KR20190024680A - Composite cathode active material, preparation method thereof, cathode and Lithium battery containing composite cathode active material - Google Patents

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Abstract

A composite positive electrode active material, a positive electrode and a lithium battery comprising the same are provided. The composite positive electrode active material comprises secondary particles, wherein the secondary particles comprise: a plurality of primary particles comprising lithium transition metal oxides having a layered crystal structure; and a coating film disposed between a surface of the secondary particle and a primary particle of the plurality of primary particles. The coating film comprises a lithium cobalt composite oxide having a spinel crystal structure. The lithium cobalt composite oxide contains cobalt (Co) and a Group 2 element, a Group 12 element, a Group 13 element, or a combination thereof.

Description

복합양극활물질, 그 제조방법, 이를 포함한 양극 및 리튬전지 {Composite cathode active material, preparation method thereof, cathode and Lithium battery containing composite cathode active material}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a composite cathode active material, a method for producing the same, a positive electrode and a lithium battery including the composite cathode active material, a preparation method thereof,

복합양극활물질, 그 제조방법, 이를 채용한 양극 및 리튬전지에 관한 것이다.A composite cathode active material, a method of manufacturing the same, and a positive electrode and a lithium battery employing the same.

각종 기기의 소형화, 고성능화에 부합하기 위하여 리튬전지의 소형화, 경량화 외에 고에너지 밀도화가 중요해지고 있다. 이러한 중요성에 부합하는 리튬 전지를 구현하기 위하여 고용량을 가지는 니켈계 양극 활물질이 검토되고 있다.In order to meet the miniaturization and high performance of various devices, besides the miniaturization and weight reduction of lithium batteries, higher energy density is becoming important. A nickel-based cathode active material having a high capacity has been studied to realize a lithium battery that meets this importance.

종래의 니켈계 양극활물질은 높은 표면 잔류 리튬 함량 및 양이온 믹싱(mixing)에 의한 부반응에 의하여 수명 특성이 저하되고 열적 안정성도 만족할만한 수준에 도달하지 못한다. The conventional nickel-based cathode active material is degraded in life characteristics due to high surface residual lithium content and side reaction by cationic mixing, and the thermal stability is not reached to a satisfactory level.

한 측면은 표면 잔류 리튬 함량이 감소되고 열적 안정성이 개선된 새로운 복합양극활물질을 제공하는 것이다.One aspect is to provide a new composite cathode active material with reduced surface residual lithium content and improved thermal stability.

다른 한 측면은 상기 복합양극활물질을 포함하는 양극을 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a positive electrode comprising the complex cathode active material.

또 다른 한 측면은 상기 양극을 포함하여 수명 및 셀 용량이 개선된 리튬 전지를 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a lithium battery including the anode and having improved lifetime and cell capacity.

또 다른 한 측면은 상기 복합양극활물질의 제조방법을 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention provides a method for producing the composite cathode active material.

한 측면에 따라On one side

이차 입자를 포함하며, Comprising secondary particles,

상기 이차 입자는 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물을 포함하는 복수개의 일차 입자; 및 상기 이차 입자의 표면과, 상기 복수개의 일차 입자들의 일차 입자 사이에 배치된 코팅막을 함유하는 복합양극활물질이며, Wherein the secondary particles comprise a plurality of primary particles comprising a lithium transition metal oxide having a layered crystal structure; And a coating film disposed between the surface of the secondary particles and the primary particles of the plurality of primary particles,

상기 코팅막은 스피넬(spinel) 결정구조를 갖는 리튬코발트복합 산화물을 포함하며, Wherein the coating film comprises a lithium cobalt composite oxide having a spinel crystal structure,

상기 리튬코발트복합 산화물은 코발트(Co)와 제2족, 제12족, 제13족 원소, 또는 그 조합물을 함유하는 복합양극활물질이 제공된다.The lithium-cobalt composite oxide is provided with a composite cathode active material containing cobalt (Co) and Group 2, Group 12, and Group 13 elements, or a combination thereof.

다른 한 측면에 따라 상술한 복합양극활물질을 포함하는 양극이 제공된다.According to another aspect, there is provided a positive electrode comprising the aforementioned composite positive electrode active material.

또 다른 한 측면에 따라, 상술한 양극을 포함하는 리튬전지가 제공된다.According to yet another aspect, there is provided a lithium battery including the above-described anode.

또 다른 한 측면에 따라According to another aspect

층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물을 제조하는 단계;Preparing a lithium transition metal oxide having a layered crystal structure;

상기 층상 결정구조를 갖는 리튬전이금속 산화물과, 스피넬(spinel) 결정구조를 갖고, 코발트(Co)와 제2족 원소, 제12족 원소, 제13족 원소 또는 그 조합물을 함유하는 리튬코발트복합 산화물의 전구체를 혼합하여 복합양극활물질 조성물을 얻는 단계; 및 A lithium transition metal oxide having the layered crystal structure and a lithium cobalt complex having a spinel crystal structure and containing cobalt (Co) and a Group 2 element, a Group 12 element, a Group 13 element or a combination thereof, Oxide precursor to obtain a composite cathode active material composition; And

상기 복합양극활물질 조성물을 건조 및 400℃를 초과하고 1000℃ 이하 범위에서 산화성 가스 분위기하에서 열처리하는 단계를 포함하여 상술한 복합양극활물질을 제조하는 복합양극활물질의 제조방법이 제공된다.Drying the composite cathode active material composition, and heat treating the composite cathode active material composition in an oxidizing gas atmosphere at a temperature higher than 400 ° C. and lower than 1000 ° C. to produce the composite cathode active material.

한 측면에 따르면, 복합양극활물질은 표면 잔류 리튬 함량이 감소되고 열적 안정성이 개선된다. 이를 이용하면 리튬전지의 충방전 특성 및 수명 특성이 향상된다.According to one aspect, the composite cathode active material has reduced surface residual lithium content and improved thermal stability. This can improve the charging / discharging characteristics and life characteristics of the lithium battery.

도 1a은 일구현예에 따른 복합양극활물질의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1b는 실시예 1에 따라 제조된 복합양극활물질에 대한 주사전자현미경 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 2a 내지 도 2c는 각각 실시예 4a, 비교예 2 및 비교예 4에 따라 제조된 복합양극활물질 분말에 대한 주사전자현미경 사진이다.
도 3은 실시예 1에 따라 제조된 복합양극활물질에 대한 XRD(X-ray Diffraction) 스펙트럼이다.
도 4는 일구현예에 따른 복합양극활물질을 포함하는 양극을 채용한 리튬전지의 구조를 나타낸 것이다.
도 5은 실시예 19 및 비교예 13에 따라 제조된 리튬전지(18650 minicell)의 고온 수명 특성을 나타낸 것이다.
도 6은 실시예 20-21 및 비교예 14-15에 따라 제조된 리튬전지(18650 minicell)의 고온 수명 특성을 나타낸 것이다.
FIG. 1A schematically shows a structure of a composite cathode active material according to one embodiment.
FIG. 1B shows a scanning electron microscopic analysis result of the composite cathode active material prepared according to Example 1. FIG.
2A to 2C are SEM micrographs of the composite cathode active material powder prepared according to Example 4a, Comparative Example 2 and Comparative Example 4, respectively.
FIG. 3 is an X-ray diffraction (XRD) spectrum of the composite cathode active material prepared according to Example 1. FIG.
FIG. 4 shows a structure of a lithium battery employing a positive electrode comprising a complex cathode active material according to an embodiment.
5 shows the high-temperature lifetime characteristics of a lithium battery (18650 minicell) produced according to Example 19 and Comparative Example 13.
6 shows high temperature lifetime characteristics of a lithium battery (18650 minicell) produced according to Examples 20-21 and Comparative Examples 14-15.

이하에서 예시적인 구현예들에 따른 복합양극활물질, 그 제조방법 및 이를 포함하는 양극과 리튬전지에 관하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, a composite cathode active material according to exemplary embodiments, a method of manufacturing the same, and a positive electrode and a lithium battery including the same will be described in detail.

이차 입자를 포함하며, 상기 이차 입자는 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물을 포함하는 복수개의 일차 입자; 및 상기 이차 입자의 표면과, 상기 복수개의 일차 입자들의 일차 입자 사이에 배치된 코팅막을 함유하는 복합양극활물질이며, 상기 코팅막은 스피넬(spinel) 결정구조를 갖는 리튬코발트복합 산화물을 포함하며, 상기 리튬코발트복합 산화물은 코발트(Co)와 제2족 원소, 제12족 원소, 제13족 원소, 또는 그 조합물을 함유하는 복합양극활물질이 제공된다.A plurality of primary particles comprising secondary particles, the secondary particles comprising a lithium transition metal oxide having a layered crystal structure; And a coating film disposed between the surface of the secondary particles and the primary particles of the plurality of primary particles, wherein the coating film includes a lithium cobalt composite oxide having a spinel crystal structure, and the lithium The cobalt composite oxide is provided with a composite cathode active material containing cobalt (Co), a Group 2 element, a Group 12 element, a Group 13 element, or a combination thereof.

상기 코팅막은 인접되는 일차 입자의 입계(grain boundary) 사이 및 이차 입자의 표면 상에 존재할 수 있다. 그리고 본 명세서에서 "일차 입자 사이"는 일차 입자의 입계 및 일차 입자의 표면을 모두 포함하는 것으로 해석될 수 있다. 이와 같이 리튬코발트복합 산화물을 포함하는 코팅막을 이차 입자의 표면과 일차입자의 입계 사이에 존재하여 리튬 이온의 전도성이 개선될 수 있다. 그리고 이론에 구속되는 것은 아니지만, 복합양극활물질의 표면에 존재하는 잔류 리튬의 함량이 감소하여 복합양극활물질의 열화가 억제되고 가스 발생이 감소하며 리튬전지의 열적 안정성이 향상될 수 있다. 인접한 일차 입자 사이의 입계에 배치된 상술한 코팅막이 존재하여 일차 입자들의 충방전에 따른 부피 변화를 수용하여 일차 입자들의 균열을 억제함에 의하여 장기간 충방전 후에도 복합양극활물질의 기계적 강도 저하를 억제할 수 있다. 그리고 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물과 전해액의 부반응을 효율적으로 억제할 수 있고, 리튬전지의 내부 저항이 감소되어 리튬전지의 사이클 특성이 개선될 수 있다.The coating film may be present between the grain boundaries of the adjacent primary particles and on the surface of the secondary particles. And " between primary particles " can be interpreted to include both the grain boundary of primary particles and the surface of primary particles. The coating film containing the lithium-cobalt composite oxide is present between the surface of the secondary particles and the grain boundaries of the primary particles, so that the conductivity of lithium ions can be improved. Although not limited by theory, the content of residual lithium present on the surface of the composite cathode active material is reduced, deterioration of the composite cathode active material is suppressed, gas generation is reduced, and thermal stability of the lithium battery can be improved. The above-mentioned coating film disposed at the grain boundaries between adjacent primary particles exists to accommodate volume change due to charging and discharging of primary particles to suppress cracking of primary particles, thereby suppressing the mechanical strength deterioration of the composite cathode active material even after long- have. Further, the side reaction between the lithium transition metal oxide having a layered crystal structure and the electrolyte can be effectively suppressed, and the internal resistance of the lithium battery can be reduced, thereby improving the cycle characteristics of the lithium battery.

본 명세서에서 코팅막은 연속적인 막이거나 또는 아일랜드 타입과 같은 불연속적인 막 상태를 가질 수 있다.Herein, the coating film may be a continuous film or may have a discontinuous film state such as an island type.

상기 스피넬(spinel) 결정구조를 갖는 코발트(Co)와 제2족 원소, 제12족 원소, 제13족 원소 또는 그 조합물을 함유하는 리튬코발트복합 산화물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.The lithium cobalt composite oxide containing cobalt (Co) having a spinel crystal structure and a Group 2 element, a Group 12 element, a Group 13 element or a combination thereof may be a compound represented by the following Formula 1 .

[화학식 1][Chemical Formula 1]

LixCoaMebO4 Li x Co a Me b O 4

화학식 1 중, Me은 제2족 원소, 제12족 원소, 제13족 원소 또는 그 조합물이고,In formula (1) Me is a Group 2 element, a Group 12 element, a Group 13 element or a combination thereof,

1.0≤x≤1.1, 0<a<2, 0<b<2, 0<a+b≤2, -1.5≤δ≤0이다.0 < a < 2, 0 < b <

화학식 1에서 x는 예를 들어 1.0 내지 1.09이고, a는 0.4 내지 1.6이고, b는 0.4 내지 1.6이다. 그리고 a와 b의 합은 예를 들어 2이다. 화학식 1에서 0.1<a+b≤2, 예를 들어 0.2<a+b≤2, 예를 들어 0.5<a+b≤2, 예를 들어. 1<a+b≤2이다.In the formula (1), x is, for example, 1.0 to 1.09, a is 0.4 to 1.6, and b is 0.4 to 1.6. And the sum of a and b is 2, for example. In the formula 1, 0.1 <a + b? 2, for example 0.2 <a + b? 2, for example 0.5 <a + b? 1 < a + b? 2.

상기 화학식 1에서 M은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 아연(Zn) 또는 그 조합물이다. In Formula 1, M is Al, Ga, Mg, Ca, Ba, Zn, or a combination thereof.

화학식 1의 화합물은 예를 들어 LixCoaAlbO4 , LixCoaZnbO4 , LixLiCoaMgbO4 , LixCoaGabO4+δ, LixCoaCabO4 , 또는 LixCoaBabO4 이 있다. 상기 화학식에서 1.0≤x≤1.1, 0<a<2, 0<b<2, 0<a+b≤2, -1.5≤δ≤0이다. 이러한 화합물에서 x는 예를 들어 1.0 내지 1.09이고, a는 0.4 내지 1.6이고, b는 0.4 내지 1.6이다.Compounds of the formula I, for example, Li x Co a Al b O 4 + δ, Li x Co a Zn b O 4 + δ, Li x LiCo a Mg b O 4 + δ, Li x Co a Ga b O 4+ ? , Li x Co a Ca b O 4 +?, or Li x Co a Ba b O 4 + ? . In the above formula, 1.0? X? 1.1, 0 <a <2, 0 <b <2, 0 <a + b? 2, and -1.5? In these compounds, x is, for example, 1.0 to 1.09, a is 0.4 to 1.6, and b is 0.4 to 1.6.

화학식 1의 화합물은 예를 들어 LiCo1 . 5Al0 . 5O4 (-0.5≤δ≤0), LiCo1 . 5Ga0 . 5O4 (-0.5≤δ≤0), LiCo1 . 33Zn0 . 67O4 (-0.835≤δ≤0), LiCo1 . 33Ca0 . 67O4 (-0.835≤δ≤0), LiCo1 . 33Ba0 . 67O4 (-0.835≤δ≤0), LiCo1 . 33Ga0 . 67O4 (-0.835≤δ≤0), LiCo1 . 2Mg0 . 8O4 (-0.9≤δ≤0), LiCo1 . 2Ga0 . 8O4 (-0.9≤δ≤0), LiCo1 . 2Ca0 . 8O4 (-0.9≤δ≤0), LiCo1.2Ba.8O4+δ(-0.9≤δ≤0), LiCo1 . 2Zn0 . 8O4 (-0.9≤δ≤0), LiCo1 . 6Mg0 . 4O4 (-0.7≤δ≤0), LiCo1 . 6Ga0 . 4O4 (-0.7≤δ≤0), LiCo1 . 6Ca0 . 4O4 (-0.7≤δ≤0), LiCo1 . 6Ba0 . 4O4 (-0.7≤δ≤0), LiCo1 . 6Zn0 . 4O4 (-0.7≤δ≤0), LiCo0 . 8Mg1 . 2O4 (-1.1≤δ≤0), LiCo0.8Ga1.2O4+δ(-1.1≤δ≤0), LiCo0 . 8Ca1 . 2O4 (-1.1≤δ≤0), LiCo0 . 8Ba1 . 2O4 (-1.1≤δ≤0), LiCo0 . 8Zn1 . 2O4 (-1.1≤δ≤0), LiCo0 . 4Mg1 . 6O4 (-1.3≤δ≤0), LiCo0 . 4Ga1 . 6O4 (-1.3≤δ≤0), LiCo0 . 4Ca1 . 6O4 (-1.3≤δ≤0), LiCo0 . 4Ba1 . 6O4 (-1.3≤δ≤0), LiCo0.4Zn1.6O4+δ(-1.3≤δ≤0) 등이 있다.The compound of formula (1) is, for example, LiCo 1 . 5 Al 0 . 5 O 4 +? (-0.5??? 0 ), LiCo 1 . 5 Ga 0 . 5 O 4 +? (-0.5??? 0 ), LiCo 1 . 33 Zn 0 . 67 O 4 +? (-0.835??? 0 ), LiCo 1 . 33 Ca 0 . 67 O 4 +? (-0.835??? 0 ), LiCo 1 . 33 Ba 0 . 67 O 4 +? (-0.835??? 0 ), LiCo 1 . 33 Ga 0 . 67 O 4 +? (-0.835??? 0 ), LiCo 1 . 2 Mg 0 . 8 O 4 +? (-0.9??? 0 ), LiCo 1 . 2 Ga 0 . 8 O 4 +? (-0.9??? 0 ), LiCo 1 . 2 Ca 0 . 8 O 4 + δ (-0.9≤δ≤0) , LiCo 1.2 Ba .8 O 4 + δ (-0.9≤δ≤0), LiCo 1. 2 Zn 0 . 8 O 4 +? (-0.9??? 0 ), LiCo 1 . 6 Mg 0 . 4 O 4 +? (-0.7??? 0 ), LiCo 1 . 6 Ga 0 . 4 O 4 +? (-0.7??? 0 ), LiCo 1 . 6 Ca 0 . 4 O 4 +? (-0.7??? 0 ), LiCo 1 . 6 Ba 0 . 4 O 4 +? (-0.7??? 0 ), LiCo 1 . 6 Zn 0 . 4 O 4 +? (-0.7??? 0 ), LiCo 0 . 8 Mg 1 . 2 O 4 +? (-1.1??? 0 ), LiCo 0.8 Ga 1.2 O 4 +? (-1.1??? 0 ), LiCo 0 . 8 Ca 1 . 2 O 4 +? (-1.1??? 0 ), LiCo 0 . 8 Ba 1 . 2 O 4 +? (-1.1??? 0 ), LiCo 0 . 8 Zn 1 . 2 O 4 +? (-1.1??? 0 ), LiCo 0 . 4 Mg 1 . 6 O 4 +? (-1.3??? 0 ), LiCo 0 . 4 Ga 1 . 6 O 4 +? (-1.3??? 0 ), LiCo 0 . 4 Ca 1 . 6 O 4 +? (-1.3??? 0 ), LiCo 0 . 4 Ba 1 . 6 O 4 +? (-1.3??? 0), LiCo 0.4 Zn 1.6 O 4 +? (-1.3 ?

화학식 1의 화합물은 예를 들어 LiCo1 . 5Al0 . 5O4 (-0.5≤δ≤0), LiCo1 . 33Zn0 . 67O4 (-0.835≤δ≤0), LiCo1 . 2Mg0 . 8O4 (-0.9≤δ≤0), LiCo1 . 6Mg0 . 4O4 (-0.7≤δ≤0), LiCo0.8Mg1.2O4+δ(-1.1≤δ≤0), 또는 LiCo0.4Mg1.6O4+δ(-1.3≤δ≤0)이 있다.The compound of formula (1) is, for example, LiCo 1 . 5 Al 0 . 5 O 4 +? (-0.5??? 0 ), LiCo 1 . 33 Zn 0 . 67 O 4 +? (-0.835??? 0 ), LiCo 1 . 2 Mg 0 . 8 O 4 +? (-0.9??? 0 ), LiCo 1 . 6 Mg 0 . There are 4 O 4 + δ (-0.7≤δ≤0) , LiCo 0.8 Mg 1.2 O 4 + δ (-1.1≤δ≤0), or LiCo 0.4 Mg 1.6 O 4 + δ (-1.3≤δ≤0) .

상기 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물은 암염 층상구조(R-3m 공간군)에 속하고, 상기 스피넬(spinel) 결정구조를 갖는 코발트(Co)와 제2족 원소, 제12족 원소, 제13족 원소 또는 그 조합물을 함유하는 리튬코발트복합 산화물은 Fd-3m 공간군에 속한다. 상술한 결정 구조를 가짐으로써 복합양극활물질을 포함하는 리튬전지의 사이클 특성 및 열적 안정성이 더 개선될 수 있다.The lithium transition metal oxide having a layered crystal structure belongs to a rock salt layered structure (R-3m space group), and the cobalt (Co) having the spinel crystal structure and a Group 2 element, Element, a Group 13 element or a combination thereof belong to the Fd-3m space group. By having the above-described crystal structure, the cycle characteristics and the thermal stability of the lithium battery including the composite cathode active material can be further improved.

상기 용어 "입계(grain boundary)"는 두 개의 인접된 일차 입자의 interface를 말한다. 이 때 상기 일차 입자간의 계면은 이차 입자의 내부에 존재한다. 용어 "일차 입자"는 서로 함께 응집되어 이차 입자를 형성하며, 일차 입자는 로드(rod)형에서 사각형까지 다양한 형태를 가질 수 있고, 용어 "이차 입자"는 복수개의 일차 입자를 포함하고 다른 입자의 응집체가 아닌 입자 또는 더 이상 응집되지 않은 입자를 말하며, 이차 입자는 구형 형태를 가질 수 있다. 도 1a는 일구현예에 따른 복합양극활물질에 있어서, 이차 입자의 미세 구조를 개념적으로 나타낸 단면도이다.The term " grain boundary " refers to the interface of two adjacent primary particles. At this time, the interface between the primary particles exists inside the secondary particles. The term " primary particles " cohere together to form secondary particles, wherein the primary particles can have various shapes ranging from rod to square, and the term " secondary particle " includes a plurality of primary particles, Refers to non-aggregate particles or particles that are no longer aggregated, and secondary particles may have a spherical shape. FIG. 1A is a cross-sectional view conceptually showing the microstructure of secondary particles in the composite cathode active material according to one embodiment. FIG.

