KR20190108842A - Positive electrode for lithium secondary battery, preparing method thereof, and lithium secondary battery comprising the same - Google Patents

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Abstract

A positive electrode for a secondary battery is provided, which comprises: a positive electrode current collector; a positive electrode active material layer disposed on at least one surface of the positive electrode current collector and including a lithium transition metal oxide represented by chemical formula 1; and an inorganic material layer disposed on the positive electrode active material layer. The inorganic layer comprises an inorganic material which is an oxide or hydroxide of at least one metal selected from a group consisting of Mg, Al, and Zn. The chemical formula 1 is represented by: Li_xNi_yM_1-yO_2-zA_z. In the chemical formula 1, the definitions for x, y, z, M and A refer to the detailed description of the invention.

Description

리튬 이차전지용 양극, 이의 제조방법 및 이를 포함한 리튬 이차전지 {Positive electrode for lithium secondary battery, preparing method thereof, and lithium secondary battery comprising the same}Positive electrode for lithium secondary battery, manufacturing method thereof and lithium secondary battery including same {Positive electrode for lithium secondary battery, preparing method etc, and lithium secondary battery comprising the same}

리튬 이차전지용 양극, 이의 제조방법 및 이를 포함한 리튬 이차전지에 관한 것이다.It relates to a positive electrode for a lithium secondary battery, a manufacturing method thereof, and a lithium secondary battery including the same.

리튬 이차전지는 비디오 카메라, 휴대폰, 노트북 컴퓨터 등 휴대용 전자기기의 구동 전원으로 사용된다. 재충전이 가능한 리튬 이차전지는 기존의 납축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈수소 전지, 니켈아연 전지 등과 비교하여 단위 중량당 에너지 밀도가 3배 이상 높고 고속 충전이 가능하다.Lithium secondary batteries are used as power sources for portable electronic devices such as video cameras, mobile phones, and notebook computers. Rechargeable lithium secondary batteries are more than three times higher in energy density per unit weight and can be charged faster than conventional lead acid batteries, nickel-cadmium batteries, nickel hydrogen batteries and nickel zinc batteries.

리튬 이차전지는 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 활물질을 포함한 양극과 음극 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시킨 상태에서 리튬 이온이 양극 및 음극에서 삽입/탈리 될 때의 산화, 환원 반응에 의해 전기 에너지를 생산한다.Lithium secondary batteries are powered by oxidation and reduction reactions when lithium ions are inserted / desorbed from the positive electrode and the negative electrode while an organic or polymer electrolyte is charged between the positive electrode and the negative electrode including an active material capable of inserting and removing lithium ions. To produce energy.

상기 리튬 이차전지의 양극에 포함되는 양극 활물질은 리튬함유 금속산화물이 통상적으로 사용된다. 예를 들어, 리튬 이차 전지의 양극 활물질로는, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 망간 산화물(LiMn2O4) 또는 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 전이금속 산화물, 이들 전이금속의 일부가 다른 전이금속으로 치환된 복합 산화물 등이 사용되고 있다.As the cathode active material included in the cathode of the lithium secondary battery, a lithium-containing metal oxide is commonly used. For example, as a positive electrode active material of a lithium secondary battery, transition metal oxides such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), and a part of these transition metals Composite oxides substituted with other transition metals are used.

이중 Ni을 많이 함유한 Ni 고함유 양극 활물질의 경우, 기존의 리튬 코발트 산화물과 비교하여, 고용량, 우수한 레이트 특성 및 저비용의 전지를 구현할 수 있다는 점에서 최근 많은 연구가 진행되고 있다.In the case of the Ni-containing positive electrode active material containing much Ni, many studies have been recently conducted in that a battery having high capacity, excellent rate characteristics, and low cost can be realized as compared with conventional lithium cobalt oxide.

그러나, Ni 고함유 양극 활물질의 경우, 양극의 표면 구조가 약하고, 양극의 표면에 다량의 수산화리튬 및 탄산리튬 등과 같은 잔류 리튬을 포함하고 있어서, 장기간 사용 시에는 수명 특성이 급격히 저하되고, 전지에서의 가스 발생에 의한 스웰링, 낮은 화학적 안정성 등의 문제점이 있다. However, in the case of a high Ni-containing positive electrode active material, the surface structure of the positive electrode is weak, and the surface of the positive electrode contains a large amount of residual lithium such as lithium hydroxide, lithium carbonate, etc., so that its long-term use rapidly decreases its life characteristics. There are problems such as swelling due to gas generation, low chemical stability, and the like.

따라서, Ni 고함유 양극 활물질을 포함한 양극을 채용하여, 고용량을 발휘하면서도 사이클 특성이 우수하고 안정성이 높은 리튬 이차전지가 요구된다.Accordingly, there is a demand for a lithium secondary battery employing a positive electrode including a high Ni-containing positive electrode active material, and exhibiting high capacity but excellent cycle characteristics and high stability.

본 발명의 일 측면은 Ni 고함유 양극 활물질을 포함하면서도, 무기물을 포함한 층을 형성한 신규한 구성의 이차전지용 양극을 제공하는 것이다. One aspect of the present invention is to provide a positive electrode for a secondary battery having a novel composition including a high Ni-containing positive electrode active material, a layer containing an inorganic material.

본 발명의 다른 측면은 상기 이차전지용 양극의 제조 방법을 제공하는 것이다. Another aspect of the present invention is to provide a method for manufacturing the secondary battery positive electrode.

본 발명의 또 다른 측면은 상기 이차전지용 양극을 채용한 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a lithium secondary battery employing the positive electrode for the secondary battery.

본 발명의 일 측면에서는, 양극 집전체; In one aspect of the invention, a positive electrode current collector;

상기 양극 집전체의 적어도 일면 상에 배치되고, 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 양극 활물질층; 및A cathode active material layer disposed on at least one surface of the cathode current collector and including a lithium transition metal oxide represented by Formula 1 below; And

상기 양극 활물질층 상에 배치된 무기물층을 포함하고,Including an inorganic material layer disposed on the positive electrode active material layer,

상기 무기물층은 Mg, Al, 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속의 산화물 또는 수산화물인 무기물을 포함하는 이차전지용 양극이 제공된다:The inorganic layer is provided with a positive electrode for a secondary battery comprising an inorganic material which is an oxide or hydroxide of at least one metal selected from the group consisting of Mg, Al, and Zn:

<화학식 1><Formula 1>

LixNiyM1-yO2-zAz Li x Ni y M 1-y O 2-z A z

상기 식에서,Where

0.9≤x≤1.2, 0.7≤y≤0.98, 0≤z<0.2이고,0.9 ≦ x ≦ 1.2, 0.7 ≦ y ≦ 0.98, 0 ≦ z <0.2,

M은 1종 이상의 산화수 +2 또는 +3가의 금속 또는 전이금속 원소이고;M is at least one oxidation or water +2 or + trivalent metal or transition metal element;

A는 1종 이상의 산화수 -1 또는 -2가의 원소이다.A is at least one oxidation number -1 or -divalent element.

다른 측면에서는, 양극 집전체의 적어도 일면 상에 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 제1 조성물을 도포한 후 건조하여, 양극 활물질층을 형성하는 단계; 및In another aspect, applying a first composition comprising a lithium transition metal oxide represented by the following formula (1) on at least one surface of the positive electrode current collector and dried to form a positive electrode active material layer; And

상기 양극 활물질층 상에 Mg, Al, 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속의 산화물 또는 수산화물인 무기물을 포함하는 제2 조성물을 도포한 후 건조하여, 무기물층을 형성하는 단계;를 포함하는 이차전지용 양극의 제조방법이 제공된다:Applying a second composition including an inorganic material which is an oxide or a hydroxide of at least one metal selected from the group consisting of Mg, Al, and Zn on the cathode active material layer, and then drying to form an inorganic material layer; A method of making a battery positive electrode is provided:

<화학식 1><Formula 1>

LixNiyM1-yO2-zAz Li x Ni y M 1-y O 2-z A z

상기 식에서,Where

0.9≤x≤1.2, 0.7≤y≤0.98, 0≤z<0.2이고,0.9 ≦ x ≦ 1.2, 0.7 ≦ y ≦ 0.98, 0 ≦ z <0.2,

M은 1종 이상의 산화수 +2 또는 +3가의 금속 또는 전이금속 원소이고;M is at least one oxidation or water +2 or + trivalent metal or transition metal element;

A는 1종 이상의 산화수 -1 또는 -2가의 원소이다.A is at least one oxidation number -1 or -divalent element.

