KR20210031563A - Silicon-containing anode material for lithium-ion secondary battery and preparation method thereof - Google Patents

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Abstract

In a negative electrode material for a lithium-ion secondary battery according to the present invention, silicon-based particles and conductive carbon-based materials are effectively combined by a silane coupling agent, thereby reducing the volume change in a lithium adsorption/desorption process, and improving cycle characteristics. Accordingly, the negative electrode material is applied to a negative electrode of a lithium-ion secondary battery, and can improve the energy density while maintaining good cycle characteristics compared to the conventional carbon-based negative electrode material.

Description

리튬이온 이차전지용 규소 함유 음극재 및 이의 제조방법{SILICON-CONTAINING ANODE MATERIAL FOR LITHIUM-ION SECONDARY BATTERY AND PREPARATION METHOD THEREOF}Silicon-containing anode material for lithium-ion secondary battery and its manufacturing method {SILICON-CONTAINING ANODE MATERIAL FOR LITHIUM-ION SECONDARY BATTERY AND PREPARATION METHOD THEREOF}

본 발명은 리튬이온 이차전지용 규소 함유 음극재 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 규소와 탄소계 물질을 함유하는 복합 음극재, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 음극 및 리튬이온 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a silicon-containing negative electrode material for a lithium ion secondary battery and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a composite negative electrode material containing silicon and a carbon-based material, a method for manufacturing the same, and a negative electrode and a lithium ion secondary battery including the same.

전자기기의 소형화 및 경량화가 진행되면서, 그 전원으로 사용하기 위한 가볍고 에너지 밀도가 높은 이차전지가 요구되고 있다. 또한, 전기자동차나 하이브리드 자동차에 사용되기 위해서는 그에 더하여 충방전 속도가 크고 안전한 이차전지가 요구되고 있다. 이차전지는 전해질을 통한 화학반응에 의해 양극 활물질과 음극 활물질이 가진 화학 에너지를 외부에 전기에너지로 방출하는 것이다.With the progress of miniaturization and weight reduction of electronic devices, a light and high energy density secondary battery for use as a power source is required. In addition, in order to be used in an electric vehicle or a hybrid vehicle, a secondary battery having a high charging/discharging speed and a safe secondary battery is required. The secondary battery discharges chemical energy of the positive electrode active material and the negative electrode active material as electrical energy to the outside by a chemical reaction through an electrolyte.

이러한 이차전지 중에서 높은 에너지 밀도를 가지면서 실용화되고 있는 것은 리튬이온 이차전지이며, 그 중에서도 비수계 리튬이온 이차전지(이하 간단히 '리튬이온 이차전지'라고 함)가 활발히 보급되고 있다.Among these secondary batteries, a lithium-ion secondary battery having a high energy density and being put into practical use is a non-aqueous lithium-ion secondary battery (hereinafter simply referred to as a'lithium-ion secondary battery') being actively used.

상기 리튬이온 이차전지의 양극 활물질로는 주로 리튬 코발트 복합 산화물 등의 스피넬 구조를 갖는 리튬 함유 금속 복합 산화물이 사용되고, 음극 활물질로는 리튬 금속의 인터칼레이션(리튬의 결정 내에 삽입)이 가능한 다층 구조를 갖는 흑연 등의 탄소계 물질이 주로 사용되며, 그 개선도 이루어지고 있다.As the positive electrode active material of the lithium ion secondary battery, a lithium-containing metal composite oxide having a spinel structure, such as a lithium cobalt composite oxide, is mainly used, and as a negative electrode active material, a multi-layer structure capable of intercalation of lithium metal (inserted into a crystal of lithium) Carbon-based materials, such as graphite, are mainly used, and improvements are being made.

한편, 탄소계 물질을 음극 활물질로 이용한 전지는 약 360 mAh/g 내지 이론적 용량(370 mAh/g)에 가까운 조건에서 고밀도 음극막으로 구현되고 있으며, 미래의 고기능 휴대기기나 전기자동차의 에너지원으로 더욱 고용량화를 실현하기 위해서 탄소 이상의 용량을 갖는 음극 활물질이 요구되고 있다.On the other hand, a battery using a carbon-based material as a negative electrode active material is implemented as a high-density negative electrode film under conditions of about 360 mAh/g to close to the theoretical capacity (370 mAh/g), and is used as an energy source for future high-function portable devices or electric vehicles. In order to achieve higher capacity, a negative electrode active material having a capacity of more than carbon is required.

이런 가운데, 지금까지 주목 받으면서 그 실용화에 대한 연구가 다양하게 이루어진 것이 규소와 주석 등의 원소를 포함하는 합금계 물질을 이용한 음극 활물질이다. 즉, 규소와 주석 등의 일부 금속 원소는 저온에서 금속 리튬을 형성할 수 있기 때문에 전기 화학적으로 리튬을 흡장하고 리튬 이온을 방출할 수 있으며, 특히 탄소계 물질에 비해 현저히 큰 충방전 용량이 가능하다(규소의 이론적 방전 용량은 약 4200 mAh/g로 알려져 있음). 그러나 이러한 규소와 주석 등의 원소를 포함하는 합금계 물질은 리튬을 흡장 및 방출할 때 매우 큰 팽창과 수축이 발생하여 활물질의 분쇄와 미분화, 음극막의 박리 등의 여러 요인에 의한 집전 불량이 발생하고, 결과적으로 사이클 특성을 저하시키는 문제가 있다.Among these, a variety of studies have been made on practical use, while receiving attention so far, is a negative electrode active material using an alloy-based material containing elements such as silicon and tin. That is, since some metal elements such as silicon and tin can form metallic lithium at low temperatures, lithium can be electrochemically occluded and lithium ions can be released. In particular, a significantly larger charge/discharge capacity is possible compared to carbon-based materials. (The theoretical discharge capacity of silicon is known to be about 4200 mAh/g). However, alloy-based materials containing elements such as silicon and tin cause very large expansion and contraction when occluding and releasing lithium, resulting in poor current collection due to various factors such as pulverization and pulverization of the active material, and peeling of the anode film. As a result, there is a problem of lowering the cycle characteristics.

이를 해결하기 위해 음극재 자체와 바인더 고분자, 집전체 등 다양한 구성 요소를 개선하려는 시도가 있고, 특히 음극재에 대해서는 활물질의 미세 구조화나 복합화에 의한 용량 감소(충방전에 의한 부피 변화의 감소)를 통해 어느 정도의 개선이 이루어지고 있다. 그러나, 음극재의 용량과 수명 및 초기 효율 면에서 최적화되어 본격적으로 실용화하는 것에는 아직 이르지 못하고 있다.In order to solve this problem, there are attempts to improve various components such as the anode material itself, binder polymer, and current collector, and in particular, for the anode material, capacity reduction (reduction in volume change due to charge/discharge) by microstructuring or complexing of the active material has been made. Through this, some improvement is being made. However, it has not been reached yet to be put into practical use by being optimized in terms of capacity, life, and initial efficiency of the negative electrode material.

예를 들어, 일본 공개특허공보 제2006-260944호 및 제2007-087796호는 규소(Si) 및 SiMx(M = Ti, Ni, Cu, Co, Fe, x = 양의 정수)를 활물질로 하는 전극 구성을 개시하고 있으나, 이러한 전극은 전이 금속(M)을 사용하기 때문에 밀도가 높고 무게가 무거운 문제가 있다. 또한, PCT 공개특허공보 WO 2013/141104호는 고온에서 산화 규소(SiO)에 탄소 코팅하여 규소의 불균일화에 따른 규소의 미세구조화 및 음극재 입자 표면의 도전화에 의해 사이클 특성을 향상시킨 음극재를 개시하고 있으나, 초기 효율 및 속도 특성 면에서 충분하다고 볼 수 없다. 또한, 일본 공개특허공보 제2004-047404호는 초기 효율이 향상된 도전성 규소 복합 음극재를 개시하고 있으나, 이를 이용한 전지의 수명과 안정성이 불충분한 문제가 있다.For example, Japanese Laid-Open Patent Publication Nos. 2006-260944 and 2007-087796 use silicon (Si) and SiM x (M = Ti, Ni, Cu, Co, Fe, x = positive integer) as active materials. Although an electrode configuration has been disclosed, since such an electrode uses a transition metal (M), there is a problem of high density and heavy weight. In addition, PCT Publication No. WO 2013/141104 is a negative electrode material that improves cycle characteristics by carbon coating on silicon oxide (SiO) at a high temperature to improve the cycle characteristics by microstructure of silicon and conduction on the surface of the negative electrode material particles due to silicon non-uniformity. Is disclosed, but it cannot be considered sufficient in terms of initial efficiency and speed characteristics. In addition, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2004-047404 discloses a conductive silicon composite negative electrode material with improved initial efficiency, but there is a problem in that the life and stability of a battery using the same are insufficient.

일본 공개특허공보 제2006-260944호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006-260944 일본 공개특허공보 제2007-087796호Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-087796 PCT 공개특허공보 WO 2013/141104호PCT Patent Publication No. WO 2013/141104 일본 공개특허공보 제2004-047404호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2004-047404

종래의 규소 또는 규소 화합물을 함유하는 합금계 활물질은 충방전 용량이 큰 장점이 있지만, 부피 변화가 커서 전극의 성능이 저하되는 문제가 있어서, 이를 개선하기 위해 전극이나 활물질 자체를 다공성 구조로 하거나, 불활성 물질을 첨가하는 등의 다양한 시도가 이루어지고 있다. 그 중 하나로, 리튬이온 이차전지용 음극 활물질로 사용되는 흑연 등의 탄소계 물질과 규소 또는 규소 화합물을 복합화하는 것을 생각할 수 있으나, 이들을 단순히 혼합해서는 사이클 특성 등에서 기대하는 효과를 얻기 어렵다. The conventional silicon or alloy-based active material containing a silicon compound has the advantage of having a large charge/discharge capacity, but there is a problem that the performance of the electrode is deteriorated due to a large change in volume, so to improve this, the electrode or the active material itself has a porous structure, Various attempts have been made, such as adding an inert substance. As one of them, it is conceivable to combine a carbon-based material such as graphite used as an anode active material for a lithium-ion secondary battery with silicon or a silicon compound, but simply mixing them is difficult to obtain the effect expected in terms of cycle characteristics.

이에 본 발명자들은, 합금계 음극재와 탄소계 물질의 표면 성상이 크게 달라서 단순히 혼합하는 것만으로는 효과적인 복합이 이루어지지 않는 점에 주목하였다. 이에 본 발명자들이 더 연구한 결과, 음극 활물질의 표면 처리 및 적절한 실란 커플링제의 첨가에 의해 구성 재료들 간의 결합력을 효과적으로 개선시킬 수 있음을 발견하였다. 또한 부피 변화가 큰 합금계 활물질을 사용하는 경우 음극재와 집전체 양쪽에 접착성을 높임으로써 충방전에 따른 전극의 성능 저하를 억제할 수 있었다.Accordingly, the present inventors have noted that the surface properties of the alloy-based negative electrode material and the carbon-based material are significantly different, so that an effective composite cannot be achieved simply by mixing. Accordingly, as a result of further research by the present inventors, it was found that bonding between constituent materials can be effectively improved by surface treatment of the negative electrode active material and addition of an appropriate silane coupling agent. In addition, when an alloy-based active material having a large volume change is used, the performance of the electrode due to charge and discharge can be suppressed by increasing adhesion to both the negative electrode material and the current collector.

따라서, 본 발명은 충방전 용량이 큰 규소 등을 함유하는 합금계 음극재를, 충방전 용량은 작지만 사이클 특성이 양호한 탄소계 음극재와 효과적으로 복합하여, 사이클 특성이 우수하고 충방전 속도가 높으며 용량이 제어 가능한 리튬이온 이차전지용 음극재 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention effectively combines an alloy-based negative electrode material containing silicon, etc., which has a large charge and discharge capacity, with a carbon-based negative electrode material having a small charge and discharge capacity but good cycle characteristics, and has excellent cycle characteristics, a high charge and discharge speed, and a capacity An object of the present invention is to provide a controllable negative electrode material for lithium ion secondary batteries and a method of manufacturing the same.

