KR20200104647A - A preparing method of a cathode active material for a lithium secondary battery - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a novel method for manufacturing a positive electrode active material for a lithium secondary battery. The positive electrode active material manufactured by the novel manufacturing method of the present invention can impart sufficiently high conductivity to a positive electrode even without being used in combination with a conductive material. The present invention comprises the following steps: a) heat-treating the positive electrode active material under a gas atmosphere containing nitrogen, thereby doping nitrogen on the surface of the positive electrode active material to generate a nitrogen-doped positive electrode active material; b) generating the nitrogen-doped positive electrode active material coated with graphene oxide on a surface by conducting a reaction of the nitrogen-doped positive electrode active material with a mixed solution including graphene oxide (GO); and c) reducing the GO to reduced graphene oxide (rGO) by heat-treating the nitrogen-doped positive electrode active material coated with GO on the surface under a reducing gas atmosphere.

Description

리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조방법{A preparing method of a cathode active material for a lithium secondary battery}Manufacturing method of a cathode active material for a lithium secondary battery {A preparing method of a cathode active material for a lithium secondary battery}

본 발명은 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조방법, 상기 제조방법에 의하여 제조된 양극 활물질을 포함하는 양극, 및 상기 양극을 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a positive electrode active material for a lithium secondary battery, a positive electrode including the positive electrode active material manufactured by the above manufacturing method, and a lithium secondary battery including the positive electrode.

일반적으로 리튬 이차 전지는 양극 활물질을 포함하는 양극과 음극 활물질을 포함하는 음극을 포함한다. 양극에서는 양극 활물질 자체의 도전성이 낮으므로, 이를 보완하기 위하여 탄소나노튜브, 그래핀 또는 카본블랙 등의 도전재를 양극 재료로 함께 사용할 수 있다. In general, a   lithium secondary battery includes a   including a positive electrode active material and a negative electrode including a negative active material. Since the positive electrode has low conductivity of the positive electrode active material itself, a conductive material such as carbon nanotubes, graphene, or carbon black may be used as a positive electrode material to compensate.

하지만, 상기 도전재는 높은 비표면적을 갖고 반데르발스 힘에 의한 입자 뭉침 경향이 강하므로, 양극 슬러리 내에서 효과적으로 분산되기 어려운 문제가 있다. 또한, 도전재가 효과적으로 분산되지 않은 상태의 양극 슬러리로 양극을 제조 시, 양극의 체적저항이 높아지게 되어 충분히 높은 도전성이 발휘되지 않을 수 있다. 예시적으로, 특허문헌 1은 리튬 이차 전지의 양극 재료로 양극 활물질과 도전재를 병용 사용하였으나, 실질적으로 얻어진 양극의 체적저항 수치는 충분히 만족스럽지 않은 문제가 있다. However, since the conductive material has a high specific surface area and a strong tendency to agglomerate particles due to Van der Waals force, it is difficult to effectively disperse in the positive electrode slurry. In addition, when the positive electrode is manufactured from the positive electrode slurry in which the conductive material is not effectively dispersed, the volume resistance of the positive electrode increases, so that sufficiently high conductivity may not be exhibited. For example, Patent Document 1 uses a positive electrode active material and a conductive material in combination as a positive electrode material of a lithium secondary battery, but there is a problem that the volume resistance value of the positive electrode obtained is not sufficiently satisfactory.

한국등록특허 KR 10-1267351 B1Korean Patent Registration KR 10-1267351 B1

본 발명은 도전재와 병용 사용되지 않고서도 양극에 충분히 높은 도전성을 부여할 수 있는 양극 활물질의 제조방법을 제공하고자 한다. The present invention is to provide a method for producing a positive electrode active material capable of imparting sufficiently high conductivity to a positive electrode without being used in combination with a conductive material.

본 발명은,The present invention,

a) 양극 활물질을 질소를 포함하는 가스 분위기 하에서 열처리함으로서, 양극 활물질의 표면에 질소를 도핑시켜 질소 도핑된 양극 활물질을 생성하는 단계;a) heat-treating the positive electrode active material in a gas atmosphere containing nitrogen, thereby doping nitrogen on the surface of the positive electrode active material to generate a nitrogen-doped positive electrode active material;

b) 상기 질소 도핑된 양극 활물질과 그래핀 옥사이드(GO: graphene oxide)를 포함하는 혼합용액을 반응시킴으로서, 표면 상에 그래핀 옥사이드가 도포된 질소 도핑된 양극 활물질을 생성하는 단계; 및b) reacting the nitrogen-doped positive electrode active material with a mixed solution containing graphene oxide (GO) to generate a nitrogen-doped positive electrode active material coated with graphene oxide on the surface; And

c) 상기 표면 상에 그래핀 옥사이드가 도포된 질소 도핑된 양극 활물질을 환원성 가스 분위기 하에서 열처리함으로서, 상기 그래핀 옥사이드를 환원된 그래핀 옥사이드(rGO: reduced graphene oxide)로 환원하는 단계;를 포함하는,c) reducing the graphene oxide to reduced graphene oxide (rGO) by heat-treating the nitrogen-doped positive electrode active material coated with graphene oxide on the surface under a reducing gas atmosphere. ,

표면 상에 환원된 그래핀 옥사이드가 코팅된 양극 활물질의 제조방법을 제공한다. It provides a method of preparing a positive electrode active material coated with reduced graphene oxide on the surface.

본 발명의 일실시예에 따른 양극 활물질의 제조방법에서, 상기 단계 a)의 질소를 포함하는 가스 분위기는 질소 분위기 또는 암모니아 분위기일 수 있다.In the method of manufacturing a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention, the gas atmosphere including nitrogen in step a) may be a nitrogen atmosphere or an ammonia atmosphere.

