KR20190073758A - Method for purifying graphite materials and graphite materials - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for purifying a graphite material, which provides a graphite material of high purity by improving a removal rate of metal impurities, and a graphite material thereof. The method for purifying a graphite material of the present invention comprises the steps of: preparing a graphite material; and heat-treating the graphite material in an atmosphere including a reductive reaction gas.

Description

흑연 물질의 정제 방법 및 흑연 물질{METHOD FOR PURIFYING GRAPHITE MATERIALS AND GRAPHITE MATERIALS}METHOD FOR PURIFYING GRAPHITE MATERIALS AND GRAPHITE MATERIALS FIELD OF THE INVENTION [0001]

본 발명은, 흑연 물질의 정제 방법 및 흑연 물질에 관한 것이다.The present invention relates to a method for purifying graphite materials and graphite materials.

화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경오염의 관심이 증폭되면서, 친환경 대체 에너지원이 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 친환경 대체 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. As the price of energy sources increases due to the depletion of fossil fuels and the interest of environmental pollution is amplified, environmentally friendly alternative energy sources become indispensable factors for future life. In particular, as technology development and demand for mobile devices increase, the demand for rechargeable batteries as an environmentally friendly alternative energy source is rapidly increasing.

리튬이차전지는, 음극으로 종래 리튬 금속이 사용되었으나, 덴드라이트(dendrite) 형성에 따른 전지 단락과, 이에 의한 폭발의 위험성이 문제가 되면서, 가역적인 리튬이온의 삽입(intercalation) 및 탈리가 가능하고, 구조적 및 전기적 성질을 유지하는 탄소계 활물질의 사용 대두되고 있다. Lithium secondary batteries conventionally used lithium metal as a cathode, but the risk of short-circuiting of the battery due to formation of dendrite and explosion thereof is a problem, reversible intercalation and desorption of lithium ions are possible , And the use of carbon-based active materials that maintain their structural and electrical properties.

탄소계 활물질로는 인조 흑연, 천연 흑연 및 하드 카본을 포함한 다양한 형태의 탄소계 재료가 적용되어 왔으며, 구조적, 전기적 성질을 유지하면서 가역적인 리튬이온의 삽입(intercalation) 및 탈리가 가능한 탄소계 화합물, 특히 흑연계 물질이 주로 사용되고 있고, 흑연계 물질은, 뛰어난 가역성으로 리튬 이차전지의 수명 특성을 보장할 수 있는 흑연계 활물질이 가장 널리 사용되고 있다. As carbon-based active materials, various types of carbon-based materials including artificial graphite, natural graphite, and hard carbon have been applied and carbon-based compounds capable of intercalating and desorbing reversible lithium ions while maintaining structural and electrical properties, In particular, graphite based materials are mainly used, and graphite based materials are most widely used as graphite based active materials capable of ensuring lifetime characteristics of lithium secondary batteries with excellent reversibility.

흑연계 활물질은 리튬 대비 방전 전압이 -0.2V로 낮기 때문에, 흑연계 활물질을 이용한 전지는 3.6V의 높은 방전 전압을 나타낼 수 있으므로, 리튬 전지의 에너지 밀도면에서 많은 이점을 제공하고 있으나, 이러한 탄소계 화합물은, 이론적 최대 용량의 한계, 탄소계 화합물의 소수성에 따른 전지 생산성 저하, 이차전지 충방전 시 흑연 음극에서 발생되는 이온의 삽입 및 탈리를 제외한 금속불순물과의 합금화 등과 같은 부반응이 발생하여 리튬이차전지의 성능과 안전성에 부정적인 영향을 주고 있다. Since the discharge voltage of the graphite-based active material is as low as -0.2 V, the battery using the graphite-based active material can exhibit a high discharge voltage of 3.6 V, thereby providing many advantages in terms of energy density of the lithium battery, Side compounds such as the theoretical maximum capacity limit, the deterioration of the battery productivity due to the hydrophobicity of the carbon-based compound, and the alloying of metal impurities except for insertion and desorption of ions generated in the graphite cathode during charging and discharging of the secondary battery, Which negatively affects the performance and safety of the secondary battery.

본 발명의 목적은 상술한 요구에 대응하기 위하여 개발된 기술로서, 흑연 물질 내의 금속불순물을 효과적으로 제거하여 고순도의 흑연 물질을 제조할 수 있는, 흑연 물질의 정제 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for purifying a graphite material, which is capable of effectively removing metal impurities in a graphite material to produce a high-purity graphite material.

본 발명은, 본 발명에 의한 흑연 물질의 정제 방법으로 정제된 흑연 물질을 제공하는 것이다.The present invention provides a purified graphite material by the method for purifying graphite material according to the present invention.

본 발명은, 본 발명의 흑연 물질을 포함하는 전극재를 제공하는 것이다.The present invention provides an electrode material comprising the graphite material of the present invention.

본 발명은, 본 발명에 의한 전극재를 포함하는, 전극을 제공하는 것이다.The present invention provides an electrode including the electrode material according to the present invention.