또 다른 측면에서는, 상기 이차전지용 양극;In another aspect, the secondary battery positive electrode;

상기 양극에 대향하여 배치되는 음극; 및A cathode disposed opposite the anode; And

상기 양극 및 상기 음극 사이에 배치되는 전해질;을 포함하는 리튬 이차전지가 제공된다.There is provided a lithium secondary battery comprising a; electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode.

일 구현예에 따른 리튬 이차전지는 신규한 구성의 층 구조를 포함하는 양극을 채용함으로써, 수명 특성이 향상되고, 고온 저장 시 가스 발생량이 감소하여 고온 안정성이 향상되며, 고온 저장 특성이 향상될 수 있다.Lithium secondary battery according to one embodiment by using a positive electrode including a layer structure of a novel configuration, the life characteristics are improved, the amount of gas generated during high temperature storage is reduced, the high temperature stability is improved, the high temperature storage characteristics can be improved have.

도 1은 예시적인 구현예에 따른 리튬 이차전지의 모식도이다.
도 2는 예시적인 구현예에 따른 이차전지용 양극의 모식도이다.
도 3은 예시적인 구현예에 따른 이차전지용 양극의 제조방법을 나타낸 모식도이다.
도 4는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1에서 제조된 양극을 적용한 리튬 이차전지의 고온 저장 시 가스 발생량을 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에서 제조된 양극을 적용한 리튬 이차전지의 고온 저장 특성을 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 리튬 이차전지 2: 음극
3: 양극 4: 세퍼레이터
5: 전지케이스 6: 캡 어셈블리
10: 이차전지용 양극 11: 양극 집전체
12: 양극 활물질층 13: 무기물층
1 is a schematic diagram of a lithium secondary battery according to an exemplary embodiment.
2 is a schematic diagram of a positive electrode for a secondary battery according to an exemplary embodiment.
3 is a schematic diagram illustrating a method of manufacturing a cathode for a secondary battery according to an exemplary embodiment.
4 is a graph showing the amount of gas generated during high temperature storage of the lithium secondary battery to which the cathodes prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Example 1 are applied.
5 is a graph showing the high-temperature storage characteristics of the lithium secondary battery to which the cathodes prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 are applied.
<Explanation of symbols for main parts of the drawings>
1: lithium secondary battery 2: negative electrode
3: anode 4: separator
5: battery case 6: cap assembly
10: positive electrode for secondary battery 11: positive electrode current collector
12: positive electrode active material layer 13: inorganic material layer

이하에서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 양극에 대해 설명한다. 도 2는 예시적인 구현예에 따른 이차전지용 양극의 모식도이다. 도 2를 참조하면, 일 측면에 따른 이차전지용 양극(10)은, 양극 집전체(11); 상기 양극 집전체(11)의 적어도 일면 상에 배치되고, 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 양극 활물질층(12); 및 상기 양극 활물질층(12) 상에 배치된 무기물층(13)을 포함한다.Hereinafter, a positive electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2. 2 is a schematic diagram of a positive electrode for a secondary battery according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 2, the secondary battery positive electrode 10 according to one side includes a positive electrode current collector 11; A cathode active material layer 12 disposed on at least one surface of the cathode current collector 11 and including a lithium transition metal oxide; And an inorganic layer 13 disposed on the cathode active material layer 12.

무기물층(13)은 Mg, Al, 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속의 산화물 또는 수산화물을 포함한다,The inorganic layer 13 includes an oxide or hydroxide of at least one metal selected from the group consisting of Mg, Al, and Zn,

이때, 상기 무기물은 예를 들어, 전지 내 전해액 분해 반응으로 생성되는 음이온(예를 들어, F- 이온)과 결합이 가능한 것이 바람직하며, 상기 음이온과 결합할 경우, 전해액 내 부산물(HF 등) 함량을 감소시켜, 결과적으로 부산물로 인한 양극 표면 부반응을 더욱 효과적으로 감소시킬 수 있다.At this time, the inorganic material, for example, is preferably capable of bonding with anions (eg, F ions) generated by the electrolyte decomposition reaction in the battery, when combined with the anion, by-products (HF, etc.) content in the electrolyte As a result, it is possible to more effectively reduce the anode surface side reactions caused by the by-products.

하나의 구체적인 예에서, 상기 무기물은 비표면적이 10 m2/g 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 무기물은 비표면적이 3 m2/g 내지 10 m2/g일 수 있다. 예를 들어, 상기 무기물은 비표면적이 3 m2/g 내지 8 m2/g일 수 있다. 만일, 무기물의 비표면적이 상기 범위를 벗어나 10 m2/g을 초과할 경우, 양극 활물질층에 대한 무기물층의 접착력이 떨어지는 문제점이 있다. In one specific example, the inorganic material may have a specific surface area of 10 m 2 / g or less. For example, the inorganic material may have a specific surface area of 3 m 2 / g to 10 m 2 / g. For example, the inorganic material may have a specific surface area of 3 m 2 / g to 8 m 2 / g. If the specific surface area of the inorganic material exceeds 10 m 2 / g out of the above range, there is a problem in that the adhesion of the inorganic material layer to the positive electrode active material layer is inferior.

상기 무기물은 무기물층에 대하여 80 내지 98 중량부로 포함될 수 있다. 구체적으로 90 내지 98 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함될 때, 전해액과의 부반응 억제 및 수명 특성 향상 등 본 발명의 효과를 나타내는 데 유리하다.The inorganic material may be included in an amount of 80 to 98 parts by weight based on the inorganic material layer. Specifically, it may be included in 90 to 98 parts by weight. When included in the above range, it is advantageous to exhibit the effects of the present invention, such as suppressing side reactions with the electrolyte and improving life characteristics.

하나의 구체적인 예에서, 상기 무기물은 Mg, Al, 또는 Zn의 산화물 또는 수산화물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one specific example, the inorganic material may be an oxide or hydroxide of Mg, Al, or Zn, but is not limited thereto.

상술한 바와 같이, 상기 무기물이 Mg, Al, 또는 Zn의 산화물 또는 수산화물인 경우, 무기물에 흡착되는 수분의 함량이 감소되어, 고온 저장 시의 가스 발생량을 현저히 감소시킬 수 있다. 하나의 구체적인 예에서, 상기 무기물은 Mg(OH)2, AlO(OH), Al(OH)3 및 ZnO 중 선택되는 하나 이상일 수 있다. As described above, when the inorganic material is an oxide or hydroxide of Mg, Al, or Zn, the content of moisture adsorbed to the inorganic material is reduced, so that the amount of gas generated at high temperature storage can be significantly reduced. In one specific example, the inorganic material may be at least one selected from Mg (OH) 2 , AlO (OH), Al (OH) 3 and ZnO.