본 발명의 일실시예에 따른 양극 활물질의 제조방법에서, 상기 단계 b)의 혼합용액에 있어서, 상기 질소 도핑된 양극 활물질과 상기 그래핀 옥사이드의 혼합 비율은 중량비로 80:20~99:1일 수 있다.In the method for producing a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention, in the mixed solution of step b), the mixing ratio of the nitrogen-doped positive electrode active material and the graphene oxide is 80:20 to 99:1 by weight. I can.

본 발명의 일실시예에 따른 양극 활물질의 제조방법에서, 상기 단계 c)의 환원성 가스 분위기는 수소 분위기일 수 있다. In the method of manufacturing a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention, the reducing gas atmosphere in step c) may be a hydrogen atmosphere.

본 발명의 일실시예에 따른 양극 활물질의 제조방법에서, 상기 단계 c)의 열처리 온도는 상기 단계 a)의 열처리 온도보다 높을 수 있다. In the method of manufacturing a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention, the heat treatment temperature in step c) may be higher than the heat treatment temperature in step a).

본 발명은 본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 양극 활물질을 포함하는 양극을 제공한다. The present invention provides a positive electrode including the positive electrode active material manufactured by the manufacturing method of the present invention.

본 발명은 상기 양극을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다. The present invention provides a lithium secondary battery including the positive electrode.

본 발명의 제조방법은 질소 도핑된 양극 활물질의 표면 상에 그래핀 옥사이드를 도포하고, 이어서 환원성 가스 분위기 하의 열처리를 거침으로서 양극 활물질의 표면 상에 환원된 그래핀 옥사이드를 효과적으로 코팅할 수 있으므로, 양극 활물질을 전도성이 우수한 환원된 그래핀 옥사이드로 보다 효과적으로 개질할 수 있다. The manufacturing method of the present invention can effectively coat the reduced graphene oxide on the surface of the positive electrode active material by applying graphene oxide on the surface of the positive electrode active material doped with nitrogen and then heat treatment under a reducing gas atmosphere. The active material can be more effectively modified with reduced graphene oxide having excellent conductivity.

또한, 본 발명의 제조방법은 별도의 첨가제를 부가하는 과정을 거치지 않고 표면 상에 환원된 그래핀 옥사이드가 코팅된 양극 활물질을 제조할 수 있으므로, 보다 경제적인 공정에 의하여 표면 개질된 양극 활물질의 대량 생산도 가능하게 할 수 있다. In addition, since the manufacturing method of the present invention can prepare a cathode active material coated with reduced graphene oxide on the surface without going through a process of adding a separate additive, a large amount of the cathode active material surface-modified by a more economical process Production can also be made possible.

또한, 본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 양극 활물질은 도전재와 병용 사용되지 않고서도, 양극의 체적저항을 크게 감소시킴으로서 현저히 높은 도전성을 부여할 수 있다. In addition, the positive electrode active material manufactured by the manufacturing method of the present invention can provide remarkably high conductivity by greatly reducing the volume resistance of the positive electrode, even without being used in combination with a conductive material.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방법도식도이다. 1 is a schematic diagram of a method according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 이 때 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. If there are no other definitions in the technical and scientific terms used at this time, they have the meanings commonly understood by those of ordinary skill in the technical field to which this invention belongs, and the following description will unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. Description of possible known functions and configurations will be omitted.

본 발명은,The present invention,

a) 양극 활물질을 질소를 포함하는 가스 분위기 하에서 열처리함으로서, 양극 활물질의 표면에 질소를 도핑시켜 질소 도핑된 양극 활물질을 생성하는 단계;a) heat-treating the positive electrode active material in a gas atmosphere containing nitrogen, thereby doping nitrogen on the surface of the positive electrode active material to generate a nitrogen-doped positive electrode active material;

b) 상기 질소 도핑된 양극 활물질과 그래핀 옥사이드(GO: graphene oxide)를 포함하는 혼합용액을 반응시킴으로서, 표면 상에 그래핀 옥사이드가 도포된 질소 도핑된 양극 활물질을 생성하는 단계; 및b) reacting the nitrogen-doped positive electrode active material with a mixed solution containing graphene oxide (GO) to generate a nitrogen-doped positive electrode active material coated with graphene oxide on the surface; And

c) 상기 표면 상에 그래핀 옥사이드가 도포된 질소 도핑된 양극 활물질을 환원성 가스 분위기 하에서 열처리함으로서, 상기 그래핀 옥사이드를 환원된 그래핀 옥사이드(rGO: reduced graphene oxide)로 환원하는 단계;를 포함하는,c) reducing the graphene oxide to reduced graphene oxide (rGO) by heat-treating the nitrogen-doped positive electrode active material coated with graphene oxide on the surface under a reducing gas atmosphere. ,

표면 상에 환원된 그래핀 옥사이드가 코팅된 양극 활물질의 제조방법을 제공한다.It provides a method of preparing a positive electrode active material coated with reduced graphene oxide on the surface.