본 발명은, 본 발명에 의한 전극을 포함하는, 리튬이차전지를 제공하는 것이다.The present invention provides a lithium secondary battery comprising the electrode according to the present invention.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따라, According to one embodiment of the present invention,

흑연 물질을 준비하는 단계; 및 상기 흑연 물질을 환원성 반응 가스를 포함하는 분위기에서 열처리하는 단계; 를 포함하는, 흑연 물질의 정제 방법에 관한 것이다. Preparing a graphite material; And heat treating the graphite material in an atmosphere containing a reducing reaction gas; To a process for purifying graphite material.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 환원성 반응 가스는, 염소 가스를 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the reducing reaction gas may include chlorine gas.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 염소 포함 가스는, HCl, Cl2 또는 이 둘을 포함하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the chlorine-containing gas may be one containing HCl, Cl 2, or both.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 염소 포함 가스는, 상기 분위기를 형성하는 가스 중 0 초과 내지 50 부피% 이하일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the chlorine-containing gas may be 0 to 50 vol% or less of the gas forming the atmosphere.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 열처리하는 단계는, 1500 ℃ 내지 2500 ℃의 열처리 온도에서 1 일 내지 30 일 동안 수행되는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the step of heat-treating may be performed at a heat treatment temperature of 1500 ° C to 2500 ° C for 1 to 30 days.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 열처리하는 단계는, 진공 또는 비활성 분위기에서 열처리 온도까지 승온하고, 상기 반응온도에서 환원성 반응 가스를 주입하여 열처리하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the step of heat-treating may include heating the substrate to a heat treatment temperature in a vacuum or an inert atmosphere, injecting a reducing reaction gas at the reaction temperature, and heat-treating the substrate.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 열처리 이후의 흑연 물질은, 1 ppm 내지 200 ppm 미만의 금속불순물을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the graphite material after the heat treatment may contain less than 1 ppm to less than 200 ppm metal impurities.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 열처리 이후의 흑연 물질 중, Fe은, 0.1 ppt 내지 100 ppm 이하인 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, among the graphite materials after the heat treatment, Fe may be 0.1 ppt to 100 ppm or less.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 열처리 이후의 흑연 물질 중 Cr, Zn, Ni, Cu, Co, Al, Si, K, Mn, Ca 및 Mg의 총량의 합은 1 ppm 내지 200 ppm 인 것일 수 있다. The total amount of Cr, Zn, Ni, Cu, Co, Al, Si, K, Mn, Ca and Mg in the graphite material after the heat treatment may be 1 ppm to 200 ppm have.

본 발명의 다른 양상은, 본 발명에 의한 흑연 물질의 정제 방법으로 열처리되고, 1 ppm 내지 200 ppm 미만의 금속불순물을 포함하는 흑연 물질에 관한 것이다. Another aspect of the present invention relates to a graphite material which is heat-treated by the method of purifying graphite material according to the present invention and contains metallic impurities of 1 ppm to less than 200 ppm.

본 발명의 다른 양상은, 본 발명에 의한 흑연 물질을 포함하는 전극 활물질에 관한 것이다. Another aspect of the present invention relates to an electrode active material comprising a graphite material according to the present invention.

본 발명의 또 다른 양상은, 본 발명에 의한 전극 활물질을 포함하는 전극에 관한 것이다. Another aspect of the present invention relates to an electrode comprising an electrode active material according to the present invention.

본 발명의 또 다른 양상은, 양극, 음극, 분리막 및 전해액을 포함하고, 상기 음극은, 본 발명에 의한 전극을 포함하는, 리튬이차전지에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolytic solution, wherein the negative electrode comprises the electrode according to the present invention.

본 발명은, 흑연 물질 내의 금속불순물의 제거율을 향상시켜 고순도의 흑연 물질을 제공하고, 에너지 저장 장치의 전극에서 발생하는 부반응을 억제하여, 에너지 저장 장치의 성능 및 안전성을 향상시킬 수 있다.The present invention can improve the removal efficiency of metal impurities in a graphite material to provide a high-purity graphite material, suppress side reactions occurring in the electrodes of the energy storage device, and improve the performance and safety of the energy storage device.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.In the following, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Various modifications may be made to the embodiments described below. It is to be understood that the embodiments described below are not intended to limit the embodiments, but include all modifications, equivalents, and alternatives to them. The terms used in the examples are used only to illustrate specific embodiments and are not intended to limit the embodiments. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

본 발명은, 흑연 물질의 정제 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of purifying graphite materials.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제조방법은, 환원성 반응 가스를 이용한 열처리 세정을 통하여 흑연 물질 중의 금속불순물을 효과적으로 제거하여 고순도 흑연 물질을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the manufacturing method can effectively remove metal impurities in the graphite material through the heat treatment cleaning using a reducing reaction gas to provide a high purity graphite material.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제조방법은, 흑연 물질을 준비하는 단계; 및 흑연 물질을 열처리하는 단계; 를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the method comprises: preparing a graphite material; And heat treating the graphite material; . ≪ / RTI >

본 발명의 일 예로, 상기 흑연 물질을 준비하는 단계는, 흑연 물질의 분말, 벌크 등의 형태로 준비하고, 열처리 세정을 위해 흑연 물질을 가공할 수 있다. As an example of the present invention, the step of preparing the graphite material may be prepared in the form of a powder or bulk of a graphite material, and the graphite material may be processed for heat treatment cleaning.

예를 들어, 상기 흑연 물질은, 그라파이트, 카본블랙, 천연흑연, 인조흑연 및 팽창흑연으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. For example, the graphite material may include at least one selected from the group consisting of graphite, carbon black, natural graphite, artificial graphite, and expanded graphite.

예를 들어, 상기 흑연 물질은, 1 ㎛ 이상; 평균 1 ㎛ 내지 50 ㎛; 또는 평균 5 ㎛ 내지 100 ㎛의 입자 크기를 포함할 수 있으며, 상기 흑연 물질은, 필요 시 분쇄 공정으로 입자 크기를 조절할 수 있다.For example, the graphite material may have a thickness of 1 占 퐉 or more; Average 1 占 퐉 to 50 占 퐉; Or an average particle size of 5 [mu] m to 100 [mu] m, the graphite material being capable of controlling the particle size, if necessary, by a pulverizing process.

예를 들어, 상기 분쇄 공정은, 기계적 밀링을 이용할 수 있고, 상기 기계적 밀링은, 로터밀, 모르타르밀링, 볼밀링, 플래너터리 볼밀링(planetary ball milling), 제트밀링, 비드밀링, 기류식 분급 분쇄기(air classifier mill, ACM) 및 아트리션 밀링으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 있다. For example, the milling process may utilize mechanical milling, and the mechanical milling may be accomplished using a variety of methods, including rotor milling, mortar milling, ball milling, planetary ball milling, jet milling, bead milling, (air classifier mill, ACM), and atraction milling.

