KR20190137497A - Cathode active material for lithium secondary battery, method of manufacturing the same, cathode for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same - Google Patents

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Abstract

A positive electrode active material for a lithium secondary battery comprises: lithium composite transition metal oxide core particles including nickel (Ni), cobalt (Co), and manganese (Mn); and a hydrophobic polymer coating layer formed on a lithium composite transition metal oxide core. The hydrophobic polymer coating layer comprises a hydrophobic polymer consisting of: a first repeating unit derived from a first crosslinking monomer having a trifunctional or higher (meth)acrylate group; and a second repeating unit derived from a second crosslinking monomer comprising at least one selected from the group consisting of a triazine group and a bifunctional or higher thiol group including at least two or more crosslinkable groups.

Description

리튬 이차전지용 양극 활물질, 이의 제조방법, 이를 포함하는 리튬 이차전지용 양극 및 리튬 이차전지{CATHODE ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, CATHODE FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}Cathode active material for lithium secondary battery, manufacturing method thereof, positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising same

본 발명은 리튬 이차전지용 양극 활물질, 이의 제조방법, 이를 포함하는 리튬 이차전지용 양극 및 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a cathode active material for a lithium secondary battery, a manufacturing method thereof, a cathode for a lithium secondary battery including the same, and a lithium secondary battery.

최근 스마트폰, 태블릿 PC, 고성능 노트북 PC 등의 IT 전자기기에 대한 시장 수요가 증가하고 있다. 이와 더불어, 지구 온난화 및 자원 고갈에 대한 대책의 일환으로 전기자동차, 스마트 그리드와 같은 대용량 전력저장장치에 대한 요구가 크게 증가하면서 이차전지에 대한 수요는 급격히 증가하고 있다.Recently, the market demand for IT electronic devices such as smartphones, tablet PCs, and high-performance notebook PCs is increasing. In addition, as a measure against global warming and resource depletion, the demand for large-capacity power storage devices such as electric vehicles and smart grids has increased greatly, and the demand for secondary batteries is rapidly increasing.

이중에서도 리튬 이차전지는 우수한 사이클 수명 특성 및 높은 에너지 밀도로 인하여 가장 주목받는 이차전지이다. 하지만 고출력, 고용량 및 고안정성에 대한 요구가 증대되면서 이를 만족하는 리튬 이차전지에 대한 개선책이 절실히 필요한 실정이다.Among them, lithium secondary batteries are the most attracting secondary batteries due to their excellent cycle life characteristics and high energy density. However, as the demand for high output, high capacity, and high stability increases, there is an urgent need for improvement measures for a lithium secondary battery that satisfies this.

고용량 및 고출력의 리튬 이차전지를 구현하기 위한 방법 중에서도 리튬 이차전지의 작동 전압을 높이는 것은 가장 효율적이고 용이한 방법이다. 하지만 작동 전압의 증가는 전지의 열적 안정성 저하 및 수명 특성 열화를 야기하는 문제점이 있다. 이 같은 문제점은 전해액과 양극과의 계면 부반응에 기인한 것으로, 이러한 현상은 고용량 전지일수록 더욱 심각하다. 따라서, 고용량 및 고출력의 리튬 이차전지 개발을 위해서는 양극, 음극, 분리막, 전해액 등의 개별 소재 개발과 함께, 전해액과 전극의 계면 반응 제어 및 안정화 기술의 확보가 필수적이다.Among the methods for implementing a high capacity and high output lithium secondary battery, increasing the operating voltage of the lithium secondary battery is the most efficient and easy method. However, there is a problem that the increase of the operating voltage causes the thermal stability of the battery and degradation of life characteristics. This problem is caused by the interfacial side reaction between the electrolyte and the positive electrode, and this phenomenon is more serious in a high capacity battery. Therefore, in order to develop high capacity and high output lithium secondary batteries, it is essential to develop individual materials such as a cathode, an anode, a separator, and an electrolyte, and to secure an interfacial reaction control and stabilization technology between the electrolyte and the electrode.

이러한 문제를 해결하기 위해 양극 활물질을 SiO2, Al2O3, ZrO2, 또는 AlPO4 등의 무기 산화물 코팅층으로 표면 개질하여 전해액과의 표면 반응을 제어하고, 고전압 조건에서의 성능을 향상시키는 방법이 제안되었다. 그러나, 이러한 무기 산화물 코팅층을 이용한 양극 활물질 표면 개질은, 코팅층이 양극 활물질 전체 표면을 덮고 있기 보다는 나노 크기의 입자 형태로 잘게 분산되어 있는 형태를 취하고 있기 때문에, 무기 산화물 코팅에 의한 양극활물질 표면개질 효과가 제한적일 수 밖에 없는 한계가 있다.In order to solve this problem, the cathode active material is surface-modified with an inorganic oxide coating layer such as SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , or AlPO 4 to control the surface reaction with the electrolyte and improve the performance under high voltage conditions. This has been proposed. However, since the surface modification of the positive electrode active material using the inorganic oxide coating layer has a form in which the coating layer is finely dispersed in the form of nano-sized particles rather than covering the entire surface of the positive electrode active material, the positive electrode active material surface modification effect by the inorganic oxide coating There is a limit that can only be limited.

또한, 전지 성능 측면에서도 무기 산화물 코팅층은 리튬 이온 이동이 어려운 일종의 이온 절연층이기 때문에, 이온 전도도의 저하를 초래할 수 있고, 코팅층 형성을 위해 수 백도 이상의 고온에서 표면 반응을 시켜야 하는 등 제조 공정상에도 어려움이 있다.In addition, in terms of battery performance, the inorganic oxide coating layer is a kind of ion insulating layer which is difficult to move lithium ions, which may cause a decrease in ionic conductivity, and in the manufacturing process such as surface reaction at a high temperature of several hundred degrees or more to form a coating layer. There is difficulty.

한국 공개특허 제10-2014-0029301호는 비수 전해질 이차전지용 정극 활물질, 그 제조방법 및 비수 전해질 이차전지에 대해 개시되어 있다.Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2014-0029301 discloses a positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, a manufacturing method thereof, and a nonaqueous electrolyte secondary battery.

한국공개특허 제10-2014-0029301호Korean Patent Publication No. 10-2014-0029301

본 발명의 일 과제는 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 입자 상에 소수성 고분자 코팅층을 형성하여 전해질 스웰링 현상, 양극 및 전해질 계면 부반응을 억제하며, 활물질의 열적 안정성을 향상시킬 수 있고, 고용량, 고전압, 고안정성 및 고출력의 특성을 갖는 리튬 이차전지의 구현이 가능한 리튬 이차전지용 양극 활물질 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to form a hydrophobic polymer coating layer on the lithium composite transition metal oxide core particles to suppress electrolyte swelling phenomenon, anode and electrolyte interface side reaction, improve the thermal stability of the active material, high capacity, high voltage, high It is to provide a cathode active material for a lithium secondary battery capable of implementing a lithium secondary battery having stability and high output characteristics, and a method of manufacturing the same.

또한, 본 발명의 다른 과제는 전술한 리튬 이차전지용 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지용 양극 및 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a lithium secondary battery positive electrode and a lithium secondary battery including the above-described positive electrode active material for lithium secondary batteries.

본 발명은 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 망간(Mn)을 포함하는 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 입자; 및 상기 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 상에 형성된 소수성 고분자 코팅층을 포함하고, 상기 소수성 고분자 코팅층은 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트기를 포함하는 제1 가교 모노머에서 유래된 제1 반복 단위, 및 적어도 2 이상의 가교성기를 포함하는 트리아진기 및 2관능 이상의 티올기로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 제2 가교 모노머에서 유래된 제2 반복 단위를 포함하는 소수성 고분자를 포함하는, 리튬 이차전지용 양극 활물질을 제공한다.The present invention is lithium composite transition metal oxide core particles including nickel (Ni), cobalt (Co) and manganese (Mn); And a hydrophobic polymer coating layer formed on the lithium composite transition metal oxide core, wherein the hydrophobic polymer coating layer comprises a first repeating unit derived from a first crosslinking monomer comprising a trifunctional or higher (meth) acrylate group, and at least two or more It provides a positive electrode active material for a lithium secondary battery comprising a hydrophobic polymer comprising a second repeating unit derived from a triazine group containing a crosslinkable group and a second crosslinking monomer comprising at least one member selected from the group consisting of bifunctional or higher thiol groups. do.

또한, 본 발명은 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트기를 포함하는 제1 가교 모노머, 적어도 2 이상의 가교성기를 포함하는 트리아진기 및 2관능 이상의 티올기로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 제2 가교 모노머 및 개시제를 용매에 첨가하고 혼합하는 단계; 상기 용매에 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 입자를 첨가하고 혼합하는 단계; 및 상기 제1 가교 모노머 및 상기 제2 가교 모노머를 가교 반응시켜 상기 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 상에 소수성 고분자 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는, 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a second crosslinking comprising at least one member selected from the group consisting of a first crosslinking monomer comprising a trifunctional or higher (meth) acrylate group, a triazine group containing at least two or more crosslinking groups, and a bifunctional or higher thiol group. Adding monomer and initiator to the solvent and mixing; Adding and mixing lithium composite transition metal oxide core particles to the solvent; And forming a hydrophobic polymer coating layer on the lithium composite transition metal oxide core by crosslinking the first crosslinking monomer and the second crosslinking monomer to provide a method of manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery.

또한, 본 발명은 전술한 리튬 이차전지용 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지용 양극을 제공한다.In addition, the present invention provides a cathode for a lithium secondary battery including the cathode active material for a lithium secondary battery described above.

또한, 본 발명은 전술한 리튬 이차전지용 양극을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.In addition, the present invention provides a lithium secondary battery comprising the positive electrode for a lithium secondary battery described above.