본 발명의 일실시예에 따른 양극 활물질의 제조방법에서, 상기 단계 a)의 출발물질인 양극 활물질로는 코발트, 망간, 니켈에서 선택되는 최소한 1종 및 리튬과의 복합 금속 산화물인 것이 바람직하다. 금속 사이의 고용율은 다양하게 이루어질 수 있으며, 이들 금속 외에 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Zr, Mn, Cr, Fe, Sr, V 및 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되는 원소가 더 포함될 수 있다. 상기 양극 활물질의 구체적인 예로는 LiaA1 - bBbD2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 및 0 ≤ b ≤ 0.5이다); LiaE1 - bBbO2 - cDc(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiE2 - bBbO4 - cDc(상기 식에서, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiaNi1 -b- cCobBcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1 -b- cCobBcO2 - αFα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b-cCobBcO2-αF2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cMnbBcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1 -b- cMnbBcO2 - αFα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cMnbBcO2 - αF2 (상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNibEcGdO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1이다.); LiaNibCocMndGeO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1이다.); LiaNiGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaCoGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMnGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMn2GbO4(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiIO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); 및 LiFePO4의 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다.In the method of manufacturing a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention, the positive electrode active material as a starting material of step a) is preferably at least one selected from cobalt, manganese, nickel, and a composite metal oxide of lithium. The solid solubility between metals can be made variously. In addition to these metals, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Zr, Mn, Cr, Fe, An element selected from the group consisting of Sr, V, and rare earth elements may be further included. Examples of the positive electrode active material is Li a A 1 - (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, and 0 ≤ b ≤ 0.5) b B b D 2; Li a E 1 - b B b O 2 - ( in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05) c D c; LiE 2 - b B b O 4 - ( in the above formula, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05) c D c; Li a Ni 1 -b- c Co b B c D α (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α ≤ 2); Li a Ni 1 -b- c Co b B c O 2 - α F α ( wherein, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2 a); Li a Ni 1 -bc Co b B c O 2-α F 2 (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2); Li a Ni 1 -b- c Mn b B c D α (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α ≤ 2); Li a Ni 1 -b- c Mn b B c O 2 - α F α ( wherein, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2 a); Li a Ni 1 -b- c Mn b B c O 2 - α F 2 ( wherein, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2 a); Li a Ni b E c G d O 2 (in the above formula, 0.90≦a≦1.8, 0≦b≦0.9, 0≦c≦0.5, 0.001≦d≦0.1); Li a Ni b Co c Mn d GeO 2 (wherein, 0.90≦a≦1.8, 0≦b≦0.9, 0≦c≦0.5, 0≦d≦0.5, 0.001≦e≦0.1); Li a NiG b O 2 (in the above formula, 0.90≦a≦1.8, 0.001≦b≦0.1); Li a CoG b O 2 (in the above formula, 0.90≦a≦1.8, 0.001≦b≦0.1); Li a MnG b O 2 (in the above formula, 0.90≦a≦1.8, 0.001≦b≦0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (in the above formula, 0.90≦a≦1.8 and 0.001≦b≦0.1); QO 2 ; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 5 ; LiIO 2 ; LiNiVO 4 ; Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0≦f≦2); Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0≦f≦2); And LiFePO 4 It is possible to use a compound represented by any one of the formula.

상기 화학식에 있어서, A는 Ni, Co, Mn 또는 이들의 조합이고; B는 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 또는 이들의 조합이고; D는 O, F, S, P, 또는 이들의 조합이고; E는 Co, Mn 또는 이들의 조합이고; F는 F, S, P 또는 이들의 조합이고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V 또는 이들의 조합이고; Q는 Ti, Mo, Mn 또는 이들의 조합이고; I는 Cr, V, Fe, Sc, Y 또는 이들의 조합이고; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu 또는 이들의 조합일 수 있다. 예를 들어, LiCoO2, LiMnxO2X(x=1, 2), LiNi1 - xMnxO2X(0<x<1), LiNi1 -x- yCoxMnyO2 (0≤x≤0.5, 0≤y≤0.5), FePO4 등일 수 있다. In the above formula, A is Ni, Co, Mn, or a combination thereof; B is Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, rare earth elements, or combinations thereof; D is O, F, S, P, or a combination thereof; E is Co, Mn or a combination thereof; F is F, S, P, or a combination thereof; G is Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, or a combination thereof; Q is Ti, Mo, Mn, or a combination thereof; I is Cr, V, Fe, Sc, Y or a combination thereof; J may be V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, or a combination thereof. For example, LiCoO 2 , LiMn x O 2X (x=1, 2), LiNi 1 - x Mn x O 2X (0<x<1), LiNi 1 -x- y Co x Mn y O 2 (0≤ x≤0.5, 0≤y≤0.5), may be FePO 4 or the like.

본 발명의 일실시예에 따른 양극 활물질의 제조방법에서, 상기 단계 a)의 질소를 포함하는 가스 분위기는 특별히 제한되지는 않지만 바람직하게 질소 분위기 또는 암모니아 분위기일 수 있으며, 보다 바람직하게 암모니아 분위기일 수 있다. In the method for manufacturing a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention, the gas atmosphere including nitrogen in step a) is not particularly limited, but preferably may be a nitrogen atmosphere or an ammonia atmosphere, and more preferably an ammonia atmosphere. have.

본 발명의 일실시예에 따른 양극 활물질의 제조방법에서, 상기 단계 a)의 열처리 온도는 바람직하게 400 내지 650 ℃일 수 있으며, 보다 바람직하게 500 내지 650 ℃일 수 있다. 상기 단계 a)의 열처리 온도로 400 내지 650 ℃를 채택함으로서, 충분히 경제적인 질소 도핑 레벨을 달성할 수 있다. In the method for manufacturing a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention, the heat treatment temperature in step a) may be preferably 400 to 650°C, and more preferably 500 to 650°C. By adopting 400 to 650 ℃ as the heat treatment temperature in step a), it is possible to achieve a sufficiently economical nitrogen doping level.

