KR20190133594A - Positive electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a positive electrode for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery including the same. The positive electrode comprises a current collecting body and a positive electrode layer including a nickel-based positive electrode of chemical formula 1, Li_aNi_xCo_yA_zO_2, having 0.5-2.5 m^2/g of a BET specific surface area, metal fluoride, a conductive material, and a binder. The amount of the metal fluoride is 1-10 wt% for 100 wt% of the positive electrode layer. In chemical formula 1, a relation of individual elements is 0.9 <= a <= 1.1, 0.8 <= x <= 0.98, 0.1 <= y <= 0.3, 0.1 <= z <= 0.3, x + y + z = 1 and A is Mn or Al. The present invention can provide a lithium secondary battery with excellent high temperature storage properties.

Description

리튬 이차 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지{POSITIVE ELECTRODE FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY AND RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY INCLUDING SAME} A positive electrode for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery including the same {POSITIVE ELECTRODE FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY AND RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY INCLUDING SAME}

리튬 이차 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다. It relates to a positive electrode for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery comprising the same.

최근의 휴대용 소형 전자기기의 전원으로 리튬 이차 전지가 각광받고 있다.Recently, lithium secondary batteries have been in the spotlight as power sources of portable small electronic devices.

이러한 리튬 이차 전지는 양극 활물질을 포함하는 양극, 음극 활물질을 포함하는 음극, 상기 양극 및 음극 사이에 위치하는 세퍼레이터, 및 전해질을 포함하는 구성을 갖는다.The lithium secondary battery has a structure including a positive electrode including a positive electrode active material, a negative electrode including a negative electrode active material, a separator located between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte.

상기 음극 활물질로는 리튬의 삽입/탈리가 가능한 인조, 천연 흑연, 하드 카본을 포함한 다양한 형태의 탄소계 재료 또는 Si계 활물질 등이 사용되고 있다.As the negative electrode active material, various types of carbon-based materials or Si-based active materials including artificial, natural graphite, and hard carbon capable of inserting / desorbing lithium are used.

상기 양극 활물질로는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNi1-xCoxO2(0 < x < 1), LiNi1-x-yCoxAyO2(0 < x + y < 1, A는 Mn 또는 Al임) 등과 같이 리튬 이온의 인터칼레이션이 가능한 구조를 가진 리튬과 전이 금속으로 이루어진 산화물이 주로 사용된다. LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNi 1-x Co x O 2 (0 <x <1), LiNi 1-xy Co x A y O 2 (0 <x + y <1, A is Oxides composed of lithium and a transition metal having a structure capable of intercalation of lithium ions, such as Mn or Al).

본 발명의 일 구현예는 집전체에 대한 접착력이 우수하고, 사이클 수명 특성 및 고온 저장 특성이 우수한 리튬 이차 전지용 양극을 제공하는 것이다.One embodiment of the present invention is to provide a positive electrode for a lithium secondary battery excellent in adhesion to the current collector, excellent cycle life characteristics and high temperature storage characteristics.

다른 일 구현예는 상기 양극을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다.Another embodiment is to provide a lithium secondary battery including the positive electrode.

본 발명의 일 구현예는 전류 집전체 및 이 전류 집전체에 형성되고, BET 비표면적이 0.5㎡/g 내지 2.5㎡/g인 하기 화학식 1의 니켈계 양극 활물질, 금속 플루오라이드(metal fluoride), 도전재 및 바인더를 포함하는 양극층을 포함하고, 상기 금속 플루오라이드의 함량은 상기 양극층 전체 함량 100 중량%에 대하여, 1 중량% 내지 10 중량%인 리튬 이차 전지용 양극을 제공한다.One embodiment of the present invention is formed on the current collector and the current collector, the BET specific surface area is 0.5 m 2 / g to 2.5 m 2 / g To include a positive electrode layer including a nickel-based positive electrode active material, a metal fluoride, a conductive material and a binder of the formula (1), the content of the metal fluoride is 1 weight based on 100% by weight of the total content of the positive electrode layer It provides a positive electrode for a lithium secondary battery that is% to 10% by weight.

[화학식 1][Formula 1]

LiaNixCoyAzO2 Li a Ni x Co y A z O 2

(상기 화학식 1에서0.9 ≤ a ≤ 1.1,0.8 ≤ x ≤ 0.98, 0.1≤ y ≤0.3, 0.1≤ z ≤ 0.3, x + y + z = 1, A는 Mn 또는 Al이다.)(In Formula 1, 0.9 ≦ a ≦ 1.1,0.8 ≦ x ≦ 0.98, 0.1 ≦ y ≦ 0.3, 0.1 ≦ z ≦ 0.3, x + y + z = 1, A is Mn or Al.)

다른 일 구현예는 BET 비표면적이 0.5㎡/g 내지 2.5㎡/g인 상기 화학식 1의 니켈계 양극 활물질, 금속 플루오라이드, 바인더 및 도전재를 용매 중에서 혼합하여 양극 활물질 조성물을 제조하고; 상기 양극 활물질 조성물을 전류 집전체에 도포하는 공정을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극의 제조 방법으로서, 상기 금속 플루오라이드는 상기 니켈계 양극 활물질, 상기 금속 플루오라이드, 상기 바인더 및 상기 도전재 전체 함량 100 중량%에 대하여 1 중량% 내지 10 중량%의 함량으로 사용하는 것인 리튬 이차 전지용 양극의 제조 방법을 제공한다.Another embodiment is to prepare a positive electrode active material composition by mixing a nickel-based positive electrode active material, a metal fluoride, a binder and a conductive material of Formula 1 having a BET specific surface area of 0.5 m 2 / g to 2.5 m 2 / g in a solvent; A method of manufacturing a positive electrode for a lithium secondary battery comprising applying the positive electrode active material composition to a current collector, wherein the metal fluoride is 100% by weight of the nickel-based positive electrode active material, the metal fluoride, the binder, and the conductive material. It provides a method for producing a positive electrode for a lithium secondary battery that is used in an amount of 1% by weight to 10% by weight relative to%.

상기 금속 플루오라이드는 Al 플루오라이드, Mg 플루오라이드, Zr 플루오라이드, Bi 플루오라이드 또는 이들의 조합일 수 있다.The metal fluoride may be Al fluoride, Mg fluoride, Zr fluoride, Bi fluoride or a combination thereof.

또 다른 일 구현예는 상기 양극; 음극 활물질을 포함하는 음극; 및 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.Another embodiment is the anode; A negative electrode including a negative electrode active material; And it provides a lithium secondary battery comprising an electrolyte.

기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.Other specific details of embodiments of the present invention are included in the following detailed description.

일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 양극은 집전체와의 접착력이 우수하고, 사이클 수명 특성 및 고온 저장 특성이 우수한 리튬 이차 전지를 제공할 수 있다.The positive electrode for a lithium secondary battery according to an embodiment may provide a lithium secondary battery having excellent adhesion to a current collector, excellent cycle life characteristics, and high temperature storage characteristics.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.1 is a view schematically showing the structure of a lithium secondary battery according to one embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is presented as an example, by which the present invention is not limited and the present invention is defined only by the scope of the claims to be described later.

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, 평균 입자 직경(D50)은 입도 분포에서 누적 체적이 50 부피%인 입자의 지름을 의미하며 PSA(particle size analyzer)로 측정할 수 있다. Unless otherwise defined herein, the average particle diameter (D50) refers to the diameter of the particles having a cumulative volume of 50% by volume in the particle size distribution, and may be measured by a particle size analyzer (PSA).

본 명세서에서 "상부"와 "하부"는 도면을 기준으로 정의한 것으로서, 시 관점에 따라 "상부"가 "하부"로 "하부"가 "상부"로 변경될 수 있고, "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구조를 개재한 경우도 포함할 수 있다. 반면, "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구조를 개재하지 않은 것을 의미한다.In the present specification, "upper" and "lower" are defined based on the drawings, and according to a viewpoint, "upper" may be changed to "lower" and "lower" to "upper", and "on" or What is referred to as “on” may include not only the above but also intervening other structures in the middle. On the other hand, what is referred to as "directly on" or "directly on" means that there is no intervening structure in between.

본 발명의 일 구현예는 전류 집전체 및 상기 전류 집전체 상에 형성된 양극층을 포함하며, 상기 양극층은 BET 비표면적이 0.5㎡/g 이상인 하기 화학식 1의 니켈계 양극 활물질, 금속 플루오라이드, 도전재 및 바인더를 포함할 수 있다.One embodiment of the present invention includes a current collector and a positive electrode layer formed on the current collector, the positive electrode layer has a BET specific surface area of 0.5 m 2 / g or more nickel-based positive electrode active material of the following formula, metal fluoride, It may include a conductive material and a binder.

[화학식 1][Formula 1]

LiaNixCoyAzO2 Li a Ni x Co y A z O 2

(상기 화학식 1에서, 0.9 ≤ a ≤ 1.1, 0.8 ≤ x ≤ 0.98, 0.1≤ y ≤0.3, 0.1≤ z ≤0.3, x + y + z = 1, A는 Mn 또는 Al이다.)(In Formula 1, 0.9 ≦ a ≦ 1.1, 0.8 ≦ x ≦ 0.98, 0.1 ≦ y ≦ 0.3, 0.1 ≦ z ≦ 0.3, x + y + z = 1, A is Mn or Al.)

상기 BET 비표면적은 0.5 ㎡/g 이상일 수 있다. 예를 들어, 0.5 ㎡/g 내지 2.5 ㎡/g일 수 있다. The BET specific surface area may be at least 0.5 m 2 / g. For example, it may be 0.5 m 2 / g to 2.5 m 2 / g .

상기 화학식 1에 나타낸 것과 같이, Ni 함량이 80 몰% 이상인 양극 활물질은 일반적으로 잔류 Li이 과량으로 존재함에 따라, 고온에 노출시 전해액과 반응하여 다량의 가스가 발생할 수 있고, 열안정성이 저하되는 등의 문제를 야기할 수 있어, 잔류 Li 함량을 감소시키기 위하여 양극 활물질을 수세정 등의 처리를 할 수 있다. 예를 들어, 수세정을 진행하는 경우, 비표면적이 매우 증가하여, 용량이 저하되고 사이클 수명이 급격하게 저하되는 문제가 있어, 이를 방지하기 위하여 즉 BET 비표면적을 저감시키기 위하여, 열처리를 실시하거나, 고분자 코팅을 실시하는 등의 추가적인 공정이 필요하고, 이로 인하여 공정이 복잡하고, 제조 비용이 증가하는 등의 문제가 있었다. As shown in Chemical Formula 1, the positive electrode active material having a Ni content of 80 mol% or more is generally present in an excessive amount of residual Li, so that a large amount of gas may be generated by reaction with the electrolyte when exposed to high temperature, and thermal stability may be deteriorated. And the like, and the cathode active material may be treated with water, for example, to reduce the residual Li content. For example, in the case of washing with water, the specific surface area is greatly increased, the capacity is lowered, and the cycle life is sharply lowered. In order to prevent this, that is, to reduce the BET specific surface area, heat treatment or Additional processes, such as performing a polymer coating, are required, which results in a complicated process and an increase in manufacturing cost.

