시한다. 이때, 무중력 혼합 장치는 회전하는 나선형 형태의 메인 집합체과 세 개의 서브 집합체를 구비할 수 있다. 또한, 상기 무중력 혼합 단계는 상기 메인 집합체에 접합된 세 개의 서브 집합체가 회전하면서, 집합체들의 전단력을 통해 노즐로부터 재료들을 분사하여 거의 무중력 상태로 혼합되도록 실시될 수 있다. 구체적으로, 상기 무중력 혼합 단계는 날개의 선단 주속도가 예를 들어 2m/s 이상, 바람직하게는 5m/s 내지 30m/s 이고, 회전 속도가 100 내지 2000 rpm 이며, 토출압이 0.1 MPa 이상, 바람직하게는 0.1 MPa 내지 1.47 MPa가 되는 전단력 조건하에서 실시할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 상기 리튬 전이금속 산화물 입자 표면을 산화 알루미늄 입자로 표면 처리한 후에, 추가 소성 공정을 배제할 수 있다.
Specifically, in the zero-gravity mixing step, the cathode active material particles and aluminum oxide (m? -Al 2 O 3 ) particles having negative surface charge values are charged into a zero-gravity mixing apparatus. In this case, the zero-gravity mixing device may include a main aggregate in the form of a rotating spiral and three sub-aggregates. Also, the zero gravity mixing step may be performed such that the three subassemblies joined to the main aggregate are rotated, and the materials are injected from the nozzles through the shear force of the aggregates so as to be mixed in almost zero gravity. Specifically, in the zero gravity mixing step, the tip peripheral speed of the blade is 2 m / s or more, preferably 5 m / s to 30 m / s, the rotation speed is 100 to 2000 rpm, the discharge pressure is 0.1 MPa or more, Preferably 0.1 MPa to 1.47 MPa, under a shear force condition. Further, in the present invention, after the surface of the lithium-transition metal oxide particle surface is treated with aluminum oxide particles, an additional calcination step can be eliminated.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 표면 개질된 양극 활물질을 포함하는 이차전지용 양극을 제공한다. 상기 양극은 선택적으로 도전재, 바인더, 충진제 등을 포함할 수 있다.Also, in one embodiment of the present invention, there is provided a cathode for a secondary battery comprising the surface-modified cathode active material. The anode may optionally include a conductive material, a binder, a filler, and the like.

이때, 상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다.At this time, the conductive material 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.

이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 그라파이트; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼니스 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. 시판되고 있는 도전재의 구체적인 예로는 아세틸렌 블랙 계열인 쉐브론 케미칼 컴퍼니(Chevron Chemical Company)나 덴카 블랙(Denka Singapore Private Limited), 걸프 오일 컴퍼니 (Gulf Oil Company) 제품 등), 케트젠블랙(Ketjenblack), EC 계열(아르막 컴퍼니(Armak Company) 제품), 불칸 (Vulcan) XC-72(캐보트 컴퍼니(Cabot Company) 제품) 및 수퍼(Super) P(Timcal 사 제품) 등이 있다.Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing a chemical change in the battery, and includes, for example, 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. Concrete examples of commercially available conductive materials include acetylene black series such as Chevron Chemical Company, Denka Singapore Private Limited, Gulf Oil Company, etc.), Ketjenblack, EC (Armak Company), Vulcan XC-72 (Cabot Company), and Super P (Timcal).

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 공중합제 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, and various copolymers.

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

본 발명은 상기 양극 합제를 NMP 등의 용매에 혼합하여 만들어진 슬러리를 양극 집전체 상에 도포한 후 건조 및 압연하여 제조하는 이차전지용 양극을 제공한다.The present invention provides a positive electrode for a secondary battery, which is produced by coating a slurry prepared by mixing the positive electrode material mixture with a solvent such as NMP, and then drying and rolling the slurry.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3㎛ 내지 500㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 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 is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such a positive electrode collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change to the battery, and may be formed on the surface of stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon or aluminum or stainless steel 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.