하나의 구체적인 예에서, 양극 활물질층(12) 대 무기물층(13)의 두께비는 2:1 내지 4:1일 수 있다. 일 구현예에서, 상기 양극 활물질층의 두께는 6 ㎛ 내지 40 ㎛일 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 무기물층의 두께는 3 ㎛ 내지 15 ㎛, 보다 구체적으로 3 ㎛ 내지 10 ㎛일 수 있다. 상기 범위를 벗어나, 상기 양극 활물질층 대 무기물층의 두께비가 2:1 미만이거나, 상기 양극 활물질층의 두께가 6 ㎛ 미만이거나 또는 상기 무기물층의 두께가 10 ㎛를 초과하여, 양극 활물질층에 비해 무기물층이 지나치게 두꺼우면, 부피 대비 리튬 이차전지의 용량이 지나치게 낮은 문제점이 있다. 반면에, 상기 양극 활물질층 대 무기물층의 두께비가 4:1을 초과하거나, 상기 양극 활물질층의 두께가 40 ㎛를 초과하거나 또는 상기 무기물층의 두께가 3 ㎛ 미만으로, 양극 활물질층이 무기물층에 비해 지나치게 두꺼우면, 리튬 이차전지의 용량을 증가시킬 수 있다는 효과는 있으나, 양극 표면에서 일어나는 부반응을 충분히 방지하지 못하여, 수명 특성의 열화가 초래되고, 특히 고온 수명 특성 및 고온 안정성 등의 고온 특성이 저하될 수 있다. In one specific example, the thickness ratio of the positive electrode active material layer 12 to the inorganic material layer 13 may be 2: 1 to 4: 1. In one embodiment, the positive electrode active material layer may have a thickness of 6 μm to 40 μm. In another embodiment, the thickness of the inorganic layer may be 3 ㎛ to 15 ㎛, more specifically 3 ㎛ to 10 ㎛. Out of the range, the thickness ratio of the positive electrode active material layer to the inorganic material layer is less than 2: 1, the thickness of the positive electrode active material layer is less than 6 ㎛, or the thickness of the inorganic material layer exceeds 10 ㎛, compared to the positive electrode active material layer If the inorganic layer is too thick, there is a problem that the capacity of the lithium secondary battery relative to the volume is too low. On the other hand, when the thickness ratio of the positive electrode active material layer to the inorganic material layer is greater than 4: 1, the thickness of the positive electrode active material layer is greater than 40 μm, or the thickness of the inorganic material layer is less than 3 μm, the positive electrode active material layer is an inorganic material layer When too thick, it has the effect of increasing the capacity of the lithium secondary battery, but it does not sufficiently prevent side reactions occurring on the surface of the positive electrode, resulting in deterioration of the life characteristics, especially high temperature characteristics such as high temperature life characteristics and high temperature stability This can be degraded.

양극활물질층(12)은 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 전이금속 산화물을 포함할 수 있다. The cathode active material layer 12 may include a lithium transition metal oxide represented by the following Chemical Formula 1.

<화학식 1><Formula 1>

LixNiyM1-yO2-zAz Li x Ni y M 1-y O 2-z A z

상기 식에서,Where

0.9≤x≤1.2, 0.7≤y≤0.98, 0≤z<0.2이고,0.9 ≦ x ≦ 1.2, 0.7 ≦ y ≦ 0.98, 0 ≦ z <0.2,

M은 1종 이상의 산화수 +2 또는 +3가의 금속 또는 전이금속 원소이고;M is at least one oxidation or water +2 or + trivalent metal or transition metal element;

A는 1종 이상의 산화수 -1 또는 -2가의 원소이다.A is at least one oxidation number -1 or -divalent element.

상기 화학식 1에서와 같이 전이금속 중 Ni의 몰 분율이 0.7 이상인, Ni의 함량이 높은 리튬 전이금속 산화물을 양극 활물질로 사용할 경우, 고용량의 전지를 구현할 수 있다는 장점에도 불구하고, 수명 특성이나 고온 안정성 및 고온 저장 특성의 저하가 심하다는 단점이 있고, 이러한 단점들로 인해 상용화에 어려움이 있다. 따라서, 상기 리튬 이차전지는 이를 해결하기 위한 구성으로 상기와 같은 무기물층을 양극 활물질층 상에 형성함으로써, 양극 표면에서 일어나는 부반응을 방지하는 등의 메커니즘에 의해, 우수한 수명 특성 및 고온 안정성 등을 발휘할 수 있다.In the case of using a lithium transition metal oxide having a high Ni content as the positive electrode active material having a mole fraction of Ni of 0.7 or more in the transition metal as shown in Chemical Formula 1, despite the advantage that a high capacity battery can be realized, long-life characteristics or high temperature stability And there is a disadvantage that the deterioration of the high temperature storage characteristics is severe, due to these disadvantages there is a difficulty in commercialization. Accordingly, the lithium secondary battery may exhibit excellent life characteristics and high temperature stability by a mechanism such as preventing side reactions occurring on the surface of the cathode by forming the inorganic material layer on the cathode active material layer as a configuration for solving the problem. Can be.

예를 들어, 상기 화학식 1 중 A는 할로겐, S 및 N 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 화학식 1 중, 상기 M은 Al, Mg, Mn, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소일 수 있다.For example, A in Formula 1 may be one of halogen, S, and N, but is not limited thereto. For example, in Formula 1, M is Al, Mg, Mn, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W and Bi It may be one or more elements selected from the group consisting of.

예를 들어, 상기 화학식 1 중, y는 리튬 전이금속 산화물 내 Ni의 함량을 나타낸 것으로, 0.7≤y≤0.98일 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 1 중, 0.8≤y≤0.98일 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 1 중, 0.8≤y≤0.9일 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 1 중, 0.8≤y≤0.88일 수 있다. For example, in Formula 1, y represents the content of Ni in the lithium transition metal oxide, and may be 0.7 ≦ y ≦ 0.98. For example, in Formula 1, 0.8 ≦ y ≦ 0.98. For example, in Formula 1, 0.8 ≦ y ≦ 0.9. For example, in Formula 1, 0.8 ≦ y ≦ 0.88.

예를 들어, 상기 리튬전이금속 산화물은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시될 수 있다:For example, the lithium transition metal oxide may be represented by the following Chemical Formula 2 or Chemical Formula 3:

<화학식 2><Formula 2>

LiNiy'Co1-y'-z'Alz'O2 LiNi y ' Co 1-y'-z' Al z ' O 2

<화학식 3><Formula 3>

LiNiy'Co1-y'-z'Mnz'O2 LiNi y ' Co 1-y'-z' Mn z ' O 2

상기 화학식 2 및 화학식 3에서, 0.9≤x'≤1.2, 0.8≤y'≤0.98, 0<z'<0.1, 0<1-y'-z'<0.2이다.In Formulas 2 and 3, 0.9 ≦ x '≦ 1.2, 0.8 ≦ y' ≦ 0.98, 0 <z '<0.1, and 0 <1-y'-z' <0.2.

예를 들어, 상기 이차전지용 양극은 LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2, LiNi0.85Co0.1Mn0.05O2, LiNi0.88Co0.08Mn0.04O2, LiNi0.88Co0.08Al0.04O2, Li1.02Ni0.80Co0.15Mn0.05O2, Li1.02Ni0.85Co0.10Mn0.05O2, Li1.02Ni0.88Co0.08Mn0.04O2, Li1.02Ni0.88Co0.08Al0.04O2, LiNi0.8Co0.15Al0.05O2, LiNi0.88Co0.1Al0.02O2, LiNi0.88Co0.12Mn0.04O2, LiNi0.85Co0.1Al0.05O2, LiNi0.88Co0.1Mn0.02O2 및 중 하나 이상의 리튬전이금속 산화물을 양극 활물질로 포함할 수 있다.For example, the positive electrode for the secondary battery is LiNi 0.8 Co 0.15 Mn 0.05 O 2 , LiNi 0.85 Co 0.1 Mn 0.05 O 2 , LiNi 0.88 Co 0.08 Mn 0.04 O 2 , LiNi 0.88 Co 0.08 Al 0.04 O 2 , Li 1.02 Ni 0.80 Co 0.15 Mn 0.05 O 2 , Li 1.02 Ni 0.85 Co 0.10 Mn 0.05 O 2 , Li 1.02 Ni 0.88 Co 0.08 Mn 0.04 O 2 , Li 1.02 Ni 0.88 Co 0.08 Al 0.04 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , LiNi 0.88 Co 0.1 Al 0.02 O 2 , LiNi 0.88 Co 0.12 Mn 0.04 O 2 , LiNi 0.85 Co 0.1 Al 0.05 O 2 , LiNi 0.88 Co 0.1 Mn 0.02 O 2 and at least one lithium transition metal oxide may be included as a positive electrode active material.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 양극의 제조방법에 대해 설명한다. 도 3은 예시적인 구현예에 따른 이차전지용 양극의 제조방법을 나타낸 모식도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 측면에 따른 이차전지용 양극(10)의 제조방법은, 양극 집전체(11)의 적어도 일면 상에 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 제1 조성물을 도포하여, 양극 활물질층(12)을 형성하는 단계; 및 상기 양극 활물질층(12) 상에 Mg, Al, 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속의 산화물 또는 수산화물을 포함하는 제2 조성물을 도포하여, 무기물층(13)을 형성하는 단계;를 포함한다:Hereinafter, a method of manufacturing a cathode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3. 3 is a schematic diagram illustrating a method of manufacturing a cathode for a secondary battery according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 3, a method of manufacturing a secondary battery positive electrode 10 according to another aspect of the present invention may include: a first method including a lithium transition metal oxide represented by Chemical Formula 1 on at least one surface of a positive electrode current collector 11; Applying the composition to form a positive electrode active material layer 12; And applying a second composition including an oxide or a hydroxide of at least one metal selected from the group consisting of Mg, Al, and Zn on the cathode active material layer 12 to form an inorganic layer 13. do:

