KR20160105348A - Positive electrode active material, and positive electrode and lithium secondary battery comprising the same - Google Patents

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곽익순
조승범
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Abstract

The present invention relates to a positive electrode active material for a lithium secondary battery, which comprises a lithium nickel-manganese-cobalt oxide represented by chemical formula 1: Li_aNi_xMn_yCo_zO_2, wherein 1<= a <= 1.2, x = 1 - y - z, 0 < y < 1, and 0 < z <1; x > y; and z = ny or y = nz, and n > 1. The lithium nickel-manganese-cobalt oxide included in the positive electrode active material according to the present invention has a nickel content higher than a manganese content, and thus can suppress generation of Ni^(2+), thereby preventing Ni^(2+) from moving to a lithium layer and deteriorating electrochemical performance. Furthermore, improvement on output and high capacity can be adjusted and achieved by appropriately adjusting manganese and cobalt contents as desired. Accordingly, the positive electrode active material according to the present invention can be advantageously used for manufacture of a positive electrode for a lithium secondary battery and manufacture of a lithium secondary battery including the positive electrode.

Description

양극 활물질, 이를 포함하는 양극 및 리튬 이차전지{POSITIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL, AND POSITIVE ELECTRODE AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a positive electrode active material, a positive electrode containing the same, and a lithium secondary battery,

본 발명은 출력 향상과 고용량을 달성할 수 있는 리튬 이차전지용 양극 활물질, 이를 포함하는 양극 및 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a positive electrode active material for a lithium secondary battery capable of achieving improved output and a high capacity, a positive electrode containing the same and a lithium secondary battery.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대한 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices have increased, there has been a rapid increase in demand for secondary batteries as energy sources. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries, which exhibit high energy density and operating potential, long cycle life, Batteries have been commercialized and widely used.

또한, 최근에는 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.In recent years, there has been a growing interest in environmental issues, and as a result, electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs), which can replace fossil-fueled vehicles such as gasoline vehicles and diesel vehicles, And the like.

이러한 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등은 동력원으로서 니켈 수소금속(Ni-MH) 이차전지 또는 높은 에너지 밀도, 높은 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지를 사용하고 있는데, 리튬 이차전지를 전기 자동차에 사용할 경우에는 높은 에너지 밀도와 단시간에 큰 출력을 발휘할 수 있는 특성과 더불어, 가혹한 조건 하에서 10년 이상 사용될 수 있어야 하므로, 기존의 소형 리튬 이차전지보다 월등히 우수한 안전성 및 장기 수명 특성이 필연적으로 요구된다. 또한, 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등에 사용되는 이차전지는 차량의 작동 조건에 따라 우수한 레이트(rate) 특성과 파워(power) 특성이 요구된다.Such electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV) use nickel metal hydride (Ni-MH) secondary batteries as a power source or lithium secondary batteries having high energy density, high discharge voltage and output stability. Is required to be used for an electric vehicle for 10 years or more under severe conditions in addition to high energy density and characteristics capable of exhibiting large output in a short period of time. Therefore, it is inevitable that safety and long- . In addition, a secondary battery used in an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and the like requires excellent rate characteristics and power characteristics depending on operating conditions of the vehicle.

현재, 리튬 이온 이차전지의 양극 활물질로는, 층상 구조(layered structure)의 LiCoO2와 같은 리튬-함유 코발트 산화물, 층상 구조의 LiNiO2와 같은 리튬-함유 니켈 산화물, 스피넬 결정 구조의 LiMn2O4와 같은 리튬-함유 망간 산화물 등이 사용되고 있다.At present, as a cathode active material of a lithium ion secondary battery, a lithium-containing cobalt oxide such as LiCoO 2 of a layered structure, a lithium-containing nickel oxide such as LiNiO 2 of a layered structure, LiMn 2 O 4 of a spinel crystal structure And lithium-containing manganese oxides such as lithium manganese oxide and lithium manganese oxide.

LiCoO2는 우수한 사이클 특성 등의 제반 물성이 우수하여 현재 많이 사용되고 있지만 안전성이 낮고, 원료인 코발트의 자원적 한계로 인한 가격 상의 문제점으로 인해 전기자동차 등과 같은 분야의 동력원으로 대량 사용하는 데에는 한계가 있다. 또한, LiNiO2는 그 제조방법에 따른 특성상, 합리적인 비용으로 실제 양산 공정에 적용하기에 어려움이 있다.LiCoO 2 has excellent properties such as excellent cycle characteristics and is widely used at present but its safety is low and there is a limitation on mass use as a power source for fields such as electric vehicles due to a problem of price due to the resource limit of raw material cobalt . In addition, LiNiO 2 is difficult to apply to an actual mass production process at a reasonable cost due to the characteristics of the production method thereof.

한편, LiMnO2, LiMn2O4 등의 리튬 망간 산화물은 원료 자원이 풍부하고 환경친화적인 망간을 사용한다는 장점이 있으므로 LiCoO2를 대체할 수 있는 양극 활물질로서 많은 관심을 모으고 있으나, 이들 리튬 망간 산화물 역시 사이클 특성 등이 나쁘다는 단점을 가지고 있다. 구체적으로, LiMnO2는 초기 용량이 작고, 일정한 용량에 이를 때까지 수십 회의 충방전 사이클이 필요하다는 단점이 있다. 또한, LiMn2O4은 사이클이 계속됨에 따라 용량 저하가 심각하고, 특히 50℃ 이상의 고온에서 전해액의 분해, 망간의 용출 등으로 인해 사이클 특성이 급격히 저하되는 단점이 있다.On the other hand, lithium manganese oxides such as LiMnO 2 and LiMn 2 O 4 have a great interest as a cathode active material capable of replacing LiCoO 2 because they have the advantage of using manganese rich in raw material resources and environmentally friendly. However, But also has a disadvantage in that the cycle characteristics are poor. Specifically, LiMnO 2 has a disadvantage in that the initial capacity is small and several dozens of charge-discharge cycles are required until a certain capacity is reached. In addition, LiMn 2 O 4 has a disadvantage in that the cycle capacity is seriously deteriorated as the cycle continues, and in particular, at a high temperature of 50 ° C or higher, the cycle characteristics are drastically lowered due to decomposition of the electrolytic solution and elution of manganese.

한편, LiNiO2계 양극 활물질은 충방전 사이클에 동반하는 체적 변화에 따라 결정 구조의 급격한 상전이가 나타나고, 공기와 습기에 노출되었을 때 안정성이 급격히 저하되는 단점이 있으나, 상기 코발트계 산화물에 비해 저렴하고 4.3 V로 충전되었을 때, 높은 방전 용량을 나타내는 장점을 가진다. On the other hand, in the LiNiO 2 cathode active material, there is a disadvantage in that a rapid phase transition of the crystal structure occurs depending on the volume change accompanied by the charge / discharge cycle and the stability is rapidly lowered when exposed to air and moisture. However, When charged to 4.3 V, it has the advantage of exhibiting a high discharge capacity.

이에 LiNiO2계 양극 활물질의 단점을 해결하기 위해, 니켈의 일부를 망간, 코발트 등의 다른 전이금속으로 치환한 형태의 리튬 전이금속 산화물이 제안되었으며, 예컨대 니켈-망간과 니켈-코발트-망간이 각각 1:1 또는 1:1:1로 혼합된 리튬 산화물을 양극 활물질에 사용하기 위한 시도 및 연구가 이루어졌다. In order to solve the disadvantage of the LiNiO 2 based cathode active material, a lithium transition metal oxide in which a part of nickel is substituted with another transition metal such as manganese or cobalt has been proposed. For example, nickel-manganese and nickel-cobalt-manganese Attempts and studies have been made to use 1: 1 or 1: 1: 1 mixed lithium oxide in the cathode active material.

니켈, 코발트 또는 망간을 혼합하여 제조된 양극 활물질은 각각의 전이금속들을 따로 사용하여 제조한 전지에 비해 제반 물성이 향상되었으나, 고율 특성 면에서는 여전히 개선이 요구되고 있고, 또한 니켈과 망간을 동 당량으로 구성하는 경우, Mn4 +이온이 Ni2 + 이온의 형성을 유도하여 형성된 Ni2 +가 Li 사이트(site)로 이동하여 전기화학적 성능이 낮아진다는 문제점이 있다, The positive electrode active material prepared by mixing nickel, cobalt or manganese has improved physical properties in comparison with a battery prepared by using the respective transition metals separately, but still needs to be improved in terms of high-rate characteristics, and nickel and manganese when composed of, Mn 4 + ions are Ni 2 + moves to the Li site (site) to lower the electrochemical performance formed by inducing the formation of Ni 2 + ion has a problem,

따라서, 각각의 양극 활물질이 갖는 결점을 극복 내지 최소화하며, 전지 성능 밸런스가 우수한 활물질로서 층상 구조를 갖는 리튬 니켈-망간-코발트계 복합 산화물의 개발이 요구된다. Therefore, it is required to develop a lithium nickel-manganese-cobalt composite oxide having a layered structure as an active material having excellent battery performance balance, overcoming or minimizing defects of each cathode active material.