또한, 본 발명은 상기 양극을 포함하는 이차전지를 제공한다. 바람직하게는 상기 이차전지는 리튬 이차전지일 수 있다. 상기 리튬 이차전지는 상기 양극과 음극, 분리막 및 리튬 함유 비수계 전해액으로 구성되어 있다.The present invention also provides a secondary battery comprising the positive electrode. Preferably, the secondary battery is a lithium secondary battery. The lithium secondary battery is composed of the positive electrode and the negative electrode, a separator, and a lithium-containing non-aqueous electrolyte.

상기 음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질을 포함하고 있는 음극 합제를 도포한 후 건조하여 제조되며, 상기 음극 합제에는 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등의 성분들이 포함될 수 있다.The negative electrode is prepared, for example, by applying a negative electrode mixture containing a negative electrode active material on a negative electrode collector and then drying the same. The negative electrode mixture may contain a conductive material, a binder, a filler or the like &Lt; / RTI &gt;

상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 천연 흑연, 인조 흑연, 팽창 흑연, 탄소섬유, 난흑연화성 탄소, 카본블랙, 카본나노튜브, 플러렌, 활성탄 등의 탄소 및 흑연재료; 리튬과 합금이 가능한 Al, Si, Sn, Ag, Bi, Mg, Zn, In, Ge, Pb, Pd, Pt, Ti 등의 금속 및 이러한 원소를 포함하는 화합물; 금속 및 그 화합물과 탄소 및 흑연재료의 복합물; 리튬 함유 질화물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 탄소계 활물질, 규소계 활물질, 주석계 활물질, 또는 규소-탄소계 활물질이 더욱 바람직하며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수도 있다.Examples of the negative electrode active material include carbon and graphite materials such as natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, carbon fiber, non-graphitizable carbon, carbon black, carbon nanotube, fullerene and activated carbon; Metals such as Al, Si, Sn, Ag, Bi, Mg, Zn, In, Ge, Pb, Pd, Pt and Ti which can be alloyed with lithium and compounds containing these elements; Complexes of metals and their compounds and carbon and graphite materials; Lithium-containing nitrides, and the like. Among them, a carbon-based active material, a silicon-based active material, a tin-based active material, or a silicon-carbon based active material is more preferable, and these may be used singly or in combination of two or more.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3㎛ 내지 500㎛의 두께로 만든다. 이러한 음극 집전체는, 당해 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. 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 current collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery. Examples of the negative electrode current collector include copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, copper or stainless steel Surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, 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 내지 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5㎛ 내지 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 비수계 전해액은 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 상기 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.The lithium salt-containing nonaqueous electrolyte solution is composed of an electrolyte solution and a lithium salt. As the electrolyte solution, a nonaqueous organic solvent, an organic solid electrolyte, and an inorganic solid electrolyte may be used.

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, 폴리비닐알코올, 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 , Li 4 Nitrides, halides, sulfates and the like of Li such as 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, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란리튬, 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 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

또한, 전해액에는 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 the charge / discharge characteristics and the flame retardancy, the electrolytic solution may be mixed with an organic solvent such as pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, hexaphosphoric triamide, Benzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrrole, 2-methoxyethanol, . 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.

상기와 같은 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 고온 안정성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지모듈에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다.Such a secondary battery includes a plurality of battery cells used as a power source for a middle- or large-sized device requiring high temperature stability, long cycle characteristics, and high rate characteristics, And may be suitably used as a unit cell in a middle- or large-sized battery module.

상기 중대형 디바이스의 바람직한 예로는 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력 저장장치 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Preferred examples of the above medium to large devices include a power tool that is powered by an electric motor and moves; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), and the like; An electric motorcycle including an electric bike (E-bike) and an electric scooter (E-scooter); An electric golf cart; Power storage devices, and the like, but the present invention is not limited thereto.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
In the foregoing detailed description of the present invention, specific examples have been described. However, various modifications are possible within the scope of the present invention. The technical spirit of the present invention should not be limited to the embodiments of the present invention but should be determined by the claims and equivalents thereof.