본 발명의 리튬 이차전지용 양극 활물질은 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 입자 표면에 형성되며 특정 제1 가교 모노머 및 제2 가교 모노머로부터 유래된 반복 단위를 포함하는 소수성 고분자를 포함하는 소수성 고분자 코팅층을 포함한다. 상기 소수성 고분자 코팅층은 소수성을 띄므로 활물질 표면에 전해질 스웰링(swelling)을 감소시키고, 이에 따라 전해질과의 부반응이 현저히 방지될 수 있으며, 양극 활물질의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라 상기 리튬 이차전지용 양극 활물질은 수명 특성 및 열적 안정성이 우수한 리튬 이차전지의 구현이 가능하다.The positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention includes a hydrophobic polymer coating layer formed on a surface of a lithium composite transition metal oxide core particle and including a hydrophobic polymer including a repeating unit derived from a specific first crosslinking monomer and a second crosslinking monomer. Since the hydrophobic polymer coating layer exhibits hydrophobicity, electrolyte swelling may be reduced on the surface of the active material, and thus side reactions with the electrolyte may be significantly prevented, and thermal stability of the positive electrode active material may be improved. Accordingly, the cathode active material for a lithium secondary battery may implement a lithium secondary battery having excellent life characteristics and thermal stability.

도 1은 실시예 1에 따른 리튬 이차전지용 양극 활물질을 주사 전자 현미경으로 관찰한 결과이다.
도 2는 실시예 2에 따른 리튬 이차전지용 양극 활물질을 주사 전자 현미경으로 관찰한 결과이다.
도 3은 비교예 1에 따른 리튬 이차전지용 양극 활물질을 주사 전자 현미경으로 관찰한 결과이다.
도 4는 비교예 2에 따른 리튬 이차전지용 양극 활물질을 주사 전자 현미경으로 관찰한 결과이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1의 리튬 이차전지용 양극 활물질을 시차주사열계량법(Differential scanning calorimetry, DSC)을 이용하여 열적 안정성을 평가한 결과 그래프이다.
1 is a result of observing a cathode active material for a lithium secondary battery according to Example 1 with a scanning electron microscope.
2 is a result of observing a cathode active material for a lithium secondary battery according to Example 2 with a scanning electron microscope.
3 is a result of observing a cathode active material for a lithium secondary battery according to Comparative Example 1 with a scanning electron microscope.
4 is a result of observing a cathode active material for a lithium secondary battery according to Comparative Example 2 with a scanning electron microscope.
FIG. 5 is a graph illustrating evaluation results of thermal stability of positive electrode active materials for lithium secondary batteries of Example 1 and Comparative Example 1 using differential scanning calorimetry (DSC).

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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 being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best describe their invention. Based on the principle that the present invention should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of 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.

이하에서는, 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

리튬 이차전지용 양극 활물질Cathode Active Material for Lithium Secondary Battery

본 발명의 리튬 이차전지용 양극 활물질은 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 망간(Mn)을 포함하는 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 입자; 및 상기 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 상에 형성된 소수성 고분자 코팅층을 포함하고, 상기 소수성 고분자 코팅층은 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트기를 포함하는 제1 가교 모노머에서 유래된 제1 반복 단위, 및 적어도 2 이상의 가교성기를 포함하는 트리아진기 및 2관능 이상의 티올기로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 제2 가교 모노머에서 유래된 제2 반복 단위를 포함하는 소수성 고분자를 포함한다.The cathode active material for a lithium secondary battery of the present invention includes lithium composite transition metal oxide core particles including nickel (Ni), cobalt (Co), and manganese (Mn); And a hydrophobic polymer coating layer formed on the lithium composite transition metal oxide core, wherein the hydrophobic polymer coating layer comprises a first repeating unit derived from a first crosslinking monomer comprising a trifunctional or higher (meth) acrylate group, and at least two or more And a hydrophobic polymer comprising a second repeating unit derived from a second crosslinking monomer comprising at least one member selected from the group consisting of a triazine group containing a crosslinkable group and a bifunctional or higher thiol group.

본 발명의 리튬 이차전지용 양극 활물질은 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 입자 상에 형성되며 상기 제1 가교 모노머 및 상기 제2 가교 모노머로부터 유래된 반복 단위를 포함하는 소수성 고분자 코팅층을 포함한다. 상기 소수성 고분자 코팅층은 소수성을 띄므로 활물질 표면에 전해질 스웰링(swelling) 및 전해질과의 부반응이 현저히 방지될 수 있으며, 양극 활물질의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라 상기 리튬 이차전지용 양극 활물질은 수명 특성 및 열적 안정성이 우수한 리튬 이차전지의 구현이 가능하다.The positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention is formed on a lithium composite transition metal oxide core particle and includes a hydrophobic polymer coating layer including repeating units derived from the first crosslinking monomer and the second crosslinking monomer. Since the hydrophobic polymer coating layer exhibits hydrophobicity, electrolyte swelling and side reaction with the electrolyte may be significantly prevented on the surface of the active material, and thermal stability of the cathode active material may be improved. Accordingly, the cathode active material for a lithium secondary battery may implement a lithium secondary battery having excellent life characteristics and thermal stability.

상기 리튬 복합 전이금속 산화물 코어는 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 망간(Mn)을 포함한다.The lithium composite transition metal oxide core includes nickel (Ni), cobalt (Co) and manganese (Mn).

상기 리튬 복합 전이금속 산화물 코어는 함유된 전체 전이금속 원소 중 니켈(Ni)의 함량이 60몰% 이상일 수 있다. 보다 바람직하게는 전체 금속 원소 중 니켈(Ni)의 함량이 70몰% 이상일 수 있다. 본 발명과 같이 전체 전이금속 원소 중 니켈(Ni)의 함량이 60몰% 이상인 고함량 니켈(High-Ni)의 리튬 복합 전이금속 산화물 코어를 사용하면 보다 더 고용량 확보가 가능할 수 있다.The lithium composite transition metal oxide core may have a content of nickel (Ni) of 60 mol% or more in the total transition metal elements contained therein. More preferably, the content of nickel (Ni) in the total metal elements may be 70 mol% or more. As described in the present invention, when a lithium composite transition metal oxide core having a high nickel content of nickel (Ni) of 60 mol% or more in the entire transition metal element is used, it may be possible to secure a higher capacity.

구체적으로 상기 리튬 복합 전이금속 산화물 코어는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.Specifically, the lithium composite transition metal oxide core may be a compound represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Li1+p[Ni1-(x+y+z)CoxMnyMz]O2+q Li 1 + p [Ni 1- (x + y + z) Co x Mn y M z ] O 2 + q

상기 화학식 1 중, M은 Ba, Ca, Zr, Ti, Mg, Ta, Nb, Al, Cr 및 Mo로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소이며, -0.1≤p≤0.2, 0<x≤0.4, 0<y≤0.4, 0≤z≤0.1, -0.2≤q≤0.2이고, 0<x+y+z≤0.4이다.In Formula 1, M is at least one element selected from the group consisting of Ba, Ca, Zr, Ti, Mg, Ta, Nb, Al, Cr, and Mo, -0.1≤p≤0.2, 0 <x≤0.4, 0 <y ≦ 0.4, 0 ≦ z ≦ 0.1, −0.2 ≦ q ≦ 0.2, and 0 <x + y + z ≦ 0.4.

상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물 코어에 있어서, Li은 1+p에 해당하는 함량일 수 있다. p은 -0.1≤p≤0.2, 구체적으로 -0.05≤p≤0.1이며, 보다 구체적으로 -0.05≤p≤0.05일 수 있다. 상술한 범위일 때 전지의 출력 및 용량 특성 개선이 현저한 수준으로 향상될 수 있다.In the lithium composite transition metal oxide core of Chemical Formula 1, Li may be an amount corresponding to 1 + p. p is -0.1≤p≤0.2, specifically -0.05≤p≤0.1, and more specifically -0.05≤p≤0.05. In the above-described range, the output and capacity characteristics of the battery may be improved to a remarkable level.

상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물 코어에 있어서, Ni은 1-(x+y+z)에 해당하는 함량, 예를 들어, 0.6≤1-(x+y+z)<1로 포함될 수 있다. 상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 내 Ni의 함량이 0.6 이상의 조성이 되면 충방전에 기여하기에 충분한 Ni량이 확보되어 고용량화를 도모할 수 있다. 보다 바람직하게는 Ni은 0.7≤1-(x+y+z)≤0.99로 포함될 수 있다. In the lithium composite transition metal oxide core of Formula 1, Ni may be included as an amount corresponding to 1- (x + y + z), for example, 0.6 ≦ 1- (x + y + z) <1. . When the content of Ni in the lithium composite transition metal oxide core of Formula 1 is 0.6 or more, a sufficient amount of Ni may be secured to contribute to charging and discharging, thereby achieving high capacity. More preferably, Ni may be included as 0.7 ≦ 1- (x + y + z) ≦ 0.99.

상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물 코어에 있어서, Co는 x에 해당하는 함량, 즉 0<x≤0.4으로 포함될 수 있다. 상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 내 Co의 함량이 0.4를 초과할 경우 비용 증가의 우려가 있다. Co 포함에 따른 용량 특성 개선 효과의 현저함을 고려할 때, 상기 Co는 보다 구체적으로 0.05≤x≤0.2의 함량으로 포함될 수 있다.In the lithium composite transition metal oxide core of Chemical Formula 1, Co may be included in an amount corresponding to x, that is, 0 <x≤0.4. If the content of Co in the lithium composite transition metal oxide core of Formula 1 exceeds 0.4, there is a fear of an increase in cost. Considering the remarkable effect of improving the capacity characteristics according to the inclusion of Co, Co may be included in a content of 0.05≤x≤0.2 more specifically.

상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물 코어에 있어서, Mn은 활물질의 안정성을 향상시키고, 그 결과로서 전지의 안정성을 개선시킬 수 있다. 수명 특성 개선 효과를 고려할 때, 상기 Mn은 y에 해당하는 함량, 즉 0<y≤0.4의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 내 y가 0.4를 초과하면 오히려 전지의 출력 특성 및 용량 특성이 저하될 우려가 있으며, 상기 Mn은 보다 구체적으로 0.05≤y≤0.2의 함량으로 포함될 수 있다.In the lithium composite transition metal oxide core of Formula 1, Mn may improve the stability of the active material, and as a result, may improve the stability of the battery. In consideration of the improvement of lifespan characteristics, Mn may be included in an amount corresponding to y, that is, 0 <y≤0.4. When y in the lithium composite transition metal oxide core of Formula 1 exceeds 0.4, the output and capacity characteristics of the battery may be deteriorated, and Mn may be included in an amount of 0.05 ≦ y ≦ 0.2.

