KR20190117049A - Positive electrode active material for secondary battery, method for preparing the same, and secondary battery comprising the same - Google Patents
Positive electrode active material for secondary battery, method for preparing the same, and secondary battery comprising the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20190117049A KR20190117049A KR1020180040079A KR20180040079A KR20190117049A KR 20190117049 A KR20190117049 A KR 20190117049A KR 1020180040079 A KR1020180040079 A KR 1020180040079A KR 20180040079 A KR20180040079 A KR 20180040079A KR 20190117049 A KR20190117049 A KR 20190117049A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- raw material
- coating raw
- positive electrode
- active material
- electrode active
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G53/00—Compounds of nickel
- C01G53/40—Nickelates
- C01G53/42—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2
- C01G53/44—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese
- C01G53/50—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese of the type [MnO2]n-, e.g. Li(NixMn1-x)O2, Li(MyNixMn1-x-y)O2
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/90—Carbides
- C01B32/914—Carbides of single elements
- C01B32/991—Boron carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B35/00—Boron; Compounds thereof
- C01B35/08—Compounds containing boron and nitrogen, phosphorus, oxygen, sulfur, selenium or tellurium
- C01B35/10—Compounds containing boron and oxygen
- C01B35/1045—Oxyacids
- C01B35/1054—Orthoboric acid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G41/00—Compounds of tungsten
- C01G41/02—Oxides; Hydroxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
- H01M4/366—Composites as layered products
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
- H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/40—Electric properties
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 코팅성이 우수한 복합 코팅층을 포함하는 이차전지용 양극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a cathode active material for a secondary battery including a composite coating layer having excellent coating properties, a method for preparing the same, and a lithium secondary battery including the same.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지며, 사이클 수명이 길고, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다. As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as a source of energy is rapidly increasing. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries having high energy density and voltage, long cycle life, and low self discharge rate have been commercialized and widely used.
리튬 이차전지의 양극 활물질로는 리튬 전이금속 복합 산화물이 이용되고 있으며, 이중에서도 작용전압이 높고 용량 특성이 우수한 LiCoO2의 리튬코발트 복합금속 산화물이 주로 사용되고 있다. 그러나, LiCoO2는 탈 리튬에 따른 결정 구조의 불안정화로 열적 특성이 매우 열악하고, 또 고가이기 때문에 전기 자동차 등과 같은 분야의 동력원으로 대량 사용하기에는 한계가 있다. Lithium transition metal composite oxide is used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery, and among these, lithium cobalt composite metal oxide of LiCoO 2 having a high operating voltage and excellent capacity characteristics is mainly used. However, since LiCoO 2 is very poor in thermal properties due to destabilization of crystal structure due to de-lithium and is expensive, there is a limit to using LiCoO 2 as a power source in fields such as electric vehicles.
LiCoO2를 대체하기 위한 재료로서, 리튬망간 복합금속 산화물(LiMnO2 또는 LiMn2O4 등), 리튬 인산철 화합물(LiFePO4 등) 또는 리튬니켈 복합금속 산화물(LiNiO2 등) 등이 개발되었다. 이중에서도 약 200mAh/g의 높은 가역용량을 가져 대용량의 전지 구현이 용이한 리튬니켈 복합금속 산화물에 대한 연구 및 개발이 보다 활발히 연구되고 있다. 그러나, LiNiO2는 LiCoO2와 비교하여 열안정성이 나쁘고, 충전 상태에서 외부로부터의 압력 등에 의해 내부 단락이 생기면 양극 활물질 그 자체가 분해되어 전지의 파열 및 발화를 초래하는 문제가 있다.As a material for replacing LiCoO 2 , lithium manganese composite metal oxides (such as LiMnO 2 or LiMn 2 O 4 ), lithium iron phosphate compounds (such as LiFePO 4 ), or lithium nickel composite metal oxides (such as LiNiO 2 ) have been developed. Among them, research and development of lithium nickel composite metal oxides having a high reversible capacity of about 200mAh / g, which is easy to implement a large-capacity battery, are being actively studied. However, LiNiO 2 has a poor thermal stability compared to LiCoO 2, and when an internal short circuit occurs due to pressure from the outside in a charged state, the positive electrode active material itself decomposes, causing a battery to rupture and ignite.
이에 따라 LiNiO2의 우수한 가역용량은 유지하면서도 낮은 열안정성을 개선하기 위한 방법으로서, Ni의 일부를 Mn과 Co로 치환한 니켈코발트망간계 리튬 복합 전이금속 산화물(이하 간단히 'NCM계 리튬 산화물'이라 함)이 개발되었다. 그러나, 종래의 현재까지 개발된 NCM계 리튬 산화물은 용량 특성이 충분하지 않고, 층상 결정 구조를 가져 구조 안정성이 낮고, 전해액과의 반응에 의해 전이 금속 성분이 용출되며, 이로 인해 전지 성능이 급격히 퇴화된다는 문제점이 있다. Accordingly, as a method for improving low thermal stability while maintaining excellent reversible capacity of LiNiO 2 , a nickel cobalt manganese-based lithium composite transition metal oxide in which a part of Ni is substituted with Mn and Co (hereinafter, simply referred to as 'NCM-based lithium oxide') Has been developed. However, NCM-based lithium oxides, which have been developed up to now, have insufficient capacity characteristics, have a layered crystal structure, have low structural stability, and elute transition metal components by reaction with an electrolyte solution, thereby rapidly deteriorating battery performance. There is a problem.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, NCM계 리튬 산화물의 표면에 코팅층을 형성하여 전해액과의 접촉을 방지하는 기술들이 제안되고 있다. 예컨대 특허공개 제10-2016-0050835호에는 텅스텐 전구체를 포함하는 용액에 NCM계 리튬 산화물을 혼합한 후, 용매를 제거하고 250℃ 내지 500℃에서 열처리하여 코팅층을 형성하는 방법이 개시되어 있다. In order to solve this problem, techniques for preventing contact with the electrolyte by forming a coating layer on the surface of the NCM-based lithium oxide have been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2016-0050835 discloses a method of forming a coating layer by mixing an NCM-based lithium oxide in a solution containing a tungsten precursor, removing a solvent, and then performing a heat treatment at 250 ° C to 500 ° C.
이와 같이, 종래에는 일반적으로 단일 물질을 코팅하여 양극 활물질 표면을 개질하여 왔으나, 코팅 원료 물질에 따라 코팅성이 떨어진다는 문제점이 있으며, 특히 산화물계 물질이나 카바이드계 물질의 경우, 반응 온도가 매우 높기 때문에, 저온 코팅 시에 양극재 표면에 잘 코팅되지 않는다는 문제점이 있다. 그러나, 상기 물질들을 코팅하기 위해서 고온 공정을 사용할 경우, 양극재의 비표면적과 같은 분체 특성이나 전기화학적 성능이 달라진다는 문제점이 있다. As such, conventionally, the surface of the positive electrode active material has been modified by coating a single material, but there is a problem in that the coating property is inferior according to the coating raw material. Therefore, there is a problem that the coating on the surface of the positive electrode material is not well at the time of low temperature coating. However, when a high temperature process is used to coat the materials, there is a problem in that the powder characteristics such as the specific surface area of the cathode material and the electrochemical performance are different.
따라서, 저온에서도 우수한 코팅성을 얻을 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.Therefore, there is a demand for development of a technology capable of obtaining excellent coating properties even at low temperatures.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 저온에서도 리튬 복합 전이금속 산화물에 대한 우수한 코팅성을 나타내는 코팅층을 형성할 수 있는 양극 활물질의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다. An object of the present invention is to provide a method for producing a positive electrode active material that can form a coating layer exhibiting excellent coating properties for a lithium composite transition metal oxide even at low temperatures.
본 발명의 다른 해결하고자 하는 과제는, 상기 양극 활물질의 제조 방법에 의해 제조된 코팅성이 우수한 코팅층을 포함하는 양극 활물질을 제공하고자 하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a positive electrode active material including a coating layer having excellent coating properties prepared by the method of manufacturing the positive electrode active material.
본 발명의 또 다른 해결하고자 하는 과제는, 상기 양극 활물질을 포함하는 양극 및 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a cathode and a lithium secondary battery comprising the cathode active material.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 복합 전이금속 산화물을 준비하는 단계; 상기 리튬 복합 전이금속 산화물을 세정하는 단계; 및 상기 세정된 리튬 복합 전이금속 산화물과 코팅 원료 물질을 혼합한 후, 열처리하여 코팅하는 단계를 포함하며, 상기 코팅 원료 물질은 산화물계 코팅 원료 물질 및 카바이드계 코팅원료 물질 중에서 선택되는 1종 이상과, 수화물계 코팅 원료 물질을 포함하는 것인 양극 활물질의 제조 방법을 제공한다. The present invention to prepare a lithium composite transition metal oxide represented by the formula (1) to solve the above problems; Cleaning the lithium composite transition metal oxide; And mixing the washed lithium composite transition metal oxide with a coating raw material, followed by heat treatment to coat the coating raw material, wherein the coating raw material is one or more selected from an oxide-based coating raw material and a carbide-based coating raw material; It provides a method for producing a positive electrode active material comprising a hydrate-based coating raw material.
[화학식 1][Formula 1]
LiNiaCobMncMdO2 LiNi a Co b Mn c M d O 2
(a>0.75, 0<b<0.25, 0<c<0.25, 0≤d≤0.2, a+b+c+d=1이며, M은 W, Cu, Fe, V, Cr, Ti, Zr, Zn, Al, In, Ta, Y, In, La, Sr, Ga, Sc, Gd, Sm, Ca, Ce, Nb, Mg, B, 및 Mo로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 도핑원소이다)(a> 0.75, 0 <b <0.25, 0 <c <0.25, 0 ≦ d ≦ 0.2, a + b + c + d = 1, and M is W, Cu, Fe, V, Cr, Ti, Zr, At least one doping element selected from the group consisting of Zn, Al, In, Ta, Y, In, La, Sr, Ga, Sc, Gd, Sm, Ca, Ce, Nb, Mg, B, and Mo)
또한, 본 발명은 상기 다른 과제를 해결하기 위하여, 상기 양극 활물질의 제조 방법에 의해 제조된 양극 활물질로서, 상기 화학식 1로 표시되는 리튬 복합 전이금속 산화물을 포함하며, 상기 리튬 복합 전이금속 산화물의 표면에는 2종 이상의 코팅 원소를 포함하는 코팅층이 형성되어 있고, 상기 코팅 원소는 산화물계 코팅 원료 물질 및 카바이드계 코팅 원료 물질 중에서 선택되는 1종 이상으로부터 유래한 물질과, 수화물계 코팅 원료 물질로부터 유래한 물질인, 양극 활물질을 제공한다. In addition, the present invention, in order to solve the other problem, a positive electrode active material prepared by the method for producing a positive electrode active material, comprising a lithium composite transition metal oxide represented by the formula (1), the surface of the lithium composite transition metal oxide A coating layer comprising two or more coating elements is formed in the coating element, and the coating element is derived from at least one selected from an oxide-based coating raw material and a carbide-based coating raw material, and a hydrate-based coating raw material. It provides a positive electrode active material, which is a material.