상기 목적에 따라, 본 발명은 미결정(微結晶) 규소를 포함하는 규소 입자 또는 규소 화합물 입자, 및 도전성 탄소계 물질로 이루어지는 복합체; 및 상기 복합체의 표면에 코팅된 실란 커플링제를 포함하는, 리튬이온 이차전지용 음극재를 제공한다.According to the above object, the present invention provides a composite comprising silicon particles or silicon compound particles including microcrystalline silicon, and a conductive carbon-based material; And it provides a negative electrode material for a lithium ion secondary battery comprising a silane coupling agent coated on the surface of the composite.

또한 본 발명은 미결정 규소를 포함하는 규소 입자 또는 규소 화합물 입자, 및 도전성 탄소계 물질을 고전단력 하에서 혼합하여 복합체를 형성하는 단계; 및 상기 복합체에 실란 커플링제의 수용액을 첨가하고 혼련하는 단계를 포함하는, 리튬이온 이차전지용 음극재의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of forming a composite by mixing silicon particles or silicon compound particles including microcrystalline silicon, and a conductive carbon-based material under high shear force; And it provides a method for producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery comprising the step of adding and kneading an aqueous solution of a silane coupling agent to the composite.

또한, 본 발명은 미결정 규소를 포함하는 규소 입자 또는 규소 화합물 입자, 도전성 탄소계 물질, 및 실란 커플링제의 수용액을 고전단력 하에서 혼합하는 단계를 포함하는, 리튬이온 이차전지용 음극재의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, comprising mixing a silicon particle or a silicon compound particle including microcrystalline silicon, a conductive carbon-based material, and an aqueous solution of a silane coupling agent under high shear force. .

또한 본 발명은 상기 리튬이온 이차전지용 음극재 및 집전체를 포함하는 리튬이온 이차전지용 음극을 제공한다.In addition, the present invention provides a negative electrode for a lithium ion secondary battery including the negative electrode material and a current collector for the lithium ion secondary battery.

또한 본 발명은 상기 리튬이온 이차전지용 음극, 양극 및 전해질을 포함하는 리튬이온 이차전지를 제공한다.In addition, the present invention provides a lithium ion secondary battery comprising the negative electrode, a positive electrode and an electrolyte for the lithium ion secondary battery.

본 발명에 따른 리튬이온 이차전지용 음극재는 규소계 입자와 도전성 탄소계 물질이 실란 커플링제에 의해 효과적으로 복합되고, 리튬 흡탈착 과정의 부피 변화를 완화함으로써 사이클 특성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라 상기 음극재는 규소를 함유하는 합금계 음극재의 실용화를 방해했던 난관을 해결하였고, 또한 충방전 용량의 조절이 가능하여 배터리 설계 측면에서도 매우 유용하다. 이에 따라 본 발명에 따른 음극재는 리튬이온 이차전지의 음극에 적용되어, 기존의 음극재에 대비해 양호한 사이클 특성을 유지하면서 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.In the negative electrode material for a lithium ion secondary battery according to the present invention, a silicon-based particle and a conductive carbon-based material are effectively combined with a silane coupling agent, and cycle characteristics can be improved by mitigating a volume change in a lithium adsorption/desorption process. Accordingly, the negative electrode material has solved the difficulties that hindered the practical use of the alloy-based negative electrode material containing silicon, and it is also very useful in terms of battery design because the charge/discharge capacity can be adjusted. Accordingly, the negative electrode material according to the present invention is applied to the negative electrode of a lithium-ion secondary battery, so that the energy density can be improved while maintaining good cycle characteristics compared to the existing negative electrode material.

본 발명은 이하에 개시된 내용에 한정되는 것이 아니라, 발명의 요지가 변경되지 않는 한 다양한 형태로 변형될 수 있다. The present invention is not limited to the contents disclosed below, and may be modified in various forms unless the gist of the invention is changed.

본 명세서에서 어떠한 대상이 소정의 구성요소를 "포함"한다는 기재는, 특별한 다른 언급이 없는 한 이들 구성요소로 국한되지 않고, 추가적인 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. In the present specification, a description that a certain object "includes" a predetermined component is not limited to these components, unless otherwise specified, and should be interpreted as being capable of further including additional components.

본 발명에 따른 리튬이온 이차전지용 음극재는 미결정(微結晶) 규소를 포함하는 규소 입자 또는 규소 화합물 입자, 및 도전성 탄소계 물질로 이루어지는 복합체; 및 상기 복합체의 표면에 코팅된 실란 커플링제를 포함한다.The negative electrode material for a lithium ion secondary battery according to the present invention includes a composite comprising silicon particles or silicon compound particles including microcrystalline silicon, and a conductive carbon-based material; And a silane coupling agent coated on the surface of the composite.

이하 상기 리튬이온 이차전지용 음극재의 구성 요소별로 상세히 설명한다.Hereinafter, each component of the negative electrode material for a lithium ion secondary battery will be described in detail.

규소 입자 또는 규소 화합물 입자Silicon particles or silicon compound particles

상기 미결정 규소를 포함하는 규소 입자 또는 규소 화합물 입자는, 실란계 화합물로부터 CVD 또는 플라즈마 증착에 의해 얻은 나노 규소, 규소 화합물, 금속 규소 등의 규소 분말을 제트 밀이나 비드 밀 등에 의해 밀링하여 얻을 수 있으나, 그 종류 및 그 제조방법에 특별히 제한은 없다.The silicon particles or silicon compound particles containing microcrystalline silicon can be obtained by milling silicon powders such as nano silicon, silicon compound, metallic silicon, etc. obtained by CVD or plasma deposition from a silane-based compound by a jet mill or a bead mill. , There is no particular limitation on the type and manufacturing method thereof.

구체적으로, 상기 규소 화합물 입자는 하기 식 (1)의 화합물 및 하기 식 (2)의 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Specifically, the silicon compound particles may contain at least one of a compound of the following formula (1) and a compound of the following formula (2).

SiOx ...(1) MySiOz ...(2)SiO x ... (1) M y SiO z ... (2)

상기 식에서In the above formula

x는 0 < x < 2, 0.02 < y < 0.2, 및 0.8 < z < 1.2이고,x is 0 <x <2, 0.02 <y <0.2, and 0.8 <z <1.2,

M은 Mg, Li, Na, K, B 및 Al로 이루어진 군에서 선택된다.M is selected from the group consisting of Mg, Li, Na, K, B and Al.

구체적으로, 상기 식 (1)에서 x의 범위는 0.5 < x < 1.5, 또는 0.8 ≤ x ≤ 1.2일 수 있다. 상기 범위 내일 경우, 불활성 SiO2의 발생으로 인한 리튬이온 이차전지에서의 충방전 용량 저하를 억제하면서 상기 식 (1)의 화합물의 제조가 용이할 수 있다. Specifically, the range of x in Equation (1) may be 0.5 <x <1.5, or 0.8 ≤ x ≤ 1.2. If it is within the above range, it is possible to easily prepare the compound of Formula (1) while suppressing a decrease in charge/discharge capacity in a lithium ion secondary battery due to the generation of inert SiO 2.

예를 들어, 상기 식 (1)에서 x가 1보다 큰 값을 가지는 화합물은 이산화규소 및 금속규소의 혼합물을 가열하여 생성된 일산화규소 가스를 냉각 및 석출하여 쉽게 얻을 수 있다. 이때 이산화규소 및 규소 입자의 혼합물을 가열하여 일산화규소 가스를 냉각 및 석출시키기 위한 증착판의 온도는 1,050℃ 이하로 관리되는 것이 규소 결정자 크기 증가에 따른 사이클 특성의 저하를 억제하는 면에서 바람직하다.For example, a compound having x greater than 1 in the above formula (1) can be easily obtained by cooling and depositing a silicon monoxide gas generated by heating a mixture of silicon dioxide and silicon metal. At this time, the temperature of the evaporation plate for cooling and depositing the silicon monoxide gas by heating the mixture of silicon dioxide and silicon particles is preferably maintained at 1,050°C or less in terms of suppressing deterioration of cycle characteristics due to an increase in silicon crystallite size.

또한 상기 식 (2)에서 y 및 z는 M의 산화값에 따라 적절히 정해질 수 있다.In addition, y and z in Equation (2) may be appropriately determined according to the oxidation value of M.

상기 규소 화합물 입자는 리튬과 반응 가능한 규소 화합물을 포함할 수 있다. 또는, 상기 규소 화합물 입자는 리튬 혹은 마그네슘과 반응한 규소 화합물을 포함할 수 있으며, 구체적으로 Li2SiO3, Li4SiO4, Li2Si3O7, Li2Si2O5, Li8SiO6, Li6Si2O7, MgSiO3, Mg2SiO4, 및 Mg2Si2O6 중 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다. 이는 상기 식 (2)에서 y 및 z가 각각 2 내지 10인 화합물일 수 있고, 여기서 y 및 z는 M의 산화값에 따라 적절히 정해질 수 있다, 이들 화합물은 리튬이온 이차전지의 음극 활물질로 사용 시에 사이클 특성 및 초기 충방전 특성을 향상시킬 수 있다. The silicon compound particles may include a silicon compound capable of reacting with lithium. Alternatively, the silicon compound particles may include a silicon compound reacted with lithium or magnesium, specifically Li 2 SiO 3 , Li 4 SiO 4 , Li 2 Si 3 O 7 , Li 2 Si 2 O 5 , Li 8 SiO 6 , Li 6 Si 2 O 7 , MgSiO 3 , Mg 2 SiO 4 , and may include at least one or more of Mg 2 Si 2 O 6. This may be a compound in which y and z are 2 to 10, respectively, in the above formula (2), where y and z may be appropriately determined according to the oxidation value of M. These compounds are used as negative active materials for lithium ion secondary batteries. At the time, it is possible to improve the cycle characteristics and initial charge/discharge characteristics.

상기 규소 입자 또는 상기 규소 화합물 입자는 표면에 도전성 탄소계 물질이 미리 코팅된 것일 수도 있으며, 이 경우 입자에 도전성이 부여되어 리튬 이온의 전도도 및 전지의 성능을 향상시킬 수 있다. The silicon particles or the silicon compound particles may have a surface coated with a conductive carbon-based material in advance, and in this case, conductivity is imparted to the particles, thereby improving the conductivity of lithium ions and battery performance.

상기 도전성 탄소계 물질의 코팅 방법은 특별히 한정되지 않으나, 탄소전구체를 이용하여 600~1200℃에서 기상 반응 혹은 열분해법에 의해 코팅할 수 있고, 구체적으로 기상 화학적 열처리법(CVD)으로 코팅할 수 있다.The method of coating the conductive carbon-based material is not particularly limited, but may be coated by a gas phase reaction or pyrolysis method at 600 to 1200°C using a carbon precursor, and specifically, may be coated by a vapor phase chemical heat treatment method (CVD). .

상기 도전성 탄소계 물질은 열분해 탄소류, 코크스류, 유리상 탄소섬유, 유기 고분자 화합물 소성체, 카본블랙 등을 포함할 수 있다. 또는 상기 도전성 탄소계 물질은 그래핀, 환원된 산화 그래핀 및 탄소나노파이버 중 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다.The conductive carbon-based material may include pyrolytic carbons, coke, glassy carbon fibers, sintered organic polymer compounds, carbon black, and the like. Alternatively, the conductive carbon-based material may include at least one or more of graphene, reduced graphene oxide, and carbon nanofibers.

상기 탄소 전구체는 하기 식 (3) 및 (4)로 표시되는 화합물 중 적어도 하나 이상을 포함하는 반응가스로부터 형성될 수 있다.The carbon precursor may be formed from a reaction gas containing at least one or more of the compounds represented by the following formulas (3) and (4).

CnH2n+2-aOHa ...(3)C n H 2n+2-a OH a ... (3)

상기 식에서 n은 1 내지 20의 정수이고, a는 0 또는 1이다.In the above formula, n is an integer from 1 to 20, and a is 0 or 1.