만약 Ni 함량이 80 몰% 미만인 저Ni 양극 활물질인 경우에는 잔류 Li이 과량으로 존재하지 않기 때문에, 이러한 수세정 공정을 실시할 필요가 없고, 따라서 수세정에 따른 BET 비표면적이 증가하지 않고, 따라서 관련된 문제, 즉 사이클 수명 저하 등의 문제가 발생하지 않다. 이에, 금속 플루오라이드를 추가 사용할 필요가 없으며, 추가 사용하더라도, 금속 플루오라이드 사용에 따른 사이클 수명 특성 향상 효과 등이 발생하지 않는다.In the case of a low Ni positive electrode active material having a Ni content of less than 80 mol%, since residual Li is not present in excess, such a water washing process does not need to be performed, and thus the BET specific surface area due to water washing does not increase, and thus There is no associated problem, i.e. a decrease in cycle life. Therefore, it is not necessary to use additional metal fluoride, even if additional use, the effect of improving the cycle life characteristics according to the use of the metal fluoride does not occur.

일 구현예에 따른 양극은 금속 플루오라이드를 포함하고, 이 금속 플루오라이드가 전해액 부반응을 억제하는 역할을 함에 따라, BET 비표면적이 0.5㎡/g 이상이고, Ni 함량이 80 몰% 이상인 고Ni 양극 활물질의 용량 저하 및 사이클 수명 저하를 억제할 수 있다. 또한, 금속 플루오라이드가 불안정해진 양극 활물질 표면과 전해액의 부반응을 안정화시킬 수 있다. 이에, BET 비표면적이 0.5㎡/g 이상인 고Ni 양극 활물질에 대한 열처리 등의 추가적인 공정을 실시하지 않고, BET가 0.5㎡/g 이상 상태 그대로 양극에 사용할 수 있다. 즉, 일 구현예에 따른 상기 니켈계 양극 활물질은 잔류 리튬을 감소시키 위한 수세정, 예를 들어 물로 활물질을 세정하는 공정을 실시한 것일 수 있다.The positive electrode according to the embodiment includes a metal fluoride, and as the metal fluoride serves to suppress electrolyte side reactions, a high Ni positive electrode having a BET specific surface area of 0.5 m 2 / g or more and a Ni content of 80 mol% or more The decrease in capacity and the decrease in cycle life of the active material can be suppressed. In addition, it is possible to stabilize side reactions between the surface of the positive electrode active material in which the metal fluoride is unstable and the electrolyte solution. Accordingly, the BET can be used in the positive electrode as it is at least 0.5 m 2 / g or more without performing an additional process such as heat treatment on the high Ni positive electrode active material having a BET specific surface area of 0.5 m 2 / g or more. That is, the nickel-based positive electrode active material according to one embodiment may be a process of washing the active material with water, for example, water to reduce residual lithium.

상기 금속 플루오라이드는 Al 플루오라이드, Mg 플루오라이드, Zr 플루오라이드, Bi 플루오라이드 또는 이들의 조합일 수 있고, 일 구현예에 따르면, Al 플루오라이드일 수 있다. 구체적으로 예를 들어, AlF3, MgF2, BiF3, ZrF4 또는 이들의 조합일 수 있다. Al 플루오라이드를 사용하는 경우, 예를 들어 Cs, K, Li 등의 플루오라이드를 사용하는 경우에 비하여 용량 및 사이클 수명 개선 효과가 우수할 수 있다. The metal fluoride may be Al fluoride, Mg fluoride, Zr fluoride, Bi fluoride or a combination thereof, and according to one embodiment, may be Al fluoride. Specifically, for example, it may be AlF 3 , MgF 2 , BiF 3 , ZrF 4 or a combination thereof. In the case of using Al fluoride, the capacity and cycle life improvement effect may be excellent as compared with the case of using fluoride such as, for example, Cs, K, Li.

상기 금속 플루오라이드의 함량은 상기 양극층 전체 함량 100 중량%에 대하여, 1 중량% 내지 10 중량%일 수 있고, 일 구현예에 따르면, 1 중량% 내지 5 중량%일 수 있다. 상기 금속 플루오라이드의 함량이 상기 범위에 포함되는 경우, 초기 용량 및 효율 감소를 보다 최소화하면서, 용량 및 사이클 수명, 특히 상온 사이클 수명 특성을 보다 향상시킬 수 있다. The content of the metal fluoride may be 1 wt% to 10 wt% with respect to 100 wt% of the total content of the anode layer, and in one embodiment, may be 1 wt% to 5 wt%. When the content of the metal fluoride is included in the range, it is possible to further improve the capacity and cycle life, in particular room temperature cycle life characteristics, while minimizing the initial capacity and efficiency reduction.

금속 플루오라이드는 평균 입경(D50)이 3㎛ 이하인 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로 0.1 ㎛ 내지 3㎛인 입자형태 또는 구체적으로 0.5 ㎛ 내지 2.5㎛인 입자 형태인 것을 사용할 수 있다. 또한, 평균 입경(D50)이 3㎛ 이하인 일차 입자가 응집되어 형성된 2차 입자 형태를 사용하여도 무방하다.The metal fluoride may be one having an average particle diameter (D50) of 3 μm or less, and specifically, may be used in the form of particles having a particle size of 0.1 μm to 3 μm or specifically, having a particle shape of 0.5 μm to 2.5 μm. Moreover, you may use the secondary particle form formed by the aggregation of the primary particle whose average particle diameter (D50) is 3 micrometers or less.

일 구현예에 있어서, 상기 양극 활물질은 대립 활물질과 소립 활물질의 혼합물일 수 있다. 이와 같이, 양극 활물질로 대립 활물질과 소립 활물질의 혼합물을 사용하는 경우, 용량을 보다 증가시킬 수 있다.In one embodiment, the cathode active material may be a mixture of an allele and an active material. As such, when a mixture of the allele and the small active material is used as the cathode active material, the capacity can be further increased.

상기 대립 활물질의 평균 입경(D50)은 15㎛ 내지 20㎛일 수 있고, 상기 소립 활물질의 평균 입경(D50)은 3㎛ 내지 5㎛일 수 있다. 상기 대립 활물질과 상기 소립 활물질의 평균 입경이 상기 범위에 포함되는 경우에는 적절한 밀도(g/cc)를 갖는 입도 분포를 구현할 수 있다. 이때, 상기 대립 활물질과 상기 소립 활물질의 혼합비는 60 : 40 내지 80 : 20 중량비일 수 있다. 상기 대립 활물질과 소립 활물질의 혼합비가 상기 범위에 포함되는 경우에는 양극층 형성시 매우 높은 밀도(g/cc)를 구현할 수 있다. The average particle diameter (D50) of the alternative active material may be 15 μm to 20 μm, and the average particle diameter (D50) of the small active material may be 3 μm to 5 μm. When the average particle diameter of the allele and the small active material is included in the range, a particle size distribution having an appropriate density (g / cc) may be implemented. At this time, the mixing ratio of the allele and the small active material may be a weight ratio of 60: 40 to 80: 20. When the mixing ratio of the all active material and the small active material is included in the above range, a very high density (g / cc) may be realized when the positive electrode layer is formed.

상기 금속 플루오라이드의 평균 입경(D50)은 0.5㎛ 내지 2.5㎛일 수 있다. 상기 금속 플루오라이드의 평균 입경(D50)이 상기 범위에 포함되는 경우, 금속 플루오라이드가 양극 활물질 입자들 사이 사이에 균일하게 분포하여, 금속 플루오라이드를 사용함에 따른 효과를 보다 향상시킬 수 있다. The average particle diameter (D50) of the metal fluoride may be 0.5 μm to 2.5 μm. When the average particle diameter (D50) of the metal fluoride is included in the above range, the metal fluoride may be uniformly distributed among the positive electrode active material particles, thereby further improving the effect of using the metal fluoride.

상기 양극층에서, 상기 양극 활물질의 함량은 양극층 전체 중량에 대하여 86 중량% 내지 97 중량%일 수 있다. 상기 금속 플루오라이드의 함량은 상기 양극층 전체 중량에 대하여 1 중량% 내지 10 중량%일 수 있다.In the positive electrode layer, the content of the positive electrode active material may be 86 wt% to 97 wt% based on the total weight of the positive electrode layer. The content of the metal fluoride may be 1 wt% to 10 wt% with respect to the total weight of the anode layer.

상기 양극층에서, 상기 바인더의 함량은 양극층 전체 중량에 대하여 0.5 중량% 내지 2 중량%일 수 있다. 상기 바인더로는 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 디아세틸셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌 부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the positive electrode layer, the content of the binder may be 0.5% by weight to 2% by weight based on the total weight of the positive electrode layer. The binder is polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride , Polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, acrylic styrene butadiene rubber, epoxy resin, nylon and the like can be used, but is not limited thereto.

상기 양극층에서, 상기 도전재의 함량은 양극층 전체 중량에 대하여 0.5 중량% 내지 2 중량%일 수 있다. 상기 도전재로는 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 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 들 수 있다.In the anode layer, the content of the conductive material may be 0.5% by weight to 2% by weight based on the total weight of the anode layer. Examples of the conductive material include carbonaceous materials such as natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fibers, metal powders such as copper, nickel, aluminum, and silver, and polyphenylene derivatives such as metallic fibers such as metal fibers. And conductive materials containing a conductive polymer or a mixture thereof.

상기 전류 집전체는 상기 양극층을 지지하는 것이다.The current collector supports the anode layer.

상기 전류 집전체로는 알루미늄 박(foil), 니켈 박 또는 이들의 조합을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The current collector may be aluminum foil, nickel foil, or a combination thereof, but is not limited thereto.

다른 일 구현예에 따른 리튬이차 전지용 양극의 제조 방법은 BET 비표면적이 0.5㎡/g 내지 2.5㎡/g인 하기 화학식 1의 양극 활물질, 금속 플루오라이드, 바인더 및 도전재를 용매 중에서 혼합하여 양극 활물질 조성물을 제조하고, 이 양극 활물질 조성물을 전류 집전체에 도포하는 공정을 포함한다. 상기 양극 활물질 조성물은 슬러리 형태일 수 있다.According to another exemplary embodiment, a method of manufacturing a cathode for a lithium secondary battery includes a cathode active material obtained by mixing a cathode active material, a metal fluoride, a binder, and a conductive material of Formula 1 having a BET specific surface area of 0.5 m 2 / g to 2.5 m 2 / g in a solvent. The process of manufacturing a composition and apply | coating this positive electrode active material composition to a current collector is included. The positive electrode active material composition may be in the form of a slurry.

