KR20220170622A - Manufacturing method of positive electrode active material - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a manufacturing method of positive electrode active materials which uses crystalline compounds represented by chemical formula 1 which is reacted with lithium byproducts remaining in lithium transition metal oxide to form a coating layer having high lithium ion conductivity to minimize lithium byproducts capable of remaining on a surface of a positive electrode active material and to improve capacities and outputs of batteries. The manufacturing method comprises a step which mixes and heat-treats lithium transition metal oxide and the crystalline compounds represented by chemical formula 1 described in the present specification to form a coating layer containing boron and aluminum on the lithium transition metal oxide.

Description

양극 활물질의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF POSITIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL}Manufacturing method of cathode active material {MANUFACTURING METHOD OF POSITIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL}

본 발명은 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조방법 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a cathode active material for a lithium secondary battery.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지며, 사이클 수명이 길고, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing. Among these secondary batteries, lithium secondary batteries having high energy density and voltage, long cycle life, and low self-discharge rate have been commercialized and widely used.

리튬 이차전지의 양극 활물질로는 LiCoO2와 같은 리튬 코발트 산화물, LiNiO2 등과 같은 리튬 니켈 산화물, LiMnO2 또는 LiMn2O4 등과 같은 리튬 망간 산화물, LiFePO4 등과 같은 리튬 인산철 산화물 등의 리튬 전이금속 산화물들이 개발되었으며, 최근에는 Li[NiaCobMnc]O2, Li[NiaCobAlc]O2, Li[NiaCobMncAld]O2와 같이 2종 이상의 전이금속을 포함하는 리튬 복합전이금속 산화물이 개발되어 널리 사용되고 있다.As a cathode active material of a lithium secondary battery, a lithium transition metal such as lithium cobalt oxide such as LiCoO 2 , lithium nickel oxide such as LiNiO 2 , lithium manganese oxide such as LiMnO 2 or LiMn 2 O 4 , and lithium iron phosphate oxide such as LiFePO 4 Oxides have been developed, and more recently, two or more transitions such as Li[Ni a Co b Mn c ]O 2 , Li[Ni a Co b Al c ]O 2 , Li[Ni a Co b Mn c Al d ]O 2 . A lithium composite transition metal oxide containing a metal has been developed and is widely used.

리튬 이차전지의 양극 활물질에는 그 제조 과정에서 반응이 이루어지지 않은 LiOH, Li2CO3 등의 리튬 부산물이 존재할 수 있다. 이와 같은 리튬 부산물을 최소화하기 위해, 기존에는 리튬 부산물과 반응하여 코팅층을 형성하는 알루미늄 산화물, 보론 산화물 또는 이들의 혼합물 등을 코팅 물질로 이용하여, 양극 활물질 표면에 리튬 알루미늄 산화물 및/또는 리튬 보론 산화물을 포함하는 코팅층을 형성시켰다. 그러나, 알루미늄 산화물, 보론 산화물 또는 이들의 혼합물 등을 코팅 물질로 이용하는 경우, 리튬 부산물이 여전히 존재하며, 부산물로 리튬 이온 전도도가 낮은 알루미늄 보론 산화물, 알루미늄 산화물, 보론 산화물, 예를 들어, LiAl5O8, LiB3O5, Al2O3, B2O3 등이 생성되어, 전지의 용량 및 출력이 개선되지 못하고, 저항 증가율이 높은 문제가 있다.Lithium by-products such as LiOH and Li 2 CO 3 that are not reacted during the manufacturing process may be present in the cathode active material of the lithium secondary battery. In order to minimize such lithium by-products, conventionally, aluminum oxide, boron oxide, or a mixture thereof, which reacts with lithium by-products to form a coating layer, is used as a coating material, and lithium aluminum oxide and/or lithium boron oxide are formed on the surface of the positive electrode active material. A coating layer containing was formed. However, when aluminum oxide, boron oxide, or a mixture thereof is used as a coating material, lithium byproducts still exist, and aluminum boron oxide, aluminum oxide, or boron oxide having low lithium ion conductivity as a byproduct, for example, LiAl 5 O 8 , LiB 3 O 5 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , etc. are generated, so that the capacity and output of the battery are not improved and the resistance increase rate is high.

이에 따라, 전지의 출력 및 저항 증가율을 개선시킬 수 있는 코팅층을 포함하는 양극 활물질의 제조방법이 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need for a method for manufacturing a positive electrode active material including a coating layer capable of improving the output and resistance increase rate of a battery.

본 발명의 과제는 양극 활물질 표면에 리튬 이온 전도도가 높은 코팅층을 형성시킬 수 있는 양극 활물질 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a cathode active material capable of forming a coating layer having high lithium ion conductivity on the surface of the cathode active material.

본 발명은 리튬 전이금속 산화물과 하기 화학식 1로 표시되는 결정성 화합물을 혼합하고 열처리하여, 상기 리튬 전이금속 산화물 상에 붕소 및 알루미늄을 포함하는 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 양극 활물질의 제조방법을 제공한다.The present invention is a method for producing a cathode active material comprising mixing and heat-treating a lithium transition metal oxide and a crystalline compound represented by Formula 1 to form a coating layer containing boron and aluminum on the lithium transition metal oxide. provides

[화학식 1][Formula 1]

AlxByOz Al x B y O z

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

x, y, z는 2 이상의 정수이다.x, y, z are integers greater than or equal to 2;

본 발명은 리튬 전이금속 산화물에 잔류하는 리튬 부산물과 반응하여 리튬 이온 전도도가 높은 코팅층을 형성시킬 수 있는 화학식 1로 표시되는 결정성 화합물을 이용함으로써, 양극 활물질의 표면에 남을 수 있는 리튬 부산물을 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전지의 출력 및 저항 증가율을 개선시킬 수 있다.The present invention minimizes lithium by-products that may remain on the surface of a positive electrode active material by using a crystalline compound represented by Formula 1 capable of forming a coating layer having high lithium ion conductivity by reacting with lithium by-products remaining in a lithium transition metal oxide. In addition, it is possible to improve the output and resistance increase rate of the battery.

도 1은 실시예 1에서 사용한 Al4B2O9의 XRD 그래프, 비교예 1에서 사용한 AlBO3의 XRD 그래프를 나타낸 도면이다.
도 2는 실시예 1에서 제조된 양극 활물질의 SEM 이미지이다.
1 is a view showing an XRD graph of Al 4 B 2 O 9 used in Example 1 and an XRD graph of AlBO 3 used in Comparative Example 1;
2 is a SEM image of the cathode active material prepared in Example 1.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.The terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this specification, terms such as "comprise", "comprise" or "having" are intended to indicate that there is an embodied feature, number, step, component, or combination thereof, but one or more other features or It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, components, or combinations thereof is not precluded.

본 명세서에서, "상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.In this specification, the term “on” means not only the case where a certain component is formed directly on top of another component, but also the case where a third component is interposed between these components.

본 명세서에서, 1차 입자는 주사전자현미경(SEM) 측정 시 관측되는 최소 단위 입자를 의미한다. 2차 입자는 2차 입자를 구성하는 1차 입자에 대한 의도적인 응집 또는 조립 공정 없이도 1차 입자 간의 물리적 또는 화학적 결합에 의해 1차 입자들끼리 응집된 응집체, 즉 2차 구조체를 의미한다.In the present specification, the primary particle refers to the smallest unit particle observed when measuring with a scanning electron microscope (SEM). Secondary particles refer to an aggregate, that is, a secondary structure, in which primary particles are aggregated by physical or chemical bonding between primary particles without intentional aggregation or assembling of the primary particles constituting the secondary particles.