본 발명의 목적은 망간과 코발트의 함량을 조절하여 출력 향상과 고용량을 달성할 수 있는 리튬 이차전지용 양극 활물질을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a cathode active material for a lithium secondary battery which can improve the output and achieve a high capacity by controlling the contents of manganese and cobalt.

본 발명의 다른 목적은 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지용 양극을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a positive electrode for a lithium secondary battery comprising the positive electrode active material.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 리튬 이차전지용 양극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a lithium secondary battery including the positive electrode for the lithium secondary battery.

상기 목적에 따라, 본 발명은 하기의 구성을 가지는 리튬 이차전지용 양극 활물질을 제공한다.According to the above object, the present invention provides a cathode active material for a lithium secondary battery having the following constitution.

(1) 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 니켈-망간-코발트 산화물을 포함하는 리튬 이차전지용 양극 활물질: (1) A cathode active material for a lithium secondary battery comprising a lithium nickel-manganese-cobalt oxide represented by the following formula (1)

[화학식 1][Chemical Formula 1]

LiaNixMnyCozO2 Li a Ni x Mn y Co z O 2

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

1≤a≤1.2, x=1-y-z, 0<y<1, 0<z<1이고,1? A? 1.2, x = 1-y-z, 0 <y <1, 0 <z <

x>y이며,x > y,

z=ny 또는 y=nz이고, n>1이다. z = ny or y = nz, and n >

(2) 상기 x가 0.4≤x≤0.95의 값을 가지는 상기 (1)에 기재된 리튬 이차전지용 양극 활물질.(2) The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to (1), wherein x has a value of 0.4? X? 0.95.

(3) 상기 리튬 니켈-망간-코발트 산화물이 포함하는 상기 니켈 중, 상기 망간 함량에 대응하는 양의 니켈이 Ni2 +의 형태로 존재하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 리튬 이차전지용 양극 활물질.3, the lithium-nickel-manganese-of the nickel containing cobalt oxide, a lithium secondary battery positive electrode according to (1) or (2) the amount of nickel corresponding to the manganese content in the form of Ni 2 + Active material.

(4) 상기 리튬 니켈-망간-코발트 산화물이 포함하는 상기 니켈 중, 상기 망간 함량에 대응하는 함량을 초과하는 양의 니켈이 Ni3 +의 형태로 존재하는 상기 (3)에 기재된 리튬 이차전지용 양극 활물질.(4) The positive electrode for lithium secondary battery according to (3), wherein nickel in an amount exceeding a content corresponding to the manganese content in the nickel contained in the lithium nickel-manganese-cobalt oxide exists in the form of Ni 3 + Active material.

(5) 상기 Ni은 +2 보다 큰 평균 산화수를 가지는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 리튬 이차전지용 양극 활물질.(5) The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to any one of (1) to (4), wherein the Ni has an average oxidation number greater than +2.

(6) 상기 Li을 제외한 Ni, Mn 및 Co의 평균 산화수가 3.0을 초과하는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 리튬 이차전지용 양극 활물질.(6) The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to any one of (1) to (5), wherein an average oxidation number of Ni, Mn and Co other than Li is 3.0 or more.

(7) 상기 리튬 니켈-망간-코발트 산화물이 전이금속을 함유하고 있는 전이금속-산화물층(MO층)과 리튬을 함유하고 있는 Li-산화물층(가역적 리튬층)을 포함하고, 상기 MO층은 Ni2 + 및 Ni3 +를 함유하며, 상기 Ni2 + 중 일부가 상기 가역적 리튬층에 삽입되어 있는 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 리튬 이차전지용 양극 활물질.(7) The lithium-nickel-manganese-cobalt oxide includes a transition metal-oxide layer (MO layer) containing a transition metal and a Li-oxide layer (reversible lithium layer) containing lithium, The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to any one of (1) to (6), wherein the positive electrode contains Ni 2 + and Ni 3 + , and a part of the Ni 2 + is inserted into the reversible lithium layer.

(8) 상기 가역적 리튬층에 삽입되는 Ni2 +의 함량이, 상기 가역적 리튬층에 포함된 전체 Li 사이트에서 Ni2 +가 점유하고 있는 사이트의 비율로서 5 몰% 이하인 상기 (7)에 기재된 리튬 이차전지용 양극 활물질.(8) The lithium secondary battery according to (7), wherein the content of Ni 2 + inserted into the reversible lithium layer is 5 mol% or less as a proportion of sites occupied by Ni 2 + in the entire Li sites included in the reversible lithium layer Cathode active material for secondary battery.

(9) 상기 Ni2 +는 니켈 이온의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 2 중량%인, 상기 (7)에 기재된 리튬 이차전지용 양극 활물질.(9) The cathode active material for a lithium secondary battery according to (7), wherein the Ni 2 + is 0.1 to 2% by weight based on the total weight of nickel ions.

(10) 상기 n이 2 내지 5의 자연수인 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 리튬 이차전지용 양극 활물질.(10) The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to any one of (1) to (8), wherein n is a natural number of 2 to 5.

또한, 본 발명은 (11) 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 리튬 이차전지용 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지용 양극을 제공한다.(11) A positive electrode for a lithium secondary battery comprising the positive electrode active material for a lithium secondary battery according to any one of (1) to (10).

나아가, 본 발명은 (12) 상기 리튬 이차전지용 양극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다. (13) 상기 리튬 이차전지는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차의 전원용으로 이용될 수 있다.Further, the present invention provides (12) a lithium secondary battery comprising the positive electrode for a lithium secondary battery. (13) The lithium secondary battery may be used for power supply of an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or a plug-in hybrid electric vehicle.

본 발명에 따른 리튬 이차전지용 양극 활물질이 포함하는 리튬 니켈-망간-코발트 산화물은 망간에 비해 니켈의 함량이 많으므로 Ni2 +의 생성을 억제하여 리튬층에 Ni2 +가 이동하여 전기화학적 성능이 저하하는 것을 방지할 수 있고, 망간과 코발트의 함량을 적절히 조절하여 필요에 따라 출력 향상과 고용량을 적절히 조절하여 달성할 수 있으므로, 리튬 이차전지용 양극의 제조, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.Lithium nickel containing a cathode active material for a lithium secondary battery according to the present invention - manganese - because cobalt oxide is many a content of nickel as compared to manganese and to suppress the formation of Ni 2 + Ni 2 + moves to the lithium layer electrochemical performance And the content of manganese and cobalt can be appropriately controlled so that the output can be improved and the capacity of the battery can be appropriately adjusted as required. Therefore, the production of a positive electrode for a lithium secondary battery and the production of a lithium secondary battery comprising the same Can be usefully used.

도 1 및 2는 각각 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 리튬 니켈-망간-코발트 산화물의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 3은 실시예 5 및 비교예 4에서 각각 제조된 리튬 이차전지에 대한 사이클 특성 평가 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 6 내지 8, 및 비교예 4 내지 6에서 각각 제조된 리튬 이차전지에 대한 사이클 특성 평가 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 5 및 비교예 4에서 각각 제조된 리튬 이차전지에 대한 HPPC를 이용한 리튬 이차전지의 저항 측정 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
1 and 2 are scanning electron microscope (SEM) photographs of the lithium nickel-manganese-cobalt oxide prepared in Example 1 and Comparative Example 1, respectively.
3 is a graph showing the results of an evaluation test of cycle characteristics of the lithium secondary batteries manufactured in Example 5 and Comparative Example 4, respectively.
4 is a graph showing the results of an evaluation test of cycle characteristics of lithium secondary batteries manufactured in Examples 6 to 8 and Comparative Examples 4 to 6, respectively.
5 is a graph showing resistance measurement results of a lithium secondary battery using HPPC for the lithium secondary battery manufactured in Example 5 and Comparative Example 4. FIG.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail in order to facilitate understanding of the present invention.

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.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명에 따른 리튬 이차전지용 양극 활물질은 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 니켈-망간-코발트 산화물을 포함한다. The cathode active material for a lithium secondary battery according to the present invention comprises a lithium nickel-manganese-cobalt oxide represented by the following general formula (1).