상기 화학식 1의 리튬 복합 전이금속 산화물 코어에 있어서, M는 리튬 복합 전이금속 산화물 코어의 결정 구조 내 포함된 도핑원소일 수 있으며, M는 z에 해당하는 함량, 즉 0≤z≤0.1로 포함될 수 있다.In the lithium composite transition metal oxide core of Chemical Formula 1, M may be a doping element included in the crystal structure of the lithium composite transition metal oxide core, and M may be included in an amount corresponding to z, that is, 0 ≦ z ≦ 0.1. have.

상기 리튬 복합 전이금속 산화물 코어의 평균 입경(D50)은 1㎛ 내지 30㎛, 바람직하게는 3㎛ 내지 20㎛일 수 있으며, 상술한 범위에 있을 때 상술한 전지의 출력, 용량 특성 개선 및 열적 안정성 향상 효과가 바람직하게 구현될 수 있다.The average particle diameter (D 50 ) of the lithium composite transition metal oxide core may be 1 μm to 30 μm, preferably 3 μm to 20 μm, and the output, capacity characteristics and thermal improvement of the battery described above when in the above range. Stability improvement effect can be implemented preferably.

상기 소수성 고분자 코팅층은 소수성 고분자를 포함한다.The hydrophobic polymer coating layer includes a hydrophobic polymer.

상기 소수성 고분자는 관능 이상의 (메타)아크릴레이트기를 포함하는 제1 가교 모노머에서 유래된 제1 반복 단위, 및 적어도 2 이상의 가교성기를 포함하는 트리아진기 및 2관능 이상의 티올기로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 제2 가교 모노머에서 유래된 제2 반복 단위를 포함한다.The hydrophobic polymer is at least one member selected from the group consisting of a first repeating unit derived from a first crosslinking monomer containing a functional or more (meth) acrylate group, a triazine group including at least two or more crosslinking groups, and a bifunctional or higher thiol group. It includes a second repeating unit derived from a second crosslinking monomer comprising a.

상기 소수성 고분자 코팅층은 매트릭스(matrix)로서의 역할을 하는 그물 형태의 제1 반복 단위 및 소수성을 부여하는 제2 반복 단위를 포함하는 소수성 고분자를 포함하며, 이에 따라 상기 소수성 고분자 코팅층은 전체적으로 소수성을 띌 수 있다. 이에 따라, 상기 소수성 고분자 코팅층은 전해질에 의한 스웰링 현상을 감소시킬 수 있으며, 활물질과 전해액의 계면간 부반응을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 상기 소수성 고분자 코팅층은 상기 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 상에 형성되어 활물질 표면을 보호하며, 이에 따라 활물질의 구조적 안정성 및 열적 안정성을 확보할 수 있다.The hydrophobic polymer coating layer includes a hydrophobic polymer including a first repeating unit in a net form serving as a matrix and a second repeating unit providing a hydrophobicity, and thus the hydrophobic polymer coating layer may be hydrophobic in its entirety. have. Accordingly, the hydrophobic polymer coating layer can reduce the swelling phenomenon caused by the electrolyte, and can effectively prevent the side reaction between the active material and the electrolyte. In addition, the hydrophobic polymer coating layer is formed on the lithium composite transition metal oxide core to protect the surface of the active material, thereby ensuring the structural stability and thermal stability of the active material.

또한, 상기 소수성 고분자는 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트기를 함유하는 제1 가교 모노머가 가교 성분으로 포함되므로, 가교 시 소수성 고분자 코팅층이 망상형(network)을 가질 수 있다. 이에 따라 상기 소수성 고분자 코팅층은 전술한 소수성이 충분히 구현됨과 동시에, 활물질의 이온 전도성 및 전자 이동성을 저하시키지 않으며, 리튬 이온의 전달능이 우수하며, 유기 용매와 접촉하더라도 그 형태를 유지할 수 있다. 따라서, 상기 리튬 이차전지용 양극 활물질은 전술한 열적 안정성 향상 및 전해액 부반응 방지에 따른 수명 특성 향상 효과를 가짐과 동시에, 동시에 고출력 및 고용량을 갖는 리튬 이차전지용 양극 및 리튬 이차전지의 구현이 가능하다.In addition, the hydrophobic polymer may include a first crosslinking monomer containing a trifunctional or higher (meth) acrylate group as a crosslinking component, and thus, when crosslinking, the hydrophobic polymer coating layer may have a network. Accordingly, the hydrophobic polymer coating layer is sufficiently implemented in the above-described hydrophobicity, does not reduce the ion conductivity and electron mobility of the active material, and is excellent in the transfer capacity of lithium ions, it can maintain its form even in contact with the organic solvent. Accordingly, the cathode active material for a lithium secondary battery may have an effect of improving the life characteristics due to the above-described thermal stability improvement and prevention of side reactions of the electrolyte, and at the same time, it is possible to implement a cathode and a lithium secondary battery for a lithium secondary battery having a high output and a high capacity.

상기 제1 반복 단위는 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트기를 포함하는 제1 가교 모노머에서 유래된 것일 수 있고, 구체적으로 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트기를 포함하며 탄소수 10 내지 60인 제1 가교 모노머에서 유래된 것일 수 있다.The first repeating unit may be derived from a first crosslinking monomer including a trifunctional or higher (meth) acrylate group, and specifically, a first crosslinking monomer having a trifunctional or higher (meth) acrylate group and having 10 to 60 carbon atoms. It may be derived from.

보다 구체적으로, 상기 제1 반복 단위는 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 에톡시화트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭시화트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭시화글리세릴트리(메타)아크릴레이트, 에톡시화펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메타)아크릴레이트 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리스(3-머캅토프로피오네이트) 및 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 제1 가교 모노머에서 유래된 것일 수 있고, 보다 더 구체적으로는 프로폭시화트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡시화트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트 및 트리메틸올프로판 트리스(3-머캅토프로피오네이트)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 제1 가교 모노머에서 유래된 것일 수 있고, 보다 더 구체적으로는 프로폭시화트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트에서 유래된 것일 수 있다. 상기 제1 가교 모노머에서 유래된 제1 반복 단위를 사용함으로써 상기 소수성 고분자 코팅층의 이온 전도성 및 전자 이동성을 저하시키지 않으면서 코팅층의 소수성을 더욱 향상시킬 수 있다.More specifically, the first repeating unit is dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, ethoxylated trimethylolpropane tri (meth) acrylate, propoxylated trimethylolpropane tree (meth) ) Acrylate, propoxylated glyceryl tri (meth) acrylate, ethoxylated pentaerythritol tetra (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate trimethylolpropane It may be derived from a first crosslinking monomer comprising at least one member selected from the group consisting of tri (meth) acrylate, trimethylolpropane tris (3-mercaptopropionate) and dipentaerythritol penta (meth) acrylate. More specifically, propoxylated trimethylol propane tri (meth) acrylate and ethoxylated trimethyl Derived from a first crosslinking monomer comprising at least one member selected from the group consisting of propanetri (meth) acrylate, trimethylolpropanetri (meth) acrylate and trimethylolpropane tris (3-mercaptopropionate) And even more specifically, may be derived from propoxylated trimethylolpropane tri (meth) acrylate. By using the first repeating unit derived from the first crosslinking monomer, the hydrophobicity of the coating layer can be further improved without lowering the ion conductivity and electron mobility of the hydrophobic polymer coating layer.

상기 제2 반복 단위는 적어도 2 이상의 가교성기를 포함하는 트리아진기 및 2관능 이상의 티올기로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 제2 가교 모노머로부터 유래된 것일 수 있다. 상기 제2 가교 모노머는 다른 가교 모노머들과 가교 가능한 가교성기 또는 관능기를 2 이상 포함하여 상기 제1 가교 모노머와 함께 망상형 소수성 고분자 코팅층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 제2 가교 모노머의 가교 반응으로 소수성 고분자 코팅층 형성 시, 이들에 포함된 트리아진기 또는 티올기는 소수성 향상에 바람직하게 기여할 수 있다.The second repeating unit may be derived from a second crosslinking monomer including at least one selected from the group consisting of a triazine group and a bifunctional or higher thiol group including at least two or more crosslinkable groups. The second crosslinking monomer may include two or more crosslinkable groups or functional groups capable of crosslinking with other crosslinking monomers to form a network type hydrophobic polymer coating layer together with the first crosslinking monomer. In addition, when the hydrophobic polymer coating layer is formed by the crosslinking reaction of the second crosslinking monomer, the triazine group or thiol group included in these may preferably contribute to hydrophobicity improvement.

상기 2 이상의 가교성기를 포함하는 트리아진기를 포함하는 제2 가교 모노머에 있어서, 상기 가교성기는 예를 들면 알릴기, 알릴옥시기, 케톤기, 이들의 2 이상의 조합일 수 있고, 바람직하게는 알릴기, 케톤기, 이들의 2 이상의 조합일 수 있고, 보다 바람직하게는 알릴기일 수 있다.In the second crosslinking monomer comprising a triazine group including the two or more crosslinkable groups, the crosslinkable group may be, for example, an allyl group, an allyloxy group, a ketone group, a combination of two or more thereof, and preferably allyl Group, a ketone group, a combination of two or more thereof, and more preferably an allyl group.

상기 2관능 이상의 티올기를 포함하는 제2 가교 모노머는 구체적으로 지방족 티올, 방향족 티올, 이들의 조합일 수 있고, 바람직하게는 망상형 네트워크를 갖는 소수성 고분자 코팅층을 용이하게 형성할 수 있다는 측면에서 지방족 티올일 수 있다. 또한, 상기 지방족 티올 및 상기 방향족 티올은 코팅층의 소수성을 향상시키는 측면에서 2관능 이상의 티올기 및 탄화수소로 구성되는 것이 바람직하다.The second crosslinking monomer including a bifunctional thiol group or more may specifically be an aliphatic thiol, an aromatic thiol, or a combination thereof, and preferably an aliphatic thiol in view of easily forming a hydrophobic polymer coating layer having a network. Can be. In addition, the aliphatic thiol and the aromatic thiol are preferably composed of a bifunctional or higher functional thiol group and a hydrocarbon in terms of improving hydrophobicity of the coating layer.

상기 지방족 티올은 탄소수 1 내지 30의 지방족 티올일 수 있고, 구체적으로 메탄디티올, 1,2-에탄디티올, 1,2-프로판디티올, 1,3-프로판디티올, 1,4-부탄디티올, 1,5-펜탄디티올, 1,6-헥산디티올, 1,8-옥탄디티올, 1,2-시클로헥산디티올, 2-메틸시클로헥산-2,3-디티올, 이들의 2 이상의 조합일 수 있다.The aliphatic thiol may be an aliphatic thiol having 1 to 30 carbon atoms, specifically methanedithiol, 1,2-ethanedithiol, 1,2-propanedithiol, 1,3-propanedithiol, 1,4-butane Dithiol, 1,5-pentanedithiol, 1,6-hexanedithiol, 1,8-octanedithiol, 1,2-cyclohexanedithiol, 2-methylcyclohexane-2,3-dithiol, these It can be a combination of two or more of.

상기 방향족 티올은 1,2-디머캅토벤젠, 1,3-디머캅토벤젠, 1,4-디머캅토벤젠, 1,2-비스(머캅토메틸)벤젠, 1,4-비스(머캅토메틸)벤젠, 1,2-비스(머캅토에틸)벤젠, 1,4-비스(머캅토에틸)벤젠, 2,5-톨루엔디티올, 3,4-톨루엔디티올, 1,4-나프탈렌디티올, 1,5-나프탈렌디티올, 2,6-나프탈렌디티올, 2,7-나프탈렌디티올, 2,2'- 디머캅토비페닐, 4,4'-디머캅토비페닐, 이들의 2 이상의 조합일 수 있다.The aromatic thiol is 1,2-dimercaptobenzene, 1,3-dimercaptobenzene, 1,4-dimercaptobenzene, 1,2-bis (mercaptomethyl) benzene, 1,4-bis (mercaptomethyl) Benzene, 1,2-bis (mercaptoethyl) benzene, 1,4-bis (mercaptoethyl) benzene, 2,5-toluenedithiol, 3,4-toluenedithiol, 1,4-naphthalenedithiol, 1,5-naphthalenedithiol, 2,6-naphthalenedithiol, 2,7-naphthalenedithiol, 2,2'-dimercaptobiphenyl, 4,4'-dimercaptobiphenyl, combinations of two or more thereof Can be.

구체적으로, 상기 제2 반복 단위는 트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온, 2,4,6-트리알릴옥시-1,3,5-트리아진, 1,3,5-트리아진-2,4-다이온, 1,5-펜탄디티올, 1,6-헥산디티올 및 1,8-옥탄디티올로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 제2 가교 모노머에서 유래된 것일 수 있고, 보다 구체적으로는, 트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온, 2,4,6-트리알릴옥시-1,3,5-트리아진 및 1,3,5-트리아진-2,4-다이온으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 제2 가교 모노머에서 유래된 것일 수 있고, 보다 더 구체적으로는 트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온에서 유래된 것일 수 있다. 전술한 제2 가교 모노머는 가교되어 코팅층의 망상형 네트워크를 더욱 바람직하게 형성할 수 있으면서도 코팅층의 소수성을 더욱 향상시킬 수 있고, 이에 따라 전해질 스웰링 현상을 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 전해액과의 계면 부반응을 효과적으로 제어하여 양극 활물질의 안정성을 향상시킬 수 있어 바람직하다.Specifically, the second repeating unit is triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6-trione, 2,4,6-triallyloxy-1,3,5-triazine, 1 An agent comprising at least one member selected from the group consisting of 3,5-triazine-2,4-dione, 1,5-pentanedithiol, 1,6-hexanedithiol, and 1,8-octanedithiol It may be derived from a crosslinking monomer, more specifically, triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6-trione, 2,4,6-triallyloxy-1,3, May be derived from a second crosslinking monomer comprising at least one member selected from the group consisting of 5-triazine and 1,3,5-triazine-2,4-dione, and more specifically, triallyl- It may be derived from 1,3,5-triazine-2,4,6-trione. While the aforementioned second crosslinking monomer can be crosslinked to more preferably form a network of the coating layer, the hydrophobicity of the coating layer can be further improved, thereby not only effectively preventing the swelling phenomenon of the electrolyte, but also effectively It is preferable because the interface side reaction can be effectively controlled to improve the stability of the positive electrode active material.

상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위의 몰비는 특별히 제한되지 않으며, 상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위를 형성하는 제1 및 제2 가교 모노머의 분자량, 분자당 관능기 개수, 코팅층의 소수성 구현 등을 적절히 고려하여, 상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위의 몰비가 정해질 수 있다. 예를 들면, 코팅층의 소수성을 효과적으로 구현하면서, 동시에 상기 제1 및 제2 가교 모노머 내의 모든 관능기 또는 대부분의 관능기가 가교에 사용될 수 있도록 상기 제1 및 제2 반복 단위의 몰비가 정해질 수 있다. 구체적으로, 상기 소수성 고분자 코팅층은 상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위를 10:90 내지 70:30의 몰비, 구체적으로 15:85 내지 60:40의 몰비, 보다 구체적으로 20:80 내지 50:50의 몰비로 포함하는 소수성 고분자를 포함할 수 있으며, 상술한 몰비로 포함될 때, 코팅층의 소수성을 우수한 수준으로 확보하면서, 전하 이동성 및 이온 전도성의 저하 없이 우수한 리튬 이온 전달능을 가질 수 있다.The molar ratio of the first repeating unit and the second repeating unit is not particularly limited, and the molecular weight of the first and second crosslinking monomers forming the first repeating unit and the second repeating unit, the number of functional groups per molecule, and the coating layer In consideration of hydrophobic implementation, the molar ratio of the first repeating unit and the second repeating unit may be determined. For example, the molar ratio of the first and second repeating units may be determined so as to effectively implement the hydrophobicity of the coating layer while at the same time all or most of the functional groups in the first and second crosslinking monomers can be used for crosslinking. Specifically, the hydrophobic polymer coating layer has a molar ratio of 10:90 to 70:30, specifically 15:85 to 60:40, more specifically 20:80 to 50 The hydrophobic polymer may be included in a molar ratio of 50, and when included in the molar ratio described above, the hydrophobic polymer may have excellent lithium ion transfer ability without deterioration of charge mobility and ion conductivity while ensuring an excellent level of hydrophobicity of the coating layer.

상기 소수성 고분자 코팅층의 두께는 0.001㎛ 내지 0.1㎛, 구체적으로 0.005㎛ 내지 0.05㎛ 바람직하게는 0.01㎛ 내지 0.03㎛일 수 있다. 상술한 두께 범위를 가질 때 전자 이동 저항의 과도한 저하 없이 코팅층의 소수성을 우수한 수준으로 확보할 수 있으며 전해액과의 계면 부반응을 효과적으로 방지할 수 있고, 활물질의 열적 안정성 향상이 가능하다.The hydrophobic polymer coating layer may have a thickness of 0.001 μm to 0.1 μm, specifically 0.005 μm to 0.05 μm, preferably 0.01 μm to 0.03 μm. When having the above-described thickness range, it is possible to secure the hydrophobicity of the coating layer to an excellent level without excessively lowering the electron transfer resistance, effectively prevent the interfacial side reaction with the electrolyte solution, and can improve the thermal stability of the active material.

상기 소수성 고분자 코팅층은 상기 리튬 이차전지용 양극 활물질 100중량부에 대하여 0.01중량부 내지 10.0중량부, 바람직하게는 0.05중량부 내지 5중량부로 포함될 수 있다. 상술한 범위로 소수성 고분자 코팅층을 형성할 때, 활물질의 열적 안정성 향상 및 전해액 계면 부반응 방지 효과가 극대화될 수 있다.The hydrophobic polymer coating layer may be included in an amount of 0.01 parts by weight to 10.0 parts by weight, preferably 0.05 parts by weight to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the positive electrode active material for a lithium secondary battery. When forming a hydrophobic polymer coating layer in the above-described range, the thermal stability of the active material and the effect of preventing the interfacial side reaction of the electrolyte may be maximized.

상기 리튬 이차전지용 양극 활물질의 평균 입경(D50)은 1㎛ 내지 35㎛, 바람직하게는 3㎛ 내지 21㎛일 수 있으며, 상술한 범위에 있을 때 양극 활물질의 용량 특성 및 출력 특성을 향상시키면서도, 전술한 활물질의 열적 안정성 향상 및 전해액 계면 부반응 방지 효과를 우수한 수준으로 구현할 수 있다.The average particle diameter (D 50 ) of the positive electrode active material for the lithium secondary battery may be 1 μm to 35 μm, preferably 3 μm to 21 μm, while improving the capacity characteristics and output characteristics of the positive electrode active material in the above range, It is possible to implement the effect of improving the thermal stability of the above-described active material and preventing the electrolyte interface side reaction at an excellent level.

리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법Manufacturing method of positive electrode active material for lithium secondary battery

또한, 본 발명은 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery.

구체적으로, 상기 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법은 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트기를 포함하는 제1 가교 모노머, 적어도 2 이상의 가교성기를 포함하는 트리아진기 및 2관능 이상의 티올기로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 제2 가교 모노머 및 개시제를 용매에 첨가하고 혼합하는 단계; 상기 용매에 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 입자를 첨가하고 혼합하는 단계; 및 상기 제1 가교 모노머 및 상기 제2 가교 모노머를 가교 반응시켜 상기 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 상에 소수성 고분자 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.Specifically, the method for producing a cathode active material for a lithium secondary battery includes at least one selected from the group consisting of a first crosslinking monomer comprising a trifunctional or higher (meth) acrylate group, a triazine group containing at least two or more crosslinking groups, and a bifunctional or higher thiol group Adding a second crosslinking monomer and an initiator comprising one kind to a solvent and mixing; Adding and mixing lithium composite transition metal oxide core particles to the solvent; And forming a hydrophobic polymer coating layer on the lithium composite transition metal oxide core by crosslinking the first crosslinking monomer and the second crosslinking monomer.

상술한 제조방법에 따라, 전술한 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조가 가능할 수 있고, 이에 따라 소수성을 갖는 소수성 고분자 코팅층이 전해액과의 계면 부반응을 효과적으로 방지하고, 전해액 스웰링 현상을 방지할 수 있으며, 활물질의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라 제조된 양극 활물질은 수명 특성 및 열적 안정성이 향상되며, 고용량 및 고출력이 확보될 수 있다.According to the above-described manufacturing method, it is possible to manufacture the above-described positive electrode active material for a lithium secondary battery, thereby the hydrophobic hydrophobic polymer coating layer having a hydrophobic effect can effectively prevent the interfacial side reaction with the electrolyte solution, and prevent the electrolyte swelling phenomenon, The thermal stability of the active material can be improved. Accordingly, the cathode active material manufactured may have improved lifetime characteristics and thermal stability, and may have high capacity and high output.

또한, 상기 제1 가교 모노머 및 상기 제2 가교 모노머를 혼합한 후, 상기 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 입자를 함께 혼합함으로써, 상기 제1 및 제2 가교 모노머들이 활물질 표면에 코팅 또는 분산된 후 가교 반응이 수행되므로, 균일한 소수성 고분자 코팅층의 형성이 가능하다.In addition, after the first crosslinking monomer and the second crosslinking monomer are mixed, the lithium composite transition metal oxide core particles are mixed together so that the first and second crosslinking monomers are coated or dispersed on the surface of the active material and then crosslinked. Since this is performed, it is possible to form a uniform hydrophobic polymer coating layer.

상기 제1 가교 모노머, 상기 제2 가교 모노머, 상기 리튬 복합 전이금속 산화물 코어의 종류, 함량, 함량비 등은 전술한 바와 같다.The type, content and content ratio of the first crosslinking monomer, the second crosslinking monomer and the lithium composite transition metal oxide core are as described above.

상기 소수성 고분자 코팅층은 상기 제1 가교 모노머 및 상기 가교 모노머는 10:90 내지 70:30의 몰비, 구체적으로 15:85 내지 60:40의 몰비, 보다 구체적으로 20:80 내지 50:50의 몰비로 첨가될 수 있다. 상술한 몰비로 첨가될 때, 전하 이동성 및 이온 전도성의 저하 없이 소수성이 우수하고 전해액과의 계면 부반응을 효과적으로 방지할 수 있는 소수성 고분자 코팅층의 형성이 가능하다.The hydrophobic polymer coating layer may have a molar ratio of 10:90 to 70:30, specifically a molar ratio of 15:85 to 60:40, and more specifically 20:80 to 50:50. Can be added. When added in the above-described molar ratio, it is possible to form a hydrophobic polymer coating layer which is excellent in hydrophobicity and effectively prevents an interfacial side reaction with the electrolyte solution without deteriorating charge mobility and ion conductivity.

상기 개시제는 광 개시제 또는 열 개시제일 수 있다.The initiator may be a photoinitiator or a thermal initiator.

상기 광 개시제는 라디칼을 생성하는 라디칼계 광 개시제 또는 양이온을 생성하는 양이온계 광 개시제일 수 있다. 상기 라디칼계 광 개시제로는 구체적으로, 디알콕시아세토페논(dialkoxy acetophenone), 벤질케탈 (benzilketal), 하이드록시알킬페닐케톤(hydroxyalkylphenyl ketone), 벤조일옥심에스테르(benzoyl oxime ester) 또는 아미노케톤(amino ketone) 등을 들 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또 상기 양이온계 광 개시제로는 디알킬아이오도늄 염(dialkyliodonium salt), 트리아릴설포니윰 염(triarylsulfonium salt) 등의 오늄염을 들 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또, 상기 열 개시제는 열에 의하여 라디칼을 생성할 수 있는 물질로서, 구체적으로는 200℃ 이하의 비교적 낮은 온도에서 라디칼을 생성할 수 화합물이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로는 벤조일퍼옥사이드(benzoyl peroxide), 포타슘 퍼설페이트(potassium persulfate), 아조비스이소부티로니트릴(azobisisobutyronitrile) 등을 들 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.The photoinitiator may be a radical photoinitiator that generates radicals or a cationic photoinitiator that generates cations. Specific examples of the radical photoinitiator include dialkoxy acetophenone, benzilketal, hydroxyalkylphenyl ketone, benzoyl oxime ester or amino ketone. Although these etc. are mentioned, It is not limited to these. The cationic photoinitiator may include, but is not limited to, onium salts such as dialkyliodonium salts and triarylsulfonium salts. In addition, the thermal initiator is a material capable of generating radicals by heat, and specifically, a compound capable of generating radicals at a relatively low temperature of 200 ° C. or less may be used. More specifically, benzoyl peroxide, potassium persulfate, azobisisobutyronitrile, and the like, but are not limited thereto.

상기 개시제는 상기 소수성 고분자 코팅층 중에 촉매량으로 포함될 수 있다.The initiator may be included in a catalytic amount in the hydrophobic polymer coating layer.

상기 용매는 물(water), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol) 등의 알코올(alcohol), 아세톤(aceton), 테트라하이드로퓨란(ttrahydrofuran), 시클로헥산(cyclohexane), 사염화탄소(carbon chloride), 클로로포름(chloroform), 메틸렌클로라이드(methylene chloride), 디메틸포름아마이드(dimethyl formamide), 디메틸아세트아마이드(dimethylacetamide), 디메틸술폭사이드(dimethylsulfoxide), N-메틸피롤리돈(Nmethylpyrrlidone) 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.The solvent is alcohol, such as water (isopropyl alcohol), acetone (aceton), tetrahydrofuran (ttrahydrofuran), cyclohexane (cyclohexane), carbon chloride, chloroform (chloroform) , Methylene chloride, dimethyl formamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, N-methylpyrrlidone, and the like. Or mixtures of two or more may be used.

상기 용매에는 전술한 제1 가교 모노머, 제2 가교 모노머, 상기 개시제 외에, 가교 촉진제 및/또는 커플링제를 더 포함할 수 있다.The solvent may further include a crosslinking accelerator and / or a coupling agent in addition to the above-described first crosslinking monomer, second crosslinking monomer, and the initiator.

또, 상기 가교 촉진제는 소수성 고분자 코팅층 형성시 제1 및 제2 가교 모노머들의 가교를 촉진시키는 물질로서, 구체적으로는 디에틸렌 트리 아민(diethylene triamine), 트리에틸렌 테트라아민(triethylene tetramine), 디에틸아미노 프로필아민 (diethylamino propylamine), 자일렌 디아민(xylene diamine), 이소포론 디아민(isophorone diamine) 등의 아 민류, 또는 도데실 숙시닉 안하이드리드(dodecyl succinic anhydride), 프탈릭 안하이드리드(phthalic anhydride) 등의 산무수물 등을 들 수 있다.In addition, the crosslinking accelerator is a material that promotes crosslinking of the first and second crosslinking monomers when forming a hydrophobic polymer coating layer, and specifically, diethylene triamine, triethylene tetramine, and diethylamino. Amines such as diethylamino propylamine, xylene diamine, isophorone diamine, or dodecyl succinic anhydride, phthalic anhydride Acid anhydrides, such as these, are mentioned.

상기 가교 촉진제는 상기 제1 가교 모노머 및 상기 제2 가교 모노머 총합 100중량부에 대하여 0.1 내지 10중량부로 포함될 수 있다The crosslinking accelerator may be included in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total of the first and second crosslinking monomers.

또, 상기 커플링제는 코어 입자와 코팅층 사이의 접착력을 증가시키기 위한 물질로서, 구체적으로는 트리에톡시 시릴프로필 테트라셀파이드(triethoxysilylpropyl tetrasulfide), 머캅도프로필 트리에톡시실란(mercaptopropyl triethoxysilane), 아미노프로필 트리에톡시실란(aminopropyl triethoxysilane), 클로로프로 필 트리에톡시실란(chloropropyl triethoxysilane), 비닐 트리에톡시실란(vinyl triethoxysilane), 메타아크릴 옥시프로필 트리에톡시실란(methacryloxypropyl triethoxysilane), 글리시독시프로필 트리에톡시실란 (glycidoxypropyl triethoxysilane), 이소시안아토프로필(isocyanatopropyl triethoxysilane), 시안아토프로필 트리에톡시실란(cyanatopropyl triethoxysilane) 등의 실란계 커플링제일 수 있다.In addition, the coupling agent is a material for increasing adhesion between the core particles and the coating layer, specifically, triethoxysilylpropyl tetrasulfide, mercaptopropyl triethoxysilane, aminopropyl Triethoxysilane, chloropropyl triethoxysilane, vinyl triethoxysilane, methacryloxypropyl triethoxysilane, glycidoxypropyl trie It may be a silane coupling agent such as oxysilane (glycidoxypropyl triethoxysilane), isocyanatopropyl triethoxysilane, cyanatopropyl triethoxysilane and the like.

상기 커플링제는 상기 제1 가교 모노머 및 상기 제2 가교 모노머 총합 100중량부 0.1 내지 10중량부로 포함될 수 있다.The coupling agent may be included in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total of the first and second crosslinking monomers.