또한, 본 발명은 상기 또 다른 과제를 해결하기 위하여, 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지용 양극 및 상기 리튬 이차전지용 양극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다. In addition, the present invention provides a lithium secondary battery comprising a positive electrode for a lithium secondary battery including the positive electrode active material and the positive electrode for a lithium secondary battery in order to solve the another problem.
본 발명은 산화물계 코팅 원료 물질 및 카바이드계 코팅원료 물질 중에서 선택되는 1종 이상과, 수화물계 코팅 원료 물질을 포함하는 코팅 원료 물질을 이용하여 리튬 복합 전이금속 산화물에 코팅층을 형성하므로, 상기 코팅층이 우수한 코팅성을 발휘할 수 있다.According to the present invention, since the coating layer is formed on the lithium composite transition metal oxide using at least one selected from an oxide-based coating raw material and a carbide-based coating raw material, and a coating raw material including a hydrate-based coating raw material, the coating layer is Excellent coating properties can be exhibited.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은 실시예 1에 따른 양극 활물질의 주사전자현미경(SEM) 사진이다. The following drawings, which are attached to this specification, illustrate exemplary embodiments of the present invention, and together with the contents of the present invention serve to further understand the technical idea of the present invention, the present invention is limited to the matters described in such drawings. It should not be construed as limited.
1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the positive electrode active material according to Example 1. FIG.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as limiting in their usual or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best explain their invention in the best way possible. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terminology used herein is for the purpose of describing exemplary embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.As used herein, the terms "comprise", "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, component, or combination thereof, that is, one or more other features, It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of numbers, steps, components, or combinations thereof.
본 명세서에서, "%"는 명시적인 다른 표시가 없는 한 중량%를 의미한다.As used herein, "%" means weight percent unless otherwise indicated.
본 명세서에서, "평균입경(D50)"은 입자의 입경 분포 곡선에 있어서, 개수 누적량의 50%에 해당하는 입경을 의미하는 것이며. 상기 평균 입경(D50)은 예를 들어, 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있다. In the present specification, the "average particle diameter (D 50 )" means a particle size corresponding to 50% of the cumulative number of particles in the particle size distribution curve of the particles. The average particle diameter D 50 may be measured using, for example, a laser diffraction method.
본원발명의 양극 활물질의 제조 방법은 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 복합 전이금속 산화물을 준비하는 단계; 상기 리튬 복합 전이금속 산화물을 세정하는 단계; 및 상기 세정된 리튬 복합 전이금속 산화물과 코팅 원료 물질을 혼합한 후, 열처리하여 코팅하는 단계를 포함한다. Method for producing a cathode active material of the present invention comprises the steps of preparing a lithium composite transition metal oxide represented by the formula (1); Cleaning the lithium composite transition metal oxide; And mixing the washed lithium composite transition metal oxide with a coating raw material, followed by coating by heat treatment.
[화학식 1][Formula 1]
LiNiaCobMncMdO2 LiNi a Co b Mn c M d O 2
(a>0.75, 0<b<0.25, 0<c<0.25, 0≤d≤0.2, a+b+c+d=1이며, M은 W, Cu, Fe, V, Cr, Ti, Zr, Zn, Al, In, Ta, Y, In, La, Sr, Ga, Sc, Gd, Sm, Ca, Ce, Nb, Mg, B, 및 Mo로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 도핑원소이다)(a> 0.75, 0 <b <0.25, 0 <c <0.25, 0 ≦ d ≦ 0.2, a + b + c + d = 1, and M is W, Cu, Fe, V, Cr, Ti, Zr, At least one doping element selected from the group consisting of Zn, Al, In, Ta, Y, In, La, Sr, Ga, Sc, Gd, Sm, Ca, Ce, Nb, Mg, B, and Mo)
상기 a는 리튬 복합 전이금속 산화물 내에서의 니켈의 원자 분율을 나타내는 것으로, a>0.75일 수 있고, 구체적으로 0.75<a<1, 더욱 구체적으로 0.8≤a≤0.95일 수 있다. A represents an atomic fraction of nickel in the lithium composite transition metal oxide, and may be a> 0.75, specifically 0.75 <a <1, and more specifically 0.8 ≦ a ≦ 0.95.
상기 b는 리튬 복합 전이금속 산화물 내에서의 코발트의 원자 분율을 나타내는 것으로, 0<b<0.25일 수 있고, 구체적으로 0.05≤b<0.2일 수 있다. B represents an atomic fraction of cobalt in the lithium composite transition metal oxide, and may be 0 <b <0.25, and specifically 0.05 ≦ b <0.2.
상기 c는 리튬 복합 전이금속 산화물 내에서의 망간의 원자 분율을 나타내는 것으로, 0<c<0.25일 수 있고, 구체적으로 0.05≤c<0.2일 수 있다. C represents an atomic fraction of manganese in the lithium composite transition metal oxide, and may be 0 <c <0.25, and specifically 0.05 ≦ c <0.2.
상기 d는 리튬 복합 전이금속 산화물 내에서의 M 원소의 원자 분율을 나타내는 것으로, 0≤d≤0.2일 수 있고, 구체적으로 0≤d≤0.1일 수 있다. The d represents an atomic fraction of the M element in the lithium composite transition metal oxide, and may be 0 ≦ d ≦ 0.2, and specifically 0 ≦ d ≦ 0.1.
(1) 화학식 1로 표시되는 리튬 복합 전이금속 산화물을 준비하는 단계(1) preparing a lithium composite transition metal oxide represented by Formula 1
상기 리튬 복합 전이금속 산화물은 시판되는 리튬 복합 전이금속 산화물을 구입하여 사용하거나, 당해 기술 분야에 알려진 리튬 복합 전이금속 산화물의 제조방법에 의해 제조된 것일 수 있다. The lithium composite transition metal oxide may be prepared by using a commercially available lithium composite transition metal oxide or by a method for preparing a lithium composite transition metal oxide known in the art.
예를 들면, 상기 화학식 1로 표시되는 리튬 복합 전이금속 산화물은 전이금속 전구체와 리튬원료 물질, 선택적으로 M 원소를 함유하는 원료 물질을 혼합한 후 소성하는 방법으로 제조될 수 있다.For example, the lithium composite transition metal oxide represented by Formula 1 may be prepared by mixing a transition metal precursor and a lithium raw material, optionally a raw material containing M element, and then firing.
상기 전이금속 전구체는 Ni, Co, Mn을 포함하는 수산화물, 옥시 수산화물, 카보네이트, 유기착물일 수 있다. 구체적으로는 상기 전이금속 전구체는 니켈-코발트 수산화물, 니켈-코발트 옥시 수산화물, 니켈-코발트-망간 수산화물, 니켈-코발트-망간 옥시 수산화물이거나, 상기 수산화물 또는 옥시 수산화물에 M이 도핑되어 있는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The transition metal precursor may be a hydroxide, an oxy hydroxide, a carbonate, or an organic complex including Ni, Co, and Mn. Specifically, the transition metal precursor may be nickel-cobalt hydroxide, nickel-cobalt oxy hydroxide, nickel-cobalt-manganese hydroxide, nickel-cobalt-manganese oxy hydroxide, or M or doped with the hydroxide or oxy hydroxide, It is not limited to this.
상기 리튬원료 물질은 리튬 함유 탄산염(예를 들어, 탄산리튬 등), 수화물(예를 들어 수산화리튬 I수화물(LiOHH2O) 등), 수산화물(예를 들어 수산화리튬 등), 질산염(예를 들어, 질산리튬(LiNO3) 등), 염화물(예를 들어, 염화리튬(LiCl) 등) 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The lithium raw material may be lithium-containing carbonate (e.g. lithium carbonate), hydrate (e.g. lithium hydroxide I hydrate (LiOHH 2 O), etc.), hydroxide (e.g. lithium hydroxide, etc.), nitrate (e.g. , Lithium nitrate (LiNO 3 ), etc.), chlorides (eg, lithium chloride (LiCl), etc.), but are not limited thereto.
상기 M 함유 원료 물질은 M 원소를 포함하는 산화물, 수산화물, 황화물, 옥시수산화물, 할로겐화물 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 예를 들면, 상기 M 함유 원료 물질은, ZnO, Al2O3, Al(OH)3, AlSO4, AlCl3, Al-이소프로폭사이드(Al-isopropoxide), AlNO3, TiO2, WO3, AlF, H2BO3, HBO2, H3BO3, H2B4O7 , B2O3, C6H5B(OH)2, (C6H5O)3B, [(CH3(CH2)3O)3B, C3H9B3O6, (C3H7O3)B, Li3WO4, (NH4)10W12O41·5H2O, NH4H2PO4 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The M-containing raw material may be an oxide, hydroxide, sulfide, oxyhydroxide, halide or mixtures thereof containing M elements. For example, the M-containing raw material is ZnO, Al 2 O 3 , Al (OH) 3 , AlSO 4 , AlCl 3 , Al-isopropoxide (Al-isopropoxide), AlNO 3 , TiO 2 , WO 3 , AlF, H 2 BO 3 , HBO 2 , H 3 BO 3 , H 2 B 4 O 7 , B 2 O 3 , C 6 H 5 B (OH) 2 , (C 6 H 5 O) 3 B, [(CH 3 ( CH 2 ) 3 O) 3 B, C 3 H 9 B 3 O 6 , (C 3 H 7 O 3 ) B, Li 3 WO 4 , (NH 4 ) 10 W 12 O 41 5H 2 O, NH 4 H 2 PO 4 Etc., but is not limited thereto.
한편, 상기 소성은 600℃ 내지 1000℃, 바람직하게는 700℃ 내지 900℃에서 5시간 내지 30시간, 바람직하게는 10시간 내지 20 시간 동안 수행될 수 있다. Meanwhile, the firing may be performed at 600 ° C. to 1000 ° C., preferably 700 ° C. to 900 ° C. for 5 hours to 30 hours, preferably 10 hours to 20 hours.
(2) 리튬 복합 전이금속 산화물을 세정하는 단계(2) cleaning the lithium composite transition metal oxide
상기 리튬 복합 전이금속 산화물은 그 제조 과정에서 반응이 이루어지지 않은 잔류 리튬이 존재하며 이에 따라 표면을 세정하기 위한 과정을 필요로 한다. The lithium composite transition metal oxide has residual lithium which is not reacted in the manufacturing process, and thus requires a process for cleaning the surface.