<화학식 1><Formula 1>

LixNiyM1-yO2-zAz Li x Ni y M 1-y O 2-z A z

상기 식에서,Where

0.9≤x≤1.2, 0.7≤y≤0.98, 0≤z<0.2이고,0.9 ≦ x ≦ 1.2, 0.7 ≦ y ≦ 0.98, 0 ≦ z <0.2,

M은 1종 이상의 산화수 +2 또는 +3가의 금속 또는 전이금속 원소이고;M is at least one oxidation or water +2 or + trivalent metal or transition metal element;

A는 1종 이상의 산화수 -1 또는 -2가의 원소이다.A is at least one oxidation number -1 or -divalent element.

하나의 구체적인 예에서, 상기 제1 조성물 또는 상기 제2 조성물은 바인더 및 도전재를 더 포함할 수 있다.In one specific example, the first composition or the second composition may further include a binder and a conductive material.

상기 바인더는, 리튬 전이금속 산화물, 즉 양극 활물질 또는 무기물과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 상기 양극 집전체와 양극 활물질층 사이, 양극 활물질층 내, 상기 양극 활물질층과 상기 무기물층 사이, 또는 상기 무기물층 내에 포함될 수 있으며, 양극 활물질 또는 무기물 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 50 중량부로 첨가될 수 있다. 예를 들어 양극 활물질 또는 무기물 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 30 중량부, 1 내지 20 중량부, 또는 1 내지 15 중량부의 범위로 바인더를 첨가할 수 있다. 예를 들어, 상기 바인더는, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리벤지미다졸, 폴리이미드, 폴리비닐아세테이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아닐린, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 및 불소 고무로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 예를 들어, 상술한 예들의 바인더들이 둘 이상일 경우, 상기 둘 이상의 바인더들이 중합된 다양한 공중합체가 바인더일 수 있다. The binder is a lithium transition metal oxide, i.e., a component that assists the bonding between the positive electrode active material or the inorganic material and the conductive material, and the current collector, and is formed between the positive electrode current collector and the positive electrode active material layer, in the positive electrode active material layer, and the positive electrode active material. It may be included between the layer and the inorganic layer, or in the inorganic layer, and may be added in an amount of 1 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the positive electrode active material or the inorganic material. For example, the binder may be added in the range of 1 to 30 parts by weight, 1 to 20 parts by weight, or 1 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the positive electrode active material or the inorganic material. For example, the binder may be polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, polybenzimidazole, polyimide, polyvinylacetate, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch. , Hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polymethyl methacrylate, polyaniline, acrylonitrile butadiene styrene, phenol resin, epoxy resin , Polyethylene terephthalate, polytetrafluoroethylene, polyphenylene sulfide, polyamideimide, polyetherimide, polyethersulfone, polyamide, polyacetal, polyphenylene oxide, polybutylene terephthalate, ethylene-propylene-diene Consisting of terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR) and fluorine rubber It may be one or more selected from the group. For example, when two or more binders of the above examples are used, the various copolymers in which the two or more binders are polymerized may be a binder.

상기 제1 조성물 또는 제2 조성물은 상술한 양극 활물질 또는 무기물에 도전 통로를 제공하여 전기전도성을 보다 향상시키기 위하여 선택적으로 도전재를 더욱 포함할 수 있다. 상기 도전재로는 일반적으로 리튬 이차전지에 사용되는 것은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 예로 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유(예. 기상성장 탄소섬유) 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 도전성 재료를 사용할 수 있다. 도전재의 함량은 적당하게 조절하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 양극 활물질 또는 무기물 및 도전재의 중량비가 99:1 내지 90:10 범위로 첨가될 수 있다.The first composition or the second composition may optionally further include a conductive material to provide a conductive passage to the above-described positive electrode active material or inorganic material to further improve electrical conductivity. As the conductive material, any one generally used in a lithium secondary battery may be used, and examples thereof include carbon-based materials such as carbon black, acetylene black, ketjen black, and carbon fibers (eg, vapor-grown carbon fibers); Metal materials such as metal powder or metal fibers such as copper, nickel, aluminum and silver; Conductive materials containing conductive polymers such as polyphenylene derivatives or mixtures thereof can be used. The content of the conductive material can be appropriately adjusted. For example, the weight ratio of the positive electrode active material or the inorganic material and the conductive material may be added in a range of 99: 1 to 90:10.

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

준비된 제1 조성물을 양극 집전체 상에 직접 도포 및 건조하여 양극 극판을 제조할 수 있다. 다르게는, 상기 제1 조성물을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 상기 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 양극 집전체 상에 라미네이션하여 양극 극판을 제조할 수 있다.The prepared first composition may be directly applied onto a positive electrode current collector and dried to prepare a positive electrode plate. Alternatively, the first composition may be cast on a separate support, and then a film obtained by peeling from the support may be laminated on a cathode current collector to prepare a cathode electrode plate.

한편, 상기 제1 조성물 또는 제2 조성물은 용매를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the first composition or the second composition may further include a solvent.

상기 용매로는 N-메틸피롤리돈, 아세톤 또는 물 등이 사용될 수 있으나, 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다.N-methylpyrrolidone, acetone or water may be used as the solvent, but is not limited thereto, and any solvent may be used as long as it can be used in the art.

하나의 구체적인 예에서, 상기 제1 조성물의 총 중량을 기준으로 상기 리튬 전이금속 산화물의 함량은 80 내지 98 중량%일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 조성물의 총 중량을 기준으로 상기 리튬 전이금속 산화물의 함량은 85 내지 98 중량%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one specific example, the content of the lithium transition metal oxide may be 80 to 98% by weight based on the total weight of the first composition. For example, the content of the lithium transition metal oxide may be 85 to 98 wt% based on the total weight of the first composition, but is not limited thereto.

하나의 구체적인 예에서, 상기 제2 조성물의 총 중량을 기준으로 상기 무기물의 함량은 80 내지 98 중량%일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 조성물의 총 중량을 기준으로 상기 무기물의 함량은 85 내지 98 중량%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In one specific example, the content of the inorganic material may be 80 to 98% by weight based on the total weight of the second composition. For example, the inorganic content may be 85 to 98 wt% based on the total weight of the second composition, but is not limited thereto.

예를 들어, 상기 제1 조성물 또는 제2 조성물을 도포한 후, 건조할 때 있어서, 상기 건조는 80 내지 130℃의 온도 범위에서 약 5 분 내지 30 분 동안 1차 건조함으로써 수행될 수 있다.For example, after applying the first composition or the second composition, when drying, the drying may be carried out by primary drying for about 5 to 30 minutes in the temperature range of 80 to 130 ℃.

본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 리튬 이차전지는 상술한 바와 같은 이차전지용 양극; 상기 양극에 대향하여 배치되는 음극; 및 상기 양극 및 상기 음극 사이에 배치되는 전해질;을 포함한다. In another aspect of the invention, the lithium secondary battery is a secondary battery positive electrode as described above; A cathode disposed opposite the anode; And an electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode.

상기 이차전지용 양극은 상술한 양극 집전체, 양극 활물질층 및 무기물층을 필수적으로 포함하고, 이에 대한 설명은 상술한 바를 참조한다. 나아가, 상기 양극 활물질 층은 상술한 리튬 전이금속 산화물을 필수 성분으로 하고, 이 필수 성분 이외에 리튬 이차전지에서 통상적으로 사용되는 양극 활물질 재료를 추가적으로 더 포함할 수 있다.The secondary battery positive electrode essentially includes the positive electrode current collector, the positive electrode active material layer, and the inorganic material layer, and the description thereof will be referred to the above. Furthermore, the positive electrode active material layer may include the above-described lithium transition metal oxide as an essential component, and may further include a positive electrode active material commonly used in a lithium secondary battery in addition to the essential component.

예를 들어, LiaA'1-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 추가적으로 더 포함할 수 있다:For example, Li a A ' 1-b B b D 2 (wherein 0.90 ≦ a ≦ 1 and 0 ≦ b ≦ 0.5); Li a E 1-b B b 0 2-c D c (wherein 0.90 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05); LiE 2-b B b 0 4-c D c (wherein 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05); Li a Ni 1-bc Co b B c D α (wherein 0.90 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α ≦ 2); Li a Ni 1-bc Co b B c 0 2-α F α (wherein 0.90 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α <2); Li a Ni 1-bc Co b B c O 2-α F 2 (wherein 0.90 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α <2); Li a Ni 1-bc Mn b B c D α (wherein 0.90 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α ≦ 2); Li a Ni 1-bc Mn b B c O 2-α F α (wherein 0.90 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α <2); Li a Ni 1-bc Mn b B c O 2-α F 2 (wherein 0.90 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.05, and 0 <α <2); 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 (wherein 0.90 ≦ a ≦ 1, 0.001 ≦ b ≦ 0.1); Li a CoG b O 2 (wherein 0.90 ≦ a ≦ 1, 0.001 ≦ b ≦ 0.1); Li a MnG b O 2 (wherein 0.90 ≦ a ≦ 1, 0.001 ≦ b ≦ 0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (wherein 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); It may further comprise a compound represented by any one of the formula of LiFePO 4 :

상기 화학식에 있어서, A'은 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. 예를 들어, LiCoO2, LiMnx''O2x''(x''=1, 2), LiNi1-x''Mnx''O2x''(0<x''<1), LiNi1-x''-y''Cox''Mny''O2 (0≤x''≤0.5, 0≤y''≤0.5), FePO4 등이다.In the above formula, A 'is Ni, Co, Mn, or a combination thereof; B is Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, rare earth elements or combinations 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 a combination 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. For example, LiCoO 2 , LiMn x '' O 2x '' (x '' = 1, 2), LiNi 1-x '' Mn x '' O 2x '' (0 <x ''<1), LiNi 1-x ''-y '' Co x '' Mn y '' O 2 (0≤x''≤0.5, 0≤y''≤0.5), FePO 4 and the like.

한편, 상기 음극은 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.On the other hand, the negative electrode may be manufactured by the following method.

예를 들어, 음극 활물질, 도전재, 바인더 및 용매를 혼합하여 음극 활물질 조성물이 준비된다. 상기 음극 활물질 조성물이 금속 집전체 상에 직접 코팅 및 건조되어 음극판이 제조된다. 다르게는, 상기 음극 활물질 조성물이 별도의 지지체상에 캐스팅된 다음, 상기 지지체로부터 박리된 필름이 금속 집전체상에 라미네이션되어 음극판이 제조될 수 있다.For example, a negative electrode active material composition is prepared by mixing a negative electrode active material, a conductive material, a binder, and a solvent. The negative electrode active material composition is directly coated and dried on a metal current collector to prepare a negative electrode plate. Alternatively, the negative electrode active material composition may be cast on a separate support, and then a film peeled from the support may be laminated on a metal current collector to prepare a negative electrode plate.

상기 음극 활물질은 당해 기술분야에서 리튬전지의 음극 활물질로 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다. 예를 들어, 리튬 금속, 리튬과 합금 가능한 금속, 전이금속 산화물, 비전이금속산화물 및 탄소계 재료로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.The negative electrode active material may be any one that can be used as a negative electrode active material of a lithium battery in the art. For example, it may include one or more selected from the group consisting of lithium metal, a metal alloyable with lithium, a transition metal oxide, a non-transition metal oxide, and a carbon-based material.

예를 들어, 상기 리튬과 합금가능한 금속은 Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb Si-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Si는 아님), Sn-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 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, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, 또는 Te일 수 있다. 예를 들어, 상기 전이금속 산화물은 리튬 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 등일 수 있다. 예를 들어, 상기 비전이금속 산화물은 SnO2, SiOx'''(0<x'''<2) 등일 수 있다. For example, the metal alloyable with lithium is Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb Si-Y alloy (The Y is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, group 14 element, transition metal, rare earth Element or a combination thereof, not Si), Sn-Y alloy (Y is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, group 14 element, transition metal, rare earth element or combination thereof, and not Sn. ) And the like. As the element Y, 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, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, or Te. For example, the transition metal oxide may be lithium titanium oxide, vanadium oxide, lithium vanadium oxide, or the like. 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 carbonaceous material may be crystalline carbon, amorphous carbon or a mixture thereof. The crystalline carbon may be graphite such as amorphous, plate-like, flake, spherical or fibrous natural graphite or artificial graphite, and the amorphous carbon may be soft carbon (low temperature calcined carbon) or hard carbon (hard). carbon, mesophase pitch carbide, calcined coke, and the like.

음극 활물질 조성물에서 도전재, 바인더 및 용매는 상기 양극 활물질 조성물(즉, 제1 조성물)의 경우와 동일한 것을 사용할 수 있다.In the negative electrode active material composition, the same conductive material, binder, and solvent as in the case of the positive electrode active material composition (ie, the first composition) may be used.

상기 음극 활물질, 도전재, 바인더 및 용매의 함량은 리튬 전지에서 통상적으로 사용하는 수준이다. 리튬 전지의 용도 및 구성에 따라 상기 도전재, 바인더 및 용매 중 하나 이상이 생략될 수 있다.The amount of the negative electrode active material, the conductive material, the binder, and the solvent is at a level commonly used in lithium batteries. At least one of the conductive material, the binder, and the solvent may be omitted according to the use and configuration of the lithium battery.

다음으로, 상기 양극과 음극 사이에 삽입될 세퍼레이터가 준비된다.Next, a separator to be inserted between the positive electrode and the negative electrode is prepared.

상기 세퍼레이터는 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용가능하다. 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.The separator may be used as long as it is commonly used in lithium batteries. A low resistance to the ion migration of the electrolyte and excellent in the ability to hydrate the electrolyte can be used. For example, it is selected from glass fiber, polyester, Teflon, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), or a combination thereof, and may be in a nonwoven or woven form. For example, a rollable separator such as polyethylene or polypropylene may be used for a lithium ion battery, and a separator having excellent organic electrolyte solution impregnation ability may be used for a lithium ion polymer battery. For example, the separator may be manufactured 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 separator composition is prepared by mixing a polymer resin, a filler, and a solvent. The separator composition may be directly coated and dried on the electrode to form a separator. Alternatively, after the separator composition is cast and dried on a support, a separator film separated from the support may be laminated on the electrode to form a separator.

상기 세퍼레이터 제조에 사용되는 고분자 수지는 특별히 한정되지 않으며, 전극판의 결합재에 사용되는 물질들이 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다.The polymer resin used to manufacture the separator is not particularly limited, and any materials used for the binder of the electrode plate may be used. For example, vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate or mixtures thereof and the like can be used.

다음으로 전해질이 준비된다.Next, the electrolyte is prepared.

예를 들어, 상기 전해질은 유기전해액일 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 사용가능하다. 상기 고체 전해질은 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, it may be boron oxide, lithium oxynitride, and the like, but is not limited thereto, and any one that can be used as a solid electrolyte in the art may be used. The solid electrolyte may be formed on the negative electrode by sputtering or the like.

예를 들어, 유기전해액은 유기용매에 리튬염이 용해되어 제조될 수 있다.For example, the organic electrolyte may be prepared by dissolving lithium salt in an organic solvent.

상기 유기용매는 당해 기술분야에서 유기 용매로 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트, 플루오로에틸렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 에틸프로필카보네이트, 메틸이소프로필카보네이트, 디프로필카보네이트, 디부틸카보네이트, 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 used as long as it can be used as an organic solvent in the art. For example, propylene carbonate, ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, dipropyl carbonate, dibutyl carbonate , Benzonitrile, acetonitrile, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, γ-butyrolactone, dioxolane, 4-methyldioxolane, N, N-dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide , Dioxane, 1,2-dimethoxyethane, sulfolane, dichloroethane, chlorobenzene, nitrobenzene, diethylene glycol, dimethyl ether or a mixture thereof.

상기 리튬염도 당해 기술분야에서 리튬염으로 사용될 수 있는 것이라면 모두사용될 수 있다. 예를 들어, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(Cx''''F2x''''+1SO2)(Cy''''F2y''''+1SO2)(단 x'''',y''''는 자연수), LiCl, LiI 또는 이들의 혼합물 등이다.Any lithium salt may be used as long as it can be used as a lithium salt in the art. 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 , LiN (C x '''' F 2x '''' + 1 SO 2 ) (C y '''' F 2y '''' + 1 SO 2 ) (where x '''', y '''' is a natural number) , LiCl, LiI or a mixture thereof.

도 1에서 보여지는 바와 같이 상기 리튬 이차전지(1)는 양극(3), 음극(2) 및 세퍼레이터(4)를 포함한다. 상술한 양극(3), 음극(2) 및 세퍼레이터(4)가 와인딩되거나 접혀서 전지케이스(5)에 수용된다. 이어서, 상기 전지케이스(5)에 유기전해액이 주입되고 캡(cap) 어셈블리(6)로 밀봉되어 리튬 이차전지(1)가 완성된다. 상기 전지케이스(5)는 원통형, 각형, 박막형 등일 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬 이차전지(1)는 박막형전지일 수 있다. 상기 리튬 이차전지(1)는 리튬이온전지일 수 있다.As shown in FIG. 1, the lithium secondary battery 1 includes a positive electrode 3, a negative electrode 2, and a separator 4. The positive electrode 3, the negative electrode 2, and the separator 4 described above are wound or folded to be accommodated in the battery case 5. Subsequently, the organic electrolyte is injected into the battery case 5 and sealed with a cap assembly 6 to complete the lithium secondary battery 1. The battery case 5 may be cylindrical, rectangular, thin film, or the like. For example, the lithium secondary battery 1 may be a thin film type battery. The lithium secondary battery 1 may be a lithium ion battery.

상기 양극 및 음극 사이에 세퍼레이터가 배치되어 전지구조체가 형성될 수 있다. 상기 전지구조체가 바이셀 구조로 적층된 다음, 유기 전해액에 함침되고, 얻어진 결과물이 파우치에 수용되어 밀봉되면 리튬이온폴리머전지가 완성된다.A separator may be disposed between the positive electrode and the negative electrode to form a battery structure. The battery structure is stacked in a bi-cell structure, and then impregnated in an organic electrolyte, and the resultant is accommodated in a pouch and sealed to complete a lithium ion polymer battery.

상기 리튬 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 전지를 포함하는 중대형 디바이스 전지 모듈의 단위 전지로도 사용될 수 있다.The lithium secondary battery may not only be used in a battery used as a power source for a small device, but may also be used as a unit cell of a medium-large device battery module including a plurality of batteries.

상기 중대형 디바이스의 예로는 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 xEV; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 전기 상용차; 또는 전력 저장용 시스템; 등을 들 수 있지만, 이들로서 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 리튬 이차전지는 고출력, 고전압 및 고온 구동이 요구되는 기타 모든 용도에 사용될 수 있다.Examples of such medium and large devices include a power tool; XEVs including Electric Vehicles (EVs), Hybrid Electric Vehicles (HEVs), and Plug-in Hybrid Electric Vehicles (PHEVs); Electric two-wheeled vehicles including E-bikes and E-scooters; Electric golf carts; Electric trucks; Electric commercial vehicles; Or a system for storing power; Although these etc. are mentioned, It is not limited to these. In addition, the lithium secondary battery may be used for all other applications requiring high power, high voltage, and high temperature driving.

이하의 실시예 및 비교예를 통하여 예시적인 구현예들이 더욱 상세하게 설명된다. 단, 실시예는 기술적 사상을 예시하기 위한 것으로서 이들만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.Exemplary embodiments are described in more detail through the following examples and comparative examples. However, the embodiments are provided to illustrate the technical idea, and the scope of the present invention is not limited only to these examples.

(양극의 제조)(Manufacture of Anode)

실시예 1Example 1

양극 활물질로 LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 96 중량%, 도전재로 super-p 2 중량% 및 바인더로 폴리비닐리덴플루오라이드 2 중량%를 혼합하여 제1 조성물을 제조하였다. 상기 제1 조성물을 두께가 20㎛ 정도의 양극 집전체인 알루미늄(Al) 박막에 도포하고, 약 80℃에서 20분 동안 건조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하여 양극 활물질층을 얻었다.A first composition was prepared by mixing LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 96 wt% as the cathode active material, super-p 2 wt% as the conductive material, and 2 wt% polyvinylidene fluoride as the binder. The first composition was applied to an aluminum (Al) thin film, which is a positive electrode current collector having a thickness of about 20 μm, dried at about 80 ° C. for 20 minutes, and then subjected to roll press to obtain a positive electrode active material layer.

상기 양극 활물질층 상에 무기물로 ZnO(비표면적: 3.3g/m2) 95 중량% 및 바인더로 폴리비닐리덴플루오라이드 5 중량 %를 혼합하여 얻은 제2 조성물을 도포하여 무기물층을 형성하였다. 그 다음, 약 80℃에서 20분 동안 건조하여 이중 코팅된 양극을 제조하였다. 이때, 상기 양극활물질층의 두께는 약 30㎛ 이고, 무기물층의 두께는 약 10㎛ 이며, 양극활물질층과 무기물층의 두께비는 3:1 정도였다. On the positive electrode active material layer, a second composition obtained by mixing 95% by weight of ZnO (specific surface area: 3.3 g / m 2 ) with 5% by weight of polyvinylidene fluoride with a binder was applied to form an inorganic material layer. Then, drying was performed at about 80 ° C. for 20 minutes to prepare a double coated anode. At this time, the thickness of the positive electrode active material layer was about 30㎛, the thickness of the inorganic material layer was about 10㎛, the thickness ratio of the positive electrode active material layer and the inorganic material layer was about 3: 1.

실시예 2Example 2

상기 무기물로 Mg(OH)2(비표면적: 7.2g/m2)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 양극을 제조하였다. A positive electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that Mg (OH) 2 (specific surface area: 7.2 g / m 2 ) was used as the inorganic material.

실시예 3Example 3

상기 무기물로 AlO(OH)(비표면적: 3.6g/m2)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 양극을 제조하였다. A positive electrode was manufactured in the same manner as in Example 1, except that AlO (OH) (specific surface area: 3.6 g / m 2 ) was used as the inorganic material.

실시예 4Example 4

상기 무기물로 Al(OH)3(비표면적: 5.3g/m2)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 양극을 제조하였다. A positive electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that Al (OH) 3 (specific surface area: 5.3 g / m 2 ) was used as the inorganic material.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 1에서 양극활물질층 상에 무기물층을 형성하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 양극을 제조하였다.A positive electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that the inorganic layer was not formed on the cathode active material layer in Example 1.

비교예 2Comparative Example 2

양극 활물질로 LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 90 중량%, 무기물로 ZnO(비표면적: 3.3g/m2) 6 중량%, 도전재로 super-p 2 중량% 및 바인더로 폴리비닐리덴플루오라이드 2 중량%를 혼합하여 양극 조성물을 제조하였다. 상기 양극 조성물을 두께가 20㎛ 정도의 양극 집전체인 알루미늄(Al) 박막에 도포하고, 약 80℃에서 20분 동안 건조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하여 양극을 제조하였다. 이 때, 상기 양극활물질층의 두께는 약 30㎛ 였다.90 wt% LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 as the positive electrode active material, 6 wt% ZnO (specific surface area: 3.3 g / m 2 ) as the inorganic material, 2 wt% super-p as the conductive material, and polyvinylidene fluoride 2 as the binder The positive electrode composition was prepared by mixing the wt%. The positive electrode composition was applied to a thin film of aluminum (Al), which is a positive electrode current collector having a thickness of about 20 μm, dried at about 80 ° C. for 20 minutes, and then subjected to roll press to prepare a positive electrode. At this time, the thickness of the cathode active material layer was about 30 μm.

비교예 3Comparative Example 3

상기 무기물로 ZrO2를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 양극을 제조하였다.A positive electrode was manufactured in the same manner as in Example 1, except that ZrO 2 was used as the inorganic material.

평가예 1: 전기화학특성 평가Evaluation Example 1 Evaluation of Electrochemical Properties

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 양극과, 에틸렌 카보네이트(EC), 에틸렌메틸렌카보네이트(EMC) 및 디메틸카보네이트(DMC)의 혼합 용매(EC:EMC:DMC는 2:4:4의 부피비)에 LiPF6가 1.15M의 농도가 되도록 용해시킨 전해질을 사용하여, 반쪽 전지를 제조하였다.A mixed solvent (EC: EMC: DMC) of the positive electrode prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, and ethylene carbonate (EC), ethylene methylene carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC) is 2: 4: LiPF 6 is using the electrolyte dissolved to a concentration of 1.15M, was prepared in the half-cell in a volume ratio of 4).

각각의 반쪽 전지들에 대해, 작동 전압 2.5 내지 4.35 V에서의 전기화학특성(예를 들어, 율별 용량, 고율 특성, 50 사이클 후 상온 수명, 50 사이클 후 고온(45℃) 수명)을 측정하여, 결과를 하기 표 1에 나타내었다.For each half cell, the electrochemical properties (e.g. rate-specific capacity, high rate characteristics, room temperature life after 50 cycles, high temperature (45 ° C) life after 50 cycles) at operating voltages of 2.5 to 4.35 V are measured, The results are shown in Table 1 below.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 0.1C0.1C 충전용량(mAh)Charge capacity (mAh) 6.276.27 6.286.28 6.356.35 6.306.30 6.186.18 6.216.21 6.326.32 방전용량(mAh)Discharge Capacity (mAh) 5.725.72 5.735.73 5.795.79 5.755.75 5.645.64 5.575.57 5.645.64 초기효율(%)Initial Efficiency (%) 91.291.2 91.291.2 91.291.2 91.191.1 91.391.3 89.789.7 89.289.2 율별 용량
(mAh)
Rate capacity
(mAh)
0.1C0.1C 5.725.72 5.735.73 5.795.79 5.755.75 5.645.64 5.575.57 5.645.64
0.2C0.2C 5.565.56 5.575.57 5.635.63 5.595.59 5.495.49 5.325.32 5.375.37 0.33C0.33C 5.435.43 5.445.44 5.505.50 5.465.46 5.385.38 5.235.23 5.305.30 0.5C0.5C 5.325.32 5.335.33 5.395.39 5.355.35 5.275.27 5.045.04 5.125.12 1.0C1.0C 5.175.17 5.185.18 5.245.24 5.205.20 5.115.11 4.884.88 4.954.95 2.0C2.0C 4.974.97 5.005.00 5.055.05 5.005.00 4.884.88 4.684.68 4.734.73 고율특성(%)High rate characteristic (%) 1.0C/0.2C1.0C / 0.2C 93.093.0 93.193.1 93.093.0 93.193.1 93.193.1 91.791.7 92.292.2 2.0C/0.2C2.0C / 0.2C 89.489.4 89.889.8 89.789.7 89.689.6 88.988.9 88.088.0 88.188.1 상온수명(%)Room temperature life (%) 4.35V4.35V 90.690.6 90.190.1 89.289.2 89.889.8 76.676.6 82.982.9 81.181.1 고온수명(%)High temperature life (%) 4.35V4.35V 81.981.9 81.781.7 78.078.0 79.679.6 67.867.8 73.273.2 71.571.5

상기 표 1을 참조하면, 무기물층을 포함하는 실시예 1 내지 4에 따른 양극을 사용한 반쪽 전지는 동일하게 무기물을 포함하는 비교예 2 및 3에 따른 양극을 사용한 반쪽 전지 뿐만 아니라, 무기물을 포함하지 않는 비교예 1에 따른 양극을 사용한 반쪽 전지와 비교하더라도, 용량 및 고율 특성의 감소가 없다. 특히, 무기물을 포함한 비교예 2 및 3과 비교하여, 실시예 1 내지 4에 따른 양극을 사용한 반쪽 전지는 우수한 고율 특성을 발휘한다. 뿐만 아니라, 비교예에 따른 양극을 사용한 반쪽 전지에 비해 현저히 우수한 수준의 상온/고온 수명 특성을 발휘할 수 있다. 즉, 본 발명의 양극을 포함한 전지는 전지 용량을 적절한 수준으로 유지하면서도, 우수한 수명 특성을 발휘함을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, the half cell using the positive electrode according to Examples 1 to 4 including the inorganic layer, as well as the half cell using the positive electrode according to Comparative Examples 2 and 3 containing the same inorganic material, it does not contain an inorganic material Compared with the half cell using the positive electrode according to Comparative Example 1 which does not, there is no reduction in capacity and high rate characteristics. In particular, compared with Comparative Examples 2 and 3 containing an inorganic substance, the half battery using the positive electrodes according to Examples 1 to 4 exhibits excellent high rate characteristics. In addition, compared to the half-cell using the positive electrode according to the comparative example can exhibit a significantly superior level of room temperature / high temperature life characteristics. That is, it can be seen that the battery including the positive electrode of the present invention exhibits excellent life characteristics while maintaining the battery capacity at an appropriate level.

평가예 2: 고온 안정성 평가Evaluation Example 2: High Temperature Stability Evaluation

상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1에서 제조된 양극과, 에틸렌 카보네이트(EC), 에틸렌메틸렌카보네이트(EMC) 및 디메틸카보네이트(DMC)의 혼합 용매(EC:EMC:DMC는 2:4:4의 부피비)에 LiPF6가 1.15M의 농도가 되도록 용해시킨 전해질을 사용하여, 반쪽 전지를 제조하였다.A mixed solvent (EC: EMC: DMC) of the positive electrode prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Example 1, and ethylene carbonate (EC), ethylene methylene carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC) is 2: 4: 4. A half cell was prepared using an electrolyte in which LiPF 6 was dissolved in a volume ratio of 1.15 M).

각각의 반쪽 전지들을 고온(80℃)에서 저장하고, 시간이 경과함에 따른 가스 발생량을 측정하여, 결과를 도 4에 도시하였다.Each half cell was stored at high temperature (80 ° C.) and the amount of gas generated over time was measured, and the results are shown in FIG. 4.

도 4를 참조하면, 실시예 1 내지 2에 따른 양극을 사용한 반쪽 전지는 비교예 1에 따른 양극을 사용한 반쪽 전지에 비해, 고온 저장 시 훨씬 더 낮은 양의 가스가 발생하였다. Referring to FIG. 4, the half cell using the positive electrodes according to Examples 1 to 2 generated a much lower amount of gas during high temperature storage than the half cell using the positive electrode according to Comparative Example 1.

즉, 본 발명에 따른 무기물층을 포함한 양극을 사용할 경우, 고온 저장 시의 가스 발생량이 억제되며, 이에 따라 우수한 수준의 고온 안정성을 발휘함을 확인할 수 있다.That is, when using the anode including the inorganic layer according to the present invention, the amount of gas generated during high temperature storage is suppressed, it can be seen that exhibits an excellent level of high temperature stability.

평가예 3: 고온 저장 특성 측정Evaluation Example 3: Measurement of High Temperature Storage Characteristics

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에서 제조된 양극과, 에틸렌 카보네이트(EC), 에틸렌메틸렌카보네이트(EMC) 및 디메틸카보네이트(DMC)의 혼합 용매(EC:EMC:DMC는 2:4:4의 부피비)에 LiPF6가 1.15M의 농도가 되도록 용해시킨 전해질과, 리튬 금속을 음극으로 사용하여, 코인셀을 제조하였다.A mixed solvent (EC: EMC: DMC) of the positive electrode prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, and ethylene carbonate (EC), ethylene methylene carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC) is 2: 4: 4. A coin cell was prepared using an electrolyte in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.15 M and a lithium metal as a negative electrode in a volume ratio).

각각의 반쪽 전지들을 SOC 100%(만충전 상태)에서 고온(60℃)에서 7일 간 저장한 후, 저장하기 전후의 전하 이동 저항(charge transfer resistance: Rct)을 측정하여, 결과를 도 5에 도시하였다. 이때, 상기 Rct 값이 낮을수록 고온 저장 특성이 좋은 것으로 평가한다.Each half cell was stored at SOC at 100% (full charge) for 7 days at high temperature (60 ° C.), and then the charge transfer resistance (Rct) before and after storage was measured, and the results are shown in FIG. 5. Shown. In this case, the lower the Rct value, the better the high temperature storage characteristics.

도 5를 참조하면, 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에서 제조된 양극을 사용한 코인셀의 고온 저장 전 Rct 값은 거의 유사하였으나, 고온 저장을 수행한 후의 Rct 값은, 실시예 1 내지 4에서 제조된 양극을 사용한 코인셀이 현저히 낮게 나타났다.Referring to FIG. 5, the Rct values before the high temperature storage of the coin cells using the anodes prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were almost similar. However, the Rct values after the high temperature storage were performed in Examples 1 to 4, respectively. Coin cell using the prepared positive electrode was significantly lower.

즉, 본 발명에 따른 무기물층을 포함한 양극을 사용할 경우, 고온 저장 시의 Rct 값 상승을 억제할 수 있으며, 이에 따라 우수한 수준의 고온 저장 특성을 발휘함을 확인할 수 있다.That is, in the case of using the anode including the inorganic layer according to the present invention, it is possible to suppress the increase in the Rct value during high temperature storage, and thus it can be confirmed that the high level of high temperature storage characteristics are exhibited.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.In the above described a preferred embodiment according to the present invention with reference to the drawings and embodiments, but this is only exemplary, those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. You will understand. Therefore, the protection scope of the present invention should be defined by the appended claims.

Claims (10)

양극 집전체;
상기 양극 집전체의 적어도 일면 상에 배치되고, 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 양극 활물질층; 및
상기 양극 활물질층 상에 배치된 무기물층을 포함하고,
상기 무기물층은 Mg, Al, 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속의 산화물 또는 수산화물인 무기물을 포함하는 이차전지용 양극:
<화학식 1>
LixNiyM1-yO2-zAz
상기 식에서,
0.9≤x≤1.2, 0.7≤y≤0.98, 0≤z<0.2이고,
M은 1종 이상의 산화수 +2 또는 +3가의 금속 또는 전이금속 원소이고;
A는 1종 이상의 산화수 -1 또는 -2가의 원소이다.
A positive electrode current collector;
A cathode active material layer disposed on at least one surface of the cathode current collector and including a lithium transition metal oxide represented by Formula 1 below; And
Including an inorganic material layer disposed on the positive electrode active material layer,
The inorganic layer positive electrode for a secondary battery comprising an inorganic material which is an oxide or hydroxide of one or more metals selected from the group consisting of Mg, Al, and Zn:
<Formula 1>
Li x Ni y M 1-y O 2-z A z
Where
0.9 ≦ x ≦ 1.2, 0.7 ≦ y ≦ 0.98, 0 ≦ z <0.2,
M is at least one oxidation or water +2 or + trivalent metal or transition metal element;
A is at least one oxidation number -1 or -divalent element.
제1항에 있어서,
상기 무기물은 비표면적이 10 m2/g 이하인, 이차전지용 양극.
The method of claim 1,
The inorganic material has a specific surface area of 10 m 2 / g or less, the positive electrode for a secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 무기물은 Mg(OH)2, AlO(OH), Al(OH)3 및 ZnO 중 선택되는 하나 이상인, 이차전지용 양극.
The method of claim 1,
The inorganic material is one or more selected from Mg (OH) 2 , AlO (OH), Al (OH) 3 and ZnO, the positive electrode for secondary batteries.
제1항에 있어서,
상기 양극 활물질층 대 무기물층의 두께비는 2:1 내지 4:1인, 이차전지용 양극.
The method of claim 1,
The thickness ratio of the positive electrode active material layer to the inorganic material layer is 2: 1 to 4: 1, the secondary battery positive electrode.
제1항에 있어서,
상기 양극 활물질층의 두께는 6 ㎛ 내지 40 ㎛인, 이차전지용 양극.
The method of claim 1,
The positive electrode active material layer has a thickness of 6 μm to 40 μm.
제1항에 있어서,
상기 무기물층의 두께는 3 ㎛ 내지 10 ㎛인, 이차전지용 양극.
The method of claim 1,
The inorganic layer has a thickness of 3 μm to 10 μm.
제1항에 있어서,
상기 M은 Al, Mg, Mn, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소인, 이차전지용 양극.
The method of claim 1,
M is one or more elements selected from the group consisting of Al, Mg, Mn, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W and Bi , Anode for secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 리튬 전이금속 산화물은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는, 이차전지용 양극:
<화학식 2>
Lix'Niy'Co1-y'-z'Alz'O2
<화학식 3>
Lix'Niy'Co1-y'-z'Mnz'O2
상기 화학식 2 및 화학식 3에서, 0.9≤x'≤1.2, 0.8≤y'≤0.98, 0<z'<0.1, 0<1-y'-z'<0.2이다.
The method of claim 1,
The lithium transition metal oxide is represented by the following Chemical Formula 2 or Formula 3, the secondary battery positive electrode:
<Formula 2>
Li x ' Ni y' Co 1-y'-z ' Al z' O 2
<Formula 3>
Li x ' Ni y' Co 1-y'-z ' Mn z' O 2
In Formulas 2 and 3, 0.9 ≦ x '≦ 1.2, 0.8 ≦ y' ≦ 0.98, 0 <z '<0.1, and 0 <1-y'-z'<0.2.
양극 집전체의 적어도 일면 상에 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 제1 조성물을 도포하여, 양극 활물질층을 형성하는 단계; 및
상기 양극 활물질층 상에 Mg, Al, 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속의 산화물 또는 수산화물인 무기물을 포함하는 제2 조성물을 도포하여, 무기물층을 형성하는 단계;를 포함하는 이차전지용 양극의 제조방법:
<화학식 1>
LixNiyM1-yO2-zAz
상기 식에서,
0.9≤x≤1.2, 0.7≤y≤0.98, 0≤z<0.2이고,
M은 1종 이상의 산화수 +2 또는 +3가의 금속 또는 전이금속 원소이고;
A는 1종 이상의 산화수 -1 또는 -2가의 원소이다.
Forming a cathode active material layer by applying a first composition including a lithium transition metal oxide represented by Formula 1 on at least one surface of a cathode current collector; And
Forming an inorganic layer by applying a second composition including an inorganic material which is an oxide or a hydroxide of at least one metal selected from the group consisting of Mg, Al, and Zn on the cathode active material layer; Manufacturing Method:
<Formula 1>
Li x Ni y M 1-y O 2-z A z
Where
0.9 ≦ x ≦ 1.2, 0.7 ≦ y ≦ 0.98, 0 ≦ z <0.2,
M is at least one oxidation or water +2 or + trivalent metal or transition metal element;
A is at least one oxidation number -1 or -divalent element.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 이차전지용 양극;
상기 양극에 대향하여 배치되는 음극; 및
상기 양극 및 상기 음극 사이에 배치되는 전해질;을 포함하는 리튬 이차전지.
A secondary battery positive electrode according to any one of claims 1 to 9;
A cathode disposed opposite the anode; And
And a electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode.
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