CnH2n ...(4)C n H 2n ... (4)

상기 식에서 n은 2 내지 6의 정수이다.In the above formula, n is an integer of 2 to 6.

상기 식 (3) 또는 (4)로 표시되는 화합물은 메탄, 에탄, 프로판, 에틸렌, 프로필렌, 메탄올, 에탄올, 프로판올 등일 수 있다. The compound represented by the formula (3) or (4) may be methane, ethane, propane, ethylene, propylene, methanol, ethanol, propanol, and the like.

상기 반응가스는 하기 식 (5)로 표시되는 화합물을 더 포함할 수 있다. The reaction gas may further include a compound represented by the following formula (5).

CxHyOz ...(5)C x H y O z ... (5)

상기 식에서 x는 0 또는 1 내지 20의 정수이고, y는 0 또는 1 내지 20의 정수이고, z는 0 내지 2의 정수이다.In the above formula, x is 0 or an integer of 1 to 20, y is 0 or an integer of 1 to 20, and z is an integer of 0 to 2.

상기 식 (5)로 표시되는 화합물은 수증기, 탄산가스, 아세틸렌, 부타디엔, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 피치 등일 수 있다. The compound represented by the above formula (5) may be water vapor, carbon dioxide gas, acetylene, butadiene, benzene, toluene, xylene, pitch, and the like.

일례로서, 상기 반응가스가 수증기나 탄산가스를 포함하는 경우, 보다 결정성이 높은 탄소층이 코팅되기 때문에 코팅량이 적더라도 입자의 전도도가 향상될 수 있다. 이때 상기 수증기나 탄산가스의 함량은, 예를 들어 상기 반응가스 전체 부피 대비 0.01 부피% 내지 30 부피% 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.As an example, when the reaction gas contains water vapor or carbon dioxide gas, since a carbon layer having a higher crystallinity is coated, the conductivity of the particles may be improved even if the coating amount is small. In this case, the content of the water vapor or carbon dioxide gas may be, for example, 0.01% to 30% by volume based on the total volume of the reaction gas, but is not limited thereto.

다른 예로서, 상기 반응가스는 탄소 원료 가스를 포함할 수 있으며, 예를 들어 상기 탄소 원료 가스는 메탄(CH4)과 불활성 가스를 포함하는 혼합 가스, 메탄과 산소를 포함하는 혼합 가스, 메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2)를 포함하는 혼합 가스, 또는 메탄(CH4), 이산화탄소(CO2) 및 수증기(H2O)를 포함하는 혼합 가스일 수 있다. 이때 상기 불활성 가스는 아르곤, 수소, 질소, 또는 헬륨일 수 있다.As another example, the reaction gas may include a carbon source gas, for example, the carbon source gas is a mixed gas including methane (CH 4 ) and an inert gas, a mixed gas including methane and oxygen, and methane ( It may be a mixed gas including CH 4 ) and carbon dioxide (CO 2 ), or a mixed gas including methane (CH 4 ), carbon dioxide (CO 2 ) and water vapor (H 2 O). In this case, the inert gas may be argon, hydrogen, nitrogen, or helium.

상기 기상 반응은 600℃ 내지 1200℃의 온도에서 열처리하여 수행될 수 있고, 구체적으로 상기 열처리 온도는 700℃ 내지 1100℃, 또는 700 내지 1000℃일 수 있다.The gas phase reaction may be performed by heat treatment at a temperature of 600°C to 1200°C, and specifically, the heat treatment temperature may be 700°C to 1100°C, or 700 to 1000°C.

상기 열처리 시의 압력은 유입되는 반응가스의 양과 유출되는 반응가스의 양을 조절하여 제어할 수 있다. 예를 들어 상기 열처리 시의 압력은 1 atm, 2 atm 이상, 3 atm 이상, 4 atm 이상, 또는 5 atm 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The pressure during the heat treatment may be controlled by adjusting the amount of the reaction gas introduced and the amount of the reaction gas flowing out. For example, the pressure during the heat treatment may be 1 atm, 2 atm or more, 3 atm or more, 4 atm or more, or 5 atm or more, but is not limited thereto.

상기 열처리를 수행하는 시간은 열처리 온도, 열처리 압력, 가스 혼합물의 조성 및 탄소 코팅의 양에 따라 적절히 조절될 수 있다. 예를 들면, 상기 열처리 시간은 10분 내지 100시간, 30분 내지 90시간, 또는 50분 내지 40시간일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한 상기 열처리 시간을 조절하여 상기 도전성 탄소 코팅층의 두께를 조절할 수 있다. 예를 들어 열처리 시간이 길어질수록 형성되는 도전성 탄소 코팅층이 두꺼워져 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.The time for performing the heat treatment may be appropriately adjusted according to the heat treatment temperature, heat treatment pressure, composition of the gas mixture, and the amount of carbon coating. For example, the heat treatment time may be 10 minutes to 100 hours, 30 minutes to 90 hours, or 50 minutes to 40 hours, but is not limited thereto. In addition, the thickness of the conductive carbon coating layer may be adjusted by adjusting the heat treatment time. For example, the longer the heat treatment time is, the thicker the conductive carbon coating layer is formed, thereby improving electrical properties.

상기 규소 입자 또는 상기 규소 화합물 입자의 평균 입경은 0.01 ㎛ 내지 20 ㎛, 0.01 ㎛ 내지 10 ㎛, 0.01 ㎛ 내지 5 ㎛, 0.01 ㎛ 내지 3 ㎛, 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛, 또는 0.5 ㎛ 내지 10 ㎛일 수 있다.The average particle diameter of the silicon particles or the silicon compound particles may be 0.01 µm to 20 µm, 0.01 µm to 10 µm, 0.01 µm to 5 µm, 0.01 µm to 3 µm, 0.1 µm to 10 µm, or 0.5 µm to 10 µm have.

바람직하게는, 상기 규소 입자 또는 규소 화합물 입자의 평균 입경은 2 ㎛ 내지 10 ㎛일 수 있고, 상기 범위 내일 때, 부피 밀도가 충분하여 단위 부피당의 충방전 용량을 향상시키면서, 전극 막 형성이 우수하여 집전체에서 박리를 억제할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 규소 입자 또는 규소 화합물 입자의 평균 입경은 2 ㎛ 내지 5 ㎛일 수 있고, 상기 범위 내일 때 복합체에 발생하는 균열(크랙)이 감소하고, 매트릭스가 강화되어 파괴가 감소할 수 있다.Preferably, the average particle diameter of the silicon particles or silicon compound particles may be 2 µm to 10 µm, and when it is within the above range, the bulk density is sufficient to improve the charge/discharge capacity per unit volume, and the electrode film formation is excellent. Peeling can be suppressed from the current collector. More preferably, the average particle diameter of the silicon particles or silicon compound particles may be 2 µm to 5 µm, and when it is within the above range, cracks (cracks) occurring in the composite are reduced, and the matrix is reinforced to reduce destruction. have.

상기 규소 입자 또는 규소 화합물 입자의 평균 입경은, 레이저 회절법에 의해 측정한 부피 기준 분포에서 누적 50% 입경인 D50으로 산출될 수 있다. The average particle diameter of the silicon particles or silicon compound particles may be calculated as D 50 , which is a cumulative 50% particle diameter in a volume-based distribution measured by a laser diffraction method.

또한 상기 규소 입자 또는 규소 화합물 입자의 Dmin은 0.3 ㎛ 이하일 수 있고, Dmax은 10 ㎛ 내지 15 ㎛일 수 있다. 상기 범위 내일 때, 상기 복합체의 비표면적이 감소하여 초기 효율과 사이클 특성이 보다 향상될 수 있다. In addition, D min of the silicon particles or silicon compound particles may be 0.3 µm or less, and D max may be 10 µm to 15 µm. When it is within the above range, the specific surface area of the composite decreases, so that initial efficiency and cycle characteristics may be further improved.

상기 미결정 규소의 결정자 크기는 0.1 nm 내지 300 nm, 0.1 nm 내지 200 nm, 0.5 nm 내지 100 nm, 0.1 nm 내지 50 nm, 2 nm 내지 50 nm, 또는 50 nm 내지 100 nm일 수 있다. The crystallite size of the microcrystalline silicon may be 0.1 nm to 300 nm, 0.1 nm to 200 nm, 0.5 nm to 100 nm, 0.1 nm to 50 nm, 2 nm to 50 nm, or 50 nm to 100 nm.

바람직하게는, 상기 미결정 규소는 2 nm 내지 20 nm의 결정자 크기를 가질 수 있다. 상기 범위 내일 때, 리튬 합금 형성에 적절한 비표면적을 가지면서, 충방전 과정에서의 전극의 팽창 및 수축을 억제하여 사이클 특성을 향상시키고, 충전 용량과 방전 용량의 비율을 나타내는 쿨롱 효율, 즉 충방전 효율을 향상시킬 수 있다.Preferably, the microcrystalline silicon may have a crystallite size of 2 nm to 20 nm. When it is within the above range, it has a specific surface area suitable for formation of a lithium alloy, while suppressing the expansion and contraction of the electrode during the charging and discharging process, thereby improving the cycle characteristics, and coulomb efficiency indicating the ratio of the charging capacity and the discharging capacity, that is, charging and discharging. Efficiency can be improved.

상기 미결정 규소의 결정자 크기는, X선 회절(Cu-Kα)에서 2θ = 47.5° 부근을 중심으로 한 Si(220)에 귀속되는 회절선 확산을 바탕으로 쉐러의 식에 의해 구할 수 있다.The crystallite size of the microcrystalline silicon can be obtained by Scherrer's equation based on the diffusion of diffraction lines attributed to Si 220 centered around 2θ = 47.5° in X-ray diffraction (Cu-Kα).

또한 상기 규소 입자는 무정형 규소를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 규소 입자는 무정형과 결정형이 혼합된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 규소 입자 중의 무정형 비율이 50% 이상일 경우 초기 충방전시에 체적 팽창에 대한 손상을 완화하는데 유리할 수 있다. In addition, the silicon particles may include amorphous silicon. Specifically, the silicon particles may be a mixture of an amorphous form and a crystalline form. For example, when the amorphous ratio in the silicon particles is 50% or more, it may be advantageous to alleviate damage to volume expansion during initial charging and discharging.

상기 규소 입자 또는 규소 화합물 입자의 함량은 상기 리튬이온 이차전지용 음극재의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 90 중량%, 1 중량% 내지 80 중량%, 1 중량% 내지 60 중량%, 3 중량% 내지 80 중량%, 3 중량% 내지 50 중량%, 또는 3 중량% 내지 30 중량%일 수 있다.The content of the silicon particles or silicon compound particles is 1% to 90% by weight, 1% to 80% by weight, 1% to 60% by weight, 3% by weight based on the total weight of the negative electrode material for the lithium ion secondary battery. It may be 80% by weight, 3% by weight to 50% by weight, or 3% by weight to 30% by weight.

또는, 상기 규소 입자 또는 규소 화합물 입자는 상기 리튬이온 이차전지용 음극재의 총 중량을 기준으로 30 중량% 내지 80 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 범위 내일 때, 리튬이 흡장 및 방출되는 활물질의 양이 충분하여 리튬이온 이차전지의 충방전 용량을 높이면서, 규소의 석출로 인한 충방전 과정에서의 전극의 팽창 및 수축을 억제하여 사이클 특성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 규소 입자 또는 규소 화합물 입자는 상기 리튬이온 이차전지용 음극재의 총 중량을 기준으로 40 중량% 내지 70 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. Alternatively, the silicon particles or silicon compound particles may be included in an amount of 30% to 80% by weight based on the total weight of the negative electrode material for the lithium ion secondary battery. When it is within the above range, the amount of the active material in which lithium is inserted and released is sufficient to increase the charge/discharge capacity of the lithium ion secondary battery, while suppressing the expansion and contraction of the electrode during the charging/discharging process due to the precipitation of silicon, thereby improving the cycle characteristics. Can be improved. Specifically, the silicon particles or silicon compound particles may be included in an amount of 40% by weight to 70% by weight based on the total weight of the negative electrode material for the lithium ion secondary battery.