니켈을 포함하는 복합 전이금속 산화물, 특히 니켈을 포함하는 복합 수산화물 또는 니켈을 포함하는 복합 산화물과 리튬 화합물을 소성하여 얻어진 리튬 복합 전이금속 산화물은 1차 입자 및/또는 2차 입자의 표면에 미반응의 리튬 화합물이 존재하고 있다. 따라서, 세정 과정을 통하여 리튬 복합 전이금속 산화물 입자로부터 전지 특성을 열화시키는 과잉의 수산화리튬이나 탄산 리튬과 같은 미반응 리튬 화합물 및 그 외의 불순물 원소를 제거할 수 있다. Composite transition metal oxides containing nickel, in particular composite hydroxides containing nickel or composite oxides containing nickel, and lithium composite transition metal oxides obtained by firing lithium compounds are unreacted on the surfaces of primary particles and / or secondary particles. Lithium compounds are present. Therefore, it is possible to remove excess unreacted lithium compounds such as lithium hydroxide or lithium carbonate and other impurity elements that deteriorate battery characteristics from the lithium composite transition metal oxide particles through the washing process.
따라서, 리튬 복합 전이금속 산화물의 준비가 이루어지면, 상기 리튬 복합 전이금속 산화물을 세정하는 단계를 거치게 된다. 상기 세정은 예컨대 물을 포함하는 세정수를 이용하여 이루어질 수 있으며, 이 경우 상기 세정 단계에서 상기 리튬 복합 전이금속 산화물의 표면에 수분이 부여되어 이후 코팅층 형성 단계에서 수화물계 코팅 원료 물질과의 반응성이 증가될 수 있다. Therefore, when the preparation of the lithium composite transition metal oxide is performed, the step of cleaning the lithium composite transition metal oxide is performed. The cleaning may be performed using, for example, washing water including water. In this case, water is imparted to the surface of the lithium composite transition metal oxide in the cleaning step so that the reactivity with the hydrate-based coating raw material may be reduced in the subsequent coating layer formation step. Can be increased.
또한, 상기 세정은 상기 리튬 복합 전이금속 산화물을 세정수와 혼합하여 수세한 후에 여과한 다음 고액(固液) 분리하여 세정된 리튬 복합 전이금속 산화물을 얻는 과정을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 리튬 복합 전이금속 산화물 분말을 물과 혼합하여 슬러리를 형성한 후, 여과를 거쳐 이를 고액 분리함으로써, 세정된 리튬 복합 전이금속 산화물을 얻을 수 있다. In addition, the washing may include a process of obtaining the lithium composite transition metal oxide washed by mixing the lithium composite transition metal oxide with washing water, washing with water, followed by filtration and solid-liquid separation. For example, the lithium composite transition metal oxide powder may be mixed with water to form a slurry, and then filtered and solid-liquid separated to obtain a washed lithium composite transition metal oxide.
상기 세정 과정에서 투입되는 세정수는 리튬 복합 전이금속 산화물의 중량 대비 0.5배 이상 4배 미만이 되는 함량으로 사용될 수 있으며, 상기 세정 과정에서의 온도는 0℃ 내지 30℃일 수 있고, 구체적으로 10℃ 내지 25℃일 수 있다.The washing water introduced in the washing process may be used in an amount of 0.5 times or more and less than 4 times the weight of the lithium composite transition metal oxide, and the temperature in the washing process may be 0 ° C. to 30 ° C., specifically, 10 C may be 25 ° C.
상기 리튬 복합 전이금속 산화물의 중량에 대비한 상기 세정수의 사용량이 많으면 리튬 복합 전이금속 산화물 입자의 표면에 존재하는 리튬 화합물이 제거될 수 있고, 상기 세정수의 사용량이 적으면 미반응 리튬 화합물이 잔류할 수 있으므로, 상기 세정수의 투입량을 상기 범위로 할 경우 더욱 효과적으로 세정이 이루어질 수 있다. 또한, 세정 수 온도에 따라 미반응 리튬 화합물의 용해도가 달라지며, 리튬 복합 전이금속 산화물 입자 내부와 표면 특성이 달라질 수 있으므로, 상기 온도 범위에서 세정이 이루어질 경우 보다 효과적으로 미반응 리튬 화합물이 제거될 수 있다.When the amount of the washing water is used in relation to the weight of the lithium composite transition metal oxide, the lithium compound existing on the surface of the lithium composite transition metal oxide particles may be removed. When the amount of the washing water is used, the unreacted lithium compound may be removed. Since it may remain, the washing can be more effectively performed when the amount of the washing water is in the above range. In addition, since the solubility of the unreacted lithium compound varies depending on the temperature of the washing water, and the inside and surface properties of the lithium composite transition metal oxide particles may vary, the unreacted lithium compound may be more effectively removed when the washing is performed in the above temperature range. have.
(3) (3) 세정된Cleaned 리튬 복합 전이금속 산화물과 코팅 원료 물질을 혼합한 후, 열처리하여 코팅하는 단계 Mixing the lithium composite transition metal oxide and the coating raw material, followed by heat treatment to coat
상기 세정된 리튬 복합 전이금속 산화물은 상기 리튬 복합 전이금속 산화물의 표면에 존재하는 결함(defect)들이 불안정해질 수 있으므로, 세정 후에는 상기 리튬 복합 전이금속 산화물 표면의 결함을 제어해줄 수 있는 코팅층을 필요로 한다. The cleaned lithium composite transition metal oxide may have unstable defects on the surface of the lithium composite transition metal oxide, and thus, after cleaning, a coating layer may be used to control defects on the surface of the lithium composite transition metal oxide. Shall be.
상기 코팅층은 세정된 리튬 복합 전이금속 산화물과 코팅 원료 물질을 혼합한 후, 열처리하여 형성될 수 있으며, 상기 코팅 원료 물질은 산화물계 코팅 원료 물질 및 카바이드계 코팅원료 물질 중에서 선택되는 1종 이상과, 수화물계 코팅 원료 물질을 포함한다. The coating layer may be formed by mixing the washed lithium composite transition metal oxide and the coating raw material, and then heat treatment, the coating raw material is at least one selected from an oxide-based coating raw material and a carbide-based coating raw material, Hydrate based coating raw materials.
상기 코팅 원료 물질은 상기 세정된 리튬 복합 전이금속 산화물 100 중량부를 기준으로 0.01 중량부 내지 2 중량부일 수 있고, 구체적으로 0.01 중량부 내지 1.5 중량부일 수 있으며, 더욱 구체적으로 0.01 중량부 내지 1 중량부일 수 있다. 상기 코팅 원료 물질이 부족하게 사용되면, 상기 리튬 복합 전이금속 산화물의 표면을 안정화하지 못해 비표면적을 적절한 정도로 제어하기 어렵고 수명이 감소될 수 있으며, 상기 코팅 원료 물질이 너무 많이 사용되면 코팅층이 전기적 불활성하여 용량을 감소시키는 문제가 발생할 수 있으므로, 상기 범위로 상기 세정된 리튬 복합 전이금속 산화물과 혼합될 경우, 적절한 정도로 표면 안정을 위한 코팅층이 형성될 수 있다. 이와 같은 상기 코팅층은 1 nm 내지 500 nm, 구체적으로 1 nm 내지 200 nm의 두께를 가질 수 있으며, 더욱 구체적으로 1 nm 내지 100 nm의 두께를 가질 수 있다. The coating raw material may be 0.01 part by weight to 2 parts by weight, specifically 0.01 part by weight to 1.5 parts by weight, and more specifically 0.01 part by weight to 1 part by weight based on 100 parts by weight of the cleaned lithium composite transition metal oxide. Can be. When the coating raw material is insufficiently used, it is difficult to stabilize the surface of the lithium composite transition metal oxide, so that it is difficult to control the specific surface area to an appropriate level and the life may be reduced. When the coating raw material is used too much, the coating layer is electrically inert. Since a problem of reducing capacity may occur, when mixed with the cleaned lithium composite transition metal oxide in the above range, a coating layer for surface stability may be formed to an appropriate degree. Such a coating layer may have a thickness of 1 nm to 500 nm, specifically 1 nm to 200 nm, and more specifically may have a thickness of 1 nm to 100 nm.
상기 열처리는 400℃ 이하의 온도에서 이루어질 수 있고, 구체적으로 100℃ 내지 400℃, 더욱 구체적으로 250℃ 내지 350℃의 온도에서 이루어질 수 있다. 상기 열처리 온도가 400℃ 이하에서 이루어질 경우 리튬 복합 전이금속 산화물의 표면 안정성을 향상시켜 비표면적 제어와 함께, 수명 특성 향상 효과를 발휘할 수 있다.The heat treatment may be performed at a temperature of 400 ° C. or less, specifically 100 ° C. to 400 ° C., and more specifically 250 ° C. to 350 ° C. When the heat treatment temperature is less than 400 ℃ to improve the surface stability of the lithium composite transition metal oxide to control the specific surface area, it can exhibit the effect of improving the life characteristics.
상기 산화물계 코팅 원료 물질은 텅스텐 산화물(WO3), 산화붕소(B2O3), 알루미나(Al2O3), 이산화티타늄(TiO2) 및 산화마그네슘(MgO)으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. The oxide coating raw material is one selected from the group consisting of tungsten oxide (WO 3 ), boron oxide (B 2 O 3 ), alumina (Al 2 O 3 ), titanium dioxide (TiO 2 ) and magnesium oxide (MgO). It may be abnormal.
또한, 상기 카바이드계 코팅 원료 물질은 탄화붕소(B4C), 텅스텐 카바이드(WC), 탄화알루미튬(Al4C3) 및 탄화티타늄(TiC)으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. In addition, the carbide-based coating material may be at least one selected from the group consisting of boron carbide (B 4 C), tungsten carbide (WC), aluminum carbide (Al 4 C 3 ) and titanium carbide (TiC).
또한, 상기 수화물계 코팅 원료 물질은 붕산(H3BO3), 텅스텐산(H2WO4), 및 몰리브덴산(H2MoO4)으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. In addition, the hydrate-based coating raw material may be at least one selected from the group consisting of boric acid (H 3 BO 3 ), tungstic acid (H 2 WO 4 ), and molybdate acid (H 2 MoO 4 ).
일반적으로 상기 산화물계 코팅 원료 물질과 카바이드계 코팅 원료 물질은 1,000℃ 이상의 고온에서 반응하기 때문에, 이들 물질을 양극 활물질 상에 코팅하는 것이 쉽지 않았다. 그러나, 본 발명자들의 연구에 따르면, 상기 산화물계 코팅 원료 물질 및/또는 카바이드계 코팅 원료 물질을 수화물계 코팅 원료 물질과 함께 코팅할 경우, 저온에서도 산화물계 코팅 원료 물질 및/또는 카바이드계 코팅 원료 물질을 양극 활물질 표면에 코팅할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 또한, 상기 리튬 복합 전이금속 산화물을 물을 이용하여 세정한 이후에는 상기 수화물계 코팅 원료 물질과의 친화성이 향상되어 반응성이 더욱 향상되는 것으로 나타났다. 이와 같이 코팅성이 증대될 경우 전지의 수명성능이 향상될 수 있고, 상기 리튬 복합 전이금속 산화물과 상기 수화물계 코팅 원료 물질의 반응성이 향상될 경우 저온에서 상기 리튬 복합 전이금속 산화물의 비표면적을 제어하기 용이한 장점을 가질 수 있다. In general, since the oxide-based coating raw material and the carbide-based coating raw material react at a high temperature of 1,000 ° C. or more, it is not easy to coat these materials on the positive electrode active material. However, according to the researches of the present inventors, when the oxide coating raw material and / or carbide coating raw material is coated together with a hydrate coating raw material, the oxide coating raw material and / or carbide coating raw material at low temperature It has been found that can be coated on the surface of the positive electrode active material. In addition, after the lithium composite transition metal oxide was washed with water, the affinity with the hydrate-based coating raw material was improved, and the reactivity was further improved. In this way, when the coating property is increased, the service life of the battery may be improved, and when the reactivity of the lithium composite transition metal oxide and the hydrate-based coating raw material is improved, the specific surface area of the lithium composite transition metal oxide is controlled at low temperature. It may have the advantage of being easy to do.