실시예Example

실시예Example 1 One

Li(Ni1 /3Mn1 /3Co1 /3O2) 양극 활물질 100 중량부 당 -2mV의 음의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄(mα-Al2O3) 1 중량%를 칭량하여 무중력 혼합 장치(모델명: NOB-130, 날개의 선단 주속도: 5m/s, 토출압: 0.1 MPa. 회전 속도: 1200rpm)를 이용하여 20분간 무중력 혼합 공정을 실시하여, 음의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄 (mα-Al2O3)으로 표면 처리된 양극 활물질 입자(A)를 제조하였다. Li (Ni 1/3 Mn 1 /3 Co 1/3 O 2) were weighed to zero gravity the positive electrode active material 100 1 wt% by weight of the negative surface charge value with aluminum (mα-Al 2 O 3) oxidation of -2mV per unit Weightless mixing process was carried out for 20 minutes using a mixing device (Model NOB-130, wing tip main speed: 5 m / s, discharge pressure: 0.1 MPa, rotation speed: 1200 rpm) To prepare a cathode active material particle (A) surface-treated with aluminum (m? -Al 2 O 3 ).

이어서, 상기 양극 활물질 : 도전재 : 바인더의 비가 중량을 기준으로 96 : 2 : 2가 되도록 하여 양극 슬러리를 제조한 후, 상기 슬러리를 Al 호일에 도포한 후 압연 및 건조하여 이차전지용 양극을 제조하였다. 상기 양극을 coin type의 형태로 타발한 후 coin type 전지를 구성하였다. 음극 활물질로는 Li-metal을 사용하였으며, 전해액으로는 카보네이트 전해액에 LiPF6가 1M 녹아있는 전해액을 사용하였다.
Subsequently, a positive electrode slurry was prepared in such a manner that the ratio of the positive electrode active material: conductive material: binder was 96: 2: 2 based on the weight, and the slurry was applied to an Al foil, rolled and dried to prepare a positive electrode for a secondary battery . The anode was coin type to form a coin type cell. Li-metal was used as an anode active material, and an electrolytic solution in which 1 M of LiPF 6 was dissolved in a carbonate electrolyte was used.

비교예Comparative Example 1 One

Li(Ni1 /3Mn1 /3Co1 /3O2) 양극 활물질 100 중량부 당 양(+)의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄(α-Al2O3) 1 중량%를 칭량하여 1200rpm의 속도로 20분간 혼합 공정을 실시한 후, 600℃ 온도로 소성하여 양의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄 (α-Al2O3)으로 표면 처리된 양극 활물질 입자(B)를 제조하였다. Li (Ni 1/3 Mn 1 /3 Co 1/3 O 2) a cathode active material per 100 parts by weight positive surface charge values for having aluminum oxide (α-Al 2 O 3) were weighed a 1 wt% 1200rpm , Followed by baking at 600 ° C. to prepare cathode active material particles (B) surface-treated with aluminum oxide (α-Al 2 O 3 ) having a positive surface charge value.

이어서, 상기 양극 활물질 : 도전재 : 바인더의 비가 중량을 기준으로 96 : 2 : 2가 되도록 하여 양극 슬러리를 제조한 후, 상기 슬러리를 Al 호일에 도포한 후 압연 및 건조하여 이차전지용 양극을 제조하였다. 상기 양극을 coin type의 형태로 타발한 후 coin type 전지를 구성하였다. 음극 활물질로는 Li-metal을 사용하였으며, 전해액으로는 카보네이트 전해액에 LiPF6가 1M 녹아있는 전해액을 사용하였다.
Subsequently, a positive electrode slurry was prepared in such a manner that the ratio of the positive electrode active material: conductive material: binder was 96: 2: 2 based on the weight, and the slurry was applied to an Al foil, rolled and dried to prepare a positive electrode for a secondary battery . The anode was coin type to form a coin type cell. Li-metal was used as an anode active material, and an electrolytic solution in which 1 M of LiPF 6 was dissolved in a carbonate electrolyte was used.