예를 들어, 상기 흑연 물질은, 이방성 흑연 및 등방성 흑연 각각을 사용할 수 있고 혼합한 흑연을 포함할 수 있으며, 상기 혼합 흑연은 이방성 흑연 대 등방성 흑연의 혼합비가 1:0.1 내지 0.1:1(w/w)일 수 있다. 이는 상기 흑연 물질을 전극에 적용 시 이방성 흑연에 의한 고용량 및 등방성 흑연에 의한 가역 효과를 조합하여 전극 성능을 향상시킬 수 있다.For example, the graphite material may use anisotropic graphite and isotropic graphite, respectively, and may include mixed graphite, wherein the mixed graphite has a mixing ratio of anisotropic graphite to isotropic graphite of 1: 0.1 to 0.1: 1 (w / w). When the graphite material is applied to an electrode, a high capacity by anisotropic graphite and a reversible effect by isotropic graphite can be combined to improve electrode performance.

본 발명의 일 예로, 상기 흑연 물질을 열처리하는 단계는, 상기 흑연 물질을 준비하는 단계 이후에 획득한 흑연 물질을 열처리 장비 내에 도입하고 열처리하여 고순화하는 단계이다. In one embodiment of the present invention, the step of heat-treating the graphite material is a step of introducing the graphite material obtained after the step of preparing the graphite material into a heat treatment equipment and heat-treating the graphite material.

예를 들어, 상기 열처리 장비는, 전기로, 유도로, 마이크로웨이브 소결로 등일 수 있다. For example, the heat treatment equipment may be an electric furnace, an induction furnace, a microwave sintering furnace, or the like.

예를 들어, 상기 흑연 물질을 열처리하는 단계는, 상기 흑연 물질을 환원성 반응 가스를 포함하는 분위기에서 열처리하여 세정할 수 있다.For example, in the step of heat-treating the graphite material, the graphite material may be cleaned by heat treatment in an atmosphere containing a reducing reaction gas.

예를 들어, 상기 환원성 반응 가스는, 염소 포함 가스이며, 예를 들어, HCl, Cl2 또는 이 둘을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 환원성 반응 가스는, 고온에서 흑연 물질 내의 금속 불순물의 제거율을 증가시킬 수 있다.For example, the reducing reaction gas may be a chlorine-containing gas, for example, HCl, Cl 2, or both, and the reducing reaction gas may increase the removal rate of metal impurities in the graphite material at a high temperature .

예를 들어, 상기 환원성 반응 가스의 종류 및/또는 혼합비 등에 따라 흑연 물질 내의 특정 금속에 대한 제거율을 증가시킬 수 있으며, 상기 HCl 대 Cl2의 혼합비는, 1:0.1 내지 1(v/v); 1:0.2 내지 8(v/v); 또는 1:0.5 내지 7(v/v)일 수 있다. For example, the removal rate of the specific metal in the graphite material may be increased depending on the kind and / or mixing ratio of the reducing reaction gas, and the mixing ratio of HCl to Cl 2 is 1: 0.1 to 1 (v / v); 1: 0.2 to 8 (v / v); Or 1: 0.5 to 7 (v / v).

예를 들어, 상기 환원성 반응 가스를 포함하는 분위기는, 상기 환원성 반응 가스 단독 또는 상기 환원성 반응 가스와 비활성 가스의 혼합 가스를 포함할 수 있다.For example, the atmosphere containing the reducing reaction gas may include the reducing reaction gas alone or a mixed gas of the reducing reaction gas and the inert gas.

예를 들어, 상기 환원성 반응 가스, 예를 들어, 상기 염소 포함 가스는, 상기 분위기를 형성하는 가스 중 0 초과 내지 50 부피% 이하; 5 내지 50 부피%; 10 내지 20 부피%일 수 있다. 상기 부피 % 범위 내에 포함되면 금속 불순물을 원활히 제거할 수 있어 바람직하다. For example, the reducing reaction gas, for example, the chlorine-containing gas may be used in an amount of more than 0 to 50% by volume of the gas forming the atmosphere; 5 to 50% by volume; 10 to 20% by volume. If it is contained in the above volume percentage, metal impurities can be removed smoothly.

예를 들어, 상기 흑연 물질을 열처리하는 단계는, 1500 ℃ 내지 2500 ℃; 1700 ℃ 내지 2500 ℃; 또는 1900 ℃ 내지 2500 ℃의 열처리 온도(또는, 반응온도)에서 1 일 이상; 1 일 내지 10 일; 2 일 내지 20 일; 또는 4 일 내지 30 일 동안 열처리할 수 있다. 상기 온도, 시간 범위 내에 포함되면 흑연 물질 내의 금속불순물의 제거율을 증가시킬 수 있다. For example, the step of heat treating the graphite material may be performed at a temperature of 1500 to 2500 占 폚; 1700 DEG C to 2500 DEG C; Or at a heat treatment temperature (or reaction temperature) of 1900 ° C to 2500 ° C for 1 day or more; 1 to 10 days; 2 to 20 days; Or for 4 to 30 days. If the temperature is within the time range, the removal rate of metal impurities in the graphite material can be increased.