본 발명에 따른 음극재는 규소 입자 또는 규소 화합물 입자의 함량을 조절함으로써, 리튬과 반응하여 리튬 합금을 형성할 수 있는 규소의 함량을 변화시켜 충방전 용량을 조절할 수 있다. The negative electrode material according to the present invention may adjust the charge/discharge capacity by changing the content of silicon capable of reacting with lithium to form a lithium alloy by adjusting the content of silicon particles or silicon compound particles.

도전성 탄소계 물질Conductive carbon-based material

상기 도전성 탄소계 물질은 리튬이온 이차전지의 음극재로 사용되는 통상적인 도전성 탄소계 물질을 사용할 수 있다.The conductive carbon-based material may be a conventional conductive carbon-based material used as a negative electrode material of a lithium ion secondary battery.

이와 같은 도전성 탄소계 물질을 음극재에 배합함으로써, 음극 활물질의 전기 저항을 감소시킴과 동시에 충전에 따른 팽창 응력을 완화시킬 수 있다.By blending such a conductive carbon-based material into the negative electrode material, it is possible to reduce the electrical resistance of the negative electrode active material and at the same time alleviate the expansion stress caused by charging.

예를 들어 상기 도전성 탄소계 물질은 천연흑연(인상흑연, 토상흑연 등), 인조흑연, 메조카본마이크로비즈(MCMB), 하드카본, 소프트카본, 그래핀, 환원된 그래핀, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유 및 도전성 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으나, 특별히 제한되지 않는다.For example, the conductive carbon-based material is natural graphite (imposed graphite, earth graphite, etc.), artificial graphite, mesocarbon microbeads (MCMB), hard carbon, soft carbon, graphene, reduced graphene, carbon nanotubes, carbon It may be one or more selected from the group consisting of nanofibers and conductive carbon black, but is not particularly limited.

상기 도전성 탄소계 물질은 입자 형태를 가질 수 있으며, 이의 평균 입경은 0.01 ㎛ 내지 20 ㎛, 또는 0.5 ㎛ 내지 15 ㎛일 수 있다.The conductive carbon-based material may have a particle shape, and an average particle diameter thereof may be 0.01 µm to 20 µm, or 0.5 µm to 15 µm.

상기 도전성 탄소계 물질 입자의 함량은 상기 리튬이온 이차전지용 음극재의 총 중량을 기준으로 20 중량% 내지 97 중량%, 30 중량% 내지 95 중량%, 40 중량% 내지 95 중량%, 또는 50 중량% 내지 85 중량%일 수 있다.The content of the conductive carbon-based material particles is 20% to 97% by weight, 30% to 95% by weight, 40% to 95% by weight, or 50% by weight based on the total weight of the negative electrode material for the lithium ion secondary battery. 85% by weight.

이와 같은 상기 규소 입자 또는 규소 화합물 입자 및 상기 도전성 탄소계 물질은 복합체를 이루게 된다. 상기 복합체 형상은 구형일 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다. The silicon particles or silicon compound particles and the conductive carbon-based material form a composite. The composite shape may be spherical, and is not particularly limited.

실란 커플링제Silane coupling agent

상기 실란 커플링제는 상기 규소 입자 또는 규소 화합물 입자와 도전성 탄소계 물질의 계면 간의 접착성 및 미세 분산을 향상시킨다.The silane coupling agent improves adhesion and fine dispersion between the interface between the silicon particles or silicon compound particles and the conductive carbon-based material.

상기 실란 커플링제는 실란 화합물일 수 있고, 바인더 종류 등에 따라 그 성능이 최적화되는 것으로 선택될 수 있다.The silane coupling agent may be a silane compound and may be selected to optimize its performance according to the type of binder.

또한, 상기 실란 커플링제는 실란 화합물의 가수 분해물 및 탈수 축합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the silane coupling agent may include at least one of a hydrolyzate and a dehydration condensate of a silane compound.

구체적인 예로서, 상기 실란 커플링제는 하기 식 (6)으로 표시되는 실란 화합물 또는 이의 가수분해물을 포함할 수 있다.As a specific example, the silane coupling agent may include a silane compound represented by the following formula (6) or a hydrolyzate thereof.

Ra(4-m-n) Si (R')m (Y)n ...(6)Ra (4-mn) Si (R') m (Y) n ... (6)

상기 식에서 Ra는 관능기를 갖는 유기기이고, R'는 비가수분해성 탄화수소기이고, Y는 1가의 가수분해성기이고, m은 0 또는 1이고, n + m은 1 내지 3의 정수이다.In the above formula, Ra is an organic group having a functional group, R'is a non-hydrolyzable hydrocarbon group, Y is a monovalent hydrolyzable group, m is 0 or 1, and n + m is an integer of 1 to 3.

상기 식 (6)에서 Ra는 예를 들어 관능기를 갖는 탄소수 1 내지 12, 구체적으로 1 내지 10의 탄화수소기일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 Ra는 관능기를 갖는 C1-10알킬기, C3-10시클로알킬기, C2-10알케닐기, C6-10아릴기, 또는 C7-10아르알킬기일 수 있다. 상기 관능기는 (메타)아크릴기, (메타)아크릴옥시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 메르캅토기, 아미노기, 아미드기, 우레이도기, 에폭시기 및 시아노기로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 또한 상기 탄화수소기에 존재하는 수소 원자의 일부 또는 전부가 F, Cl, Br 등의 할로겐 원자, 옥시에틸렌기 등의 옥시알킬렌기, 또는 폴리옥시에틸렌기 등의 폴리옥시알킬렌기로 치환되거나 비치환될 수 있다. 또한 상기 탄화수소기의 사슬 중에는 -O-, -NH-, -N(-CH3)- 또는 -N(-C6H5)- 기가 삽입될 수 있다.In the formula (6), Ra may be, for example, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, specifically 1 to 10 carbon atoms having a functional group. More specifically, Ra may be a C 1-10 alkyl group, a C 3-10 cycloalkyl group, a C 2-10 alkenyl group, a C 6-10 aryl group, or a C 7-10 aralkyl group having a functional group. The functional group may be one or more selected from the group consisting of (meth)acrylic group, (meth)acryloxy group, acryloyl group, methacryloyl group, mercapto group, amino group, amide group, ureido group, epoxy group, and cyano group. have. In addition, some or all of the hydrogen atoms present in the hydrocarbon group may be unsubstituted or substituted with a halogen atom such as F, Cl, or Br, an oxyalkylene group such as an oxyethylene group, or a polyoxyalkylene group such as a polyoxyethylene group. have. In addition, a -O-, -NH-, -N(-CH 3 )- or -N(-C 6 H 5 )- group may be inserted in the chain of the hydrocarbon group.

상기 식 (6)에서 R'의 예로는 CH3-, CH3CH2- 및 CH3CH2CH2-와 같은 알킬기, CH2=CH- 및 CH2=CHCH2-CH2=C(CH3)-와 같은 알케닐기, C6H5-와 같은 아릴기, ClCH2-, ClCH2CH2CH2-, CF3CH2CH2-, CNCH2CH2-, CH3-(CH2CH2O)n-CH2CH2CH2-, CH2(O)CHCH2OCH2CH2CH2-(여기서 CH2(O)CHCH2는 글리시딜기를 나타냄), CH2=CHCOOCH2-, HSCH2CH2CH2-, NH2CH2CH2CH2-, NH2CH2CH2NHCH2CH2CH2-, NH2CONHCH2H2CH2- 등을 들 수 있다. Examples of R'in the above formula (6) include an alkyl group such as CH 3 -, CH 3 CH 2 -and CH 3 CH 2 CH 2 -, CH 2 =CH- and CH 2 =CHCH 2 -CH 2 =C(CH 3 ) Alkenyl group such as -, aryl group such as C 6 H 5 -, ClCH 2 -, ClCH 2 CH 2 CH 2 -, CF 3 CH 2 CH 2 -, CNCH 2 CH 2 -, CH 3 -(CH 2 CH 2 O) n -CH 2 CH 2 CH 2 -, CH 2 (O)CHCH 2 OCH 2 CH 2 CH 2 -(where CH 2 (O)CHCH 2 represents a glycidyl group), CH 2 =CHCOOCH 2 -, HSCH 2 CH 2 CH 2 -, NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -, NH 2 CH 2 CH 2 NHCH 2 CH 2 CH 2 -, NH 2 CONHCH 2 H 2 CH 2 -.

바람직하게는, 상기 Ra는 γ-글리시딜옥시프로필기, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸기, γ-아미노프로필기, γ-시아노프로필기, γ-아크릴옥시프로필기, γ-메타크릴옥시프로필기, γ-우레이도프로필기, 또는 N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필기이고, R'은 메틸기, 비닐기, 또는 페닐기이다.Preferably, Ra is a γ-glycidyloxypropyl group, β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyl group, γ-aminopropyl group, γ-cyanopropyl group, γ-acryloxypropyl group, γ -Methacryloxypropyl group, γ-ureidopropyl group, or N-β-(aminoethyl)-γ-aminopropyl group, and R'is a methyl group, a vinyl group, or a phenyl group.

또한 상기 식 (6)에서 Y는 예를 들어 -OCH3 및 -OCH2CH3와 같은 알콕시기, -N(CH3)2와 같은 아미노기, -O-N=C(CH3)CH2CH3와 같은 옥심기, -O-N(CH3)2와 같은 아미노옥시기, -OCOCH3와 같은 카르복실기, -OC(CH3)=CH2와 같은 알케닐옥시기, -CH2COOCH3, -CH(CH3)COOCH3 등을 들 수 있다. 상기 식 (6)에 Y가 둘 이상 포함될 때 이들은 모두 동일한 기이거나 또는 다른 기일 수도 있다. 바람직하게는, 상기 Y는 메톡시기, 에톡시기, 또는 이소프로펜일옥시기이다.In addition, in the formula (6), Y is, for example, an alkoxy group such as -OCH 3 and -OCH 2 CH 3 , an amino group such as -N(CH 3 ) 2 , -ON=C(CH 3 )CH 2 CH 3 and such oxime group, -ON (CH 3) aminooxy group such as a 2, a carboxyl group, such as -OCOCH 3, -OC (CH 3) = alkenyloxy group such as CH 2, -CH 2 COOCH 3, -CH (CH 3 )COOCH 3, etc. are mentioned. When two or more Y are included in the above formula (6), they may all be the same group or different groups. Preferably, Y is a methoxy group, an ethoxy group, or an isopropenyloxy group.

또한 상기 식 (6)에서 m은 0 또는 1이고, n은 1 내지 3의 정수일 수 있다.In addition, in the above formula (6), m may be 0 or 1, and n may be an integer of 1 to 3.

상기 실란 커플링제의 구체적인 예로는, 비닐트리메톡시실란, 메틸비닐디에톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-메르캅토프로필트리메톡시실란, γ-시아노프로필트리메톡시실란, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, γ-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-우레이도프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다. Specific examples of the silane coupling agent include vinyltrimethoxysilane, methylvinyldiethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-cyanopropyltrimethoxysilane, N-β-(aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, β-(3,4-epoxycyclo Hexyl) ethyl trimethoxysilane, γ-ureidopropyl trimethoxysilane, etc. are mentioned.

상기 실란 커플링제는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용해도 좋다. 또한 상기 실란 커플링제는 부분적으로 축합하여 올리고머화된 것이어도 좋다.The silane coupling agent may be used singly or in combination of two or more. Further, the silane coupling agent may be partially condensed and oligomerized.

상기 실란 커플링제의 함량은 상기 리튬이온 이차전지용 음극재의 총 중량에 대하여 0.01 중량% 내지 20 중량%, 0.05 중량% 내지 10 중량%, 또는 0.05 중량% 내지 5 중량%일 수 있다. The content of the silane coupling agent may be 0.01 wt% to 20 wt%, 0.05 wt% to 10 wt%, or 0.05 wt% to 5 wt% based on the total weight of the negative electrode material for the lithium ion secondary battery.