[화학식 1] [Chemical Formula 1]

LiaNixMnyCozO2 Li a Ni x Mn y Co z O 2

상기 화학식 1에서, 1≤a≤1.2, x=1-y-z, 0<y<1, 0<z<1이고, x>y이며, z=ny 또는 y=nz이고, n>1이다. 1, 0 < z < 1, x> y, z = ny or y = nz, and n &gt; 1.

본 발명에 따른 리튬 이차전지용 양극 활물질이 포함하는 리튬 니켈-망간-코발트 산화물은 x>y의 관계를 만족하는 것이다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 리튬 니켈-망간-코발트 산화물은 망간(Mn)에 비해 니켈(Ni)을 상대적으로 다량 포함하는 것일 수 있으며, 또한 망간 및 코발트(Co)에 비해 상대적으로 니켈 과잉의 조성을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 니켈의 함량(x)은 0.4≤x≤0.95의 값을 가질 수 있고, 바람직하게는 0.6≤x≤0.85의 값을 가질 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.6≤x≤0.82의 값을 가질 수 있다. The lithium nickel-manganese-cobalt oxide contained in the positive electrode active material for a lithium secondary battery according to the present invention satisfies the relationship x> y. That is, in one embodiment of the present invention, the lithium nickel-manganese-cobalt oxide may contain a relatively large amount of nickel (Ni) relative to manganese (Mn) May have an excess nickel composition. Specifically, the content (x) of the nickel may have a value of 0.4? X? 0.95, preferably 0.6? X? 0.85, more preferably 0.6? X? Lt; / RTI &gt;

상기 니켈의 함량이 0.4 이상일 경우에는 높은 용량을 기대할 수 있고, 0.95 이하일 경우에는 안전성이 저하되는 문제를 방지할 수 있다.When the content of nickel is 0.4 or more, a high capacity can be expected. When the content of nickel is 0.95 or less, safety can be prevented from being deteriorated.

상기 리튬 니켈-망간-코발트 산화물 내에서 망간과 니켈의 함량이 실질적으로 동일한 경우에는 Mn4 + 이온이 Ni2 + 이온의 형성을 유도하게 되므로, 상기 리튬 니켈-망간-코발트 산화물 내에서 니켈에 대한 상대적인 망간의 함량을 감소시키게 되면 Ni2 + 이온의 형성을 줄일 수 있고, 이에 따라 형성된 Ni2 + 이온이 가역적 Li 사이트(site)로 이동하여 암염 구조를 형성함으로써 전기화학적 성능을 퇴화시키게 되는 가능성을 줄일 수 있다.When the content of manganese and nickel in the lithium nickel-manganese-cobalt oxide is substantially the same, Mn 4 + ions induce the formation of Ni 2 + ions. Therefore, in the lithium nickel-manganese-cobalt oxide, Reducing the relative manganese content can reduce the formation of Ni 2 + ions, and thus the possibility that the formed Ni 2 + ions migrate to the reversible Li sites and form a salt structure, degrading the electrochemical performance Can be reduced.

따라서, 본 발명의 일례에 따른 상기 양극 활물질이 포함하는 리튬 니켈-망간-코발트 산화물은 망간(Mn)에 비해 니켈(Ni)을 상대적으로 다량 포함함으로써, 상기 리튬 니켈-망간-코발트 산화물에 포함된 전이금속 중 Ni2 +의 상대적인 함량을 줄일 수 있다. Therefore, the lithium nickel-manganese-cobalt oxide included in the positive electrode active material according to an embodiment of the present invention contains a relatively large amount of nickel (Ni) compared to manganese (Mn) The relative content of Ni 2 + in transition metals can be reduced.

본 발명의 일례에 따른 상기 양극 활물질이 포함하는 상기 리튬 니켈-망간-코발트 산화물 중, 상기 망간 함량에 대응하는 양의 니켈은 Ni2 +의 형태로 존재할 수 있고, 상기 망간 함량에 대응하는 함량을 초과하는 양의 니켈은 Ni3 +의 형태로 존재할 수 있다. Among the lithium nickel-manganese-cobalt oxides included in the cathode active material according to an exemplary embodiment of the present invention, nickel in an amount corresponding to the manganese content may exist in the form of Ni 2 + , and the content corresponding to the manganese content An excess amount of nickel may be present in the form of Ni &lt; 3 + &gt;.

따라서, 상기 양극 활물질이 포함하는 니켈은 +2보다 큰 평균 산화수를 가질 수 있으며, 전체적으로 상기 리튬 니켈-망간-코발트 산화물에서 상기 리튬을 제외한 니켈, 망간 및 코발트의 평균 산화수는 +3.0을 초과할 수 있다. Accordingly, the nickel contained in the positive electrode active material may have an average oxidation number greater than +2, and the average oxidation number of nickel, manganese, and cobalt excluding the lithium in the lithium nickel-manganese-cobalt oxide as a whole may exceed +3.0 have.

상기 리튬 니켈-망간-코발트 산화물은 전이금속을 함유하고 있는 전이금속-산화물층(MO층)과 리튬을 함유하고 있는 리튬-산화물층(가역적 리튬층)을 포함하고, 상기 전이금속-산화물층(MO층)에는 Ni2 +와 Ni3 +가 공존하고 있으며, 상기 Ni2 + 중 일부가 상기 가역적 리튬층에 삽입되어 상기 MO 층들과 상호 결합하는 형태를 가질 수 있다. Wherein the lithium nickel-manganese-cobalt oxide comprises a transition metal-oxide layer (MO layer) containing a transition metal and a lithium-oxide layer (reversible lithium layer) containing lithium, wherein the transition metal- MO layer), Ni 2 + and Ni 3 + coexist, and a part of the Ni 2 + may be inserted into the reversible lithium layer to mutually bond with the MO layers.

한편, 상기 Ni3 +는 Li+와 비슷한 크기를 가지는 Ni2 +에 비해 그 크기가 작으므로, 상기 Ni3 +가 증가함에 따라 전이금속을 함유하고 있는 전이금속-산화물층(MO층)과 리튬을 함유하고 있는 리튬-산화물층(가역적 리튬층)은 각각의 층을 차지하는 이온의 크기 차이에 의해 적절히 분리될 수 있다. 즉, 상기 양극 활물질은 리튬을 제외한 전이금속의 평균 산화수가 +3보다 크므로, 평균 산화수가 +3인 경우에 비해 전이금속 이온의 전반적인 크기가 작아지게 되고, 이에 따라 리튬 이온과의 크기 차이가 커지게 되어 층간 분리가 잘 이루어지므로, 안정적인 층상 결정구조를 형성할 수 있다. On the other hand, the Ni 3 + is because the size smaller than that of a Ni 2 + having the same size as Li +, the Ni 3 + increases as along the transition transition, which contains the metal the metal-oxide layer (MO layer) and lithium The lithium-oxide layer (reversible lithium layer) containing lithium can be appropriately separated by the difference in size of the ions occupying each layer. That is, since the average oxidation number of the transition metal except for lithium is greater than +3, the overall size of the transition metal ion becomes smaller as compared with the case where the average oxidation number is +3, So that a stable layered crystal structure can be formed.

상기 가역적 리튬층에 삽입되는 Ni2 +의 함량은 전체 리튬 사이트에서 Ni2 +가 점유하고 있는 사이트의 비율로서 5 몰% 이하일 수 있고, 바람직하게는 3 몰% 이하일 수 있으며, 예컨대 0.01 내지 5 몰%, 0.01 내지 3 몰%, 0.1 내지 5 몰%, 또는 0.1 내지 3 몰% 등일 수 있다. 상기 가역적 리튬층에 삽입된 Ni2 +의 함량이 5 몰% 이하인 경우 가역적 리튬층에 삽입되는 Ni2 +가 리튬 이온의 흡장 및 방출에 방해를 일으키는 것을 최소화하여 우수한 레이트 특성을 발휘할 수 있다. The content of Ni 2 + inserted into the reversible lithium layer may be 5 mol% or less, preferably 3 mol% or less, and 0.01 to 5 mol%, for example, as a ratio of sites occupied by Ni 2 + %, 0.01 to 3 mol%, 0.1 to 5 mol%, or 0.1 to 3 mol%, and the like. When the content of Ni 2 + inserted into the reversible lithium layer is 5 mol% or less, Ni 2 + inserted in the reversible lithium layer minimizes interference with the occlusion and release of lithium ions, and excellent rate characteristics can be exhibited.

한편, 이때 상기 Ni2 +의 양은 니켈 이온의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 2 중량%, 구체적으로 0.5 내지 1.5 중량%일 수 있다. On the other hand, the amount of Ni 2 + may be 0.1 to 2% by weight, specifically 0.5 to 1.5% by weight based on the total weight of nickel ions.

이와 같이, 상기 양극 활물질의 층상 결정구조가 보다 안정적으로 형성되는 경우, 고율 충방전 특성이 향상될 수 있다. As described above, when the layered crystal structure of the cathode active material is formed more stably, the high rate charge / discharge characteristics can be improved.

전이금속의 평균 산화수가 지나치게 커지게 되면 리튬 이온을 이동시킬 수 있는 전하의 양이 줄어들게 되어 용량이 감소되는 문제가 있으므로, 전이금속의 평균 산화수는 3 초과 내지 3.5 이하일 수 있고, 바람직하게는 3 초과 내지 3.3일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 3 초과 내지 3.1일 수 있다. If the average oxidation number of the transition metal is excessively large, the amount of charge capable of moving lithium ions is reduced and the capacity is reduced. Therefore, the average oxidation number of the transition metal may be more than 3 and less than 3.5, To 3.3, and more preferably from more than 3 to 3.1.

한편, 상기 리튬 니켈-망간-코발트 산화물의 조성에 있어서, 상기 리튬의 함량(a)은 1≤a≤1.2를 만족하며, 상기 a 값이 1.2 이하일 경우 적절한 고온 안전성을 발휘할 수 있고, 상기 a 값이 1 이상일 경우 적절한 레이트 특성을 발휘하면서도 가역 용량이 저하되지 않을 수 있다. In the composition of the lithium nickel-manganese-cobalt oxide, the lithium content (a) satisfies 1? A? 1.2 and the a value is 1.2 or less, Is equal to or larger than 1, the reversible capacity may not be lowered while exhibiting an appropriate rate characteristic.

본 발명의 일례에 따른 양극 활물질이 포함하는 리튬 니켈-망간-코발트 산화물의 조성에 있어서, 상기 망간의 함량(y)과 코발트의 함량(z)은 z=ny를 만족할 수 있으며, 이때 상기 n은 n>1일 수 있다. 다르게는 상기 n은 1을 제외한 자연수일 수 있고, 2 내지 5의 자연수일 수 있다. 즉, 상기 리튬 니켈-망간-코발트 산화물은 망간에 비해 코발트의 함량이 많은 것일 수 있고, 상기 코발트는 망간 함량의 n의 배수로 포함될 수 있다. The content (y) of manganese and the content (z) of cobalt in the composition of the lithium nickel-manganese-cobalt oxide included in the cathode active material according to an example of the present invention may satisfy z = ny, n > 1. Alternatively, n may be a natural number other than 1, and may be a natural number of 2 to 5. That is, the lithium nickel-manganese-cobalt oxide may have a larger content of cobalt than that of manganese, and the cobalt may be contained in a multiples of n of manganese content.

본 발명의 일례에 따른 양극 활물질이 포함하는 리튬 니켈-망간-코발트 산화물은 상기 코발트를 상기 망간에 비해 많은 양으로 포함하므로 상대적으로 전기전도도가 증가하여 레이트 특성이 향상될 수 있고, 양극 활물질의 높은 분말 밀도를 달성할 수 있다.The lithium nickel-manganese-cobalt oxide included in the cathode active material according to an example of the present invention contains cobalt in a larger amount than manganese, so that the electric conductivity is increased and the rate characteristics can be improved. Powder density can be achieved.

한편, 본 발명의 또 다른 일례에 따른 양극 활물질이 포함하는 리튬 니켈-망간-코발트 산화물의 조성에 있어서, 상기 망간의 함량(y)과 코발트의 함량(z)은 y=nz를 만족할 수 있으며, 이때 상기 n은 n>1일 수 있다. 다르게는 상기 n은 1을 제외한 자연수일 수 있고, 2 내지 5의 자연수일 수 있다. 즉, 상기 리튬 니켈-망간-코발트 산화물은 코발트에 비해 망간의 함량이 많은 것일 수 있고, 상기 망간은 코발트 함량의 n의 배수로 포함될 수 있다. In the composition of the lithium nickel-manganese-cobalt oxide of the cathode active material according to another embodiment of the present invention, the content (y) of manganese and the content (z) of cobalt may satisfy y = Here, n may be n> 1. Alternatively, n may be a natural number other than 1, and may be a natural number of 2 to 5. That is, the lithium nickel-manganese-cobalt oxide may have a larger content of manganese than cobalt, and the manganese may be contained in multiples of n of the cobalt content.

본 발명의 또 다른 일례에 따른 양극 활물질이 포함하는 리튬 니켈-망간-코발트 산화물은 상기 망간을 상기 코발트에 비해 많은 양으로 포함하므로, 망간에 비해 코발트가 많이 포함된 리튬 니켈-망간-코발트 산화물, 또는 망간과 코발트가 동량으로 포함된 리튬 니켈-망간-코발트 산화물에 비해 상대적으로 망간의 함량이 많아서, 상기 망간의 존재로 인해 유도되는 Ni2 +의 함량 역시 상대적으로 증가하여 전지 용량이 증가하는 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 망간이 리튬 니켈-망간-코발트 산화물의 구조 안정화에 기여하여 고용량의 리튬 이차전지에 필요한 특성을 적절히 구현할 수 있고, 상대적으로 코발트의 함량이 감소하여 충전 상태에서 불안정한 Co4+의 영향을 줄여 안정성을 높일 수 있다. Since the lithium nickel-manganese-cobalt oxide included in the cathode active material according to another embodiment of the present invention contains the manganese in a larger amount than the cobalt, the lithium nickel-manganese-cobalt oxide containing more cobalt than manganese, Or manganese-cobalt oxide, the content of manganese is relatively larger than that of lithium nickel-manganese-cobalt oxide, and the content of Ni 2 + induced by the presence of manganese is also relatively increased, . Further, manganese contributes to the structural stabilization of the lithium nickel-manganese-cobalt oxide, so that the characteristics required for a high capacity lithium secondary battery can be appropriately realized, and the content of cobalt is relatively reduced, thereby reducing the influence of unstable Co 4+ Stability can be enhanced.

본 발명의 리튬 전이금속 산화물에서 전이금속인 니켈, 망간 및 코발트는 층상 결정구조를 유지할 수 있는 범위 내에서 다른 금속원소로 일부 치환될 수 있고, 예컨대 5 몰% 이내의 소량의 금속 원소, 양이온 원소 등으로 일부 치환될 수 있다. In the lithium transition metal oxide of the present invention, nickel, manganese, and cobalt, which are transition metals, can be partially substituted with other metal elements within a range capable of maintaining a layered crystal structure. For example, small amounts of metal elements within 5 mol% And the like.

또한, 본 발명은 상기 양극 활물질을 포함하는 양극을 제공한다.The present invention also provides a positive electrode comprising the positive electrode active material.

상기 양극은 당 분야에 알려져 있는 통상적인 방법으로 제조할 수 있다. 예컨대, 양극 활물질에 용매, 필요에 따라 바인더, 도전재, 분산제를 혼합 및 교반하여 슬러리를 제조한 후 이를 금속 재료의 집전체에 도포(코팅)하고 압축한 뒤 건조하여 양극을 제조할 수 있다.The anode may be prepared by a conventional method known in the art. For example, a slurry may be prepared by mixing and stirring a solvent, a binder, a conductive material, and a dispersant, if necessary, in a cathode active material, coating the cathode active material with a collector of a metal material, compressing the anode active material, and drying the slurry.

상기 금속 재료의 집전체는 전도성이 높은 금속으로, 상기 양극 활물질의 슬러리가 용이하게 접착할 수 있는 금속으로 전지의 전압 범위에서 반응성이 없는 것이면 어느 것이라도 사용할 수 있다. 양극 집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다. The current collector of the metal material is a metal having high conductivity and can be easily adhered to the slurry of the cathode active material. Any material can be used as long as it is not reactive in the voltage range of the battery. Non-limiting examples of the positive electrode current collector include foil produced by aluminum, nickel, or a combination thereof.

상기 양극을 형성하기 위한 용매로는 NMP(N-메틸 피롤리돈), DMF(디메틸 포름아미드), 아세톤, 디메틸 아세트아미드 등의 유기 용매 또는 물 등이 있으며, 이들 용매는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 용매의 사용량은 슬러리의 도포 두께, 제조 수율을 고려하여 상기 양극 활물질, 바인더, 도전재를 용해 및 분산시킬 수 있는 정도이면 충분하다.Examples of the solvent for forming the positive electrode include organic solvents such as NMP (N-methylpyrrolidone), DMF (dimethylformamide), acetone, and dimethylacetamide, and water. These solvents may be used alone or in combination of two or more Can be mixed and used. The amount of the solvent used is sufficient to dissolve and disperse the cathode active material, the binder and the conductive material in consideration of the coating thickness of the slurry and the production yield.

상기 바인더로는 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 폴리 아크릴산 (poly acrylic acid) 및 이들의 수소를 Li, Na 또는 Ca 등으로 치환된 고분자, 또는 다양한 공중합체 등의 다양한 종류의 바인더 고분자가 사용될 수 있다. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, Polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) Sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluorine rubber, poly acrylic acid, and polymers in which hydrogen is substituted with Li, Na, or Ca, or Various kinds of binder polymers such as various copolymers can be used.

상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 파네스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 탄소 나노 튜브 등의 도전성 튜브; 플루오로카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다. The conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples thereof include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon black such as acetylene black, Ketjen black, channel black, panes black, lamp black, and thermal black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Conductive tubes such as carbon nanotubes; Metal powders such as fluorocarbon, aluminum and nickel powder; Conductive whiskers 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 분산제는 수계 분산제 또는 N-메틸-2-피롤리돈 등의 유기 분산제를 사용할 수 있다. The dispersing agent may be an aqueous dispersing agent or an organic dispersing agent such as N-methyl-2-pyrrolidone.

또한, 본 발명은 상기 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 이차전지를 제공한다. The present invention also provides a secondary battery comprising the positive electrode, the negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 음극에 사용되는 음극 활물질로는 통상적으로 리튬 이온이 흡장 및 방출될 수 있는 탄소재, 리튬 금속, 규소 또는 주석 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 탄소재를 사용할 수 있는데, 탄소재로는 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소(soft carbon) 및 경화탄소(hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 천연 흑연, 키시흑연(kish graphite), 열분해 탄소(pyrolytic carbon), 액정피치계 탄소섬유(mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체(meso-carbon microbeads), 액정피치(mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스 (petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소가 대표적이다. As the negative electrode active material used for the negative electrode according to an embodiment of the present invention, a carbon material, lithium metal, silicon, or tin which lithium ions can be occluded and released can be used. Preferably, carbon materials can be used, and carbon materials such as low-crystalline carbon and highly-crystalline carbon can be used. Examples of the low crystalline carbon include soft carbon and hard carbon. Examples of highly crystalline carbon include natural graphite, kish graphite, pyrolytic carbon, liquid crystal pitch carbon fiber high-temperature sintered carbon such as mesophase pitch based carbon fiber, meso-carbon microbeads, mesophase pitches and petroleum or coal tar pitch derived cokes.

또한, 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, 예컨대 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 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 conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a conductive material such as carbon, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired 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.

음극에 사용되는 바인더 및 도전재는 양극과 마찬가지로 당 분야에 통상적으로 사용될 수 있는 것을 사용할 수 있다. 음극은 음극 활물질 및 상기 첨가제들을 혼합 및 교반하여 음극 활물질 슬러리를 제조한 후, 이를 집전체에 도포하고 압축하여 제조할 수 있다. As the binder and the conductive material used for the cathode, those which can be commonly used in the art can be used as the anode. The negative electrode may be prepared by mixing and stirring the negative electrode active material and the additives, preparing the negative electrode active material slurry, applying the slurry to the current collector, and compressing the same.

또한, 세퍼레이터로는 종래에 세퍼레이터로 사용된 통상적인 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체 및 에틸렌-메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있으며, 또는 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As the separator, a conventional porous polymer film conventionally used as a separator, such as a polyolefin such as an ethylene homopolymer, a propylene homopolymer, an ethylene-butene copolymer, an ethylene-hexene copolymer and an ethylene-methacrylate copolymer, A porous polymer film made of a high molecular weight polymer may be used alone or in a laminated manner, or a nonwoven fabric made of a conventional porous nonwoven fabric such as a glass fiber having a high melting point, a polyethylene terephthalate fiber or the like may be used. It is not.

본 발명에서 사용되는 전해질로서 포함될 수 있는 리튬염은 리튬 이차전지용 전해질에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예컨대 상기 리튬염의 음이온으로는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-,(SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. The lithium salt that can be used as the electrolyte used in the present invention may be any of those commonly used in electrolytes for lithium secondary batteries, and examples thereof include F - , Cl - , Br - , I - , NO 3 -, N (CN) 2 - , BF 4 -, ClO 4 -, PF 6 -, (CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3) 3 PF 3 -, (CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF -, (CF 3) 6 P -, CF 3 SO 3 -, CF 3 CF 2 SO 3 -, (CF 3 SO 2) 2 N -, (FSO 2) 2 N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, (SF 5) 3 C -, (CF 3 SO 2) 3 C -, CF 3 (CF 2) 7 SO 3 -, CF 3 CO 2 - , CH 3 CO 2 - , SCN -, and (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N - .

본 발명에서 사용되는 전해질로는 리튬 이차전지 제조시 사용 가능한 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 고체 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질, 고체 무기 전해질, 용융형 무기 전해질 등을 들 수 있으며, 이들로 한정되는 것은 아니다. Examples of the electrolyte used in the present invention include an organic-based liquid electrolyte, an inorganic liquid electrolyte, a solid polymer electrolyte, a gel-type polymer electrolyte, a solid inorganic electrolyte, and a molten inorganic electrolyte that can be used in the production of a lithium secondary battery. no.

본 발명의 리튬 이차전지의 외형은 특별한 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등을 들 수 있다.The outer shape of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, but a cylindrical shape, a square shape, a pouch shape, a coin shape, or the like can be used.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지모듈에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다.The lithium secondary battery according to the present invention can be used not only in a battery cell used as a power source of a small device but also as a unit cell in a middle- or large-sized battery module including a plurality of battery cells used as a power source for a medium- have.

상기 중대형 디바이스의 바람직한 예로는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 및 전력 저장용 시스템 등을 들 수 있지만, 이들 만으로 한정되는 것은 아니다.Preferable examples of the above medium and large-sized devices include, but are not limited to, electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, and electric power storage systems.

실시예Example

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 실험예를 들어 더욱 상세하게 설명하나, 본 발명이 이들 실시예 및 실험예에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples, but the present invention is not limited by these Examples and Experimental Examples. The embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.

실시예 1 : 리튬 니켈-망간-코발트 산화물의 제조Example 1: Preparation of lithium nickel-manganese-cobalt oxide

황산 니켈(Ni-sulfate), 황산 망간(Mn-sulfate), 및 황산 코발트(Co-sulfate)를 Ni : Mn : Co의 몰비가 8.2:0.6:1.2가 되도록 칭량하여 물에 녹여 수용액을 만든 후 공침시켜 니켈-망간-코발트 복합 금속수산화물을 얻었다. 상기의 금속수산화물에 Li2CO3를 Li:니켈-망간-코발트의 몰비가 1:1이 되도록 넣어준 후 산소 분위기의 전기로 800℃에서 20시간 열처리하여 LiNi0 . 82Co0 . 12Mn0 . 06O2의 조성을 갖는 리튬 니켈-망간-코발트 산화물을 얻었다.Manganese sulfate (Ni-sulfate), Mn-sulfate and cobalt sulfate were weighed so as to have a molar ratio of Ni: Mn: Co of 8.2: 0.6: 1.2, To obtain a nickel-manganese-cobalt composite metal hydroxide. The Li 2 CO 3 In the above-mentioned metal hydroxide Li: nickel-manganese-cobalt mole ratio of 1: 1 for 20 hours at 800 ℃ to electrical of the oxygen atmosphere after the heat treatment so that the quasi-put LiNi 0. 82 Co 0 . 12 Mn 0 . Manganese-cobalt oxide having a composition of &lt; RTI ID = 0.0 &gt; O2. &Lt; / RTI &gt;

실시예 2 : 리튬 니켈-망간-코발트 산화물의 제조Example 2: Preparation of lithium nickel-manganese-cobalt oxide

황산 니켈, 황산 망간, 및 황산 코발트를 Ni : Mn : Co의 몰비가 8.2:1.2:0.6이 되도록 칭량하여 물에 녹여 수용액을 만든 후 공침시켜 니켈-망간-코발트 복합 금속수산화물을 얻었다. 상기의 금속수산화물에 Li2CO3를 Li:니켈-망간-코발트의 몰비가 1:1이 되도록 넣어준 후 산소 분위기의 전기로 800℃에서 20시간 열처리하여 LiNi0 . 82Co0 . 06Mn0 . 12O2의 조성을 갖는 리튬 니켈-망간-코발트 산화물을 얻었다.Nickel sulfate, manganese sulfate, and cobalt sulfate were weighed so as to have a molar ratio of Ni: Mn: Co of 8.2: 1.2: 0.6, and then an aqueous solution was prepared by dissolving in water to prepare nickel-manganese-cobalt composite metal hydroxide. The Li 2 CO 3 In the above-mentioned metal hydroxide Li: nickel-manganese-cobalt mole ratio of 1: 1 for 20 hours at 800 ℃ to electrical of the oxygen atmosphere after the heat treatment so that the quasi-put LiNi 0. 82 Co 0 . 06 Mn 0 . 12 O &lt; 2 & gt ;.

실시예 3 : 리튬 니켈-망간-코발트 산화물의 제조Example 3: Preparation of lithium nickel-manganese-cobalt oxide

황산 니켈, 황산 망간, 및 황산 코발트를 Ni : Mn : Co의 몰비가 7.6:0.6:1.8이 되도록 칭량하여 물에 녹여 수용액을 만든 후 공침시켜 니켈-망간-코발트 복합 금속수산화물을 얻었다. 상기의 금속수산화물에 Li2CO3를 Li:니켈-망간-코발트의 몰비가 1:1이 되도록 넣어준 후 산소 분위기의 전기로 800℃에서 20시간 열처리하여 LiNi0 . 76Co0 . 18Mn0 . 06O2의 조성을 갖는 리튬 니켈-망간-코발트 산화물을 얻었다.Nickel sulfate, manganese sulfate, and cobalt sulfate were weighed so as to have a molar ratio of Ni: Mn: Co of 7.6: 0.6: 1.8, and then an aqueous solution was prepared by dissolving in water to prepare nickel-manganese-cobalt composite metal hydroxide. The Li 2 CO 3 In the above-mentioned metal hydroxide Li: nickel-manganese-cobalt mole ratio of 1: 1 for 20 hours at 800 ℃ to electrical of the oxygen atmosphere after the heat treatment so that the quasi-put LiNi 0. 76 Co 0 . 18 Mn 0 . Manganese-cobalt oxide having a composition of &lt; RTI ID = 0.0 &gt; O2. &Lt; / RTI &gt;

실시예 4 : 리튬 니켈-망간-코발트 산화물의 제조Example 4: Preparation of lithium nickel-manganese-cobalt oxide

황산 니켈, 황산 망간, 및 황산 코발트를 Ni : Mn : Co의 몰비가 5.2:1.2:3.6이 되도록 칭량하여 물에 녹여 수용액을 만든 후 공침시켜 니켈-망간-코발트 복합 금속수산화물을 얻었다. 상기의 금속수산화물에 Li2CO3를 Li:니켈-망간-코발트의 몰비가 1:1이 되도록 넣어준 후 산소 분위기의 전기로 800℃에서 20시간 열처리하여 LiNi0 . 52Co0 . 36Mn0 . 12O2의 조성을 갖는 리튬 니켈-망간-코발트 산화물을 얻었다.Nickel sulfate, manganese sulfate, and cobalt sulfate were weighed so as to have a molar ratio of Ni: Mn: Co of 5.2: 1.2: 3.6, and then an aqueous solution was prepared by dissolving in water to prepare nickel-manganese-cobalt composite metal hydroxide. The Li 2 CO 3 In the above-mentioned metal hydroxide Li: nickel-manganese-cobalt mole ratio of 1: 1 for 20 hours at 800 ℃ to electrical of the oxygen atmosphere after the heat treatment so that the quasi-put LiNi 0. 52 Co 0 . 36 Mn 0 . 12 O &lt; 2 & gt ;.

비교예 1 : 리튬 니켈-망간-코발트 산화물의 제조Comparative Example 1: Preparation of lithium nickel-manganese-cobalt oxide

상기 실시예 1에서 황산 니켈, 황산 망간, 및 황산 코발트를 8:1:1의 몰비가 되도록 칭량하여 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2의 조성을 갖는 리튬 니켈-망간-코발트 산화물을 얻었다.The composition of LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that nickel sulfate, manganese sulfate, and cobalt sulfate were weighed so as to have a molar ratio of 8: 1: 1 in Example 1 Lithium nickel-manganese-cobalt oxide was obtained.

비교예 2 : 리튬 니켈-망간-코발트 산화물의 제조Comparative Example 2: Preparation of lithium nickel-manganese-cobalt oxide

상기 실시예 1에서 황산 니켈, 황산 망간, 및 황산 코발트를 8.5:0.6:0.9의 몰비가 되도록 칭량하여 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 LiNi0.85Co0.09Mn0.06O2의 조성을 갖는 리튬 니켈-망간-코발트 산화물을 얻었다.A composition of LiNi 0.85 Co 0.09 Mn 0.06 O 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that nickel sulfate, manganese sulfate, and cobalt sulfate were weighed so as to have a molar ratio of 8.5: 0.6: 0.9 in Example 1 Lithium nickel-manganese-cobalt oxide was obtained.

비교예 3 : 리튬 니켈-망간-코발트 산화물의 제조Comparative Example 3: Preparation of lithium nickel-manganese-cobalt oxide

상기 실시예 1에서 황산 니켈, 황산 망간, 및 황산 코발트를 8.5:0.7:0.8의 몰비가 되도록 칭량하여 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 LiNi0.85Co0.08Mn0.07O2의 조성을 갖는 리튬 니켈-망간-코발트 산화물을 얻었다.A composition of LiNi 0.85 Co 0.08 Mn 0.07 O 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that nickel sulfate, manganese sulfate, and cobalt sulfate were weighed so as to have a molar ratio of 8.5: 0.7: 0.8 in Example 1 Lithium nickel-manganese-cobalt oxide was obtained.

실시예 5 : 리튬 이차전지의 제조Example 5: Preparation of lithium secondary battery

<양극의 제조>&Lt; Preparation of positive electrode &

양극 활물질로서 상기 실시예 1에서 제조된 리튬 니켈-망간-코발트 산화물 94 중량%, 도전재로서 카본 블랙(carbon black) 3 중량%, 및 바인더로서 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 3 중량%를 용매인 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 제조된 상기 양극 혼합물 슬러리를 두께 20 ㎛ 정도의 양극 집전체인 알루미늄(Al) 박막에 도포하고, 건조하여 양극을 제조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하여 양극을 제조하였다.94 wt% of the lithium nickel-manganese-cobalt oxide prepared in Example 1, 3 wt% of carbon black as a conductive material, and 3 wt% of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder were dissolved in a solvent Methyl-2-pyrrolidone (NMP) to prepare a positive electrode mixture slurry. The prepared positive electrode mixture slurry was applied to an aluminum (Al) thin film having a thickness of about 20 탆 and dried to prepare a positive electrode, followed by roll pressing to prepare a positive electrode.

<음극의 제조>&Lt; Preparation of negative electrode &

음극 활물질로서 탄소 분말 96.3 중량%, 도전재로서 super-p 1.0 중량%, 및 바인더로서 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 및 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)를 각각 1.5 중량% 및 1.2 중량% 혼합한 다음, 용매인 NMP에 첨가하여 음극 활물질 슬러리를 제조하였다. 제조된 상기 음극 활물질 슬러리를 두께 10 ㎛의 음극 집전체인 구리(Cu) 박막에 도포하고, 건조하여 음극을 제조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하여 음극을 제조하였다.A mixture of 96.3 wt% of carbon powder, 1.0 wt% of super-p as a conductive material, 1.5 wt% and 1.2 wt% of styrene butadiene rubber (SBR) and carboxymethyl cellulose (CMC) as a binder, NMP to prepare an anode active material slurry. The prepared slurry of the negative electrode active material was applied to a copper (Cu) thin film as a negative electrode current collector having a thickness of 10 mu m and dried to prepare a negative electrode, followed by roll pressing to prepare a negative electrode.

<비수성 전해액의 제조>&Lt; Preparation of non-aqueous electrolytic solution &

전해질로서 에틸렌카보네이트 및 디에틸카보네이트를 30:70의 부피비로 혼합하여 제조된 비수전해액 용매에 LiPF6를 첨가하여 1 M의 LiPF6 비수성 전해액을 제조하였다. LiPF 6 was added to the nonaqueous electrolyte solvent prepared by mixing ethylene carbonate and diethyl carbonate as an electrolyte at a volume ratio of 30:70 to prepare a 1 M LiPF 6 nonaqueous electrolyte solution.

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

상기 방법에 따라 제조된 상기 양극과 음극을 이용하여, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 혼합 세퍼레이터를 개재시킨 후 통상적인 방법으로 폴리머형 전지를 제작한 후, 상기 방법에 따라 제조된 상기 비수성 전해액을 주액하여 리튬 이차전지의 제조를 완성하였다.The positive electrode and the negative electrode prepared according to the above method were used to make a polymer type battery by a conventional method after interposing a mixed separator of polyethylene and polypropylene and then injecting the nonaqueous electrolyte solution prepared according to the above method Thereby completing the production of a lithium secondary battery.

실시예 6 내지 8 : 리튬 이차전지의 제조Examples 6 to 8: Preparation of lithium secondary battery

상기 실시예 5의 양극의 제조에서 리튬 니켈-망간-코발트 산화물로서 실시예 1의 리튬 니켈-망간-코발트 산화물을 대신하여 실시예 2 내지 4에서 제조된 리튬 니켈-망간-코발트 산화물을 각각 사용한 것을 제외하고는, 실시예 5와 마찬가지의 방법으로 양극을 제조하고, 또한 실시예 5에 기재된 방법과 마찬가지의 방법으로 음극 및 비수성 전해액을 제조한 다음, 상기에서 제조된 양극, 및 음극 및 비수성 전해액을 이용하여 리튬 이차전지를 제조하였다. The lithium nickel-manganese-cobalt oxide prepared in Examples 2 to 4 was used in place of the lithium nickel-manganese-cobalt oxide of Example 1 as the lithium nickel-manganese-cobalt oxide in the production of the positive electrode of Example 5 A positive electrode was prepared in the same manner as in Example 5 and a negative electrode and a nonaqueous electrolytic solution were prepared in the same manner as in the method described in Example 5. The positive electrode and the negative electrode and the non- A lithium secondary battery was produced using an electrolytic solution.

비교예 4 내지 6 : 리튬 이차전지의 제조Comparative Examples 4 to 6: Preparation of lithium secondary battery

상기 비교예 1 내지 3에서 제조된 리튬 니켈-망간-코발트 산화물을 각각 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 5와 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 5 except that the lithium nickel-manganese-cobalt oxides prepared in Comparative Examples 1 to 3 were used, respectively.

실험예 1 : SEM 현미경 사진Experimental Example 1: SEM micrograph

주사전자현미경(SEM)을 이용하여, 상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 리튬 니켈-망간-코발트 산화물의 사진을 배율을 달리하여 촬영하여 그 결과를 각각 도 1 및 도 2에 각각 나타내었다. Photographs of the lithium nickel-manganese-cobalt oxides prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were taken at different magnifications using a scanning electron microscope (SEM), and the results are shown in FIGS. 1 and 2, respectively .

실험예 2 : 결정 구조 측정Experimental Example 2: Measurement of crystal structure

CuKα 방사를 이용한 X-선 회절[XRD, Rigaku, D/MAX-2500(18 kW)]을 이용하여 상기 실시예 1 내지 4, 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 리튬 니켈-망간-코발트 산화물의 결정 구조를 측정하였다. 측정된 상기 실시예 1 내지 4, 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 리튬 니켈-망간-코발트 산화물의 a- 및 c-축의 격자 상수, 결정 크기, 결정 밀도, 및 Ni2 +의 비율을 하기 표 1에 각각 나타내었다. 상기에서 Ni2 +의 비율은 Ni 이온의 총 중량을 기준으로 한 Ni2+의 중량을 나타낸다.Manganese-cobalt oxides prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 using X-ray diffraction [XRD, Rigaku, D / MAX-2500 (18 kW) The crystal structure was measured. The lattice constants, crystal size, crystal density, and ratio of Ni 2 + in the a- and c-axes of the lithium nickel-manganese-cobalt oxides prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, Respectively. The ratio of Ni 2 + in the above represents the weight of Ni 2+ based on the total weight of Ni ions.

aa cc 결정 크기
(nm)
Crystal size
(nm)
결정 밀도
(g/cc)
Crystal density
(g / cc)
Ni2 +의 비율 (중량%)The ratio (% by weight) of Ni 2 +
실시예 1Example 1 2.87232.8723 14.198014.1980 188188 4.7854.785 1.121.12 실시예 2Example 2 2.87212.8721 14.198214.1982 181181 4.7854.785 1.251.25 실시예 3Example 3 2.87322.8732 14.198514.1985 175175 4.7864.786 1.001.00 실시예 4Example 4 2.87292.8729 14.198114.1981 179179 4.7854.785 1.351.35 비교예 1Comparative Example 1 2.87542.8754 14.216114.2161 126126 4.7614.761 2.572.57 비교예 2Comparative Example 2 2.87552.8755 14.216814.2168 129129 4.7634.763 2.102.10 비교예 3Comparative Example 3 2.87452.8745 14.223614.2236 150150 4.7564.756 2.562.56

상기 표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 4의 경우가 비교예 1 내지 3에 비하여 리튬 사이트에 삽입된 Ni2+의 비율이 적음을 확인할 수 있다. Referring to Table 1, it can be confirmed that the ratio of Ni 2+ inserted into the lithium sites of Examples 1 to 4 is smaller than that of Comparative Examples 1 to 3.

실험예 3 : 사이클 특성 평가 실험Experimental Example 3: Evaluation of cycle characteristics

실시예 5 내지 8, 및 비교예 4 내지 6에서 각각 얻은 리튬 이차전지에 대하여 사이클 수에 따른 상대 효율을 알아보기 위해 다음과 같이 전기화학 평가 실험을 수행하였다.The electrochemical evaluation tests were conducted as follows to investigate the relative efficiencies of the lithium secondary batteries obtained in Examples 5 to 8 and Comparative Examples 4 to 6 according to the number of cycles.

구체적으로, 실시예 5 및 비교예 4에서 각각 제조된 리튬 이차전지를 45 ℃에서 1 C의 정전류(CC)로 4.20 V가 될 때까지 충전하고, 이후 4.20 V의 정전압(CV)으로 충전하여 충전전류가 0.05 mAh가 될 때까지 1회째의 충전을 실시하였다. 이후 20분간 방치한 다음 2C의 정전류로 2.5 V가 될 때까지 방전하였다(cut-off는 0.05 C로 진행하였다). 이를 1 내지 100 회의 사이클로 반복 실시하였다. 그 결과를 도 3에 나타내었다.Specifically, the lithium secondary batteries prepared in Example 5 and Comparative Example 4 were charged at a constant current (CC) of 1 C at 4.degree. C. until 4.20 V, and then charged at a constant voltage (CV) of 4.20 V to be charged The first charge was performed until the current reached 0.05 mAh. Thereafter, it was allowed to stand for 20 minutes and then discharged at a constant current of 2 C until the voltage reached 2.5 V (the cut-off was proceeded to 0.05 C). This was repeated in 1 to 100 cycles. The results are shown in Fig.

도 3은 실시예 5 및 비교예 4의 리튬 이차전지의 수명 특성 그래프를 나타낸 것으로, 도 3을 통하여 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 5의 리튬 이차전지의 경우 1 내지 100 회의 사이클까지의 상대 용량에 대한 기울기가 비교예 4의 리튬 이차전지에 비해 완만함을 확인할 수 있었으며, 저항의 증가 기울기 역시 실시예 5의 리튬 이차전지가 비교예 4의 리튬 이차전지에 비해 완만함을 확인할 수 있었다.FIG. 3 is a graph showing a lifetime characteristic of the lithium secondary battery of Example 5 and Comparative Example 4. As shown in FIG. 3, in the case of the lithium secondary battery of Example 5, the relative capacity Of the lithium secondary battery of Comparative Example 4 was less than that of the lithium secondary battery of Comparative Example 4. It was also confirmed that the lithium secondary battery of Example 5 was more gradual than the lithium secondary battery of Comparative Example 4,

즉, 망간을 코발트에 비해 적게 사용한 실시예 5의 리튬 이차전지는, 망간과 코발트의 함량이 동일한 비교예 4의 리튬 이차전지보다 수명 특성이 우수함을 확인할 수 있었다. That is, it was confirmed that the lithium secondary battery of Example 5 using manganese in comparison with cobalt had better life characteristics than the lithium secondary battery of Comparative Example 4 having the same content of manganese and cobalt.

또한, 실시예 6 내지 8, 및 비교예 4 내지 6에서 각각 제조된 리튬 이차전지를 45 ℃에서 0.5 C의 정전류(CC)로 4.25 V가 될 때까지 충전하고, 이후 4.25 V의 정전압(CV)으로 충전하여 충전전류가 0.05 mAh가 될 때까지 1회째의 충전을 실시하였다. 이후 20분간 방치한 다음 1 C의 정전류로 3.0 V가 될 때까지 방전하였다(cut-off는 0.05 C로 진행하였다). 이를 1 내지 50 회의 사이클로 반복 실시하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다.The lithium secondary batteries prepared in each of Examples 6 to 8 and Comparative Examples 4 to 6 were charged at a constant current (CC) of 0.5 C at 45 캜 until they reached 4.25 V, and then charged at a constant voltage (CV) of 4.25 V, And the first charge was performed until the charge current became 0.05 mAh. Thereafter, it was allowed to stand for 20 minutes and then discharged at a constant current of 1 C until it reached 3.0 V (the cut-off was proceeded to 0.05 C). This was repeated in 1 to 50 cycles. The results are shown in Fig.

도 4를 통하여 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 6 내지 8의 리튬 이차전지의 경우 1 내지 약 40 회의 사이클까지의 상대 용량에 대한 기울기가 비교예 4 내지 6의 리튬 이차전지에 비해 완만함을 확인할 수 있었다.As can be seen from FIG. 4, the slopes of the lithium secondary batteries of Examples 6 to 8 with respect to the relative capacity from 1 to about 40 cycles were more gradual than those of the lithium secondary batteries of Comparative Examples 4 to 6 there was.

따라서, 본 발명의 실시예와 같이 코발트를 망간 함량의 n의 배수, 또는 망간을 코발트 함량의 n의 배수로 포함하여 Li 사이트에 삽입된 Ni2 +의 비율이 적은 리튬 니켈-망간-코발트 산화물을 양극 활물질로 이용할 경우, 이차전지의 사이클 퇴화를 완화시켜 장기간 동안 안정한 사이클 특성을 나타낼 수 있음을 확인할 수 있었다. Therefore, as in the embodiment of the present invention, the lithium nickel-manganese-cobalt oxide having a small proportion of Ni 2 + inserted into the Li site, including cobalt as a multiple of n of manganese content or manganese as a multiple of n of cobalt content, It was confirmed that when used as an active material, the cycle deterioration of the secondary battery is alleviated, and stable cycle characteristics can be exhibited for a long period of time.

실험예 4 : HPPC를 이용한 리튬 이차전지의 저항 측정Experimental Example 4: Resistance measurement of lithium secondary battery using HPPC

HPPC(hybrid pulse power characterization) 시험을 수행하여 상기 실시예 5 및 비교예 4에서 제조된 리튬 이차전지의 저항을 측정하였다. 1 C(30 mA)로 4.15 V까지 SOC 10부터 완전 충전(SOC=100)까지 충전시키되, 전지를 각각의 1 시간 동안 안정화시킨 다음, HPPC 실험 방법에 따라 리튬 이차전지의 저항을 측정하는 한편, 전지를 SOC 100부터 10까지 방전시키고, 전지를 각각 1시간 동안 안정화시킨 후, 각 SOC 단계마다 HPPC 실험 방법에 의해 리튬 이차전지의 저항을 측정하였다. 충방전시 저항 값을 도 5에 나타내었다. HPPC (hybrid pulse power characterization) tests were carried out to measure the resistances of the lithium secondary batteries prepared in Example 5 and Comparative Example 4. [ The battery was charged from SOC 10 up to 4.15 V at 1 C (30 mA) to full charge (SOC = 100). After the battery was stabilized for 1 hour, the resistance of the lithium secondary battery was measured according to the HPPC test method. The batteries were discharged from SOC 100 to 10, and the batteries were each stabilized for 1 hour, and the resistance of the lithium secondary batteries was measured by the HPPC test method for each SOC step. The resistance value at the charge / discharge time is shown in Fig.

도 5를 통하여 확인할 수 있는 바와 같이, 충전 저항 및 방전 저항 모두에 있어서 실시예 1에 따른 리튬 니켈-망간-코발트 산화물을 사용한 리튬 이차전지가 비교예 1에 따른 리튬 니켈-망간-코발트 산화물을 사용한 리튬 이차전지에 비하여 낮은 값을 나타내어 높은 출력을 나타낼 것임을 확인할 수 있었다.As can be seen from FIG. 5, the lithium secondary battery using the lithium nickel-manganese-cobalt oxide according to Example 1 in both the charging resistance and the discharging resistance was made of the lithium nickel-manganese-cobalt oxide according to Comparative Example 1 Which is lower than that of the lithium secondary battery.

Claims (13)

하기 화학식 1로 표시되는 리튬 니켈-망간-코발트 산화물을 포함하는 리튬 이차전지용 양극 활물질:
[화학식 1]
LiaNixMnyCozO2
상기 화학식 1에서,
1≤a≤1.2, x=1-y-z, 0<y<1, 0<z<1이고,
x>y이며,
z=ny 또는 y=nz이고, n>1이다.
A cathode active material for a lithium secondary battery comprising lithium nickel-manganese-cobalt oxide represented by the following formula (1)
[Chemical Formula 1]
Li a Ni x Mn y Co z O 2
In Formula 1,
1? A? 1.2, x = 1-yz, 0 <y <1, 0 <z <
x > y,
z = ny or y = nz, and n >
제 1 항에 있어서,
상기 x가 0.4≤x≤0.95의 값을 가지는 리튬 이차전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein x has a value of 0.4? X? 0.95.
제 1 항에 있어서,
상기 리튬 니켈-망간-코발트 산화물이 포함하는 상기 니켈 중, 상기 망간 함량에 대응하는 양의 니켈이 Ni2+의 형태로 존재하는 리튬 이차전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the amount of nickel corresponding to the manganese content in the nickel contained in the lithium nickel-manganese-cobalt oxide exists in the form of Ni 2+ .
제 3 항에 있어서,
상기 리튬 니켈-망간-코발트 산화물이 포함하는 상기 니켈 중, 상기 망간 함량에 대응하는 함량을 초과하는 양의 니켈이 Ni3 +의 형태로 존재하는 리튬 이차전지용 양극 활물질.
The method of claim 3,
The lithium-nickel-manganese-cobalt oxide is contained in the nickel, the corresponding content of the excess amount of the cathode active material for a lithium secondary battery of nickel is present in the form of Ni 3 + to which the manganese content to.
제 1 항에 있어서,
상기 Ni은 +2보다 큰 평균 산화수를 가지는 리튬 이차전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the Ni has an average oxidation number greater than +2.
제 1 항에 있어서,
상기 Li을 제외한 Ni, Mn 및 Co의 평균 산화수가 3.0을 초과하는 리튬 이차전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein an average oxidation number of Ni, Mn and Co other than Li is more than 3.0.
제 1 항에 있어서,
상기 리튬 니켈-망간-코발트 산화물이 전이금속을 함유하고 있는 전이금속-산화물층(MO층)과 리튬을 함유하고 있는 리튬-산화물층(가역적 리튬층)을 포함하고,
상기 MO층은 Ni2+ 및 Ni3+를 함유하며,
상기 Ni2 + 중 일부가 가역적 리튬층에 삽입되어 있는 리튬 이차전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the lithium nickel-manganese-cobalt oxide comprises a transition metal-oxide layer (MO layer) containing a transition metal and a lithium-oxide layer (reversible lithium layer) containing lithium,
Wherein the MO layer contains Ni 2+ and Ni 3+ ,
And a part of the Ni 2 + is inserted in the reversible lithium layer.
제 7 항에 있어서,
상기 가역적 리튬층에 삽입되는 Ni2 +의 함량이, 가역적 리튬층에 포함된 전체 Li 사이트에서 Ni2 +가 점유하고 있는 사이트의 비율로서 5 몰% 이하인, 리튬 이차전지용 양극 활물질.
8. The method of claim 7,
Wherein a content of Ni 2 + inserted into the reversible lithium layer is 5 mol% or less as a ratio of sites occupied by Ni 2 + in the entire Li sites included in the reversible lithium layer.
제 7 항에 있어서,
상기 Ni2 +는 니켈 이온의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 2 중량%인, 리튬 이차전지용 양극 활물질.
8. The method of claim 7,
Wherein the Ni 2 + is 0.1 to 2 wt% based on the total weight of nickel ions.
제 1 항에 있어서,
상기 n이 2 내지 5의 자연수인 리튬 이차전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
Wherein n is a natural number of from 2 to 5. &lt; RTI ID = 0.0 &gt; 11. &lt; / RTI &gt;
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 리튬 이차전지용 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지용 양극.
The positive electrode for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 10, comprising a positive electrode active material for a lithium secondary battery.
제 11 항에 따른 리튬 이차전지용 양극을 포함하는 리튬 이차전지.
12. A lithium secondary battery comprising the positive electrode for a lithium secondary battery according to claim 11.
제 12 항에 있어서,
상기 리튬 이차전지가 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차의 전원용인 리튬 이차전지.
13. The method of claim 12,
Wherein the lithium secondary battery is a power source for an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or a plug-in hybrid electric vehicle.
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