예를 들어, 상기 흑연 물질을 열처리하는 단계는, 진공, 비활성 가스 분위기 또는 이 둘로 이루어진 분위기에서 열처리 온도까지 승온하고, 열처리 온도; 열처리 온도에 비하여 200 ℃ 이하의 낮은 온도; 100 ℃ 이하의 낮은 온도; 50 ℃의 낮은 온도; 10 ℃ 이하의 낮은 온도; 또는 열처리 온도와 동일한 온도에서 환원성 반응 가스를 도입하여 열처리할 수 있다. 이는 흑연 물질 내에 충분한 열전달이 잘 이루어져 고온의 열처리에 의한 흑연 물질 간의 응집, 기공 등의 파괴를 방지하고, 환원성 반응 가스의 도입에 의한 흑연 물질 내의 금속불순물의 제거율을 향상시킬 수 있다. 이는, 상기 환원성 반응 가스는 상기 언급한 바와 같은, 성분, 비율 등의 구성으로 분위기를 형성할 수 있다. For example, the step of heat-treating the graphite material may include heating the graphite material to a heat treatment temperature in an atmosphere of vacuum, an inert gas atmosphere or both, A lower temperature of 200 DEG C or lower than the heat treatment temperature; A low temperature of 100 DEG C or lower; A low temperature of 50 캜; A low temperature of 10 DEG C or lower; Or by introducing a reducing reaction gas at the same temperature as the heat treatment temperature. This makes it possible to prevent the coagulation and porosity between the graphite materials due to the heat treatment at a high temperature due to sufficient heat transfer in the graphite material and to improve the removal rate of metal impurities in the graphite material by the introduction of the reducing reaction gas. This is because the reducing reaction gas can form an atmosphere with the composition, the ratio, and the like as mentioned above.

예를 들어, 상기 승온 속도는, 5 ℃/min 이상; 30 ℃/min 이상; 5 ℃/min 내지 500 ℃/min; 또는 100 ℃/min 내지 300 ℃/min 일 수 있다. For example, the heating rate may be 5 ° C / min or more; 30 DEG C / min or more; 5 DEG C / min to 500 DEG C / min; Or 100 [deg.] C / min to 300 [deg.] C / min.

본 발명은, 본 발명에 의한 흑연 물질의 정제 방법에 의해 고순화하여 획득한 고순도의 흑연 물질에 관한 것이다. The present invention relates to a high purity graphite material obtained by high purification by the method of purifying graphite material according to the present invention.

본 발명의 일 예로, 상기 고순도의 흑연 물질은, 1 ppm 내지 200 ppm 미만; 1 ppm 내지 150 ppm; 1 ppm 내지 100 ppm의 금속불순물을 포함할 수 있다. 상기 고순도의 흑연 물질은, Fe 등의 금속 불순물의 함량을 낮추어 에너지 저장 장치, 예를 들어, 리튬이차전지의 전극으로 적용 시 부반응을 최소화하여, 전극 팽창, 붕괴에 따른 열화 현상을 방지할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the high purity graphite material has a purity of less than 1 ppm to less than 200 ppm; 1 ppm to 150 ppm; 1 ppm to 100 ppm of metal impurities. The graphite material of high purity can reduce the content of metal impurities such as Fe and minimize the side reaction when applied to an energy storage device such as an electrode of a lithium secondary battery, thereby preventing deterioration due to electrode expansion and collapse .

예를 들어, 상기 고순도의 흑연 물질 중 Fe은, 0.1 ppt 내지 100 ppm 이하; 0.1 ppb 내지 80 ppm; 1 ppt 내지 50 ppm; 또는 1 ppt 내지 30 ppm일 수 있다. For example, Fe in the high purity graphite material may be in the range of 0.1 ppt to 100 ppm or less; 0.1 ppb to 80 ppm; 1 ppt to 50 ppm; Or from 1 ppt to 30 ppm.

예를 들어, 상기 고순도의 흑연 물질 중 Cr, Zn, Ni, Cu, Co, Al, Si, K, Mn, Ca 및 Mg의 총량의 합은 1 ppm 내지 200 ppm; 1 ppb 내지 300 ppm; 또는 1ppb 내지 400 ppm 일 수 있다.For example, the total amount of Cr, Zn, Ni, Cu, Co, Al, Si, K, Mn, Ca and Mg in the high purity graphite material is 1 ppm to 200 ppm; 1 ppb to 300 ppm; Or from 1 ppb to 400 ppm.

예를 들어, 상기 금속불순물의 함량은, GDMS(Glow Discharge Mass Spectrometer) 또는 ICP-MS(inductively coupled plasma Mass Spectrometer) 분석 방법에 의해 측정된 것일 수 있다. For example, the content of the metallic impurities may be measured by GDMS (Glow Discharge Mass Spectrometer) or ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometer) analysis method.

본 발명은, 본 발명에 의한 흑연의 정제 방법으로 제조된 고순도 흑연 물질을 포함하는 전극재에 관한 것이다. The present invention relates to an electrode material comprising a high purity graphite material produced by the method for purifying graphite according to the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 전극재는, 고순도 흑연 물질을 적용하므로, 금속불순물에 의한 합금화 반응 등에 따른 부반응을 최소화하고, 안정적인 운전이 가능한 전극 및 에너지 저장장치를 제공할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, since the electrode material uses a high-purity graphite material, it is possible to provide an electrode and an energy storage device capable of minimizing side reactions due to an alloying reaction due to metal impurities and stable operation.

본 발명의 일 예로, 상기 전극재는, 리튬이차전지의 음극 활물질이며, 예를 들어, 본 발명에 의한 고순도 흑연 물질; 또는 상기 고순도 흑연 물질과 본 발명의 기술분야에서 적용되는 통상적인 음극 활물질을 더 혼합할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the electrode material is a negative electrode active material of a lithium secondary battery, for example, a high purity graphite material according to the present invention; Alternatively, the high purity graphite material may be further mixed with a conventional negative electrode active material used in the technical field of the present invention.