또한, 상기 리튬 복합 전이금속 산화물을 물을 이용하여 세정한 이후에 상기 산화물계 코팅 원료 물질과 카바이드계 코팅 원료 물질 만을 이용하여 저온에서 단독으로 코팅할 경우 양극 활물질의 비표면적 제어가 어렵고, 상기 수화물계 코팅 원료 물질을 함께 사용한 경우에 비해 수명 성능이 낮다.In addition, when the lithium composite transition metal oxide is washed with water and then coated with only the oxide-based coating material and the carbide-based coating material alone at low temperature, it is difficult to control the specific surface area of the cathode active material, and the hydrate The service life is lower compared to the case where the system coating raw material is used together.
상기 코팅 원료 물질은 상기 산화물계 코팅 원료 물질 및 카바이드계 코팅 원료 물질 중에서 선택되는 1종 이상과, 상기 수화물계 코팅 원료 물질은 1:1.2 내지 1:5의 중량비로 포함될 수 있고, 구체적으로 1:1.5 내지 1:3의 중량비로 포함될 수 있다. The coating raw material may be one or more selected from the oxide coating raw material and the carbide coating raw material, and the hydrate coating raw material may be included in a weight ratio of 1: 1.2 to 1: 5, specifically 1: It may be included in a weight ratio of 1.5 to 1: 3.
비율상 수화물계 코팅 원료 물질이 너무 많이 첨가되었을 때에는 전기적 비활성인 코팅층이 지나치게 많이 만들어져 용량 감소의 문제가 발생할 수 있으며, 상기 산화물계 코팅 원료 물질 및 카바이드계 코팅원료 물질 중에서 선택되는 1종 이상과, 상기 수화물계 코팅 원료 물질이 상기 중량비로 포함될 경우, 전기적 용량의 저하 없이 더욱 우수한 장기 수명 안정성을 나타낼 수 있다. When too much of the proportional hydrate-based coating raw material is added, too much electrical inert coating layer may be made, which may cause a problem of capacity reduction, and at least one selected from the oxide-based coating raw material and the carbide-based coating raw material; When the hydrate-based coating raw material is included in the weight ratio, it may exhibit more excellent long-term stability without lowering the electrical capacity.
본 발명의 일례에 있어서, 상기 산화물계 코팅 원료 물질은 텅스텐 산화물(WO3)이고, 상기 수화물계 코팅 원료 물질은 붕산(H3BO3)일 수 있다. In one example of the present invention, the oxide-based coating raw material may be tungsten oxide (WO 3 ), the hydrate-based coating raw material may be boric acid (H 3 BO 3 ).
또한, 본 발명의 일례에 있어서, 상기 카바이드계 코팅 원료 물질은 탄화붕소(B4C)이고, 상기 수화물계 코팅 원료 물질은 텅스텐산(H2WO4)일 수 있다. In addition, in one example of the present invention, the carbide-based coating raw material may be boron carbide (B 4 C), the hydrate-based coating raw material may be tungstic acid (H 2 WO 4 ).
상기 산화물계 코팅 원료 물질로서 텅스텐 산화물(WO3)이 사용되고, 상기 수화물계 코팅 원료 물질로서 붕산(H3BO3)이 사용되는 경우, 및 상기 카바이드계 코팅 원료 물질로서 탄화붕소(B4C)가 사용되고, 상기 수화물계 코팅 원료 물질로서 텅스텐산(H2WO4)이 사용되는 경우에는, 상기 리튬 전이금속 산화물의 표면에 텅스텐(W) 및 붕소 화합물을 포함하는 코팅층이 형성될 수 있다. Tungsten oxide (WO 3 ) is used as the oxide-based coating raw material, boric acid (H 3 BO 3 ) is used as the hydrate-based coating raw material, and boron carbide (B 4 C) as the carbide-based coating raw material When tungstic acid (H 2 WO 4 ) is used as the hydrate-based coating raw material, a coating layer containing tungsten (W) and a boron compound may be formed on the surface of the lithium transition metal oxide.
구체적으로, 상기 코팅층은 리튬과 텅스텐이 결합된 리튬-텅스텐 산화물을 포함할 수 있으며, 상기 리튬-텅스텐 산화물은, 예를 들면, Li2WO4 및 Li6W2O9 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 다양한 리튬-텅스텐 화합물 중에서도, Li2WO4 및 Li6W2O9은 낮은 리튬 마이그레이션 배리어 에너지를 가지므로, 상기 코팅층이 텅스텐을 상기 형태로 포함할 경우, 리튬 이온의 탈리가 원활하다는 장점이 있다. Specifically, the coating layer may include a lithium tungsten oxide combined with lithium and tungsten, the lithium tungsten oxide, for example, Li 2 WO 4 And at least one of Li 6 W 2 O 9 . Among various lithium-tungsten compounds, Li 2 WO 4 And since Li 6 W 2 O 9 has a low lithium migration barrier energy, when the coating layer comprises tungsten in the form, there is an advantage that the desorption of lithium ions smoothly.
상기 텅스텐은 상기 양극 활물질 중 200 ppm 내지 4,000 ppm, 구체적으로 500 ppm 내지 2,000 ppm, 더욱 구체적으로 500 ppm 내지 1,000 ppm의 양으로 포함될 수 있다. 상기 텅스텐의 함량이 상기 범위를 만족할 경우, 리튬 복합 전이금속 산화물 표층부에서의 결정 전이가 원활하게 발생하고, 전기 용량 특성의 저하를 억제할 수 있다.The tungsten may be included in an amount of 200 ppm to 4,000 ppm, specifically 500 ppm to 2,000 ppm, and more specifically 500 ppm to 1,000 ppm of the cathode active material. When the content of the tungsten satisfies the above range, the crystal transition in the lithium composite transition metal oxide surface layer portion occurs smoothly, and the deterioration of the capacitance characteristics can be suppressed.
또한, 상기 코팅층은 붕소와 산소를 포함하는 붕소 화합물을 포함할 수 있다. 상기 붕소 화합물은 붕산 리튬, 산화붕소, 붕산, 붕소의 옥소산, 붕소의 옥소산염 등일 수 있으며, 구체적으로는, LiBO2, Li2B4O7, LiB5O8, Li2B2O5, 오쏘 붕산, 붕산, 붕산 암모늄 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 코팅층에 붕소 화합물이 포함될 경우, 양극 활물질의 열 안정성을 보다 더 향상시킬 수 있다. In addition, the coating layer may include a boron compound containing boron and oxygen. The boron compound may be lithium borate, boron oxide, boric acid, boric acid oxo acid, boron oxo acid salt, and the like, specifically, LiBO 2 , Li 2 B 4 O 7 , LiB 5 O 8 , Li 2 B 2 O 5 , Ortho boric acid, boric acid, ammonium borate, and the like, but is not limited thereto. When the boron compound is included in the coating layer, the thermal stability of the cathode active material may be further improved.
상기 붕소 화합물은 상기 양극 활물질 중 100 ppm 내지 2,000 ppm, 구체적으로 100 ppm 내지 1,500 ppm, 더욱 구체적으로 300 ppm 내지 1,000 ppm의 양으로 포함될 수 있다. 붕소 화합물의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 우수한 장기 수명 특성을 발휘할 수 있고, 용량 감소 및 저항 증가를 억제할 수 있다. The boron compound may be included in an amount of 100 ppm to 2,000 ppm, specifically 100 ppm to 1,500 ppm, and more specifically 300 ppm to 1,000 ppm in the cathode active material. When the content of the boron compound satisfies the above range, it is possible to exert excellent long-life characteristics, and to suppress a decrease in capacity and an increase in resistance.
본 발명은 또한 상기 양극 활물질의 제조 방법에 의해 제조된 양극 활물질을 제공한다. The present invention also provides a cathode active material produced by the method for producing the cathode active material.
상기 양극 활물질은 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 복합 전이금속 산화물을 포함하며, 상기 리튬 복합 전이금속 산화물의 표면에는 2종 이상의 코팅 원소를 포함하는 코팅층이 형성되어 있고, 상기 코팅 원소는 산화물계 코팅 원료 물질 및 카바이드계 코팅 원료 물질 중에서 선택되는 1종 이상으로부터 유래한 물질과, 수화물계 코팅 원료 물질로부터 유래한 물질인 것이다.The cathode active material includes a lithium composite transition metal oxide represented by Formula 1 below, and a coating layer including two or more coating elements is formed on a surface of the lithium composite transition metal oxide, and the coating element is an oxide-based coating raw material. It is a substance derived from the at least 1 sort (s) chosen from a substance and a carbide-type coating raw material, and a substance derived from the hydrate-type coating raw material.
[화학식 1][Formula 1]
LiNiaCobMncMdO2 LiNi a Co b Mn c M d O 2
(a>0.75, 0<b<0.25, 0<c<0.25, 0≤d≤0.2, a+b+c+d=1이며, M은 W, Cu, Fe, V, Cr, Ti, Zr, Zn, Al, In, Ta, Y, In, La, Sr, Ga, Sc, Gd, Sm, Ca, Ce, Nb, Mg, B, 및 Mo로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 도핑원소이다)(a> 0.75, 0 <b <0.25, 0 <c <0.25, 0 ≦ d ≦ 0.2, a + b + c + d = 1, and M is W, Cu, Fe, V, Cr, Ti, Zr, At least one doping element selected from the group consisting of Zn, Al, In, Ta, Y, In, La, Sr, Ga, Sc, Gd, Sm, Ca, Ce, Nb, Mg, B, and Mo)
본 발명의 일례에 따른 양극 활물질에 있어서, 상기 코팅층은 텅스텐 및 붕소 화합물을 포함할 수 있고, 구체적으로 상기 텅스텐은 리튬과 텅스텐이 결합된 리튬-텅스텐 산화물 형태로 포함될 수 있다. In the cathode active material according to an example of the present invention, the coating layer may include tungsten and a boron compound, and specifically, the tungsten may be included in the form of lithium-tungsten oxide in which lithium and tungsten are combined.