실험예Experimental Example 1. One.

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 이차전지에 대한 상온 충방전 테스트 및 고온 고전압 수명 테스트를 실시하고, 그 결과를 도 3 및 도 4에 나타내었다. 구체적으로, 상온에서 0.1C/0.1C로 3V에서 4.25V까지 충방전을 진행하며 용량을 확인하여 상온 충방전 테스트를 실시하였고, 45℃에서 1C/2C 4.35V에서 100 사이클을 돌려 고온 고전압 수명 테스트를 실시하였다.The secondary batteries prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were subjected to a normal temperature charge-discharge test and a high-temperature high-voltage life test, and the results are shown in FIG. 3 and FIG. Specifically, charge and discharge were carried out from 3V to 4.25V at room temperature, and charge / discharge was performed from 3V to 4.25V. The capacity was checked and the charge / discharge test was carried out at room temperature. 100 cycles were carried out at 45C for 1C / 2C 4.35V for high- Respectively.

도 3 및 도 4를 살펴보면, 100 사이클 기준으로 실시예 1의 음의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄 (mα-Al2O3)으로 표면 처리된 양극 활물질을 이용한 이차전지의 경우, 비교예 1의 코팅 후 추가 소성을 진행했던 양의 표면 전하를 가지는 산화 알루미늄 (α-Al2O3)으로 표면 처리된 양극 활물질을 이용한 이차전지와 비교하여 공정 과정은 보다 단순해 졌으며, 추가 소성을 진행하지 않았음에도 용량 및 사이클 특성에 큰 차이가 없었다. 오히려, 추가 소성을 진행하기 않기 때문에, 양극 활물질의 표면 손상이 개선되어 사이클 특성이 보다 개선된 것을 확인할 수 있었다.3 and 4, in the case of a secondary battery using a cathode active material surface-treated with aluminum oxide (m? -Al 2 O 3 ) having a negative surface charge value of Example 1 on the basis of 100 cycles, Compared with secondary batteries using a cathode active material surface-treated with aluminum oxide (α-Al 2 O 3 ) having an amount of surface charge that has undergone additional firing after coating, the process was simplified and no further firing was performed There was no significant difference in capacity and cycle characteristics. On the contrary, since no further firing was performed, it was confirmed that the surface damage of the cathode active material was improved and the cycle characteristics were further improved.

Claims (12)