이를 참조하면, 일차 입자 (11)이 응집되어 이차 입자 (12)를 형성하고, 일차 입자 (11)의 사이 (13) 예를 들어, 일차 입자의 입계 (14) 및/또는 이차 입자의 표면 (15)에 코팅막이 형성되어 있다.Referring to this, it can be seen that primary particles 11 aggregate to form secondary particles 12 and form interstitial spaces 13 between primary particles 11, for example primary particles 14 and / 15).

복합양극활물질에서 리튬전이금속 산화물이 포함하는 전이금속 중에서 니켈의 함량이 70mol% 이상, 예를 들어 80mol% 이상, 예를 들어 90mol% 이상, 예를 들어 또는 95mol% 이상일 수 있다. 복합양극활물질에서 리튬전이금속 산화물이 포함하는 전이금속 중에서 니켈의 함량은 리튬전이금속 산화물의 전이금속의 총함량을 기준으로 하여 예를 들어 70 내지 99.9몰%, 예를 들어 80 내지 95몰%이다. 니켈의 함량이 상술한 범위를 갖는 리튬전이금속 산화물을 이용하면 고용량 리튬전지를 제조할 수 있다.The transition metal contained in the lithium transition metal oxide in the composite cathode active material may have a nickel content of 70 mol% or more, for example, 80 mol% or more, for example, 90 mol% or more, for example, or 95 mol% or more. The content of nickel in the transition metal contained in the lithium transition metal oxide in the composite cathode active material is, for example, 70 to 99.9 mol%, for example, 80 to 95 mol% based on the total content of the transition metal of the lithium transition metal oxide . When the lithium transition range having a content of nickel above using the metal oxide can be prepared in high-capacity lithium battery.

복합양극활물질에서 스피넬(spinel) 결정구조를 갖는 코발트(Co)와 제2족 원소, 제12족 원소, 제13족 원소 또는 그 조합물을 함유하는 리튬코발트복합 산화물을 포함하는 코팅막은 복합양극활물질 전체에 균일한 농도로 배치될 수 있다. 복합양극활물질의 중심부로부터 표면부까지 농도 구배를 가질 수 있다. 예를 들어, 복합양극활물질의 중심부에 리튬코발트복합 산화물의 농도가 낮고 표면부에서 리튬코발트복합 산화물을 포함하는 코팅막의 농도가 높을 수 있다. 또 다른 일구현예에 의하면, 복합양극활물질의 중심부에 리튬코발트복합 산화물의 농도가 높고 표면부에서 리튬코발트복합 산화물의 농도가 낮을 수 있다. A coating film comprising a cobalt (Co) having a spinel crystal structure and a lithium cobalt composite oxide containing a Group 2 element, a Group 12 element, a Group 13 element, or a combination thereof in a composite cathode active material is a composite cathode active material It can be arranged at a uniform concentration throughout. The composite cathode active material may have a concentration gradient from the center portion to the surface portion. For example, the concentration of the lithium-cobalt composite oxide in the center portion of the composite cathode active material may be low and the concentration of the coating layer including the lithium-cobalt composite oxide in the surface portion may be high. According to another embodiment, the concentration of the lithium cobalt composite oxide may be high in the center portion of the composite cathode active material, and the concentration of the lithium cobalt composite oxide may be low in the surface portion.

상기 코팅막에서 리튬코발트복합 산화물의 함량은 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물 100 중량부를 기준으로 하여 0.05 내지 30 중량부, 예를 들어 0.1 내지 20 중량부, 예를 들어 0.1 내지 10 중량부, 예를 들어 0.1 내지 2 중량부, 예를 들어 0.25 내지 1.5 중량부이다. The content of the lithium cobalt complex oxide in the coating film is 0.05 to 30 parts by weight, for example, 0.1 to 20 parts by weight, for example, 0.1 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the lithium transition metal oxide having a layered crystal structure For example, 0.1 to 2 parts by weight, for example, 0.25 to 1.5 parts by weight.

상기 코팅막에서 리튬코발트의 함량은 리튬코발트복합 산화물의 함량에 비하여 작고, 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 20 중량부, 예를 들어 0.1 내지 10 중량부, 예를 들어 0.1 내지 2 중량부, 예를 들어 0.25 내지 1.5 중량부이다. 리튬코발트복합 산화물 및 리튬코발트의 함량이 상술한 범위일 때 열적 안정성이 우수하고 표면 잔류 리튬의 함량이 감소된 복합양극활물질을 얻을 수 있다. 이를 이용하면 충방전 특성 및 수명 특성이 개선된 리튬전지를 제조할 수 있다.The content of lithium cobalt in the coating film is 0.01 to 20 parts by weight, for example, 0.1 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the lithium transition metal oxide having a layered crystal structure, For example, 0.1 to 2 parts by weight, for example, 0.25 to 1.5 parts by weight. When the content of lithium cobalt composite oxide and lithium cobalt is within the above range, a composite cathode active material having excellent thermal stability and reduced surface residual lithium content can be obtained. By using this, a lithium battery improved in charge / discharge characteristics and life characteristics can be produced.

다른 일구현예에 의하면, 상기 코팅막의 리튬코발트복합 산화물에서 코발트와 금속(M)의 총함량은 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 20 중량부, 예를 들어 0.1 내지 10 중량부, 예를 들어 0.1 내지 2 중량부, 예를 들어 0.25 내지 1.5 중량부이다.According to another embodiment, the total content of cobalt and metal (M) in the lithium cobalt complex oxide of the coating film is 0.01 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the lithium transition metal oxide having a layered crystal structure, For example, 0.1 to 2 parts by weight, for example, 0.25 to 1.5 parts by weight.

상기 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물과 코팅막 사이에는 혼합상(mixed phase)이 존재할 수 있다. 혼합상은 층상(layered) 결정 구조와 스피넬(spinel) 결정구조의 혼합 구조를 의미할 수 있다.A mixed phase may exist between the lithium transition metal oxide having the layered crystal structure and the coating layer. The mixed phase may mean a mixed structure of a layered crystal structure and a spinel crystal structure.

상기 일차 입자 사이에 비정질 구조를 갖는 화합물, 층상 결정 구조를 갖는 화합물 또는 그 조합물을 더 포함할 수 있다.A compound having an amorphous structure between the primary particles, a compound having a layered crystal structure, or a combination thereof.

층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물은 하기 화학식 2 내지 4로 표시되는 화합물 중에서 선택된 하나일 수 있다.The lithium transition metal oxide having a layered crystal structure may be selected from the compounds represented by the following general formulas (2) to (4).

[화학식 2](2)

LixCo1 - yMyO2 - αXα Li x Co 1 - y M y O 2 - ? X ?

[화학식 3](3)

LixNi1 - yMeyO2 - αXα Li x Ni 1 - y Me y O 2 - ? X ?

[화학식 4][Chemical Formula 4]

LixNi1 -y- zMnyMazO2 - αXα Li x Ni 1 - y - z Mn y Ma z O 2 - α X α

화학식 2 내지 4 중, 0.9≤x≤1.1, 0≤y≤0.9, 0<z≤0.2, 0≤α≤2이며,In the general formulas (2) to (4), 0.9? X? 1.1, 0? Y? 0.9, 0 <z? 0.2, 0?

M이 Ni, Mn, Zr, Al, Mg, Ag, Mo, Ti, V, Cr, Fe, Cu, B 또는 그 조합물이며, Me가 Co, Zr, Al, Mg, Ag, Mo, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Cu, B 또는 그 조합물이며, Ma가 Co, Zr, Al, Mg, Ag, Mo, Ti, V, Cr, Fe, Cu, B 또는 그 조합물이며, X가 F, S, P 또는 그 조합물이다.Wherein M is at least one element selected from the group consisting of Co, Zr, Al, Mg, Ag, Mo, Ti, V, Cr, Fe, Wherein M is selected from the group consisting of Co, Zr, Al, Mg, Ag, Mo, Ti, V, Cr, Fe, Cu, B, , S, P, or a combination thereof.

화학식 2 내지 4에서 x는 1.03 내지 1.09이며, 예를 들어 1.03, 1.06 또는 1.09이다.In the general formulas 2 to 4, x is 1.03 to 1.09, for example, 1.03, 1.06 or 1.09.

상기 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물은 하기 화학식 5 내지 7로 표시되는 화합물 중에서 선택된 하나이다.The lithium transition metal oxide having the layered crystal structure is selected from the compounds represented by the following formulas (5) to (7).

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Li[Li1-aMea]O2 +d Li [Li 1-a Me a ] O 2 + d

화학식 5 중, 0.8≤a<1, 0≤d≤0.1이며,In formula (5), 0.8? A <1, 0? D?

상기 Me가 Ni, Co, Mn, Al, V, Cr, Fe, Zr, Re, B, Ge, Ru, Sn, Ti, Nb, Mo 및 Pt로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속이며,Wherein Me is at least one metal selected from the group consisting of Ni, Co, Mn, Al, V, Cr, Fe, Zr, Re, B, Ge, Ru, Sn, Ti,

[화학식 6][Chemical Formula 6]

Li[Li1-x-y-zMaxMbyMcz]O2+d Li [Li 1- xy z Ma x Mb y Mc z ] O 2 + d

화학식 6 중, 0.8≤x+y+z<1, 0<x<1, 0<y<1, 0<z<1, 0≤d≤0.1이며,X <y <1, 0 <x <1, 0 <y <1, 0 <z <1, 0? D?

상기 Ma, Mb, Mc가 서로 독립적으로 Mn, Co, Ni 및 Al로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속이며,Ma, Mb and Mc are at least one metal selected from the group consisting of Mn, Co, Ni and Al,

[화학식 7](7)

Li[Li1-x-y-zNixCoyMnz]O2+d Li [Li 1- xy z Ni x Co y Mn z ] O 2 + d

화학식 7 중, 0.8≤x+y+z<1; 0<x<1, 0<y<1, 0<z<1, 0≤d≤0.1이다.X + y + z <1; 0 <x <1, 0 <y <1, 0 <z <1, 0≤d≤0.1.

상기 리튬전이금속 산화물이 하기 화학식 8로 표시되는 화합물일 수 있다.The lithium transition metal oxide may be a compound represented by the following formula (8).

[화학식 8][Chemical Formula 8]

aLi2MnO3 -(1-a)LiMO2 aLi 2 MnO 3 - (1-a) LiMO 2

화학식 8 중, 0<a<1이며,In formula (8), 0 < a < 1,

M은 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 바나듐(V), 크롬(Cr), 철(Fe), 지르코늄(Zr), 레늄(Re), 알루미늄(Al), 보론(B), 게르마늄(Ge), 루테늄(Ru), 주석(Sn), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo) 및 백금(Pt) 중에서 선택된 2 이상의 원소이다.M is at least one element selected from the group consisting of Ni, Co, Mn, V, Cr, Fe, Zr, ), Ge, Ge, Ru, Sn, Ti, Nb, Mo and Pt.

상기 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물은 하기 화학식 9로 표시되는 화합물일 수 있다.The lithium transition metal oxide having the layered crystal structure may be a compound represented by the following formula (9).

[화학식 9][Chemical Formula 9]

LixNi1 -y- zMyCozO2 Li x Ni 1 - y - z M y Co z O 2

화학식 9 중, 0.9≤x≤1.1, 0≤y≤0.2, 0<z≤0.2, 0.7≤1-y-z≤0.99이다.In the formula (9), 0.9? X? 1.1, 0? Y? 0.2, 0 <z? 0.2, and 0.7? 1-y-z?

M은 망간(Mn), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 및 칼슘(Ca)으로 이루어진 군으로부터 선택된다.M is selected from the group consisting of Mn, Al, Ti and Ca.

화학식 9에서는 1-y-z은 예를 들어 0.8 내지 0.99이다.In formula (9), 1-y-z is, for example, 0.8 to 0.99.

상기 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물은 하기 화학식 9a로 표시되는 화합물일 수 있다.The lithium transition metal oxide having the layered crystal structure may be a compound represented by the following formula (9a).

[화학식 9a][Formula 9a]

LixNi1 -y- zMnxCoyO2 Li x Ni 1- y- z Mn x Co y O 2

화학식 9a중, 0.80≤x≤1.1, 0=y≤0.2, 0<z≤0.2, 0.8≤1-y-z≤0.99이다.In the formula (9a), 0.80? X? 1.1, 0 = y? 0.2, 0 <z? 0.2, and 0.8? 1-y-z?

화학식 5 내지 9에서 x는 1.03 내지 1.09이며, 예를 들어 1.03, 1.06 또는 1.09이다.In Formulas 5 to 9, x is 1.03 to 1.09, for example 1.03, 1.06 or 1.09.

리튬전이금속 산화물은 예를 들어 Li1 . 03[Ni0.91Co0.06Mn0.03]O2, Li1.03[Ni0.88Co0.08Mn0.04]O2, Li1 . 03[Ni0.8Co0.15Mn0.05]O2, Li1 . 03[Ni0.85Co0.10Mn0.05]O2, Li1.03[Ni0.91Co0.05Mn0.04]O2, Li1 . 05[Ni0.91Co0.06Mn0.03]O2, Li1 . 06[Ni0.91Co0.06Mn0.03]O2, Li1.06[Ni0.88Co0.08Mn0.04]O2, Li1 . 06[Ni0.8Co0.15Mn0.05]O2, Li1 . 06[Ni0.85Co0.10Mn0.05]O2, Li1.06[Ni0.91Co0.05Mn0.04]O2, Li1 . 09[Ni0.91Co0.06Mn0.03]O2, Li1 . 09[Ni0.88Co0.08Mn0.04]O2, Li1.09[Ni0.8Co0.15Mn0.05]O2, Li1 . 09[Ni0.85Co0.10Mn0.05]O2, 또는 Li1 . 09[Ni0.91Co0.05Mn0.04]O2이다. 리튬전이금속 산화물은 상기 나열된 물질들의 적어도 하나를 함유할 수 있다.The lithium transition metal oxide is, for example, Li 1 . 03 [Ni 0.91 Co 0.06 Mn 0.03 ] O 2 , Li 1.03 [Ni 0.88 Co 0.08 Mn 0.04 ] O 2 , Li 1 . 03 [Ni 0.8 Co 0.15 Mn 0.05 ] O 2 , Li 1 . 03 [Ni 0.85 Co 0.10 Mn 0.05 ] O 2 , Li 1.03 [Ni 0.91 Co 0.05 Mn 0.04 ] O 2 , Li 1 . 05 [Ni 0.91 Co 0.06 Mn 0.03 ] O 2 , Li 1 . 06 [Ni 0.91 Co 0.06 Mn 0.03 ] O 2 , Li 1.06 [Ni 0.88 Co 0.08 Mn 0.04 ] O 2 , Li 1 . 06 [Ni 0.8 Co 0.15 Mn 0.05 ] O 2 , Li 1 . 06 [Ni 0.85 Co 0.10 Mn 0.05 ] O 2 , Li 1.06 [Ni 0.91 Co 0.05 Mn 0.04 ] O 2 , Li 1 . 09 [Ni 0.91 Co 0.06 Mn 0.03 ] O 2 , Li 1 . 09 [Ni 0.88 Co 0.08 Mn 0.04 ] O 2 , Li 1.09 [Ni 0.8 Co 0.15 Mn 0.05 ] O 2 , Li 1 . 09 [Ni 0.85 Co 0.10 Mn 0.05 ] O 2 , or Li 1 . 09 [Ni 0.91 Co 0.05 Mn 0.04 ] O 2 . The lithium transition metal oxide may contain at least one of the materials listed above.

복합양극활물질에서 일차 입자의 평균 입경은 0.1 내지 5㎛, 예를 들어 0.2 내지 0.5㎛일 수 있으나 반드시 이러한 범위로 한정되지 않으며 향상된 충방전 특성을 제공할 수 있는 범위 내에서 조절될 수 있다.In the composite cathode active material, the average particle diameter of the primary particles may be 0.1 to 5 탆, for example, 0.2 to 0.5 탆, but is not necessarily limited to this range and can be adjusted within a range that can provide improved charge-discharge characteristics.

복합양극활물질에서 일차 입자가 응집된 이차 입자의 평균 입경은 약 1㎛ 내지 약 30㎛, 예를 들어 10 내지 20㎛, 예를 들어 약 13㎛ 내지 약 15㎛일 수 있으나 반드시 이러한 범위로 한정되지 않으며 리튬전지의 향상된 충방전 특성을 제공할 수 있는 범위 내에서 조절될 수 있다.In the composite cathode active material, the average particle diameter of the secondary particles agglomerated by the primary particles may be about 1 탆 to about 30 탆, for example, 10 to 20 탆, for example, about 13 탆 to about 15 탆, And can be adjusted within a range that can provide improved charge / discharge characteristics of the lithium battery.

복합양극활물질에서 코팅막의 두께는 1㎛ 이하, 예를 들어 500nm 이하, 200nm 이하, 예를 들어 100nm 이하, 예를 들어 50nm 이하, 예를 들어 30 nm 이하, 예를 들어 10nm 이하, 예를 들어 10nm 내지 1㎛, 예를 들어 30nm 내지 200nm, 예를 들어 30nm 내지 100nm일 수 있다. 이러한 코팅막의 두께 범위에서 복합양극활물질을 포함하는 리튬전지의 사이클 특성 및 열적 안정성이 더욱 향상될 수 있다.For example, the thickness of the coating film in the composite cathode active material may be 1 μm or less, for example, 500 nm or less, 200 nm or less, such as 100 nm or less, such as 50 nm or less such as 30 nm or less, For example, 30 nm to 200 nm, for example, 30 nm to 100 nm. The cycle characteristics and thermal stability of the lithium battery including the composite cathode active material in the thickness range of the coating film can be further improved.

일구현예에 의하면, 복합양극활물질에서 입계가 약 50nm 내지 약 1000nm의 평균 입계 길이를 가지며, 약 1nm 내지 약 200nm의 평균 입계 두께를 가지며, 길이의 방향이 인접하는 일차 입자의 표면에 대하여 평행이며, 두께의 방향이 인접하는 일차 입자의 표면에 대하여 수직일 수 있다. 평균 입계 길이는 약 50nm 내지 약 950nm, 약 100nm 내지 약 900nm, 약 150nm 내지 약 800nm, 또는 약 200nm 내지 약 700nm일 수 있다. 예를 들어, 평균 입계 두께는 약 2nm 내지 약 100nm, 약 5nm 내지 약 100nm, 약 10nm 내지 약 100nm, 또는 약 20nm 내지 약 100nm일 수 있다. 이러한 평균 입계 길이 및 평균 입계 두께의 범위 내에서 더욱 향상된 충방전 특성을 제공할 수 있다. According to one embodiment, in the composite cathode active material, the grain boundary has an average grain boundary length of from about 50 nm to about 1000 nm, an average grain boundary thickness of from about 1 nm to about 200 nm, the length direction parallel to the surface of the adjacent primary grain , The direction of thickness may be perpendicular to the surface of adjacent primary particles. The average grain boundary length may be from about 50 nm to about 950 nm, from about 100 nm to about 900 nm, from about 150 nm to about 800 nm, or from about 200 nm to about 700 nm. For example, the average grain boundary thickness may be from about 2 nm to about 100 nm, from about 5 nm to about 100 nm, from about 10 nm to about 100 nm, or from about 20 nm to about 100 nm. It is possible to provide further improved charge / discharge characteristics within the range of the average grain boundary length and the average grain boundary thickness.

다른 일구현예에 따라 복합양극활물질의 제조방법은 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물을 제조하는 단계; 상기 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물과, 스피넬(spinel) 결정구조를 갖는 코발트(Co)와 제2족 원소, 제12족 원소, 제13족 원소 또는 그 조합물을 함유하는 리튬코발트복합 산화물의 전구체를 혼합하여 복합양극활물질 조성물을 얻는 단계; 및 상기 복합양극활물질 조성물을 건조 및 400℃를 초과하고 1000℃ 이하에서 산화성 가스 분위기하에서 열처리하는 단계를 포함한다.According to another embodiment, a method of manufacturing a composite cathode active material includes the steps of: preparing a lithium transition metal oxide having a layered crystal structure; A lithium transition metal oxide having a layered crystal structure and cobalt (Co) having a spinel crystal structure and lithium containing a Group 2 element, a Group 12 element, a Group 13 element or a combination thereof, Cobalt composite oxide to obtain a composite cathode active material composition; And drying the composite cathode active material composition and subjecting the composite cathode active material composition to a heat treatment at 400 ° C or higher and 1000 ° C or lower under an oxidizing gas atmosphere.

상기 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물과, 스피넬(spinel) 결정구조를 갖는 코발트(Co)와 제2족 원소, 제12족 원소, 제13족 원소 또는 그 조합물을 함유하는 리튬코발트복합 산화물의 전구체의 혼합이 용매의 존재하에서 습식으로 수행될 수 있다. A lithium transition metal oxide having a layered crystal structure and cobalt (Co) having a spinel crystal structure and lithium containing a Group 2 element, a Group 12 element, a Group 13 element or a combination thereof, Mixing of the precursors of the cobalt complex oxide may be carried out wet in the presence of a solvent.

산화성 가스 분위기는 산소 또는 공기를 이용하여 구현된다. 산화성 가스 분위기는 산소, 공기 또는 그 조합물을 함유할 수 있고, 예를 들어 증가된 산소 함량을 갖는 공기일 수 있다.The oxidizing gas atmosphere is implemented using oxygen or air. The oxidizing gas atmosphere may contain oxygen, air, or a combination thereof, and may be, for example, air having an increased oxygen content.