상기 가교 반응은 통상의 열 가교 반응(thermal crosslinking) 또는 자외선 가교 반응(UV crosslinking)일 수 있으며, 이들을 조합하여 수행될 수도 있다. 바람직하게는 상기 가교 반응은 공정이 단순하고, 균일한 코팅층 형성이 가능하다는 측면에서 열 가교 반응일 수 있다.The crosslinking reaction may be conventional thermal crosslinking or UV crosslinking, or a combination thereof may be performed. Preferably, the crosslinking reaction may be a thermal crosslinking reaction in that the process is simple and a uniform coating layer may be formed.

상기 가교 반응으로서 열 가교 반응을 수행할 경우, 50℃ 내지 400℃, 구체적으로 60℃ 내지 300℃, 보다 구체적으로 80℃ 내지 150℃에서의 열처리에 의해 수행될 수 있다. 열처리 온도가 상기 범위일 때 소수성 고분자 코팅층이 균일하게 형성될 수 있다.When the thermal crosslinking reaction is performed as the crosslinking reaction, it may be performed by heat treatment at 50 ° C to 400 ° C, specifically 60 ° C to 300 ° C, more specifically 80 ° C to 150 ° C. When the heat treatment temperature is in the above range, the hydrophobic polymer coating layer may be uniformly formed.

상기 가교 반응의 시간은 혼합되는 성분, 함량, 제조 조건, 개시제의 반감기 등을 고려하여 적절히 설계될 수 있으며, 충분한 가교 반응 및 코팅층 형성을 고려하여 1시간 내지 10시간, 구체적으로 1시간 내지 7시간, 보다 구체적으로는 3시간 내지 7시간 동안 수행될 수 있다.The time of the crosslinking reaction may be appropriately designed in consideration of the components to be mixed, the content, the manufacturing conditions, the half-life of the initiator, and the like, and 1 to 10 hours, specifically 1 to 7 hours in consideration of sufficient crosslinking reaction and formation of the coating layer. For example, it may be performed for 3 to 7 hours.

리튬 이차전지용 양극Anode for Lithium Secondary Battery

또한, 본 발명은 상기 리튬 이차전지용 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지용 양극을 제공한다.In addition, the present invention provides a lithium secondary battery positive electrode comprising the positive electrode active material for the lithium secondary battery.

구체적으로, 상기 리튬 이차전지용 양극은 양극 집전체 및 상기 양극 집전체 위에 형성되며, 상기 리튬 이차전지용 양극 활물질을 포함하는 양극 활물질층을 포함한다.Specifically, the positive electrode for a lithium secondary battery is formed on the positive electrode current collector and the positive electrode current collector, and includes a positive electrode active material layer containing the positive electrode active material for the lithium secondary battery.

상기 리튬 이차전지용 양극에 있어서, 양극 집전체는 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 양극 집전체 표면 상에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질 또는 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있다. 예를 들어 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.In the positive electrode for a lithium secondary battery, the positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical changes to the battery, and is, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or aluminum or stainless steel. The surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc. can be used for the surface. In addition, the positive electrode current collector may have a thickness of about 3 to 500 μm, and may form fine irregularities on the surface of the positive electrode current collector to increase the adhesion of the positive electrode active material or 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, a foam, a nonwoven body.

상기 양극 활물질층은 앞서 설명한 리튬 이차전지용 양극 활물질과 함께, 도전재 및 바인더를 포함할 수 있다.The cathode active material layer may include a conductive material and a binder together with the cathode active material for a lithium secondary battery described above.

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, 서머 블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 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 통상적으로 양극 활물질 층 총 중량에 대하여 1 내지 30 중량%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, summer black and carbon fiber; Metal powder or metal fibers such as copper, nickel, aluminum, and silver; Conductive whiskeys 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 typically be included in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the positive electrode active material layer.

상기 바인더는 양극 활물질 입자들 간의 부착 및 양극 활물질과 양극 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 활물질 층 총 중량에 대하여 1 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.The binder serves to improve adhesion between the positive electrode active material particles and the adhesion between the positive electrode active material and the positive electrode 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 to 30 wt% based on the total weight of the cathode active material layer.

상기 리튬 이차전지용 양극은 상기한 리튬 이차전지용 양극 활물질을 이용하는 것을 제외하고는 통상의 양극 제조방법에 따라 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기한 양극 활물질 및 선택적으로, 바인더 및 도전재를 포함하는 양극 활물질 층 형성용 조성물을 양극 집전체 상에 도포한 후, 건조 및 압연함으로써 제조될 수 있다. 이때 상기 양극 활물질, 바인더, 도전재의 종류 및 함량은 앞서 설명한 바와 같다.The positive electrode for a lithium secondary battery may be manufactured according to a conventional positive electrode manufacturing method except for using the positive electrode active material for a lithium secondary battery. Specifically, the composition for forming a cathode active material layer including the cathode active material and optionally, a binder and a conductive material may be coated on a cathode current collector, followed by drying and rolling. In this case, the type and content of the cathode active material, the binder, and the conductive material are as described above.

상기 용매로는 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 용매일 수 있으며, 디메틸셀폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤(acetone) 또는 물 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 용매의 사용량은 슬러리의 도포 두께, 제조 수율을 고려하여 상기 양극 활물질, 도전재 및 바인더를 용해 또는 분산시키고, 이후 양극제조를 위한 도포시 우수한 두께 균일도를 나타낼 수 있는 점도를 갖도록 하는 정도면 충분하다.The solvent may be a solvent generally used in the art, and may include dimethyl sulfoxide (DMSO), isopropyl alcohol, N-methylpyrrolidone (NMP), acetone or acetone. Water, and the like, one of these alone or a mixture of two or more thereof may be used. The amount of the solvent is sufficient to dissolve or disperse the positive electrode active material, the conductive material, and the binder in consideration of the coating thickness of the slurry and the production yield, and to have a viscosity that can exhibit excellent thickness uniformity during application for the production of the positive electrode. Do.

또, 다른 방법으로, 상기 리튬 이차전지용 양극은 상기 양극 활물질 층 형성용 조성물을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 양극 집전체 상에 라미네이션함으로써 제조될 수도 있다.In another method, the lithium secondary battery positive electrode may be manufactured by casting the composition for forming the positive electrode active material layer on a separate support, and then laminating the film obtained by peeling from the support onto a positive electrode current collector.

리튬 이차전지Lithium secondary battery

또한, 본 발명은 상기 리튬 이차전지용 양극을 포함하는 전기화학소자가 제공된다. 상기 전기화학소자는 구체적으로 전지 또는 커패시터 등일 수 있으며, 보다 구체적으로는 리튬 이차전지일 수 있다.In addition, the present invention provides an electrochemical device including the positive electrode for a lithium secondary battery. The electrochemical device may be specifically a battery or a capacitor, and more specifically, may be a lithium secondary battery.

상기 리튬 이차전지는 구체적으로 양극, 상기 양극과 대향하여 위치하는 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 세퍼레이터 및 전해질을 포함하며, 상기 양극은 앞서 설명한 리튬 이차전지용 양극과 같다. 또, 상기 리튬 이차전지는 상기 양극, 음극, 세퍼레이터의 전극 조립체를 수납하는 전지용기, 및 상기 전지용기를 밀봉하는 밀봉 부재를 선택적으로 더 포함할 수 있다. The lithium secondary battery specifically 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, and the positive electrode is the same as the positive electrode for a lithium secondary battery described above. The lithium secondary battery may further include a battery container for accommodating the electrode assembly of the positive electrode, the negative electrode, and the separator, and a sealing member for sealing the battery container.

상기 리튬 이차전지에 있어서, 상기 음극은 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 상에 위치하는 음극 활물질층을 포함한다.In the lithium secondary battery, the negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer positioned on the negative electrode current collector.

상기 음극 집전체는 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 음극 활물질의 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 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 음극 활물질층은 음극 활물질과 함께 선택적으로 바인더 및 도전재를 포함한다. 상기 음극 활물질층은 일례로서 음극 집전체 상에 음극 활물질, 및 선택적으로 바인더 및 도전재를 포함하는 음극 형성용 조성물을 도포하고 건조하거나, 또는 상기 음극 형성용 조성물을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 음극 집전체 상에 라미네이션함으로써 제조될 수도 있다. The negative electrode active material layer optionally includes a binder and a conductive material together with the negative electrode active material. For example, the negative electrode active material layer is coated with a negative electrode active material, and optionally a composition for forming a negative electrode including a binder and a conductive material on a negative electrode current collector and dried, or casting the negative electrode forming composition on a separate support It can also be produced by laminating a film obtained by peeling from this support onto a negative electrode current collector.

상기 음극 활물질로는 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; SiOβ(0 < β < 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 β (0 <β <2), SnO 2 , vanadium oxide, and 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 리튬 이차전지에 있어서, 세퍼레이터는 음극과 양극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로, 통상 리튬 이차전지에서 세퍼레이터로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 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 lithium secondary battery, the separator is to separate the negative electrode and the positive electrode and to provide a passage for the movement of lithium ions, if it is usually used as a separator in a lithium secondary battery can be used without particular limitation, in particular for ion transfer of the electrolyte It is desirable to have a low resistance against the electrolyte and excellent electrolytic solution-moisture capability. 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, conventional porous nonwoven fabrics such as nonwoven fabrics made of high melting point glass fibers, polyethylene terephthalate fibers and 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.

또, 본 발명에서 사용되는 전해질로는 리튬 이차전지 제조 시 사용 가능한 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 고체 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질, 고체 무기 전해질, 용융형 무기 전해질 등을 들 수 있으며, 이들로 한정되는 것은 아니다. In addition, the electrolyte used in the present invention includes an organic liquid electrolyte, an inorganic liquid electrolyte, a solid polymer electrolyte, a gel polymer electrolyte, a solid inorganic electrolyte, a molten inorganic electrolyte, and the like, which can be used in manufacturing a lithium secondary battery. It doesn't happen.

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; R-CN(R은 C2 내지 C20의 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 약 1:9의 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 R-CN (R is a C2 to C20 linear, branched or cyclic hydrocarbon group, which may include 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, the cyclic carbonate and the chain carbonate may be mixed and used in a volume ratio of about 1: 1 to about 1: 9, so that the performance of the electrolyte may be excellent.