예를 들어, 상기 통상적인 음극 활물질은, 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물이며, 보다 구체적으로, 예를 들어, 탄소, 리튬 금속, 리튬계 합금, 규소계 합금, 주석계 합금, 금속 산화물, 카본, 등일 수 있으며, 보다 구체적으로, 리튬 티타늄 산화물(LTO); LixFe2O3(0<x≤1), LixWO2(0<x≤1), SnxMe1-xMe'yOz(Me:Mn, Fe, Pb, Ge, Me':Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐, 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금(Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd 또는 Si와 리튬의 합금); 규소 합금; 주석 합금; SiOx(0 < x < 2), SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, MoO2, MoO3, V2O5, Li1 + xV1 - xO2 및 Bi2O5 등의 금속 산화물; 산화 주석 화합물; 티타늄 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자, Li-Co-Ni계 재료, 소프트 카본, 하드 카본 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.For example, the conventional negative electrode active material is a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium. More specifically, for example, carbon, a lithium metal, a lithium-based alloy, a silicon- Metal alloys, metal oxides, carbon, etc., and more specifically, lithium titanium oxide (LTO); Li x Fe 2 O 3 (0 <x≤1), Li x WO 2 (0 <x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge, Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2 and Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x < Lithium metal; A lithium alloy (Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd or an alloy of Si and lithium); Silicon alloy; Tin alloy; Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO 2 , GeO 2 , Bi 2 O 3 , SiO x (0 <x <2), SnO 2 , SnO 2 , PbO, PbO 2 , 2 O 3 , Bi 2 O 4 , MoO 2 , MoO 3 , V 2 O 5 , Li 1 + x V 1 - x O 2 And Bi 2 O 5 ; Tin oxide compounds; Titanium oxide; A conductive polymer such as polyacetylene, a Li-Co-Ni-based material, a soft carbon, a hard carbon, and the like, but is not limited thereto.

본 발명은, 본 발명에 의한 전극재를 포함하는 전극에 관한 것이다. The present invention relates to an electrode including an electrode material according to the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 전극은, 에너지 저장 장치, 예를 들어, 리튬이차전지의 음극일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the electrode may be a cathode of an energy storage device, for example, a lithium secondary battery.

본 발명의 일 예로, 상기 음극은, 음극 집전체 및 본 발명에 의한 전극재를 포함하고, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 이후 건조 및 압연하여 제조될 수 있다. 또한, 상기 혼합물에 충진제를 더 포함할 수 있다. In one example of the present invention, the negative electrode includes a negative electrode collector and an electrode material according to the present invention. For example, a mixture of a negative electrode active material, a conductive material and a binder is coated on the negative electrode collector, followed by drying and rolling . Further, the mixture may further contain a filler.

예를 들어, 상기 음극 집전체는, 3 ㎛ 내지 500 ㎛, 바람직하게는 8 ㎛ 내지 300 ㎛의 두께를 가질 수 있고, 에너지 저장 장치, 예를 들어, 리튬이차전지에서 화학적 변화를 유발하지 않는다면, 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리된 구리, 알루미늄 또는 스테리인레스 스틸; 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재 등을 포함할 수 있고, 호일, 필름, 시트, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태를 가질 수 있고, 전극재(예를 들어, 음극 활물질)의 접착력을 높이기 위해서 집전체 표면에 미세한 요철이 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. For example, the negative electrode collector may have a thickness of from 3 탆 to 500 탆, preferably from 8 탆 to 300 탆, and if it does not cause a chemical change in an energy storage device, for example, a lithium secondary battery, For example, copper, aluminum or stainless steel surface-treated with copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, or carbon, nickel, titanium, silver or the like; A polymer substrate coated with a conductive metal and the like and may have various shapes such as a foil, a film, a sheet, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric, and the adhesive force of an electrode material (for example, an anode active material) Fine irregularities may be formed on the surface of the current collector in order to raise it, but the present invention is not limited thereto.

예를 들어, 상기 도전재는, 에너지 저장 장치, 예를 들어, 리튬이차전지에서 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면, 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 천연 흑연, 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재; 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. For example, the conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in an energy storage device, for example, a lithium secondary battery, for example, graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives; Or the like, but is not limited thereto.

예를 들어, 상기 바인더는, 혼합물 내의 성분의 결합과 코팅되는 기재에 대한 전극재의 결합에 조력하는 성분으로, 상기 전극재(예를 들어, 음극 활물질)의 100 중량부 기준으로 1 내지 20 중량부로 포함될 수 있고, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HEP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무 또는 다양한 공중합체 등을 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.For example, the binder is a component that assists in binding of the components in the mixture and bonding of the electrode material to the substrate to be coated, and is used in an amount of 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the electrode material (for example, the negative electrode active material) And may include polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HEP), polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, Polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) But are not limited to, sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluororubber or various copolymers.

예를 들어, 상기 충진제는, 음극의 팽창을 억제하는 성분이며, 에너지 저장 장치, 예를 들어, 리튬이차전지에서 화학적 변화를 유발하지 않고, 섬유상 재료라면, 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질; 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. For example, the filler is a component that suppresses the expansion of the negative electrode and is not particularly limited as long as it does not cause chemical changes in an energy storage device, for example, a lithium secondary battery, and is a fibrous material. , Olefin polymers such as polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers; Or the like, but is not limited thereto.

예를 들어, 상기 혼합물은, 본 발명의 기술 분야에 따라 음극을 형성하기 위해 적용 가능한 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 본 명세서는 구체적으로 언급하지 않는다.For example, the mixture may further comprise an additive applicable to form a negative electrode according to the technical field of the present invention, and this specification is not specifically referred to.

본 발명은, 본 발명에 의한 전극을 포함하는 에너지 저장 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an energy storage device comprising an electrode according to the present invention.

본 발명의 일 예로, 상기 에너지 저장 장치는, 리튬이차전지일 수 있으며, 상기 리튬이차전지는, 음극; 양극, 분리막 및 전해질을 포함하고, 상기 음극은, 본 발명에 의한 전극을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the energy storage device may be a lithium secondary battery, and the lithium secondary battery may include a negative electrode; An anode, a separator, and an electrolyte, and the cathode may include an electrode according to the present invention.