또한, 상기 양극 활물질은 상기 텅스텐을 200 ppm 내지 4,000 ppm(중량 기준), 구체적으로 500 ppm 내지 2,000 ppm, 더욱 구체적으로 500 ppm 내지 1,000 ppm의 양으로 포함할 수 있다. 상기 텅스텐의 함량이 상기 범위를 만족할 경우, 리튬 복합 전이금속 산화물 표층부에서의 결정 전이가 원활하게 발생하고, 전기 용량 특성의 저하를 억제할 수 있다.In addition, the cathode active material may include the tungsten in an amount of 200 ppm to 4,000 ppm (by weight), specifically 500 ppm to 2,000 ppm, and more specifically 500 ppm to 1,000 ppm. When the content of the tungsten satisfies the above range, the crystal transition in the lithium composite transition metal oxide surface layer portion occurs smoothly, and the deterioration of the capacitance characteristics can be suppressed.
또한, 상기 양극 활물질은 상기 붕소 화합물을 100 ppm 내지 2,000 ppm, 구체적으로 100 ppm 내지 1,500 ppm, 더욱 구체적으로 300 ppm 내지 1,000 ppm의 양으로 포함할 수 있다. 상기 붕소 화합물의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 우수한 장기 수명 특성을 발휘할 수 있고, 용량 감소 및 저항 증가를 억제할 수 있다. In addition, the cathode active material may include the boron compound in an amount of 100 ppm to 2,000 ppm, specifically 100 ppm to 1,500 ppm, more specifically 300 ppm to 1,000 ppm. When the content of the boron compound satisfies the above range, it can exhibit excellent long-term life characteristics, it is possible to suppress the decrease in capacity and increase in resistance.
본 발명에 따른 이차 전지용 양극 활물질은 이차 전지용 양극 제조에 유용하게 사용될 수 있다. The positive electrode active material for a secondary battery according to the present invention may be usefully used for the production of a positive electrode for a secondary battery.
구체적으로는, 본 발명에 따른 이차 전지용 양극은 양극집전체 및 상기 양극집전체 위에 형성되는 양극 활물질층을 포함하며, 이때, 상기 양극 활물질층은 본 발명에 따른 양극 활물질을 포함한다.Specifically, the secondary battery positive electrode according to the present invention includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed on the positive electrode current collector, wherein the positive electrode active material layer includes the positive electrode active material according to the present invention.
상기 양극은 본 발명에 따른 양극 활물질을 사용하는 것을 제외하고는 통상의 양극 제조방법에 따라 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 양극은 양극 활물질층을 구성하는 성분들, 즉, 양극 활물질과, 도전재 및/또는 바인더 등을 용매에 용해 또는 분산시켜 양극 합재를 제조하고, 상기 양극 합재를 양극집전체의 적어도 일면에 도포한 후, 건조, 압연시키는 방법으로 제조하거나, 또는 상기 양극 합재를 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 양극집전체 상에 라미네이션함으로써 제조될 수 있다.The positive electrode may be manufactured according to a conventional positive electrode manufacturing method except for using the positive electrode active material according to the present invention. For example, the positive electrode may be prepared by dissolving or dispersing components constituting the positive electrode active material layer, that is, the positive electrode active material, a conductive material and / or a binder, and the like in a solvent, and manufacturing the positive electrode material by combining the positive electrode material with the positive electrode current collector. After coating on at least one surface, it may be produced by drying and rolling, or by casting the positive electrode mixture on a separate support, and then laminating the film obtained by peeling from the support onto a positive electrode current collector.
이때, 상기 양극집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인레스 스틸 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 또, 상기 양극 집전체는 통상적으로 3㎛ 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상기 집전체 표면 상에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있다. 예를 들어 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.At this time, the positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon or carbon or nickel on the surface of aluminum or stainless steel Surface treated with titanium, silver, or the like can be used. In addition, the positive electrode current collector may have a thickness of typically 3 μm to 500 μm, and may form fine irregularities on the surface of the current collector to increase adhesion of the positive electrode active material. For example, it can be used in various forms, such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, foam, a nonwoven body.
상기 집전체의 적어도 일면에 본 발명에 따른 양극 활물질을 포함하며, 필요에 따라 도전재 및 바인더 중 적어도 1종을 선택적으로 더 포함하는 양극 활물질층이 위치한다.At least one surface of the current collector includes a cathode active material according to the present invention, and if necessary, a cathode active material layer further including at least one of a conductive material and a binder is positioned.
상기 양극 활물질은, 상기 본 발명에 따른 양극 활물질, 즉, 상기 화학식 1로 표시되는 리튬 복합 금속 산화물 및 상기 리튬 복합 금속 산화물 표면에 부착된 코발트-리튬 복합체 입자를 포함하는 표면처리층을 포함한다. 본 발명에 따른 양극 활물질의 구체적인 내용은 상술한 바와 동일하므로, 구체적인 설명은 생략한다. The positive electrode active material includes a surface treatment layer including a positive electrode active material according to the present invention, that is, a lithium composite metal oxide represented by Chemical Formula 1 and cobalt-lithium composite particles attached to a surface of the lithium composite metal oxide. Specific details of the positive electrode active material according to the present invention are the same as described above, and thus a detailed description thereof will be omitted.
상기 양극 활물질은 양극 활물질층 총 중량에 대하여 80 내지 99중량%, 보다 구체적으로는 85 내지 98중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기한 함량범위로 포함될 때 우수한 용량 특성을 나타낼 수 있다.The cathode active material may be included in an amount of 80 to 99% by weight, more specifically 85 to 98% by weight based on the total weight of the cathode active material layer. When included in the above content range may exhibit excellent capacity characteristics.
상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성을 갖는 것이면 특별한 제한없이 사용가능하다. 구체적인 예로는 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 휘스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 전도성 고분자 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 도전재는 양극 활물질층 총 중량에 대하여 1중량% 내지 30중량%로 포함될 수 있다.The conductive material is used to impart conductivity to the electrode, and in the battery constituted, any conductive material may be used as long as it has electronic conductivity without causing chemical change. Specific examples thereof include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon-based materials such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black and carbon fiber; Metal powder or metal fibers such as copper, nickel, aluminum, and silver; Conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Or conductive polymers such as polyphenylene derivatives, and the like, or a mixture of two or more kinds thereof may be used. The conductive material may be included in an amount of 1 wt% to 30 wt% with respect to the total weight of the positive electrode active material layer.
또, 상기 바인더는 양극 활물질 입자들 간의 부착 및 양극 활물질과 집전체와의 접착력을 향상시키는 역할을 한다. 구체적인 예로는 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 또는 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 바인더는 양극 활물질층 총 중량에 대하여 1중량% 내지 30중량%로 포함될 수 있다.In addition, the binder serves to improve adhesion between the positive electrode active material particles and the adhesion between the positive electrode active material and the current collector. Specific examples include polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, carboxymethyl cellulose (CMC). ), Starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated-EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluororubbers, or various copolymers thereof, and the like, and one or a mixture of two or more thereof may be used. The binder may be included in an amount of 1 wt% to 30 wt% with respect to the total weight of the positive electrode active material layer.
한편, 양극 합재 제조에 사용되는 용매는 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 용매일 수 있으며, 예를 들면, 디메틸셀폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤(acetone) 또는 물 등을 단독 또는 이들을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 용매의 사용량은 슬러리의 도포 두께, 제조 수율, 점도 등을 고려하여 적절하게 조절될 수 있다.On the other hand, the solvent used to prepare the positive electrode mixture may be a solvent generally used in the art, for example, dimethyl sulfoxide (DMSO), isopropyl alcohol (isopropyl alcohol), N-methylpyrroli Don (NMP), acetone (acetone) or water or the like may be used alone or in combination thereof. The amount of the solvent used may be appropriately adjusted in consideration of the coating thickness of the slurry, the production yield, the viscosity, and the like.
다음으로, 본 발명에 따른 이차 전지에 대해 설명한다. Next, a secondary battery according to the present invention will be described.
본 발명에 따른 이차 전지는 양극, 상기 양극과 대향하여 위치하는 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 세퍼레이터 및 전해질을 포함하며, 이때, 상기 양극은 상술한 본 발명에 따른 양극이다. The secondary battery according to the present invention includes a positive electrode, a negative electrode positioned to face the positive electrode, a separator and an electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode, wherein the positive electrode is the positive electrode according to the present invention described above.
한편, 상기 이차전지는 상기 양극, 음극, 세퍼레이터의 전극 조립체를 수납하는 전지용기, 및 상기 전지용기를 밀봉하는 밀봉 부재를 선택적으로 더 포함할 수 있다. The secondary battery may further include a battery container accommodating the electrode assembly of the positive electrode, the negative electrode, and the separator, and a sealing member sealing the battery container.
상기 이차전지에 있어서, 상기 음극은 음극집전체 및 상기 음극집전체의 적어도 일면에 위치하는 음극활물질층을 포함한다.In the secondary battery, the negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer positioned on at least one surface of the negative electrode current collector.
상기 음극은 당해 기술 분야에 일반적으로 알려져 있는 통상의 음극 제조방법에 따라 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 음극은 음극활물질층을 구성하는 성분들, 즉, 음극활물질과, 도전재 및/또는 바인더 등을 용매에 용해 또는 분산시켜 음극 합재를 제조하고, 상기 음극 합재를 음극집전체의 적어도 일면에 도포한 후, 건조, 압연시키는 방법으로 제조하거나, 또는 상기 음극 합재를 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 음극집전체 상에 라미네이션함으로써 제조될 수 있다.The negative electrode may be prepared according to a conventional negative electrode manufacturing method generally known in the art. For example, the negative electrode may be prepared by dissolving or dispersing components constituting the negative electrode active material layer, that is, the negative electrode active material, a conductive material and / or a binder, and the like in a solvent, and preparing the negative electrode mixture of the negative electrode current collector. After coating on at least one surface, it may be produced by drying and rolling, or by casting the negative electrode mixture on a separate support, and then laminating the film obtained by peeling from the support onto a negative electrode current collector.
상기 음극집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또, 상기 음극 집전체는 통상적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수 있으며, 양극 집전체와 마찬가지로, 상기 집전체 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있다. 예를 들어, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery. For example, the negative electrode current collector may be formed on a surface of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper, or stainless steel. Surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver, and the like, aluminum-cadmium alloy and the like can be used. In addition, the negative electrode current collector may have a thickness of about 3 μm to 500 μm, and like the positive electrode current collector, fine concavities and convexities may be formed on the surface of the current collector to enhance the bonding force of the negative electrode active material. For example, it can be used in various forms, such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, a nonwoven body.