상기 리튬염은 리튬 이차전지에서 사용되는 리튬 이온을 제공할 수 있는 화합물이라면 특별한 제한 없이 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 0.1 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 0.1 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, 디플루오로 에틸렌카보네이트 등과 같은 할로알킬렌카보네이트계 화합물, 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, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올 또는 삼염화 알루미늄 등의 첨가제가 1종 이상 더 포함될 수도 있다. 이때 상기 첨가제는 전해질 총 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. In addition to the electrolyte components, the electrolyte includes, for example, haloalkylene carbonate-based compounds such as difluoro ethylene carbonate, pyridine, tri, etc. for the purpose of improving battery life characteristics, reducing battery capacity, and improving discharge capacity of the battery. Ethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphate triamide, nitrobenzene derivative, sulfur, quinone imine dye, N-substituted oxazolidinone, N, N-substituted imida One or more additives such as zolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxy ethanol or aluminum trichloride may be included. In this case, the additive may be included in 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the electrolyte.

상기와 같이 본 발명에 따른 리튬 이차전지용 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지는 우수한 방전 용량, 출력 특성 및 용량 유지율을 안정적으로 나타내기 때문에, 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 등의 휴대용 기기, 및 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle, HEV) 등의 전기 자동차 분야 등에 유용하다. As described above, since the lithium secondary battery including the cathode active material for a lithium secondary battery according to the present invention exhibits excellent discharge capacity, output characteristics, and capacity retention rate, portable devices such as mobile phones, laptop computers, digital cameras, and hybrids It is useful in the field of electric vehicles such as a hybrid electric vehicle (HEV).

이에 따라, 본 발명은 상기 리튬 이차전지를 단위 셀로 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩을 제공한다. Accordingly, the present invention provides a battery module including the lithium secondary battery as a unit cell and a battery pack including the same.

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.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.

실시예 1Example 1

제1 가교 모노머로서 프로폭시화트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트(TPPTA) 및 제2 가교 모노머로서 트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온(TATATO) 및 열 개시제로서 벤조일퍼옥사이드(BPO)를 이소프로필 알코올 용매에 첨가하고 혼합하였다. 이 때, 제1 가교 모노머 및 제2 가교 모노머는 25:75몰비로 첨가되었다.Propoxylatedtrimethylolpropanetri (meth) acrylate (TPPTA) as the first crosslinking monomer and triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6-trione (TATATO) as the second crosslinking monomer and Benzoyl peroxide (BPO) as a thermal initiator was added to the isopropyl alcohol solvent and mixed. At this time, the first crosslinking monomer and the second crosslinking monomer were added in a 25:75 molar ratio.

상기 용매에 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 Li[Ni0.8Co0.09Mn0.09Al0.02]O2 (평균 입경 15㎛)를 첨가하여 혼합하였다. 이후, 필터 페이퍼를 사용하여 용매를 제거하여 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 및 상술한 가교 모노머들의 혼합물을 제조하였다.A lithium composite transition metal oxide core Li [Ni 0.8 Co 0.09 Mn 0.09 Al 0.02 ] O 2 (average particle diameter 15 μm) was added to the solvent and mixed. Thereafter, the solvent was removed using a filter paper to prepare a lithium composite transition metal oxide core and a mixture of the aforementioned crosslinking monomers.

이후, 상기 혼합물을 90℃의 오븐에 3시간 보관하여 제1 및 제2 가교 모노머들을 열 가교 시킨 후, 이소프로필 알코올로 잔존할 수 있는 미반응 가교 모노머 및 열 개시제를 씻어 내어 상기 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 상에 소수성 고분자 코팅층이 형성된 리튬 이차전지용 양극 활물질을 제조하였다.Thereafter, the mixture was stored in an oven at 90 ° C. for 3 hours to thermally crosslink the first and second crosslinking monomers, and then to wash away the unreacted crosslinking monomers and thermal initiators that may remain with isopropyl alcohol. A cathode active material for a lithium secondary battery in which a hydrophobic polymer coating layer was formed on an oxide core was prepared.

이때, 상기 소수성 고분자 코팅층의 두께는 0.020㎛, 상기 소수성 고분자 코팅층은 상기 리튬 이차전지용 양극 활물질 100중량부에 대하여 0.5중량부로 포함되었다.At this time, the thickness of the hydrophobic polymer coating layer was 0.020㎛, the hydrophobic polymer coating layer was included in 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the positive electrode active material for the lithium secondary battery.

실시예 2Example 2

제1 가교 모노머로서 에톡시화트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극 활물질을 제조하였다.A positive active material for a lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that ethoxylated trimethylolpropane tri (meth) acrylate was used as the first crosslinking monomer.

비교예 1Comparative Example 1

소수성 고분자 코팅층을 형성하지 않고, 실시예 1의 리튬 복합 전이금속 산화물 코어만을 사용하여 비교예 1의 리튬 이차전지용 양극 활물질을 제조하였다.A positive active material for a lithium secondary battery of Comparative Example 1 was prepared using only the lithium composite transition metal oxide core of Example 1 without forming a hydrophobic polymer coating layer.

비교예 2Comparative Example 2

제2 가교 모노머로서 아크릴로나이트릴을 사용하여 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 상에 고분자 코팅층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지용 양극 활물질을 제조하였다.A cathode active material for a lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the polymer coating layer was formed on the lithium composite transition metal oxide core using acrylonitrile as the second crosslinking monomer.

실험예Experimental Example

실험예 1: 주사 전자 현미경(Scanning Electron microscopy) 관찰Experimental Example 1 Observation of Scanning Electron Microscopy

실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2의 리튬 이차전지용 양극 활물질을 주사 전자 현미경으로 관찰한 결과를 각각 도 1 내지 도 4에 나타내었다.The results of observing the positive electrode active materials for lithium secondary batteries of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 with a scanning electron microscope are shown in FIGS. 1 to 4, respectively.

관찰 결과, 실시예 1, 2 및 비교예 2의 경우 제1 및 제2 가교 모노머가 가교되어 코어 상에 고분자 코팅층이 형성된 것을 확인할 수 있다.As a result, it can be seen that in Examples 1, 2 and Comparative Example 2, the first and second crosslinking monomers are crosslinked to form a polymer coating layer on the core.

실험예 2: 열적 안정성 평가Experimental Example 2: Evaluation of Thermal Stability

실시예 및 비교예들의 리튬 이차전지용 양극 활물질, 도전재로서 카본블랙, 바인더로서 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF)를 97:1:2의 중량비로 혼합하여 양극 슬러리를 제조하고, 이를 알루미늄 집전체의 일면에 도포하고, 120℃에서 12시간 건조 후, 압연하여 리튬 이차전지용 양극을 제조하였다.A cathode active material was prepared by mixing a cathode active material for a lithium secondary battery of Examples and Comparative Examples, carbon black as a conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder in a weight ratio of 97: 1: 2, thereby preparing an aluminum current collector. It coated on one surface, dried at 120 ° C. for 12 hours, and rolled to prepare a cathode for a lithium secondary battery.

음극으로는 리튬 메탈을 사용하였다.Lithium metal was used as the negative electrode.

상기와 같이 제조된 양극과 음극 사이에 다공성 폴리에틸렌의 세퍼레이터를 개재하여 전극 조립체를 제조하고, 상기 전극 조립체를 케이스 내부에 위치시킨 후, 케이스 내부로 전해액을 주입하여 코인형의 하프셀(half-cell)을 제조하였다. 이때 전해액은 유기 용매(에틸 카보네이트(EC): 디에틸 카보네이트(DEC)을 1:1의 부피비로 혼합)에 LiPF6을 농도 1M이 되도록 용해한 것을 사용하였다. An electrode assembly is manufactured by interposing a separator of porous polyethylene between the anode and the cathode manufactured as described above, and the electrode assembly is placed in a case, and then an electrolyte is injected into the case to inject a coin-type half-cell. ) Was prepared. In this case, the electrolyte solution was prepared by dissolving LiPF 6 in an organic solvent (ethyl carbonate (EC): diethyl carbonate (DEC) in a volume ratio of 1: 1) to a concentration of 1M.

이후, 실시예 및 비교예들에 따른 리튬 이차전지를 0.2C 충방전 1회 후, 4.25V cut off로 0.5C 충전된 상태에서, 전지를 분해하여 DSC 측정용 셀에 리튬 이차전지용 양극 5mg, 새로운 전해액 5mg를 투입하고, 30~300℃ 범위에서 승온 속도 10℃/min으로 하여 시차주사열계량법(differential scanning calorimetry, DSC)에 의해 열적 안정성을 평가하여 그 결과를 도 5 및 하기 표 1에 나타내었다.Then, after the lithium secondary battery according to the Examples and Comparative Examples 0.2C charged and discharged once, 0.5C charged to 4.25V cut off, the battery was disassembled and the lithium secondary battery positive electrode 5mg in the DSC measurement cell, new 5 mg of electrolyte was added, and the thermal stability was evaluated by differential scanning calorimetry (DSC) at a temperature increase rate of 10 ° C./min in the range of 30 to 300 ° C., and the results are shown in FIG. 5 and Table 1 below. .