본 발명의 일실시예에 따른 양극 활물질의 제조방법에서, 상기 단계 a)의 질소 도핑된 양극 활물질에 있어서, 양극 활물질의 표면에 도핑된 질소는 바람직하게 양전하(positive charge)로 하전된 것일 수 있다(도 1).In the method of manufacturing a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention, in the nitrogen-doped positive electrode active material of step a), nitrogen doped on the surface of the positive electrode active material may be preferably charged with a positive charge. (Fig. 1).

본 발명의 일실시예에 따른 양극 활물질의 제조방법에서, 상기 단계 b)의 반응은 상기 질소 도핑된 양극 활물질과 상기 그래핀 옥사이드(GO: graphene oxide)를 용매 하에서 혼합 및 반응시키는 것일 수 있다. 상기 용매는 바람직하게 디메틸포름아마이드(dimethylformamide, DMF), 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide, DMSO) 및 N-메틸-2-피롤리돈(N-Methyl-2-pyrrolidone, NMP)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. In the method of manufacturing a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention, the reaction of step b) may be mixing and reacting the nitrogen-doped positive electrode active material and the graphene oxide (GO) in a solvent. The solvent is preferably at least selected from the group consisting of dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO) and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). It may be one or more, but is not limited thereto.

본 발명의 일실시예에 따른 양극 활물질의 제조방법에서, 상기 단계 b)의 반응 온도는 바람직하게 15 내지 30 ℃일 수 있다. 상기 단계 b)의 반응 온도는 보다 바람직하게 상온일 수 있다. In the method for producing a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention, the reaction temperature in step b) may be preferably 15 to 30°C. The reaction temperature in step b) may be more preferably room temperature.

본 발명의 일실시예에 따른 양극 활물질의 제조방법에서, 상기 단계 b)의 혼합용액에 있어서, 상기 질소 도핑된 양극 활물질과 상기 그래핀 옥사이드의 혼합 비율은 바람직하게 중량비로 80:20~99:1일 수 있다. 상기 혼합 비율은 보다 바람직하게 중량비로 90:10~99:1일 수 있다. In the method for producing a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention, in the mixed solution of step b), the mixing ratio of the nitrogen-doped positive electrode active material and the graphene oxide is preferably 80:20 to 99 by weight: May be 1. The mixing ratio may be more preferably 90:10 to 99:1 by weight.

본 발명의 일실시예에 따른 양극 활물질의 제조방법에서, 상기 단계 b)의 질소 도핑된 양극 활물질에 있어서, 양극 활물질의 표면에 도핑된 질소는 바람직하게 양전하로 하전된 것일 수 있다. 상기 단계 b)의 그래핀 옥사이드는 바람직하게 음전하(negative charge)를 갖는 것일 수 있다. 따라서 바람직하게는, 양극 활물질의 표면에 도핑된 질소의 양전하와 그래핀 옥사이드의 음전하 사이에 정전기적 인력이 작용함으로서, 질소 도핑된 양극 활물질의 표면 상에 그래핀 옥사이드가 고르게 도포될 수 있다(도 1). In the method of manufacturing a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention, in the nitrogen-doped positive electrode active material of step b), nitrogen doped on the surface of the positive electrode active material may be preferably positively charged. The graphene oxide of step b) may preferably have a negative charge. Therefore, preferably, an electrostatic attraction acts between the positive charge of nitrogen doped on the surface of the positive electrode active material and the negative charge of graphene oxide, so that graphene oxide can be evenly applied on the surface of the nitrogen-doped positive electrode active material (Fig. One).

본 발명의 일실시예에 따른 양극 활물질의 제조방법에서, 상기 단계 c)의 환원성 가스 분위기는 특별히 제한되지는 않지만 바람직하게 수소 분위기일 수 있다.In the method of manufacturing a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention, the reducing gas atmosphere in step c) is not particularly limited, but may preferably be a hydrogen atmosphere.

본 발명의 일실시예에 따른 양극 활물질의 제조방법에서, 상기 단계 c)의 열처리 온도는 상기 단계 a)의 열처리 온도보다 높은 것이 바람직하다. 이에 따라 상기 단계 c)의 열처리 온도는 바람직하게 700 내지 1000 ℃일 수 있으며, 보다 바람직하게 700 내지 900 ℃일 수 있다. In the method of manufacturing a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention, the heat treatment temperature in step c) is preferably higher than the heat treatment temperature in step a). Accordingly, the heat treatment temperature in step c) may be preferably 700 to 1000 °C, more preferably 700 to 900 °C.

본 발명의 일실시예에 따른 양극 활물질의 제조방법에서, 상기 단계 c)의 고온 열처리에 의하여, 질소 도핑된 양극 활물질의 표면 상에 도포된 그래핀 옥사이드를 환원된 그래핀 옥사이드(rGO: reduced graphene oxide)로 전환하는 과정을 거쳐, 최종적으로 양극 활물질의 표면 상에 환원된 그래핀 옥사이드를 코팅시킬 수 있다(도 1). 바람직하게는, 양극 활물질의 표면에 도핑된 질소의 양전하와 그래핀 옥사이드의 음전하 사이에 정전기적 인력이 작용함으로서, 질소 도핑된 양극 활물질의 표면 상에 그래핀 옥사이드가 고르게 도포되면, 상기 단계 c)의 열처리에 의하여 양극 활물질의 표면 상에 환원된 그래핀 옥사이드를 보다 효과적으로 코팅시킬 수 있다. In the method for manufacturing a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention, graphene oxide coated on the surface of the nitrogen-doped positive electrode active material by the high-temperature heat treatment in step c) is reduced graphene oxide (rGO: reduced graphene). oxide), and finally, the reduced graphene oxide may be coated on the surface of the positive electrode active material (FIG. 1). Preferably, an electrostatic attraction acts between the positive charge of nitrogen doped on the surface of the positive electrode active material and the negative charge of graphene oxide, so that when graphene oxide is evenly applied on the surface of the nitrogen-doped positive electrode active material, the step c) By the heat treatment of the reduced graphene oxide on the surface of the positive electrode active material can be coated more effectively.