바람직하게는, 상기 실란 커플링제는 상기 리튬이온 이차전지용 음극재의 총 중량에 대하여 0.05 중량% 내지 10 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 바람직한 함량 범위 내일 때, 초기 효율 및 사이클 특성 면에서 보다 유리할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 실란 커플링제는 상기 리튬이온 이차전지용 음극재의 총 중량에 대하여 1 중량% 내지 5 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.Preferably, the silane coupling agent may be included in an amount of 0.05% to 10% by weight based on the total weight of the negative electrode material for the lithium ion secondary battery. When it is within the above preferred content range, it may be more advantageous in terms of initial efficiency and cycle characteristics. More preferably, the silane coupling agent may be included in an amount of 1% to 5% by weight based on the total weight of the negative electrode material for the lithium ion secondary battery.

상기 실란 커플링제의 함량 범위는 실란 커플링제의 종류 및 활물질(규소 입자 또는 규소 화합물 입자와 탄소계 물질의 복합체)의 비표면적에 따라 달라지며, 구체적으로 실란 커플링제의 분자량이 클수록, 그리고 활물질의 비표면적이 클수록, 실란 커플링제가 더 많이 사용될 필요가 있다.The content range of the silane coupling agent varies depending on the type of the silane coupling agent and the specific surface area of the active material (silicon particles or a composite of a silicon compound particle and a carbon-based material). The larger the specific surface area, the more the silane coupling agent needs to be used.

리튬이온 이차전지용 음극재의 제조방법Manufacturing method of negative electrode material for lithium ion secondary battery

상기 리튬이온 이차전지용 음극재는, 미결정 규소를 포함하는 규소 입자 또는 규소 화합물 입자, 및 도전성 탄소계 물질을 고전단력 하에서 혼합하여 복합체를 형성하는 단계; 및 상기 복합체에 실란 커플링제의 수용액을 첨가하고 혼련하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.The negative electrode material for a lithium ion secondary battery may include forming a composite by mixing silicon particles or silicon compound particles including microcrystalline silicon, and a conductive carbon-based material under high shear force; And adding and kneading an aqueous solution of a silane coupling agent to the composite.

상기 음극재의 제조방법에서, 상기 복합체의 형성 단계 이전에, 상기 도전성 탄소계 물질을 공기 중의 고전단력 하에서 표면을 친수화 처리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.In the method of manufacturing the negative electrode material, prior to the step of forming the composite, a step of hydrophilizing the surface of the conductive carbon-based material under high shear force in air may be further included.

또는 상기 리튬이온 이차전지용 음극재는, 미결정 규소를 포함하는 규소 입자 또는 규소 화합물 입자, 도전성 탄소계 물질, 및 실란 커플링제의 수용액을 고전단력 하에서 혼합하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수도 있다.Alternatively, the negative electrode material for a lithium ion secondary battery may be prepared by a method comprising mixing silicon particles or silicon compound particles including microcrystalline silicon, a conductive carbon-based material, and an aqueous solution of a silane coupling agent under high shear force.

상기 원료들을 혼합하기 위한 장치로는, 강한 응집력을 극복할 수 있는 분쇄기와 같은 기능(충격, 압축, 마찰 등)이 결합되어 전단력을 가할 수 있는 분말 혼합 장치이면 특별히 한정되지는 않지만, 자전/공전 믹서 등의 혼합 장치나 유성 볼밀 등이 사용될 수 있다.The device for mixing the raw materials is not particularly limited as long as it is a powder mixing device capable of applying a shearing force by combining functions (impact, compression, friction, etc.) such as a pulverizer capable of overcoming a strong cohesive force. A mixing device such as a mixer or a planetary ball mill may be used.

또한 상기 전단력을 가하면서 혼합하는 장치의 일례로서 고속 교반기를 들 수 있다. 상기 고속 교반기는 규소 입자 또는 규소 화합물 입자와 도전성 탄소계 물질을 수납 가능한 용기 및 용기 내에 회전 가능한 날개를 갖는 장치라면 특별히 제한되지 않는다.Further, as an example of a device for mixing while applying the shearing force, a high-speed stirrer may be mentioned. The high-speed stirrer is not particularly limited as long as it has a container capable of accommodating silicon particles or silicon compound particles and a conductive carbon-based material, and a rotating blade in the container.

상기 고속 교반기의 날개의 회전 각속도는 아래 식으로 계산될 수 있고, 예를 들어 15 m/s 이상일 수 있다.The rotational angular speed of the blades of the high-speed stirrer may be calculated by the following equation, and may be, for example, 15 m/s or more.

회전 각속도 (m/s) = 회전수 (rpm) × 날개지름 (m) × π / 60Rotation angular velocity (m/s) = number of revolutions (rpm) × blade diameter (m) × π / 60

바람직하게는 상기 고속 교반기의 날개의 회전 각속도는 15 m/s 내지 90 m/s일 수 있고, 상기 범위 내일 때 통상의 장치에서 구현이 용이하면서 표면의 친수화의 효과가 충분할 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 고속 교반기의 날개의 회전 각속도는 30 m/s 내지 70 m/s일 수 있고, 상기 범위 내일 때 필요한 처리시간을 보다 단축하면서 비용도 더욱 낮출 수 있다.Preferably, the rotational angular speed of the blades of the high-speed stirrer may be 15 m/s to 90 m/s, and when it is within the above range, it is easy to implement in a conventional device and the effect of hydrophilizing the surface may be sufficient. More preferably, the rotational angular speed of the blades of the high-speed stirrer may be 30 m/s to 70 m/s, and when it is within the above range, the required processing time may be further shortened and the cost may be further lowered.

또한 상기 고전단력 하의 혼합 시간은 바람직하게는 1분 내지 60분일 수 있고, 상기 범위 내일 때 혼합 효과가 충분하면서 과다한 시간 소요에 따른 생산성의 저하를 방지할 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 고전단력 하의 혼합 시간은 5분 내지 60분일 수 있고, 상기 범위 내일 때 표면 친수화의 효과를 보다 안정되게 얻을 수 있다.In addition, the mixing time under the high shear force may preferably be 1 minute to 60 minutes, and when it is within the above range, the mixing effect is sufficient and a decrease in productivity due to an excessive amount of time can be prevented. More preferably, the mixing time under the high shear force may be 5 minutes to 60 minutes, and when it is within the above range, the effect of surface hydrophilization can be obtained more stably.

또한 제조 과정에서 입자들의 입경을 소정 범위를 조절하기 위해, 잘 알려진 분쇄기 또는 분급기가 사용될 수 있다. In addition, a well-known grinder or classifier may be used in order to control the particle diameter of the particles in a predetermined range during the manufacturing process.

상기 분쇄기는, 예를 들어, 공, 구슬 등의 분쇄 매체를 운동시켜 그 운동 에너지에 의한 충격력, 마찰력 또는 압축력을 이용하여 대상물을 분쇄하는 볼 밀, 롤러에 의한 압축력을 이용하여 분쇄하는 롤러 밀, 대상물을 빠르게 충돌시켜 그 충격력에 의해 분쇄하는 제트 밀, 로터 회전에 의해 고정된 해머에 충돌시켜 대상물을 분쇄하는 해머 밀, 전단력을 이용하는 콜로이드 밀 등이 이용된다. 분쇄는 습식 분쇄 또는 건식 분쇄 모두 가능하다.The pulverizer may include, for example, a ball mill for pulverizing an object using an impact force, frictional force, or compression force by the kinetic energy by moving a pulverizing medium such as balls and beads, a roller mill pulverizing using a compression force by a roller, A jet mill for rapidly colliding an object and crushing it by its impact force, a hammer mill for crushing an object by colliding with a fixed hammer by rotating a rotor, and a colloid mill using shear force are used. Grinding can be either wet grinding or dry grinding.

또한 분쇄 후 입도 분포를 조절하기 위해 건식 분급 및 습식 분급, 또는 체에 의한 분급을 수행할 수 있다. 건식 분급은 주로 기류를 이용하여, 분산, 분리(미세 입자와 굵은 입자의 분리), 포집(고체와 기체의 분리) 및 배출의 과정을 순차적으로 또는 동시에 수행하는 것이다. 이때, 입자 상호 간의 간섭, 입자 모양, 기류의 혼란, 속도 분포, 정전기 영향 등에 의해 분급 효율이 저하되지 않도록 분급 이전에 전처리(수분, 분산도, 습도 조절)를 실시하고, 기류 내 수분이나 산소 농도를 조절할 수 있다. 또한 사이클론 등의 건식 분급기가 일체가 되어 있는 타입은 한 번에 분쇄와 분급이 이루어져 원하는 입경 분포를 달성할 수 있다.In addition, in order to control the particle size distribution after pulverization, dry classification, wet classification, or classification by sieve may be performed. Dry classification is a process of dispersing, separating (separating fine particles and coarse particles), collecting (separating solids and gases), and discharging sequentially or simultaneously using airflow. At this time, pre-treatment (moisture, dispersion, humidity control) is performed before classification so that classification efficiency is not lowered due to interference between particles, particle shape, airflow confusion, velocity distribution, and static electricity effects, and moisture or oxygen concentration in the airflow. Can be adjusted. In addition, a type in which a dry classifier such as a cyclone is integrated can be pulverized and classified at a time to achieve a desired particle size distribution.

리튬이온 이차전지용 음극Anode for lithium ion secondary battery

본 발명은 또한 상기 리튬이온 이차전지용 음극재 및 집전체를 포함하는 리튬이온 이차전지용 음극을 제공한다.The present invention also provides a negative electrode for a lithium ion secondary battery including the negative electrode material and a current collector for the lithium ion secondary battery.

상기 리튬이온 이차전지용 음극재는 앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 음극재를 사용하며, 그 외 집전체는 리튬이온 이차전지용 음극에 사용되는 통상적인 금속 박막 등을 사용할 수 있다.The negative electrode material for a lithium ion secondary battery uses the negative electrode material of the present invention as described above, and the other current collector may be a conventional metal thin film used for a negative electrode for a lithium ion secondary battery.

상기 리튬이온 이차전지용 음극은 상기 집전체에 음극재를 도포하고 건조하여 얻을 수 있다. The negative electrode for a lithium ion secondary battery may be obtained by applying a negative electrode material to the current collector and drying it.

이때 상기 음극재는 페이스트 형태로 만든 후 상기 집전체에 도포될 수 있다.At this time, the negative electrode material may be formed in a paste form and then applied to the current collector.

상기 음극재 페이스트는 음극재를 바인더 고분자, 용매와 혼합하여 제조될 수 있다. 이때 용매의 배합량은 상기 음극재 페이스트가 높은 점성을 갖도록 조절될 수 있다. 또한 상기 혼합은 높은 전단력 하에서 수행하는 것이 좋으며, 이를 위해 반죽 롤, 단일 또는 이중 축을 갖는 니더 등의 혼련 장치, 헨셀 믹서, 디스펜서, 자전/공전 믹서 등의 혼합 장치, 유성 밀 등을 사용할 수 있다. 이후, 용매, 희석액 등을 필요에 따라 더 첨가하여 성막에 적합한 페이스트를 얻을 수 있다.The negative electrode material paste may be prepared by mixing the negative electrode material with a binder polymer and a solvent. At this time, the blending amount of the solvent may be adjusted so that the negative electrode material paste has high viscosity. In addition, the mixing is preferably carried out under a high shear force, and for this purpose, a kneading device such as a kneading roll, a kneader having a single or double shaft, a Henschel mixer, a dispenser, a mixing device such as a rotation/revolution mixer, a planetary mill, or the like can be used. Thereafter, a solvent, a diluent, or the like may be further added as necessary to obtain a paste suitable for film formation.

이와 같은 음극재 페이스트를 금속박 등의 집전체에 도포 및 건조한 후 접착성을 향상시키기 위해 롤 등으로 가압할 수 있다. After coating and drying such a negative electrode material paste on a current collector such as a metal foil, it may be pressed with a roll or the like to improve adhesion.