본 발명의 일 예로, 상기 양극은, 양극 집전체 및 양극 활물질을 포함하고, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 용매, 도전재 및 바인더의 전극재 슬러리를 도포한 이후 건조 및 압연하여 제조될 수 있다. 또한, 상기 혼합물에 충진제를 더 포함할 수 있다. In one example of the present invention, the anode includes a cathode current collector and a cathode active material. For example, the anode active material, the solvent, the conductive material, and the electrode material slurry of the binder are coated on the cathode current collector, followed by drying and rolling . Further, the mixture may further contain a filler.

예를 들어, 상기 양극 집전체는, 상기 음극 집전체와 같이 표면에 미세한 요철이 형성되어 양극 활물질의 접착력을 높일 수 있으며, 다양한 형태를 가질 수 있다. 상기 음극의 제조방법은, 본 기술분야의 통상의 방법을 이용할 수 있으며, 본 명세서는 구체적으로 언급하지 않는다. For example, the positive electrode collector may have fine unevenness on the surface like the negative electrode collector to increase the adhesion of the positive electrode active material, and may have various shapes. The cathode can be produced by a conventional method in the art, and the present specification is not specifically referred to.

예를 들어, 상기 양극 활물질은, 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)이며, 구체적으로, 코발트, 망간, 니켈 또는 알루미늄과 같은 전이금속과 리튬을 포함하는 리튬 전이금속 산화물일 수 있다. 나아가, 상기 리튬 전이금속 산화물은 리튬-니켈-망간-코발트계 산화물, 리튬-니켈-알루미늄-코발트계 산화물, 리튬-망간계 산화물, 리튬-니켈-망간계 산화물 및 리튬-망간-코발트계 산화물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 보다 구체적으로는 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li(NiaCobMnc)O2 (여기에서, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), Li(NiaCobAlc)O2 (여기에서, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi1 - YCoYO2, LiCo1 - YMnYO2, LiNi1 - YMnYO2 (여기에서, 0≤Y<1), Li(NiaCobMnc)O4(0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn2 - zNizO4, LiMn2 -zCozO4(여기에서, 0<Z<2), LiCrxMn2 - xO4(0≤x≤0.5), LiCoxMn2 - xO4(0≤x≤1.0), LiNixMn2-xO4(0≤x≤0.5), LiCuxMn2 - xO4(0≤x≤0.5), xLi2MnO3 -(1-x)LiNiaCobMncO2 (a+b+c=1) 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. For example, the cathode active material is a compound capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium (a lithiated intercalation compound), and more specifically, a transition metal such as cobalt, manganese, nickel, or aluminum Or a lithium-transition metal oxide including lithium. Further, the lithium transition metal oxide may be a lithium-nickel-manganese-cobalt oxide, a lithium-nickel-aluminum-cobalt oxide, a lithium-manganese oxide, a lithium- More specifically, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li (NiaCobMnc) O 2 (where 0 <a <1, 0 <b < 1, a + b + c = 1), Li (NiaCobAlc) O 2 (where 0 <a < LiNi 1 - Y Co Y O 2 , LiCo 1 - Y Mn Y O 2, LiNi 1 - Y Mn Y O 2 ( here, 0≤Y <1), Li ( Ni a Co b Mn c) O 4 (0 2, 0 <b <2, a + b + c = 2), LiMn 2 - z Ni z O 4 , LiMn 2 - z Co z O 4 where 0 <Z <2), LiCr x Mn 2 - x O 4 (0≤x≤0.5), LiCo x Mn 2 - x O 4 (0≤x≤1.0), LiNi x Mn 2-x O 4 (0≤x≤0.5 ), LiCu x Mn 2 - x O 4 (0? X ? 0.5), xLi 2 MnO 3 - (1-x) LiNi a Co b Mn c O 2 (a + b + c = 1) It is not limited.

본 발명의 일 예로, 상기 전해액은, 비수계 전해액이고, 상기 양극, 음극 및 분리막에 함침될 수 있다. 예를 들어, 비수계 전해액은, 리튬염; 유기용매; 및 통상적인 첨가제 등을 포함할 수 있으며, 상기 리튬염은 LiBF4, LiClO4, LiPF6, LiSbF6, LiAsF6, Li(C2F5SO3)2N, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, Li(CF3SO2)3C, LiBPh4, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x + 1SO2)(CyF2y + 1SO2)(1≤x≤3 및 1≤y≤3), LiB(C2O4)2, LiBF2C2O4 및 LiB12H12 - xFx(0≤x≤12)중 1종 이상을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 상기 유기 용매는, EC(ethylene carbonate), PC(Propylene carbonate), BC(1,2-butylene carbonate), 2,3-부틸렌 카보네이트(2,3-butylene carbonate), 및 2,3-펜틸렌 카보네이트(2,3-pentylene carbonate) 중 1종 이상의 환형 카보네이트계 유기용매; 및 DMC(dimethyl carbonate), DEC(diethyl carbonate), EMC(ethylmethyl carbonate), DME(1,2-dimethoxyethane), DPC(Dipropyl carbonate), MPC(Methyl propyl carbonate), 및 EPC(Ethyl propyl carbonate) 중 1종 이상의 선형 카보네이트계 유기용매; 메틸 아세테이트(methyl acetate), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), γ-부티로락톤(-butyrolactone), ε-카프로락톤(ε-caprolactone) 등의 에스테르계 용매; 디부틸 에테르(dibutyl ether) 또는 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran) 등의 에테르계 용매; 및 시클로헥사논(cyclohexanone) 등의 케톤계 용매 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.In one embodiment of the present invention, the electrolytic solution is a nonaqueous electrolytic solution and may be impregnated into the positive electrode, negative electrode and separator. For example, the non-aqueous liquid electrolyte may include a lithium salt; Organic solvent; And conventional additives such as LiBF 4 , LiClO 4 , LiPF 6 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , Li (C 2 F 5 SO 3 ) 2 N, LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3, Li (CF 3 SO 2) 3 C, LiBPh 4, LiAlO 4, LiAlCl 4, LiN (C x F 2x + 1 SO 2) (C y F 2y + 1 SO 2 ) ( 1 ? X? 3 and 1 ? Y? 3 ), LiB (C 2 O 4 ) 2 , LiBF 2 C 2 O 4 And LiB 12 H 12 - x F x (0 ? X? 12 ). The organic solvent may be at least one selected from the group consisting of ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate (BC), 2,3-butylene carbonate, At least one cyclic carbonate-based organic solvent selected from the group consisting of 2,3-pentylene carbonate; And dimethyl carbonate, DEC (dimethyl carbonate), EMC (ethylmethyl carbonate), DME (1,2-dimethoxyethane), DPC (dipropyl carbonate), MPC (methyl propyl carbonate) Linear or higher carbonate-based organic solvents; Ester solvents such as methyl acetate, ethyl acetate, -butyrolactone, and epsilon -caprolactone; Ether solvents such as dibutyl ether or tetrahydrofuran; And ketone-based solvents such as cyclohexanone, and the like, but are not limited thereto.