본 명세서에서, 단입자 형태는 종래의 방법으로 제조된 수십~수백 개의 1차 입자들이 응집되어 형성되는 구형의 2차 입자 형태와 대비되는 개념으로, 입자별로 각각 독립된 및/또는 구분된 상(phase)을 이루도록 서로 분리 및/또는 분산되어 있는 형태이나, 2개 내지 10개의 입자가 서로 부착된 형태 등을 포함할 수 있다.In the present specification, the single particle form is a concept in contrast to the form of spherical secondary particles formed by aggregation of tens to hundreds of primary particles prepared by the conventional method, and each particle is independently and / or separated phase ), or may include a form in which 2 to 10 particles are attached to each other, or the form in which they are separated and / or dispersed from each other to form.

본 명세서에서, 결정성 화합물은 결정성 고체(crystalline solid)로 원자들이 질서 없이 배열된 비정질(amorphous) 화합물, 비결정성(noncrystalline) 화합물과 대비되는 개념이다.In the present specification, a crystalline compound is a crystalline solid (crystalline solid) and is a concept in contrast to an amorphous compound and a noncrystalline compound in which atoms are arranged in no order.

양극 활물질 제조방법Cathode active material manufacturing method

본 발명자들은 리튬 부산물을 제거하기 위해 리튬 부산물과 반응하는 코팅 물질로 화학식 1로 표시되고, 결정성 고체인 화합물을 이용하는 경우, 리튬 이온 전도도가 높은 코팅층이 형성되어, 전지의 출력 및 저항 증가율을 개선시킬 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다. 즉, 본 발명자들은 화학식 1로 표시되는 결정성 화합물을 이용하는 경우, 비정질 화합물인 AlBO3이나 Al(OH)3와 H3BO3의 혼합물을 이용하여 코팅층을 형성하는 경우보다 리튬 이온 전도도가 높은 Li-Al-B-O 고용체가 더 많이 생성되는 것을 알아내었다. 그리고, 화학식 1로 표시되는 결정성 화합물을 이용하는 경우, 부산물인 리튬 이온 전도도가 낮은 알루미늄 산화물, 보론 산화물, 예를 들어, Al2O3, B2O3 등이 생성되지 않는 것을 알아내었다.When the present inventors use a compound represented by Chemical Formula 1 and a crystalline solid as a coating material that reacts with lithium by-products to remove lithium by-products, a coating layer having high lithium ion conductivity is formed, thereby improving the output and resistance increase rate of the battery. It was found that it could be done and the present invention was completed. That is, when the present inventors use the crystalline compound represented by Formula 1, the lithium ion conductivity is higher than when the coating layer is formed using an amorphous compound AlBO 3 or a mixture of Al(OH) 3 and H 3 BO 3 Li -It was found that more Al-BO solid solution was formed. And, when using the crystalline compound represented by Formula 1, it was found that by-products such as aluminum oxide and boron oxide having low lithium ion conductivity, such as Al 2 O 3 and B 2 O 3 , were not generated.

이하, 본 발명에 따른 양극 활물질의 제조방법에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a cathode active material according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 양극 활물질 제조방법은 리튬 전이금속 산화물과 하기 화학식 1로 표시되는 결정성 화합물을 혼합하고 열처리하여, 상기 리튬 전이금속 산화물 상에 붕소 및 알루미늄을 포함하는 코팅층을 형성하는 단계;를 포함한다.The method for manufacturing a positive electrode active material according to the present invention includes mixing a lithium transition metal oxide and a crystalline compound represented by Formula 1 and heat-treating to form a coating layer containing boron and aluminum on the lithium transition metal oxide. do.

[화학식 1][Formula 1]

AlxByOz Al x B y O z

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

x, y, z는 2 이상의 정수이다.x, y, z are integers greater than or equal to 2;

본 발명에 따르면, 상기 x, y, z는 각각 2≤x≤20, 2≤y≤8, 2≤z≤36일 수 있다. According to the present invention, x, y, z may be 2≤x≤20, 2≤y≤8, and 2≤z≤36, respectively.

상기 x, y, z는 Al, B, O가 가질 수 있는 산화수에 따라 계산된 화학식 1로 표시되는 화합물의 산화수 총 합이 0이 되도록 하는 값일 수 있다. 예를 들어, Al의 산화수가 +3, B의 산화수가 +3, O의 산화수가 -2인 경우, x, y, z는 (+3)×x + (+3)×y + (-2)×z = 0을 만족하게 하는 값일 수 있고, 구체적으로 예를 들면, x는 4, B는 2, y는 9일 수 있다((+3)×4 + (+3)×2 + (-2)×9 = 0).The x, y, and z may be values such that the sum of the oxidation numbers of the compound represented by Chemical Formula 1 calculated according to the oxidation numbers of Al, B, and O is zero. For example, if the oxidation number of Al is +3, the oxidation number of B is +3, and the oxidation number of O is -2, x, y, z are (+3)×x + (+3)×y + (-2 ) × z = 0, and specifically, for example, x may be 4, B may be 2, and y may be 9 ((+3) × 4 + (+3) × 2 + (- 2)×9 = 0).

본 발명에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 결정성 화합물은 Al4B2O9, Al18B4O33 및 Al6B8O21 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 출력 및 저항 증가율 개선 측면에서 상기 화학식 1로 표시되는 결정성 화합물은 Al4B2O9, Al18B4O33, 또는 이들의 조합일 수 있다.According to the present invention, the crystalline compound represented by Chemical Formula 1 may be at least one selected from Al 4 B 2 O 9 , Al 18 B 4 O 33 and Al 6 B 8 O 21 , and improve the output and resistance increase rate. In , the crystalline compound represented by Chemical Formula 1 may be Al 4 B 2 O 9 , Al 18 B 4 O 33 , or a combination thereof.

본 발명에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 결정성 화합물은 상기 리튬 전이금속 산화물 100중량부에 대하여 0.1중량부 내지 5.0중량부, 구체적으로는 0.1중량부 내지 1.0중량부, 더욱 구체적으로는 0.1중량부 내지 0.5중량부로 첨가되는 것일 수 있다. 화학식 1로 표시되는 결정성 화합물의 함량이 상기 범위 내인 경우, 코팅 후 양극 활물질의 과도한 용량 저하를 방지할 수 있으며, 양극 활물질 표면의 코팅 커버리지가 최적화되어 코팅 효율이 높은 장점이 있다.According to the present invention, the crystalline compound represented by Formula 1 is 0.1 part by weight to 5.0 parts by weight, specifically 0.1 part by weight to 1.0 part by weight, more specifically 0.1 part by weight based on 100 parts by weight of the lithium transition metal oxide. It may be added in parts to 0.5 parts by weight. When the content of the crystalline compound represented by Formula 1 is within the above range, excessive capacity reduction of the positive electrode active material after coating can be prevented, and coating coverage on the surface of the positive electrode active material is optimized, resulting in high coating efficiency.

본 발명에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 결정성 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 결정성 화합물에 포함되는 알루미늄이 상기 리튬 전이금속 산화물 대비 100ppm 내지 10,000ppm, 구체적으로는 100ppm 내지 5,000ppm, 더욱 구체적으로는 500ppm 내지 1,500ppm이 되도록 첨가되는 것일 수 있다. 화학식 1로 표시되는 결정성 화합물에 포함되는 알루미늄이 상기 범위 내인 경우, 저항 증가율 개선 효과뿐만 아니라, 용량 개선 효과도 구현될 수 있다.According to the present invention, in the crystalline compound represented by Formula 1, the aluminum contained in the crystalline compound represented by Formula 1 is 100 ppm to 10,000 ppm, specifically 100 ppm to 5,000 ppm, more specifically, compared to the lithium transition metal oxide. As may be added to be 500ppm to 1,500ppm. When the amount of aluminum included in the crystalline compound represented by Formula 1 is within the above range, not only the effect of improving the resistance increase rate, but also the effect of improving the capacity may be realized.