또한 초기 효율을 높이기 위해 불활성 분위기 또는 진공 하에서 고온에서 열처리를 수행할 수 있다. 이때 열처리 온도는 바인더 고분자의 내열성에 따라 다르지만, 폴리아믹산 타입의 폴리이미드 및 폴리아미드이미드는 250℃ 이상, 그 외 이미드화가 완결된 고분자는 200℃ 이상이 바람직하고, 처리 시간을 포함하여 최적화를 위한 처리 조건을 적절하게 조절할 수 있다.In addition, heat treatment may be performed at high temperature under an inert atmosphere or vacuum in order to increase initial efficiency. At this time, the heat treatment temperature varies depending on the heat resistance of the binder polymer, but the polyamic acid-type polyimide and polyamideimide is preferably 250°C or higher, and for other imidized polymers, 200°C or higher is preferable. The treatment conditions for it can be appropriately adjusted.

리튬이온 이차전지Lithium ion secondary battery

본 발명은 또한 상기 리튬이온 이차전지용 음극, 양극 및 전해질을 포함하는 리튬이온 이차전지를 제공한다. 상기 리튬이온 이차전지용 음극은 앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 음극을 사용하며, 그 외 리튬이온 이차전지에서 사용되는 통상적인 양극, 전해질, 분리막 등을 이용할 수 있다.The present invention also provides a lithium ion secondary battery comprising the negative electrode, a positive electrode and an electrolyte for the lithium ion secondary battery. The negative electrode for a lithium ion secondary battery uses the negative electrode of the present invention as described above, and other conventional positive electrodes, electrolytes, separators, etc. used in lithium ion secondary batteries may be used.

[실시예][Example]

상기 내용을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 실시예의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The above will be described in more detail by the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only, and the scope of the examples is not limited thereto.

실시예 1Example 1

모노실란(SiH4)을 유동상 반응기(FBR)에서 열분해하여 다결정 규소를 제조하는 과정에서 부산물로 얻어지는 입경 0.1~100 ㎛의 미결정 규소 분말(XRD에 의한 결정자 크기 10 nm, 비중 2.01)을 비드 밀에서 분쇄하여 평균 입경 0.9 ㎛의 미결정 규소 분말을 제조하였다. 상기 규소 분말 10 g 및 평균 입경 5 ㎛의 천연흑연(PAS-C1, 포스코켐텍사) 90 g을 건식 입자 복합화 장치(메카노퓨전TM, 호소카와 미크론사)로 공기 분위기 하에 10 분간 혼합하여 복합체를 얻었다. 여기에 실란 커플링제로 N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란(Z-6020, DowCorning사)의 1 중량% 수용액 50 g을 첨가하고 충분히 교반 후 건조하여 음극재를 얻었다. Microcrystalline silicon powder (crystallite size 10 nm by XRD, specific gravity 2.01) of 0.1-100 μm obtained as a by-product in the process of pyrolyzing monosilane (SiH 4) in a fluidized bed reactor (FBR) to produce polycrystalline silicon is bead milled. Pulverized at, to prepare a microcrystalline silicon powder having an average particle diameter of 0.9 µm. 10 g of the silicon powder and 90 g of natural graphite (PAS-C1, POSCO Chemtech Co., Ltd.) having an average particle diameter of 5 µm were mixed for 10 minutes in an air atmosphere with a dry particle complexing device (MekanoFusion TM , Hosokawa Micron Co., Ltd.) to obtain a composite. . 50 g of a 1% by weight aqueous solution of N-β-(aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilane (Z-6020, DowCorning) as a silane coupling agent was added thereto, stirred sufficiently, and dried to obtain a negative electrode material. .

상기 음극재 100 중량부에 폴리아믹산 타입 폴리이미드(U-바니쉬 A, 우베코산사)를 고형분 기준 15 중량부가 되도록 첨가하고, 1시간 동안 기계적 교반을 통해 충분히 혼합하였다.Polyamic acid type polyimide (U-varnish A, Ubekosan) was added to 100 parts by weight of the negative electrode material so as to be 15 parts by weight based on solid content, and sufficiently mixed through mechanical stirring for 1 hour.

이후, 소량의 용매(N-메틸피롤리돈, NMP)로 점도를 조절하여 음극재 페이스트를 제조하였다. 상기 음극재 페이스트를 닥터 블레이드를 이용하여 건조 후의 두께가 약 20 ㎛가 되도록 동박에 도포하고 100℃의 진공 건조기에서 건조하였다. 이후, 가압 롤로 압착하고 200℃ 진공 건조기에서 4시간 열처리하여 규소-흑연 복합 전극을 얻었다.Thereafter, the viscosity was adjusted with a small amount of solvent (N-methylpyrrolidone, NMP) to prepare a negative electrode material paste. The negative electrode material paste was applied to the copper foil so that the thickness after drying was about 20 μm using a doctor blade, and dried in a vacuum dryer at 100°C. Then, it was compressed with a pressure roll and heat-treated in a vacuum dryer at 200° C. for 4 hours to obtain a silicon-graphite composite electrode.

실시예 2Example 2

금속 규소 분말을 열 플라즈마 장치에서 증발시킨 후 800℃로 제어한 증착판에 증착시켜 다결정 규소 덩어리(XRD에 의한 결정자 크기 15 nm, 비중 2.10)를 얻고, 조크러셔(jaw crusher)로 분쇄 후 제트 밀에서 분쇄하여 평균 입경 0.5 ㎛의 미결정 규소 분말을 제조하였다. 상기 규소 분말 30 g 및 평균 입경 5 ㎛의 천연흑연(PAS-C1, 포스코켐텍사) 70 g을 유성 볼밀로 공기 분위기 하에서 10분 동안 높은 전단력을 가하면서 혼합하여 복합체를 얻었다. 여기에 실란 커플링제로 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란(A-187, 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈사)의 1 중량% 초산 수용액(초산 농도 1 중량%) 100 g을 첨가하고, 충분히 건조하여 음극재를 얻었다. After evaporating the metal silicon powder in a thermal plasma device, it is deposited on a deposition plate controlled at 800°C to obtain a polycrystalline silicon mass (crystallite size of 15 nm by XRD, specific gravity 2.10), pulverized with a jaw crusher, and then jet mill Pulverized at, to prepare a microcrystalline silicon powder having an average particle diameter of 0.5 µm. 30 g of the silicon powder and 70 g of natural graphite (PAS-C1, POSCO Chemtech) having an average particle diameter of 5 μm were mixed with a planetary ball mill while applying high shearing force for 10 minutes in an air atmosphere to obtain a composite. Add 100 g of a 1% by weight acetic acid aqueous solution (1% by weight of acetic acid concentration) of 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane (A-187, Momentive Performance Materials) as a silane coupling agent, and dry sufficiently. A negative electrode material was obtained.

상기 음극재 100 중량부에 아크릴계 바인더(Aquacharge, 스미토모 세이카사)를 고형분 기준 5 중량부가 되도록 첨가하고, 1 시간 동안 기계적 교반을 실시하여 충분히 혼합하였다. 그 후, 소량의 이온교환수로 점도를 조절하여 음극재 페이스트를 제조하였다. 상기 음극재 페이스트를 닥터 블레이드를 이용하여 건조 후의 두께가 약 20 ㎛가 되도록 동박에 도포하고 100℃의 진공 건조기에서 건조하였다. 이후, 가압 롤로 압착하고 80℃ 진공 건조기에서 12시간 열처리하여 규소-흑연 복합 전극을 얻었다.An acrylic binder (Aquacharge, Sumitomo Seika) was added to 100 parts by weight of the negative electrode material so as to be 5 parts by weight based on solid content, and mechanically stirred for 1 hour to sufficiently mix. Thereafter, the viscosity was adjusted with a small amount of ion-exchanged water to prepare a negative electrode material paste. The negative electrode material paste was applied to copper foil so that the thickness after drying was about 20 μm using a doctor blade, and dried in a vacuum dryer at 100°C. Thereafter, it was compressed with a pressure roll and heat-treated in a vacuum dryer at 80° C. for 12 hours to obtain a silicon-graphite composite electrode.

실시예 3Example 3

금속 규소 분말을 열 플라즈마 장치에서 증발하고 800℃로 제어한 증착판에 증착시켜 다결정 규소 덩어리(XRD에 의한 결정자 크기 15 nm, 비중 2.10)를 얻고, 조크러셔(jaw crusher)로 분쇄 후 제트 밀에서 분쇄하여 평균 입경 5.1 ㎛의 미결정 규소 분말을 제조하였다. 상기 규소 분말을 튜브형 전기로 내부에 넣고 메탄 가스와 탄산 가스를 각각 1 L/min씩 흘리며 1100 ℃에서 1시간 동안 반응시켜 표면에 탄소가 5 중량%로 코팅된 규소 분말을 제조하였다.The silicon metal powder was evaporated in a thermal plasma apparatus and deposited on a vapor deposition plate controlled at 800°C to obtain a polycrystalline silicon mass (crystallite size of 15 nm by XRD, specific gravity 2.10), pulverized with a jaw crusher, and then in a jet mill. By pulverizing, microcrystalline silicon powder having an average particle diameter of 5.1 µm was prepared. The silicon powder was placed inside a tube-type electric furnace and reacted at 1100° C. for 1 hour while flowing methane gas and carbon dioxide gas at 1 L/min, respectively, to prepare silicon powder coated with 5% by weight of carbon on the surface.

상기 탄소 코팅된 규소 분말 30 g 및 평균 입경 9 ㎛의 천연흑연(PAS-C1, 포스코켐텍사) 70 g을 실란 커플링제로 메틸비닐디에톡시실란(시그마 알드리치사)의 2 g을 첨가하고, 건식 입자 복합화 장치(메카노퓨전TM, 호소카와 미크론사)로 공기 분위기 하에서 10분 동안 높은 전단력을 가하면서 혼합하고 건조하여 음극재를 얻었다. 상기 음극재를 사용하여, 실시예 2와 동일한 방법으로 규소-흑연 복합 전극을 얻었다.30 g of the carbon-coated silicon powder and 70 g of natural graphite (PAS-C1, POSCO Chemtech) having an average particle diameter of 9 μm were added 2 g of methylvinyl diethoxysilane (Sigma Aldrich) as a silane coupling agent, and dry A negative electrode material was obtained by mixing and drying while applying high shearing force for 10 minutes in an air atmosphere with a particle complexing device (MekanoFusion TM, Hosokawa Micron Corporation). Using the negative electrode material, a silicon-graphite composite electrode was obtained in the same manner as in Example 2.

실시예 4Example 4

모노실란을 수소 분위기 하의 관상로에서 800℃에서 열분해하여 평균 입경 25 nm의 미결정 규소 분말(결정자 크기 20 nm)을 제조하였다. 상기 규소 분말 10 중량부 및 평균 입경 5 ㎛의 천연흑연(PAS-C1, 포스코켐텍사) 90 중량부를 건식 입자 복합화 장치(메카노퓨전TM, 호소카와 미크론사)에 의해 공기 분위기 하에서 10 분간 혼합하여 복합체를 얻었다. 여기에 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란(A-187, 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈사)의 1 중량% 초산 수용액(초산 농도 1 중량%) 300 g을 첨가하고, 충분히 건조하여 음극재를 얻었다. 이후, 실시예 2와 동일한 방법으로 규소-흑연 복합 전극을 얻었다.Monosilane was pyrolyzed at 800° C. in a tube furnace under a hydrogen atmosphere to prepare microcrystalline silicon powder (crystallite size of 20 nm) having an average particle diameter of 25 nm. 10 parts by weight of the silicon powder and 90 parts by weight of natural graphite (PAS-C1, POSCO Chemtech Co., Ltd.) having an average particle diameter of 5 µm are mixed for 10 minutes in an air atmosphere using a dry particle complexing device (MekanoFusion TM, Hosokawa Micron Co., Ltd.). Got it. 300 g of 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane (A-187, Momentive Performance Materials, Inc.) of 1% by weight acetic acid solution (1% by weight of acetic acid concentration) was added thereto, followed by drying sufficiently to obtain a negative electrode material. . Thereafter, a silicon-graphite composite electrode was obtained in the same manner as in Example 2.