상기 복합양극활물질 조성물에서 상기 스피넬(spinel) 결정구조를 갖는 코발트(Co)와 제2족 원소, 제12족 원소, 제13족 원소 또는 그 조합물을 함유하는 리튬코발트복합 산화물의 전구체와 용매의 함량이 상기 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물 100 중량부에 대하여 300 중량부 이하이다. 상기 복합양극활물질 조성물에서 상기 스피넬(spinel) 결정구조를 갖는 코발트(Co)와 제2족 원소, 제12족 원소, 제13족 원소 또는 그 조합물을 함유하는 리튬코발트복합 산화물의 전구체의 함량은 상기 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물 100 중량부에 대하여 100 중량부 이하이다. 그리고 용매의 함량은 상기 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물 100 중량부에 대하여 200 중량부 이하이다.In the composite cathode active material composition, a precursor of a lithium-cobalt composite oxide containing cobalt (Co) having a spinel crystal structure and a Group 2 element, a Group 12 element, a Group 13 element, or a combination thereof, Is not more than 300 parts by weight based on 100 parts by weight of the lithium transition metal oxide having the layered crystal structure. The content of the precursor of the lithium cobalt composite oxide containing cobalt (Co) having the spinel crystal structure and the Group 2 element, the Group 12 element, the Group 13 element, or a combination thereof in the composite cathode active material composition is Is 100 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the lithium transition metal oxide having the layered crystal structure. And the content of the solvent is 200 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the lithium transition metal oxide having the layered crystal structure.

상기 열처리는 예를 들어 600 내지 800℃, 예를 들어 700 내지 750℃에서 실시될 수 있다. 열처리시 승온속도는 예를 들어 1 내지 10℃/min이다. 이러한 열처리 온도에 도달하도록 승온속도를 1 내지 10℃/min, 예를 들어 약 2℃/min의 범위로 제어한다. 열처리 온도 및 승온속도가 상술한 범위일 때 이차 입자의 표면 및 일차 입자 사이에 스피넬(spinel) 결정구조를 갖는 코발트(Co)와 제2족 원소, 제12족 원소, 제13족 원소 또는 그 조합물을 함유하는 리튬코발트복합 산화물을 포함하는 코팅막이 배치될 수 있다.The heat treatment may be performed at, for example, 600 to 800 ° C, for example, 700 to 750 ° C. The heating rate during the heat treatment is, for example, 1 to 10 占 폚 / min. The rate of temperature rise is controlled in the range of 1 to 10 占 폚 / min, for example, about 2占 폚 / min so as to reach the heat treatment temperature. (Co) having a spinel crystal structure and a Group 2 element, a Group 12 element, a Group 13 element, or a combination thereof, between the surface of the secondary particles and the primary particles when the heat treatment temperature and the rate of temperature rise are in the above- A coating film containing a lithium-cobalt composite oxide containing water can be disposed.

리튬코발트복합 산화물의 전구체는 코발트 전구체 및 M 전구체를 혼합하고 여기에 용매를 혼합하여 전구체 혼합물을 얻는다. 이 전구체 혼합물 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물 혼합하고 침전반응을 실시하여 화학식 10으로 표시되는 화합물 코팅막이 배치된 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물을 얻는다. 이어서 이를 열처리하여 목적하는 복합양극활물질을 얻을 수 있다.The precursor of the lithium cobalt composite oxide is obtained by mixing the cobalt precursor and the M precursor and then mixing the solvent with the precursor mixture. Mixing the precursor mixture lamellar (layered) in the lithium transition metal oxide having a crystal structure is obtained, and a lithium transition metal oxide having a lamellar (layered) structure compound crystal coating film is arranged to be represented by the formula (10) by performing a precipitation reaction. Followed by heat treatment to obtain the desired composite cathode active material.

코발트 전구체는 예를 들어 염화코발트, 질산코발트, 황산코발트 등이 있고, M 전구체는 코발트 대신 M인 것을 제외하고는 코발트 전구체와 그 종류가 동일하게 다양하게 사용될 수 있다.The cobalt precursors may be, for example, cobalt chloride, cobalt nitrate, cobalt sulfate, and the like, and the M precursor may be variously used in the same manner as the cobalt precursor except that the precursor is M instead of cobalt.

일구현예에 따른 복합양극활물질은 상기 복합양극활물질의 발열량이 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물을 포함하는 이차 입자의 90% 이하일 수 있다. 그리고 상기 복합양극활물질의 잔류 리튬이 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물을 포함하는 이차 입자의 잔류 리튬의 90% 이하이다. The composite cathode active material according to one embodiment may have a calorific value of 90% or less of the secondary particles including the lithium transition metal oxide having a layered crystal structure in the composite cathode active material. And the residual lithium of the composite cathode active material is 90% or less of the residual lithium of the secondary particles containing the lithium transition metal oxide having a layered crystal structure.

복합양극활물질의 잔류 리튬 제거를 위한 표면처리이전에는 잔류 리튬이 예를 들어 약 4,000 parts per million(ppm)이며 표면처리후에는 2,000ppm 이하로 효과적으로 줄어들 수 있다. 그리고 복합양극활물질의 셀 용량은 220mAh/g이며 수명은 50 회 이상으로 매우 우수하다. Prior to the surface treatment for residual lithium removal of the composite cathode active material, residual lithium can be effectively reduced to, for example, about 4,000 parts per million (ppm) and up to 2,000 ppm or less after surface treatment. The cell capacity of the composite cathode active material is 220 mAh / g and the lifetime is 50 times or more.

또한 스피넬(spinel) 결정구조를 갖는 코발트(Co)와 제2족 원소, 제12족 원소, 제13족 원소 또는 그 조합물을 함유하는 리튬코발트복합 산화물은 리튬전이금속 산화물 표면의 적어도 50% 이상을 덮을 수 잇다. 이러한 구조를 가질 때 리튬전이금속 산화물과 전해액의 부반응을 실질적으로 감소 및/또는 효과적으로 최소화되거나 효과적으로 차단할 수 있다.Also, the lithium cobalt composite oxide containing cobalt (Co) having a spinel crystal structure and a Group 2 element, a Group 12 element, a Group 13 element, or a combination thereof has at least 50% or more of the surface of the lithium transition metal oxide . With such a structure, the side reaction of the lithium transition metal oxide and the electrolyte can be substantially reduced and / or effectively minimized or effectively blocked.

다른 일구현예에 따른 양극은 상술한 복합양극활물질을 포함할 수 있다.The anode according to another embodiment may include the composite cathode active material described above.

양극은 예를 들어, 상술한 복합양극활물질, 도전제, 결합제 및 용매를 혼합하여 양극 활물질 조성물을 준비한다. 상기 양극 활물질 조성물을 알루미늄 집전체상에 직접 코팅 및 건조하여 양극 활물질층이 형성된 양극을 제조할 수 있다. 다르게는, 상기 양극 활물질 조성물을 별도의 지지체상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 상기 알루미늄 집전체 상에 라미네이션하여 양극 활물질층이 형성된 양극을 제조할 수 있다.The positive electrode is prepared, for example, by mixing the composite positive electrode active material, the conductive agent, the binder and the solvent described above. The positive electrode active material composition is directly coated on the aluminum current collector and dried to prepare a positive electrode having a positive electrode active material layer. Alternatively, the cathode active material composition may be cast on a separate support, and then a film obtained by peeling the support from the support may be laminated on the aluminum current collector to produce a cathode in which the cathode active material layer is formed.

도전제로는 카본 블랙, 흑연 미립자, 천연 흑연, 인조 흑연, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 탄소섬유; 탄소나노튜브; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 또는 금속 튜브; 폴리페닐렌 유도체와 같은 전도성 고분자 등이 사용될 수 있으나 이들로 한정되지 않으며 당해 기술 분야에서 도전제로 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다.Examples of the conductive agent include carbon black, graphite fine particles, natural graphite, artificial graphite, acetylene black, Ketjen black, carbon fiber; Carbon nanotubes; Metal powder or metal fiber or metal tube such as copper, nickel, aluminum, or silver; Conductive polymers such as polyphenylene derivatives, and the like can be used, but the present invention is not limited thereto, and any conductive polymer may be used as the conductive polymer in the art.

결합제로는 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 전술한 고분자들의 혼합물, 스티렌 부타디엔 고무계 폴리머 등이 사용될 수 있으며, 용매로는 N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤, 물 등이 사용될 수 있으나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해기술 분야에서 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다.Examples of the binder include vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polytetrafluoroethylene (PTFE), a mixture of the above-mentioned polymers, a styrene butadiene rubber- Polymer, etc. may be used. As the solvent, N-methylpyrrolidone (NMP), acetone, water and the like may be used, but not limited thereto, and any of them can be used in the technical field.

상기 복합양극활물질, 도전제, 결합제 및 용매의 함량은 리튬전지에서 통상적으로 사용하는 수준이다. 리튬전지의 용도 및 구성에 따라 상기 도전제, 결합제 및 용매 중 하나 이상이 생략될 수 있다.The content of the composite cathode active material, the conductive agent, the binder, and the solvent is a level commonly used in a lithium battery. At least one of the conductive agent, the binder and the solvent may be omitted depending on the use and configuration of the lithium battery.

또한, 상기 양극은 상술한 복합양극활물질 외에 다른 일반적인 양극 활물질을 추가적으로 포함할 수 있다.In addition, the anode may further include a general cathode active material other than the composite cathode active material described above.

상기 일반적인 양극 활물질은 리튬함유 금속산화물로서, 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이면 제한 없이 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 코발트, 망간, 니켈, 및 이들의 조합에서 선택되는 금속과 리튬과의 복합 산화물 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있으며, 그 구체적인 예로는, LiaA1 - bBbD2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 및 0 ≤ b ≤ 0.5이다); LiaE1 - bBbO2 - cDc(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiE2 - bBbO4 - cDc(상기 식에서, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiaNi1 -b- cCobBcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1 -b- cCobBcO2 - αFα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cCobBcO2 - αF2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cMnbBcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1 -b- cMnbBcO2 - αFα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cMnbBcO2 - αF2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNibEcGdO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1이다.); LiaNibCocMndGeO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1이다.); LiaNiGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaCoGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMnGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMn2GbO4(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiIO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); LiFePO4의 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다: 일반적인 양극 활물질로서 상기 나열된 화합물들의 조합물이 이용될 수 있다.The above general cathode active material is a lithium-containing metal oxide, and any of those commonly used in the art can be used without limitation. For example, at least one of complex oxides of metal and lithium selected from cobalt, manganese, nickel, and combinations thereof may be used. Specific examples thereof include Li a A 1 - b B b D 2 0.90? A? 1, and 0? B? 0.5); Li a E 1 - b B b O 2 - c D c where 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05; LiE 2 - b B b O 4 - c D c where 0? B? 0.5, 0? C? 0.05; Li a Ni 1 -b- c Co b B c D ? Wherein 0.90? A? 1, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, 0 <?? 2; Li a Ni 1 -b- c Co b B c O 2 - ? F ? Where 0.90? A? 1, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, 0 <? Li a Ni 1 -b- c Co b B c O 2 - ? F 2 wherein 0.90? A? 1, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, 0 <? Li a Ni 1 -b- c Mn b B c D ? Wherein, in the formula, 0.90? A? 1, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, 0 <? Li a Ni 1 -b- c Mn b B c O 2 - ? F ? Wherein? 0.90? A? 1, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, 0 <? Li a Ni 1 -b- c Mn b B c O 2 - ? F 2 wherein 0.90? A? 1, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, 0 <? Li a Ni b E c G d O 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, and 0.001 ≤ d ≤ 0.1; Li a Ni b Co c Mn d GeO 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤ 0.5, and 0.001 ≤ e ≤ 0.1; Li a NiG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1, and 0.001? B? 0.1); Li a CoG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1, 0.001? B? 0.1); Li a MnG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1, 0.001? B? 0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (in the above formula, 0.90? A? 1, 0.001? B? 0.1); QO 2; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 5 ; LiIO 2 ; LiNiVO 4; Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0? F? 2); Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0? F? 2); LiFePO 4 can be used. As a general cathode active material, a combination of the compounds listed above can be used.

상기 화학식에 있어서, A는 Ni, Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; B는 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 또는 이들의 조합이고; D는 O, F, S, P, 또는 이들의 조합이고; E는 Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; F는 F, S, P, 또는 이들의 조합이고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, 또는 이들의 조합이고; Q는 Ti, Mo, Mn, 또는 이들의 조합이고; I는 Cr, V, Fe, Sc, Y, 또는 이들의 조합이며; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, 또는 이들의 조합이다.In the above formula, A is Ni, Co, Mn, or a combination thereof; B is Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, a rare earth element or a combination thereof; D is O, F, S, P, or a combination thereof; E is Co, Mn, or a combination thereof; F is F, S, P, or a combination thereof; G is Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, or combinations thereof; Q is Ti, Mo, Mn, or a combination thereof; I is Cr, V, Fe, Sc, Y, or a combination thereof; J is V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, or a combination thereof.

물론 상기 양극화합물 표면에 코팅막을 갖는 것도 사용할 수 있고, 또는 상기 화합물과 코팅막을 갖는 화합물을 혼합하여 사용할 수도 있다. 이 코팅막은 코팅 원소로서, 옥사이드, 하이드록사이드, 옥시하이드록사이드, 옥시카보네이트, 하이드록시카보네이트 또는 그 조합물을 포함할 수 있다. 이들 코팅막을 이루는 화합물은 비정질 또는 결정질일 수 있다. 상기 코팅막에 포함되는 코팅 원소로는 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 코팅막 형성 공정은 상기 화합물에 이러한 원소들을 사용하여 양극 활물질의 물성에 악영향을 주지 않는 방법(예를 들어 스프레이 코팅, 침지법 등)으로 코팅할 수 있으면 어떠한 코팅 방법을 사용하여도 무방하며, 이에 대하여는 당해 분야에 종사하는 사람들에게 잘 이해될 수 있는 내용이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.Of course, those having a coating film on the surface of the positive electrode compound may be used, or a compound having a coating film and the above compound may be mixed and used. The coating film may contain, as a coating element, an oxide, a hydroxide, an oxyhydroxide, an oxycarbonate, a hydroxycarbonate or a combination thereof. The compound constituting these coating films may be amorphous or crystalline. As the coating element included in the coating layer, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr or a mixture thereof may be used. The coating film forming process may be any coating method as long as it can coat the above compound by a method that does not adversely affect physical properties of the cathode active material (for example, spray coating, dipping, etc.) by using these elements, It will be understood by those skilled in the art that a detailed description will be omitted.

다른 일구현예에 따르면 상기 양극은 일구현예에 따른 복합양극활물질을 대입경 양극 활물질로서 사용하고 이를 소입경 양극 활물질을 함께 사용하여 제조할 수 있다. 이와 같이 양극은 바이모달 양극 활물질을 함유할 수 있다.According to another embodiment, the positive electrode may be manufactured by using the composite positive electrode active material according to one embodiment as a positive electrode active material and by using the positive electrode active material having a small particle size. Thus, the anode may contain a bimodal cathode active material.

또 다른 구현예에 따른 리튬전지는 상기 복합양극활물질을 포함하는 양극, 음극 및 이들 사이에 배치된 전해질을 채용한다. 리튬전지는 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.A lithium battery according to another embodiment employs an anode, a cathode, and an electrolyte disposed therebetween including the complex cathode active material. The lithium battery can be produced by the following method.

먼저, 상술한 양극 제조방법에 따라 양극이 제조된다.First, a positive electrode is manufactured according to the above-described method of manufacturing the positive electrode.

다음으로, 음극이 다음과 같이 제조될 수 있다. 음극은 복합양극활물질 대신에 음극 활물질을 사용하는 것을 제외하고는 양극과 동일한 방법으로 제조될 수 있다. 또한, 음극 활물질 조성물에서 도전제, 결합제 및 용매는 양극의 경우와 동일한 것을 사용할 수 있다.Next, the cathode can be manufactured as follows. The negative electrode can be produced in the same manner as the positive electrode except that the negative electrode active material is used instead of the composite positive electrode active material. The conductive agent, binder and solvent in the negative electrode active material composition may be the same as those in the case of the positive electrode.

예를 들어, 음극 활물질, 도전제, 결합제 및 용매를 혼합하여 음극 활물질 조성물을 제조하며, 이를 구리 집전체에 직접 코팅하여 음극 극판을 제조할 수 있다. 다르게는, 상기 음극 활물질 조성물을 별도의 지지체상에 캐스팅하고 이 지지체로부터 박리시킨 음극 활물질 필름을 구리 집전체에 라미네이션하여 음극 극판을 제조할 수 있다.For example, a negative electrode active material composition is prepared by mixing a negative electrode active material, a conductive agent, a binder, and a solvent, and directly coated on the copper current collector to produce a negative electrode plate. Alternatively, the negative electrode active material composition may be cast on a separate support, and the negative electrode active material film peeled from the support may be laminated on a copper current collector to produce a negative electrode plate.

또한, 상기 음극 활물질은 당해 기술분야에서 리튬전지의 음극 활물질로 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다. 예를 들어, 리튬 금속, 리튬과 합금 가능한 원소, 전이금속 산화물, 비전이금속 산화물, 탄소계 재료 또는 그 조합물을 포함할 수 있다.In addition, the negative electrode active material can be used as the negative electrode active material of the lithium battery in the related art. For example, a lithium metal, an element capable of alloying with lithium, a transition metal oxide, a non-transition metal oxide, a carbon-based material, or a combination thereof.

예를 들어, 상기 리튬과 합금 가능한 원소는 Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb Si-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13 내지 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Si는 아님), Sn-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 내지 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Sn은 아님) 등일 수 있다. 상기 원소 Y로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Tl, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, 또는 이들의 조합물일 수 있다.For example, the lithium-alloying element may be an element selected from the group consisting of Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb Si-Y alloy (Y is an alkali metal, an alkaline earth metal, a Group 13 to 16 element, A combination element thereof and not Si), a Sn-Y alloy (Y is an alkali metal, an alkaline earth metal, a Group 13 to Group 16 element, a transition metal, a rare earth element or a combination element thereof, but not Sn) have. The element Y may be at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Tl, Ge, P, As, Se, Te, Po, or a combination thereof.

예를 들어, 상기 전이금속 산화물은 리튬 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 등일 수 있다.For example, the transition metal oxide may be lithium titanium oxide, vanadium oxide, lithium vanadium oxide, or the like.

예를 들어, 상기 비전이금속 산화물은 SnO2, SiOx(0<x<2) 등일 수 있다. For example, the non-transition metal oxide may be SnO 2 , SiO x (0 <x <2), or the like.

상기 탄소계 재료로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 결정질 탄소는 무정형, 판상, 린편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연일 수 있으며, 상기 비정질 탄소는 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치(mesophase pitch) 탄화물, 소성된 코크스 등일 수 있다.The carbon-based material may be crystalline carbon, amorphous carbon, or a mixture thereof. The crystalline carbon may be graphite such as natural graphite or artificial graphite in an amorphous, plate-like, flake, spherical or fibrous shape, and the amorphous carbon may be soft carbon or hard carbon carbon, mesophase pitch carbide, calcined coke, and the like.

상기 음극 활물질, 도전제, 결합제 및 용매의 함량은 리튬전지에서 통상적으로 사용하는 수준이다.The content of the negative electrode active material, the conductive agent, the binder and the solvent is a level commonly used in a lithium battery.

다음으로, 상기 양극과 음극 사이에 삽입될 세퍼레이터가 준비된다. 상기 세퍼레이터는 리튬전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용 가능하다. 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 사용될 수 있다. 예를 들어, 유리 섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 이들의 조합물 중에서 선택된 것으로서, 부직포 또는 직포 형태이어도 무방하다. 예를 들어, 리튬이온전지에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 권취 가능한 세퍼레이터가 사용되며, 리튬이온폴리머전지에는 유기전해액 함침 능력이 우수한 세퍼레이터가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 세퍼레이터는 하기 방법에 따라 제조될 수 있다.Next, a separator to be inserted between the positive electrode and the negative electrode is prepared. The separator is usable as long as it is commonly used in a lithium battery. A material having low resistance against the ion movement of the electrolyte and excellent in the ability to impregnate the electrolyte may be used. For example, selected from glass fiber, polyester, Teflon, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), or a combination thereof, and may be nonwoven fabric or woven fabric. For example, a rewindable separator such as polyethylene, polypropylene, or the like is used for the lithium ion battery, and a separator having excellent organic electrolyte impregnation capability can be used for the lithium ion polymer battery. For example, the separator may be produced according to the following method.

고분자 수지, 충진제 및 용매를 혼합하여 세퍼레이터 조성물이 준비된다. 상기 세퍼레이터 조성물이 전극 상부에 직접 코팅 및 건조되어 세퍼레이터가 형성될 수 있다. 또는, 상기 세퍼레이터 조성물이 지지체상에 캐스팅 및 건조된 후, 상기 지지체로부터 박리시킨 세퍼레이터 필름이 전극 상부에 라미네이션되어 세퍼레이터가 형성될 수 있다.A polymer resin, a filler and a solvent are mixed to prepare a separator composition. The separator composition may be coated directly on the electrode and dried to form a separator. Alternatively, after the separator composition is cast and dried on a support, a separator film peeled from the support may be laminated on the electrode to form a separator.

상기 세퍼레이터 제조에 사용되는 고분자 수지는 특별히 한정되지 않으며, 전극판의 결합제에 사용되는 물질들이 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다.The polymer resin used in the production of the separator is not particularly limited, and any material used for the binder of the electrode plate may be used. For example, vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate or a mixture thereof may be used.

다음으로 전해질이 준비된다.Next, the electrolyte is prepared.