본 발명은 본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 양극 활물질을 포함하는 양극을 제공한다. The present invention provides a positive electrode including the positive electrode active material manufactured by the manufacturing method of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 양극은 상기 양극 활물질에 부가하여 도전재를 선택적으로 포함할 수도 있으나, 도전재를 포함하지 않더라도 양극의 체적저항을 크게 감소시킬 수 있다. The positive electrode according to an exemplary embodiment of the present invention may selectively include a conductive material in addition to the positive electrode active material, but the volume resistance of the positive electrode may be greatly reduced even if the conductive material is not included.

본 발명은 상기 양극을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다. The present invention provides a lithium secondary battery including the positive electrode.

본 발명의 일실시예에 따른 리튬 이차 전지는 상기 양극 이외에, 비수성 전해액; 음극활물질을 포함하는 음극; 및 세퍼레이터;를 포함할 수 있다. In addition to the positive electrode, a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a non-aqueous electrolyte; A negative electrode including a negative electrode active material; And a separator; may include.

상기 비수성 전해액은 전해액과 리튬염으로 이루어질 수 있으며, 상기 전해액으로는 비수계 유기용매 등이 사용될 수 있다.The non-aqueous electrolyte may be made of an electrolyte and a lithium salt, and a non-aqueous organic solvent or the like may be used as the electrolyte.

상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리돈, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 프로피온산 메틸, 또는 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.As the non-aqueous organic solvent, for example, N-methyl-2-pyrrolidone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma-butyllolactone, 1,2-dime Oxyethane, tetrahydroxy franc (franc), 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolone, formamide, dimethylformamide, dioxolone, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, Methyl acetate, phosphoric acid tryester, trimethoxymethane, dioxolone derivative, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, ether, methyl propionate , Or an aprotic organic solvent such as ethyl propionate may be used.

상기 리튬염은 상기 비수 전해액에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다. The lithium salt is a material soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, lithium chloroborane, lithium lower aliphatic carboxylic acid, lithium 4 phenyl borate, imide, etc. may be used .

상기 음극 활물질은 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상일 수 있다. 예를 들면, 비정질 탄소로는 하드카본, 코크스, 1500℃ 이하에서 소성한 메조카본 마이크로비드(mesocarbon microbead: MCMB) 또는 메조페이스피치계 탄소섬유(mesophase pitch-based carbon fiber: MPCF) 등이 있다. 결정질 탄소로는 흑연계 재료가 예시될 수 있으며, 구체적으로는 천연흑연, 인조흑연, 흑연화 코크스, 흑연화 MCMB 또는 흑연화 MPCF 등이 있다. The negative active material may be at least one selected from the group consisting of crystalline carbon, amorphous carbon, carbon composites, carbon fibers, and combinations thereof. For example, amorphous carbon includes hard carbon, coke, mesocarbon microbeads (MCMB) or mesophase pitch-based carbon fibers (MPCF) fired at 1500° C. or lower. As the crystalline carbon, graphite-based materials may be exemplified, and specifically, natural graphite, artificial graphite, graphitized coke, graphitized MCMB, graphitized MPCF, and the like.

양극 또는 음극은 전극 활물질 및 바인더, 필요한 경우 도전재 및/또는 증점제를 용매에 분산시켜 전극 슬러리 조성물을 제조하고, 이 슬러리 조성물을 전극 집전체에 도포하여 제조될 수 있다. 양극 집전체로는 흔히 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등을 사용할 수 있고, 음극 집전체로는 흔히 구리 또는 구리 합금 등을 사용할 수 있다. 상기 양극 집전체 및 음극 집전체의 형태로는 포일이나 메시 형태를 들 수 있다.The positive or negative electrode may be prepared by dispersing an electrode active material and a binder, if necessary, a conductive material and/or a thickener in a solvent to prepare an electrode slurry composition, and then applying the slurry composition to an electrode current collector. Aluminum or aluminum alloy may be used as the positive electrode current collector, and copper or copper alloy may be commonly used as the negative electrode current collector. The positive electrode current collector and the negative electrode current collector may be in the form of foil or mesh.

바인더는 활물질의 페이스트화, 활물질의 상호 접착, 집전체와의 접착, 활물질 팽창 및 수축에 대한 완충효과 등의 역할을 하는 물질로서, 예를 들면 폴리불화비닐리덴(PVdF), 폴리헥사플루오로프로필렌-폴리불화비닐리덴의 공중합체(PVdF/HFP)), 폴리(비닐아세테이트), 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐피롤리돈, 알킬레이티드폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐에테르, 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(에틸아크릴레이트), 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피리딘, 스티렌-부타디엔고무(SBR), 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 등이 있다. 바인더의 함량은 전극 활물질에 대하여 0.1 내지 30 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%일 수 있다. 상기 바인더의 함량이 너무 적으면 전극 활물질과 집전체와의 접착력이 불충분할 수 있으며, 바인더의 함량이 너무 많으면 접착력은 좋아지지만 전극 활물질의 함량이 그만큼 감소하여 전지용량을 고용량화 하는데 불리할 수 있다.The binder is a material that plays a role of a buffering effect on the expansion and contraction of the active material, such as forming a paste of the active material, mutual adhesion of the active material, adhesion to the current collector, and, for example, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyhexafluoropropylene. -Copolymer of polyvinylidene fluoride (PVdF/HFP)), poly(vinyl acetate), polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, alkylated polyethylene oxide, polyvinyl ether, poly(methyl methacrylate) ), poly(ethylacrylate), polytetrafluoroethylene, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyvinylpyridine, styrene-butadiene rubber (SBR), carboxymethylcellulose (CMC), acrylonitrile-butadiene Rubber, etc. The content of the binder may be 0.1 to 30% by weight, preferably 1 to 10% by weight, based on the electrode active material. If the content of the binder is too small, the adhesion between the electrode active material and the current collector may be insufficient, and if the content of the binder is too high, the adhesion is improved, but the content of the electrode active material decreases that much, which may be disadvantageous in increasing the battery capacity.

도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 흑연계 도전재, 카본 블랙계 도전재, 금속 또는 금속 화합물계 도전재로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 흑연계 도전재의 예로는 인조흑연, 천연 흑연 등이 있으며, 카본 블랙계 도전재의 예로는 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙(ketjen black), 덴카 블랙(denkablack), 써멀 블랙(thermal black), 채널 블랙(channel black) 등이 있으며, 금속계 또는 금속 화합물계 도전재의 예로는 주석, 산화주석, 인산주석(SnPO4), 산화티타늄, 티탄산칼륨, LaSrCoO3, LaSrMnO3와 같은 페로브스카이트(perovskite) 물질이 있다. 그러나 상기 열거된 도전재에 한정되는 것은 아니다.The conductive material is used to impart conductivity to the electrode, and in the battery constituted, any material can be used as long as it does not cause chemical changes and is an electronic conductive material. At least one selected from the group consisting of conductive materials may be used. Examples of the graphite-based conductive material include artificial graphite and natural graphite, and examples of the carbon black-based conductive material include acetylene black, ketjen black, denkablack, thermal black, and channel black. black), and examples of metal-based or metallic compound-based conductive materials include perovskite materials such as tin, tin oxide, tin phosphate (SnPO 4 ), titanium oxide, potassium titanate, LaSrCoO 3 and LaSrMnO 3 . However, it is not limited to the conductive materials listed above.

도전재의 사용 시, 도전재의 함량은 전극 활물질에 대하여 0.1 내지 10 중량%인 것이 바람직하다. When using a conductive material, the content of the conductive material is preferably 0.1 to 10% by weight based on the electrode active material.

증점제는 활물질 슬러리 점도조절의 역할을 할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 카르복시메틸 셀룰로오스, 하이드록시메틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 하이드록시프로필 셀룰로오스 등이 사용될 수 있다.The thickener is not particularly limited as long as it can control the viscosity of the active material slurry, but for example, carboxymethyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, and the like may be used.

전극 활물질, 바인더, 도전재 등이 분산되는 용매로는 비수계 유기용매 또는 수계용매가 사용된다. 비수계 유기용매로는 N-메틸-2-피롤디돈(NMP), 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N,N-디메틸아미노프로필아민, 에틸렌옥사이드, 테트라하이드로푸란 등을 들 수 있다.As a solvent in which an electrode active material, a binder, a conductive material, and the like are dispersed, a non-aqueous organic solvent or an aqueous solvent is used. Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolididone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, N,N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, and tetrahydrofuran.

본 발명의 일실시예에 따른 리튬 이차전지는 양극 및 음극 사이에 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동통로를 제공하는 세퍼레이터를 포함할 수 있으며, 이러한 세퍼레이터로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌/폴리프로필렌, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 고분자막 또는 이들의 다중막, 미세다공성 필름, 직포 및 부직포를 사용할 수 있다. 또한 다공성의 폴리올레핀 필름에 안정성이 우수한 수지가 코팅된 필름을 사용할 수도 있다.A lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention may include a separator that prevents a short circuit between a positive electrode and a negative electrode and provides a passage for lithium ions. Such separators include polypropylene, polyethylene, polyethylene/polypropylene, Polyolefin-based polymer films such as polyethylene/polypropylene/polyethylene, polypropylene/polyethylene/polypropylene, or a multilayer thereof, microporous films, woven fabrics, and nonwoven fabrics may be used. In addition, a film coated with a resin having excellent stability on a porous polyolefin film may be used.

본 발명의 일실시예에 따른 리튬 이차 전지는 각형 외에 원통형, 파우치형 등 다른 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 이차 전지는 기존의 휴대폰, 휴대용 컴퓨터 등의 용도 외에, 전기차량(Electric Vehicle)과 같은 고전압, 고출력 및 고온 구동이 요구되는 용도에도 적합하다. 또한, 상기 이차 전지는 기존의 내연기관, 연료전지, 수퍼커패시터 등과 결합하여 하이브리드차량(Hybrid Vehicle) 등에도 사용될 수 있으며, 고출력, 고전압 및 고온 구동이 요구되는 전기 자전거, 전동 공구, 기타 모든 용도에 사용될 수 있다.The lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention may be formed in other shapes such as a cylindrical shape or a pouch type in addition to a square shape. The secondary battery is suitable for applications requiring high voltage, high output, and high temperature driving, such as an electric vehicle, in addition to applications such as conventional mobile phones and portable computers. In addition, the secondary battery can be used in hybrid vehicles, etc. in combination with existing internal combustion engines, fuel cells, supercapacitors, etc., and can be used for electric bicycles, power tools, and all other uses requiring high output, high voltage and high temperature driving. Can be used.