본 발명에 따르면, 상기 리튬 전이금속 산화물은 하기 화학식 2의 조성을 갖는 것일 수 있다. 그리고, 상기 리튬 전이금속 산화물은 1차 입자들이 응집된 2차 입자 형태 또는 단입자 형태일 수 있다.According to the present invention, the lithium transition metal oxide may have a composition represented by Formula 2 below. In addition, the lithium transition metal oxide may be in the form of secondary particles in which primary particles are aggregated or in the form of single particles.

[화학식 2] [Formula 2]

Li1+aNibCocM1 dM2 eO2 Li 1+a Ni b Co c M 1 d M 2 e O 2

상기 화학식 2에서,In Formula 2,

M1은 Mn 및 Al 중에서 선택되는 1종 이상이고,M 1 is at least one selected from Mn and Al;

M2는 W, Mo, Cr, Zr, Ti, Mg, Ta 및 Nb 중에서 선택되는 1종 이상이며,M 2 is at least one selected from W, Mo, Cr, Zr, Ti, Mg, Ta, and Nb;

0≤a≤0.3, 0.60≤b≤1.0, 0≤c≤0.40, 0≤d≤0.40, 0≤e≤0.3, b+c+d+e=1이다.0≤a≤0.3, 0.60≤b≤1.0, 0≤c≤0.40, 0≤d≤0.40, 0≤e≤0.3, b+c+d+e=1.

상기 리튬 전이금속 산화물은 당업계에서 공지된 방법을 통해 제조될 수 있다. 예를 들어, 양극 활물질용 전구체(ex. 전이금속 수산화물, 전이금속 옥시수산화물 등)와 리튬 함유 원료물질을 혼합하고 소성하여 리튬 전이금속 산화물을 제조할 수 있다.The lithium transition metal oxide may be prepared through a method known in the art. For example, a lithium transition metal oxide may be prepared by mixing a precursor for a cathode active material (eg, a transition metal hydroxide, a transition metal oxyhydroxide, etc.) and a lithium-containing raw material and firing them.

상기 리튬 전이금속 산화물과 상기 화학식 1로 표시되는 결정성 화합물의 혼합은 건식 혼합일 수 있다.The mixing of the lithium transition metal oxide and the crystalline compound represented by Chemical Formula 1 may be dry mixing.

본 발명에 따르면, 상기 열처리는 500℃ 내지 900℃ 하에서, 구체적으로는 600℃ 내지 800℃ 하에서 수행하는 것일 수 있다. 열처리 온도가 상기 범위 내인 경우, 코팅 물질이 녹아 양극 활물질 내부로 치환되는 것과 양극 활물질 자체의 결정 변화를 방지할 수 있으며, 코팅 효율을 높일 수 있다.According to the present invention, the heat treatment may be performed at 500 °C to 900 °C, specifically at 600 °C to 800 °C. When the heat treatment temperature is within the above range, it is possible to prevent the coating material from melting and being substituted into the positive electrode active material and from changing the crystal of the positive electrode active material itself, and coating efficiency can be increased.

그리고, 상기 열처리는 산소 분위기 하에서 수행하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 열처리는 산소 농도 95부피% 내지 99부피%의 산소 분위기 하에서 수행하는 것일 수 있다. 이 경우, 고농도의 산소 상태가 유지되면서 열처리가 진행되어 코팅 물질의 상태 변화 없이 균일하게 양극 활물질 표면에 코팅되는 이점이 있다.And, the heat treatment may be performed under an oxygen atmosphere. Specifically, the heat treatment may be performed under an oxygen atmosphere having an oxygen concentration of 95 vol% to 99 vol%. In this case, there is an advantage in that the surface of the positive electrode active material is uniformly coated without changing the state of the coating material as the heat treatment proceeds while maintaining a high-concentration oxygen state.

본 발명에 따르면, 상기 열처리는 1시간 내지 24시간 동안, 구체적으로는 5시간 내지 15시간 동안 수행하는 것일 수 있다. 열처리 시간이 상기 범위 내인 경우, 경제성과 코팅 효율 측면에서 유리하다.According to the present invention, the heat treatment may be performed for 1 hour to 24 hours, specifically, 5 hours to 15 hours. When the heat treatment time is within the above range, it is advantageous in terms of economy and coating efficiency.

본 발명에 따라 제조되는 양극 활물질은 리튬 전이금속 산화물 상에 리튬 이온 전도도가 높은 붕소와 알루미늄을 포함하는 화합물(Li-Al-B-O 고용체)로 이루어진 코팅층이 형성되어, 이를 전지에 적용시켰을 때 전지의 출력 및 저항 증가율이 개선될 수 있다. 한편, 상기 리튬 이온 전도도가 높은 붕소와 알루미늄을 포함하는 화합물(Li-Al-B-O 고용체)로 이루어진 코팅층은 리튬 이온 전도도가 낮은 알루미늄 산화물, 보론 산화물, 예를 들어, Al2O3, B2O3 등을 포함하지 않는 것일 수 있다.In the cathode active material prepared according to the present invention, a coating layer made of a compound (Li-Al-BO solid solution) containing boron and aluminum having high lithium ion conductivity is formed on a lithium transition metal oxide, and when applied to a battery, the coating layer is The output and resistance increase rate can be improved. On the other hand, the coating layer made of a compound (Li-Al-BO solid solution) containing boron and aluminum having high lithium ion conductivity is aluminum oxide or boron oxide having low lithium ion conductivity, for example, Al 2 O 3 , B 2 O It may be one that does not include 3 , etc.

양극anode

또한, 본 발명은 상기 양극 활물질을 포함하는 양극 활물질층을 포함하는 양극을 제공한다. 구체적으로, 상기 양극은 양극 집전체, 및 상기 양극 집전체의 적어도 일면에 위치하며, 상기 양극 활물질을 포함하는 양극 활물질층을 포함한다.In addition, the present invention provides a positive electrode including a positive electrode active material layer including the positive electrode active material. Specifically, the positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer disposed on at least one surface of the positive electrode current collector and including the positive electrode active material.

상기 양극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인레스 스틸 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 또, 상기 양극 집전체는 통상적으로 3㎛ 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상기 집전체 표면 상에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있다. 예를 들어 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The positive current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or carbon, nickel, titanium on the surface of aluminum or stainless steel. , those surface-treated with silver, etc. may be used. In addition, the cathode current collector may have a thickness of typically 3 μm to 500 μm, and adhesion of the cathode active material may be increased by forming fine irregularities on the surface of the current collector. For example, it may be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous materials, foams, and non-woven fabrics.

상기 양극 활물질층은 상술한 본 발명에 따른 양극 활물질과 함께, 도전재 및 바인더를 포함할 수 있다. The positive active material layer may include a conductive material and a binder together with the positive active material according to the present invention described above.

상기 양극 활물질은 양극 활물질층 총 중량 100중량부에 대하여 80중량부 내지 99중량부, 보다 구체적으로는 85중량부 내지 98중량부의 ?t량으로 포함될 수 있다. 상기한 함량범위로 포함될 때 우수한 용량 특성을 나타낼 수 있다.The cathode active material may be included in an amount of 80 parts by weight to 99 parts by weight, more specifically, 85 parts by weight to 98 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the cathode active material layer. When included in the above content range, excellent capacity characteristics can be exhibited.

상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성을 갖는 것이면 특별한 제한 없이 사용 가능하다. 구체적인 예로는 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 휘스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 전도성 고분자 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 도전재는 양극 활물질층 총 중량 100중량부에 대하여 1중량부 내지 30 중량부로 포함될 수 있다.The conductive material is used to impart conductivity to the electrode, and in the battery, any material that does not cause chemical change and has electronic conductivity can be used without particular limitation. Specific examples include graphite such as natural graphite or artificial graphite; carbon-based materials such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, summer black, and carbon fiber; metal powders or metal fibers such as copper, nickel, aluminum, and silver; conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; or conductive polymers such as polyphenylene derivatives, and the like, and one of them alone or a mixture of two or more may be used. The conductive material may be included in an amount of 1 part by weight to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the cathode active material layer.