상기 음극활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물이 사용될 수 있다. 구체적인 예로는 인조흑연, 천연흑연, 흑연화 탄소섬유, 비정질탄소 등의 탄소질 재료; Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si합금, Sn합금 또는 Al합금 등 리튬과 합금화가 가능한 금속질 화합물; SiOv(0<v<2), SnO2, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물과 같이 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 금속산화물; 또는 Si-C 복합체 또는 Sn-C 복합체과 같이 상기 금속질 화합물과 탄소질 재료를 포함하는 복합물 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 또한, 상기 음극활물질로서 금속 리튬 박막이 사용될 수도 있다. 또, 탄소재료는 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소 (soft carbon) 및 경화탄소 (hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 무정형, 판상, 인편상, 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연, 키시흑연 (Kish graphite), 열분해 탄소 (pyrolytic carbon), 액정피치계 탄소섬유 (mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체 (meso-carbon microbeads), 액정피치 (Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스 (petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소가 대표적이다.As the negative electrode active material, a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium may be used. Specific examples include carbonaceous materials such as artificial graphite, natural graphite, graphitized carbon fibers, and amorphous carbon; Metallic compounds capable of alloying with lithium such as Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si alloys, Sn alloys or Al alloys; Metal oxides capable of doping and undoping lithium, such as SiO v (0 <v <2), SnO 2 , vanadium oxide, lithium vanadium oxide; Or a composite including the metallic compound and the carbonaceous material, such as a Si-C composite or a Sn-C composite, and any one or a mixture of two or more thereof may be used. In addition, a metal lithium thin film may be used as the anode active material. As the carbon material, both low crystalline carbon and high crystalline carbon can be used. Soft crystalline carbon and hard carbon are typical low crystalline carbon, and high crystalline carbon is amorphous, plate, scaly, spherical or fibrous natural graphite or artificial graphite, Kish graphite (Kish) graphite, pyrolytic carbon, mesophase pitch based carbon fiber, meso-carbon microbeads, mesophase pitches and petroleum or coal tar pitch High-temperature calcined carbon such as derived cokes is typical.
또, 상기 바인더 및 도전재는 앞서 양극에서 설명한 바와 동일한 것일 수 있다.In addition, the binder and the conductive material may be the same as described above in the positive electrode.
한편, 상기 이차전지에 있어서, 세퍼레이터는 음극과 양극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로, 통상 이차전지에서 세퍼레이터로 사용되는 것이라면 특별한 제한없이 사용가능하며, 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. 구체적으로는 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름 또는 이들의 2층 이상의 적층 구조체가 사용될 수 있다. 또 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포가 사용될 수도 있다. 또, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 코팅된 세퍼레이터가 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.On the other hand, in the secondary battery, the separator separates the negative electrode and the positive electrode and provides a passage for the movement of lithium ions, and can be used without particular limitation as long as it is usually used as a separator in the secondary battery, in particular with respect to the ion movement of the electrolyte It is preferable that it is resistance and excellent in electrolyte solution moisture-wetting ability. Specifically, a porous polymer film, for example, a porous polymer film made of a polyolefin-based polymer such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene / butene copolymer, ethylene / hexene copolymer and ethylene / methacrylate copolymer, or the like Laminate structures of two or more layers may be used. In addition, a conventional porous nonwoven fabric, for example, a non-woven fabric made of high melting glass fibers, polyethylene terephthalate fibers, or the like may be used. In addition, a coated separator containing a ceramic component or a polymer material may be used to secure heat resistance or mechanical strength, and may be optionally used as a single layer or a multilayer structure.
한편, 상기 전해질로는 이차전지 제조시 사용 가능한 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 고체 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질, 고체 무기 전해질, 용융형 무기 전해질 등을 사용될 수 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다. Meanwhile, the electrolyte may be an organic liquid electrolyte, an inorganic liquid electrolyte, a solid polymer electrolyte, a gel polymer electrolyte, a solid inorganic electrolyte, a molten inorganic electrolyte, or the like, which can be used in manufacturing a secondary battery, but is not limited thereto.
구체적으로, 상기 전해질은 유기 용매 및 리튬염을 포함할 수 있다. Specifically, the electrolyte may include an organic solvent and a lithium salt.
상기 유기 용매로는 전지의 전기 화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 할 수 있는 것이라면 특별한 제한없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 유기 용매로는, 메틸 아세테이트(methyl acetate), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), ε-카프로락톤(ε-caprolactone) 등의 에스테르계 용매; 디부틸 에테르(dibutyl ether) 또는 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran) 등의 에테르계 용매; 시클로헥사논(cyclohexanone) 등의 케톤계 용매; 벤젠(benzene), 플루오로벤젠(fluorobenzene) 등의 방향족 탄화수소계 용매; 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate, DMC), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate, DEC), 메틸에틸카보네이트(methylethylcarbonate, MEC), 에틸메틸카보네이트(ethylmethylcarbonate, EMC), 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate, PC) 등의 카보네이트계 용매; 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등의 알코올계 용매; Ra-CN(Ra는 탄소수 2 내지 20의 직쇄상, 분지상 또는 환 구조의 탄화수소기이며, 이중결합 방향 환 또는 에테르 결합을 포함할 수 있다) 등의 니트릴류; 디메틸포름아미드 등의 아미드류; 1,3-디옥솔란 등의 디옥솔란류; 또는 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다. 이중에서도 카보네이트계 용매가 바람직하고, 전지의 충방전 성능을 높일 수 있는 높은 이온전도도 및 고유전율을 갖는 환형 카보네이트(예를 들면, 에틸렌카보네이트 또는 프로필렌카보네이트 등)와, 저점도의 선형 카보네이트계 화합물(예를 들면, 에틸메틸카보네이트, 디메틸카보네이트 또는 디에틸카보네이트 등)의 혼합물이 보다 바람직하다. 이 경우 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트는 약 1 : 1 내지 9의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 전해액의 성능이 우수하게 나타날 수 있다. The organic solvent may be used without particular limitation as long as it can serve as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move. Specifically, the organic solvent may be an ester solvent such as methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone or ε-caprolactone; Ether solvents such as dibutyl ether or tetrahydrofuran; Ketone solvents such as cyclohexanone; Aromatic hydrocarbon solvents such as benzene and fluorobenzene; Dimethylcarbonate (DMC), diethylcarbonate (DEC), methylethylcarbonate (MEC), ethylmethylcarbonate (EMC), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate, Carbonate solvents such as PC); Alcohol solvents such as ethyl alcohol and isopropyl alcohol; Nitriles, such as Ra-CN (Ra is a C2-C20 linear, branched, or ring-shaped hydrocarbon group, and may contain a double bond aromatic ring or an ether bond); Amides such as dimethylformamide; Dioxolanes such as 1,3-dioxolane; Or sulfolanes may be used. Of these, carbonate-based solvents are preferable, and cyclic carbonates having high ionic conductivity and high dielectric constant (for example, ethylene carbonate or propylene carbonate) that can improve the charge and discharge performance of a battery, and low viscosity linear carbonate compounds ( For example, a mixture of ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate or diethyl carbonate and the like is more preferable. In this case, when the cyclic carbonate and the chain carbonate are mixed and used in a volume ratio of about 1: 1 to 9, the performance of the electrolyte may be excellent.
상기 리튬염은 리튬 이차전지에서 사용되는 리튬 이온을 제공할 수 있는 화합물이라면 특별한 제한없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 리튬염은, LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAl04, LiAlCl4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(C2F5SO3)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2. LiCl, LiI, 또는 LiB(C2O4)2 등이 사용될 수 있다. 상기 리튬염의 농도는 0.1M 내지 2.0M 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 리튬염의 농도가 상기 범위에 포함되면, 전해질이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해질 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다.The lithium salt may be used without particular limitation as long as it is a compound capable of providing lithium ions used in a lithium secondary battery. Specifically, the lithium salt is LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAl0 4 , LiAlCl 4 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN (C 2 F 5 SO 3 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 . LiCl, LiI, or LiB (C 2 O 4 ) 2 and the like can be used. The concentration of the lithium salt is preferably used within the range of 0.1M to 2.0M. When the concentration of the lithium salt is included in the above range, since the electrolyte has an appropriate conductivity and viscosity, it can exhibit excellent electrolyte performance, and lithium ions can move effectively.
상기 전해질에는 상기 전해질 구성 성분들 외에도 전지의 수명특성 향상, 전지 용량 감소 억제, 전지의 방전 용량 향상 등을 목적으로 예를 들어, 디플루오로에틸렌 카보네이트 등과 같은 할로알킬렌 카보네이트계 화합물; 또는 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사인산 트리아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌글리콜 디알킬에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시에탄올 또는 삼염화 알루미늄 등의 첨가제가 1종 이상 더 포함될 수도 있다. 이때 상기 첨가제는 전해질 총 중량에 대하여 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. The electrolyte includes, in addition to the electrolyte components, haloalkylene carbonate-based compounds such as difluoroethylene carbonate for the purpose of improving the life characteristics of the battery, suppressing the reduction of the battery capacity, and improving the discharge capacity of the battery; Or pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphate triamide, nitrobenzene derivative, sulfur, quinone imine dye, N-substituted oxazolidinone, N, N One or more additives such as -substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol or aluminum trichloride may be included. In this case, the additive may be included in an amount of 0.1 wt% to 5 wt% based on the total weight of the electrolyte.
상기와 같이 본 발명에 따른 양극 활물질을 포함하는 이차전지는 고 전압하에서도 우수한 용량 특성 및 안정성을 가져, 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 등의 휴대용 기기, 및 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle, HEV) 등의 전기 자동차 분야 등에 유용하게 적용될 수 있다. As described above, the secondary battery including the cathode active material according to the present invention has excellent capacity characteristics and stability even under high voltage, and is a portable device such as a mobile phone, a notebook computer, a digital camera, and a hybrid electric vehicle (HEV). It can be usefully applied to the electric vehicle field such as).
또한, 본 발명에 따른 이차전지는 전지모듈의 단위셀로 사용될 수 있으며, 상기 전지모듈은 전지팩에 적용될 수 있다. 상기 전지모듈 또는 전지팩은 파워 툴(Power Tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차, 및 플러그인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용될 수 있다.In addition, the secondary battery according to the present invention can be used as a unit cell of the battery module, the battery module can be applied to a battery pack. The battery module or the battery pack is a power tool (Power Tool); Electric vehicles including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles, and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); Or it can be used as a power source for any one or more of the system for power storage.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
실시예Example
실시예 1Example 1
리튬 화합물(LiOH) 및 전이금속 전구체[Ni0 . 90Co0 . 07Mn0 . 03(OH)2]를 1.05:1 몰비로 균일하게 혼합한 후 상기 혼합물을 740℃에서, 12 시간 동안 소성하여 리튬 전이금속 산화물 LiNi0.90Co0.07Mn0.03O2을 제조하였다.Lithium compound (LiOH) and transition metal precursor [Ni 0 . 90 Co 0 . 07 Mn 0 . 03 (OH) 2 ] uniformly mixed at a molar ratio of 1.05: 1, and then the mixture was calcined at 740 ° C. for 12 hours to prepare a lithium transition metal oxide LiNi 0.90 Co 0.07 Mn 0.03 O 2 .