[화학식 1][Formula 1]

LiaNixCoyAzO2 Li a Ni x Co y A z O 2

(상기 화학식 1에서, 0.9 ≤ a ≤ 1.1, 0.8 ≤ x ≤ 0.98, 0.1≤ y ≤0.3, 0.1≤ z ≤ 0.3, x + y + z = 1, A는 Mn 또는 Al이다.)(In Formula 1, 0.9 ≦ a ≦ 1.1, 0.8 ≦ x ≦ 0.98, 0.1 ≦ y ≦ 0.3, 0.1 ≦ z ≦ 0.3, x + y + z = 1, A is Mn or Al.)

이때, 상기 금속 플루오라이드는, 상기 양극 활물질 조성물의 고형분, 즉 상기 니켈계 양극 활물질, 상기 금속 플루오라이드, 상기 도전재 및 상기 바인더 전체 함량 100 중량%에 대하여 1 중량% 내지 10 중량%의 함량으로 사용할 수 있고, 일 구현예에 따르면, 1 중량% 내지 5 중량%일 수 있다. 상기 금속 플루오라이드는 상기 함량으로 사용하는 경우, 초기 용량 및 효율 감소를 보다 최소화하면서, 용량 및 사이클 수명, 특히 상온 사이클 수명 특성이 보다 향상된 양극을 구현할 수 있다. In this case, the metal fluoride is in a content of 1% by weight to 10% by weight with respect to the solid content of the positive electrode active material composition, that is, 100% by weight of the nickel-based positive electrode active material, the metal fluoride, the conductive material, and the total content of the binder. Can be used, and in one embodiment, can be from 1% to 5% by weight. When the metal fluoride is used in the above amount, it is possible to implement a positive electrode having improved capacity and cycle life, particularly room temperature cycle life, while minimizing initial capacity and efficiency reduction.

상기 양극 활물질, 상기 도전재 및 상기 바인더의 함량은 상기 양극 활물질 조성물의 고형분, 즉 즉 상기 니켈계 양극 활물질, 상기 금속 플루오라이드, 상기 도전재 및 상기 바인더 전체 함량에 대하여, 각각 86 중량% 내지 97 중량%, 0.5 중량% 내지 2 중량% 및 0.5 중량% 내지 2 중량%가 되도록 사용할 수 있다. The content of the positive electrode active material, the conductive material, and the binder is 86% by weight to 97% by weight of the solid content of the positive electrode active material composition, that is, the total content of the nickel-based positive electrode active material, the metal fluoride, the conductive material, and the binder. Weight percent, 0.5 weight percent to 2 weight percent, and 0.5 weight percent to 2 weight percent.

상기 양극 활물질, 상기 금속 플루오라이드, 상기 도전재, 상기 바인더 및 상기 전류 집전체는 상술한 것을 사용할 수 있다. 상기 용매는 N-메틸 피롤리돈과 같은 유기 용매를 사용할 수 있다. 상기 양극 활물질 조성물을 전류 집전체에 도포한 후, 건조 및 압연하는 공정을 더욱 실시하여, 이러한 도포, 건조 및 압연하는 공정은 당해 분야에 알려진 통상적인 공정이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.The positive electrode active material, the metal fluoride, the conductive material, the binder, and the current collector may be the ones described above. The solvent may be an organic solvent such as N-methyl pyrrolidone. After applying the positive electrode active material composition to the current collector, and further performing a drying and rolling process, such a coating, drying and rolling process is a conventional process known in the art, so a detailed description thereof will be omitted. .

이와 같이, 일 구현예에 따른 양극은 일반적인 양극 제조 공정 중, 슬러리 형태의 양극 활물질 조성물 제조시 금속 플루오라이드를 첨가하여 제조할 수 있으므로, 별도의 공정을 추가할 필요가 없어, 통상적인 양극 공정 및 설비를 그대로 이용할 수 있다.As such, the positive electrode according to the embodiment may be prepared by adding a metal fluoride during the production of a positive electrode active material composition in the form of a slurry in a general positive electrode manufacturing process, and thus, there is no need to add a separate process, and thus a conventional positive electrode process and The equipment can be used as it is.

다른 일 구현예는 상기 양극; 음극; 및 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.Another embodiment is the anode; cathode; And it provides a lithium secondary battery comprising an electrolyte.

상기 음극은 전류 집전체 및 이 전류 집전체 위에 형성되고, 음극 활물질을 포함하는 음극층을 포함한다.The negative electrode includes a current collector and a negative electrode layer formed on the current collector and including a negative electrode active material.

상기 음극 활물질은 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬 금속, 리튬 금속의 합금, 리튬에 도프 및 탈도프 가능한 물질 또는 전이 금속 산화물을 포함한다.The anode active material includes a material capable of reversibly intercalating / deintercalating lithium ions, a lithium metal, an alloy of lithium metal, a material doped and undoped with lithium, or a transition metal oxide.

상기 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질로는 탄소 물질로서, 리튬 이온 이차 전지에서 일반적으로 사용되는 탄소계 음극 활물질은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들을 함께 사용할 수 있다. 상기 결정질 탄소의 예로는 무정형, 판상, 린편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연을 들 수 있고, 상기 비정질 탄소의 예로는 소프트 카본(soft carbon) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스 등을 들 수 있다.As a material capable of reversibly intercalating / deintercalating the lithium ions, any carbon-based negative electrode active material generally used in a lithium ion secondary battery may be used, and representative examples thereof include crystalline carbon. , Amorphous carbon or these can be used together. Examples of the crystalline carbon include graphite such as amorphous, plate, flake, spherical or fibrous natural graphite or artificial graphite, and examples of the amorphous carbon include soft carbon or hard carbon ( hard carbon), mesophase pitch carbide, calcined coke, and the like.

상기 리튬 금속의 합금으로는 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되는 금속의 합금이 사용될 수 있다.Examples of the alloy of the lithium metal include lithium and Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al, and Sn. Alloys of the metals selected may be used.

상기 리튬에 도프 및 탈도프 가능한 물질로는 Si, SiOx(0 < x < 2), Si-Q 합금(상기 Q는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이며, Si은 아님), Sn, SnO2, Sn-R 합금(상기 R은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이며, Sn은 아님) 등을 들 수 있고, 또한 이들 중 적어도 하나와 SiO2를 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 원소 Q 및 R로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Tl, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. Examples of materials that can be doped and undoped with lithium include Si, SiO x (0 <x <2), and Si-Q alloys (wherein Q is an alkali metal, an alkaline earth metal, a Group 13 element, a Group 14 element, a Group 15 element, and 16). An element selected from the group consisting of group elements, transition metals, rare earth elements, and combinations thereof, not Si), Sn, SnO 2 , Sn-R alloys (wherein R is an alkali metal, an alkaline earth metal, a Group 13 element, 14 element, an element selected from group 15 elements, group 16 elements, transition metals, rare earth elements and combinations thereof, Sn may be mentioned not), and a mixture of at least one and SiO 2 of which Can also be used. The elements Q and R include Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Tl, Ge, P, As, Sb, Bi, One selected from the group consisting of S, Se, Te, Po, and a combination thereof can be used.

상기 전이 금속 산화물로는 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 또는 리튬 티타늄 산화물 등을 들 수 있다.Examples of the transition metal oxide include vanadium oxide, lithium vanadium oxide or lithium titanium oxide.

상기 음극층에서 음극 활물질의 함량은 음극층 전체 중량에 대하여 95 중량% 내지 99 중량%일 수 있다.The content of the negative electrode active material in the negative electrode layer may be 95% by weight to 99% by weight with respect to the total weight of the negative electrode layer.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 음극층은 바인더를 포함하며, 선택적으로 도전재를 더욱 포함할 수도 있다. 상기 음극층에서 바인더의 함량은 음극층 전체 중량에 대하여 1 중량% 내지 5 중량%일 수 있다. 또한 도전재를 더욱 포함하는 경우에는 음극 활물질을 90 중량% 내지 98 중량%, 바인더를 1 중량% 내지 5 중량%, 도전재를 1 중량% 내지 5 중량% 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the negative electrode layer includes a binder, and optionally may further include a conductive material. The content of the binder in the negative electrode layer may be 1% by weight to 5% by weight based on the total weight of the negative electrode layer. In addition, when the conductive material is further included, 90 wt% to 98 wt% of the negative electrode active material, 1 wt% to 5 wt% of the binder, and 1 wt% to 5 wt% of the conductive material may be used.

상기 바인더는 음극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 음극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 한다. 상기 바인더로는 비수계 바인더, 수계 바인더 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.The binder adheres the anode active material particles to each other well, and also serves to adhere the anode active material to the current collector well. As the binder, a non-aqueous binder, an aqueous binder, or a combination thereof may be used.

상기 비수계 바인더로는 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드이미드, 폴리이미드 또는 이들의 조합을 들 수 있다. The non-aqueous binder may include polyvinyl chloride, carboxylated polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, polymers including ethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride , Polyethylene, polypropylene, polyamideimide, polyimide, or a combination thereof.

상기 수계 바인더로는 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버(SBR), 아크릴로나이트릴-부타디엔 러버, 아크릴 고무, 부틸고무, 불소고무, 에틸렌프로필렌공중합체, 폴리에피크로로히드린, 폴리포스파젠, 폴리아크릴로니트릴, 폴리스티렌, 에틸렌프로필렌디엔공중합체, 폴리비닐피리딘, 클로로설폰화폴리에틸렌, 라텍스, 폴리에스테르수지, 아크릴수지, 페놀수지, 에폭시 수지, 폴리비닐알콜 또는 이들의 조합일 수 있다. The aqueous binder may include styrene-butadiene rubber, acrylated styrene-butadiene rubber (SBR), acrylonitrile-butadiene rubber, acrylic rubber, butyl rubber, fluorine rubber, ethylene propylene copolymer, polyepichlorohydrin , Polyphosphazene, polyacrylonitrile, polystyrene, ethylene propylene diene copolymer, polyvinylpyridine, chlorosulfonated polyethylene, latex, polyester resin, acrylic resin, phenol resin, epoxy resin, polyvinyl alcohol or combinations thereof Can be.

상기 음극 바인더로 수계 바인더를 사용하는 경우, 점성을 부여할 수 있는 셀룰로즈 계열 화합물을 증점제로 더욱 포함할 수 있다. 이 셀룰로즈 계열 화합물로는 카르복시메틸 셀룰로즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 또는 이들의 알칼리 금속염 등을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 알칼리 금속으로는 Na, K 또는 Li를 사용할 수 있다. 이러한 증점제 사용 함량은 음극 활물질 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 3 중량부일 수 있다. When using an aqueous binder as the negative electrode binder, it may further include a cellulose-based compound that can impart viscosity as a thickener. As this cellulose type compound, carboxymethyl cellulose, hydroxypropylmethyl cellulose, methyl cellulose, these alkali metal salts, etc. can be used in mixture of 1 or more types. Na, K or Li may be used as the alkali metal. The amount of the thickener used may be 0.1 parts by weight to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the negative electrode active material.

상기 도전재로는 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 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.Examples of the conductive material include carbonaceous materials such as natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fibers, metal powders such as copper, nickel, aluminum, and silver, and polyphenylene derivatives such as metallic fibers such as metal fibers. A conductive material containing a conductive polymer or a mixture thereof can be used.

상기 집전체로는 구리 박, 니켈 박, 스테인레스강 박, 티타늄 박, 니켈 발포체(foam), 구리 발포체, 전도성 금속이 코팅된 폴리머 기재, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.The current collector may be selected from the group consisting of copper foil, nickel foil, stainless steel foil, titanium foil, nickel foam, copper foam, a polymer substrate coated with a conductive metal, and combinations thereof.

상기 음극은 음극 활물질, 바인더 및 선택적으로 도전재를 용매 중에서 혼합하여 슬러리 타입의 음극 활물질 조성물을 제조하고, 이 음극 활물질 조성물을 전류 집전체에 도포하여 형성할 수 있다. 이 도포 공정을 실시한 후, 건조 및 압연 공정을 실시할 수 있으며, 이러한 전극 형성 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서 상세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 용매로는 N-메틸피롤리돈 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 상기 바인더로 수용성 바인더를 사용하는 경우, 상기 용매로는 물을 사용할 수 있다.The negative electrode may be formed by mixing a negative electrode active material, a binder, and optionally a conductive material in a solvent to prepare a slurry type negative electrode active material composition, and applying the negative electrode active material composition to a current collector. After the coating step, the drying and rolling steps may be performed. Since the electrode forming method is well known in the art, detailed descriptions thereof will be omitted. N-methylpyrrolidone may be used as the solvent, but is not limited thereto. In the case of using a water-soluble binder as the binder, water may be used as the solvent.

상기 전해질은 비수성 유기 용매 및 리튬염을 포함한다.The electrolyte includes a non-aqueous organic solvent and a lithium salt.

상기 비수성 유기용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다. The non-aqueous organic solvent serves as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move.

상기 비수성 유기용매로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 에틸프로필 카보네이트(EPC), 메틸에틸 카보네이트(MEC), 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC), 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 디메틸아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, 데카놀라이드(decanolide), 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone), 디부틸 에테르, 테트라글라임, 디글라임, 디메톡시에탄, 2-메틸테트라히드로퓨란, 테트라히드로퓨란, 시클로헥사논, 에틸알코올, 이소프로필 알코올, R-CN(R은 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, 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다. The non-aqueous organic solvent is dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), methylpropyl carbonate (MPC), ethylpropyl carbonate (EPC), methylethyl carbonate (MEC), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, dimethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, decanolide, mevalo Norlactone, caprolactone, dibutyl ether, tetraglyme, diglyme, dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran, cyclohexanone, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, R Nitriles, such as -CN (R is a linear, branched, or cyclic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms, and may include a double bond aromatic ring or an ether bond); Amides such as methylformamide, dioxolanes such as 1,3-dioxolane, sulfolane and the like can be used.

상기 유기 용매는 단독으로 또는 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 하나 이상 혼합하여 사용하는 경우의 혼합 비율은 목적하는 전지 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있고, 이는 당해 분야에 종사하는 사람들에게는 널리 이해될 수 있다.The organic solvents may be used alone or in combination of one or more, and the mixing ratio in the case of mixing one or more may be appropriately adjusted according to the desired battery performance, which can be widely understood by those skilled in the art. have.

또한 상기 유기용매는 방향족 탄화수소계 유기용매를 추가로 포함할 수도 있다. 상기 방향족 탄화수소계 유기용매의 구체적인 예로는 벤젠, 플루오로벤젠, 1,2-디플루오로벤젠, 1,3-디플루오로벤젠, 1,4-디플루오로벤젠, 1,2,3-트리플루오로벤젠, 1,2,4-트리플루오로벤젠, 클로로벤젠, 1,2-디클로로벤젠, 1,3-디클로로벤젠, 1,4-디클로로벤젠, 1,2,3-트리클로로벤젠, 1,2,4 트리클로로벤젠, 아이오도벤젠, 1,2-디아이오도벤젠, 1,3-디아이오도벤젠, 1,4-디아이오도벤젠, 1,2,3-트리아이오도벤젠, 1,2,4-트리아이오도벤젠, 톨루엔, 플루오로톨루엔, 2,3-디플루오로톨루엔, 2,4-디플루오로톨루엔, 2,5-디플루오로톨루엔, 2,3,4-트리플루오로톨루엔, 2,3,5-트리플루오로톨루엔, 클로로톨루엔, 2,3-디클로로톨루엔, 2,4-디클로로톨루엔, 2,5-디클로로톨루엔, 2,3,4-트리클로로톨루엔, 2,3,5-트리클로로톨루엔, 아이오도톨루엔, 2,3-디아이오도톨루엔, 2,4-디아이오도톨루엔, 2,5-디아이오도톨루엔, 2,3,4-트리아이오도톨루엔, 2,3,5-트리아이오도톨루엔, 자일렌, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.In addition, the organic solvent may further include an aromatic hydrocarbon organic solvent. Specific examples of the aromatic hydrocarbon organic solvent include benzene, fluorobenzene, 1,2-difluorobenzene, 1,3-difluorobenzene, 1,4-difluorobenzene, 1,2,3-tri Fluorobenzene, 1,2,4-trifluorobenzene, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,3-dichlorobenzene, 1,4-dichlorobenzene, 1,2,3-trichlorobenzene, 1 , 2,4 trichlorobenzene, iodobenzene, 1,2-dioodobenzene, 1,3-dioodobenzene, 1,4-dioiobenzene, 1,2,3-triiodobenzene, 1,2 , 4-triiodobenzene, toluene, fluorotoluene, 2,3-difluorotoluene, 2,4-difluorotoluene, 2,5-difluorotoluene, 2,3,4-trifluoro Toluene, 2,3,5-trifluorotoluene, chlorotoluene, 2,3-dichlorotoluene, 2,4-dichlorotoluene, 2,5-dichlorotoluene, 2,3,4-trichlorotoluene, 2,3 , 5-trichlorotoluene, iodotoluene, 2,3-dioodotoluene, 2,4-diaodotoluene, 2,5-diaodotoluene, 2,3,4-triiodotoluene, 2,3,5-triiodotoluene, xylene, and combinations thereof.

상기 전해질은 비닐렌 카보네이트 또는 에틸렌 카보네이트계 화합물을 수명 향상 첨가제로 더욱 포함할 수도 있다.The electrolyte may further include vinylene carbonate or ethylene carbonate-based compound as a life improving additive.

상기 에틸렌 카보네이트계 화합물의 대표적인 예로는 디플루오로 에틸렌카보네이트, 클로로에틸렌 카보네이트, 디클로로에틸렌 카보네이트, 브로모에틸렌 카보네이트, 디브로모에틸렌 카보네이트, 니트로에틸렌 카보네이트, 시아노에틸렌 카보네이트 또는 플루오로에틸렌 카보네이트 등을 들 수 있다. 이러한 수명 향상 첨가제를 더욱 사용하는 경우 그 사용량은 적절하게 조절할 수 있다.Representative examples of the ethylene carbonate-based compound include difluoro ethylene carbonate, chloroethylene carbonate, dichloroethylene carbonate, bromoethylene carbonate, dibromoethylene carbonate, nitroethylene carbonate, cyanoethylene carbonate or fluoroethylene carbonate. Can be. In the case of further using such life improving additives, the amount thereof can be properly adjusted.

상기 리튬염은 유기 용매에 용해되어, 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 이차 전지의 작동을 가능하게 하고, 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 촉진하는 역할을 하는 물질이다. 이러한 리튬염의 대표적인 예로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiN(SO2C2F5)2, Li(CF3SO2)2N, LiN(SO3C2F5)2, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수이며, 예를 들면 1 내지 20의 정수임), LiCl, LiI 및 LiB(C2O4)2(리튬 비스옥살레이트 보레이트(lithium bis(oxalato) borate: LiBOB)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 지지(supporting) 전해염으로 포함한다. 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 is a substance that dissolves in an organic solvent and acts as a source of lithium ions in the battery to enable the operation of a basic lithium secondary battery and to promote the movement of lithium ions between the positive electrode and the negative electrode. Representative examples of such lithium salts are LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiN (SO 3 C 2 F 5 ) 2 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiClO 4 , LiAlO 2 , LiAlCl 4 , LiN (C x F 2x + 1 SO 2 ) (C y F 2y + 1 SO 2 ), where x and y are natural numbers, for example Supporting one or more selected from the group consisting of LiCl, LiI and LiB (C 2 O 4 ) 2 (lithium bis (oxalato) borate (LiBOB)); It is preferable to use the concentration of lithium salt within the range of 0.1 M to 2.0 M. 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, Lithium ions can move effectively.

리튬 이차 전지의 종류에 따라 양극과 음극 사이에 세퍼레이터가 존재할 수도 있다. 이러한 세퍼레이터로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있음은 물론이다.Depending on the type of lithium secondary battery, a separator may exist between the positive electrode and the negative electrode. As the separator, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride or two or more multilayer films thereof may be used, and polyethylene / polypropylene two-layer separator, polyethylene / polypropylene / polyethylene three-layer separator, polypropylene / polyethylene / poly It goes without saying that a mixed multilayer film such as a propylene three-layer separator can be used.

도 1에 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 분해 사시도를 나타내었다. 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지는 각형인 것을 예로 설명하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 원통형, 파우치형 등 다양한 형태의 전지에 적용될 수 있다.1 is an exploded perspective view of a rechargeable lithium battery according to one embodiment of the present invention. Although a lithium secondary battery according to an embodiment is described as an example of being rectangular, the present invention is not limited thereto, and may be applied to various types of batteries, such as a cylindrical shape and a pouch type.

도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지(100)는 양극(10)과 음극(20) 사이에 세퍼레이터(30)를 개재하여 귄취된 전극 조립체(40)와, 상기 전극 조립체(40)가 내장되는 케이스(50)를 포함할 수 있다. 상기 양극(10), 상기 음극(20) 및 상기 세퍼레이터(30)는 전해액(미도시)에 함침되어 있을 수 있다.Referring to FIG. 1, the lithium secondary battery 100 according to the exemplary embodiment includes an electrode assembly 40 and an electrode assembly 40 interposed between the positive electrode 10 and the negative electrode 20 with a separator 30 interposed therebetween. It may include a case 50 is built. The positive electrode 10, the negative electrode 20, and the separator 30 may be impregnated with an electrolyte (not shown).

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러한 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention are described. Such following examples are only examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

(실시예 1)(Example 1)

평균 입경(D50)이 18㎛인 Li1Ni0.91Co0.07Al0.02O2 대립 화합물과 평균 입경(D50)이 4㎛인 Li1Ni0.91Co0.07Al0.02O2 소립 화합물을 70 : 30 중량%로 혼합하여 혼합물을 얻었다. 이 혼합물을 상온(25℃)에서 물로 1 회 수세정을 실시하여 양극 활물질을 제조하였다.To 30% by weight: The mean particle diameter (D50) of the 18㎛ Li 1 Ni 0.91 Co 0.07 Al 0.02 O 2 and the alternative compound the average particle diameter (D50) of the 4㎛ Li 1 Ni 0.91 Co 0.07 Al 0.02 O 2 pellets compound 70 Mixing gave a mixture. The mixture was washed once with water at room temperature (25 ° C.) to prepare a positive electrode active material.

수세정하여 얻어진 양극 활물질의 BET 비표면적을 측정한 결과, 2.11㎡/g이 얻어졌다. 또한, 이 양극 활물질의 잔류 Li 함량을 측정한 결과, 0.12 중량%가 얻어졌다.As a result of measuring the BET specific surface area of the positive electrode active material obtained by washing with water, 2.11 m 2 / g was obtained. Moreover, 0.12 weight% was obtained when the residual Li content of this positive electrode active material was measured.

얻어진 BET가 2.11㎡/g인 양극 활물질 95 중량%, 평균 입경(D50)이 1㎛인 AlF3 1 중량%, 폴리비닐리덴 플루오라이드 바인더 2 중량% 및 카본 블랙 도전재 2 중량%를 N-메틸 피롤리돈 용매 중에서 혼합하여 양극 활물질 슬러리를 제조하였다. 95% by weight of the obtained positive electrode active material having a BET of 2.11 m 2 / g, 1% by weight of AlF 3 having an average particle diameter (D50) of 1 μm, 2% by weight of polyvinylidene fluoride binder, and 2% by weight of carbon black conductive material were N-methyl. A positive electrode active material slurry was prepared by mixing in a pyrrolidone solvent.

상기 양극 활물질 슬러리를 Al 박 전류 집전체에 코팅, 건조 및 압연하여, 상기 전류 집전체에 형성된 양극층을 포함하는 양극을 제조하였다.The cathode active material slurry was coated, dried and rolled on an Al foil current collector to prepare a cathode including a cathode layer formed on the current collector.

(실시예 2) (Example 2)

AlF3 함량을 1 중량%에서 2 중량%로 변경하여, 양극 활물질 94 중량%, AlF3 2 중량%, 바인더 2 중량% 및 도전재 2 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.The AlF 3 content was changed from 1% by weight to 2% by weight, except that 94% by weight of the positive electrode active material, 2% by weight of AlF 3, 2% by weight of the binder, and 2% by weight of the conductive material were used. It was carried out to prepare a positive electrode.

(실시예 3)(Example 3)

AlF3 함량을 1 중량%에서 3 중량%로 변경하여, 양극 활물질 93 중량%, AlF3 3 중량%, 바인더 2 중량% 및 도전재 2 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.The AlF 3 content was changed from 1% by weight to 3% by weight, except that 93% by weight of the positive electrode active material, 3% by weight of AlF 3 , 2% by weight of the binder, and 2% by weight of the conductive material were used. It was carried out to prepare a positive electrode.

(실시예 4)(Example 4)

AlF3 함량을 1 중량%에서 5 중량%로 변경하여, 양극 활물질 91 중량%, AlF3 5 중량%, 바인더 2 중량% 및 도전재 2 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.The AlF 3 content was changed from 1% by weight to 5% by weight, except that 91% by weight of the positive electrode active material, 5% by weight of AlF 3 , 2% by weight of the binder, and 2% by weight of the conductive material were used. It was carried out to prepare a positive electrode.

(실시예 5)(Example 5)

AlF3 함량을 1 중량%에서 10 중량%로 변경하여, 양극 활물질 86 중량%, AlF3 10 중량%, 바인더 2 중량% 및 도전재 2 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.The AlF 3 content was changed from 1% by weight to 10% by weight, except that 86% by weight of the positive electrode active material, 10% by weight of AlF 3 , 2% by weight of the binder, and 2% by weight of the conductive material were used. It was carried out to prepare a positive electrode.

(실시예 6)(Example 6)

AlF3 대신에 MgF2를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 실시하였다.The same procedure as in Example 2 was carried out except that MgF 2 was used instead of AlF 3 .

(실시예 7)(Example 7)

AlF3 대신에 BiF3을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 실시하였다., Except that the BiF 3 on AlF 3, instead was carried out in the same manner as in the second embodiment.

(실시예 8)(Example 8)

AlF3 대신에 ZrF4를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 실시하였다.The same procedure as in Example 2 was carried out except that ZrF 4 was used instead of AlF 3 .

(비교예 1)(Comparative Example 1)

평균 입경(D50)이 18㎛인 Li1Ni0.91Co0.07Al0.02O2 대립 화합물과 평균 입경(D50)이 4㎛인 Li1Ni0.91Co0.07Al0.02O2 소립 화합물을 70 : 30 중량%로 혼합하여 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질의 BET 비표면적을 측정한 결과, 0.38㎡/g이었다. 또한, 이 양극 활물질의 잔류 Li 함량을 측정한 결과, 0.55 중량%가 얻어졌다.To 30% by weight: The mean particle diameter (D50) of the 18㎛ Li 1 Ni 0.91 Co 0.07 Al 0.02 O 2 and the alternative compound the average particle diameter (D50) of the 4㎛ Li 1 Ni 0.91 Co 0.07 Al 0.02 O 2 pellets compound 70 The positive electrode active material was prepared by mixing. It was 0.38 m <2> / g when the BET specific surface area of the produced positive electrode active material was measured. Moreover, 0.55 weight% was obtained when the residual Li content of this positive electrode active material was measured.

BET 비표면적이 0.38㎡/g인 양극 활물질 96 중량%, 폴리비닐리덴 플루오라이드 바인더 2 및 카본 블랙 도전재 2 중량%를 N-메틸 피롤리돈 용매 중에서 혼합하여 양극 활물질 슬러리를 제조하였다. A cathode active material slurry was prepared by mixing 96% by weight of a positive electrode active material having a BET specific surface area of 0.38 m 2 / g, 2% by weight of polyvinylidene fluoride binder 2 and 2% by weight of a carbon black conductive material in an N-methyl pyrrolidone solvent.

상기 양극 활물질 슬러리를 Al 박 전류 집전체에 코팅, 건조 및 압연하여 상기 전류 집전체에 형성된 양극층을 포함하는 양극을 제조하였다.The cathode active material slurry was coated, dried, and rolled on an Al foil current collector to prepare a cathode including a cathode layer formed on the current collector.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

평균 입경(D50)이 18㎛인 Li1Ni0.91Co0.07Al0.02O2 대립 화합물과 평균 입경(D50)이 4㎛인 Li1Ni0.91Co0.07Al0.02O2 소립 화합물을 70 : 30 중량%로 혼합하여 혼합물을 얻었다. 이 혼합물을 상온(25℃)에서 물로 1회 수세정을 실시하여 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질의 BET 비표면적을 측정한 결과, 2.11㎡/g이었다.To 30% by weight: The mean particle diameter (D50) of the 18㎛ Li 1 Ni 0.91 Co 0.07 Al 0.02 O 2 and the alternative compound the average particle diameter (D50) of the 4㎛ Li 1 Ni 0.91 Co 0.07 Al 0.02 O 2 pellets compound 70 Mixing gave a mixture. The mixture was washed once with water at room temperature (25 ° C.) to prepare a cathode active material. It was 2.11 m <2> / g when the BET specific surface area of the produced positive electrode active material was measured.

얻어진 BET가 2.11㎡/g인 양극 활물질 96 중량%, 폴리비닐리덴 플루오라이드 바인더 2 및 카본 블랙 도전재 2 중량%를 N-메틸 피롤리돈 용매 중에서 혼합하여 양극 활물질 슬러리를 제조하였다. 96 wt% of the positive electrode active material having a BET of 2.11 m 2 / g, polyvinylidene fluoride binder 2, and 2 wt% of the carbon black conductive material were mixed in an N-methyl pyrrolidone solvent to prepare a positive electrode active material slurry.

상기 양극 활물질 슬러리를 Al 박 전류 집전체에 코팅, 건조 및 압연하여 상기 전류 집전체에 형성된 양극층을 포함하는 양극을 제조하였다.The cathode active material slurry was coated, dried, and rolled on an Al foil current collector to prepare a cathode including a cathode layer formed on the current collector.

(비교예 3)(Comparative Example 3)

평균 입경(D50)이 18㎛인 Li1Ni0.91Co0.07Al0.02O2 대립 화합물과 평균 입경(D50)이 4㎛인 Li1Ni0.91Co0.07Al0.02O2 소립 화합물을 70 : 30 중량%로 혼합하여 양극 활물질을 제조하였다. 제조된 양극 활물질의 BET 비표면적을 측정한 결과, 0.38㎡/g이었다. 또한, 이 양극 활물질의 잔류 Li 함량을 측정한 결과, 0.55 중량%가 얻어졌다.To 30% by weight: The mean particle diameter (D50) of the 18㎛ Li 1 Ni 0.91 Co 0.07 Al 0.02 O 2 and the alternative compound the average particle diameter (D50) of the 4㎛ Li 1 Ni 0.91 Co 0.07 Al 0.02 O 2 pellets compound 70 The positive electrode active material was prepared by mixing. It was 0.38 m <2> / g when the BET specific surface area of the produced positive electrode active material was measured. Moreover, 0.55 weight% was obtained when the residual Li content of this positive electrode active material was measured.

BET 비표면적이 0.38㎡/g인 양극 활물질 94 중량%, 평균 입경(D50)이 1㎛인 AlF3 2 중량%, 폴리비닐리덴 플루오라이드 바인더 2 및 카본 블랙 도전재 2 중량%를 N-메틸 피롤리돈 용매 중에서 혼합하여 양극 활물질 슬러리를 제조하였다. 94 wt% of a positive electrode active material having a BET specific surface area of 0.38 m 2 / g, 2 wt% of AlF 3 having an average particle diameter (D50) of 1 μm, polyvinylidene fluoride binder 2, and 2 wt% of carbon black conductive material were N-methylpi A positive electrode active material slurry was prepared by mixing in a rolidone solvent.