상기 바인더는 양극 활물질 입자들 간의 부착 및 양극 활물질과 집전체와의 접착력을 향상시키는 역할을 한다. 구체적인 예로는 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 또는 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 바인더는 양극 활물질층 총 중량 100중량부에 대하여 1중량부 내지 30 중량부로 포함될 수 있다.The binder serves to improve adhesion between particles of the positive electrode active material and adhesion between the positive electrode active material and the current collector. Specific examples include polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, carboxymethylcellulose (CMC) ), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated-EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluororubber, or various copolymers thereof, and the like may be used alone or in a mixture of two or more of them. The binder may be included in an amount of 1 part by weight to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the positive electrode active material layer.

상기 양극은 본 발명에 따른 양극 활물질을 이용하는 것을 제외하고는 통상의 양극 제조방법에 따라 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기한 양극 활물질 및 선택적으로, 바인더 및 도전재를 용매 중에 용해 또는 분산시켜 제조한 양극 합재를 양극 집전체 상에 도포한 후, 건조 및 압연함으로써 제조될 수 있다. 이때 상기 양극 활물질, 바인더, 도전재의 종류 및 함량은 앞서 설명한 바와 같다.The positive electrode may be manufactured according to a conventional positive electrode manufacturing method except for using the positive electrode active material according to the present invention. Specifically, the positive electrode active material and, optionally, a positive electrode mixture prepared by dissolving or dispersing a binder and a conductive material in a solvent may be coated on a positive electrode current collector, followed by drying and rolling. In this case, the types and contents of the positive electrode active material, the binder, and the conductive material are as described above.

상기 용매로는 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 용매일 수 있으며, 디메틸셀폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤(acetone) 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 용매의 사용량은 양극 합재의 도포 두께, 제조 수율을 고려하여 상기 양극 활물질, 도전재 및 바인더를 용해 또는 분산시키고, 이후 양극 제조를 위한 도포 시 우수한 두께 균일도를 나타낼 수 있는 점도를 갖도록 하는 정도면 충분하다.The solvent may be a solvent commonly used in the art, dimethyl sulfoxide (DMSO), isopropyl alcohol, N-methylpyrrolidone (NMP), acetone, etc. Among them, one type alone or a mixture of two or more types may be used. The amount of the solvent is enough to dissolve or disperse the positive electrode active material, conductive material, and binder in consideration of the coating thickness and manufacturing yield of the positive electrode material, and to have a viscosity capable of exhibiting excellent thickness uniformity during subsequent coating for manufacturing the positive electrode. Suffice.

또한, 다른 방법으로, 상기 양극은 상기 양극 합재를 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 양극 집전체 상에 라미네이션함으로써 제조될 수도 있다.Alternatively, the positive electrode may be manufactured by casting the positive electrode mixture on a separate support and then laminating a film obtained by peeling from the support on a positive electrode current collector.

리튬 이차전지lithium secondary battery

또한, 본 발명은 상기 양극을 포함하는 전기화학소자를 제조할 수 있다. 상기 전기화학소자는 구체적으로 전지, 커패시터 등일 수 있으며, 보다 구체적으로는 리튬 이차전지일 수 있다.In addition, the present invention can manufacture an electrochemical device including the anode. The electrochemical device may be specifically a battery, a capacitor, and the like, and more specifically, may be a lithium secondary battery.

상기 리튬 이차전지는 구체적으로, 양극, 상기 양극과 대향하여 위치하는 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막 및 전해질을 포함하고, 상기 양극은 앞서 설명한 바와 동일하므로, 구체적인 설명을 생략하고, 이하 나머지 구성에 대해서만 구체적으로 설명한다. The lithium secondary battery specifically includes a positive electrode, a negative electrode positioned opposite to the positive electrode, and a separator and an electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode, and the positive electrode is the same as described above, so a detailed description is omitted, Hereinafter, only the remaining configurations will be described in detail.

또한, 상기 리튬 이차전지는 상기 양극, 음극, 분리막의 전극 조립체를 수납하는 전지용기, 및 상기 전지용기를 밀봉하는 밀봉 부재를 선택적으로 더 포함할 수 있다.In addition, the lithium secondary battery may optionally further include a battery container accommodating the electrode assembly of the positive electrode, the negative electrode, and the separator, and a sealing member sealing the battery container.

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

상기 음극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또, 상기 음극 집전체는 통상적으로 3㎛ 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있으며, 양극 집전체와 마찬가지로, 상기 집전체 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있다. 예를 들어, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The anode current collector is not particularly limited as long as it does not cause chemical change in the battery and has high conductivity. For example, it is formed on the surface of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, copper or stainless steel. A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like may be used. In addition, the negative electrode current collector may have a thickness of typically 3 μm to 500 μm, and like the positive electrode current collector, fine irregularities may be formed on the surface of the current collector to enhance bonding strength of the negative electrode active material. For example, it may be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous materials, foams, and non-woven fabrics.

상기 음극 활물질층은 음극 활물질과 함께 선택적으로 바인더 및 도전재를 포함한다.The anode active material layer optionally includes a binder and a conductive material together with the anode active material.

상기 음극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물이 사용될 수 있다. 구체적인 예로는 인조흑연, 천연흑연, 흑연화 탄소섬유, 비정질탄소 등의 탄소질 재료; Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si합금, Sn합금 또는 Al합금 등 리튬과 합금화가 가능한 금속질 화합물; SiOβ(0<β<2), SnO2, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물과 같이 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 금속산화물; 또는 Si-C 복합체 또는 Sn-C 복합체와 같이 상기 금속질 화합물과 탄소질 재료를 포함하는 복합물 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 또한, 상기 음극활물질로서 금속 리튬 박막이 사용될 수도 있다. 또, 탄소재료는 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소 (soft carbon) 및 경화탄소 (hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 무정형, 판상, 인편상, 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연, 키시흑연 (Kish graphite), 열분해 탄소 (pyrolytic carbon), 액정피치계 탄소섬유 (mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체 (meso-carbon microbeads), 액정피치 (Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스 (petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소가 대표적이다.A compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium may be used as the anode active material. Specific examples include carbonaceous materials such as artificial graphite, natural graphite, graphitized carbon fiber, and amorphous carbon; metallic compounds capable of being alloyed with lithium, such as Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si alloys, Sn alloys, or Al alloys; metal oxides capable of doping and undoping lithium, such as SiO β (0<β<2), SnO 2 , vanadium oxide, and lithium vanadium oxide; or a composite including the metallic compound and the carbonaceous material, such as a Si—C composite or a Sn—C composite, and any one or a mixture of two or more of these may be used. In addition, a metal lithium thin film may be used as the anode active material. In addition, as the carbon material, both low crystalline carbon and high crystalline carbon may be used. Soft carbon and hard carbon are typical examples of low crystalline carbon, and high crystalline carbon includes amorphous, platy, scaly, spherical or fibrous natural graphite, artificial graphite, or kish graphite. graphite, pyrolytic carbon, mesophase pitch based carbon fiber, meso-carbon microbeads, mesophase pitches and petroleum or coal tar pitch High-temperature calcined carbon such as derived cokes is representative.

상기 음극활물질은 음극 활물질층의 총 중량 100중량부에 대하여 80중량부 내지 99중량부로 포함될 수 있다.The negative electrode active material may be included in an amount of 80 parts by weight to 99 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the negative electrode active material layer.

상기 바인더는 도전재, 활물질 및 집전체 간의 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 음극 활물질층의 총 중량 100중량부에 대하여 0.1중량부 내지 10중량부로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 니트릴-부타디엔 고무, 불소 고무, 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists in bonding between the conductive material, the active material, and the current collector, and is typically added in an amount of 0.1 part by weight to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the negative electrode active material layer. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluorocarbons, roethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated-EPDM, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, fluororubber, various copolymers thereof, and the like.