상기 리튬 전이금속 산화물 200 g과 물 200 g을 첨가하고 반응기 내 교반속도 200 rpm을 유지하여 30분간 교반하였다. 교반이 완료된 리튬전이금속산화물을 여과한 후 150℃에서 1시간 건조하여 세정된 양극 활물질을 수득하였다. 200 g of the lithium transition metal oxide and 200 g of water were added thereto, followed by stirring for 30 minutes while maintaining a stirring speed of 200 rpm in the reactor. After the stirring was completed, the lithium transition metal oxide was filtered and dried at 150 ° C. for 1 hour to obtain a cleaned positive electrode active material.
이후 양극 활물질 100 g과 H3BO3 0.34 g, WO3 0.25 g을 혼합한 후, 300℃에서 3시간동안 열처리하여 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질을 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 촬영하였으며, 이를 도 1에 나타내었다. Since the positive electrode active material 100 g and H 3 BO 3 0.34 g and 0.25 g of WO 3 were mixed, followed by heat treatment at 300 ° C. for 3 hours to prepare a cathode active material. The prepared cathode active material was photographed using a scanning electron microscope (SEM), which is shown in FIG. 1.
실시예 2Example 2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 전이금속 산화물을 제조한 후, 세정 단계 이후 양극 활물질 100 g과 H2WO4 0.14 g, B4C 0.05 g을 혼합한 후, 300℃에서 3시간 동안 열처리하여 양극 활물질을 제조하였다.After preparing a lithium transition metal oxide in the same manner as in Example 1, after the washing step 100 g of the positive electrode active material and H 2 WO 4 After mixing 0.14 g, B 4 C 0.05 g, and heat-treated at 300 ℃ for 3 hours to prepare a positive electrode active material.
비교예 1 Comparative Example 1
세정된 양극 활물질을 수득한 이후 양극 활물질 100 g과 WO3 0.25 g을 혼합하고 열처리한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지 방법을 통하여 양극 활물질을 제조하였다.After obtaining the cleaned positive electrode active material, a positive electrode active material was prepared in the same manner as in Example 1 except that 100 g of the positive electrode active material and 0.25 g of WO 3 were mixed and heat treated.
비교예 2Comparative Example 2
세정된 양극 활물질을 수득한 이후 양극 활물질 100 g과 B4C 0.05 g을 혼합하고 열처리한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지 방법을 통하여 양극 활물질을 제조하였다.After obtaining the washed cathode active material, a cathode active material was prepared in the same manner as in Example 1 except that 100 g of the cathode active material and 0.05 g of B 4 C were mixed and heat treated.
실험예 1 - 리튬이차전지 용량 특성 평가Experimental Example 1-Lithium Secondary Battery Capacity Characteristics Evaluation
상기 실시예 1 및 2와, 비교예 1 및 2에서 각각 제조한 양극 활물질을 이용하여 제조한 코인 하프 셀(Li 금속의 음극 사용)들을 각각 25℃에서 0.2 C의 정전류(CC) 4.25 V가 될 때까지 충전하고, 이후 4.25 V의 정전압(CV)으로 충전하여 충전 전류가 0.05 mAh가 될 때까지 1회째 충전을 행하여 충전 용량을 측정하였다. 이후 20분간 방치한 다음 0.2 C의 정전류로 2.5 V가 될 때까지 방전하여 1사이클째의 방전 용량을 측정하였다. 상기 1사이클째의 충/방전 효율을 평가하였다. 이후 2 C로 방전 조건을 달리하여 율 특성을 각각 평가 하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.Coin half cells (using a negative electrode of Li metal) prepared by using the positive electrode active materials prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, respectively, will be 4.25 V at a constant current (CC) of 0.2 C at 25 ° C., respectively. The battery was charged until it was charged, and then charged at a constant voltage (CV) of 4.25 V, and the first charge was performed until the charging current became 0.05 mAh to measure the charging capacity. Thereafter, the sample was left for 20 minutes and then discharged until reaching 2.5 V at a constant current of 0.2 C. The discharge capacity of the first cycle was measured. The charge / discharge efficiency of the first cycle was evaluated. Then, rate characteristics were evaluated by varying the discharge conditions at 2 C. The results are shown in Table 1.
실험예Experimental Example 2 - 2 - 리튬이차전지Lithium secondary battery 장기 안정성 특성 평가 Long-term stability characterization
실험예 1에서 제조된 코인 하프 셀들을 각각 45℃에서 CC/CV 모드로 0.3 C, 4.3 V가 될 때까지 충전하고, 0.3 C의 정전류로 2.5 V가 될 때까지 방전하여 30회 충방전 사이클을 실시하면서 용량 유지율(Capacity Retention[%])과 저항증가율(DCIR-resistance [%])을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The coin half cells prepared in Experimental Example 1 were charged at 45 ° C. in CC / CV mode until 0.3 C and 4.3 V, respectively, and discharged until they reached 2.5 V with a constant current of 0.3 C. Capacity retention (Capacity Retention [%]) and resistance increase rate (DCIR-resistance [%]) were evaluated while the results are shown in Table 2 below.
상기 표 1 및 2를 참조하면, 실시예 1 및 2의 양극 활물질을 이용하여 제조된 셀은 비교예 1 및 2의 양극 활물질을 이용하여 제조된 셀에 비해 방전 효율이 우수하고, 높은 용량유지율 및 낮은 저항증가율을 나타냄을 알 수 있다. Referring to Tables 1 and 2, the cells manufactured using the positive electrode active materials of Examples 1 and 2 are superior to the cells manufactured using the positive electrode active materials of Comparative Examples 1 and 2, and have a high capacity retention rate and It can be seen that the low rate of resistance increase.
실험예Experimental Example 3 - 3- 양극재Cathode material 표면의 에칭 시간에 따른 원소 성분비 측정 Determination of the elemental component ratio according to the etching time of the surface
상기 실시예 1 및 2와, 비교예 1 및 2에서 각각 제조한 양극 활물질에 대해 EQC0124: VG Scientific ESCALAB 250 기기를 이용하여 Depth Profile을 500초까지 진행하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 하기 표 3에서 텅스텐(W) 및 붕소(B)는 각각의 실시예 또는 비교예의 양극 활물질에서 분석이 이루어진 원소를 나타낸다. Examples 1 and 2 and the positive electrode active material prepared in Comparative Examples 1 and 2, respectively, using a EQC0124: VG Scientific ESCALAB 250 device, the Depth Profile was performed up to 500 seconds, and the results are shown in Table 3 below. In Table 3 below, tungsten (W) and boron (B) represent the elements analyzed in the positive electrode active material of each Example or Comparative Example.
상기 표 3을 참조하면, 코팅원료물질로서 산화물계 코팅 원료 물질인 WO3와 수화물계 코팅 원료물질인 H3BO3 를 함께 사용하여 코팅을 진행한 실시예 1은 산화물계 코팅 원료 물질인 WO3만을 사용하여 코팅을 진행한 비교예 1에 비해 코팅층에 포함된 W의 함량이 많음을 알 수 있으며, 에칭시간의 증가에도 W가 그 함량을 상대적으로 오래 유지하여 더욱 우수한 코팅성을 나타냄을 확인할 수 있었다. Referring to Table 3, as the coating raw material, WO 3 which is an oxide coating raw material and H 3 BO 3 which is a hydrate coating raw material To Example 1, which was used together with the coating, showed that the amount of W contained in the coating layer was higher than that of Comparative Example 1, which was coated with only WO 3, which is an oxide-based coating raw material. It can be seen that W maintains its content relatively long and shows better coating properties.
또한, 마찬가지로 코팅원료물질로서 카바이드계 코팅 원료 물질인 B4C와 수화물계 코팅 원료물질인 H2WO4를 함께 사용하여 코팅을 진행한 실시예 2는 카바이드계 코팅 원료 물질인 B4C만을 사용하여 코팅을 진행한 비교예 2에 비해 에칭시간의 증가에도 B가 그 함량을 상대적으로 오래 유지하여 더욱 우수한 코팅성을 나타냄을 확인할 수 있었다. Similarly, B 4 C, a carbide-based coating raw material, and H 2 WO 4 , a hydrate-based coating raw material, are used as coating raw materials. In Example 2, which was used together with the coating process, B was maintained for a relatively long time, even though the etching time was increased, compared to Comparative Example 2, which was coated using only the carbide-based coating material B 4 C. It was confirmed that the sex.
Claims (14)
상기 리튬 복합 전이금속 산화물을 세정하는 단계; 및
상기 세정된 리튬 복합 전이금속 산화물과 코팅 원료 물질을 혼합한 후, 열처리하여 코팅하는 단계를 포함하며,
상기 코팅 원료 물질은 산화물계 코팅 원료 물질 및 카바이드계 코팅원료 물질 중에서 선택되는 1종 이상과, 수화물계 코팅 원료 물질을 포함하는 것인 양극 활물질의 제조 방법.
[화학식 1]
LiNiaCobMncMdO2
(a>0.75, 0<b<0.25, 0<c<0.25, 0≤d≤0.2, a+b+c+d=1이며, M은 W, Cu, Fe, V, Cr, Ti, Zr, Zn, Al, In, Ta, Y, In, La, Sr, Ga, Sc, Gd, Sm, Ca, Ce, Nb, Mg, B, 및 Mo로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 도핑원소이다)
Preparing a lithium composite transition metal oxide represented by Formula 1;
Cleaning the lithium composite transition metal oxide; And
And mixing the washed lithium composite transition metal oxide with a coating raw material and subjecting it to heat treatment.
The coating raw material is a method of producing a positive electrode active material comprising at least one selected from oxide coating raw material and carbide coating raw material and a hydrate coating raw material.
[Formula 1]
LiNi a Co b Mn c M d O 2
(a> 0.75, 0 <b <0.25, 0 <c <0.25, 0 ≦ d ≦ 0.2, a + b + c + d = 1, and M is W, Cu, Fe, V, Cr, Ti, Zr, At least one doping element selected from the group consisting of Zn, Al, In, Ta, Y, In, La, Sr, Ga, Sc, Gd, Sm, Ca, Ce, Nb, Mg, B, and Mo)
상기 코팅 원료 물질은 상기 세정된 리튬 복합 전이금속 산화물 100 중량부를 기준으로 0.01 중량부 내지 2 중량부로 혼합되는 것인, 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
Wherein the coating raw material is 0.01 parts by weight to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the cleaned lithium composite transition metal oxide, a method of producing a positive electrode active material.
상기 열처리는 400℃ 이하의 온도에서 이루어지는, 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
The heat treatment is carried out at a temperature of 400 ° C or less, a method for producing a positive electrode active material.
상기 산화물계 코팅 원료 물질은 텅스텐 산화물(WO3), 산화붕소(B2O3), 알루미나(Al2O3), 이산화티타늄(TiO2) 및 산화마그네슘(MgO)으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상인, 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
The oxide coating raw material is one selected from the group consisting of tungsten oxide (WO 3 ), boron oxide (B 2 O 3 ), alumina (Al 2 O 3 ), titanium dioxide (TiO 2 ) and magnesium oxide (MgO). The manufacturing method of the positive electrode active material which is above.