실시예 5 Example 5

규소 및 이산화규소로부터 기상합성법으로 얻어진 결정질 규소 산화물(DSO, 대주전자재료사)(평균 입경 5 ㎛, 결정자 크기 5 nm, 탄소 함유량 5 중량%) 15 중량부 및 평균 입경 5 ㎛의 천연흑연(PAS-C1, 포스코켐텍사) 83 중량부, 카본블랙(슈퍼 P, 이메리사) 2 중량부를 헨셀 믹서(Henschel Mixer)에 투입하여 공기 분위기 하에 5000 rpm으로 20 분간 혼합하여 복합체를 얻었다. 여기에 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란(A-187, 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈사)의 1 중량% 초산 수용액(초산 농도 1 중량%) 50 g을 첨가하고 2000 rpm으로 10분간 혼합한 후, 충분히 건조하여 음극재를 얻었다. 이후, 실시예 2와 동일한 방법으로 규소-흑연 복합 전극을 얻었다.Crystalline silicon oxide (DSO, Daeju Electronics Co., Ltd.) obtained from silicon and silicon dioxide by gas phase synthesis (average particle diameter 5 µm, crystallite size 5 nm, carbon content 5 wt%) 15 parts by weight and natural graphite (PAS) having an average particle diameter of 5 µm -C1, POSCO Chemtech Co., Ltd.) 83 parts by weight, carbon black (Super P, Imeri Co.) 2 parts by weight of the Henschel Mixer (Henschel Mixer) was mixed for 20 minutes at 5000 rpm in an air atmosphere to obtain a composite. After adding 50 g of 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane (A-187, Momentive Performance Materials, Inc.) of 1% by weight acetic acid solution (1% by weight of acetic acid concentration) and mixing at 2000 rpm for 10 minutes , Sufficiently dried to obtain a negative electrode material. Thereafter, a silicon-graphite composite electrode was obtained in the same manner as in Example 2.

실시예 6Example 6

마그네슘, 규소 및 이산화규소로부터 기상합성법으로 얻어진 규소 산화물을 탄소 코팅하여 얻어진 탄소-규소 복합 산화물(DMSO, 대주전자재료사)(평균 입경 5 ㎛, 규소결정자 크기 10 nm, 마그네슘 함량 10 중량%, 탄소 함유량 5 중량%)를 규소 분말로 준비하였다. 상기 규소 분말 20 중량부 및 평균 입경 5 ㎛의 천연흑연(PAS-C1, 포스코켐텍사) 77.5 중량부, 카본블랙(슈퍼 P, 이메리사) 2 중량부, 카본나노튜브 0.5 중량부를 건식 입자 복합화 장치(메카노퓨전TM AMS, 호소카와 미크론사)에 의해 공기 분위기하에 10분간 혼합하여 복합체를 얻었다. 여기에 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란(A-187, 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈사)의 1 중량% 초산 수용액 (초산 농도 1 중량%) 500 g을 첨가하고, 충분히 건조하여 음극재를 얻었다. 이후, 실시예 2와 동일한 방법으로 규소-흑연 복합 전극을 얻었다.Carbon-silicon composite oxide (DMSO, Daejoo Electronic Materials Co., Ltd.) obtained by carbon coating silicon oxide obtained by gas phase synthesis from magnesium, silicon and silicon dioxide (average particle diameter 5 µm, silicon crystallite size 10 nm, magnesium content 10% by weight, carbon) Content 5% by weight) was prepared as a silicon powder. 20 parts by weight of the silicon powder and 77.5 parts by weight of natural graphite (PAS-C1, POSCO Chemtech) having an average particle diameter of 5 µm, 2 parts by weight of carbon black (Super P, Imeri), 0.5 parts by weight of carbon nanotubes, dry particle composite A composite was obtained by mixing for 10 minutes in an air atmosphere with an apparatus (MechanoFusion ™ AMS, Hosokawa Micron Corporation). To this was added 500 g of a 1% by weight aqueous acetic acid solution (1% by weight acetic acid concentration) of 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane (A-187, Momentive Performance Materials), and sufficiently dried to obtain a negative electrode material. . Thereafter, a silicon-graphite composite electrode was obtained in the same manner as in Example 2.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1의 절차를 반복하되, 실란 커플링제를 첨가하지 않은 채로, 규소-흑연 복합 전극을 제조하였다. The procedure of Example 1 was repeated, but without adding a silane coupling agent, a silicon-graphite composite electrode was prepared.

비교예 2 Comparative Example 2

상기 실시예 1의 절차를 반복하되, 규소 분말로서 미결정 규소 분말 대신, Elkem사의 산업용 금속 규소 분말(Silgrain HQ 10 ㎛ 계열 제품, 결정자 크기: 300 nm 초과)을 비드 밀에서 추가 분쇄하여 얻은 미분말(평균 입경 0.88 ㎛)을 이용하여, 규소-흑연 복합 전극을 제조하였다.The procedure of Example 1 was repeated, but instead of the microcrystalline silicon powder as the silicon powder, a fine powder obtained by further grinding Elkem's industrial metal silicon powder (Silgrain HQ 10 µm series product, crystallite size: more than 300 nm) in a bead mill (average A silicon-graphite composite electrode was prepared using a particle diameter of 0.88 µm).

비교예 3Comparative Example 3

금속 규소 분말을 열 플라즈마 장치에서 증발하고 800℃로 제어한 증착판에 증착시켜 다결정 규소 덩어리(XRD에 의한 결정자 크기 15 nm, 비중 2.10)를 얻고, 조크러셔(jaw crusher)로 분쇄 후 제트 밀에서 분쇄하여 평균 입경 5.1 ㎛의 미결정 규소 분말을 제조하였다. 상기 규소 분말 30 g 및 평균 입경 9 ㎛의 천연흑연(PAS-C1, 포스코켐텍사) 70 g을 건식 입자 복합화 장치(메카노퓨전TM, 호소카와 미크론사)로 공기 분위기 하에 10 분간 혼합하여 복합체를 얻었다. 이를 표면에 실란 커플링제로 코팅하지 않은 채로 음극재로 사용하여, 실시예 2와 동일한 방법으로 규소-흑연 복합 전극을 얻었다.The silicon metal powder was evaporated in a thermal plasma apparatus and deposited on a vapor deposition plate controlled at 800°C to obtain a polycrystalline silicon mass (crystallite size of 15 nm by XRD, specific gravity 2.10), pulverized with a jaw crusher, and then in a jet mill. By pulverizing, microcrystalline silicon powder having an average particle diameter of 5.1 µm was prepared. 30 g of the silicon powder and 70 g of natural graphite (PAS-C1, POSCO Chemtech Co., Ltd.) having an average particle diameter of 9 µm were mixed in an air atmosphere with a dry particle complexing device (MekanoFusionTM, Hosokawa Micron Co., Ltd.) for 10 minutes to obtain a composite. . This was used as a negative electrode material without being coated with a silane coupling agent on the surface, and a silicon-graphite composite electrode was obtained in the same manner as in Example 2.

비교예 4Comparative Example 4

상기 실시예 4의 절차를 반복하되, 규소 분말로서 OCI사의 로드형 다결정 규소 분쇄 분말(평균 입경 5.5 ㎛) 10 중량부 및 평균 입경 5 ㎛의 천연흑연(PAS-C1, 포스코켐텍사) 90 중량부를 유성 볼밀에서 10분간 혼합하여 복합체를 얻고, 바인더로서 에멀젼 타입 SBR계 바인더(RD2001, JSR)사용하여, 규소-흑연 복합 전극을 제작하였다. The procedure of Example 4 was repeated, but as silicon powder, 10 parts by weight of OCI's rod-shaped polycrystalline silicon pulverized powder (average particle diameter 5.5 µm) and 90 parts by weight of natural graphite (PAS-C1, POSCO Chemtech) having an average particle diameter of 5 µm A composite was obtained by mixing in a planetary ball mill for 10 minutes, and a silicon-graphite composite electrode was prepared using an emulsion-type SBR-based binder (RD2001, JSR) as a binder.

이상 제조된 실시예 및 비교예의 구성을 하기 표 1에 정리하였다.The configurations of the Examples and Comparative Examples prepared above are summarized in Table 1 below.

시험예Test example

상기 실시예 및 비교예의 음극재를 이용하여 제조된 규소-흑연 복합 전극을 포함하는 리튬이온 이차전지를 제작하여 평가하였다. 상기 규소-흑연 복합 전극을 직경 14 mm의 원형으로 펀칭해서 음극을 제조하고, 반대극으로 두께 0.3 mm의 리튬 박막을 사용하였다. 또한 분리막으로 두께 0.1 mm의 다공질 폴리에틸렌 시트를 사용하고, 전해액으로 에틸렌카보네이트(EC)와 디에틸렌카보네이트(DEC)를 체적비 1:1로 혼합한 용액에 1M 농도의 LiPF6를 용해시켜 사용하였다. 이들 구성 요소들을 이용하여 두께 2 mm 및 직경 32 mm(소위 CR2032형 코인 셀)의 리튬이온 이차전지를 제작하였다.A lithium ion secondary battery including a silicon-graphite composite electrode manufactured using the negative electrode materials of the above Examples and Comparative Examples was fabricated and evaluated. The silicon-graphite composite electrode was punched into a circle having a diameter of 14 mm to prepare a negative electrode, and a lithium thin film having a thickness of 0.3 mm was used as a counter electrode. In addition, a porous polyethylene sheet having a thickness of 0.1 mm was used as a separator, and LiPF 6 having a concentration of 1 M was dissolved in a solution in which ethylene carbonate (EC) and diethylene carbonate (DEC) were mixed at a volume ratio of 1:1 as an electrolyte. Using these components, a lithium ion secondary battery having a thickness of 2 mm and a diameter of 32 mm (so-called CR2032 type coin cell) was manufactured.

상기 리튬이온 이차전지를 밤새 실온에서 방치한 후 충방전 시험을 실시했다. 시험 전에 개방 회로 전압은 4.0 V이었고, 정전류 0.1 mA에서 전압이 0.00 V가 될 때까지 전극 중 리튬의 흡장(충전)을 실시한 후, 정전류 0.1 mA에서 전압이 3.0 V가 될 때까지 전극에서 리튬 이온의 방출(방전)를 실시하여, 규소 함유 비정질 탄소 분말을 포함하는 전극을 평가했다. 음극재 1 g 당 용량으로 환산한 충방전 평가 결과를 하기 표 1에 정리하였다.The lithium ion secondary battery was allowed to stand at room temperature overnight, and then a charge/discharge test was performed. Before the test, the open circuit voltage was 4.0 V, and lithium was inserted (charged) in the electrode at a constant current of 0.1 mA until the voltage became 0.00 V, and then lithium ions at the electrode at a constant current of 0.1 mA until the voltage became 3.0 V. Was discharged (discharged) to evaluate an electrode containing silicon-containing amorphous carbon powder. The results of charging and discharging evaluation converted into capacity per 1 g of negative electrode material are summarized in Table 1 below.