상기 도전재는 음극활물질의 도전성을 더욱 향상시키기 위한 성분으로서, 음극 활물질층의 총 중량 100중량부에 대하여 10중량부 이하, 바람직하게는 5중량부 이하로 첨가될 수 있다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 휘스커; 산화티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is a component for further improving the conductivity of the negative electrode active material, and may be added in an amount of 10 parts by weight or less, preferably 5 parts by weight or less, based on 100 parts by weight of the total weight of the negative electrode active material layer. The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and examples thereof include graphite such as natural graphite or artificial graphite; carbon black such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.

예를 들면, 상기 음극 활물질층은 음극 집전체 상에 음극 활물질, 및 선택적으로 바인더 및 도전재를 용매 중에 용해 또는 분산시켜 제조한 음극 합재를 도포하고 건조함으로써 제조되거나, 또는 상기 음극 합재를 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 음극 집전체 상에 라미네이션함으로써 제조될 수 있다.For example, the negative electrode active material layer is prepared by coating a negative electrode composite prepared by dissolving or dispersing a negative electrode active material, and optionally a binder and a conductive material in a solvent on a negative electrode current collector and drying the negative electrode composite, or by drying the negative electrode composite. It can be produced by casting on a support and then laminating a film obtained by peeling from the support on a negative electrode current collector.

한편, 상기 리튬 이차전지에 있어서, 분리막은 음극과 양극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로, 통상 리튬 이차전지에서 분리막으로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용가능하며, 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. 구체적으로는 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름 또는 이들의 2층 이상의 적층 구조체가 사용될 수 있다. 또 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포가 사용될 수도 있다. 또, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 코팅된 분리막이 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.On the other hand, in the lithium secondary battery, the separator separates the negative electrode and the positive electrode and provides a passage for lithium ion movement. Anything that is normally used as a separator in a lithium secondary battery can be used without particular limitation, especially for the movement of ions in the electrolyte. It is preferable to have low resistance to the electrolyte and excellent ability to absorb the electrolyte. Specifically, a porous polymer film, for example, a porous polymer film made of polyolefin-based polymers such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene/butene copolymer, ethylene/hexene copolymer, and ethylene/methacrylate copolymer, or these A laminated structure of two or more layers of may be used. In addition, conventional porous non-woven fabrics, for example, non-woven fabrics made of high-melting glass fibers, polyethylene terephthalate fibers, and the like may be used. In addition, a coated separator containing a ceramic component or a polymer material may be used to secure heat resistance or mechanical strength, and may be selectively used in a single-layer or multi-layer structure.

또한, 본 발명에서 사용되는 전해질로는 리튬 이차전지 제조시 사용 가능한 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 고체 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질, 고체 무기 전해질, 용융형 무기 전해질 등을 들 수 있으며, 이들로 한정되는 것은 아니다. In addition, the electrolyte used in the present invention includes organic liquid electrolytes, inorganic liquid electrolytes, solid polymer electrolytes, gel-type polymer electrolytes, solid inorganic electrolytes, and molten inorganic electrolytes that can be used in the manufacture of lithium secondary batteries, and are limited to these. it is not going to be

구체적으로, 상기 전해질은 유기 용매 및 리튬염을 포함할 수 있다. Specifically, the electrolyte may include an organic solvent and a lithium salt.

상기 유기 용매로는 전지의 전기 화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 할 수 있는 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 유기 용매로는, 메틸 아세테이트(methyl acetate), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), ε-카프로락톤(ε-caprolactone) 등의 에스테르계 용매; 디부틸 에테르(dibutyl ether) 또는 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran) 등의 에테르계 용매; 시클로헥사논(cyclohexanone) 등의 케톤계 용매; 벤젠(benzene), 플루오로벤젠(fluorobenzene) 등의 방향족 탄화수소계 용매; 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate, DMC), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate, DEC), 메틸에틸카보네이트(methylethylcarbonate, MEC), 에틸메틸카보네이트(ethylmethylcarbonate, EMC), 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate, PC) 등의 카보네이트계 용매; 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등의 알코올계 용매; R-CN(R은 탄소수 2 내지 20의 직쇄상, 분지상 또는 환 구조의 탄화수소기이며, 이중결합 방향 환 또는 에테르 결합을 포함할 수 있다) 등의 니트릴류; 디메틸포름아미드 등의 아미드류; 1,3-디옥솔란 등의 디옥솔란류; 또는 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다. 이중에서도 카보네이트계 용매가 바람직하고, 전지의 충방전 성능을 높일 수 있는 높은 이온전도도 및 고유전율을 갖는 환형 카보네이트(예를 들면, 에틸렌카보네이트 또는 프로필렌카보네이트 등)와, 저점도의 선형 카보네이트계 화합물(예를 들면, 에틸메틸카보네이트, 디메틸카보네이트 또는 디에틸카보네이트 등)의 혼합물이 보다 바람직하다. 이 경우 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트는 약 1:1 내지 약 1:9의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 전해액의 성능이 우수하게 나타날 수 있다. The organic solvent may be used without particular limitation as long as it can serve as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move. Specifically, the organic solvent includes ester solvents such as methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone, and ε-caprolactone; ether solvents such as dibutyl ether or tetrahydrofuran; ketone solvents such as cyclohexanone; aromatic hydrocarbon-based solvents such as benzene and fluorobenzene; Dimethylcarbonate (DMC), diethylcarbonate (DEC), methylethylcarbonate (MEC), ethylmethylcarbonate (EMC), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate, PC) and other carbonate-based solvents; alcohol solvents such as ethyl alcohol and isopropyl alcohol; nitriles such as R-CN (R is a straight-chain, branched or cyclic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms and may contain a double-bonded aromatic ring or an ether bond); amides such as dimethylformamide; dioxolanes such as 1,3-dioxolane; Alternatively, sulfolane or the like may be used. Among them, carbonate-based solvents are preferred, and cyclic carbonates (eg, ethylene carbonate or propylene carbonate, etc.) having high ionic conductivity and high permittivity that can increase the charge and discharge performance of batteries, and low-viscosity linear carbonate-based compounds ( For example, a mixture of ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate or diethyl carbonate) is more preferable. In this case, when the cyclic carbonate and the chain carbonate are mixed in a volume ratio of about 1:1 to about 1:9, the performance of the electrolyte may be excellent.

상기 리튬염은 리튬 이차전지에서 사용되는 리튬 이온을 제공할 수 있는 화합물이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 리튬염은, LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAl04, LiAlCl4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(C2F5SO3)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2. LiCl, LiI, 또는 LiB(C2O4)2 등이 사용될 수 있다. 상기 리튬염의 농도는 0.1 내지 2.0M 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 리튬염의 농도가 상기 범위에 포함되면, 전해질이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해질 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다.The lithium salt may be used without particular limitation as long as it is a compound capable of providing lithium ions used in a lithium secondary battery. Specifically, the lithium salt is LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN(C 2 F 5 SO 3 ) 2 , LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 . LiCl, LiI, or LiB(C 2 O 4 ) 2 may be used. The concentration of the lithium salt is preferably used within the range of 0.1 to 2.0M. When the concentration of the lithium salt is within the above range, the electrolyte has appropriate conductivity and viscosity, so excellent electrolyte performance can be exhibited, and lithium ions can move effectively.

상기 전해질에는 상기 전해질 구성 성분들 외에도 전지의 수명특성 향상, 전지 용량 감소 억제, 전지의 방전 용량 향상 등을 목적으로 예를 들어, 디플루오로 에틸렌카보네이트 등과 같은 할로알킬렌카보네이트계 화합물, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사인산 트리아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올 또는 삼염화 알루미늄 등의 첨가제가 1종 이상 더 포함될 수도 있다. 이때 상기 첨가제는 전해질 총 중량 100중량부에 대하여 0.1중량부 내지 5중량부로 포함될 수 있다.In addition to the above electrolyte components, the electrolyte may include, for example, haloalkylene carbonate-based compounds such as difluoroethylene carbonate, pyridine, and triglycerides for the purpose of improving battery life characteristics, suppressing battery capacity decrease, and improving battery discharge capacity. Ethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphoric acid triamide, nitrobenzene derivative, sulfur, quinone imine dye, N-substituted oxazolidinone, N,N-substituted imida One or more additives such as zolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxy ethanol or aluminum trichloride may be further included. In this case, the additive may be included in an amount of 0.1 part by weight to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the electrolyte.

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

이에 따라, 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 리튬 이차전지를 단위 셀로 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩이 제공된다. Accordingly, according to another embodiment of the present invention, a battery module including the lithium secondary battery as a unit cell and a battery pack including the same are provided.

상기 전지모듈 또는 전지팩은 파워 툴(Power Tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차, 및 플러그인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용될 수 있다.The battery module or battery pack may include a power tool; electric vehicles, including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles, and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); Alternatively, it may be used as a power source for one or more medium or large-sized devices among power storage systems.

본 발명의 리튬 이차전지의 외형은 특별한 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등이 될 수 있다.The appearance of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, but may be a cylindrical shape using a can, a prismatic shape, a pouch shape, or a coin shape.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지모듈에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다. The lithium secondary battery according to the present invention can be used not only as a battery cell used as a power source for a small device, but also can be preferably used as a unit cell in a medium-large battery module including a plurality of battery cells.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Hereinafter, examples will be described in detail to explain the present invention in detail. However, the embodiments according to the present invention can be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.

실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples

실시예 1Example 1

LiNi0.88Co0.06Mn0.06O2 30g과 결정성 화합물인 Al4B2O9 0.038g을 믹서로 혼합(LiNi0.88Co0.06Mn0.06O2 대비 알루미늄의 함량이 500ppm이 되도록 혼합)한 후, 600℃ 산소 분위기 하에서 10시간 동안 열처리하여, 상기 리튬 전이금속 산화물 상에 Li-Al-B-O 고용체를 포함하는 코팅층이 형성된 양극 활물질을 제조하였다.After mixing 30 g of LiNi 0.88 Co 0.06 Mn 0.06 O 2 and 0.038 g of Al 4 B 2 O 9 , which is a crystalline compound, in a mixer (mixing so that the aluminum content is 500 ppm relative to LiNi 0.88 Co 0.06 Mn 0.06 O 2 ), 600 ° C. Heat treatment was performed in an oxygen atmosphere for 10 hours to prepare a cathode active material having a coating layer containing a Li-Al-BO solid solution on the lithium transition metal oxide.

실시예 1에서 사용한 Al4B2O9의 XRD 그래프를 도 1에 나타내었으며, 실시예 1에서 제조된 양극 활물질의 SEM 이미지를 도 2에 나타내었다.An XRD graph of Al 4 B 2 O 9 used in Example 1 is shown in FIG. 1 , and an SEM image of the cathode active material prepared in Example 1 is shown in FIG. 2 .

실시예 2Example 2

LiNi0.87Co0.065Mn0.065O2 30g과 결정성 화합물인 Al4B2O9 0.038g을 믹서로 혼합(LiNi0.87Co0.065Mn0.065O2 대비 알루미늄의 함량이 500ppm이 되도록 혼합)한 후, 600℃ 산소 분위기 하에서 10시간 동안 열처리하여, 상기 리튬 전이금속 산화물 상에 Li-Al-B-O 고용체를 포함하는 코팅층이 형성된 양극 활물질을 제조하였다.After mixing 30 g of LiNi 0.87 Co 0.065 Mn 0.065 O 2 and 0.038 g of Al 4 B 2 O 9 , a crystalline compound, in a mixer (mixing so that the aluminum content is 500 ppm relative to LiNi 0.87 Co 0.065 Mn 0.065 O 2 ), 600 ° C. Heat treatment was performed in an oxygen atmosphere for 10 hours to prepare a cathode active material having a coating layer containing a Li-Al-BO solid solution on the lithium transition metal oxide.

실시예 3Example 3

실시예 2에서 양극 활물질 제조 시 사용한 리튬 전이금속 산화물인 LiNi0.87Co0.065Mn0.065O2 30g과 결정성 화합물인 Al18B4O33 0.033g을 믹서로 혼합(LiNi0.87Co0.065Mn0.065O2 대비 알루미늄의 함량이 500ppm이 되도록 혼합)한 후, 600℃ 산소 분위기 하에서 10시간 동안 열처리하여, 상기 리튬 전이금속 산화물 상에 Li-Al-B-O 고용체를 포함하는 코팅층이 형성된 양극 활물질을 제조하였다.Mixing 30 g of LiNi 0.87 Co 0.065 Mn 0.065 O 2 , a lithium transition metal oxide used in preparing the cathode active material in Example 2, and 0.033 g of Al 18 B 4 O 33 , a crystalline compound, in a mixer (compared to LiNi 0.87 Co 0.065 Mn 0.065 O 2 ) mixed so that the content of aluminum is 500 ppm), and then heat-treated for 10 hours in an oxygen atmosphere at 600 ° C. to prepare a cathode active material having a coating layer containing a Li-Al-BO solid solution on the lithium transition metal oxide.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 1에서 양극 활물질 제조 시 사용한 리튬 전이금속 산화물인 LiNi0.88Co0.06Mn0.06O2를 아무런 처리를 하지 않고, 양극 활물질로 사용하였다.LiNi 0.88 Co 0.06 Mn 0.06 O 2 , which is a lithium transition metal oxide used in preparing the cathode active material in Example 1, was used as a cathode active material without any treatment.

비교예 2Comparative Example 2

실시예 1에서 양극 활물질 제조 시 사용한 리튬 전이금속 산화물인 LiNi0.88Co0.06Mn0.06O2 30g과 비정질 화합물인 AlBO3 0.038g을 믹서로 혼합한 후, 600℃ 산소 분위기 하에서 10시간 동안 열처리하여, 상기 리튬 전이금속 산화물 상에 Al2O3, B2O3 및 Li-Al-B-O 고용체를 포함하는 코팅층이 형성된 양극 활물질을 제조하였다.After mixing 30 g of LiNi 0.88 Co 0.06 Mn 0.06 O 2 , a lithium transition metal oxide used in the preparation of the cathode active material in Example 1, and 0.038 g of AlBO 3 , an amorphous compound, in a mixer, heat treatment was performed in an oxygen atmosphere at 600° C. for 10 hours. A positive electrode active material having a coating layer including Al 2 O 3 , B 2 O 3 and a Li-Al-BO solid solution on a lithium transition metal oxide was prepared.

비교예 2에서 사용한 AlBO3의 XRD 그래프를 도 1에 나타내었다.An XRD graph of AlBO 3 used in Comparative Example 2 is shown in FIG. 1 .

비교예 3Comparative Example 3

실시예 1에서 양극 활물질 제조 시 사용한 리튬 전이금속 산화물인 LiNi0.88Co0.06Mn0.06O2 30g과 Al(OH)3 0.043g과 H3BO3 0.017g을 믹서로 혼합한 후, 600℃ 산소 분위기 하에서 10시간 동안 열처리하여, 상기 리튬 전이금속 산화물 상에 Al2O3, B2O3 및 Li-Al-B-O 고용체를 포함하는 코팅층이 형성된 양극 활물질을 제조하였다.30 g of LiNi 0.88 Co 0.06 Mn 0.06 O 2 , 30 g of LiNi 0.88 Co 0.06 Mn 0.06 O 2 , 0.043 g of Al(OH) 3 , and 0.017 g of H 3 BO 3 , which are lithium transition metal oxides used in the preparation of the cathode active material in Example 1, were mixed in a mixer, and then mixed at 600° C. under an oxygen atmosphere. Heat treatment was performed for 10 hours to prepare a cathode active material having a coating layer including Al 2 O 3 , B 2 O 3 and a Li-Al-BO solid solution on the lithium transition metal oxide.