DSC Main peak(℃)DSC Main peak (℃) 발열량(J/g)Calorific value (J / g) 실시예 1Example 1 234.27234.27 280.4280.4 실시예 2Example 2 232.31232.31 320.3320.3 비교예 1Comparative Example 1 232.48232.48 411.5411.5 비교예 2Comparative Example 2 232.56232.56 390390

표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 소수성 고분자 코팅층을 함유하는 실시예들의 리튬 이차전지용 양극 활물질은 비교예들에 비해 발열량이 낮은 것을 확인할 수 있으며, 이는 소수성 고분자 코팅층이 활물질과 전해질 계면 사이 부반응을 방지함에 따라 열적 안정성이 향상된 것 때문으로 생각된다. 특히, 실시예 1의 경우 실시예 2에 비해 발열량이 낮으며 DSC Main peak가 다소 증가한 것을 확인할 수 있는데, 이는 실시예 1의 소수성 고분자 코팅층의 소수성이 실시예 2의 경우보다 보다 증가되어 열적 안정성이 향상된 것 때문으로 이해할 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the positive electrode active material for lithium secondary batteries of the embodiments containing the hydrophobic polymer coating layer according to the present invention has a lower calorific value than the comparative examples, and the hydrophobic polymer coating layer has a side reaction between the active material and the electrolyte interface. It is thought to be due to improved thermal stability. Particularly, in Example 1, the calorific value is lower than that of Example 2, and the DSC main peak is slightly increased, which indicates that the hydrophobicity of the hydrophobic polymer coating layer of Example 1 is higher than that of Example 2, resulting in thermal stability. It is understandable because of the improvements.

실험예 3: 사이클 특성 평가Experimental Example 3: Evaluation of Cycle Characteristics

실험예 2에서 제조된 실시예 및 비교예들의 코인 하프셀로 사이클 특성을 평가하였다.The cycle characteristics of the coin half cells of the examples and comparative examples prepared in Experimental Example 2 were evaluated.

실시예 및 비교예들의 리튬 이차전지에 대해 45℃의 온도에서 2.5 내지 4.25V 구동전압 범위내에서 0.33C의 조건으로 충/방전을 80회 실시하였다. 상온에서의 충방전 80회 실시 후의 초기용량에 대한 80 사이클째의 방전용량의 비율인 사이클 용량유지율(capacity retention)을 각각 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.The lithium secondary batteries of Examples and Comparative Examples were charged / discharged 80 times at a temperature of 45 ° C. under a condition of 0.33C within a range of 2.5 to 4.25V driving voltage. The cycle capacity retention, which is the ratio of the discharge capacity at the 80th cycle to the initial capacity after 80 charge / discharge cycles at room temperature, was measured and shown in Table 2 below.

45℃에서의 80회 사이클 용량유지율(%)80 cycle capacity retention at 45 ° C 실시예 1Example 1 7575 실시예 2Example 2 7171 비교예 1Comparative Example 1 55 비교예 2Comparative Example 2 4545

표 2을 참조하면, 본 발명에 따른 소수성 고분자 코팅층을 함유하는 실시예들의 리튬 이차전지용 양극 활물질은 비교예들에 비해 우수한 용량 유지율을 보이는 것으로 판단할 수 있으며, 이에 따라 실시예들의 리튬 이차전지용 양극 활물질의 소수성 고분자 코팅층이 전해질과의 부반응을 방지하고 활물질의 구조적 안정성을 향상시켜, 전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.Referring to Table 2, the positive electrode active material for lithium secondary batteries of the embodiments containing the hydrophobic polymer coating layer according to the present invention can be judged to show an excellent capacity retention compared to the comparative examples, according to the embodiment of the positive electrode for lithium secondary batteries It can be seen that the hydrophobic polymer coating layer of the active material prevents side reaction with the electrolyte and improves the structural stability of the active material, thereby improving the life characteristics of the battery.

Claims (12)

니켈(Ni), 코발트(Co) 및 망간(Mn)을 포함하는 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 입자; 및
상기 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 상에 형성된 소수성 고분자 코팅층을 포함하고,
상기 소수성 고분자 코팅층은 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트기를 포함하는 제1 가교 모노머에서 유래된 제1 반복 단위, 및 적어도 2 이상의 가교성기를 포함하는 트리아진기 및 2관능 이상의 티올기로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 제2 가교 모노머에서 유래된 제2 반복 단위를 포함하는 소수성 고분자를 포함하는, 리튬 이차전지용 양극 활물질.
Lithium composite transition metal oxide core particles including nickel (Ni), cobalt (Co) and manganese (Mn); And
It comprises a hydrophobic polymer coating layer formed on the lithium composite transition metal oxide core,
The hydrophobic polymer coating layer is at least selected from the group consisting of a first repeating unit derived from a first crosslinking monomer comprising a trifunctional or higher (meth) acrylate group, and a triazine group and a bifunctional or higher thiol group including at least two or more crosslinking groups The positive electrode active material for lithium secondary batteries containing the hydrophobic polymer containing the 2nd repeating unit derived from the 2nd crosslinking monomer containing 1 type.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 가교 모노머는 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 에톡시화트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭시화트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭시화글리세릴트리(메타)아크릴레이트, 에톡시화펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메타)아크릴레이트 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리스(3-머캅토프로피오네이트) 및 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는, 리튬 이차전지용 양극 활물질.
The method of claim 1, wherein the first crosslinking monomer is dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, ethoxylated trimethylolpropane tri (meth) acrylate, propoxylated trimethylolpropane tree ( Meth) acrylate, propoxylated glyceryl tri (meth) acrylate, ethoxylated pentaerythritol tetra (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate trimethylol A positive active material for a lithium secondary battery, comprising at least one selected from the group consisting of propane tri (meth) acrylate, trimethylolpropane tris (3-mercaptopropionate), and dipentaerythritol penta (meth) acrylate.
청구항 1에 있어서, 상기 제2 가교 모노머는 트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온, 2,4,6-트리알릴옥시-1,3,5-트리아진, 1,3,5-트리아진-2,4-다이온, 1,5-펜탄디티올, 1,6-헥산디티올 및 1,8-옥탄디티올로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는, 리튬 이차전지용 양극 활물질.
The method of claim 1, wherein the second crosslinking monomer is triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6-trione, 2,4,6-triallyloxy-1,3,5-triazine , At least one selected from the group consisting of 1,3,5-triazine-2,4-dione, 1,5-pentanedithiol, 1,6-hexanedithiol and 1,8-octanedithiol A positive electrode active material for lithium secondary batteries.
청구항 1에 있어서,
상기 소수성 고분자 코팅층은 상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위를 10:90 내지 70:30의 몰비로 포함하는 소수성 고분자를 포함하는, 리튬 이차전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
The hydrophobic polymer coating layer includes a hydrophobic polymer including the first repeating unit and the second repeating unit in a molar ratio of 10:90 to 70:30, the cathode active material for a lithium secondary battery.
청구항 1에 있어서,
상기 소수성 고분자 코팅층은 상기 리튬 이차전지용 양극 활물질 100중량부에 대하여 0.01중량부 내지 10.0중량부로 포함되는, 리튬 이차전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
The hydrophobic polymer coating layer is included in 0.01 parts by weight to 10.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the positive electrode active material for lithium secondary batteries, positive electrode active material for lithium secondary batteries.
청구항 1에 있어서,
상기 소수성 고분자 코팅층의 두께는 0.001㎛ 내지 0.1㎛인, 리튬 이차전지용 양극 활물질.
The method according to claim 1,
The hydrophobic polymer coating layer has a thickness of 0.001 μm to 0.1 μm.
청구항 1에 있어서,
상기 리튬 복합 전이금속 산화물 코어는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인, 리튬 이차전지용 양극 활물질:
[화학식 1]
Li1+p[Ni1-(x+y+z)CoxMnyMz]O2+q
상기 화학식 1 중, M은 Ba, Ca, Zr, Ti, Mg, Ta, Nb, Al, Cr 및 Mo로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소이며, -0.1≤p≤0.2, 0<x≤0.4, 0<y≤0.4, 0≤z≤0.1, -0.2≤q≤0.2이고, 0<x+y+z≤0.4이다.
The method according to claim 1,
The lithium composite transition metal oxide core is a compound represented by the following Chemical Formula 1, a lithium secondary battery positive electrode active material:
[Formula 1]
Li 1 + p [Ni 1- (x + y + z) Co x Mn y M z ] O 2 + q
In Formula 1, M is at least one element selected from the group consisting of Ba, Ca, Zr, Ti, Mg, Ta, Nb, Al, Cr, and Mo, -0.1≤p≤0.2, 0 <x≤0.4, 0 <y ≦ 0.4, 0 ≦ z ≦ 0.1, −0.2 ≦ q ≦ 0.2, and 0 <x + y + z ≦ 0.4.
3관능 이상의 (메타)아크릴레이트기를 포함하는 제1 가교 모노머, 적어도 2 이상의 가교성기를 포함하는 트리아진기 및 2관능 이상의 티올기로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 제2 가교 모노머 및 개시제를 용매에 첨가하고 혼합하는 단계;
상기 용매에 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 입자를 첨가하고 혼합하는 단계; 및
상기 제1 가교 모노머 및 상기 제2 가교 모노머를 가교 반응시켜 상기 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 상에 소수성 고분자 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는, 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법.
Solvent a second crosslinking monomer and an initiator comprising at least one member selected from the group consisting of a first crosslinking monomer comprising a trifunctional or higher (meth) acrylate group, a triazine group containing at least two or more crosslinking groups, and a bifunctional or higher thiol group Adding to and mixing;
Adding and mixing lithium composite transition metal oxide core particles to the solvent; And
And forming a hydrophobic polymer coating layer on the lithium composite transition metal oxide core by crosslinking the first crosslinking monomer and the second crosslinking monomer.
청구항 8에 있어서, 상기 제1 가교 모노머 및 상기 제2 가교 모노머는 10:90 내지 70:30의 몰비로 첨가되는, 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법.
The method according to claim 8, wherein the first crosslinking monomer and the second crosslinking monomer are added in a molar ratio of 10:90 to 70:30.
청구항 8에 있어서, 상기 가교 반응은 50℃ 내지 400℃에서의 열처리에 의해 수행되는, 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법.
The method of claim 8, wherein the crosslinking reaction is performed by a heat treatment at 50 ° C. to 400 ° C. 10.
청구항 1에 따른 리튬 이차전지용 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차전지용 양극.
A cathode for a lithium secondary battery comprising the cathode active material for lithium secondary battery according to claim 1.
청구항 11에 따른 리튬 이차전지용 양극을 포함하는 리튬 이차전지.Lithium secondary battery comprising a positive electrode for a lithium secondary battery according to claim 11.
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