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be described. However, the following examples are only preferred examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

[실시예 1][Example 1]

양극 활물질 LiNi0 . 8Co0 . 1Mn0 . 1O2을 도가니에 넣고 전기로(furnace)에서, 600 ℃에서 5시간 동안 암모니아 가스를 400 ppm으로 흘려주어 열처리하였다. 이에 따라 열처리된 양극 활물질의 표면에 양전하로 하전된 질소가 도핑되었다. Positive electrode active material LiNi 0 . 8 Co 0 . 1 Mn 0 . 1 O 2 was put in a crucible and heat-treated by flowing ammonia gas at 600° C. for 5 hours at 400 ppm in an electric furnace. Accordingly, positively charged nitrogen was doped on the surface of the heat-treated positive electrode active material.

상기 질소 도핑된 양극 활물질과 음전하를 갖는 그래핀 옥사이드를 중량비 99:1로 N-메틸-2-피롤리돈에 용해하여 혼합용액을 형성하였으며, 혼합용액을 상온에서 2시간 동안 400 rpm으로 교반하여 반응시켰다. 교반 및 반응 후, 혼합용액을 여과하여 N-메틸-2-피롤리돈을 추출하여, 표면 상에 그래핀 옥사이드가 도포된 질소 도핑된 양극 활물질을 수득하였다. 이에 따라 수득된 양극 활물질에 있어서, 양극 활물질의 표면에 도핑된 질소의 양전하와 그래핀 옥사이드의 음전하 사이에 정전기적 인력이 작용함으로서, 질소 도핑된 양극 활물질의 표면 상에 그래핀 옥사이드가 고르게 도포되었다. The nitrogen-doped positive electrode active material and graphene oxide having a negative charge were dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone at a weight ratio of 99:1 to form a mixed solution, and the mixed solution was stirred at 400 rpm for 2 hours at room temperature. Reacted. After stirring and reaction, the mixed solution was filtered to extract N-methyl-2-pyrrolidone, to obtain a nitrogen-doped positive electrode active material coated with graphene oxide on the surface. In the positive electrode active material thus obtained, an electrostatic attraction acts between the positive charge of nitrogen doped on the surface of the positive electrode active material and the negative charge of graphene oxide, so that graphene oxide was evenly coated on the surface of the nitrogen-doped positive electrode active material. .

상기 표면 상에 그래핀 옥사이드가 도포된 질소 도핑된 양극 활물질을 도가니에 넣고 전기로(furnace)에서, 800 ℃에서 8시간 동안 수소 가스를 1000 ppm으로 흘려주어 열처리하였다. 이에 따라, 질소 도핑된 양극 활물질의 표면 상에 도포된 그래핀 옥사이드를 환원된 그래핀 옥사이드로 환원하는 과정을 거쳐, 최종적으로 양극 활물질 LiNi0 . 8Co0 . 1Mn0 . 1O2의 표면 상에 환원된 그래핀 옥사이드를 코팅시켰다. A nitrogen-doped positive electrode active material coated with graphene oxide on the surface was put in a crucible, and heat-treated by flowing hydrogen gas at 800° C. for 8 hours at 800° C. for 8 hours. Accordingly, through a process of reducing the graphene oxide applied on the surface of the nitrogen-doped positive electrode active material to the reduced graphene oxide, the positive electrode active material LiNi 0 . 8 Co 0 . 1 Mn 0 . The reduced graphene oxide was coated on the surface of 1 O 2 .

[실시예 2][Example 2]

실시예 1로 제조된 최종 표면 개질된 양극 활물질 및 바인더(폴리불화비닐리덴)를 98:2의 중량비로 용매(N-메틸-2-피롤리돈)로 혼합하여, 양극 재료 형성용 페이스트를 제작하였다. 그 후, 두께 20um의 알루미늄박의 양면에 선단에 개구부를갖는 돌출부를 가공한 후, 상기 양극 재료 형성용 페이스트를 편면 20 mg/cm2의 도포량으로 되도록 상기 알루미늄박의 양면에 도포하였다. 계속해서, 용매를 건조시킴으로서, 상기 알루미늄박에 형성된 돌출부의 주위 양극 재료층에 홈을 형성하였다. 그리고, 상기 도포.건조.홈 형성이 종료된 것을 프레스 하여, 양극 재료층의 밀도를 향상시킨 후, 50 mm X 50 mm의 정사각형 형상으로 재단하여, 리튬 이차 전지용 양극을 제작하였다.The final surface-modified positive electrode active material and binder (polyvinylidene fluoride) prepared in Example 1 were mixed with a solvent (N-methyl-2-pyrrolidone) in a weight ratio of 98:2 to prepare a paste for forming a positive electrode material. I did. Thereafter, after processing the protrusions having openings on both sides of the aluminum foil having a thickness of 20 μm, the positive electrode material forming paste was applied to both sides of the aluminum foil so as to have a coating amount of 20 mg/cm 2 on one side. Subsequently, by drying the solvent, grooves were formed in the anode material layer around the protrusions formed in the aluminum foil. Then, the coating, drying, and groove formation were completed by pressing, to increase the density of the positive electrode material layer, and then cut into a 50 mm X 50 mm square shape to prepare a positive electrode for a lithium secondary battery.

상기 제조된 리튬 이차 전지용 양극에 대해서, 저저항율계(미쯔비시 가가꾸아날리텍사제, 품명: 로레스타GP, 형식번호: MCP-T610)을 사용하여, 23℃ 및 상대습도 15% 이하 분위기에서 하중 9.8 Mpa의 조건하에서 사탐침법으로 체적저항(벌크저항)을 측정하였다. 하기 [표 1]에 그 결과를 나타내었다. For the prepared positive electrode for a lithium secondary battery, a low resistivity meter (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, product name: Loresta GP, model number: MCP-T610) was used, and a load of 9.8 in an atmosphere of 23° C. and a relative humidity of 15% or less. Volume resistance (bulk resistance) was measured by the four probe method under the condition of Mpa. The results are shown in the following [Table 1].

[비교예 1][Comparative Example 1]

양극 활물질 LiNi0 . 8Co0 . 1Mn0 . 1O2, 도전재(카본블랙) 및 바인더를 97:1:2의 중량비로 용매로 혼합하여 양극 재료 형성용 페이스트를 제작한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일하게 리튬 이차 전지용 양극을 제작하고 체적저항을 측정하였다. Positive electrode active material LiNi 0 . 8 Co 0 . 1 Mn 0 . A positive electrode for a lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 2, except that 1 O 2 , a conductive material (carbon black) and a binder were mixed with a solvent in a weight ratio of 97:1:2 to prepare a paste for forming a positive electrode material. And the volume resistance was measured.

[비교예 2][Comparative Example 2]

양극 활물질 LiNi0 . 8Co0 . 1Mn0 . 1O2 및 바인더를 98:2의 중량비로 용매로 혼합하여 양극 재료 형성용 페이스트를 제작한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일하게 리튬 이차 전지용 양극을 제작하고 체적저항을 측정하였다. Positive electrode active material LiNi 0 . 8 Co 0 . 1 Mn 0 . A positive electrode for a lithium secondary battery was prepared and volume resistance was measured in the same manner as in Example 2, except that 1 O 2 and a binder were mixed with a solvent in a weight ratio of 98:2 to prepare a paste for forming a positive electrode material.

체적저항(ohm)Volume resistance (ohm) 실시예 2Example 2 0.90.9 비교예 1Comparative Example 1 1.41.4 비교예 2Comparative Example 2 1200012000

상기 [표 1]의 결과에서와 같이, 실시예 1로 제조된 최종 표면 개질된 양극 활물질은 도전재와 병용 사용되지 않고서도, 양극의 체적저항을 크게 감소시킴으로서 현저히 높은 도전성을 부여할 수 있다(실시예 2). As shown in the results of [Table 1], the final surface-modified positive electrode active material prepared in Example 1 is not used in combination with a conductive material, and significantly reduces the volume resistance of the positive electrode, thereby providing remarkably high conductivity ( Example 2).

Claims (7)

a) 양극 활물질을 질소를 포함하는 가스 분위기 하에서 열처리함으로서, 양극 활물질의 표면에 질소를 도핑시켜 질소 도핑된 양극 활물질을 생성하는 단계;
b) 상기 질소 도핑된 양극 활물질과 그래핀 옥사이드(GO: graphene oxide)를 포함하는 혼합용액을 반응시킴으로서, 표면 상에 그래핀 옥사이드가 도포된 질소 도핑된 양극 활물질을 생성하는 단계; 및
c) 상기 표면 상에 그래핀 옥사이드가 도포된 질소 도핑된 양극 활물질을 환원성 가스 분위기 하에서 열처리함으로서, 상기 그래핀 옥사이드를 환원된 그래핀 옥사이드(rGO: reduced graphene oxide)로 환원하는 단계;를 포함하는,
표면 상에 환원된 그래핀 옥사이드가 코팅된 양극 활물질의 제조방법.
a) heat-treating the positive electrode active material in a gas atmosphere containing nitrogen, thereby doping nitrogen on the surface of the positive electrode active material to generate a nitrogen-doped positive electrode active material;
b) reacting the nitrogen-doped positive electrode active material with a mixed solution including graphene oxide (GO) to generate a nitrogen-doped positive electrode active material coated with graphene oxide on the surface; And
c) reducing the graphene oxide to reduced graphene oxide (rGO) by heat-treating the nitrogen-doped positive electrode active material coated with graphene oxide on the surface under a reducing gas atmosphere; ,
Method for producing a positive electrode active material coated with reduced graphene oxide on the surface.
제1항에 있어서,
상기 단계 a)의 질소를 포함하는 가스 분위기는 질소 분위기 또는 암모니아 분위기인 양극 활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
The gas atmosphere including nitrogen in step a) is a nitrogen atmosphere or an ammonia atmosphere.
제1항에 있어서,
상기 단계 b)의 혼합용액에 있어서, 상기 질소 도핑된 양극 활물질과 상기 그래핀 옥사이드의 혼합 비율은 중량비로 80:20~99:1인 양극 활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
In the mixed solution of step b), the mixing ratio of the nitrogen-doped positive electrode active material and the graphene oxide is 80:20 to 99:1 by weight.
제1항에 있어서,
상기 단계 c)의 환원성 가스 분위기는 수소 분위기인 양극 활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
The reducing gas atmosphere in step c) is a method of manufacturing a positive electrode active material in a hydrogen atmosphere.
제1항에 있어서,
상기 단계 c)의 열처리 온도는 상기 단계 a)의 열처리 온도보다 높은 양극 활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
The heat treatment temperature in step c) is higher than the heat treatment temperature in step a).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조된 양극 활물질을 포함하는 양극. A positive electrode comprising a positive active material manufactured by the method of any one of claims 1 to 5. 제6항의 양극을 포함하는 리튬 이차 전지. A lithium secondary battery comprising the positive electrode of claim 6.
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