비교예 4Comparative Example 4

실시예 2에서 양극 활물질 제조 시 사용한 리튬 전이금속 산화물인 LiNi0.87Co0.065Mn0.065O2를 아무런 처리를 하지 않고, 양극 활물질로 사용하였다.LiNi 0.87 Co 0.065 Mn 0.065 O 2 , which is a lithium transition metal oxide used in preparing the cathode active material in Example 2, was used as a cathode active material without any treatment.

실험예Experimental example

실험예 1: 전지 특성 평가Experimental Example 1: Evaluation of Battery Characteristics

실시예 및 비교예에서 제조한 양극 활물질을 이용하여 리튬 이차전지를 제조하였고, 리튬 이차전지 각각에 대하여 충·방전 용량, 고온에서의 용량 유지율 및 저항 증가율을 평가하였다.Lithium secondary batteries were manufactured using the cathode active materials prepared in Examples and Comparative Examples, and each lithium secondary battery was evaluated for charge/discharge capacity, capacity retention rate at high temperature, and resistance increase rate.

구체적으로, 실시예 및 비교예에서 제조한 양극 활물질 각각과, 카본블랙 도전재 및 PVdF 바인더를 97.5:1.0:1.5의 중량비로 NMP 용매 중에서 혼합하여 양극 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 슬러리를 알루미늄 집전체의 일면에 도포하고, 130℃에서 건조한 후, 압연하여 양극을 제조하였다. 한편, 음극 활물질로서 Li metal disk를 사용하였다. 상기에서 제조한 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 전극 조립체를 제조한 다음, 이를 전지 케이스 내부에 위치시킨 후, 상기 케이스 내부로 전해액을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하였다. 이때, 전해액으로서 EC/EMC/DMC (3/3/4, vol%) 유기 용매에 1M의 LiPF6를 용해시킨 전해액을 주입하여, 리튬 이차전지를 제조하였다.Specifically, a positive electrode slurry was prepared by mixing each of the positive electrode active materials prepared in Examples and Comparative Examples, a carbon black conductive material, and a PVdF binder in a NMP solvent at a weight ratio of 97.5:1.0:1.5. The positive electrode slurry was applied to one surface of an aluminum current collector, dried at 130° C., and then rolled to prepare a positive electrode. Meanwhile, a Li metal disk was used as an anode active material. An electrode assembly was prepared by interposing a separator between the positive electrode and the negative electrode prepared above, and then placed inside a battery case, and then an electrolyte was injected into the case to prepare a lithium secondary battery. At this time, a lithium secondary battery was prepared by injecting an electrolyte in which 1M LiPF 6 was dissolved in an organic solvent of EC/EMC/DMC (3/3/4, vol%) as an electrolyte.

상기와 같이 제조된 리튬 이차전지를 25℃에서 0.1C의 전류로 전압이 4.25V가 될 때까지 정전류 충전하고, 그런 다음, 전압이 2.5V에 이를 때까지 0.1C 정전류로 방전하였다. 충전 용량, 방전 용량, 충방전 효율, DCIR을 표 1에 나타내었다.The lithium secondary battery prepared as described above was charged with a constant current at 25° C. at a current of 0.1C until the voltage reached 4.25V, and then discharged at a constant current of 0.1C until the voltage reached 2.5V. Table 1 shows the charge capacity, discharge capacity, charge/discharge efficiency, and DCIR.

또한 45℃, 2.5~4.25V 범위에서 0.2C의 전류로 전압이 4.25V가 될 때까지 정전류 충전하고, 그런 다음, 전압이 2.5V에 이를 때까지 0.2C 정전류로 방전하는 충방전 사이클을 1회 반복 후, 2회부터는 0.5C 충전 / 1.0C 방전을 한 사이클로 30회 반복 실시하여 리튬 이차전지의 용량을 측정하였고, 특히 2번째 사이클 용량에 대한 31번째 사이클 용량의 비율을 용량 유지율로 하여 이를 하기 표 1에 나타내었다. 또한, 각 사이클에서의 방전 시작 후 60초 동안의 전압 강하를 측정하고 이를 인가된 전류 값으로 나눠 고온에서의 저항을 측정하였는데, 특히 2번째 사이클 저항값에 대한 31번째 사이클 저항값의 증가율을 표 1에 나타내었다.In addition, one charge/discharge cycle is performed at 45°C in the range of 2.5 to 4.25V, charging with a current of 0.2C until the voltage reaches 4.25V, and then discharging at a constant current of 0.2C until the voltage reaches 2.5V. After repetition, 0.5C charge / 1.0C discharge was repeated 30 times in one cycle from the second time to measure the capacity of the lithium secondary battery. In particular, the ratio of the 31st cycle capacity to the 2nd cycle capacity was used as the capacity retention rate, Table 1 shows. In addition, the resistance at high temperature was measured by measuring the voltage drop for 60 seconds after the start of discharge in each cycle and dividing it by the applied current value. In particular, the increase rate of the 31st cycle resistance value against the 2nd cycle resistance value 1.

코팅 물질coating material 충전 용량
(mAh/g)
charge capacity
(mAh/g)
방전 용량
(mAh/g)
discharge capacity
(mAh/g)
충방전 효율
(%)
charge/discharge efficiency
(%)
DCIR
(Ω)
DCIR
(Ω)
용량 유지율
(%)
capacity retention rate
(%)
저항 증가율
(%)
resistance increase rate
(%)
실시예 1Example 1 Al4B2O9 Al 4 B 2 O 9 229.6229.6 201.4201.4 87.787.7 15.915.9 96.596.5 128.8128.8 실시예 2Example 2 Al4B2O9 Al 4 B 2 O 9 229.4229.4 199.9199.9 87.187.1 17.417.4 98.098.0 131.2131.2 실시예 3Example 3 Al18B4O33 Al 18 B 4 O 33 229.4229.4 199.6199.6 87.087.0 17.617.6 98.098.0 133.6133.6 비교예 1Comparative Example 1 -- 229.7229.7 201.6201.6 87.787.7 17.117.1 96.996.9 138.3138.3 비교예 2Comparative Example 2 Al(OH)3, H3BO3 Al(OH) 3 , H 3 BO 3 229.9229.9 201.3201.3 87.687.6 17.117.1 96.596.5 136.4136.4 비교예 3Comparative Example 3 AlBO3 AlBO 3 229.6229.6 201.3201.3 87.887.8 16.216.2 96.796.7 134.1134.1 비교예 4Comparative Example 4 -- 227.5227.5 197.1197.1 86.686.6 19.319.3 97.997.9 135.4135.4

실험예 2: 양극 활물질에 존재하는 리튬 부산물 평가Experimental Example 2: Evaluation of lithium byproduct present in cathode active material

실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 양극 활물질 각각 5g을 증류수 100g에 넣고 5분 동안 혼합한 후, 필터링을 진행하였다. 필터링 후, pH 미터를 이용하여 적정법(0.1N HCl 이용)으로 증류수에 녹아있는 Li2CO3 및 LiOH의 양을 측정하였고, 이를 표 2에 나타내었다. 또한, LiOH(중량%)에 대한 Li2CO3(중량%) 비(Li2CO3/LiOH)를 하기 표 2에 나타내었다.5 g of each of the cathode active materials of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were put into 100 g of distilled water, mixed for 5 minutes, and then filtered. After filtering, the amount of Li 2 CO 3 and LiOH dissolved in distilled water was measured by a titration method (using 0.1N HCl) using a pH meter, and these are shown in Table 2. In addition, the ratio of Li 2 CO 3 (wt%) to LiOH (wt%) (Li 2 CO 3 /LiOH) is shown in Table 2 below.