구 분division 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 규소
분말
silicon
powder
종류Kinds FBR 부산물
분쇄
미결정분말
FBR by-product
smash
Microcrystalline powder
플라즈마
증착 분쇄
미결정분말
plasma
Evaporation crushing
Microcrystalline powder
탄소 코팅된
미결정 규소
분말
Carbon coated
Microcrystalline silicon
powder
실란저온
열분해 생성
미결정분말
Silane low temperature
Pyrolysis generation
Microcrystalline powder
결정질
규소
산화물
Crystalline
silicon
oxide
결정자 크기Crystallite size 10 nm10 nm 15 nm15 nm 15 nm15 nm 20 nm20 nm 5 nm5 nm 평균입경Average particle diameter 0.9 ㎛0.9 μm 0.5 ㎛0.5 μm 6.0 ㎛6.0 μm 25 nm25 nm 5 ㎛5 μm 배합량
(중량부)
Blending amount
(Part by weight)
1010 3030 3030 1010 1515
탄소
물질
carbon
matter
종류Kinds 천연흑연Natural graphite 천연흑연Natural graphite 천연흑연Natural graphite 천연흑연Natural graphite 천연흑연 등Natural graphite, etc.
배합량
(중량부)
Blending amount
(Part by weight)
9090 7070 7070 9090 8585
혼합mix 장치Device 메카노퓨전Mechano Fusion 유성 볼밀Planetary ball mill 메카노퓨전Mechano Fusion 메카노퓨전Mechano Fusion 헨셀 믹서Hensel mixer 실란커플링제Silane coupling agent 종류Kinds 아미노실란Aminosilane 글리시딜
옥시실란
Glycidyl
Oxysilane
비닐실란Vinyl silane 글리시딜
옥시실란
Glycidyl
Oxysilane
글리시딜
옥시실란
Glycidyl
Oxysilane
첨가량
(중량부)
Added amount
(Part by weight)
0.50.5 1.01.0 2.02.0 3.03.0 0.50.5
코팅coating 바인더
배합량
bookbinder
Blending amount
U-바니시 A
15 중량%
U-varnish A
15% by weight
Aquacharge
5.0 중량%
Aquacharge
5.0% by weight
Aquacharge
5.0 중량%
Aquacharge
5.0% by weight
Aquacharge
5.0 중량%
Aquacharge
5.0% by weight
Aquacharge
5.0 중량%
Aquacharge
5.0% by weight
충방전
평가
Charge and discharge
evaluation
초기효율(%)Initial efficiency (%) 9191 8989 9090 9090 8787
초기방전용량(mAh/g)Initial discharge capacity (mAh/g) 750750 15301530 16201620 750750 530530 유지율(%)
(@50사이클)
Retention rate (%)
(@50 cycles)
9292 8585 8686 8989 9191

구 분division 실시예 6Example 6 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 규소
분말
silicon
powder
종류Kinds 탄소-규소 복합 산화물Carbon-silicon composite oxide FBR 부산물
분쇄
미결정분말
FBR by-product
smash
Microcrystalline powder
공업용
금속 규소
분쇄 분말
Industrial
Metal silicon
Crushed powder
플라즈마
증착 분쇄
미결정분말
plasma
Evaporation crushing
Microcrystalline powder
OCI사의
다결정 규소
분쇄 분말
OCI's
Polycrystalline silicon
Crushed powder
결정자 크기Crystallite size 10 nm10 nm 10 nm10 nm >300 nm>300 nm 15 nm15 nm >300 nm>300 nm 입경Particle size 5 ㎛5 μm 0.9 ㎛0.9 μm 0.88 ㎛0.88 μm 5.1 ㎛5.1 μm 5.5 ㎛5.5 μm 배합량
(중량부)
Blending amount
(Part by weight)
2020 1010 1010 3030 1010
탄소
물질
carbon
matter
종류Kinds 천연흑연 등Natural graphite, etc. 천연흑연Natural graphite 천연흑연Natural graphite 천연흑연Natural graphite 천연흑연Natural graphite
배합량
(중량부)
Blending amount
(Part by weight)
8080 9090 9090 7070 9090
혼합mix 장치Device 메카노퓨전Mechano Fusion 메카노퓨전Mechano Fusion 메카노퓨전Mechano Fusion 메카노퓨전Mechano Fusion 유성 볼밀Planetary ball mill 실란
커플링제
Silane
Coupling agent
종류Kinds 글리시딜
옥시실란
Glycidyl
Oxysilane
-- 아미노실란Aminosilane -- 글리시딜
옥시실란
Glycidyl
Oxysilane
첨가량
(중량부)
Added amount
(Part by weight)
55 -- 0.50.5 -- 3.03.0
코팅coating 바인더
배합량
bookbinder
Blending amount
Aquacharge
5.0 중량%
Aquacharge
5.0% by weight
U-바니시 A
15 중량%
U-varnish A
15% by weight
U-바니시 A
15 중량%
U-varnish A
15% by weight
Aquacharge
5.0 중량%
Aquacharge
5.0% by weight
SBR
5.0 중량%
SBR
5.0% by weight
충방전
평가
Charge and discharge
evaluation
초기효율(%)Initial efficiency (%) 8888 9191 9090 8989 8888
초기방전용량(mAh/g)Initial discharge capacity (mAh/g) 550550 740740 730730 15101510 730730 유지율(%)
(@50사이클)
Retention rate (%)
(@50 cycles)
8888 8080 7676 7373 6565

상기 표 1 및 2에서 보듯이, 실시예 1 내지 6의 음극재는 규소계 입자와 도전성 탄소계 물질이 실란 커플링제에 의해 효과적으로 복합되어, 리튬 흡탈착 과정의 부피 변화를 완화함으로써 사이클 특성이 우수하게 평가되었던 반면, 비교예 1 내지 4의 음극재는 사이클 특성이 저조하게 평가되었다.As shown in Tables 1 and 2, in the negative electrode materials of Examples 1 to 6, silicon-based particles and conductive carbon-based materials are effectively combined with a silane coupling agent, thereby reducing the volume change in the lithium adsorption and desorption process, thereby improving cycle characteristics. On the other hand, the negative electrode materials of Comparative Examples 1 to 4 were evaluated poorly in cycle characteristics.

Claims (15)

미결정(微結晶) 규소를 포함하는 규소 입자 또는 규소 화합물 입자, 및 도전성 탄소계 물질로 이루어지는 복합체; 및
상기 복합체의 표면에 코팅된 실란 커플링제를 포함하는, 리튬이온 이차전지용 음극재.
A composite composed of silicon particles or silicon compound particles containing microcrystalline silicon, and a conductive carbon-based material; And
A negative electrode material for a lithium ion secondary battery comprising a silane coupling agent coated on the surface of the composite.
제 1 항에 있어서,
상기 미결정 규소가 2 nm 내지 20 nm의 결정자 크기를 갖는, 리튬이온 이차전지용 음극재.
The method of claim 1,
The microcrystalline silicon has a crystallite size of 2 nm to 20 nm, a negative electrode material for a lithium ion secondary battery.
제 1 항에 있어서,
상기 규소 화합물 입자가 하기 식 (1)의 화합물 및 하기 식 (2)의 화합물 중 적어도 하나를 포함하는, 리튬이온 이차전지용 음극재:
SiOx ...(1) MySiOz ...(2)
상기 식에서 x는 0 < x < 2, 0.02 < y < 0.2, 및 0.8 < z < 1.2이고, M은 Mg, Li, Na, K, B 및 Al로 이루어진 군에서 선택된다.
The method of claim 1,
A negative electrode material for a lithium ion secondary battery, wherein the silicon compound particles contain at least one of a compound of the following formula (1) and a compound of the following formula (2):
SiO x ... (1) M y SiO z ... (2)
In the above formula, x is 0 <x <2, 0.02 <y <0.2, and 0.8 <z <1.2, and M is selected from the group consisting of Mg, Li, Na, K, B, and Al.
제 3 항에 있어서,
상기 규소 화합물 입자가 상기 식 (1)의 화합물을 포함하는, 리튬이온 이차전지용 음극재.
The method of claim 3,
A negative electrode material for a lithium ion secondary battery, wherein the silicon compound particles contain the compound of the formula (1).
제 1 항에 있어서,
상기 규소 화합물 입자가 리튬과 반응 가능한 규소 화합물을 포함하는, 리튬이온 이차전지용 음극재.
The method of claim 1,
A negative electrode material for a lithium ion secondary battery, wherein the silicon compound particles contain a silicon compound capable of reacting with lithium.
제 1 항에 있어서,
상기 규소 입자 또는 상기 규소 화합물 입자가 상기 리튬이온 이차전지용 음극재의 총 중량을 기준으로 30 중량% 내지 80 중량%의 함량으로 포함되는, 리튬이온 이차전지용 음극재.
The method of claim 1,
The silicon particles or the silicon compound particles are contained in an amount of 30% by weight to 80% by weight based on the total weight of the negative electrode material for a lithium ion secondary battery, a negative electrode material for a lithium ion secondary battery.
제 1 항에 있어서,
상기 도전성 탄소계 물질이 천연흑연, 인조흑연, 메조카본마이크로비즈(MCMB), 하드카본, 소프트카본, 그래핀, 환원된 그래핀, 탄소나노튜브, 탄소섬유 및 도전성 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인, 리튬이온 이차전지용 음극재.
The method of claim 1,
The conductive carbon-based material is one selected from the group consisting of natural graphite, artificial graphite, mesocarbon microbeads (MCMB), hard carbon, soft carbon, graphene, reduced graphene, carbon nanotubes, carbon fibers, and conductive carbon black. Above, a negative electrode material for lithium ion secondary batteries.
제 1 항에 있어서,
상기 실란 커플링제가 실란 화합물의 가수 분해물 및 탈수 축합물 중 적어도 하나를 포함하는, 리튬이온 이차전지용 음극재.
The method of claim 1,
The negative electrode material for a lithium ion secondary battery, wherein the silane coupling agent contains at least one of a hydrolyzate and a dehydration condensate of a silane compound.
제 1 항에 있어서,
상기 실란 커플링제가 하기 식 (6)으로 표시되는 실란 화합물 또는 이의 가수분해물을 포함하는, 리튬이온 이차전지용 음극재:
Ra(4-m-n) Si (R')m (Y)n ...(6)
상기 식에서 Ra는 관능기를 갖는 유기기이고, R'는 비가수분해성 탄화수소기이고, Y는 1가의 가수분해성기이고, m은 0 또는 1이고, n + m은 1 내지 3의 정수이다.
The method of claim 1,
A negative electrode material for a lithium ion secondary battery, wherein the silane coupling agent contains a silane compound represented by the following formula (6) or a hydrolyzate thereof:
Ra (4-mn) Si (R') m (Y) n ... (6)
In the above formula, Ra is an organic group having a functional group, R'is a non-hydrolyzable hydrocarbon group, Y is a monovalent hydrolyzable group, m is 0 or 1, and n + m is an integer of 1 to 3.
제 1 항에 있어서,
상기 실란 커플링제가 상기 리튬이온 이차전지용 음극재의 총 중량에 대하여 0.05 중량% 내지 10 중량%의 함량으로 포함되는, 리튬이온 이차전지용 음극재.
The method of claim 1,
The negative electrode material for a lithium ion secondary battery, wherein the silane coupling agent is contained in an amount of 0.05% to 10% by weight based on the total weight of the negative electrode material for a lithium ion secondary battery.
미결정 규소를 포함하는 규소 입자 또는 규소 화합물 입자, 및 도전성 탄소계 물질을 고전단력 하에서 혼합하여 복합체를 형성하는 단계; 및
상기 복합체에 실란 커플링제의 수용액을 첨가하고 혼련하는 단계를 포함하는, 리튬이온 이차전지용 음극재의 제조방법.
Mixing silicon particles or silicon compound particles including microcrystalline silicon, and a conductive carbon-based material under a high shear force to form a composite; And
A method for producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery comprising the step of adding and kneading an aqueous solution of a silane coupling agent to the composite.
제 11 항에 있어서,
상기 복합체의 형성 단계 이전에, 상기 도전성 탄소계 물질을 공기 중의 고전단력 하에서 표면을 친수화 처리하는 단계를 추가로 포함하는, 리튬이온 이차전지용 음극재의 제조방법.
The method of claim 11,
Before the step of forming the composite, the method of manufacturing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery further comprising the step of hydrophilizing the surface of the conductive carbon-based material under high shear force in air.
미결정 규소를 포함하는 규소 입자 또는 규소 화합물 입자, 도전성 탄소계 물질, 및 실란 커플링제의 수용액을 고전단력 하에서 혼합하는 단계를 포함하는, 리튬이온 이차전지용 음극재의 제조방법.
A method for producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, comprising mixing a silicon particle or a silicon compound particle including microcrystalline silicon, a conductive carbon-based material, and an aqueous solution of a silane coupling agent under high shear force.
제 1 항의 리튬이온 이차전지용 음극재 및 집전체를 포함하는 리튬이온 이차전지용 음극.
A negative electrode for a lithium-ion secondary battery comprising the negative electrode material for a lithium-ion secondary battery of claim 1 and a current collector.
제 14 항의 리튬이온 이차전지용 음극, 양극 및 전해질을 포함하는 리튬이온 이차전지.A lithium ion secondary battery comprising a negative electrode, a positive electrode, and an electrolyte for a lithium ion secondary battery of claim 14.
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