예를 들어, 상기 전해질은 유기전해질일 수 있다. 또한, 상기 전해질은 고체일 수 있다. 예를 들어, 보론산화물, 리튬옥시나이트라이드 등일 수 있으나 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 고체전해질로 사용될 수 있은 것이라면 모두 사용 가능하다. 상기 고체전해질은 스퍼터링 등의 방법으로 상기 음극상에 형성될 수 있다.For example, the electrolyte may be an organic electrolyte. In addition, the electrolyte may be a solid. For example, boron oxide, lithium oxynitride, and the like, but not limited thereto, and any of them can be used as long as they can be used as solid electrolytes in the art. The solid electrolyte may be formed on the cathode by a method such as sputtering.

유기전해질은 유기용매에 리튬염이 용해되어 제조될 수 있다.The organic electrolyte can be prepared by dissolving a lithium salt in an organic solvent.

상기 유기용매는 당해 기술분야에서 유기용매로 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 에틸렌카보네이트, 플루오로에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 디프로필카보네이트, 디부틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 메틸이소프로필카보네이트, 에틸프로필카보네이트, 벤조니트릴, 아세토니트릴, 테트라히드로퓨란, 2-메틸테트라히드로퓨란, γ-부티로락톤, 디옥소란, 4-메틸디옥소란, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 디옥산, 1,2-디메톡시에탄, 설포란, 디클로로에탄, 클로로벤젠, 니트로벤젠, 디에틸렌글리콜, 디메틸에테르 또는 이들의 혼합물 등이다.The organic solvent may be any organic solvent which can be used in the art. Examples of the solvent include ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, dibutyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, , N, N-dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, tetrahydrofuran, tetrahydrofuran, acetonitrile, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, , Dioxane, 1,2-dimethoxyethane, sulfolane, dichloroethane, chlorobenzene, nitrobenzene, diethylene glycol, dimethyl ether or mixtures thereof.

상기 리튬염도 당해 기술분야에서 리튬염으로 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x + 1SO2)(CyF2y + 1SO2)(단 x,y는 자연수), LiCl, LiI 또는 이들의 혼합물 등이다.도 4에서 보여지는 바와 같이 상기 리튬전지 (1)는 양극 (3), 음극 (2) 및 세퍼레이터 (4)를 포함한다. 상술한 양극 (3), 음극 (2) 및 세퍼레이터 (4)가 와인딩되거나 접혀서 전지 케이스 (5)에 수용된다. 이어서, 상기 전지 케이스 (5)에 유기전해질이 주입되고 캡(cap) 어셈블리 (6)로 밀봉되어 리튬전지 (1)가 완성된다. 상기 전지 케이스는 원통형, 각형, 박막형 등일 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬전지는 대형박막형전지일 수 있다. 상기 리튬전지는 리튬이온전지일 수 있다.상기 양극 및 음극 사이에 세퍼레이터가 배치되어 전지구조체가 형성될 수 있다. 상기 전지구조체가 바이셀 구조로 적층된 다음, 유기전해액에 함침되고, 얻어진 결과물이 파우치에 수용되어 밀봉되면 리튬이온폴리머전지가 완성된다.The lithium salt may also be used as long as it can be used in the art as a lithium salt. For example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiAlO 2 , LiAlCl 4 , x F 2x + 1 SO 2) (C y F 2y + 1 SO 2) ( stage x, y are natural numbers), LiCl, LiI or a lithium battery (1) as shown in these mixtures and the like. FIG. 4 Includes a positive electrode 3, a negative electrode 2, and a separator 4. The anode 3, the cathode 2 and the separator 4 described above are wound or folded and housed in the battery case 5. Then, the organic electrolyte is injected into the battery case 5 and sealed with a cap assembly 6, thereby completing the lithium battery 1. The battery case may have a cylindrical shape, a rectangular shape, a thin film shape, or the like. For example, the lithium battery may be a large-sized thin-film battery. The lithium battery may be a lithium ion battery. A separator may be disposed between the anode and the cathode to form a battery structure. The cell structure is laminated in a bi-cell structure, then impregnated with an organic electrolyte solution, and the obtained result is received in a pouch and sealed to complete a lithium ion polymer battery.

또한, 상기 전지구조체는 복수개 적층되어 전지팩을 형성하고, 이러한 전지팩이 고용량 및 고출력이 요구되는 모든 기기에 사용될 수 있다. 예를 들어, 노트북, 스마트폰, 전기차량 등에 사용될 수 있다.In addition, a plurality of battery assemblies may be stacked to form a battery pack, and such battery pack may be used for all devices requiring high capacity and high output. For example, a notebook, a smart phone, an electric vehicle, and the like.

또한, 상기 리튬전지는 수명특성 및 고율특성이 우수하므로 전기차량(electric vehicle, EV)에 사용될 수 있다. 예를 들어, 플러그인하이브리드차량(plug-in hybrid electric vehicle, PHEV) 등의 하이브리드차량에 사용될 수 있다. 또한, 많은 양의 전력 저장이 요구되는 분야에 사용될 수 있다. 예를 들어, 전기 자전거, 전동 공구 등에 사용될 수 있다.Further, the lithium battery is excellent in life characteristics and high-rate characteristics, and thus can be used in an electric vehicle (EV). For example, a hybrid vehicle such as a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV). It can also be used in applications where a large amount of power storage is required. For example, an electric bicycle, a power tool, and the like.

상기 리튬전지는 최초 충전시에 리튬 금속에 대하여 4.5V 이상의 전압까지 충전함에 의하여 코팅막인 쉘의 제2 리튬전이금속 산화물이 포함하는 Fd-3m 공간군에 속하는 스피넬 결정구조를 활성화시켜 추가적인 충전 용량/방전 용량을 활용할 수 있다. 따라서, 리튬전지의 초기 충방전 용량이 향상될 수 있다.When the lithium battery is charged up to a voltage of 4.5 V or more with respect to the lithium metal at the time of the initial charging, the lithium secondary battery activates the spinel crystal structure belonging to the Fd-3m space group including the second lithium transition metal oxide of the shell, The discharge capacity can be utilized. Therefore, the initial charge / discharge capacity of the lithium battery can be improved.

이하의 하기 실시예 및 비교예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하되, 하기 실시예로서 발명의 범위가 한정되는 것을 의미하는 것은 아니다.The following Examples and Comparative Examples further illustrate the present invention in more detail and do not limit the scope of the present invention.

비교예Comparative Example 1:  One: 리튬전이금속Lithium transition metal 산화물의 제조 Manufacture of oxides

NiSO4(H2O)6, CoSO4 및 MnSO4 H2O를 91:6:3의 몰비로 물에 첨가하여 전구체 수용액을 제조하였다. 상기 수용액을 교반하면서 수산화나트륨 수용액을 천천히 적가하여 상기 전구체 수용액을 중화시켜 Ni0 . 91Co0 . 06Mn0 .03(OH)2를 침전시켰다. 이 침전물을 여과, 수세 및 120℃로 건조시켜 금속(Ni0 . 91Co0 . 06Mn0 .03) 하이드록사이드 분말을 제조하였다.NiSO 4 (H 2 O) 6 , CoSO 4 and MnSO 4 H 2 O were added to water in a molar ratio of 91: 6: 3 to prepare a precursor aqueous solution. By stirring the aqueous solution neutralized with the precursor solution was slowly added dropwise an aqueous solution of sodium hydroxide Ni 0. 91 Co 0 . 06 to precipitate the Mn 0 .03 (OH) 2. Drying the precipitate by filtration, washed with water and 120 ℃ to prepare a metal (Ni 0. 91 Co 0. 06 Mn 0 .03) hydroxide powder.

상기 금속 하이드록사이드 분말 및 LiOH를 혼합한 후, 노(furnace)에 넣고 산소를 흘려주면서 765℃에서 20시간 동안 열처리를 실시하여 리튬전이금속 산화물(Li1.05Ni0.91Co0.06Mn0.03O2)을 얻었다.The metal hydroxide powder and LiOH were mixed and then heat-treated at 765 ° C for 20 hours while flowing oxygen into a furnace to prepare a lithium transition metal oxide (Li 1.05 Ni 0.91 Co 0.06 Mn 0.03 O 2 ) .

비교예Comparative Example 2:  2: 리튬전이금속Lithium transition metal 산화물의 제조 Manufacture of oxides

NiSO4(H2O)6, CoSO4 , MnSO4·H2O를 및 Al(NO3)3·9H2O를 87.8:8:4:0.2의 몰비로 혼합하고 열처리를 710℃에서 40시간 동안 실시하고 LiOH의 함량을 리튬전이금속 산화물(Li1 . 09Ni0 . 878Co0 . 080Mn0 . 040Al0 . 002O2)을 얻을 수 있도록 제어한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬전이금속 산화물(Li1.09Ni0.878Co0.080Mn0.040Al0.002O2)을 제조하였다.NiSO 4 (H 2 O) 6 , CoSO 4 , MnSO 4 .H 2 O and Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O were mixed at a molar ratio of 87.8: 8: 4: 0.2 and heat treatment was performed at 710 ° C. for 40 hours embodiment, and as in the Comparative example 1 except that the content of LiOH lithium transition metal oxide is controlled so as to obtain a (Li 1. 09 Ni 0. 878 Co 0. 080 Mn 0. 040 Al 0. 002 O 2) for A lithium transition metal oxide (Li 1.09 Ni 0.878 Co 0.080 Mn 0.040 Al 0.002 O 2 ) was prepared in the same manner.

비교예Comparative Example 3:  3: 복합양극활물질의Composite cathode active material 제조 Produce

CoCl2·H2O 0.75 중량부를 준비한 후, 증류수 10 중량부에 투입하고 상온에서 1분간 교반하여 수용액을 준비하였다.CoCl 2 · was then prepared H 2 O 0.75 parts by weight of distilled water and added to 10 parts by weight to prepare an aqueous solution followed by stirring for one minute at room temperature.

비교예 1에 따라 제조된 Li1 . 05Ni0 . 91Co0 . 06Mn0 . 03O2 분말 100 중량부를 증류수 90 중량부에 투입하고 상온에서 10분 동안 교반하였으며, 교반 중, 상기 과정에 따라 준비된 수용액을 투입하여 혼합물을 준비하였다.Li 1 produced according to Comparative Example 1 . 05 Ni 0 . 91 Co 0 . 06 Mn 0 . 03 O 2 powder was added to 90 parts by weight of distilled water and stirred at room temperature for 10 minutes. During the stirring, an aqueous solution prepared according to the above procedure was added to prepare a mixture.

혼합물을 150℃ 오븐에서 15시간 동안 건조시켜 건조물을 준비하였다.The mixture was dried in an oven at 150 &lt; 0 &gt; C for 15 hours to prepare a dried product.

건조물을 노(furnace)에 투입하고 산소를 흘려주면서 720℃에서 5시간 동안 열처리하여 복합양극활물질을 제조하였다.The dried materials were put into a furnace and heat treated at 720 ° C for 5 hours while flowing oxygen to prepare a composite cathode active material.

복합양극활물질은 Li1 . 05Ni0 . 91Co0 . 06Mn0 . 03O2 이차 입자의 표면 및 일차 입자의 사이에 LiCoO2 코팅막이 배치된 구조를 가졌다. 그리고 상기 LiCoO2 코팅막의 코발트 함량은 복합양극활물질 100 중량부를 기준으로 하여 0.75 중량부였다.The composite cathode active material is Li 1 . 05 Ni 0 . 91 Co 0 . 06 Mn 0 . 03 O 2 secondary particles and a LiCoO 2 coating layer disposed between the surfaces of the secondary particles and the primary particles. The cobalt content of the LiCoO 2 coating film was 0.75 parts by weight based on 100 parts by weight of the composite cathode active material.

비교예Comparative Example 3a:  3a: 복합양극활물질의Composite cathode active material 제조 Produce

MgCl2·H2O 0.75 중량부를 준비한 후, 증류수 10 중량부에 투입하고 상온에서 1분간 교반하여 수용액을 준비하였다.MgCl 2 · was then prepared H 2 O 0.75 parts by weight of distilled water and added to 10 parts by weight to prepare an aqueous solution followed by stirring for one minute at room temperature.

비교예 1에 따라 제조된 Li1 . 05Ni0 . 91Co0 . 06Mn0 . 03O2 분말 100 중량부를 증류수 90 중량부에 투입하고 상온에서 10분 동안 교반하였으며, 교반 중, 상기 과정에 따라 준비된 수용액을 투입하여 혼합물을 준비하였다.Li 1 produced according to Comparative Example 1 . 05 Ni 0 . 91 Co 0 . 06 Mn 0 . 03 O 2 powder was added to 90 parts by weight of distilled water and stirred at room temperature for 10 minutes. During the stirring, an aqueous solution prepared according to the above procedure was added to prepare a mixture.

혼합물을 150℃ 오븐에서 15시간 동안 건조시켜 건조물을 준비하였다.The mixture was dried in an oven at 150 &lt; 0 &gt; C for 15 hours to prepare a dried product.

건조물을 노(furnace)에 투입하고 산소를 흘려주면서 720℃에서 5시간 동안 열처리하여 복합양극활물질을 제조하였다.The dried materials were put into a furnace and heat treated at 720 ° C for 5 hours while flowing oxygen to prepare a composite cathode active material.

복합양극활물질은 Li1 . 05Ni0 . 91Co0 . 06Mn0 . 03O2 이차 입자의 표면 및 일차 입자의 사이에 LiMgO2 (-0.5≤δ≤0) 코팅막이 배치된 구조를 가졌다. 그리고 상기 LiMgO2 (-0.5≤δ≤0) 코팅막에서 마그네슘의 함량은 복합양극활물질 100 중량부를 기준으로 하여 0.75 중량부였다.The composite cathode active material is Li 1 . 05 Ni 0 . 91 Co 0 . 06 Mn 0 . And a coating film of LiMgO 2 + delta (-0.5??? 0) was disposed between the surface of the 03 O 2 secondary particles and the primary particles. The content of magnesium in the LiMgO 2 +? (-0.5??? 0) coating film was 0.75 parts by weight based on 100 parts by weight of the composite cathode active material.

비교예Comparative Example 4:  4: 복합양극활물질의Composite cathode active material 제조 Produce

비교예 1에 따라 얻은 Li1 . 05Ni0 . 91Co0 . 06Mn0 . 03O2 대신 비교예 2에 따라 얻은 Li1.09Ni0.878Co0.080Mn0.040Al0.002O2을 사용하고 코발트의 함량이 복합양극활물질 100 중량부를 기준으로 하여 0.5 중량부가 되도록 변화된 것을 제외하고는, 비교예 3과 동일한 방법에 따라 실시하여 복합양극활물질을 얻었다.Li 1 obtained according to Comparative Example 1 . 05 Ni 0 . 91 Co 0 . 06 Mn 0 . Li 1.09 Ni 0.878 Co 0.080 Mn 0.040 Al 0.002 O 2 obtained according to Comparative Example 2 was used in place of 03 O 2 , Was changed to be 0.5 part by weight based on 100 parts by weight of the composite cathode active material, a composite cathode active material was obtained in the same manner as in Comparative Example 3.

하기 실시예 1 내지 3, 3a-3c에서는 비교예 1의 리튬전이금속 산화물(Ni91)을 이용한 것이다.In the following Examples 1 to 3 and 3a-3c, the lithium transition metal oxide (Ni91) of Comparative Example 1 is used.

실시예Example 1:  One: 복합양극활물질의Composite cathode active material 제조 Produce

Co(NO3)2·6H2O 및 Al(NO3)3·9H2O를 3:1의 몰비의 혼합 전구체를 0.75 중량부 준비한 후, 증류수 10 중량부에 투입하고 상온(25℃)에서 1분간 교반하여 수용액을 준비하였다. 0.75 parts by weight of a mixed precursor of Co (NO 3 ) 2揃 6H 2 O and Al (NO 3 ) 3揃 9H 2 O at a molar ratio of 3: 1 was prepared and then added to 10 parts by weight of distilled water. And the mixture was stirred for 1 minute to prepare an aqueous solution.

상기 비교예 1에 따라 얻은 Li1 . 05Ni0 . 91Co0 . 06Mn0 . 03O2 분말 100 중량부를 증류수 90 중량부에 투입하고 상온에서 10분 동안 교반하면서 준비된 수용액을 투입하여 침전물을 형성하였다. 얻어진 침전물을 여과하고 이를 150℃에서 15시간 건조시켜 복합양극활물질 전구체를 제조하였다. 복합양극활물질 전구체는 Li1.05Ni0.91Co0.06Mn0.03O2 상부에 코발트와 알루미늄이 3:1 몰비로 함유된 코발트알루미늄 하이드록사이드 코팅막이 배치된 구조를 가졌다.The Li 1 . 05 Ni 0 . 91 Co 0 . 06 Mn 0 . 100 parts by weight of 03 O 2 powder was added to 90 parts by weight of distilled water, and the prepared aqueous solution was added while stirring at room temperature for 10 minutes to form a precipitate. The obtained precipitate was filtered and dried at 150 ° C for 15 hours to prepare a composite cathode active material precursor. The composite cathode active material precursor had a structure in which a cobalt aluminum hydroxide coating layer containing cobalt and aluminum in a molar ratio of 3: 1 was disposed on Li 1.05 Ni 0.91 Co 0.06 Mn 0.03 O 2 .

상기 복합양극활물질 전구체를 노(furnace)에 투입하고 산소 분위기하에서 720℃에서 5시간 동안 열처리하여 복합양극활물질을 얻었다. 복합양극활물질은 Li1.05Ni0.91Co0.06Mn0.03O2의 이차 입자의 표면 및 일차 입자 사이에 스피넬 결정구조를 가지는 LiCo1 . 5Al0 . 5O4 (-0.5≤δ≤0) 코팅막이 배치된 구조를 가졌다. 복합양극활물질에서 LiCo1 . 5Al0 . 5O4 (-0.5≤δ≤0) 코팅막에서 코발트와 알루미늄의 함량은 리튬전이금속 산화물(Li1 . 05Ni0 . 91Co0 . 06Mn0 . 03O2) 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 0.75 중량부였다. The composite cathode active material precursor was charged into a furnace and heat-treated at 720 ° C for 5 hours in an oxygen atmosphere to obtain a composite cathode active material. Composite positive electrode active material is Li 1.05 Ni 0.91 Co 0.06 Mn 0.03 O LiCo 1 having a spinel crystal structure between the surface and the primary particles of the secondary particles of the two. 5 Al 0 . 5 O 4 +? (-0.5??? 0) coating film was disposed. LiCo 1 in composite cathode active material . 5 Al 0 . 5 O 4 + δ (-0.5≤δ≤0) amount of cobalt and aluminum in the coating film is a lithium transition metal oxide (Li 1. 05 Ni 0. 91 Co 0. 06 Mn 0. 03 O 2) 100 parts by weight based on the total weight 0.75 parts by weight.

실시예Example 2:  2: 복합양극활물질의Composite cathode active material 제조 Produce

Co(NO3)2·6H2O 및 Al(NO3)3·9H2O를 3:1의 몰비의 혼합 전구체 대신 Co(NO3)2·6H2O 및 Zn(NO3)2·6H2O의 2:1 몰비의 혼합 전구체를 사용하고, Co(NO3)2·6H2O 및 Al(NO3)3·9H2O의 함량이 최종적으로 얻은 복합양극활물질에서 LiCo1 . 33Zn0 . 67O4 (-0.835≤δ≤0) 코팅막에서 코발트아연의 함량은 리튬전이금속 산화물 100 중량부를 기준으로 하여 0.50 중량부가 되도록 제어된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 Li1 . 05Ni0 . 91Co0 . 06Mn0 . 03O2의 이차 입자의 표면 및 일차 입자 사이에 스피넬 결정구조를 가지는 LiCo1 . 33Zn0 . 67O4 (-0.5≤δ≤0) 코팅막이 형성된 복합양극활물질을 제조하였다. Co (NO 3 ) 2 .6H 2 O and Zn (NO 3 ) 2 .6H 2 O were used instead of the mixed precursor of Co (NO 3 ) 2 .6H 2 O and Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O in a molar ratio of 3: 2 O in a mixed cathode precursor of LiCo 1. 2 in a mixed cathode precursor in which the content of Co (NO 3 ) 2 .6H 2 O and Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O was finally obtained . 33 Zn 0 . The content of cobalt zinc in the 67 O 4 +? (-0.835??? 0) coating film was controlled to be 0.50 parts by weight based on 100 parts by weight of the lithium transition metal oxide, and the same procedure as in Example 1 was carried out Li 1 . 05 Ni 0 . 91 Co 0 . 06 Mn 0 . 03 LiCo 1 having a spinel crystal structure between the surface of the secondary particles of O 2 and the primary particles . 33 Zn 0 . 67 O 4 +? (-0.5??? 0) coating film was formed.

실시예Example 2a-2c:  2a-2c: 복합양극활물질의Composite cathode active material 제조 Produce

복합양극활물질에서 LiCo1 . 33Zn0 . 67O4 (-0.835≤δ≤0) 코팅막에서 코발트아연의 함량이 리튬전이금속 산화물 100 중량부를 기준으로 하여 0.25 중량부, 0.75 중량부 및 1.5 중량부가 되도록 각각 변화된 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법에 따라 실시하여 복합양극활물질을 얻었다.LiCo 1 in composite cathode active material . 33 Zn 0 . Except that the content of cobalt zinc in the 67 O 4 +? (-0.835??? 0) coating film was changed to 0.25 parts by weight, 0.75 parts by weight and 1.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the lithium transition metal oxide, respectively The procedure of Example 2 was repeated to obtain a composite cathode active material.

실시예Example 3:  3: 복합양극활물질의Composite cathode active material 제조 Produce

전구체로서 Co(NO3)2·6H2O 및 Mg(NO3)2·6H2O의 3:2 몰비의 혼합 전구체를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 Li1.05Ni0.91Co0.06Mn0.03O2의 이차 입자의 표면 및 일차 입자 사이에 스피넬 결정구조를 가지는 LiCo1 . 2Mg0 . 8O4 (-0.9≤δ≤0) 코팅막이 형성된 복합양극활물질을 제조하였다. 복합양극활물질에서 LiCo1 . 2Mg0 . 8O4 (-0.9≤δ≤0) 코팅막에서 코발트마그네슘의 함량은 리튬전이금속 산화물 100 중량부를 기준으로 하여 0.75 중량부였다.Precursor as Co (NO 3) 2 · 6H 2 O and Mg (NO 3) 2 · 3 of 6H 2 O: Li 1.05 the same manner as in Example 1, except that the mixed precursors of 2 molar ratio LiCo 1 having a spinel crystal structure between the surface of primary particles of Ni 0.91 Co 0.06 Mn 0.03 O 2 and primary particles . 2 Mg 0 . 8 O 4 +? (-0.9??? 0) coating film was prepared. LiCo 1 in composite cathode active material . 2 Mg 0 . The content of cobalt magnesium in the 8 O 4 +? (-0.9??? 0) coating film was 0.75 parts by weight based on 100 parts by weight of the lithium transition metal oxide.

실시예Example 3a:  3a: 복합양극활물질의Composite cathode active material 제조 Produce

전구체로서 Co(NO3)2·6H2O 및 Mg(NO3)2·6H2O를 4:1의 몰비의 혼합 전구체를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법에 따라 실시하여 Li1.05Ni0.91Co0.06Mn0.03O2의 이차 입자의 표면 및 일차 입자 사이에 스피넬 결정구조를 가지는 LiCo1 . 6Mg0 . 4O4 (-0.7≤δ≤0) 코팅막이 형성된 복합양극활물질을 제조하였다. 복합양극활물질에서 LiCo1 . 6Mg0 . 4O4 (-0.7≤δ≤0) 코팅막에서 코발트마그네슘의 함량은 리튬전이금속 산화물 100 중량부를 기준으로 하여 0.75 중량부였다.Except that a mixed precursor of Co (NO 3 ) 2 .6H 2 O and Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O in a molar ratio of 4: 1 was used as a precursor, Li 1.05 Ni 0.91 Co 0.06 Mn 0.03 O LiCo 1 having a spinel crystal structure between the surface and the primary particles of the secondary particles of the two. 6 Mg 0 . 4 O 4 +? (-0.7??? 0) coating film was formed. LiCo 1 in composite cathode active material . 6 Mg 0 . The content of cobalt magnesium in the 4 O 4 +? (-0.7??? 0) coating film was 0.75 parts by weight based on 100 parts by weight of the lithium transition metal oxide.

실시예Example 3b:  3b: 복합양극활물질의Composite cathode active material 제조 Produce

전구체로서 Co(NO3)2·6H2O 및 Mg(NO3)2·6H2O를 2:3의 몰비의 혼합 전구체를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법에 따라 실시하여 Li1.05Ni0.91Co0.06Mn0.03O2의 이차 입자의 표면 및 일차 입자 사이에 스피넬 결정구조를 가지는 LiCo0 . 8Mg1 . 2O4 (-1.1≤δ≤0) 코팅막이 형성된 복합양극활물질을 제조하였다. LiCO0.8Mg1.2O4 코팅막에서 코발트마그네슘의 함량은 리튬전이금속 산화물 100 중량부를 기준으로 하여 0.75 중량부였다.Except that a mixed precursor of Co (NO 3 ) 2 .6H 2 O and Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O in a molar ratio of 2: 3 was used as a precursor, Li 1.05 Ni 0.91 Co 0.06 Mn 0.03 O LiCo 0 having a spinel crystal structure between the surface and the primary particles of the secondary particles of the two. 8 Mg 1 . 2 O 4 +? (-1.1??? 0) coating film was formed on the surface of the composite cathode active material. The content of cobalt magnesium in the LiCoO.8 Mg 1.2 O 4 coating film was 0.75 part by weight based on 100 parts by weight of the lithium transition metal oxide.

실시예Example 3c:  3c: 복합양극활물질의Composite cathode active material 제조 Produce

전구체로서 Co(NO3)2·6H2O 및 Mg(NO3)2·6H2O를 1:4 몰비의 혼합 전구체를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법에 따라 실시하여 Li1.05Ni0.91Co0.06Mn0.03O2의 이차 입자의 표면 및 일차 입자 사이에 스피넬 결정구조를 가지는 LiCo0 . 4Mg1 . 6O4 (-1.3≤δ≤0) 코팅막이 형성된 복합양극활물질을 제조하였다. LiCO0.4Mg1.6O4+δ(-1.3≤δ≤0) 코팅막에서 코발트마그네슘의 함량은 리튬전이금속 산화물 100 중량부를 기준으로 하여 0.75 중량부였다. Except that a mixed precursor of Co (NO 3 ) 2揃 6H 2 O and Mg (NO 3 ) 2揃 6H 2 O in a molar ratio of 1: 4 was used as a precursor, Li 1.05 LiCo 0 having a spinel crystal structure between the surface of the secondary particles of Ni 0.91 Co 0.06 Mn 0.03 O 2 and the primary particles . 4 Mg 1 . 6 O 4 +? (-1.3??? 0) coating film was formed on the surface of the composite cathode active material. The content of cobalt magnesium in the LiCoO.4 Mg 1.6 O 4 +? (-1.3??? 0) coating film was 0.75 parts by weight based on 100 parts by weight of the lithium transition metal oxide.

실시예Example 4:  4: 복합양극활물질의Composite cathode active material 제조 Produce

비교예 1에 따라 제조된 Li1 . 05Ni0 . 91Co0 . 06Mn0 . 03O2 대신 비교예 2에 따라 제조된 Li1.09Ni0.88Co0.08Mn0.04O2를 사용하고, Co(NO3)2·6H2O 및 Zn(NO3)2·6H2O의 함량이 복합양극활물질에서 LiCo1 . 33Zn0 . 67O4 (-0.835≤δ≤0) 코팅막에서 코발트아연의 함량은 리튬전이금속 산화물 100 중량부를 기준으로 하여 0.25 중량부이 되도록 제어된 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법에 따라 실시하여 Li1 . 09Ni0 . 88Co0 . 08Mn0 . 04O2의 이차 입자의 표면 및 일차 입자 사이에 스피넬 결정구조를 가지는 LiCo1 . 33Zn0 . 67O4 (-0.835≤δ≤0) 코팅막이 형성된 복합양극활물질을 제조하였다. Li 1 produced according to Comparative Example 1 . 05 Ni 0 . 91 Co 0 . 06 Mn 0 . 03 O 2 Instead of using Li 1.09 Ni 0.88 Co 0.08 Mn 0.04 O 2 prepared according to Comparative Example 2 and the content of Co (NO 3 ) 2 .6H 2 O and Zn (NO 3 ) 2 .6H 2 O in the composite cathode active material LiCo 1 . 33 Zn 0 . The content of cobalt zinc in the 67 O 4 +? (-0.835??? 0) coating film was controlled to be 0.25 parts by weight based on 100 parts by weight of the lithium transition metal oxide, and the same procedure as in Example 2 was carried out Li 1 . 09 Ni 0 . 88 Co 0 . 08 Mn 0 . 04 LiCo 1 having a spinel crystal structure between the surface of primary particles of O 2 and primary particles . 33 Zn 0 . 67 O 4 +? (-0.835??? 0) coating film was prepared.

실시예Example 4a:  4a: 복합양극활물질의Composite cathode active material 제조 Produce

비교예 1에 따라 제조된 Li1 . 05Ni0 . 91Co0 . 06Mn0 . 03O2 대신 비교예 2에 따라 제조된 Li1.09Ni0.88Co0.08Mn0.04O2를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법에 따라 실시하여 Li1 . 09Ni0 . 88Co0 . 08Mn0 . 04O2의 이차 입자의 표면 및 일차 입자 사이에 스피넬 결정 구조를 가지는 LiCo1 . 2Mg0 . 8O4 (-0.9≤δ≤0) 코팅막이 형성된 복합양극활물질을 제조하였다. 복합양극활물질에서 LiCo1 . 2Mg0 . 8O4 (-0.9≤δ≤0) 코팅막에서 코발트마그네슘의 함량은 리튬전이금속 산화물 100 중량부를 기준으로 하여 0.75 중량부였다. Li 1 produced according to Comparative Example 1 . 05 Ni 0 . 91 Co 0 . 06 Mn 0 . 03 O 2 Prepared according to Comparative Example 2 instead of Li 1.09 Ni 0.88 Co 0.08 Mn 0.04 O 2 and prepared by the same procedure as in Example 3 except that Li 1. 09 Ni 0 . 88 Co 0 . 08 Mn 0 . 04 LiCo 1 having a spinel crystal structure between the surface of primary particles of O 2 and primary particles . 2 Mg 0 . 8 O 4 +? (-0.9??? 0) coating film was prepared. LiCo 1 in composite cathode active material . 2 Mg 0 . The content of cobalt magnesium in the 8 O 4 +? (-0.9??? 0) coating film was 0.75 parts by weight based on 100 parts by weight of the lithium transition metal oxide.

실시예Example 5:  5: 복합양극활물질의Composite cathode active material 제조 Produce

복합양극활물질에서 LiCo1 . 33Zn0 . 67O4 (-0.835≤δ≤0) 코팅막에서 코발트아연의 함량이 리튬전이금속 산화물 100 중량부를 기준으로 하여 0.50 중량부가 되도록 변화된 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법에 따라 실시하여 복합양극활물질을 얻었다.LiCo 1 in composite cathode active material . 33 Zn 0 . The procedure of Example 4 was repeated except that the content of cobalt zinc in the coating film of 67 O 4 +? (-0.835??? 0) was changed to 0.50 parts by weight based on 100 parts by weight of the lithium transition metal oxide Thereby obtaining a composite cathode active material.

실시예Example 5a:  5a: 복합양극활물질의Composite cathode active material 제조 Produce

비교예 1에 따라 제조된 Li1 . 05Ni0 . 91Co0 . 06Mn0 . 03O2 대신 비교예 2에 따라 제조된 Li1.09Ni0.88Co0.08Mn0.04O2를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 Li1 . 09Ni0 . 88Co0 . 08Mn0 . 04O2의 이차 입자의 표면 및 일차 입자 사이에 스피넬 결정구조를 가지는 LiCo1 . 5Al0 . 5O4 (-0.5≤δ≤0) 코팅막이 형성된 복합양극활물질을 제조하였다. 복합양극활물질에서 LiCo1 . 5Al0 . 5O4 (-0.5≤δ≤0) 코팅막에서 코발트알루미늄의 함량은 리튬전이금속 산화물 100 중량부를 기준으로 하여 0.75 중량부였다. Li 1 produced according to Comparative Example 1 . 05 Ni 0 . 91 Co 0 . 06 Mn 0 . 03 O 2 Prepared according to Comparative Example 2 instead of Li 1.09 Ni 0.88 Co 0.08 Mn 0.04 O 2 by the same manner as in Example 1, except that Li 1. 09 Ni 0 . 88 Co 0 . 08 Mn 0 . 04 LiCo 1 having a spinel crystal structure between the surface of primary particles of O 2 and primary particles . 5 Al 0 . 5 O 4 +? (-0.5??? 0) coating film was prepared. LiCo 1 in composite cathode active material . 5 Al 0 . The content of cobalt aluminum in the 5 O 4 +? (-0.5??? 0) coating film was 0.75 parts by weight based on 100 parts by weight of the lithium transition metal oxide.

실시예Example 6: 리튬 전지( 6: Lithium battery ( 코인셀Coin cell )의 제조)

실시예 1에서 제조된 복합양극활물질, 탄소 도전제(Denka Black), 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)을 92:4:4의 중량비로 혼합한 혼합물을 N-메틸-피롤리돈(NMP)과 함께 마노 유발에서 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 15㎛ 두께의 알루미늄 집전체 위에 상기 슬러리를 바코팅(bar coating)하고 상온에서 건조한 후 진공, 120℃의 조건에서 다시 한번 건조하고, 압연 및 펀칭하여 55㎛ 두께의 양극을 제조하였다.(NMP) mixture prepared by mixing the composite cathode active material prepared in Example 1, a carbon conductive agent (Denka Black), and polyvinylidene fluoride (PVDF) in a weight ratio of 92: 4: And agar mortar to prepare a slurry. The slurry was bar coated on an aluminum current collector having a thickness of 15 μm, dried at room temperature, dried again under vacuum at 120 ° C., and rolled and punched to prepare a positive electrode having a thickness of 55 μm.

상기에서 제조된 양극을 사용하여, 리튬 금속을 상대 전극으로 하고, PTFE 세퍼레이터(separator)과 1.15M LiPF6가 EC(에틸렌카보네이트)+EMC(에틸메틸카보네이트)+DMC(디메틸카보네이트)(2:4:4 부피비)에 녹아있는 용액을 전해질로 사용하여 코인 셀을 각각 제조하였다. Using the positive electrode thus prepared, lithium metal was used as a counter electrode, and a PTFE separator and 1.15 M LiPF 6 were mixed with EC (ethylene carbonate) + EMC (ethylmethyl carbonate) + DMC (dimethyl carbonate) : 4 volume ratio) was used as an electrolyte to prepare a coin cell.

실시예Example 7 내지 10: 리튬 전지( 7 to 10: lithium batteries ( 코인셀Coin cell )의 제조)

실시예 1에서 제조된 복합양극활물질 대신 실시예 2 내지 5에 따라 제조된 복합양극활물질을 각각 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 코인 하프셀을 제조하였다.Coin half cells were prepared in the same manner as in Example 6, except that the composite cathode active material prepared in Examples 2 to 5 was used in place of the composite cathode active material prepared in Example 1, respectively.

실시예Example 11 내지 13: 리튬 전지( 11 to 13: lithium batteries ( 코인셀Coin cell )의 제조)

실시예 1에서 제조된 복합양극활물질 대신 실시예 2a 내지 2c에서 준비된 복합양극활물질을 각각 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 코인 셀을 제조하였다.A coin cell was prepared in the same manner as in Example 6 except that the composite cathode active material prepared in Example 1 was used instead of the composite cathode active material prepared in Examples 2a to 2c.

실시예Example 14 내지 16: 리튬 전지( 14 to 16: lithium batteries ( 코인셀Coin cell )의 제조)

실시예 1에서 제조된 복합양극활물질 대신 실시예 3a 내지 3c에서 준비된 복합양극활물질을 각각 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 코인 셀을 제조하였다.A coin cell was prepared in the same manner as in Example 6, except that the composite cathode active material prepared in Examples 3a to 3c was used instead of the composite cathode active material prepared in Example 1, respectively.

실시예Example 17: 리튬 전지( 17: Lithium battery ( 코인셀Coin cell )의 제조)

실시예 1에서 제조된 복합양극활물질 대신 실시예 4a에 따라 제조된 복합양극활물질을 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 코인 셀을 제조하였다.A coin cell was prepared in the same manner as in Example 6 except that the composite cathode active material prepared in Example 4a was used in place of the composite cathode active material prepared in Example 1.

비교예Comparative Example 5 내지 8: 리튬 전지( 5 to 8: lithium batteries ( 코인셀Coin cell )의 제조)

실시예 1에서 제조된 복합양극활물질 대신에 비교예 1 내지 4에 따라 제조된 복합양극활물질을 각각 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 코인 셀을 제조하였다.A coin cell was prepared in the same manner as in Example 6, except that the composite cathode active material prepared in Comparative Examples 1 to 4 was used in place of the composite cathode active material prepared in Example 1, respectively.

비교예Comparative Example 8a: 리튬 전지( 8a: Lithium battery ( 코인셀Coin cell )의 제조)

실시예 1에서 제조된 복합양극활물질 대신에 비교예 3a에 따라 제조된 복합양극활물질을 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 코인셀을 제조하였다.A coin cell was prepared in the same manner as in Example 6, except that the composite cathode active material prepared in Comparative Example 3a was used in place of the composite cathode active material prepared in Example 1.

비교예Comparative Example 9:  9: 복합양극활물질의Composite cathode active material 제조 Produce

복합양극활물질 전구체를 노(furnace)에 투입하고 산소 분위기하에서 400℃ 에서 5시간 동안 열처리한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 복합양극활물질을 제조하였다.A composite cathode active material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the composite cathode active material precursor was placed in a furnace and heat-treated at 400 ° C for 5 hours in an oxygen atmosphere.

비교예Comparative Example 10:  10: 복합양극활물질의Composite cathode active material 제조 Produce

복합양극활물질 전구체를 노(furnace)에 투입하고 산소 분위기하에서 1050℃ 에서 5시간 동안 열처리한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 복합양극활물질을 제조하였다.A composite cathode active material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the composite cathode active material precursor was placed in a furnace and heat-treated at 1050 ° C for 5 hours in an oxygen atmosphere.

비교예Comparative Example 11-12: 리튬 전지( 11-12: Lithium battery ( 코인셀Coin cell )의 제조)

실시예 1에서 제조된 복합양극활물질 대신에 비교예 9 및 10에 따라 제조된 복합양극활물질을 각각 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 코인 셀을 제조하였다.A coin cell was prepared in the same manner as in Example 6, except that the composite cathode active material prepared in Comparative Examples 9 and 10 was used instead of the composite cathode active material prepared in Example 1, respectively.

실시예Example 18: 리튬 전지( 18: Lithium battery ( 코인셀Coin cell )의 제조)

실시예 1에서 제조된 복합양극활물질 대신에 실시예 5a에 따라 제조된 복합양극활물질을 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 코인 셀을 제조하였다.A coin cell was prepared in the same manner as in Example 6, except that the composite cathode active material prepared in Example 5a was used in place of the composite cathode active material prepared in Example 1.

실시예Example 19: 리튬전지(18650  19: Lithium battery (18650 minicellminicell )의 제조)

실시예 2에서 제조된 복합양극활물질, 탄소 도전제(Denka Black), 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)을 92:4:4의 중량비로 혼합한 혼합물을 N-메틸-피롤리돈(NMP)과 함께 마노 유발에서 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 15㎛ 두께의 알루미늄 집전체 위에 상기 슬러리를 바코팅(bar coating)하고 상온에서 건조한 후 진공, 120℃의 조건에서 다시 한번 건조하고, 압연 및 펀칭하여 55㎛ 두께의 양극을 제조하였다.A mixture obtained by mixing the composite cathode active material prepared in Example 2, carbon black (Denka Black), and polyvinylidene fluoride (PVDF) in a weight ratio of 92: 4: 4 was dissolved in N-methyl-pyrrolidone (NMP) And agar mortar to prepare a slurry. The slurry was bar coated on an aluminum current collector having a thickness of 15 μm, dried at room temperature, dried again under vacuum at 120 ° C., and rolled and punched to prepare a positive electrode having a thickness of 55 μm.

상기 양극을 그래파이트 음극과 함께 원통형으로 와인딩하였다. 상기 원통형 구조에 양극탭, 음극탭을 용접하고 원통형 캔에 삽입 및 밀봉하였다. 이후 상기 원통형 캔에 전해질을 주액하고 캡 클립핑을 통해 18650 미니셀(minicell)을 제조하였다. 이 때, 세퍼레이터는 폴리에틸렌(polyethylene, Asahi사 제조) 기재에 평균 입경이 50nm인 α-Al2O3 분말을 양면으로 코팅하여 사용하였다.The anode was wound in a cylindrical shape together with the graphite cathode. The positive electrode tab and negative electrode tab were welded to the cylindrical structure and inserted and sealed in a cylindrical can. Thereafter, an electrolyte is injected into the cylindrical can, and 18650 Minicell was prepared. At this time, α-Al 2 O 3 powder having an average particle diameter of 50 nm was coated on both surfaces of polyethylene (manufactured by Asahi Corporation) as a separator.

상기 전해질로는 1.15M LiPF6가 EC(에틸렌카보네이트)+EMC(에틸메틸카보네이트)+DMC(디메틸카보네이트)(2:4:4 부피비)에 녹아있는 용액을 이용하였다.A solution in which 1.15 M LiPF 6 was dissolved in EC (ethylene carbonate) + EMC (ethylmethyl carbonate) + DMC (dimethyl carbonate) (2: 4: 4 volume ratio) was used as the electrolyte.

실시예Example 20-21: 리튬전지(18650  20-21: Lithium battery (18650 minicellminicell )의 제조)

실시예 2에 따라 제조된 복합양극활물질 대신 실시예 4 및 4a의 복합양극활물질을 각각 사용한 것을 제외하고는, 실시예 19와 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬전지(18650 minicell)를 제조하였다.A lithium battery (18650 minicell) was prepared in the same manner as in Example 19 except that the composite cathode active material of Examples 4 and 4a was used instead of the composite cathode active material prepared in Example 2, respectively.

비교예Comparative Example 13: 리튬전지(18650  13: Lithium battery (18650 minicellminicell )의 제조)

비교예 1에 따라 얻은 리튬전이금속 산화물(Li1 . 05Ni0 . 91Co0 . 06Mn0 . 03O2)과 증류수를 1:2 중량비로 혼합하고 이를 약 250rpm으로 교반하여 수 세정을 실시하였다. 그 후 결과물을 약 150℃에서 15시간 동안 건조하여 세정된 리튬전이금속 산화물(Li 1.05 Ni0.91Co0.06Mn0.03O2)을 얻었다.Comparative Example 1 The lithium transition metal oxides obtained according to (Li 1 05 Ni 0 91 Co 0 06 Mn 0 03 O 2....) And distilled water 1: a mixture of 2 weight ratio, and stirred at about 250rpm subjected to washing water Respectively. Thereafter, the resultant was dried at about 150 ° C for 15 hours to obtain a washed lithium transition metal oxide (Li 1.05 Ni 0.91 Co 0.06 Mn 0.03 O 2 ).

실시예 2에 따라 얻은 복합양극활물질 대신 상기 과정에 따라 얻은 세정된 리튬전이금속 산화물(Li 1 . 05 Ni0 . 91Co0 . 06Mn0 . 03O2)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 19와 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬전지(18650 minicell)를 제조하였다.Example 2 instead of the composite anode active material obtained according to the lithium transition metal oxide washing obtained according to the procedure (Li 1. 05 Ni 0. 91 Co 0. 06 Mn 0. 03 O 2) in Example, except for using 19, a lithium battery (18650 minicell) was prepared.

비교예Comparative Example 13a: 리튬전지(18650  13a: Lithium battery (18650 minicellminicell )의 제조)

비교예 1에 따라 얻은 리튬전이금속 산화물(Li1 . 05Ni0 . 91Co0 . 06Mn0 . 03O2)과 증류수를 1:2 중량비로 혼합하고 이를 약 250rpm으로 교반하여 수 세정을 실시하였다. 그 후 결과물을 약 150℃에서 15시간 동안 건조하여 세정된 리튬전이금속 산화물(Li 1.05 Ni0.91Co0.06Mn0.03O2)을 얻었다.Comparative Example 1 The lithium transition metal oxides obtained according to (Li 1 05 Ni 0 91 Co 0 06 Mn 0 03 O 2....) And distilled water 1: a mixture of 2 weight ratio, and stirred at about 250rpm subjected to washing water Respectively. Thereafter, the resultant was dried at about 150 ° C for 15 hours to obtain a washed lithium transition metal oxide (Li 1.05 Ni 0.91 Co 0.06 Mn 0.03 O 2 ).

실시예 1에 따라 얻은 복합양극활물질 대신 상기 과정에 따라 얻은 세정된 리튬전이금속 산화물(Li 1 . 05 Ni0 . 91Co0 . 06Mn0 . 03O2)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 6과 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬전지(코인하프셀)를 제조하였다.Conducted in Example except for using the example instead of the composite anode active material obtained according to one of the lithium-transition metal oxide, the cleaning obtained according to the procedure (Li 1. 05 Ni 0. 91 Co 0. 06 Mn 0. 03 O 2) 6, a lithium battery (coin half cell) was produced.

비교예Comparative Example 14: 리튬전지(18650  14: Lithium battery (18650 minicellminicell )의 제조)

실시예 2에 따라 얻은 복합양극활물질 대신 비교예 2에 따라 얻은 리튬전이금속 산화물(Li1 . 09Ni0 . 88Co0 . 08Mn0 . 04O2)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 19와 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬전지(18650 minicell)를 제조하였다.Example 2 The lithium transition metal oxide obtained according to the composite positive electrode active material instead of the Comparative Example 2, obtained according to (Li 1. 09 Ni 0. 88 Co 0. 08 Mn 0. 04 O 2) in Example 19, except for using To prepare a lithium battery (18650 minicell).

비교예Comparative Example 15: 리튬전지( 15: Lithium battery ( 코인하프셀Coin half cell )의 제조)

비교예 2에 따라 얻은 리튬전이금속 산화물(Li1 . 09Ni0 . 88Co0 . 08Mn0 . 04O2)과 증류수를 1:2 혼합비로 혼합하고 이를 약 250rpm으로 교반하여 수 세정을 실시하였다. 그 후 결과물을 약 150℃에서 15시간 동안 건조하여 세정된 리튬전이금속 산화물(Li1.09Ni0.88Co0.08Mn0.04O2)을 얻었다.Comparative Example 2 Lithium-transition metal oxides obtained according to (Li 1 09 Ni 0 88 Co 0 08 Mn 0 04 O 2....) And distilled water 1: a mixture of a second mixing ratio and stirred at about 250rpm subjected to washing water Respectively. Thereafter, the resultant was dried at about 150 ° C for 15 hours to obtain a washed lithium transition metal oxide (Li 1.09 Ni 0.88 Co 0.08 Mn 0.04 O 2 ).

실시예 1에 따라 얻은 복합양극활물질 대신 상기 과정에 따라 얻은 세정된 리튬전이금속 산화물(Li1 . 09Ni0 . 88Co0 . 08Mn0 . 04O2)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 6과 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬전지(코인하프셀)를 제조하였다.Conducted in Example except for using the example instead of the composite anode active material obtained according to one of the lithium-transition metal oxide, the cleaning obtained according to the procedure (Li 1. 09 Ni 0. 88 Co 0. 08 Mn 0. 04 O 2) 6, a lithium battery (coin half cell) was produced.

평가예Evaluation example 1:  One: SEMSEM 이미지 분석 Image analysis

1)실시예 4a 및 비교예 2, 41) Example 4a and Comparative Examples 2 and 4

실시예 4a 및 비교예 2 및 4에 따라 제조된 복합양극활물질 분말에 대하여 주사전자현미경으로 표면을 분석하여 그 결과를 각각 도 2a 내지 2c에 나타내었다.The composite cathode active material powders prepared according to Example 4a and Comparative Examples 2 and 4 were analyzed by a scanning electron microscope and their results are shown in FIGS. 2a to 2c, respectively.

도 2a 내지 2c를 참조하여, 실시예 4a의 복합양극활물질이 비교예 2 및 4의 복합양극활물질에 비하여 1차입자의 크기가 증가하였다. 그리고 실시예 4a의 복합양극활물질에서 층상이중산화물(LDO) 코팅막의 두께는 약 100 nm 이었다.Referring to FIGS. 2A to 2C, the composite anode active material of Example 4a was larger in size than the composite cathode active materials of Comparative Examples 2 and 4. The thickness of the layered double oxide (LDO) coating film in the composite cathode active material of Example 4a was about 100 nm.

2)실시예 12) Example 1

실시예 1에 따라 제조된 복합양극활물질에 대한 주사전자현미경 분석을 실시하였고, 그 결과를 도 1b에 나타내었다.Scanning electron microscopic analysis of the composite cathode active material prepared according to Example 1 was carried out, and the results are shown in FIG.

이를 참조하면, 리튬전이금속 산화물 이차 입자의 표면 및 일차 입자 사이에 코팅막이 존재하고 복합양극활물질의 평균입경이 약 10 ㎛ 임을 알 수 있었다.Referring to these results, it was found that a coating film exists between the surface of the lithium transition metal oxide secondary particles and the primary particles, and the average particle diameter of the composite cathode active material is about 10 탆.

평가예Evaluation example 2: X선 회절 분석 2: X-ray diffraction analysis

실시예 3의 복합양극활물질에 대한 XRD(X-ray Diffraction) 분석을 실시하였다. XRD 분석 결과는 도 3에 나타난 바와 같다.XRD (X-ray diffraction) analysis of the composite cathode active material of Example 3 was performed. The results of the XRD analysis are shown in Fig.

이를 참조하면, 실시예 1의 복합양극활물질의 XRD 스펙트럼으로부터 리튬전이금속 산화물의 층상(layered) 결정 구조와 리튬코발트복합 산화물의 스피넬(spinel) 결정구조가 관측되었다. 따라서, 실시예 1의 복합양극활물질은 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물을 포함하며, 스피넬(spinel) 결정 구조를 갖는 리튬코발트복합 산화물을 포함하는 코팅막을 함유함을 확인하였다.Referring to this, the layered crystal structure of the lithium transition metal oxide and the spinel crystal structure of the lithium-cobalt composite oxide were observed from the XRD spectrum of the composite cathode active material of Example 1. Accordingly, it was confirmed that the composite cathode active material of Example 1 contains a lithium-transition metal oxide having a layered crystal structure and a coating film containing a lithium-cobalt composite oxide having a spinel crystal structure.

평가예Evaluation example 3:  3: HAADFHAADF (High-Angle Annular Dark-Field) STEM 및 EDS(Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy) (High-Angle Annular Dark-Field) STEM and Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS)

실시예 3에 따라 제조된 복합양극활물질에 대한 HAADF(High-Angle Annular Dark-Field) STEM 및 EDS 분석을 실시하여 조성을 분석하였다. High-Angle Annular Dark-Field (HAADF) STEM and EDS analyzes were performed on the composite cathode active material prepared according to Example 3 to analyze the composition.

이를 참조하면, 복합양극활물질 전체에 Ni, Mn 및 Co가 균일하게 분포됨을 확인하였다. 그리고 일차 입자의 사이에 Co 및 Mg이 배치되며, 일차 입자 및 이차 입자 표면에서 Co 및 Mg이 배치됨을 확인하였다. 따라서, 일차 입자 사이의 입계 및 표면과 이차 입자의 표면 모두에 LiCo1 . 2Mg0 . 8O4이 균일하게 코팅되었음을 확인하였다.As a result, it was confirmed that Ni, Mn and Co were uniformly distributed throughout the composite cathode active material. Co and Mg were arranged between the primary particles and Co and Mg were arranged on the primary and secondary particle surfaces. Therefore, LiCo 1 is formed on both the grain boundaries between the primary particles and on the surfaces of the primary and secondary particles . 2 Mg 0 . 8 O 4 was uniformly coated.

평가예Evaluation example 4: 잔류 리튬 함량 평가 4: Evaluation of residual lithium content

1)실시예 1-3, 2a, 3a-3c 및 비교예 11) Examples 1-3, 2a, 3a-3c and Comparative Example 1

실시예 1-3, 2a, 3a-3c 및 비교예 1에 따라 제조된 복합양극활물질에 대하여 표면 잔류 리튬 함량을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The surface residual lithium content of the composite cathode active material prepared according to Examples 1-3, 2a, 3a-3c and Comparative Example 1 was measured and the results are shown in Table 1 below.

표면 잔류 리튬 함량은 복합양극활물질 표면에 잔류하는 Li2CO3 및 LiOH 중에서 Li 함량을 습식법(또는 적정법)으로 측정으로 평가하였다.The surface residual lithium content was evaluated by measuring the Li content in Li 2 CO 3 and LiOH remaining on the surface of the composite cathode active material by a wet method (or titration method).

잔류 리튬 함량 (ppm)Residual lithium content (ppm) 실시예 1Example 1 374374 실시예 2Example 2 584584 실시예 2aExample 2a 636636 실시예 3Example 3 394394 실시예 3aExample 3a 494494 실시예 3bExample 3b 384384 실시예 3cExample 3c 491491 비교예 1Comparative Example 1 28072807

표 1을 참조하여, 실시예 1-3, 2a, 3a-3c의 복합양극활물질은 비교예 1에 비하여 표면의 잔류 리튬 함량이 감소하였음을 보여주었다. 따라서, 실시예 1-3, 2a, 3a-3c의 복합양극활물질을 포함하는 리튬전지의 충방전시에 가스 발생을 억제하고 수명 특성의 저하를 억제할 수 있다.Referring to Table 1, the composite cathode active materials of Examples 1-3, 2a, and 3a-3c showed reduced residual lithium content on the surface as compared with Comparative Example 1. Therefore, gas generation can be suppressed during charge and discharge of the lithium battery including the composite positive electrode active material of Examples 1-3, 2a, and 3a-3c, and deterioration in lifetime characteristics can be suppressed.

2)실시예 4, 5, 5a, 비교예 2 및 42) Examples 4, 5, 5a, Comparative Examples 2 and 4

실시예 4, 5, 5a, 비교예 2 및 4에 따라 제조된 복합양극활물질의 표면 잔류 리튬 함량을 측정하여 그 결과의 일부를 하기 표 2에 나타내었다.The surface residual lithium content of the composite cathode active material prepared according to Examples 4, 5, 5a, and Comparative Examples 2 and 4 was measured, and some of the results are shown in Table 2 below.

표면 잔류 리튬 함량은 복합양극활물질 표면에 잔류하는 Li2CO3 및 LiOH 중에서 Li 함량을 습식법(또는 적정법)으로 측정으로 평가하였다.The residual lithium content on the surface of the composite cathode active material was measured by using Li 2 CO 3 And LiOH were evaluated by measurement by a wet method (or a titration method).

잔류 리튬 함량 (ppm)Residual lithium content (ppm) 실시예 4Example 4 545545 실시예 5Example 5 515515 실시예 5aExample 5a 732732 비교예 2Comparative Example 2 54895489 비교예 4Comparative Example 4 21092109

표 2를 참조하여, 실시예 4, 5, 5a의 복합양극활물질은 비교예 2 및 4에 비하여 표면의 잔류 리튬 함량이 감소하였음을 보여주었다. Referring to Table 2, the composite cathode active materials of Examples 4, 5, and 5a showed reduced residual lithium content on the surface as compared with Comparative Examples 2 and 4.

평가예Evaluation example 5: 열적 안정성 테스트 5: Thermal stability test

실시예 2, 3 및 비교예 3에 따라 얻은 복합양극활물질에 대한 시차주사열량계 분석을 실시하였다. 분석 결과는 하기 표 3과 같다.Differential scanning calorimetry analysis of the composite cathode active material obtained in Examples 2 and 3 and Comparative Example 3 was carried out. The results of the analysis are shown in Table 3 below.

구분division 발열량(J/g)Calorific value (J / g) 실시예 2Example 2 17021702 실시예 3Example 3 14871487 비교예 3Comparative Example 3 18051805

표 3을 참조하여, 실시예 2 및 3의 복합양극활물질은 비교예 3의 경우와 비교하여 발열량이 감소되었다. 이로부터 실시예 2 및 3의 복합양극활물질의 열적 안정성이 향상된다는 것을 알 수 있었다. Referring to Table 3, the calorific value of the composite cathode active material of Examples 2 and 3 was lower than that of Comparative Example 3. From this, it was found that the thermal stability of the composite cathode active material of Examples 2 and 3 was improved.

평가예Evaluation example 6:  6: 충방전Charging and discharging 특성 characteristic

실시예 6, 실시예 8 및 비교예 5 및 비교예 7에서 제조된 리튬전지를 25℃에서 0.1C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 0.1C rate의 정전류로 방전하였다(1st 사이클, 화성(formation) 사이클).The lithium batteries prepared in Example 6, Example 8, and Comparative Example 5 and Comparative Example 7 were charged at a constant current of 0.1 C rate at 25 DEG C until the voltage reached 4.35 V (vs. Li) And discharged at a constant current of 0.1 C rate (1 st cycle, formation cycle) until reaching 2.8 V (vs. Li).

1st 사이클을 거친 리튬전지를 25℃에서 0.33C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 정전압 모드에서 4.35V를 유지하면서 0.05C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하였다. 이어서, 방전시에 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 0.2C rate의 정전류로 방전하였다(2nd 사이클).A lithium cell having passed through a 1- st cycle was charged at a constant current of 0.33 C rate at 25 캜 until the voltage reached 4.35 V (vs. Li), and then maintained at 4.35 V in the constant voltage mode, (cut-off). Then, at the time of discharge, the cell was discharged at a constant current of 0.2 C rate until the voltage reached 2.8 V (vs. Li) (2 nd cycle).

2nd 사이클을 거친 리튬전지를 25℃에서 1C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 1C rate의 정전류로 방전하였다(3rd 사이클).A lithium battery having passed through a 2 nd cycle was charged with a constant current until the voltage reached 4.35 V (vs. Li) at a current of 1 C at 25 ° C and then at a rate of 1 C until the voltage reached 2.8 V (vs. Li) And discharged at a constant current (3 rd cycle).

3rd 사이클을 거친 리튬전지를 53th 사이클까지 동일한 조건으로 반복하였다.The lithium battery having passed through the 3 rd cycle was repeated under the same conditions up to the 53 th cycle.

상기 모든 충방전 사이클에서 하나의 충전/방전 사이클 후 20분간의 정지 시간을 두었다.In all the above charge / discharge cycles, there was a stop time of 20 minutes after one charge / discharge cycle.

상기 충방전 실험 결과의 일부를 하기 표 4에 나타내었다. 53th 사이클에서의 용량유지율, 및 1st 사이클에서의 초기 충방전 효율은 하기 식 1 및 2로 정의된다.Part of the above charge / discharge test results are shown in Table 4 below. The capacity retention rate in the 53 th cycle and the initial charge / discharge efficiency in the 1 st cycle are defined by the following equations (1) and (2).

[식 1][Formula 1]

용량유지율[%] = [53th 사이클에서의 방전용량 / 3rd 사이클에서의 방전용량] × 100%Capacity retention rate [%] = [Discharge capacity in 53 th cycle / Discharge capacity in 3 rd cycle] × 100%

[식 2][Formula 2]

초기 효율[%] = [1st 사이클에서의 방전용량 / 1st 사이클에서의 충전용량] × 100%The initial efficiency (%) = [discharge capacity / charge capacity at 1 st cycle at 1 st cycle] × 100%

1st 사이클 충전용량
(mAh/g)
1 st cycle charge capacity
(mAh / g)
초기 효율
(%)
Initial efficiency
(%)
2nd 사이클
방전용량
(mAh/g)
2 nd cycle
Discharge capacity
(mAh / g)
용량 유지율
(%)
Capacity retention rate
(%)
실시예 6Example 6 246246 9090 216216 8585 실시예 7Example 7 246246 9090 213213 84.884.8 실시예 8Example 8 246246 9090 215.2215.2 87.687.6 비교예 5Comparative Example 5 246246 9292 221221 65.765.7 비교예 7Comparative Example 7 246246 9090 213213 8484

표 4에 나타난 바와 같이, 실시예 6 내지 8의 리튬전지는 비교예 5의 리튬전지에 비하여 용량유지율이 현저히 향상되었다. 비교예 5의 리튬전지는 초기효율은 우수하지만 용량유지율은 실시예 6-8의 경우와 비교하여 매우 저하된 결과를 나타냈다. As shown in Table 4, the lithium battery of Examples 6 to 8 significantly improved the capacity retention rate as compared with the lithium battery of Comparative Example 5. The lithium battery of Comparative Example 5 had excellent initial efficiency, but the capacity retention ratio was much lower than that of Example 6-8.

또한, 실시예 6 내지 8의 리튬전지는 비교예 7의 리튬전지에 비하여 초기효율은 동등한 결과를 나타냈지만 용량유지율이 개선된 결과를 나타냈다.In addition, the lithium batteries of Examples 6 to 8 showed the same initial efficiency as the lithium battery of Comparative Example 7, but the capacity retention ratios were improved.

또한 비교예 11-12에 따라 제조된 리튬전지의 충방전 특성(초기효율 및 용량유지율)을 상술한 실시예 6의 리튬전지의 경우와 동일한 평가방법에 따라 실시하여 측정하였다.The charging / discharging characteristics (initial efficiency and capacity retention rate) of the lithium battery produced in Comparative Example 11-12 were measured and conducted in accordance with the same evaluation method as in the case of the lithium battery of Example 6 described above.

그 결과, 실시예 6의 리튬전지는 비교예 11-12의 리튬전지에 비하여 초기효율 및 용량유지율이 향상되는 것을 알 수 있었다.As a result, it was found that the initial efficiency and the capacity retention ratio of the lithium battery of Example 6 were improved compared with the lithium battery of Comparative Example 11-12.

평가예Evaluation example 7:  7: 충방전Charging and discharging 특성 characteristic

실시예 11-13 및 비교예 13a에서 제조된 리튬전지를 25℃에서 0.1C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 0.1C rate의 정전류로 방전하였다(1st 사이클, 화성(formation) 사이클).The lithium batteries prepared in Examples 11-13 and 13a were constant-current charged at a current of 0.1 C rate at 25 캜 until the voltage reached 4.35 V (vs. Li), and then a voltage of 2.8 V (vs. Li ) At a constant current of 0.1 C rate (1 st cycle, formation cycle).

1st 사이클을 거친 리튬전지를 25℃에서 0.33C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 정전압 모드에서 4.35V를 유지하면서 0.05C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하였다. 이어서, 방전시에 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 0.2C rate의 정전류로 방전하였다(2nd 사이클).A lithium cell having passed through a 1- st cycle was charged at a constant current of 0.33 C rate at 25 캜 until the voltage reached 4.35 V (vs. Li), and then maintained at 4.35 V in the constant voltage mode, (cut-off). Then, at the time of discharge, the cell was discharged at a constant current of 0.2 C rate until the voltage reached 2.8 V (vs. Li) (2 nd cycle).

2nd 사이클을 거친 리튬전지를 25℃에서 1C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 1C rate의 정전류로 방전하였다(3rd 사이클).A lithium battery having passed through a 2 nd cycle was charged with a constant current until the voltage reached 4.35 V (vs. Li) at a current of 1 C at 25 ° C and then at a rate of 1 C until the voltage reached 2.8 V (vs. Li) And discharged at a constant current (3 rd cycle).

3rd 사이클을 거친 리튬전지를 53th 사이클까지 동일한 조건으로 반복하였다.The lithium battery having passed through the 3 rd cycle was repeated under the same conditions up to the 53 th cycle.

상기 모든 충방전 사이클에서 하나의 충전/방전 사이클 후 20분간의 정지 시간을 두었다.In all the above charge / discharge cycles, there was a stop time of 20 minutes after one charge / discharge cycle.

상기 충방전 실험 결과의 일부를 하기 표 5에 나타내었다. Part of the charge-discharge test results are shown in Table 5 below.

1st 사이클 충전용량
(mAh/g)
1 st cycle charge capacity
(mAh / g)
초기 효율
(%)
Initial efficiency
(%)
2nd 사이클 방전용량
(mAh/g)
2 nd cycle discharge capacity
(mAh / g)
용량 유지율
(%)
Capacity retention rate
(%)
실시예 11Example 11 247247 9090 220220 90.690.6 실시예 12Example 12 243243 9090 216216 90.090.0 실시예 13Example 13 241241 9090 212212 90.090.0 비교예 13aComparative Example 13a 247247 8888 216216 89.589.5

표 5에 나타난 바와 같이 실시예 11 내지 13의 리튬전지는 비교예 13a의 리튬전지에 비하여 초기효율 및 용량유지율이 향상되었다. As shown in Table 5, the lithium batteries of Examples 11 to 13 improved the initial efficiency and capacity retention ratio as compared with the lithium batteries of Comparative Example 13a.

평가예Evaluation example 8:  8: 충방전Charging and discharging 특성  characteristic

실시예 8, 14-16, 비교예 5, 7 및 8a에서 제조된 리튬전지를 25℃에서 0.1C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 0.1C rate의 정전류로 방전하였다(1st 사이클, 화성(formation) 사이클).The lithium batteries prepared in Examples 8, 14-16 and Comparative Examples 5, 7 and 8a were charged at a constant current of 0.1 C rate at 25 DEG C until the voltage reached 4.35 V (vs. Li) And discharged at a constant current of 0.1 C rate (1 st cycle, formation cycle) until reaching 2.8 V (vs. Li).

1st 사이클을 거친 리튬전지를 25℃에서 0.33C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 정전압 모드에서 4.35V를 유지하면서 0.05C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하였다. 이어서, 방전시에 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 0.2C rate의 정전류로 방전하였다(2nd 사이클).A lithium cell having passed through a 1- st cycle was charged at a constant current of 0.33 C rate at 25 캜 until the voltage reached 4.35 V (vs. Li), and then maintained at 4.35 V in the constant voltage mode, (cut-off). Then, at the time of discharge, the cell was discharged at a constant current of 0.2 C rate until the voltage reached 2.8 V (vs. Li) (2 nd cycle).

2nd 사이클을 거친 리튬전지를 25℃에서 1C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 1C rate의 정전류로 방전하였다(3rd 사이클).A lithium battery having passed through a 2 nd cycle was charged with a constant current until the voltage reached 4.35 V (vs. Li) at a current of 1 C at 25 ° C and then at a rate of 1 C until the voltage reached 2.8 V (vs. Li) And discharged at a constant current (3 rd cycle).

3rd 사이클을 거친 리튬전지를 53th 사이클까지 동일한 조건으로 반복하였다.The lithium battery having passed through the 3 rd cycle was repeated under the same conditions up to the 53 th cycle.

상기 모든 충방전 사이클에서 하나의 충전/방전 사이클 후 20분간의 정지 시간을 두었다.In all the above charge / discharge cycles, there was a stop time of 20 minutes after one charge / discharge cycle.

상기 충방전 실험 결과의 일부를 하기 표 6에 나타내었다.Part of the charge-discharge test results are shown in Table 6 below.

이와 별도로, 하기 방법에 따라 고율 특성을 평가하였다.Separately, high-rate characteristics were evaluated by the following method.

실시예 8, 14-16, 비교예 5, 7 및 8a에서 제조된 리튬전지를 25℃에서 0.1C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 0.1C rate의 정전류로 방전하였다(1st 사이클, 화성(formation) 사이클).The lithium batteries prepared in Examples 8, 14-16 and Comparative Examples 5, 7 and 8a were charged at a constant current of 0.1 C rate at 25 DEG C until the voltage reached 4.35 V (vs. Li) And discharged at a constant current of 0.1 C rate (1 st cycle, formation cycle) until reaching 2.8 V (vs. Li).

1st 사이클을 거친 리튬전지를 25℃에서 0.33C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 정전압 모드에서 4.35V를 유지하면서 0.05C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하였다. 이어서, 방전시에 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 0.2C rate의 정전류로 방전하였다(2nd 사이클).A lithium cell having passed through a 1- st cycle was charged at a constant current of 0.33 C rate at 25 캜 until the voltage reached 4.35 V (vs. Li), and then maintained at 4.35 V in the constant voltage mode, (cut-off). Then, at the time of discharge, the cell was discharged at a constant current of 0.2 C rate until the voltage reached 2.8 V (vs. Li) (2 nd cycle).

2nd 사이클을 거친 리튬전지를 25℃에서 0.5C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 정전압 모드에서 4.35V를 유지하면서 0.05C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하였다. 이어서, 방전시에 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 0.33C rate의 정전류로 방전하였다(3rd 사이클).2, while the voltage is constant-current charging up to the 4.35V (vs. Li) at a current rate of 0.5C to a rough nd cycle lithium batteries at 25 ℃, followed by keeping in the constant voltage mode, cut-off of 4.35V at a current of 0.05C rate (cut-off). The discharge was then discharged at a constant current of 0.33 C rate (3 rd cycles) until the voltage reached 2.8 V (vs. Li).

3rd 사이클을 거친 리튬전지를 25℃에서 0.5C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 정전압 모드에서 4.35V를 유지하면서 0.05C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하였다. 이어서, 방전시에 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 1C rate의 정전류로 방전하였다(4th 사이클).The lithium battery having passed through the 3 rd cycle was charged at a constant current of 0.5 C at a current of 25 C until the voltage reached 4.35 V (vs. Li), and then maintained at 4.35 V in the constant voltage mode, (cut-off). Then, at the time of discharging, the battery was discharged at a constant current of 1 C rate (4 th cycle) until the voltage reached 2.8 V (vs. Li).

4th 사이클을 거친 리튬전지를 25℃에서 0.5C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 정전압 모드에서 4.35V를 유지하면서 0.05C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하였다. 이어서, 방전시에 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 2C rate의 정전류로 방전하였다(5th 사이클).A lithium cell through a 4 th cycle was charged with constant current until the voltage reached 4.35 V (vs. Li) at a current of 0.5 C rate at 25 ° C, followed by a cutoff at a current of 0.05 C rate while maintaining 4.35 V in constant voltage mode. (cut-off). Then, at the time of discharge, the cell was discharged at a constant current of 2 C rate (5 th cycle) until the voltage reached 2.8 V (vs. Li).

5th 사이클을 거친 리튬전지를 25℃에서 0.5C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 정전압 모드에서 4.35V를 유지하면서 0.05C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하였다. 이어서, 방전시에 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 3C rate의 정전류로 방전하였다(6th 사이클).The lithium battery having passed through the 5 th cycle was charged with constant current until the voltage reached 4.35 V (vs. Li) at a current of 0.5 C rate at 25 ° C, and then maintained at 4.35 V in the constant voltage mode, (cut-off). Then, at discharge, the cell was discharged at a constant current of 3 C rate (6 th cycle) until the voltage reached 2.8 V (vs. Li).

6th 사이클을 거친 리튬전지를 25℃에서 1C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 1C rate의 정전류로 방전하였고(7th 사이클), 이러한 사이클을 56th 사이클까지 동일한 조건으로 반복하였다.A lithium cell through a 6 th cycle was charged at a constant current until the voltage reached 4.35 V (vs. Li) at a current of 1 C at 25 ° C. and then at a rate of 1 C until the voltage reached 2.8 V (vs. Li) Discharged at a constant current (7 th cycle), and this cycle was repeated under the same conditions up to 56 th cycle.

상기 모든 충방전 사이클에서 하나의 충전/방전 사이클 후 20분간의 정지 시간을 두었다.In all the above charge / discharge cycles, there was a stop time of 20 minutes after one charge / discharge cycle.

상기 충방전 실험 결과의 일부를 하기 표 6에 나타내었다. 고율 특성은 하기 식 3으로 정의되며, 고율 특성을 하기 표 6에 나타내었다.Part of the charge-discharge test results are shown in Table 6 below. The high-rate characteristics are defined by the following Equation 3, and the high-rate characteristics are shown in Table 6 below.

[식 3] [Formula 3]

고율 특성[%] = [6th 사이클에서의 방전용량 (3C rate) / 3rd 사이클에서의 방전용량 (0.33C rate)] × 100High rate characteristic [%] = [Discharge capacity at 6 th cycle (3 C rate) / Discharge capacity at 3 rd cycle (0.33 C rate)] × 100

1st 사이클 충전용량
(mAh/g)
1 st cycle charge capacity
(mAh / g)
초기 효율
(%)
Initial efficiency
(%)
고율 특성
(%)
High rate characteristic
(%)
2nd 사이클
방전용량
(mAh/g)
2 nd cycle
Discharge capacity
(mAh / g)
용량 유지율
(%)
Capacity retention rate
(%)
실시예 8Example 8 246246 9090 9292 216216 86.686.6 실시예 14Example 14 246246 9090 9393 215215 87.687.6 실시예 15Example 15 245245 8989 9393 213213 87.687.6 실시예 16Example 16 245245 8989 9292 213213 87.387.3 비교예 8aComparative Example 8a 241241 8787 -- -- -- 비교예 5Comparative Example 5 246246 9292 8787 221221 65.765.7 비교예 7Comparative Example 7 246246 9090 9292 214214 85.285.2

상기 표 6에서 보여지는 실시예 8, 14 내지 16의 리튬전지는 비교예 5의 리튬전지에 비하여 용량유지율 및 고율 특성이 향상되었다. 또한, 실시예 8 및 16의 리튬전지는 비교예 7의 리튬전지에 비하여 고율 특성을 동일하게 우수하면서 용량유지율이 향상되었다. 그리고 실시예 8, 14 내지 16의 리튬전지는 비교예 8a의 경우와 비교하여 초기효율이 향상된 결과를 나타내었다. The lithium battery of Examples 8 and 14 to 16 shown in Table 6 has improved capacity retention and high rate characteristics as compared with the lithium battery of Comparative Example 5. [ In addition, the lithium batteries of Examples 8 and 16 had the same high rate characteristics as those of the lithium battery of Comparative Example 7, and their capacity retention ratios were improved. The lithium batteries of Examples 8 and 14 to 16 exhibited improved initial efficiency as compared with those of Comparative Example 8a.

평가예Evaluation example 9:  9: 충방전Charging and discharging 특성 characteristic

실시예 9, 10, 17, 18, 비교예 8 및 15에서 제조된 리튬전지를 25℃에서 0.1C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 0.1C rate의 정전류로 방전하였다(1st 사이클, 화성(formation) 사이클).The lithium batteries produced in Examples 9, 10, 17, 18, and Comparative Examples 8 and 15 were charged at a constant current of 0.1 C rate at 25 DEG C until the voltage reached 4.35 V (vs. Li) And discharged at a constant current of 0.1 C rate (1 st cycle, formation cycle) until reaching 2.8 V (vs. Li).

1st 사이클을 거친 리튬전지를 25℃에서 0.33C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 정전압 모드에서 4.35V를 유지하면서 0.05C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하였다. 이어서, 방전시에 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 0.2C rate의 정전류로 방전하였다(2nd 사이클).A lithium cell having passed through a 1- st cycle was charged at a constant current of 0.33 C rate at 25 캜 until the voltage reached 4.35 V (vs. Li), and then maintained at 4.35 V in the constant voltage mode, (cut-off). Then, at the time of discharge, the cell was discharged at a constant current of 0.2 C rate until the voltage reached 2.8 V (vs. Li) (2 nd cycle).

2nd 사이클을 거친 리튬전지를 25℃에서 1C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 방전시에 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 1C rate의 정전류로 방전하였다(3rd 사이클).2 nd cycle to the rough lithium batteries at 25 ℃ the voltage at a current of 1C rate and a constant current charging until the 4.35V (vs. Li), then up to the two 2.8V (vs. Li) voltage during discharge And discharged at a constant current of 1 C rate (3 rd cycle).

3rd 사이클을 거친 리튬전지를 53th 사이클까지 동일한 조건으로 반복하였다.The lithium battery having passed through the 3 rd cycle was repeated under the same conditions up to the 53 th cycle.

상기 모든 충방전 사이클에서 하나의 충전/방전 사이클 후 20분간의 정지 시간을 두었다.In all the above charge / discharge cycles, there was a stop time of 20 minutes after one charge / discharge cycle.

상기 충방전 실험 결과의 일부를 하기 표 7에 나타내었다. Part of the above charge / discharge test results are shown in Table 7 below.

1st 사이클 충전용량
(mAh/g)
1 st cycle charge capacity
(mAh / g)
초기 효율
(%)
Initial efficiency
(%)
2nd 사이클
방전용량
(mAh/g)
2 nd cycle
Discharge capacity
(mAh / g)
용량 유지율
(%)
Capacity retention rate
(%)
실시예 9Example 9 246246 9191 217217 9292 실시예 10Example 10 246246 9090 214214 9292 실시예 17Example 17 238238 9393 218218 95.295.2 실시예 18Example 18 241241 9090 213213 91.391.3 비교예 8Comparative Example 8 242242 9191 216216 9090 비교예 15Comparative Example 15 243243 8989 216216 9090

상기 표 7에서 보여지는 실시예 9, 10, 및 17의 리튬전지는 비교예 8 및 15의 리튬전지에 비하여 용량유지율이 현저히 향상되었다. 또한, 실시예 9 의 리튬전지는 비교예 8의 리튬전지에 비하여 초기효율은 동일하게 우수하였고, 용량유지율은 개선되었다. The lithium battery of Examples 9, 10, and 17 shown in Table 7 significantly improved the capacity retention rate as compared with the lithium batteries of Comparative Examples 8 and 15. In addition, the lithium battery of Example 9 had the same initial efficiency as that of the lithium battery of Comparative Example 8, and the capacity retention ratio was improved.

또한 실시예 18의 리튬전지는 표 7에 나타난 바와 같이 비교예 8의 리튬전지와 비교하여 용량유지율이 개선된 결과를 나타냈고 비교예 15의 리튬전지 대비 초기효율 및 용량유지율이 모두 개선되었다. As shown in Table 7, the lithium battery of Example 18 showed the improved capacity retention ratio as compared with the lithium battery of Comparative Example 8, and the initial efficiency and capacity retention ratio of the lithium battery of Comparative Example 15 were improved.

평가예Evaluation example 10: 고온(45℃)  10: high temperature (45 캜) 충방전Charging and discharging 특성 characteristic

1)실시예 19 및 비교예 131) Example 19 and Comparative Example 13

각 리튬전지(18650 미니셀)을 45℃에서 0.1C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 0.1C rate의 정전류로 방전하였다(1st 사이클, 화성(formation) 사이클).Each lithium cell (18650 Mini-CELL) was charged at constant current until the voltage reached 4.35 V (vs. Li) at a current of 0.1 C rate at 45 ° C, followed by 0.1 C (vs. Li) until the voltage reached 2.8 V (1 st cycle, formation cycle).

1st 사이클을 거친 리튬전지를 45℃에서 0.33C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 정전압 모드에서 4.35V를 유지하면서 0.05C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하였다. 이어서, 방전시에 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 0.2C rate의 정전류로 방전하였다(2nd 사이클).A lithium battery having passed through a 1 st cycle was charged at a constant current of 0.33 C rate at 45 캜 until the voltage reached 4.35 V (vs. Li), and then maintained at 4.35 V in a constant voltage mode, (cut-off). Then, at the time of discharge, the cell was discharged at a constant current of 0.2 C rate until the voltage reached 2.8 V (vs. Li) (2 nd cycle).

2nd 사이클을 거친 리튬전지를 45℃에서 1C rate의 전류로 전압이 4.35V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 방전시에 전압이 2.8V(vs. Li)에 이를 때까지 1C rate의 정전류로 방전하였다(3rd 사이클).2 nd cycle to the rough lithium batteries at 45 ℃ the voltage at a current of 1C rate and a constant current charging until the 4.35V (vs. Li), then up to the two 2.8V (vs. Li) voltage during discharge And discharged at a constant current of 1 C rate (3 rd cycle).

3rd 사이클을 거친 리튬전지를 45℃에서 302th 사이클까지 동일한 조건으로 반복하였다.The lithium battery having passed through the 3 rd cycle was repeated under the same conditions from 45 캜 to 302 th cycle.

상기 모든 충방전 사이클에서 하나의 충전/방전 사이클 후 20분간의 정지 시간을 두었다.In all the above charge / discharge cycles, there was a stop time of 20 minutes after one charge / discharge cycle.

사이클수에 따른 용량유지율을 평가하여 도 5에 나타내었다.The capacity retention rate according to the number of cycles was evaluated and shown in Fig.

도 5를 참조하여 실시예 19의 리튬전지는 비교예 13의 경우에 비하여 용량유지율이 개선된다는 것을 알 수 있었다.Referring to FIG. 5, it was found that the capacity retention ratio of the lithium battery of Example 19 was improved as compared with that of Comparative Example 13.

실시예 20-21 및 비교예 14-15의 리튬전지의 충방전 특성을 상기 실시예 19 및 비교예 12의 리튬전지의 충방전 특성 평가 방법과 동일하게 실시하여 충방전 특성을 평가하였다. 그 분석 결과를 도 6에 나타내었다.The charging and discharging characteristics of the lithium batteries of Examples 20-21 and 14-15 were evaluated in the same manner as the charging and discharging characteristics evaluation methods of the lithium batteries of Example 19 and Comparative Example 12 to evaluate the charging and discharging characteristics. The results of the analysis are shown in Fig.

이를 참조하면, 실시예 20-21의 리튬전지는 비교예 14-15의 리튬전지와 비교하여 45℃에서의 용량유지율 특성이 개선된다는 것을 알 수 있었다.Referring to these results, it was found that the capacity retention characteristics at 45 ° C of the lithium batteries of Examples 20-21 were improved as compared with the lithium batteries of Comparative Examples 14-15.

1: 리튬전지 2: 음극
3: 양극 4: 세퍼레이터
5: 전지케이스 6: 캡 어셈블리
1: Lithium battery 2: cathode
3: anode 4: separator
5: Battery case 6: Cap assembly

Claims (25)