상기 양극 활물질 슬러리를 Al 박 전류 집전체에 코팅, 건조 및 압연하여 기 전류 집전체에 형성된 양극층을 포함하는 양극을 제조하였다.The cathode active material slurry was coated, dried, and rolled on an Al foil current collector to prepare a cathode including a cathode layer formed on a current collector.

(비교예 4)(Comparative Example 4)

평균 입경(D50)이 18㎛인 Li1Ni0.91Co0.07Al0.02O2 대립 화합물과 평균 입경(D50)이 4㎛인 Li1Ni0.91Co0.07Al0.02O2 소립 화합물 대신에, 평균 입경(D50)이 10㎛인 Li1Ni0.6Co0.2Mn0.O2 화합물을 양극 활물질로 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 실시하였다. 제조된 양극 활물질의 잔류 Li 함량을 측정한 결과, 0.07 중량%가 얻어졌다.Average particle diameter (D50) instead of the Li 1 Ni 0.91 Co 0.07 Al 0.02 O 2 allele having an average particle diameter (D50) of 18 μm and the Li 1 Ni 0.91 Co 0.07 Al 0.02 O 2 small particle having an average particle diameter (D50) of 4 μm. ) Was performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that a Li 1 Ni 0.6 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 compound having a 10 μm was used as the positive electrode active material. As a result of measuring the residual Li content of the prepared cathode active material, 0.07 wt% was obtained.

(비교예 5)(Comparative Example 5)

AlF3를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 비교예 4와 동일하게 실시하였다.The same procedure as in Comparative Example 4 was carried out except that AlF 3 was not used.

(비교예 6)(Comparative Example 6)

AlF3 함량을 1 중량%에서 15 중량%로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.Except for changing the AlF 3 content from 1% by weight to 15% by weight was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a positive electrode.

(비교예 7)(Comparative Example 7)

AlF3 함량을 1 중량%에서 20 중량%로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양극을 제조하였다.Except for changing the AlF 3 content from 1% by weight to 20% by weight in the same manner as in Example 1 to prepare a positive electrode.

(비교예 8)(Comparative Example 8)

평균 입경(D50)이 10㎛이고, BET 비표면적이 0.38㎡/g인 Li1Ni0.6Co0.2Mn0.2O2 양극 활물질을 준비하였다. An Li 1 Ni 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 positive electrode active material having an average particle diameter (D50) of 10 μm and a BET specific surface area of 0.38 m 2 / g was prepared.

상기 양극 활물질 94 중량%, 평균 입경(D50)이 1㎛인 AlF3 2 중량%, 폴리비닐리덴 플루오라이드 바인더 2 중량% 및 카본 블랙 도전재 2 중량%를 N-메틸 피롤리돈 용매 중에서 혼합하여 양극 활물질 슬러리를 제조하였다. 94% by weight of the positive electrode active material, 2% by weight of AlF 3 having an average particle diameter (D50) of 1 μm, 2% by weight of polyvinylidene fluoride binder, and 2% by weight of carbon black conductive material were mixed in an N-methyl pyrrolidone solvent. A positive electrode active material slurry was prepared.

상기 양극 활물질 슬러리를 Al 박 전류 집전체에 코팅, 건조 및 압연하여, 상기 전류 집전체에 형성된 양극층을 포함하는 양극을 제조하였다.The cathode active material slurry was coated, dried and rolled on an Al foil current collector to prepare a cathode including a cathode layer formed on the current collector.

(비교예 9)(Comparative Example 9)

AlF3를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 비교예 8과 동일하게 실시하였다.The same procedure as in Comparative Example 8 was carried out except that AlF 3 was not used.

평가예 1: 잔류리튬 및 BET 비표면적 측정Evaluation Example 1 Residual Lithium and BET Specific Surface Area Measurement

상기 실시예 1 내지 8 및 상기 비교예 1 내지 9에 따라 제조된 양극 활물질의 잔류 리튬 함량 및 BET 비표면적을 하기와 같이 측정하여 하기 표 1에 정리하여 나타내었다.Residual lithium content and BET specific surface area of the positive electrode active material prepared according to Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 9 were measured as follows and summarized in Table 1 below.

잔류 리튬 함량은 산염기 적정법으로 측정한 것으로서, 제조된 활물질 50g을 비이커에 초순수 100ml와 함께 첨가하고, 교반한 후, 교반된 용액을 거름 종이를 이용하여 용액과 분말을 분리한 후, 얻어진 용액을 0.1N 염산을 이용하여 pH 적정을 실시하여, 구하였다.The residual lithium content was measured by an acidic acid titration method, and 50 g of the prepared active material was added to a beaker together with 100 ml of ultrapure water, and after stirring, the stirred solution was separated from the solution and powder using a filter paper, and then the obtained solution was PH titration was performed using 0.1 N hydrochloric acid, and the content was determined.

BET 비표면적은 물리적 흡착 및 화학적 흡착 현상 및 Brunauer-Emmett-Teller(BET) 방법을 이용하여 측정하였다. 즉, 제조된 활물질 무게를 측정한 후, 이 활물질 표면에 질소를 흡착시켜, 흡착된 질소 가스 양을 측정한 후, BET 계산식을 이용하여 BET 비표면적을 구하였다. 하기 표 1에서, 비교예 8 및 9의 양극 활물질은 Li1Ni0.6Co0.2Mn0.2O2 양극 활물질이었다.BET specific surface area was measured using the physical and chemical adsorption phenomena and Brunauer-Emmett-Teller (BET) method. That is, after measuring the weight of the prepared active material, nitrogen was adsorbed on the surface of the active material to measure the amount of adsorbed nitrogen gas, and then the BET specific surface area was calculated using the BET calculation formula. In Table 1 below, the positive electrode active materials of Comparative Examples 8 and 9 were Li 1 Ni 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 positive electrode active materials.

양극활물질
(wt%)
Cathode active material
(wt%)
금속플루오라이드
(wt%)
Metal fluoride
(wt%)
바인더
(wt%)
bookbinder
(wt%)
도전재
(wt%)
Conductive material
(wt%)
수세여부Whether or not 잔류 리튬
(wt%)
Residual lithium
(wt%)
비표면적
(㎡/g)
Specific surface area
(㎡ / g)
실시예 1Example 1 9595 AlF3, 1AlF 3 , 1 22 22 0.120.12 2.112.11 실시예 2Example 2 9494 AlF3, 2AlF 3 , 2 22 22 0.120.12 2.112.11 실시예 3Example 3 9393 AlF3, 3AlF 3 , 3 22 22 0.120.12 2.112.11 실시예 4Example 4 9191 AlF3, 5AlF 3 , 5 22 22 0.120.12 2.112.11 실시예 5Example 5 8686 AlF3, 10AlF 3 , 10 22 22 0.120.12 2.112.11 실시예 6Example 6 9494 MgF2, 2MgF 2 , 2 22 22 0.120.12 2.112.11 실시예 7Example 7 9494 BiF3, 2BiF 3 , 2 22 22 0.120.12 2.112.11 실시예 8Example 8 9494 ZrF4, 2ZrF 4 , 2 22 22 0.120.12 2.112.11 비교예 1Comparative Example 1 9696 XX 22 22 XX 0.550.55 0.380.38 비교예 2Comparative Example 2 9494 XX 22 22 0.120.12 2.112.11 비교예 3Comparative Example 3 9494 AlF3, 2AlF 3 , 2 22 22 XX 0.550.55 0.380.38 비교예 4Comparative Example 4 9494 AlF3, 2AlF 3 , 2 22 22 XX 0.070.07 0.420.42 비교예 5Comparative Example 5 9696 XX 22 22 XX 0.070.07 0.420.42 비교예 6Comparative Example 6 8181 AlF3, 15AlF 3 , 15 22 22 0.120.12 2.112.11 비교예 7Comparative Example 7 7676 AlF3, 20AlF 3 , 20 22 22 0.120.12 2.112.11 비교예 8Comparative Example 8 9494 AlF3, 2AlF 3 , 2 22 22 XX 0.070.07 0.380.38 비교예 9Comparative Example 9 9696 XX 22 22 XX 0.070.07 0.380.38

상기 표 1에 나타낸 것과 같이, 수세 공정을 실시함에 따라, 실시예 1 및 비교예 2와 같이, 잔류 Li 함량이 감소하면서, BET 비표면적이 증가함을 알 수 있다.As shown in Table 1, as the washing process is carried out, as in Example 1 and Comparative Example 2, it can be seen that as the residual Li content decreases, the BET specific surface area increases.

평가예 2: 슬러리 안정성 Evaluation Example 2: Slurry Stability

상기 실시예 1 내지 5 및 상기 비교예 1 및 2에 따라 제조된 양극 활물질 슬러리를 상온에서 3일간 방치한 후, 층 분리 유무를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.After leaving the positive electrode active material slurry prepared according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 for 3 days at room temperature, the presence or absence of layer separation was measured. The results are shown in Table 2 below.

슬러리 상 안정성Slurry phase stability 실시예 1Example 1 층 분리 무Layered radish 실시예 2Example 2 층 분리 무Layered radish 실시예 3Example 3 층 분리 무Layered radish 실시예 4Example 4 층 분리 무Layered radish 실시예 5Example 5 층 분리 무Layered radish 비교예 1Comparative Example 1 층 분리 무Layered radish 비교예 2Comparative Example 2 층 분리 유Layer separation oil

상기 표 2에 나타낸 것과 같이, BET 비표면적이 2.11㎡/g인 양극 활물질에 AlF3를 첨가한 실시예 1 내지 5의 경우, 층 분리가 일어나지 않았으므로, 슬러리 상 안정성이 우수함을 알 수 있다. 이에 비하여, BET 비표면적이 2.11㎡/g인 양극 활물질에 AlF3를 첨가하지 않은 비교예 2의 경우, 층 분리가 일어났으므로, 슬러리 상 안정성이 좋지 않음을 알 수 있다.As shown in Table 2, in Examples 1 to 5 in which AlF 3 was added to the positive electrode active material having a BET specific surface area of 2.11 m 2 / g, since no layer separation occurred, it can be seen that the slurry phase stability was excellent. On the contrary, in Comparative Example 2 in which AlF 3 was not added to the positive electrode active material having a BET specific surface area of 2.11 m 2 / g, since the layer separation occurred, it can be seen that the slurry phase stability was not good.

반면에, BET 비표면적이 0.38㎡/g로 낮은 양극 활물질을 사용한 비교예 1의 경우, AlF3를 첨가하지 않더라도 층 분리가 일어나지 않음을 알 수 있다. 이 결과로부터, BET 비표면적이 0.5㎡/g 이상인 양극 활물질을 사용하는 경우에는 층 분리가 발생되고, 이를 AlF3를 첨가함에 따라 억제할 수 있음을 알 수 있다.On the other hand, in the case of Comparative Example 1 using the positive electrode active material having a low BET specific surface area of 0.38 m 2 / g, it can be seen that layer separation does not occur even if AlF 3 is not added. From this result, it can be seen that when a positive electrode active material having a BET specific surface area of 0.5 m 2 / g or more is used, layer separation occurs, which can be suppressed by adding AlF 3 .

평가예 3: 집전체에 대한 접착력Evaluation Example 3 Adhesion to Current Collectors

상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 2에 따라 제조된 양극에서, 집전체와 양극층의 부착력을 180℃에서 UTM 인장 강도 시험기를 이용한, 슬라이드 유리에 부착된 양면 테이프를 양극에 부착하여 시료를 제조한 후, 이 시료에 대하여 측정기로 측정하는 방법으로 측정하여, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.In the positive electrode manufactured according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 2, the adhesive force of the current collector and the positive electrode layer was attached to the positive electrode by attaching a double-sided tape attached to the slide glass using a UTM tensile strength tester at 180 ° C. After the preparation, the sample was measured by a measuring method with a measuring instrument, and the results are shown in Table 3 below.

접착력(gf/mm)Adhesive force (gf / mm) 실시예 1Example 1 28.828.8 실시예 2Example 2 28.328.3 실시예 3Example 3 27.827.8 실시예 4Example 4 27.127.1 실시예 5Example 5 26.226.2 비교예 1Comparative Example 1 26.526.5 비교예 2Comparative Example 2 20.120.1

상기 표 3에 나타낸 것과 같이, BET 비표면적이 2.11㎡/g인 양극 활물질에 AlF3를 첨가한 실시예 1 내지 5의 경우, 동일한 BET 비표면적을 갖는 양극 활물질을 사용한 비교예 2에 비하여, 접착력이 매우 우수함을 알 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 5의 경우, BET 비표면적이 0.38㎡/g로 낮은 양극 활물질을 사용한 비교예 1보다도 우수한 접착력을 나타내었다.As shown in Table 3, in Examples 1 to 5 in which AlF 3 was added to the positive electrode active material having a BET specific surface area of 2.11 m 2 / g, the adhesive strength was higher than that of Comparative Example 2 using the positive electrode active material having the same BET specific surface area. It can be seen that this is very excellent. In addition, in Examples 1 to 5, the adhesive strength was superior to that of Comparative Example 1 using a cathode active material having a low BET specific surface area of 0.38 m 2 / g.

이 결과로부터, BET 비표면적이 0.5㎡/g 이상인 양극 활물질에 AlF3를 첨가하는 경우, 접착력이 증가함을 알 수 있다.From this result, it can be seen that when AlF 3 is added to the positive electrode active material having a BET specific surface area of 0.5 m 2 / g or more, the adhesive force increases.

평가예 4: 초기 충방전 특성Evaluation Example 4: Initial Charge and Discharge Characteristics

상기 실시예 1 내지 8, 비교예 1 내지 5 및 참고예 1 내지 2에 따라 제조된 양극, 리튬 금속 대극 및 전해질을 사용하여 통상의 방법으로 반쪽 전지를 제조하였다. 상기 전해질로는 1.0M LiPF6가 용해된 에틸렌 카보네이트 및 디에틸 카보네이트의 혼합 용매(50 : 50 부피비)를 사용하였다.A half cell was manufactured by a conventional method using the positive electrode, the lithium metal counter electrode, and the electrolyte prepared according to Examples 1 to 8, Comparative Examples 1 to 5, and Reference Examples 1 to 2, respectively. As the electrolyte, a mixed solvent (50:50 volume ratio) of ethylene carbonate and diethyl carbonate in which 1.0 M LiPF 6 was dissolved was used.

제조된 반쪽 전지를 0.1C로 1회 충방전을 실시하여, 충방전 용량을 측정한 후, 실시예 1 내지 8, 비교예 1 내지 7의 초기 효율 및 초기 방전 용량 결과는 하기 표 4에 나타내었다. After charging and discharging the prepared half cell at 0.1C once, and measuring the charge and discharge capacity, the results of the initial efficiency and initial discharge capacity of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 7 are shown in Table 4 below. .

평가예 6: 고율 특성Evaluation Example 6: High Rate Characteristics

상기 평가예 5에서 제조된 반쪽 전지를 0.2C로 1회 충방전을 실시한 후, 1C로 1회 충방전을 실시하였다. 0.2C 방전 용량에 대한 1C 방전 용량비를 구하여, 실시예 1 내지 8, 비교예 1 내지 7의 결과는 하기 표 4에 나타내었다. 또한, 비교예 8 및 9의 결과는 하기 표 5에 나타내었다. After charging and discharging the half battery prepared in Evaluation Example 5 once at 0.2C, charging and discharging was performed once at 1C. The 1C discharge capacity ratio to the 0.2C discharge capacity was obtained, and the results of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 7 are shown in Table 4 below. In addition, the results of Comparative Examples 8 and 9 are shown in Table 5 below.

평가예 7: 사이클 수명 특성Evaluation Example 7: Cycle Life Characteristics

제조된 반쪽 전지를 상온(25℃)에서, 1C로 50회 충방전을 실시한 후, 1회 방전 용량에 대한 50회 방전 용량비를 구하여, 실시예 1 내지 8, 비교예 1 내지 7의 결과는 하기 표 4에 각각 나타내었다. After charging and discharging the prepared half battery at room temperature (25 ° C.) at 50 ° C., 50 times, the discharge capacity ratio of 50 times to 1 time of discharge capacity was calculated. The results of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 7 Table 4 shows each.

금속
플루오라이드(wt%)
metal
Fluoride (wt%)
수세
여부
Defensive
Whether
잔류
리튬
(중량%)
Residue
lithium
(weight%)
비표면적
(㎡/g)
Specific surface area
(㎡ / g)
초기
효율(%)
Early
efficiency(%)
초기 방전 용량(mAh/g)Initial discharge capacity (mAh / g) 고율
특성(%)
High rate
characteristic(%)
수명
특성(%)
life span
characteristic(%)
실시예 1Example 1 AlF3, 1AlF 3 , 1 0.120.12 2.112.11 90.790.7 210.6210.6 89.589.5 8282 실시예 2Example 2 AlF3, 2AlF 3 , 2 0.120.12 2.112.11 90.690.6 210.1210.1 90.190.1 8585 실시예 3Example 3 AlF3, 3AlF 3 , 3 0.120.12 2.112.11 90.190.1 207.3207.3 90.390.3 8787 실시예 4Example 4 AlF3, 5AlF 3 , 5 0.120.12 2.112.11 89.489.4 205.8205.8 89.289.2 8787 실시예 5Example 5 AlF3, 10AlF 3 , 10 0.120.12 2.112.11 88.788.7 200.2200.2 88.888.8 9292 실시예 6Example 6 MgF2, 2MgF 2 , 2 0.120.12 2.112.11 90.390.3 209.8209.8 90.390.3 8686 실시예 7Example 7 BiF3, 2BiF 3 , 2 0.120.12 2.112.11 90.490.4 210.4210.4 90.590.5 8888 실시예 8Example 8 ZrF4, 2ZrF 4 , 2 0.120.12 2.112.11 90.390.3 210.0210.0 90.590.5 8686 비교예 1Comparative Example 1 XX XX 0.550.55 0.380.38 89.589.5 219.3219.3 89.989.9 8383 비교예 2Comparative Example 2 XX 0.120.12 2.112.11 89.189.1 211.7211.7 88.488.4 7373 비교예 3Comparative Example 3 AlF3, 2AlF 3 , 2 XX 0.550.55 0.380.38 89.389.3 218.8218.8 89.689.6 8484 비교예 4Comparative Example 4 AlF3, 2AlF 3 , 2 XX 0.070.07 0.420.42 90.790.7 174.3174.3 92.492.4 9191 비교예 5Comparative Example 5 XX XX 0.070.07 0.420.42 91.191.1 175.8175.8 92.992.9 9090 비교예6Comparative Example 6 AlF3, 15AlF 3 , 15 0.120.12 2.112.11 85.185.1 188.7188.7 87.187.1 9191 비교예 7Comparative Example 7 AlF3, 20AlF 3 , 20 0.120.12 2.112.11 81.481.4 176.1176.1 85.385.3 9292

양극 활물질 종류Type of positive electrode active material AlF3 함량
(중량%)
AlF 3 content
(weight%)
초기 효율
(%)
Initial efficiency
(%)
초기 방전 용량
(mAh/g)
Initial discharge capacity
(mAh / g)
고율 특성
(1C/0.2C, %)
High rate characteristics
(1C / 0.2C,%)
사이클 특성
(50회/1회, %)
Cycle characteristics
(50 times / 1 time,%)
비교예 8Comparative Example 8 NCM622NCM622 22 90.790.7 174.3174.3 92.492.4 9191 비교예 9Comparative Example 9 NCM622NCM622 00 91.191.1 175.8175.8 92.992.9 9090

상기 표 4에 나타낸 것과 같이, AlF3를 2 내지 10 중량% 사용한 실시예 2 내지 5 및 MgF2, BiF3 및 ZrF4를 2 중량% 사용한 실시예 6 내지 8의 경우, 비교예 1 및 2보다 우수한 사이클 특성을 나타냄을 알 수 있다. In Table 4, as shown in Examples 2 to 5 and MgF 2, BiF 3, and Examples 6 to 82 using weight% of ZrF 4, the AlF 3 with 2 to 10% by weight, than Comparative Examples 1 and 2 It can be seen that excellent cycle characteristics.

특히, AlF3를 2 중량% 및 3 중량% 사용한 실시예 2 및 3과, MgF2, BiF3 및 ZrF4를 2 중량% 사용한 실시예 6 내지 8의 경우, 초기 효율, 고율 특성 및 사이클 특성이 모두 우수한 결과가 나타났다.In particular, Examples 2 and 3 and, MgF 2, BiF 3 and carrying out 2 with% by weight of a ZrF 4 In Examples 6 to 8, the initial efficiency, high-rate characteristics and cycle characteristics with AlF 3 2 wt% and 3 wt. All showed excellent results.

반면에, 수세정을 실시하지 않은 비교예 1 및 3의 경우, 잔류 리튬 함량이 높으며, 이에 다량의 가스가 발생할 수 있어, 열안정성이 열악해질 것임을 예측할 수 있다.On the other hand, in Comparative Examples 1 and 3 that do not perform water washing, the residual lithium content is high, a large amount of gas can be generated, it can be predicted that the thermal stability will be poor.