이차전지용 양극 활물질로서,
하기 화학식 1로 표시되는 리튬 전이금속 산화물 입자와,
상기 리튬 전이금속 산화물 입자 표면에 형성된 음의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄 (mα-Al2O3) 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 양극 활물질.
[화학식 1]
Li1 +x(NiaMnbCo1 -a-b-x)O2
상기 식에서, -0.1≤x≤0.1, 0≤a≤1, 0≤x+a+b≤1이다.
A positive electrode active material for a secondary battery,
A lithium transition metal oxide particle represented by the following formula (1)
The lithium transition oxide has a surface charge negative aluminum formed on the metal oxide particle surface (mα-Al 2 O 3) secondary battery, the positive electrode active material comprises a coating layer.
[Chemical Formula 1]
Li 1 + x (Ni a Mn b Co 1 -abx ) O 2
In the above formula, -0.1? X? 0.1, 0? A? 1, 0? X + a + b?
청구항 1에 있어서,
상기 리튬 전이금속 산화물은 큐빅구조를 갖는 스피넬 Li[Ni0.5Mn1.5- xCox]O4 (0≤x≤0.1)인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
The lithium transition metal oxide may be spinel Li [Ni 0 . 5 Mn 1 . 5 x Co x ] O 4 (0? X ? 0.1).
청구항 1에 있어서,
상기 음의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄 (mα-Al2O3) 코팅층의 pH는 3 내지 11이며, 코팅층의 표면 전하 값은 -40㎷ 내지 -1㎷인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the pH of the aluminum oxide (m? -Al 2 O 3 ) coating layer having the negative surface charge value is from 3 to 11, and the surface charge value of the coating layer is from -40 ㎷ to -1 질. .
청구항 3에 있어서,
상기 산화 알루미늄 (mα-Al2O3) 코팅층의 pH는 7이고, 표면 전하 값은 -20㎷인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극 활물질.
The method of claim 3,
The aluminum oxide (mα-Al 2 O 3) and the pH of the coating layer 7, the surface charge value is a cathode active material for a lithium secondary battery characterized in that -20㎷.
청구항 1에 있어서,
상기 산화 알루미늄(mα-Al2O3) 코팅층은 단층 또는 다층 형태의 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
The aluminum oxide (mα-Al 2 O 3) coating the cathode active material for a lithium secondary battery characterized by having a structure of a single-layer or multi-layer form.
청구항 1에 있어서,
상기 산화 알루미늄(mα-Al2O3) 코팅층의 전체 두께는 30nm 이하인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the total thickness of the aluminum oxide (m? -Al 2 O 3 ) coating layer is 30 nm or less.
청구항 1에 있어서,
상기 산화 알루미늄 코팅층 내의 알루미늄의 함량은 양극 활물질의 총 중량을 기준으로 5ppm 내지 100ppm 인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the content of aluminum in the aluminum oxide coating layer is 5 ppm to 100 ppm based on the total weight of the cathode active material.
하기 화학식 1로 표시되는 리튬 전이금속 산화물 입자와, 음의 표면 전하 값을 가지는 산화 알루미늄 (mα-Al2O3) 입자를 무중력 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 양극 활물질의 제조 방법;
[화학식 1]
Li1 +x(NiaMnbCo1 -a-b-x)O2
상기 식에서, -0.1≤x≤0.1, 0≤a≤1, 0≤x+a+b≤1이다.
A method for producing a cathode active material according to claim 1, comprising the step of weightless mixing lithium transition metal oxide particles represented by the following formula (1) and aluminum oxide (m? -Al 2 O 3 ) particles having a negative surface charge value Manufacturing method;
[Chemical Formula 1]
Li 1 + x (Ni a Mn b Co 1 -abx ) O 2
In the above formula, -0.1? X? 0.1, 0? A? 1, 0? X + a + b?
청구항 8에 있어서,
상기 무중력 혼합 단계는 날개의 선단 주속도가 2m/s 이상이고, 회전 속도가 100rpm 내지 2000rpm 이며, 토출압이 0.1 MPa 이상인 조건하에서 실시하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 8,
Wherein the non-gravity mixing step is carried out under a condition that a tip peripheral speed of the blade is 2 m / s or more, a rotation speed is 100 rpm to 2000 rpm, and a discharge pressure is 0.1 MPa or more.
청구항 9에 있어서,
상기 무중력 혼합 단계는 날개의 선단 주속도가 5 m/s 내지 30 m/s 이고, 회전 속도가 100rpm 내지 2000rpm 이며, 토출압이 0.1 MPa 내지 1.47 MPa인 조건하에서 실시하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 9,
Wherein the zero gravity mixing step is carried out under conditions that the tip peripheral speed of the blade is 5 m / s to 30 m / s, the rotation speed is 100 rpm to 2000 rpm, and the discharge pressure is 0.1 MPa to 1.47 MPa. Gt;
청구항 1 기재의 양극 활물질,
선택적으로 도전재, 바인더 및 충진제를 하나 이상 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 양극.
The positive electrode active material according to claim 1,
Optionally further comprising at least one of a conductive material, a binder and a filler.
청구항 11 기재의 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 및 비수 전해액을 구비한 리튬 이차전지.A lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte according to claim 11.
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