이차 입자를 포함하며,
상기 이차 입자는 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물을 포함하는 복수개의 일차 입자; 및 상기 이차 입자의 표면과, 상기 복수개의 일차 입자들의 일차 입자 사이에 배치된 코팅막을 함유하는 복합양극활물질이며,
상기 코팅막은 스피넬(spinel) 결정구조를 갖는 리튬코발트복합 산화물을 포함하며,
상기 리튬코발트복합 산화물은 코발트(Co)와 제2족 원소, 제12족 원소, 제13족 원소, 또는 그 조합물을 함유하는 복합양극활물질.
Comprising secondary particles,
Wherein the secondary particles comprise a plurality of primary particles comprising a lithium transition metal oxide having a layered crystal structure; And a coating film disposed between the surface of the secondary particles and the primary particles of the plurality of primary particles,
Wherein the coating film comprises a lithium cobalt composite oxide having a spinel crystal structure,
Wherein the lithium-cobalt composite oxide contains cobalt (Co) and a Group 2 element, a Group 12 element, a Group 13 element, or a combination thereof.
제1항에 있어서,
상기 스피넬(spinel) 결정구조를 갖는 리튬코발트복합 산화물은 LiCo1.5Al0.5O4+δ(-0.5≤δ≤0), LiCo1 . 5Ga0 . 5O4 + δ(-0.5≤δ≤0), LiCo1 . 33Zn0 . 67O4 (-0.835≤δ≤0), LiCo1 . 33Ca0 . 67O4 (-0.835≤δ≤0), LiCo1 . 33Ba0 . 67O4 (-0.835≤δ≤0), LiCo1.33Ga0.67O4+δ(-0.835≤δ≤0), LiCo1 . 2Mg0 . 8O4 (-0.9≤δ≤0), LiCo1 . 2Ga0 . 8O4 (-0.9≤δ≤0), LiCo1 . 2Ca0 . 8O4 (-0.9≤δ≤0), LiCo1 . 2Ba.8O4 (-0.9≤δ≤0), LiCo1 . 2Zn0 . 8O4 (-0.9≤δ≤0), LiCo1 . 6Mg0 . 4O4 (-0.7≤δ≤0), LiCo1 . 6Ga0 . 4O4 (-0.7≤δ≤0), LiCo1.6Ca0.4O4+δ(-0.7≤δ≤0), LiCo1 . 6Ba0 . 4O4 (-0.7≤δ≤0), LiCo1 . 6Zn0 . 4O4 (-0.7≤δ≤0), LiCo0 . 8Mg1 . 2O4 (-1.1≤δ≤0), LiCo0 . 8Ga1 . 2O4 (-1.1≤δ≤0), LiCo0 . 8Ca1 . 2O4 (-1.1≤δ≤0), LiCo0 . 8Ba1 . 2O4 (-1.1≤δ≤0), LiCo0 . 8Zn1 . 2O4 (-1.1≤δ≤0), LiCo0.4Mg1.6O4+δ(-1.3≤δ≤0), LiCo0 . 4Ga1 . 6O4 (-1.3≤δ≤0), LiCo0 . 4Ca1 . 6O4 (-1.3≤δ≤0), LiCo0 . 4Ba1 . 6O4 (-1.3≤δ≤0), 또는 LiCo0 . 4Zn1 . 6O4 (-1.3≤δ≤0)인 복합양극 활물질.
The method according to claim 1,
The lithium cobalt complex oxide having the spinel crystal structure is LiCo 1.5 Al 0.5 O 4 +? (-0.5??? 0 ), LiCo 1 . 5 Ga 0 . 5 O 4 + ? (-0.5??? 0 ), LiCo 1 . 33 Zn 0 . 67 O 4 +? (-0.835??? 0 ), LiCo 1 . 33 Ca 0 . 67 O 4 +? (-0.835??? 0 ), LiCo 1 . 33 Ba 0 . 67 O 4 +? (-0.835??? 0), LiCo 1.33 Ga 0.67 O 4 +? (-0.835??? 0 ), LiCo 1 . 2 Mg 0 . 8 O 4 +? (-0.9??? 0 ), LiCo 1 . 2 Ga 0 . 8 O 4 +? (-0.9??? 0 ), LiCo 1 . 2 Ca 0 . 8 O 4 +? (-0.9??? 0 ), LiCo 1 . 2 Ba .8 O 4 +? (-0.9??? 0 ), LiCo 1 . 2 Zn 0 . 8 O 4 +? (-0.9??? 0 ), LiCo 1 . 6 Mg 0 . 4 O 4 +? (-0.7??? 0 ), LiCo 1 . 6 Ga 0 . 4 O 4 +? (-0.7??? 0), LiCo 1.6 Ca 0.4 O 4 +? (-0.7??? 0 ), LiCo 1 . 6 Ba 0 . 4 O 4 +? (-0.7??? 0 ), LiCo 1 . 6 Zn 0 . 4 O 4 +? (-0.7??? 0 ), LiCo 0 . 8 Mg 1 . 2 O 4 +? (-1.1??? 0 ), LiCo 0 . 8 Ga 1 . 2 O 4 +? (-1.1??? 0 ), LiCo 0 . 8 Ca 1 . 2 O 4 +? (-1.1??? 0 ), LiCo 0 . 8 Ba 1 . 2 O 4 +? (-1.1??? 0 ), LiCo 0 . 8 Zn 1 . 2 O 4 +? (-1.1?? 0 ), LiCo 0.4 Mg 1.6 O 4 +? (-1.3??? 0 ), LiCo 0 . 4 Ga 1 . 6 O 4 +? (-1.3??? 0 ), LiCo 0 . 4 Ca 1 . 6 O 4 +? (-1.3??? 0 ), LiCo 0 . 4 Ba 1 . 6 O 4 +? (-1.3??? 0 ), or LiCo 0 . 4 Zn 1 . 6 O 4 +? (-1.3??? 0).
제1항에 있어서,
상기 스피넬(spinel) 결정구조를 갖는 리튬코발트복합 산화물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 복합양극활물질:
[화학식 1]
LixCoaMebO4
화학식 1중, Me는 제2족 원소, 제12족 원소, 제13족 원소 또는 그 조합물이고,
1.0≤x≤1.1, 0<a<2, 0<b<2, 0<a+b≤2, -1.5≤δ≤0이다.
The method according to claim 1,
The lithium cobalt composite oxide having a spinel crystal structure is a composite cathode active material represented by the following formula (1)
[Chemical Formula 1]
Li x Co a Me b O 4 +?
In formula (1) Me is a Group 2 element, a Group 12 element, a Group 13 element or a combination thereof,
0 < a < 2, 0 < b <
제3항에 있어서,
상기 화학식 1에서 Me는 Al, Ga, Mg, Ca, Ba, Zn 또는 그 조합물인 복합양극활물질.
The method of claim 3,
In Formula 1, Me is a composite cathode active material which is Al, Ga, Mg, Ca, Ba, Zn or a combination thereof.
제1항에 있어서,
상기 스피넬(spinel) 결정구조를 갖는 리튬코발트복합 산화물은 LixCoaAlbO4 , LixCoaZnbO4 , LixCoaMgbO4 + δ, LixCoaGabO4 + δ, LixCoaCabO4 , 또는 LixCoaBabO4 이며, 1.0≤x≤1.1, 0<a<2, 0<b<2, 0<a+b≤2, -1.5≤δ≤0인 복합양극활물질.
The method according to claim 1,
The lithium cobalt composite oxide having a spinel crystal structure may be Li x Co a Al b O 4 + δ , Li x Co a Zn b O 4 + δ , Li x Co a Mg b O 4 + δ , Li x Co a Ga b O 4 + δ, Li x Co a Ca b O 4 + δ, or a Li x Co a Ba b O 4 + δ, 1.0≤x≤1.1, 0 <a <2, 0 <b <2, 0 < a + b? 2, and -1.5??? 0.
제1항에 있어서,
상기 스피넬(spinel) 결정구조를 갖는 리튬코발트복합 산화물은 LiCo1.5Al0.5O4+δ(-0.5≤δ≤0), LiCo1 . 5Ga0 . 5O4 + δ(-0.5≤δ≤0), LiCo1 . 33Zn0 . 67O4 (-0.835≤δ≤0), LiCo1 . 33Ca0 . 67O4 (-0.835≤δ≤0), LiCo1 . 33Ba0 . 67O4 (-0.835≤δ≤0), LiCo1.33Ga0.67O4+δ(-0.835≤δ≤0), LiCo1 . 2Mg0 . 8O4 (-0.9≤δ≤0), LiCo1 . 2Ga0 . 8O4 (-0.9≤δ≤0), LiCo1 . 2Ca0 . 8O4 (-0.9≤δ≤0), LiCo1 . 2Ba.8O4 (-0.9≤δ≤0), LiCo1 . 2Zn0 . 8O4 (-0.9≤δ≤0), LiCo1 . 6Mg0 . 4O4 (-0.7≤δ≤0), LiCo1 . 6Ga0 . 4O4 (-0.7≤δ≤0), LiCo1.6Ca0.4O4+δ(-0.7≤δ≤0), LiCo1 . 6Ba0 . 4O4 (-0.7≤δ≤0), LiCo1 . 6Zn0 . 4O4 (-0.7≤δ≤0), LiCo0 . 8Mg1 . 2O4 (-1.1≤δ≤0), LiCo0 . 8Ga1 . 2O4 (-1.1≤δ≤0), LiCo0 . 8Ca1 . 2O4 (-1.1≤δ≤0), LiCo0 . 8Ba1 . 2O4 (-1.1≤δ≤0), LiCo0 . 8Zn1 . 2O4 (-1.1≤δ≤0), LiCo0.4Mg1.6O4+δ(-1.3≤δ≤0), LiCo0 . 4Ga1 . 6O4 (-1.3≤δ≤0), LiCo0 . 4Ca1 . 6O4 (-1.3≤δ≤0), LiCo0 . 4Ba1 . 6O4 (-1.3≤δ≤0), 또는 LiCo0 . 4Zn1 . 6O4 (-1.3≤δ≤0)인 복합양극 활물질.
The method according to claim 1,
The lithium cobalt complex oxide having the spinel crystal structure is LiCo 1.5 Al 0.5 O 4 +? (-0.5??? 0 ), LiCo 1 . 5 Ga 0 . 5 O 4 + ? (-0.5??? 0 ), LiCo 1 . 33 Zn 0 . 67 O 4 +? (-0.835??? 0 ), LiCo 1 . 33 Ca 0 . 67 O 4 +? (-0.835??? 0 ), LiCo 1 . 33 Ba 0 . 67 O 4 +? (-0.835??? 0), LiCo 1.33 Ga 0.67 O 4 +? (-0.835??? 0 ), LiCo 1 . 2 Mg 0 . 8 O 4 +? (-0.9??? 0 ), LiCo 1 . 2 Ga 0 . 8 O 4 +? (-0.9??? 0 ), LiCo 1 . 2 Ca 0 . 8 O 4 +? (-0.9??? 0 ), LiCo 1 . 2 Ba .8 O 4 +? (-0.9??? 0 ), LiCo 1 . 2 Zn 0 . 8 O 4 +? (-0.9??? 0 ), LiCo 1 . 6 Mg 0 . 4 O 4 +? (-0.7??? 0 ), LiCo 1 . 6 Ga 0 . 4 O 4 +? (-0.7??? 0), LiCo 1.6 Ca 0.4 O 4 +? (-0.7??? 0 ), LiCo 1 . 6 Ba 0 . 4 O 4 +? (-0.7??? 0 ), LiCo 1 . 6 Zn 0 . 4 O 4 +? (-0.7??? 0 ), LiCo 0 . 8 Mg 1 . 2 O 4 +? (-1.1??? 0 ), LiCo 0 . 8 Ga 1 . 2 O 4 +? (-1.1??? 0 ), LiCo 0 . 8 Ca 1 . 2 O 4 +? (-1.1??? 0 ), LiCo 0 . 8 Ba 1 . 2 O 4 +? (-1.1??? 0 ), LiCo 0 . 8 Zn 1 . 2 O 4 +? (-1.1?? 0 ), LiCo 0.4 Mg 1.6 O 4 +? (-1.3??? 0 ), LiCo 0 . 4 Ga 1 . 6 O 4 +? (-1.3??? 0 ), LiCo 0 . 4 Ca 1 . 6 O 4 +? (-1.3??? 0 ), LiCo 0 . 4 Ba 1 . 6 O 4 +? (-1.3??? 0 ), or LiCo 0 . 4 Zn 1 . 6 O 4 +? (-1.3??? 0).
제1항에 있어서,
상기 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물은 암염 층상구조를 갖고, R-3m 공간군에 속하고, 상기 리튬코발트복합 산화물은 Fd-3m 공간군에 속하는 복합양극활물질.
The method according to claim 1,
The lithium transition metal oxide having a layered crystal structure has a salt salt layer structure and belongs to the R-3m space group, and the lithium cobalt complex oxide belongs to the Fd-3m space group.
제1항에 있어서,
상기 리튬전이금속 산화물과 코팅막 사이에는 혼합상(mixed phase) 이 존재하고, 상기 혼합상은 리튬전이금속산화물과 리튬코발트복합산화물의 조합물을 포함하는 복합양극활물질.
The method according to claim 1,
Wherein a mixed phase exists between the lithium transition metal oxide and the coating film, and the mixed phase includes a combination of a lithium transition metal oxide and a lithium cobalt complex oxide.
제1항에 있어서,
상기 일차 입자 사이에 비정질 구조를 갖는 화합물, 층상 결정 구조를 갖는 화합물 또는 그 조합물을 더 포함하는 복합양극활물질.
The method according to claim 1,
A composite cathode active material further comprising a compound having an amorphous structure, a compound having a layered crystal structure, or a combination thereof between the primary particles.
제 1 항에 있어서,
상기 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물은 하기 화학식 2 내지 4로 표시되는 화합물 중에서 선택된 하나인 복합양극활물질:
[화학식 2]
LixCo1 - yMyO2 - αXα
[화학식 3]
LixNi1 - yMeyO2 - αXα
[화학식 4]
LixNi1 -y- zMnyMazO2 - αXα
화학식 2 내지 4 중, 0.9≤x≤1.1, 0≤y≤0.9, 0<z≤0.2, 0≤α≤2이며,
M이 Ni, Mn, Zr, Al, Mg, Ag, Mo, Ti, V, Cr, Fe, Cu, B 또는 그 조합물 이며,
Me가 Co, Zr, Al, Mg, Ag, Mo, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Cu, B 또는 그 조합물이며, Ma가 Co, Zr, Al, Mg, Ag, Mo, Ti, V, Cr, Fe, Cu, B 또는 그 조합물이며, X가 F, S, P 또는 그 조합물이다. 원소이다.
The method according to claim 1,
Wherein the lithium transition metal oxide having a layered crystal structure is one selected from the group consisting of compounds represented by Chemical Formulas 2 to 4:
(2)
Li x Co 1 - y M y O 2 - ? X ?
(3)
Li x Ni 1 - y Me y O 2 - ? X ?
[Chemical Formula 4]
Li x Ni 1 - y - z Mn y Ma z O 2 - α X α
In the general formulas (2) to (4), 0.9? X? 1.1, 0? Y? 0.9, 0 <z? 0.2, 0?
M is Ni, Mn, Zr, Al, Mg, Ag, Mo, Ti, V, Cr, Fe, Cu, B,
Wherein Me is at least one element selected from the group consisting of Co, Zr, Al, Mg, Ag, Mo, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Cu, , Cr, Fe, Cu, B, or a combination thereof, and X is F, S, P, or a combination thereof. It is an element.
제 1 항에 있어서,
상기 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물은 하기 화학식 5 내지 7로 표시되는 화합물 중에서 선택된 하나인 복합양극활물질:
[화학식 5]
Li[Li1-aMea]O2 +d
화학식 5 중, 0.8≤a<1, 0≤d≤0.1이며,
상기 Me가 Ni, Co, Mn, Al, V, Cr, Fe, Zr, Re, B, Ge, Ru, Sn, Ti, Nb, Mo, Pt 또는 그 조합물이며,
[화학식 6]
Li[Li1-x-y-zMaxMbyMcz]O2+d
화학식 6 중, 0.8≤x+y+z<1, 0<x<1, 0<y<1, 0<z<1, 0≤d≤0.1이며,
상기 Ma, Mb, Mc가 서로 독립적으로 Mn, Co, Ni, Al 또는 그 조합물이며, [화학식 7]
Li[Li1-x-y-zNixCoyMnz]O2+d
화학식 7 중, 0.8≤x+y+z<1; 0<x<1, 0<y<1, 0<z<1, 0≤d≤0.1이다.
The method according to claim 1,
Wherein the lithium transition metal oxide having a layered crystal structure is one selected from compounds represented by Chemical Formulas 5 to 7:
[Chemical Formula 5]
Li [Li 1-a Me a ] O 2 + d
In formula (5), 0.8? A <1, 0? D?
Wherein Me is Ni, Co, Mn, Al, V, Cr, Fe, Zr, Re, B, Ge, Ru, Sn, Ti, Nb, Mo, Pt,
[Chemical Formula 6]
Li [Li 1- xy z Ma x Mb y Mc z ] O 2 + d
X <y <1, 0 <x <1, 0 <y <1, 0 <z <1, 0? D?
Wherein said Ma, Mb and Mc are independently Mn, Co, Ni, Al or a combination thereof,
Li [Li 1- xy z Ni x Co y Mn z ] O 2 + d
X + y + z &lt;1; 0 <x <1, 0 <y <1, 0 <z <1, 0≤d≤0.1.
제1항에 있어서, 상기 니켈계 리튬전이금속산화물이 하기 화학식 8로 표시되는 복합양극활물질:
[화학식 8]
aLi2MnO3 -(1-a)LiMO2
화학식 8 중, 0<a<1이며,
M은 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 바나듐(V), 크롬(Cr), 철(Fe), 지르코늄(Zr), 레늄(Re), 알루미늄(Al), 보론(B), 게르마늄(Ge), 루테늄(Ru), 주석(Sn), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 백금(Pt) 또는 그 조합물이다.
The composite cathode active material according to claim 1, wherein the nickel-based lithium transition metal oxide is represented by the following formula (8): < EMI ID =
[Chemical Formula 8]
aLi 2 MnO 3 - (1-a) LiMO 2
In formula (8), 0 < a &lt; 1,
M is at least one element selected from the group consisting of Ni, Co, Mn, V, Cr, Fe, Zr, Ge, Ru, Sn, Ti, Nb, Mo, Pt, or combinations thereof.
제1항에 있어서,
상기 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물은 하기 화학식 9로 표시되는 화합물인 복합양극활물질:
[화학식 9]
LixNi1 -y- zMyCozO2
화학식 9중, 0.90≤x≤1.1, 0≤y≤0.2, 0<z≤0.2, 0.7≤1-y-z≤0.99이다.
M은 망간(Mn), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 칼슘(Ca) 또는 그 조합물이다.
The method according to claim 1,
Wherein the lithium transition metal oxide having a layered crystal structure is a composite cathode active material represented by the following formula (9): < EMI ID =
[Chemical Formula 9]
Li x Ni 1 - y - z M y Co z O 2
In the formula (9), 0.90? X? 1.1, 0? Y? 0.2, 0 <z? 0.2 and 0.7? 1-yz? 0.99.
M is manganese (Mn), aluminum (Al), titanium (Ti), calcium (Ca) or a combination thereof.
제1항에 있어서,
상기 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물을 포함하는 적어도 하나의 이차 입자의 평균입경은 10 내지 20㎛인 복합양극활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the average particle diameter of the at least one secondary particle comprising the lithium transition metal oxide having the layered crystal structure is 10 to 20 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물은 하기 화학식 9a로 표시되는 화합물인 복합양극활물질:
[화학식 9a]
LixNi1 -y- zMnxCoyO2
화학식 9a중, 0.80≤x≤1.1, 0=y≤0.2, 0<z≤0.2, 0.8≤1-y-z≤0.99이다.
The method according to claim 1,
Wherein the lithium transition metal oxide having a layered crystal structure is a composite cathode active material represented by the following formula (9a): < EMI ID =
[Formula 9a]
Li x Ni 1- y- z Mn x Co y O 2
In the formula (9a), 0.80? X? 1.1, 0 = y? 0.2, 0 <z? 0.2 and 0.8?
제1항에 있어서,
상기 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물은 Li1.03[Ni0.91Co0.06Mn0.03]O2, Li1 . 03[Ni0.88Co0.08Mn0.04]O2, Li1 . 03[Ni0.8Co0.15Mn0.05]O2, Li1.03[Ni0.85Co0.10Mn0.05]O2, Li1 . 03[Ni0.91Co0.05Mn0.04]O2, Li1 . 05[Ni0.91Co0.06Mn0.03]O2, Li1.06[Ni0.91Co0.06Mn0.03]O2, Li1 . 06[Ni0.88Co0.08Mn0.04]O2, Li1 . 06[Ni0.8Co0.15Mn0.05]O2, Li1.06[Ni0.85Co0.10Mn0.05]O2, Li1 . 06[Ni0.91Co0.05Mn0.04]O2, Li1 . 09[Ni0.91Co0.06Mn0.03]O2, Li1.09[Ni0.88Co0.08Mn0.04]O2, Li1 . 09[Ni0.8Co0.15Mn0.05]O2, Li1 . 09[Ni0.85Co0.10Mn0.05]O2, 또는 Li1.09[Ni0.91Co0.05Mn0.04]O2 복합양극활물질.
The method according to claim 1,
The lithium transition metal oxide having a layered crystal structure is Li 1.03 [Ni 0.91 Co 0.06 Mn 0.03 ] O 2 , Li 1 . 03 [Ni 0.88 Co 0.08 Mn 0.04 ] O 2 , Li 1 . 03 [Ni 0.8 Co 0.15 Mn 0.05 ] O 2 , Li 1.03 [Ni 0.85 Co 0.10 Mn 0.05 ] O 2 , Li 1 . 03 [Ni 0.91 Co 0.05 Mn 0.04 ] O 2 , Li 1 . 05 [Ni 0.91 Co 0.06 Mn 0.03 ] O 2 , Li 1.06 [Ni 0.91 Co 0.06 Mn 0.03 ] O 2 , Li 1 . 06 [Ni 0.88 Co 0.08 Mn 0.04 ] O 2 , Li 1 . 06 [Ni 0.8 Co 0.15 Mn 0.05 ] O 2 , Li 1.06 [Ni 0.85 Co 0.10 Mn 0.05 ] O 2 , Li 1 . 06 [Ni 0.91 Co 0.05 Mn 0.04 ] O 2 , Li 1 . 09 [Ni 0.91 Co 0.06 Mn 0.03 ] O 2 , Li 1.09 [Ni 0.88 Co 0.08 Mn 0.04 ] O 2 , Li 1 . 09 [Ni 0.8 Co 0.15 Mn 0.05 ] O 2 , Li 1 . 09 [Ni 0.85 Co 0.10 Mn 0.05 ] O 2 , or Li 1.09 [Ni 0.91 Co 0.05 Mn 0.04 ] O 2 Composite cathode active material.
제1항에 있어서,
상기 코팅막에서 리튬코발트복합 산화물의 함량 또는 코발트와 금속(M)의 총함량은 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 20 중량부인 복합양극활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the content of the lithium cobalt complex oxide or the total content of cobalt and metal (M) in the coating film is 0.01 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the lithium transition metal oxide having a layered crystal structure.
제1항에 있어서,
상기 복합양극활물질의 잔류 리튬의 함량이 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물을 포함하는 이차 입자의 잔류 리튬의 함량의 90% 이하인 복합양극활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the content of residual lithium in the composite cathode active material is 90% or less of the content of residual lithium in the secondary particles containing a lithium transition metal oxide having a layered crystal structure.
제1항에 있어서,
상기 코팅막이 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물의 표면을 50% 이상을 커버하는 복합양극활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the coating film covers at least 50% of the surface of the lithium transition metal oxide having a layered crystal structure.
제1항에 있어서,
상기 코팅막의 두께가 1㎛ 이하인 복합양극활물질.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the coating film is 1 占 퐉 or less.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항의 복합양극활물질을 포함하는 양극.An anode comprising the composite cathode active material of any one of claims 1 to 20. 제21항의 양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 배치된 전해질;을 포함하는 리튬전지.A positive electrode of claim 21; cathode; And an electrolyte disposed between the anode and the cathode. 층상(layered) 결정 구조를 갖는 리튬전이금속 산화물을 제조하는 단계;
상기 층상 결정구조를 갖는 리튬전이금속 산화물과, 스피넬(spinel) 결정구조를 갖고, 코발트(Co)와 제2족 원소, 제12족 원소, 제13족 원소 또는 그 조합물을 함유하는 리튬코발트복합 산화물의 전구체를 혼합하여 복합양극활물질 조성물을 얻는 단계; 및
상기 복합양극활물질 조성물을 건조 및 400℃를 초과하고 1000℃ 이하 범위에서 산화성 가스 분위기하에서 열처리하는 단계를 포함하여 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항의 복합양극활물질을 제조하는 복합양극활물질의 제조방법.
Preparing a lithium transition metal oxide having a layered crystal structure;
A lithium transition metal oxide having the layered crystal structure and a lithium cobalt complex having a spinel crystal structure and containing cobalt (Co) and a Group 2 element, a Group 12 element, a Group 13 element or a combination thereof, Oxide precursor to obtain a composite cathode active material composition; And
Drying the composite cathode active material composition and heat treating the composite cathode active material composition in an oxidizing gas atmosphere at a temperature in a range of more than 400 ° C and not more than 1000 ° C to manufacture a composite cathode active material of any one of claims 1 to 20 Way.
제23항에 있어서,
상기 층상 결정구조를 갖는 리튬전이금속 산화물과, 스피넬(spinel) 결정구조를 갖는 코발트(Co)와 제2족 원소, 제12족 원소, 제13족 원소 또는 그 조합물을 함유하는 리튬코발트복합 산화물의 전구체의 혼합이 용매의 존재하에서 습식으로 수행되는 복합양극활물질의 제조방법.
24. The method of claim 23,
A lithium transition metal oxide having the layered crystal structure and a lithium cobalt composite oxide containing a cobalt (Co) having a spinel crystal structure and a Group 2 element, a Group 12 element, a Group 13 element or a combination thereof, Wherein the mixing of the precursor of the first precursor and the precursor of the second precursor is carried out in a wet process in the presence of a solvent.
제23항에 있어서,
상기 열처리가 700 내 750℃에서 실시되며 열처리시 승온속도가 1 내지 10℃/min인 복합양극활물질의 제조방법.
24. The method of claim 23,
Wherein the heat treatment is performed at 700 ° C in 700 and the rate of temperature increase during heat treatment is 1 to 10 ° C / min.
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