본 발명의 일 예로, 상기 분리막은, 양극 및 음극 사이에 양극 및 음극 간의 전기 접촉을 차단하고, 리튬 이온을 이동시키는 것으로, 양극과 음극 사이에 위치되고, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성과 다공성을 지니는 얇은 박막일 수 있다. 예를 들어, 상기 분리막은, 3 ㎛ 내지 500 ㎛, 바람직하게는 5 ㎛ 내지 300 ㎛의 두께를 가질 수 있고, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 올레핀계 폴리머, 유리섬유 등을 시트, 다중막, 미세다공성 필름, 직포 및 부직포 등의 형태일 수 있고, 무기물 입자, 바인더 고분자 및 용매를 포함하는 슬러리로부터 제조되어 안전성이 크게 강화된 유무기 복합 다공성 분리막 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. In one embodiment of the present invention, the separation membrane is provided between the anode and the cathode to block electrical contact between the anode and the cathode, and moves the lithium ion. The separator is disposed between the anode and the cathode, and has insulating properties with high ion permeability and mechanical strength. It may be a thin film having porosity. For example, the separation membrane may have a thickness of 3 to 500 μm, preferably 5 to 300 μm, and may be formed of a sheet, a multilayer, an olefinic polymer such as polyethylene or polypropylene, Film, woven fabric, and nonwoven fabric, and may be an inorganic or organic composite porous separator prepared from a slurry containing inorganic particles, a binder polymer, and a solvent and having a greatly enhanced safety, but the present invention is not limited thereto.

본 발명에 의한 리튬 이차전지는 본 발명의 기술 분야에서 알려진 구성이 더 추가되고 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술 분야에서 알려진 방법으로 제조될 수 있으나, 본 출원서는 구체적으로 언급하지 않는다. The lithium secondary battery according to the present invention can be further modified and added to the known constitution in the technical field of the present invention and manufactured by a method known in the technical field of the present invention, but the present application is not specifically mentioned.

본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위, 발명의 상세한 설명 및 첨부된 도면에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있다.The present invention is not limited thereto but may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the present invention as set forth in the following claims, The present invention can be variously modified and changed.

실시예 1Example 1

흑연(제품명:HCl-20, 입자크기:20 ㎛)을 전기로에 넣고, 진공 분위기에서 가열하고, 반응온도 도달 후 HCl 및 Cl2가스(HCl:Cl2=1:1)와 N2 가스를 주입하여 HCl 가스 20 부피%로 이루어진 분위기를 형성하고, 열처리하였다.HCl and Cl 2 gas (HCl: Cl 2 = 1: 1) and N 2 gas were injected into the electric furnace, and the graphite (product name: HCl-20, particle size: 20 μm) To form an atmosphere composed of 20 vol% of HCl gas and heat-treated.

실시예 2Example 2

흑연(제품명:HCl-20, 입자크기:20 ㎛)을 전기로에 넣고, 진공 분위기에서 가열하고, 반응온도 도달 후 HCl가스와 N2가스를 주입하여 HCl/Cl2 가스 20 부피%로 이루어진 분위기를 형성하고, 열처리하였다.Graphite (trade name: HCl-20, particle size: 20 ㎛) were placed in an electric furnace, heated in a vacuum atmosphere, and after the reaction temperature reached by injecting a HCl gas and the N 2 gas atmosphere consisting of HCl / Cl 2 gas 20% by volume And heat treated.

실시예 3Example 3

흑연(제품명:HCl-20, 입자크기:20 ㎛)을 전기로에 넣고, 진공 분위기에서 가열하고, 반응온도 도달 후 Cl2 가스와 N2 가스를 주입하여 Cl2 가스 20 부피%로 이루어진 분위기를 형성하고, 열처리하였다.Graphite (trade name: HCl-20, particle size: 20 ㎛) were placed in an electric furnace, to form an atmosphere consisting of a Cl 2 gas of 20 volume% by heating in a vacuum atmosphere, and after the reaction temperature reached injecting a Cl 2 gas and the N 2 gas And heat treated.

비교예 Comparative Example

HCl, Cl2 가스를 도입하지 않고, 열처리한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 흑연을 고순화하였다. Graphite was highly purified in the same manner as in Example 1 except that HCl and Cl 2 gas were not introduced and heat treatment was conducted.

시험예 Test Example

실시예 1 내지 3 및 비교예의 고순화된 흑연의 ICP-MS를 이용하여 금속불순물의 함량을 측정하여 표 1에 나타내었다.The content of metal impurities was measured using ICP-MS of high-purity graphite of Examples 1 to 3 and Comparative Examples, and it is shown in Table 1.

금속
(ppm)
metal
(ppm)
FeFe CrCr ZnZn NiNi CaCa AlAl CuCu SiSi MgMg KK CoCo MnMn
실시예 1Example 1 58.658.6 26.926.9 4.34.3 8.48.4 25.425.4 6.26.2 0.20.2 8.58.5 50.550.5 2.52.5 0.30.3 0.60.6 실시예 2Example 2 55.055.0 13.513.5 2.42.4 91.291.2 40.740.7 5.75.7 0.20.2 7.57.5 72.372.3 3.63.6 0.40.4 0.60.6 실시예 3Example 3 5454 18.418.4 2.22.2 89.489.4 41.041.0 7.07.0 0.210.21 6.46.4 73.573.5 4.04.0 0.40.4 0.610.61 비교예Comparative Example 12101210 26.926.9 4.34.3 90.490.4 123.1123.1 25.325.3 0.30.3 366.7366.7 76.576.5 5.85.8 0.60.6 1.51.5

표 1을 살펴보면, 본 발명에 의한 환원성 반응 가스를 이용하여 열처리 정제를 실시한 경우에, 비활성 가스를 이용하여 열처리 한 비교예에 비하여 금속불순물의 함량이 월등하게 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 이는, 고온의 열처리 환경에서 환원성 반응 가스에 의한 금속불순물이 효과적으로 제거할 수 있고, 이는 리튬이차전지 내의 부반응을 최소화하여 안정적인 운전이 가능한 리튬이차전지를 제공할 수 있다. As shown in Table 1, it can be confirmed that the content of the metal impurities is significantly lowered in the case of the heat treatment purification using the reducing reaction gas according to the present invention, as compared with the comparative example in which the heat treatment is performed using the inert gas. This can effectively remove metal impurities by the reducing reaction gas in a high-temperature heat treatment environment, and can provide a lithium secondary battery which can minimize the side reaction in the lithium secondary battery and can operate stably.

기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Various modifications and variations may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. For example, if the techniques described are performed in a different order than the described methods, and / or if the described components are combined or combined in other ways than the described methods, or are replaced or substituted by other components or equivalents Appropriate results can be achieved. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (13)

흑연 물질을 준비하는 단계; 및
상기 흑연 물질을 환원성 반응 가스를 포함하는 분위기에서 열처리하는 단계;
를 포함하는,
흑연 물질의 정제 방법.
Preparing a graphite material; And
Heat treating the graphite material in an atmosphere containing a reducing reaction gas;
/ RTI &gt;
Method of purifying graphite material.
제2항에 있어서,
상기 환원성 반응 가스는, 염소 포함 가스를 포함하는 것인,
흑연 물질의 정제 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the reducing reaction gas comprises a chlorine-containing gas.
Method of purifying graphite material.
제2항에 있어서,
상기 염소 포함 가스는, HCl, Cl2 또는 이 둘을 포함하는 것인,
흑연 물질의 정제 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the chlorine containing gas comprises HCl, Cl 2, or both.
Method of purifying graphite material.
제2항에 있어서,
상기 염소 포함 가스는, 상기 분위기를 형성하는 가스 중 0.01 부피% 내지 50 부피% 이하인 것인,
흑연 물질의 정제 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the chlorine-containing gas is 0.01 to 50 volume% of the gas forming the atmosphere.
Method of purifying graphite material.
제1항에 있어서,
상기 열처리하는 단계는, 1500 ℃ 내지 2500 ℃의 열처리 온도에서 1 일 내지 30 일 동안 수행되는 것인,
흑연 물질의 정제 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the heat treatment is performed for 1 to 30 days at a heat treatment temperature of 1500 ° C to 2500 ° C.
Method of purifying graphite material.
제1항에 있어서,
상기 열처리하는 단계는, 진공 또는 비활성 분위기에서 열처리 온도까지 승온하고, 상기 반응온도에서 환원성 반응 가스를 주입하여 열처리하는 것인,
흑연 물질의 정제 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the heat treatment step is a step of raising the temperature to a heat treatment temperature in a vacuum or an inert atmosphere and injecting a reducing reaction gas at the reaction temperature and performing heat treatment.
Method of purifying graphite material.
제1항에 있어서,
상기 열처리 이후의 흑연 물질은, 1 ppm 내지 200 ppm 미만의 금속불순물을 포함하는 것인,
흑연 물질의 정제 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the graphite material after the heat treatment comprises less than 1 ppm to less than 200 ppm metal impurities.
Method of purifying graphite material.
제1항에 있어서,
상기 열처리 이후의 흑연 물질 중, Fe은, 0.1 ppt 내지 100 ppm 이하인 것인,
흑연 물질의 정제 방법.
The method according to claim 1,
Wherein, among the graphite materials after the heat treatment, Fe is 0.1 ppt to 100 ppm or less.
Method of purifying graphite material.
제1항에 있어서,
상기 열처리 이후의 흑연 물질 중 Cr, Zn, Ni, Cu, Co, Al, Si, K, Mn, Ca 및 Mg의 총량의 합은 200 ppm 이하인 것인,
흑연 물질의 정제 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the total amount of Cr, Zn, Ni, Cu, Co, Al, Si, K, Mn, Ca and Mg in the graphite material after the heat treatment is 200 ppm or less.
Method of purifying graphite material.
제1항의 정제 방법으로 열처리되고,
1 ppm 내지 200 ppm 미만의 금속불순물을 포함하는,
흑연 물질.
A heat treatment method as claimed in claim 1,
RTI ID = 0.0 &gt; 1 ppm to &lt; / RTI &gt; 200 ppm,
Graphite material.
제10항의 흑연 물질을 포함하는,
전극재.
A graphite material according to claim 10,
Electrode material.
제11항의 전극재를 포함하는,
전극.
The electrode assembly of claim 11,
electrode.
양극, 음극, 분리막 및 전해액을 포함하고,
상기 음극은, 제12항의 전극을 포함하는 것인,
리튬이차전지.


An anode, a cathode, a separator, and an electrolyte,
Wherein the cathode comprises the electrode of claim 12. &lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Lithium secondary battery.


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