Li2CO3
(중량%)
Li 2 CO 3
(weight%)
LiOH
(중량%)
LiOH
(weight%)
Li2CO3/LiOHLi 2 CO 3 /LiOH
실시예 1Example 1 0.3620.362 0.2500.250 1.451.45 비교예 1Comparative Example 1 0.5540.554 0.1730.173 3.203.20 비교예 2Comparative Example 2 0.4240.424 0.1800.180 2.362.36 비교예 3Comparative Example 3 0.4530.453 0.1250.125 3.623.62

상기 표 1을 참조하면, 결정성 화합물인 Al4B2O9 또는 Al18B4O33을 사용하여 리튬 전이금속 산화물 상에 코팅층을 형성한 실시예 1 내지 3의 양극 활물질을 포함하는 전지는 비교예 1 내지 4에 비하여 초기 저항과 저항 증가율이 현저히 낮은 것을 확인할 수 있으며, 비교예 4 대비 실시예 2 및 3의 경우는 높은 충·방전 용량과 높은 용량 유지율을 가지는 것을 확인할 수 있다. 이는 결정성 화합물을 리튬 전이금속 산화물 표면의 잔류 리튬과 반응시켜 코팅층을 형성하면, 리튬 이온 전도도가 우수한 화합물(Li-Al-B-O 고용체)이 비교예 1 내지 3에 비해 많이 생성되기 때문이다. 또한, 실시예 1 내지 3의 양극 활물질의 코팅층에는 Al2O3, B2O3 등이 부산물이 존재하지 않기 때문이다.Referring to Table 1, batteries including the cathode active materials of Examples 1 to 3 in which a coating layer was formed on a lithium transition metal oxide using the crystalline compound Al 4 B 2 O 9 or Al 18 B 4 O 33 are Compared to Comparative Examples 1 to 4, it can be confirmed that the initial resistance and resistance increase rate are significantly lower, and in the case of Examples 2 and 3 compared to Comparative Example 4, it can be seen that they have high charge and discharge capacity and high capacity retention rate. This is because when the coating layer is formed by reacting the crystalline compound with the residual lithium on the surface of the lithium transition metal oxide, more compounds (Li-Al-BO solid solution) having excellent lithium ion conductivity are generated compared to Comparative Examples 1 to 3. In addition, this is because by-products such as Al 2 O 3 and B 2 O 3 do not exist in the coating layers of the cathode active materials of Examples 1 to 3.

상기 표 2를 참조하면, 결정성 화합물인 Al4B2O9를 사용하여 리튬 전이금속 산화물 상에 코팅층을 형성한 실시예 1의 잔류 리튬 카보네이트 함량이 비교예 2 및 3보다 현저히 낮은 것을 확인할 수 있다. 이는 잔류 리튬 카보네이트가 결정성 화합물인 Al4B2O9와 반응하여 코팅층을 형성하기 때문이다.Referring to Table 2, it can be seen that the residual lithium carbonate content of Example 1 in which a coating layer was formed on the lithium transition metal oxide using the crystalline compound Al 4 B 2 O 9 was significantly lower than that of Comparative Examples 2 and 3. there is. This is because the residual lithium carbonate reacts with the crystalline compound Al 4 B 2 O 9 to form a coating layer.

결론적으로, 양극 활물질 제조 시, 리튬 전이금속 산화물에 잔류하는 리튬 부산물과 반응하여 리튬 이온 전도도가 높은 코팅층을 형성시킬 수 있는 상기 화학식 1로 표시되는 결정성 화합물을 이용함으로써, 양극 활물질의 표면에 남을 수 있는 리튬 부산물을 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전지의 용량 및 출력을 개선시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.In conclusion, when preparing the cathode active material, by using the crystalline compound represented by Formula 1 capable of forming a coating layer having high lithium ion conductivity by reacting with the lithium by-product remaining in the lithium transition metal oxide, the remaining surface of the cathode active material It can be seen that not only can minimize lithium by-products that can occur, but also can improve the capacity and output of the battery.

Claims (10)

리튬 전이금속 산화물과 하기 화학식 1로 표시되는 결정성 화합물을 혼합하고 열처리하여, 상기 리튬 전이금속 산화물 상에 붕소 및 알루미늄을 포함하는 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 양극 활물질의 제조방법:
[화학식 1]
AlxByOz
상기 화학식 1에서,
x, y, z는 2 이상의 정수이다.
Forming a coating layer containing boron and aluminum on the lithium transition metal oxide by mixing and heat-treating a lithium transition metal oxide and a crystalline compound represented by Formula 1 below; manufacturing method of a cathode active material comprising:
[Formula 1]
Al x B y O z
In Formula 1,
x, y, z are integers greater than or equal to 2;
청구항 1에 있어서,
상기 x, y, z는 각각 2≤x≤20, 2≤y≤8, 2≤z≤36인 양극 활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
wherein x, y, and z are 2≤x≤20, 2≤y≤8, and 2≤z≤36, respectively.
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 결정성 화합물은 Al4B2O9, Al18B4O33 및 Al6B8O21 중에서 선택되는 1종 이상인 양극 활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
The crystalline compound represented by Chemical Formula 1 is at least one selected from Al 4 B 2 O 9 , Al 18 B 4 O 33 and Al 6 B 8 O 21 Method for producing a cathode active material.
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 결정성 화합물은 상기 리튬 전이금속 산화물 100중량부에 대하여 0.1중량부 내지 5.0중량부로 첨가되는 것인 양극 활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
The method for producing a positive electrode active material in which the crystalline compound represented by Formula 1 is added in an amount of 0.1 part by weight to 5.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the lithium transition metal oxide.
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 결정성 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 결정성 화합물에 포함되는 알루미늄이 상기 리튬 전이금속 산화물 대비 100ppm 내지 10,000ppm이 되도록 첨가되는 것인 양극 활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
The method for producing a positive electrode active material in which the crystalline compound represented by Formula 1 is added so that aluminum contained in the crystalline compound represented by Formula 1 is 100 ppm to 10,000 ppm relative to the lithium transition metal oxide.
청구항 1에 있어서,
상기 열처리는 500℃ 내지 900℃ 하에서 수행하는 것인 양극 활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
The heat treatment is a method for producing a cathode active material that is performed at 500 ° C to 900 ° C.
청구항 1에 있어서,
상기 열처리는 600℃ 내지 800℃ 하에서 수행하는 것인 양극 활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
The heat treatment is a method for producing a cathode active material that is performed at 600 ° C to 800 ° C.
청구항 1에 있어서,
상기 열처리는 1시간 내지 24시간 동안 수행하는 것인 양극 활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
The heat treatment is a method for producing a positive electrode active material to be performed for 1 hour to 24 hours.
청구항 1에 있어서,
상기 열처리는 5시간 내지 15시간 동안 수행하는 것인 양극 활물질의 제조방법.
The method of claim 1,
The heat treatment is a method for producing a positive electrode active material to be performed for 5 hours to 15 hours.
청구항 1에 있어서,
상기 리튬 전이금속 산화물은 하기 화학식 2의 조성을 갖는 것인 양극 활물질의 제조방법:
[화학식 2]
Li1+aNibCocM1 dM2 eO2
상기 화학식 2에서,
M1은 Mn 및 Al 중에서 선택되는 1종 이상이고,
M2는 W, Mo, Cr, Zr, Ti, Mg, Ta 및 Nb 중에서 선택되는 1종 이상이며,
0≤a≤0.3, 0.60≤b≤1.0, 0≤c≤0.40, 0≤d≤0.40, 0≤e≤0.3, b+c+d+e=1이다.
The method of claim 1,
The method for producing a positive electrode active material in which the lithium transition metal oxide has a composition represented by Formula 2 below:
[Formula 2]
Li 1+a Ni b Co c M 1 d M 2 e O 2
In Formula 2,
M 1 is at least one selected from Mn and Al;
M 2 is at least one selected from W, Mo, Cr, Zr, Ti, Mg, Ta, and Nb;
0≤a≤0.3, 0.60≤b≤1.0, 0≤c≤0.40, 0≤d≤0.40, 0≤e≤0.3, b+c+d+e=1.
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