아울러, 수세정을 실시한 실시예 1과 비교예 2를 보면, AlF3를 첨가함에 따라, 초기 효율과 고율 특성이 향상되었으며, 특히 사이클 수명 특성이 현저하게 향상되었음을 알 수 있다. 이 결과로부터, 수세정을 실시한 양극 활물질에 AlF3 첨가에 따른 전지 특성 향상 효과를 명확하게 알 수 있다.In addition, looking at Example 1 and Comparative Example 2 subjected to water washing, it can be seen that the addition of AlF 3 , the initial efficiency and high rate characteristics improved, in particular the cycle life characteristics significantly improved. A From the results, the positive electrode active material subjected to the washing water may be clear to an improved cell performance effect according to the addition of AlF 3.

또한, BET 비표면적이 0.38㎡/g로 낮은 양극 활물질에 AlF3를 첨가한 비교예 3의 경우, 동일한 양극 활물질을 사용하면서 AlF3를 사용하지 않은 비교예 1과 비교하여, 사이클 수명 특성 향상 효과는 미미하며, 초기 효율, 초기 방전 용량 및 고율 특성은 오히려 열화되었음을 알 수 있다. 이에, Ni 함량이 80몰% 이상이더라도, BET 비표면적이 0.38㎡/g로 낮은 양극 활물질에는 AlF3를 첨가함에 따른 효과를 얻을 수 없고, 오히려 열화시킬 수 있음을 명확하게 알 수 있다.In addition, in the case of Comparative Example 3 in which AlF 3 was added to the positive electrode active material having a low BET specific surface area of 0.38 m 2 / g, compared to Comparative Example 1 in which AlF 3 was not used while using the same positive electrode active material, the cycle life characteristics improved effect. Is insignificant, and it can be seen that the initial efficiency, initial discharge capacity and high rate characteristics are rather deteriorated. Thus, even if the Ni content is 80 mol% or more, it can be clearly seen that the effect of adding AlF 3 to the cathode active material having a low BET specific surface area of 0.38 m 2 / g is not obtained, but can be deteriorated.

아울러, AlF3를 사용하더라도 사용량이 15 중량% 및 20 중량%로 과량인 비교예 6 및 7은 사이클 수명 특성은 우수하나, 고율 특성이 낮고, 초기 효율 및 방전 용량이 현저하게 저하된 결과를 나타냄을 알 수 있다.In addition, even in the case of using AlF 3 , Comparative Examples 6 and 7, which have excessive amounts of 15% by weight and 20% by weight, have excellent cycle life characteristics, but have low high rate characteristics, and have a markedly lower initial efficiency and discharge capacity. It can be seen.

또한, 상기 표 4에 나타낸 것과 같이, 양극 활물질로 Ni 함량이 80몰%이하 인 것를 사용하는 경우에는, 수세 공정을 실시하지 않아도, 잔류 리튬 양이 다소 낮으나, 금속 플루오라이드를 사용함에 따른 효과가 미미함을 알 수 있다.In addition, as shown in Table 4, when using a Ni content of 80 mol% or less as the positive electrode active material, even if the washing step is not performed, the amount of residual lithium is somewhat low, but the effect of using a metal fluoride You can see the insignificance.

상기 표 5에서, NCM622는 Li1Ni0.6Co0.2Mn0.O2를 나타낸다.In Table 5, NCM622 represents Li 1 Ni 0.6 Co 0.2 Mn 0.1 O 2 .

상기 표 5에 나타낸 것과 같이, 양극 활물질로 Ni 함량이 60몰%인 NCM622를 사용하는 경우에는, 비교예 8과 같이 AlF3를 첨가하더라도, AlF3를 사용하지 않은 비교예 9에 비하여, 사이클 수명 특성 향상 효과가 미미하며, 또한 초기 효율, 초기 방전 용량 및 율특성은 오히려 열화됨을 알 수 있다.As shown in Table 5, in the case of using NCM622 having a Ni content of 60 mol% as the cathode active material, even if AlF 3 is added as in Comparative Example 8, the cycle life compared to Comparative Example 9 without using AlF 3 It can be seen that the effect of improving the characteristics is insignificant, and that the initial efficiency, initial discharge capacity and rate characteristics are rather deteriorated.

이 결과로부터, Ni 함량이 80몰% 미만인 저Ni 양극 활물질에는 금속 플루오라이드를 사용함에 따른 효과를 얻을 수 없음을 알 수 있다.From this result, it can be seen that the effect of using a metal fluoride can not be obtained in the low Ni cathode active material having a Ni content of less than 80 mol%.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.

Claims (11)

전류 집전체; 및
상기 전류 집전체 상에 형성되고, BET 비표면적이 0.5㎡/g 내지 2.5㎡/g인 하기 화학식 1의 니켈계 양극 활물질, 금속 플루오라이드, 도전재 및 바인더를 포함하는 양극층을 포함하고,
상기 금속 플루오라이드의 함량은 상기 양극층 전체 함량 100 중량%에 대하여, 1 중량% 내지 10 중량%인
을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극.
[화학식 1]
LiaNixCoyAzO2
(상기 화학식 1에서, 0.9 ≤ a ≤ 1.1, 0.8 ≤ x ≤ 0.98, 0.1≤ y ≤0.3, 0.1≤ z ≤ 0.3, x + y + z = 1, A는 Mn 또는 Al이다.)
Current collectors; And
A positive electrode layer formed on the current collector and including a nickel-based positive electrode active material, a metal fluoride, a conductive material, and a binder having the BET specific surface area of 0.5 m 2 / g to 2.5 m 2 / g;
The content of the metal fluoride is 1% by weight to 10% by weight based on 100% by weight of the total content of the anode layer.
A positive electrode for a lithium secondary battery comprising a.
[Formula 1]
Li a Ni x Co y A z O 2
(In Formula 1, 0.9 ≦ a ≦ 1.1, 0.8 ≦ x ≦ 0.98, 0.1 ≦ y ≦ 0.3, 0.1 ≦ z ≦ 0.3, x + y + z = 1, A is Mn or Al.)
제1항에 있어서,
상기 금속 플루오라이드는 Al 플루오라이드, Mg 플루오라이드, Zr 플루오라이드, Bi 플루오라이드 또는 이들의 조합인 리튬 이차 전지용 양극.
The method of claim 1,
The metal fluoride is Al fluoride, Mg fluoride, Zr fluoride, Bi fluoride or a combination thereof.
제1항에 있어서,
상기 양극 활물질은 대립 활물질과 소립 활물질의 혼합물인 리튬 이차 전지용 양극.
The method of claim 1,
The positive electrode active material is a positive electrode for a lithium secondary battery which is a mixture of an active material and a small active material.
제1항에 있어서,
상기 양극 활물질은 평균 입경(D50)이 15㎛ 내지 20㎛인 대립활물질과 평균 입경(D50)이 3㎛ 내지 5㎛인 소립 활물질의 혼합물인 리튬 이차 전지용 양극.
The method of claim 1,
The positive electrode active material is a positive electrode for a lithium secondary battery which is a mixture of an active material having an average particle diameter (D50) of 15 μm to 20 μm and a small particle active material having an average particle diameter (D50) of 3 μm to 5 μm.
제1항에 있어서,
상기 대립 활물질과 상기 소립 활물질의 혼합비는 60 : 40 내지 80 : 20 중량비인 리튬 이차 전지용 양극.
The method of claim 1,
A mixing ratio of the allele and the small active material is 60:40 to 80:20 weight ratio of the positive electrode for a lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 금속 플루오라이드의 평균 입경(D50)은 0.5㎛ 내지 2.5㎛인 리튬 이차 전지용 양극.
The method of claim 1,
The average particle diameter (D50) of the metal fluoride is a lithium secondary battery positive electrode of 0.5㎛ to 2.5㎛.
제1항에 있어서,
상기 니켈계 양극 활물질은 수세 공정을 실시한 것인 리튬 이차전지용 양극.
The method of claim 1,
The nickel-based positive electrode active material is a lithium secondary battery positive electrode that is subjected to a water washing step.
BET 비표면적이 0.5㎡/g 내지 2.5㎡/g인 하기 화학식 1의 니켈계 양극 활물질, 금속 플루오라이드, 바인더 및 도전재를 용매 중에서 혼합하여 양극 활물질 조성물을 제조하고;
상기 양극 활물질 조성물을 전류 집전체에 도포하는
공정을 포함하는 리튬 이차 전지용 양극의 제조 방법으로서,
상기 금속 플루오라이드는 상기 니켈계 양극 활물질, 상기 금속 플루오라이드, 상기 바인더 및 상기 도전재 전체 함량 100 중량%에 대하여 1 중량% 내지 10 중량%의 함량으로 사용하는 것인 리튬 이차 전지용 양극의 제조 방법.
[화학식 1]
LiaNixCoyAzO2
(상기 화학식 1에서, 0.9 ≤ a ≤ 1.1, 0.8 ≤ x ≤ 0.98, 0.1≤ y ≤0.3, 0.1≤ z ≤ 0.3, x + y + z = 1, A는 Mn 또는 Al이다.)
Preparing a cathode active material composition by mixing a nickel-based cathode active material, a metal fluoride, a binder, and a conductive material having the BET specific surface area of 0.5 m 2 / g to 2.5 m 2 / g in a solvent;
Applying the positive electrode active material composition to a current collector
As a manufacturing method of the positive electrode for lithium secondary batteries containing a process,
Wherein the metal fluoride is used in the content of 1% by weight to 10% by weight relative to 100% by weight of the nickel-based positive electrode active material, the metal fluoride, the binder and the total content of the conductive material. .
[Formula 1]
Li a Ni x Co y A z O 2
(In Formula 1, 0.9 ≦ a ≦ 1.1, 0.8 ≦ x ≦ 0.98, 0.1 ≦ y ≦ 0.3, 0.1 ≦ z ≦ 0.3, x + y + z = 1, A is Mn or Al.)
제8항에 있어서,
상기 금속 플루오라이드는 Al 플루오라이드, Mg 플루오라이드, Zr 플루오라이드, Bi 플루오라이드 또는 이들의 조합인 리튬 이차 전지용 양극의 제조 방법.
The method of claim 8,
The metal fluoride is Al fluoride, Mg fluoride, Zr fluoride, Bi fluoride or a combination thereof.
제8항에 있어서,
상기 양극 활물질 조성물을 제조하기 전에, 상기 양극 활물질을 수세정하는 공정을 더욱 실시하는 것인 리튬 이차전지용 양극의 제조 방법.
The method of claim 8,
The manufacturing method of the positive electrode for lithium secondary batteries which further performs the process of water-washing the said positive electrode active material before manufacturing the said positive electrode active material composition.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 양극;
음극 활물질을 포함하는 음극; 및
전해질
을 포함하는 리튬 이차 전지.
An anode according to any one of claims 1 to 7;
A negative electrode including a negative electrode active material; And
Electrolyte
Lithium secondary battery comprising a.
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