상기 카바이드계 코팅 원료 물질은 탄화붕소(B4C), 텅스텐 카바이드(WC), 탄화알루미튬(Al4C3) 및 탄화티타늄(TiC)으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상인, 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
The carbide-based coating raw material is at least one selected from the group consisting of boron carbide (B 4 C), tungsten carbide (WC), aluminium carbide (Al 4 C 3 ) and titanium carbide (TiC), the method of producing a positive electrode active material. .
상기 수화물계 코팅 원료 물질은 붕산(H3BO3), 텅스텐산(H2WO4), 및 몰리브덴산(H2MoO4)으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상인, 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
The hydrate-based coating raw material is at least one member selected from the group consisting of boric acid (H 3 BO 3 ), tungstic acid (H 2 WO 4 ), and molybdate (H 2 MoO 4 ).
상기 산화물계 코팅 원료 물질은 텅스텐 산화물(WO3)이고, 상기 수화물계 코팅 원료 물질은 붕산(H3BO3)인, 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
The oxide-based coating raw material is tungsten oxide (WO 3 ), the hydrate-based coating raw material is boric acid (H 3 BO 3 ), the manufacturing method of the positive electrode active material.
상기 카바이드계 코팅 원료 물질은 탄화붕소(B4C)이고, 상기 수화물계 코팅 원료 물질은 텅스텐산(H2WO4)인, 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
The carbide-based coating raw material is boron carbide (B 4 C), the hydrate-based coating raw material is tungstic acid (H 2 WO 4 ), the manufacturing method of the positive electrode active material.
상기 산화물계 코팅 원료 물질 및 카바이드계 코팅원료 물질 중에서 선택되는 1종 이상과, 상기 수화물계 코팅 원료 물질은 1:1.2 내지 1:5의 중량비로 포함되는, 양극 활물질의 제조 방법.
The method of claim 1,
At least one selected from the oxide-based coating raw material and the carbide-based coating raw material and the hydrate-based coating raw material are included in a weight ratio of 1: 1.2 to 1: 5.
상기 리튬 복합 전이금속 산화물의 표면에는 2종 이상의 코팅 원소를 포함하는 코팅층이 형성되어 있고,
상기 코팅 원소는 산화물계 코팅 원료 물질 및 카바이드계 코팅 원료 물질 중에서 선택되는 1종 이상으로부터 유래한 물질과, 수화물계 코팅 원료 물질로부터 유래한 물질인, 양극 활물질.
[화학식 1]
LiNiaCobMncMdO2
(a>0.75, 0<b<0.25, 0<c<0.25, 0≤d≤0.2, a+b+c+d=1이며, M은 W, Cu, Fe, V, Cr, Ti, Zr, Zn, Al, In, Ta, Y, In, La, Sr, Ga, Sc, Gd, Sm, Ca, Ce, Nb, Mg, B, 및 Mo로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 도핑원소이다)
To include a lithium composite transition metal oxide represented by the formula (1),
On the surface of the lithium composite transition metal oxide is formed a coating layer containing two or more coating elements,
The coating element is a positive electrode active material which is a material derived from at least one selected from an oxide-based coating raw material and a carbide-based coating raw material, and a material derived from a hydrate-based coating raw material.
[Formula 1]
LiNi a Co b Mn c M d O 2
(a> 0.75, 0 <b <0.25, 0 <c <0.25, 0 ≦ d ≦ 0.2, a + b + c + d = 1, and M is W, Cu, Fe, V, Cr, Ti, Zr, At least one doping element selected from the group consisting of Zn, Al, In, Ta, Y, In, La, Sr, Ga, Sc, Gd, Sm, Ca, Ce, Nb, Mg, B, and Mo)
상기 코팅층은 텅스텐 및 붕소화합물을 포함하는, 양극 활물질.
The method of claim 10,
The coating layer comprises a tungsten and a boron compound, a positive electrode active material.
상기 양극 활물질은 텅스텐을 200 ppm 내지 4,000 ppm 포함하는, 양극 활물질.
The method of claim 10,
The cathode active material comprises 200 ppm to 4,000 ppm of tungsten.
A cathode for a lithium secondary battery comprising the cathode active material of claim 10.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180040079A KR102204938B1 (en) | 2018-04-06 | 2018-04-06 | Positive electrode active material for secondary battery, method for preparing the same, and secondary battery comprising the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180040079A KR102204938B1 (en) | 2018-04-06 | 2018-04-06 | Positive electrode active material for secondary battery, method for preparing the same, and secondary battery comprising the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20190117049A true KR20190117049A (en) | 2019-10-16 |
KR102204938B1 KR102204938B1 (en) | 2021-01-19 |
Family
ID=68421451
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020180040079A KR102204938B1 (en) | 2018-04-06 | 2018-04-06 | Positive electrode active material for secondary battery, method for preparing the same, and secondary battery comprising the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102204938B1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022039576A1 (en) * | 2020-08-21 | 2022-02-24 | 주식회사 엘지화학 | Cathode active material preparation method |
CN114400318A (en) * | 2021-12-16 | 2022-04-26 | 广东邦普循环科技有限公司 | High-nickel sodium ion positive electrode material, preparation method thereof and battery |
WO2022092906A1 (en) * | 2020-10-30 | 2022-05-05 | 주식회사 엘지화학 | Cathode active material and preparation method therefor |
EP4290613A4 (en) * | 2021-03-22 | 2024-08-28 | Lg Chemical Ltd | Cathode active material, cathode comprising same, and lithium secondary battery |
EP4290614A4 (en) * | 2021-03-22 | 2024-08-28 | Lg Chemical Ltd | Positive electrode active material, and positive electrode and lithium secondary battery comprising same |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4283716A4 (en) * | 2021-03-05 | 2024-07-17 | Lg Chemical Ltd | Cathode active material, preparation method therefor, and cathode and lithium secondary battery each comprising same |
WO2024184112A1 (en) * | 2023-03-03 | 2024-09-12 | Basf Se | Cathode active materials with a core-shell structure and their manufacture |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140044594A (en) * | 2012-10-05 | 2014-04-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | Positive active material layer composition for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery using the same |
KR20160050835A (en) | 2014-10-31 | 2016-05-11 | 주식회사 엘지화학 | Cathode active material for lithium secondary battery, and cathode and lithium secondary battery comprising the same |
JP2017103207A (en) * | 2015-11-19 | 2017-06-08 | Tdk株式会社 | Positive electrode active material, positive electrode, and lithium ion secondary battery |
KR20170103662A (en) * | 2016-03-03 | 2017-09-13 | 주식회사 엘지화학 | Positive electrode active material for lithium secondary battery and method for preparing the same |
-
2018
- 2018-04-06 KR KR1020180040079A patent/KR102204938B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140044594A (en) * | 2012-10-05 | 2014-04-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | Positive active material layer composition for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery using the same |
KR20160050835A (en) | 2014-10-31 | 2016-05-11 | 주식회사 엘지화학 | Cathode active material for lithium secondary battery, and cathode and lithium secondary battery comprising the same |
JP2017103207A (en) * | 2015-11-19 | 2017-06-08 | Tdk株式会社 | Positive electrode active material, positive electrode, and lithium ion secondary battery |
KR20170103662A (en) * | 2016-03-03 | 2017-09-13 | 주식회사 엘지화학 | Positive electrode active material for lithium secondary battery and method for preparing the same |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022039576A1 (en) * | 2020-08-21 | 2022-02-24 | 주식회사 엘지화학 | Cathode active material preparation method |
KR20220023496A (en) * | 2020-08-21 | 2022-03-02 | 주식회사 엘지화학 | Manufacturing method of positive electrode active material |
EP4166507A4 (en) * | 2020-08-21 | 2024-03-06 | Lg Chem, Ltd. | Cathode active material preparation method |
WO2022092906A1 (en) * | 2020-10-30 | 2022-05-05 | 주식회사 엘지화학 | Cathode active material and preparation method therefor |
EP4290613A4 (en) * | 2021-03-22 | 2024-08-28 | Lg Chemical Ltd | Cathode active material, cathode comprising same, and lithium secondary battery |
EP4290614A4 (en) * | 2021-03-22 | 2024-08-28 | Lg Chemical Ltd | Positive electrode active material, and positive electrode and lithium secondary battery comprising same |
CN114400318A (en) * | 2021-12-16 | 2022-04-26 | 广东邦普循环科技有限公司 | High-nickel sodium ion positive electrode material, preparation method thereof and battery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102204938B1 (en) | 2021-01-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102204938B1 (en) | Positive electrode active material for secondary battery, method for preparing the same, and secondary battery comprising the same | |
KR102687408B1 (en) | Positive electrode active material for secondary battery, method for preparing the same, and secondary battery comprising the same | |
KR102622330B1 (en) | Manufacturing method of positive electrode active material | |
KR102644823B1 (en) | Positive electrode active material for lithium secondary battery, preparing method of the same | |
KR20190127607A (en) | Cleaning method for positive electrode active material, method for preparing positive electrode active material comprising the same, and positive electrode active material prepared by using the same | |
KR102600818B1 (en) | Positive electrode active material and lithium secondary battery comprising the same | |
KR102622332B1 (en) | Positive electrode active material and manufacturing method of the same | |
KR102479276B1 (en) | Positive electrode active material and lithium secondary battery comprising the same | |
CN113823774A (en) | Positive electrode active material and lithium secondary battery including the same | |
KR102627382B1 (en) | Manufacturing method of positive electrode active material | |
KR102509141B1 (en) | Manufacturing method of positive electrode active material | |
KR20210138991A (en) | Method for preparing positive electrode active material for secondary battery and positive electrode active material manufactured through the method | |
KR102581269B1 (en) | Positive electrode active material, positive electrode and lithium secondary battery compring the same | |
KR102513972B1 (en) | Positive electrode active material and lithium secondary battery comprising the same | |
KR102568566B1 (en) | Positive electrode active material for secondary battery, and lithium secondary battery comprising the same | |
KR20220113201A (en) | Positive electrode active material and manufacturing method of the same | |
KR102563025B1 (en) | Positive electrode active material and manufacturing method of the same | |
KR102671413B1 (en) | Positive electrode active material and lithium secondary battery comprising the same | |
KR102691304B1 (en) | Manufacturing method of positive electrode active material | |
KR102651122B1 (en) | Method for preparing positive electrode active material for lithium secondary battery and positive electrode active material thereby | |
KR20230029562A (en) | Positive electrode active material and manufacturing method of positive electrode active material | |
KR20220150832A (en) | Positive electrode active material for lithium secondary battery, and positive electrode and secondary battery comprising the same | |
KR20230162577A (en) | Positive electrode active material and preparing method for the same | |
KR20230157787A (en) | Manufacturing method of positive electrode active material | |
KR20230162569A (en) | Positive electrode active material precursor, manufacturing method of positivie electrode active material using the same, and positive electrode active material |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |